数控机床编程与操作项目教程-任务22

模块2数控车削编程与加工•数控机床编程与操作项目教程任务2.2阶梯轴零件的编程与加工•数控机床编程与操作项目教程知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习学习目标掌握G00、G01、G20、G21、G98、G99、G27、G28、G90、G94指令的功能与使用；掌握简单程序的编写方法。学习目标知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习技能目标能够进行试切法对刀；会分析阶梯轴的加工工艺并编写阶梯轴零件加工程序；会操作机床空运行和进行单段加工。学习目标知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习任务导入完成如图2-10所示的阶梯轴的车削加工，材料：硬铝2A12，毛坯尺寸为Φ32×70，单件生产。任务导入知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-10阶梯轴阶梯轴图纸任务导入知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习如图所示，零件材料为硬铝2A12切削性能较好，零件结构简单，加工部位:直径为Φ24和Φ30的外圆柱面加工部位无特殊的精度要求，尺寸精度均为未注公差。任务分析任务分析知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习知识学习本任务包含绝对/相对坐标编程方法、点定位指令、直线插补指令、公制与英制指令、进给速度量纲控制指令、参考点返回指令和内外圆柱/圆锥切削循环指令等的学习。知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习FANUC系统数控车床有两种编程方法：绝对坐标编程和相对坐标编程。绝对坐标编程时移动指令终点的坐标值X、Z都是以编程原点为基准来计算的。相对坐标编程时移动指令终点的坐标值X、Z都是相对于刀具前一位置来计算的。这两种编程法能够被结合在同一个程序段中。X和Z对应的相对坐标分别是U和W。绝对/相对坐标编程知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-11绝对/相对坐标编程如图2-11所示，圆柱面的车削从A点至B点可有三种编程形式，具体如下。绝对/相对坐标编程知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习1）绝对坐标程序：X35Z-40；2）相对坐标程序：U0W-40；3）混合坐标程序：X35W-40；或U0Z-40；（2）快速点定位G001）指令功能使刀架以厂家设定的最大速度按点位控制方式从当前点快速移动到目标点。它只是快速到位，其运动轨迹则根据具体控制系统的设计，可以是多种多样的。绝对/相对坐标编程知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习要注意避免碰撞事故，在快速状态下的碰撞是相当危险的。2）指令格式G00X(U)Z(W)；式中：X(U)Z(W)表示移动终点（即目标点）的坐标，X坐标值以直径值输入。当某个方向没有进给时，该方向的坐标可以省略不写。坐标值可以是绝对坐标或相对坐标（增量形式），也可混合编程。编程指令G00知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习3）举例说明如图2-12，刀具轨迹从A点(50,25)移动至B点(40,0)的程序为：G00X40Z0；（绝对编程）或G00U-10W-25；（相对编程）或G00X40W-25；（混合编程）或G00U-10Z0；（混合编程）编程指令G00运用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-12G00指令运用编程指令G00运用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习（3）直线插补G011）指令功能使刀架以给定的进给速度从当前点以直线的形式移动至目标点。因为数控车床可以两轴联动，因此可以插补任意斜率的直线。编程指令G01知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习2）指令格式G01X(U)Z(W)F；式中：X(U)Z(W)表示移动终点的坐标，G01程序段中必须含有F指令，如果F的值在前面已给出且不需改变，在本段程序中也可不写。若某一轴向没有运动，该方向的坐标可以省略不写。编程指令G01格式知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习3）举例说明如图2-13，刀具轨迹从当前位置A点直线插补到B点的程序为：G01X30Z-30F0.2；（绝对编程）或G01U0W-30F0.2；（相对编程）或G01X30W-30F0.2；（混合编程）或G01U0Z-30F0.2；（混合编程）编程指令G01运用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-13G01指令运用编程指令G01运用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习（4）公制与英制指令G20/G21G20和G21是两个可以互相取代的G指令，机床出厂时将根据使用区域设定默认状态，也可按需要重新设定。我国一般使用公制（米制）单位（单位为mm），所以机床出厂前一般设定默认为G21。如果一个程序开始用G20指令，则表示程序中的数据使用英制单位（单位为inch，简写为in.）。在同一个程序内，不能同时使用G20与G21指令，且必须在坐标系确定之前指定。公制与英制指令G20/G21知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习有些机床系统将本指令设置为断电记忆状态，一次指定，持续有效，直到被另一指令取代，即使断电再开也能保持上次设定状态，因此必须注意在使用前检查该指令功能组的当前状态。公制与英制单位的换算关系为：1mm≈0.0394in.1in.≈25.4mm改变G20/G21后，进给速度值、位移量、偏置量、手摇脉冲发生器的功能单位、步进进给的移动单位都会相应地发生变化。公制与英制指令G20/G21知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习(5)进给速度量纲控制指令G981)指令功能控制进给速度为每分钟进给模式（进给速度单位：毫米/分）2)指令格式G98G01X(U)Z(W)F；3)举例说明G98G01Z-20F80；表示刀具进给速度为80mm/min。G98指令格式知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习(6)进给速度量纲控制指令G991)指令功能控制进给率为每转进给模式（进给率单位：毫米/转）。车削CNC系统默认的进给模式是进给率，即每转进给模式。2)指令格式G99G01X(U)Z(W)F；3)举例说明G99G01Z-20F0.3;表示进给率为0.3mm/r。G99指令格式知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习(7)参考点功能G28/G27该功能主要用于通过程序指令进行自动回零或使刀架返回到换刀点，以方便自动换刀。1)自动返回参考点指令G28①指令功能：可以使被指令控制的轴自动地返回参考点。②指令格式：G28X(U)Z(W)；式中X(U)Z(W)分别表示返回参考点过程中的中间点坐标。参考点功能G28/G27知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习③举例说明：程序G28X50Z-10表示刀具以快速移动的方式从B点开始移动，经过中间点A(50,-10)，移动至参考点R。如图2-14所示。参考点功能G28/G27知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-14自动返回参考点参考点功能G28/G27知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习2)返回参考点检测G27①指令功能：刀具以快速移动方式在被指定的位置上定位，若到达的位置是参考点，则返回参考点灯亮。②指令格式：G27X(U)Z(W)；式中X(U)Z(W)分别表示参考点的坐标值。执行G27指令的前提是机床通电后必须手动返回一次参考点。参考点功能G28/G27知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习数控车床在加工一些毛坯余量过大的零件时，刀具往往要执行多次基本相同的动作，这样在程序中就会出现很多基本相同的程序段，而使用上述讲过的G00、G01指令进行编程时，程序段将显得非常冗杂。为简化手动编程，FANUC0iTA系统提供了固定循环功能。下面介绍2个固定循环指令。FANUC0i固定循环知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习(8)圆柱面或圆锥面切削循环G901)指令功能G90是单一切削循环指令，该循环主要用于轴类零件的外圆、锥面的加工。其刀具轨迹如图2-15所示。图中虚线表示快速移动，实线表示按F指定的进给速度移动。固定循环G90知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-15G90切削路线示意图固定循环G90知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习2)指令格式G90X(U)Z(W)RF；式中：X、Z表示圆柱面切削的终点坐标值；U、W表示圆柱面切削的终点相对于循环起点的增量坐标；R表示圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。当切削起点的X坐标小于终点的X坐标时R值为负，反之为正。当R=0，用于圆柱面车削。R在一些FANUC系统的车床上，有时也用“I”来执行。固定循环G90格式知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习3)指令应用【例2-1】用G90指令车削如图2-16所示零件，材料为铝件，毛坯尺寸Φ45×80mm，每次直径方向车削5mm余量。参考程序如下：O0001程序名M03S600；主轴正转T0101；调用1号刀具固定循环G90应用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-16圆柱面车削实例固定循环G90应用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习G00X46Z3；刀具粗车循环定位G90X40Z-30F0.1；刀具轨迹为A→C→G→E→AX35；刀具轨迹为A→D→H→E→AX30；刀具轨迹为A→G→I→E→AG00X100；Z100；退刀M30；程序结束固定循环G90应用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习【例2-2】用G90指令车削如图2-17所示零件，材料为铝件，毛坯尺寸Φ34×80mm，每次直径方向车削2mm余量。参考程序如下：O0002程序名M03S600；主轴正转T0101；调用1号刀具G00X36；刀具粗车循环定位Z0；G90X34Z-22R-4F0.1；刀具轨迹为A→B→G→F→A固定循环G90应用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-17圆锥面车削实例固定循环G90应用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习X32；刀具轨迹为A→C→K→F→AX30；刀具轨迹为A→D→I→F→AX28；刀具轨迹为A→E→M→F→AG00X100；退刀Z100；M30；程序结束固定循环G90应用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习(9）端面切削循环G941）指令功能G94指令用于零件垂直端面或锥形端面上毛坯余量较大时的粗加工，以去除大部分毛坯余量。它既可以加工圆柱面也可加工圆锥面，其循环方式如图2-18所示。端面切削循环G94知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-18G94切削路线示意图端面切削循环G94知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习2）编程指令格式：G94X(U)Z(W)RF；式中：X、Z表示端面切削的终点坐标值；U、W表示端面切削的终点相对于循环起点的增量坐标；R表示端面切削的起点相对于终点在Z轴方向的坐标分量。当切削起点Z坐标小于终点Z坐标时R为负，反之为正。当R=0时，为圆柱面车削。端面切削循环G94格式知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习3）举例说明【例2-3】用G94指令车削如图2-19所示零件，材料为铝件，毛坯尺寸Φ80×50mm，每次Z方向上车削最大为2mm余量。参考程序如下：O0003程序名M03S600；主轴正转T0101；调用1号刀具G00X81Z2；刀具粗车循环定位端面切削循环G94应用知识学习知