数控编程与加工 - abook.cn

高等职业教育“十二五”规划教材

国家示范性骨干院校建设项目成果

数控编程与加工

曾霞主编

杨晓平副主编

北京

科

学出版社

职教技术出版中心

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内容简介

本书以任务驱动的方式，系统地介绍了常用数控设备的数控编程方法

及相关基础知识。全书共分 4 个项目，包括数控车床编程（FANUC 0i-TD

系统）、数控铣床（SIEMENS 802D 系统）编程与加工、加工中心（FANUC

0i-MD 系统）编程与加工、线切割编程（3B 格式及 ISO 格式）。本书在

内容上力求知识面宽，适用面广，深入浅出，并特别注重面向实践，突出

实用，所选实例具有较强的实用性和代表性。书中还提供了大量的习题，

为“精讲多练”创造了条件。

本书可作为机械制造与自动化专业、数控技术及应用专业、模具设计

与制造专业、机电一体化专业、计算机辅助设计与制造专业的教学用书，

也可作为企业有关工种的职业培训教材，还可以作为从事数控加工的工程

技术人员的参考用书。

繁体

图书在版编目(CIP)数据

数控编程与加工/曾霞主编. —北京：科学出版社，2013

（高等职业教育“十二五”规划教材·国家示范性骨干院校建设项目成

果）

ISBN 978-7-03-036960-4

Ⅰ.①数… Ⅱ.①曾… Ⅲ.①数控机床-程序设计-高等职业教育-教材

②数控机床-加工-高等职业教育-教材 Ⅳ.①TG659

中国版本图书馆 CIP 数据核字（2013）第 043603 号

责任编辑：艾冬冬张雪梅 / 责任校对：刘玉靖

责任印制：吕春珉 / 封面设计：东方人华

出版

北京东黄城根北街 16号

邮政编码：100717

http://www.sciencep.com

铭浩彩色印装有限公司印刷

科学出版社发行各地新华书店经销

*

2013年 6月第一版

2013年 6月第一次印刷

开本：787×1092 1/16

印张：13

字数：308 000

定价：26.00 元

（如有印装质量问题，我社负责调换<铭浩>）

销售部电话 010-62142126 编辑部电话 010-62135763-2021(VT03)

版权所有，侵权必究

举报电话：010-64030229；010-64034315；13501151303

前言

本书是陕西国防工业职业技术学院国家骨干高职院校建设中机械制造与自动化专业

建设的成果之一。

数控机床的广泛应用，促进了我国机械制造业的快速发展。在数控系统的更新换代

中，机械行业需要具备数控机床编程、操作的高级技能人才。为适应近年来高职高专教

育课程教学改革的发展及教学理念的变换，突出应用型人才的培养，以及满足数控机床

操作编程者的需求，我们根据零件的种类、机床的类型进行了教材内容的组织。该组织

形式符合初学者的认知习惯。

本书从 FANUC 0i-D系统和 SIEMENS 802D系统出发，结合零件加工工艺，以任务

驱动的教学方式介绍了数控编程知识。

零件的一般加工主要是车削和铣削，包含孔加工。根据加工方式的不同，分为数控

车床、数控铣床、加工中心和数控电火花线切割加工。

在数控车床程序编制中，结合车削工艺基础，介绍了车削加工时的工艺安排原则，

走刀路线设计原则，从外圆、槽到螺纹，以一般工艺顺序安排了本项目的编程内容。

在数控铣床的编程加工中，结合铣削工艺基础、孔加工工艺基础，介绍了铣削及

孔加工的工艺设计基本原则，走刀路线设计原则，从平面加工、轮廓加工到孔加工的

编程知识。

在加工中心的编程加工中，凸显加工中心与铣床加工的不同之处，也展现其加工顺

序与数控铣床的相同之处，在内容编写上突出 FANUC 系统与 SIEMENS 系统在编程上

的不同。

数控电火花线切割的编程加工中，以快走丝（3B 格式）、慢走丝（ISO 格式）两种

编程方法编制了本项目的编程内容。

本书由陕西国防工业职业技术学院曾霞主编。陕西国防工业职业技术学院雒钰花、

赵小刚和中航庆安集团管东明参与编写项目1，陕西国防工业职业技术学院李娜、中航庆

安集团高斌参与编写项目2，陕西国防工业职业技术学院曾霞、杨晓平和烟台工程职业技

术学院朱秀梅参与编写项目3、项目4。

由于编者的水平有限，书中难免有不足和不当之处，真诚希望广大读者批评指正。

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目录

前言

项目 1 数控车床程序编制························································································································1

任务 1.1 简单外圆加工——模具芯轴 ························································································2

1.1.1 相关知识：数控车床编程知识 ····························································································2

1.1.2 任务实施：模具芯轴编程与加工 ······················································································21

任务 1.2 槽加工——切纸辊 ·········································································································23

1.2.1 相关知识：槽加工知识 ······································································································23

1.2.2 任务实施：切纸辊编程与加工 ··························································································29

任务 1.3 螺纹加工——芯轴 ·········································································································30

1.3.1 相关知识：螺纹加工基础 ··································································································30

1.3.2 任务实施：芯轴编程与加工 ······························································································39

任务 1.4 复杂外圆加工——手柄································································································41

1.4.1 相关知识：复合车削循环指令 ··························································································41

1.4.2 任务实施：手柄编程与加工 ······························································································48

任务 1.5 综合零件加工——导套································································································51

1.5.1 相关知识：数控车削工艺基础 ··························································································51

1.5.2 任务实施：导套轴编程与加工 ··························································································55

思考与练习 ············································································································································58

项目 2 数控铣床（SIEMENS系统）编程与加工 ········································································65

任务 2.1 简单轮廓铣削加工——凸模板··················································································66

2.1.1 相关知识：数控铣床编程基础 ··························································································66

2.1.2 任务实施：凸模板编程与加工 ··························································································82

任务 2.2 同面相似轮廓加工——底板 ······················································································84

2.2.1 相关知识：坐标变换功能 ··································································································85

2.2.2 任务实施：底板编程与加工 ······························································································91

任务 2.3 孔加工——箱体底座 ····································································································92

2.3.1 相关知识：孔加工功能 ······································································································93

2.3.2 任务实施：底座编程与加工 ····························································································103

任务 2.4 综合零件加工——基座加工 ····················································································104

2.4.1 相关知识：数控铣削工艺基础 ························································································105

2.4.2 任务实施：基座编程与加工 ····························································································112

iv


思考与练习 ··········································································································································115

项目 3 加工中心（FANUC系统）编程与加工 ···········································································123

任务 3.1 轮廓加工——凸轮板 ··································································································124

3.1.1 相关知识：加工中心编程基础 ························································································124

3.1.2 任务实施：凸轮板编程与加工 ························································································138

任务 3.2 同面相似轮廓加工——Y形图标 ···········································································140

3.2.1 相关知识：FANUC系统坐标变换功能 ··········································································140

3.2.2 任务实施：Y形图标编程与加工 ····················································································150

任务 3.3 孔系加工——注塑模板······························································································153

3.3.1 相关知识：孔加工基础 ····································································································154

3.3.2 任务实施：注塑模板编程与加工 ····················································································163

任务 3.4 综合件加工——箱体底座 ·························································································167

3.4.1 相关知识：加工中心工艺分析 ························································································168

3.4.2 任务实施：底座编程与加工 ····························································································169

思考与练习 ··········································································································································172

项目 4 数控电火花线切割编程 ··········································································································182

任务 4.1 快走丝线切割机床——样板加工 ···········································································183

4.1.1 相关知识：快走丝线切割机床编程 ················································································183

4.1.2 任务实施：样板编程与加工 ····························································································188

任务 4.2 慢走丝数控电火花切割机——内槽片加工 ························································190

4.2.1 相关知识：慢走丝数控电火花切割机的编程 ································································190

4.2.2 任务实施：内槽片编程与加工 ························································································197

思考与练习 ··········································································································································200

主要参考文献···············································································································································202

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项项目目

数数控控车车床床程程序序编编制制

控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和

信息等多项技术为一体的机电一体化产品。数控

车床是数控机床的主要品种之一，在数控机床中占有

非常重要的位置。数控车床是一种高精度、高效率的

自动化机床，与普通车床相比，对零件变化的适应性

更强，更换零件只需改变相应的程序，对刀具进行简单的调整即可做出合

格的零件；具有广泛的加工工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧

和各种螺纹；具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批

量生产中得到了良好的经济效益。

本项目将以 FANUC 0i-TD 系统为例讲解数控车床编程的知识。

知识目标

1．了解数控车床的构造。

2．了解数控车削加工的工艺。

3．熟悉 FANUC 系统数控车床的常用指令。

4．掌握数控车床的编程技巧。

能力目标

1．会数控车床的基本操作。

2．能合理地选择加工机床。

3．会正确地设计数控车削加工工艺及走刀路线。

4．能合理地选择编程指令。

5．能正确编制内外轮廓零件的加工程序。

6．会合理地选用量具、检具检测加工工件。

7．具有合理地分析质量，并进行零件修补的能力。

8．具有数控车床中级操作工的能力。

数

2


任务

1.1 简单外圆加工——

模具芯轴

【任务要求】1．了解数控车床常用的加工指令。

2．完成零件右端轮廓精加工的程序编制。零件材料：45 钢。精加工余量 0.4m。

零件图样如图 1-1 所示。

3．完成零件的仿真加工。

图 1-1 模具芯轴

1.1.1 相关知识：数控车床编程知识

1．数控车床加工对象

数控车床是当前使用最广泛的数控机床之一。它主要用于加工精度要求高、表面粗

糙度好、轮廓形状复杂的轴类、盘类等回转体零件；能够通过程序控制自动完成内圆柱

面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并进行切槽、钻、扩、铰孔等工作。而近年

来研制出的数控车削加工中心和数控车铣加工中心，使得在一次装夹中可以完成更多的

加工工序，提高了加工质量和生产效率，因此数控机床还适用于形状复杂的回转类零件

的加工，如图 1-2所示的零件。

图 1-2 数控车床可加工零件示例

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项目 1 数控车床程序编制

（c）机床主轴

（d）连接套

图 1-2（续）

2．数控车床机床坐标系

1）标准坐标系的确定

在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证记录数据的互换

性，目前国际上数控机床的坐标轴和运动方向均已实现标准化。掌握机床坐标系、编程

坐标系、加工坐标系等概念，是人工设置机床加工坐标系的基础。

（1）机床相对运动的规定。无论机床在实际加工中是工件运动还是刀具运动，在确

定编程坐标时，一般看作工件相对静止，而刀具运动。这一原则可以保证编程人员在不

确定机床加工零件时是刀具移向工件还是工件移向刀具的情况下，仍可以根据图样或数

模进行手工或自动数控编程。

为了确定机床的运动方向和移动距离，需要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系

就是机床坐标系。数控机床上的标准坐标系采用右手笛卡儿坐标系，如图 1-3 所示。

（2）机床坐标系的规定。在确定机床坐标轴时，一般先确定 Z轴，然后确定 X轴和

Y 轴，最后确定其他轴。机床某一零件运动的正方向，是指增大工件和刀具之间距离的

方向。常见的数控车床的坐标系如图 1-3 所示。

① Z轴：Z轴的方向是由传递切削力的主轴确定的，与主轴轴线平行的坐标轴即是

Z 轴，Z 坐标的正向为刀具离开工件的方向。如果机床上有几个主轴，则选一个垂直于

工件装夹平面的主轴方向为 Z坐标方向；如果主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面

的方向为 Z坐标方向；如果机床无主轴，则选垂直于工件装夹平面的方向为 Z坐标方向。

② X轴：X轴是水平轴，平行于工件的装夹面，且垂直于 Z轴。这是在刀具或工件

定位平面内运动的主要坐标。对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），X坐标的方向是

在工件的径向上，且平行于横滑座。刀具离开工件旋转中心的方向为 X轴正向。

③ Y 轴：Y 轴垂直于 X、Z 轴。Y 坐标的正方向根据 X 和 Z 坐标的正向，按照右手

笛卡儿坐标系来判断。对于数控车床，该轴为虚轴。

④ 旋转坐标轴：围绕坐标轴 X、Y、Z旋转的运动，分别用 A、B、C表示。它们的

正向用右手螺旋法则判定，如图 1-4 所示。

图 1-3 机床坐标系图 1-4 数控车床的坐标系

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⑤ 附加轴：如果在 X、Y、Z 主要坐标以外，还有平行于它们的坐标，可分别指定

第 2组 U、V、W坐标，第 3组 P、Q、R坐标等。双刀架数控车床如图 1-5 所示。

图 1-5 双刀架数控车床

2）数控编程的特征点

（1）机床原点与参考点。机床原点是指机床坐标系的原点，即 X＝0，Y＝0，Z＝0。

机床原点是机床的基本点，它是其他所有坐标，如工件坐标系、编程坐标系及机床参考

点的基准点。从机床设计的角度看，该点位置可以是任意的，但对某一具体机床来说，

机床原点是固定的。数控车床的原点一般设在主轴前端的中心（图 1-6）。

机床参考点是用于对机床工作台、滑板及刀具相对运动的测量系统进行定标和控制

的点，有时也称机床零点。它是在加工之前和加工之后，利用控制面板上的回零按钮使

移动部件退回到机床坐标系中的那个固定不变的极限点。机床参考点的位置是由机床制

造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中，因此参考

点对机床原点的坐标是一个已知数。数控机床在工作时，移动部件必须首先返回参考点，

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测量系统置零之后即可以参考点作为基准，随时测量运动部件的位置，刀具（或工作台）

移动才有基准。参考点与机床原点的关系如图 1-7 所示。

图 1-6 车床的机床原点图 1-7 数控车床的参考点与机床原点

（2）编程原点。编程原点也称为工件坐标系原点。工件坐标系是用于确定工件几何

图形上各几何要素（点、直线和圆弧）的位置的坐标系。工件坐标系的原点即工件零点。

选择工件零点时，最好把工件零点放在工件图的尺寸能够方便地转换成坐标值的地方。

例如，车床中工件零点一般设在工件的右端面或台阶面中心。工件零点的一般选用原则

如下：

① 工件零点选在工件图样的尺寸基准上，这样可以直接用图样标注的尺寸作为编程

点的坐标值，减少计算工作量。

② 能使工件方便地装夹、测量和检验。

③ 工件零点尽量选在尺寸精度较高的工件表面上。这样可以提高工件的加工精度和

同一批零件的一致性。

④ 对于有对称形状的几何零件，工件零点最好选在对称中心上。例如，编程原点设

计如图 1-8 所示。

3）绝对坐标编程和相对坐标编程

（1）定义。绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件）零

点计量的编程方式。

相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编

程）。例如，坐标编程如图 1-9 所示。

图 1-8 编程原点设计示例

6


图 1-9 绝对坐标编程与相对坐标编程示例

（2）表达方式。数控铣床或加工中心表示：G90/G91。

数控车床表示：X、Y、Z绝对，U、V、W相对。

（3）选用原则。选用原则主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便（如图样尺

寸标注方式等）及加工精度的要求，选择坐标的类型。

3．数控车床编程基础

1）程序的结构

一个完整的程序由程序号、程序的内容和程序结束三部分组成，示例如下：

O0001; 程序号

⎫⎪⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎪⎭

N01 G92 X40 Y30;

N02 G90 G00 X28 T01 S800 M03;

N03 G01 X-8 Y8 F200;

N04 X0 Y0;

N05 X28 Y30;

N06 G00 X40;

程序内容

N07 M02; 程序结束

（1）程序号。程序号即为程序的开始部分，为了区别存储器中的程序，每个程序都

要有程序编号，在编号前采用程序编号地址码。在 FANUC 数控系统中，一般采用英文

字母 O 作为程序编号地址码。

（2）程序内容。程序内容部分是整个程序的核心，表示数控机床要完成的全部动作。

它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成。

（3）程序结束。程序结束是以程序结束指令M02 或 M30 作为整个程序结束的符号，

来结束整个程序的。

2）数控机床常用程序段格式

零件的加工程序是由程序段组成的，每个程序段由若干个数据字组成。每个字是控

制系统的具体指令，它是由表示地址的英语字母、特殊文字和数字集合而成。程序段格

式是指一个程序段中字、字符、数据的书写规则。

字地址程序段格式是由语句号字、数据字和程序段结束组成的。各字的排列顺序要

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求不严格，数据的位数可多可少。该格式的优点是程序简短、直观及容易检验、修改，

故该格式目前广泛使用。

（1）字地址程序段格式。一个程序段由若干个功能指令字组成，用来指定一个加工

步骤，一般格式如下：

N… G… X…Y…Z… F… S… T… M… LF…

∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣

顺序号准备功能尺寸进给功能主轴转速刀具功能辅助功能程序段结束符

其中，指令字由英文字母后续数字组成。段号必须在前，其余指令字的书写顺序一般

没有严格限制，最后按 Enter 键结束。最后一个程序段必须包含程序结束指令 M02 或

M30。

数控加工程序所用的代码，主要有准备功能 G代码、辅助功能M代码、进给功能 F

代码、主轴转速功能 S代码和刀具功能 T代码。在数控编程中，用各种 G指令和 M指

令来描述工艺过程的各种操作和运动特征，示例如下：

N20 G01 X25 Y-36 F100 S300 T02 M03;

（2）程序段各字的说明。

① 程序段号字——N。用以识别程序段的编号。用地址码 N和后面的若干位数字来

表示。例如，N20表示该语句的语句号为 20。该字符在程序段中可以不写入。但是在程

序校验中，程序段号可以很方便地查看程序段在程序中的位置，进行修改。

② 准备功能字——G。准备功能指令，也称 G功能指令或 G代码指令，简称 G指

令。G 指令的作用是指定机床的加工方式，为数控装置的插补运算和刀具半径补偿后的

中心轨迹的计算等做准备。

G指令由字母 G和其后 2位数字组成，包括 G00～G99共 100种。G指令的功能如

表 1-1所示。

G指令通常有如下两种：

a．非模态 G指令。这种指令只有在被指定的程序段内才有意义。

b．模态 G指令。这种指令在同组其他的 G指令出现以前一直有效。不同组的 G指

令，在同一程序段中可以指定多个。数控系统的大部分 G功能指令都属于模态指令，主

要是为了书写和阅读程序方便。FANUC数控车 G功能代码如表 1-1所示。

表 1-1 FANUC数控车 G功能代码

代码含义代码含义

G00 快速进给、定位 G21 米制输入

G01 直线插补 G28 回归参考点

G02 圆弧插补 CW（顺时针） G29 由参考点回归

G03 圆弧插补 CCW（逆时针） G32 螺纹切削

G04 暂停 G40 刀具补偿取消

G20 英制输入 G41 左半径补偿

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续表代码含义代码含义

G42 右半径补偿 G72 端面粗切削循环

G50 工件坐标系的建立 G73 封闭切削循环

G53 机械坐标系选择 G74 端面切断循环

G54 选择工作坐标系 1 G75 内径/外径切断循环

G55 选择工作坐标系 2 G76 复合形螺纹切削循环

G56 选择工作坐标系 3 G90 直线车削循环加工

G57 选择工作坐标系 4 G92 螺纹车削循环

G58 选择工作坐标系 5 G94 端面车削循环

G59 选择工作坐标系 6 G98 每分钟进给速度

G70 精加工循环 G99 每转进给速度

G71 外圆粗车循环

③ 尺寸字。尺寸字由地址码、＋、－符号及绝对值（或增量）的数值构成。尺寸字

的地址码有 X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、I、J、K、D、H等，示例

如下：

X20 Y-40;

尺寸字的“＋”可省略。表示地址码的英文字母的含义如表 1-2所示。

表 1-2 地址码中英文字母的含义

地址码含义

O、P 程序号、子程序号

N 程序段号

X、Y、Z X、Y、Z方向的主运动

U、V、W 平行于 X、Y、Z坐标的第二坐标

P、Q、R 平行于 X、Y、Z坐标的第三坐标

A、B、C 绕 X、Y、Z坐标的转动

I、J、K 圆弧中心坐标

D、H 补偿号指定

④ 进给功能字——F。数控车床的进给指令由地址码 F 及其后面的数字组成。一般

数控系统对进给量有两种设置方法，即每分钟进给和每转进给，其单位分别是 mm/min

和 mm/r，如 Fl表示 1mm/r。选择何种进给设置方法，与实际加工的工件材料、刀具及

工艺要求等车削中，默认使用单位 mm/r。

⑤ 主轴转速功能字——S。由地址码 S和其后面的若干位数字组成，单位为转速单

位（r/min）。例如，S800表示主轴转速为 800r/min。

⑥ 刀具功能字——T。具功能指令由地址码 T 和其后面的若干数字组成。其中，T

表示所换刀具，刀具号用 T后面的数字表示，常见的表示方法有以下两种：

a．T后面的数字表示刀具号，如 T00～T99。

b．T后面的数字表示刀具号和刀具补偿号（刀尖位置补偿、半径补偿、长度补偿量

的补偿号），如 T0812，表示选择 8号刀具，用 12号补偿量。

⑦ 辅助功能字——M。辅助功能指令是表示一些机床辅助动作的指令，用地址码M

和后面两位数字表示，包括M00～M99共 100种。

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4．数控车床编程特点

（1）在一个编程段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程或增量值编程，

也可以采用混合编程。一般情况下，利用自动编程软件编程时，通常采用绝对值编程。

（2）被加工零件的径向尺寸在图样上测量时，一般用直径值表示。因此采用直径尺

寸编程比较方便。

（3）由于车削加工常采用棒料或锻料作为毛坯，加工余量大，为简化编程，数控装

置常具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。

（4）编程时，认为车刀刀尖是一点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，

车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧。为提高工件的加工精度，在编制圆头刀程序时，

需要对刀尖半径进行补偿。大多数数控车床都具有刀具半径补偿功能（G4l，G42），这

类数控车床可以直接按工件轮廓尺寸编程。

5．数控车床编程注意事项

（1）编程所对应的不同的数控系统所对应编程格式有区别。

（2）编程过程中注意程序体是模态还是非模态。

（3）尺寸是公制还是英制，是相对坐标还是绝对坐标。

（4）尽量减少程序步骤，走刀时要考虑刀具本身的尺寸，合理布置走刀过程。

6．数控车床常用辅助功能

数控车床常用辅助功能如表 1-3所示。

表 1-3 数控车床常用辅助功能

M 代码功能 M 代码功能

M00 程序停止 M07 开启 2号切削液

M01 程序选择停止 M08 开启 1号切削液

M02 程序结束 M09 关闭切削液

M03 主轴顺时针旋转 M10 夹紧（可选项）

M04 主轴逆时针旋转 M11 松开（可选项）

M05 主轴停止 M30 程序结束

1）程序停止指令——M00

在完成编有M00指令的程序段的其他指令后，主轴停止，进给停止，冷却液关断，

程序停止执行。按启动按钮，程序接着执行。带有M00的程序段中可以不编入坐标数据。

加工中需停机检查、测量零件或手工换刀和交接班时，可使用M00指令。

2）计划停止指令——M01

M01与 M00的功能相似。两者唯一不同的是 M01指令只有在控制面板上的“选择

停开关”处于接通状态时才起作用。

3）主轴控制指令——M03、M04、M05

M03、M04、M05 指令的功能分别为控制主轴顺时针方向转动、逆时针方向转动和

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停止转动。

4）冷却液控制指令——M07、M08、M09

数控车床的冷却液通常使用液态或者雾态冷却液。

M07：2号冷却液开，用于雾状冷却液开。

M08：1号冷却液开，用于液状冷却液开。

M09：冷却液关。

5）夹紧、松开指令——M10、M11

M10、M11分别用于机床滑座、工件、夹具、主轴等的夹紧、松开。

6）程序结束指令——M02、M30

M02的功能是在完成工件加工程序段的所有指令后，使主轴进给和冷却液停止。常

用来使数控装置和机床复位。

M30 指令除完成 M02 指令功能外，还包括将纸带卷回到“程序开始”字符，或

使环形纸带越过接头，或转换到第 2台读带机，或使存储器中的加工程序返回到初始

状态。

7．数控车床常用 F、S、T功能

1）进给功能——F功能

进给功能也称 F功能，其单位有两种：用 G99代码时设为进给量（mm/r）；用 G98

代码时设为进给速度（mm/min），其设定方法如下。

（1）设定进给量（mm/r）。

指令格式：

G99 F___;

例如，G99 F0.3；表示进给量为 0.3mm/r。加工螺纹时 F的值即为螺距。

（2）设定进给量（mm/min）。

指令格式：

G98 F___;

例如，G98 F200；表示进给量为 200mm/min。

注意：开机时默认为G99状态，第一次使用G99时可以不必指定，但G98代码必须指定。

2）主轴功能——S功能

主轴功能也称 S功能，用来设定主轴转速或切削速度，具体设定方法如下。

（1）恒切削速度控制——G96。

指令格式：

G96 S___;

车削如图 1-10所示的阶梯轴时，如果主轴转速不变，车刀愈接近中心，其线速度愈

低，从而使工件表面粗糙度受到影响。为此可以采用恒切削速度功能 G96避免上述现象。

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图 1-10 车阶梯轴

例如，G96 S150；表示刀尖的线速度恒为 150m/min。主轴的转速可以由下式求

出，即

1000vn

Dπ＝（1-1）

式中：v ——切削线速度（m/min）；

D ——刀尖位置的工件直径（mm）；

n——主轴转速（r/min）。

由式（1-1）可知，切削速度恒定时，当 D＝0（车端面至中心）时，主轴转速为无穷大，

会造成飞车现象，这是不允许的，因此在采用恒切削速度控制时，必须限制主轴的最高转速。

（2）最高转速控制——G50。

该指令用于采用恒切削速度控制时限制主轴的最高转速。编程时一般设在程序的开头。

指令格式：

G50 S___;

例如，G50 S1800；表示在以下程序段中主轴的最高转速为 1800r/min。

（3）直接转速控制——G97。

采用 G97代码编程，可直接指定主轴转速。电源接通时即为 G97 方式。

指令格式：

G97 S___;

例如，G97 S1000；表示主轴转速为 1000r/min。

3）刀具功能——T功能

由于数控车床一般采用转动刀架，而刀具安装后的伸出长度也不一样，因此必须将刀

尖离开基准点的距离（X，Z）测量出来（由对刀仪测量），并存储在刀具库（tool data）

中。给每把刀具对应一个偏置号（也可以一把刀具对应几个偏置号），编程时再由 T 功能

调用偏置号，这样 NC 系统便会自动补偿 X、Z 方向的偏移距离。

12


指令格式：

T □□ △△

① ②

其中，①表示刀具号，②表示刀具补偿单元号。

执行该指令可自动将刀具号指定的刀具作为当前加工用刀具，同时使用偏置号指定

的值作为长度补偿值。例如，T0919 表示选择 9号刀具，19号偏置量。

注意：偏置号 00对应的 X、Z的偏移量为零，即取消刀具偏置；T代码不能与轴运

动指令同时使用，另外换刀时应返回机床参考点。

8．数控车床常用 G功能指令

1）建立工件坐标系——G50

编程时，首先应该确定工件原点并用 G50 指令设定工件坐标系。车削加工工件原点

一般设置在工件右端面或左端面与主轴轴线的交点上。

指令格式：

G50 X___ Z___;

其中，X、Z 值分别为刀尖（刀位点）起始点相对工件原点的 X 向和 Z 向坐标，注意 X

应为直径值。

如图 1-11 所示，假设刀尖的起始点距离工件原点的 X向尺寸和 Z向尺寸分别为 200

mm（直径值）和 150mm，工件坐标系的设定指令如下：

G50 X200.0 Z150.0;

图 1-11 工件坐标系设定

执行以上程序段后，系统内部即对 X、Z 值进行记忆，并且显示在显示器上，这就

相当于系统内建立了一个以工件原点为坐标原点的工件坐标系。

显然，当改变刀具的当前位置时，所设定的工件坐标系的工件原点位置也不同。因

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此，在执行该程序段前，必须先进行对刀，通过调整机床，将刀尖放在程序所要求的起

刀点位置（200.0，150.0）上。对具有刀具补偿功能的数控机床，其对刀误差还可以通过

刀具偏移来补偿，所以对调整机床的要求并不严格。

2）快速直线移动指令——G00

G00 是使刀具以系统预先设定的速度移动至指定的位置。

指令格式：

G00 X（U）___ Z（W）___;

其中，X、Z 表示目标点绝对值坐标；U、W 表示目标点相对前一点的增量坐标。如

图 1-12 所示，刀具要快速移动到指定位置，用 G00 编程：

G00 X50.0 Z6.0; 绝对坐标方式

G00 U-70.0 W-84.0; 增量坐标方式

要特别注意的是，该指令的实际刀具路径通常如图 1-12 所示，考虑刀具路径时应注

意避免刀具与障碍物相碰。

图 1-12 G00指令

3）直线插补指令——G01

指令格式：

G01 X（U）___ Z（W）___ F___;

其中，G01 是使刀具以指定的进给速度沿直线移动到目标点；X、Z 表示目标点绝对值坐

标；U、W 表示目标点相对前一点的增量坐标；F 表示进给量，若在前面已经指定，

可以省略。

通常，在车削端面、沟槽等与 X轴平行的加工时，只需单独指定 X（或 U）坐标；

在车外圆、内孔等与 Z轴平行的加工时，只需单独指定 Z（或W）值。图 1-13 为同时使

两轴移动车削锥面的情况，用 G01 编程：

G01 X80.0 Z-80.0 F0.25; 绝对坐标方式

G01 U20.0 W-80.0 F0.25; 增量坐标方式

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图 1-13 G01指令

4）圆弧插补指令——G02、G03

G02、G03 是规定刀具在指定平面内按给定的进给速度 F作圆弧运动，切削出圆弧轮廓。

指令格式：

G02（G03） X（U）___Z（W）___⎧⎨⎩

R___F ;

I___ J ______

（1）G02、G03 的确定。顺时针切削用 G02（CW），逆时针切削用 G03（CCW）。在

圆弧插补中，沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴由正方向向负方向看，刀具相对于工件的

加工方向是顺时针方向为 G02，逆时针方向为 G03，如图 1-14 所示。

图 1-14 G02和 G03的确定

（2）X、Z 为圆弧插补的终点坐标值，其中，用 X、Z 表示的圆弧的终点坐标为工件

坐标系中的圆弧终点坐标值；而用 U、W 表示的圆弧终点坐标为圆弧终点相对起点的增

量值。

（3）圆弧曲率半径的表示方法。

① 圆心坐标 I、J、K 一般用圆心相对于圆弧起点（矢量方向指向圆心）的矢量在 X、

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Y、Z坐标的分矢量来确定，且总为增量值。

② R 为圆弧半径，如果将 I、J、K 中的任意两个的平方和再开方，其值必等于圆弧半

径 R，所以可用 R代替 I、J、K。若圆弧的圆心角小于或等于 180°，R 为正值；若圆弧的

圆心角大于 180°，则 R 为负值。用 R 作参数时不描述整圆，对整圆只能用 I、J、K 编程。

圆弧编程注意事项如下。

a．方向判定：在数控车床上，迎着 Y轴箭头方向看，顺时针用 G02，逆时针用 G03。

b．车床刀架前后置，圆弧顺逆不相同。

c．刀架后置为标准，前置顺逆方向反。

【例 1-1】车削如图 1-15所示的工件，试编写程序。

编程方式如表 1-4和表 1-5所示。

图 1-15 车圆弧

表 1-4 车凹圆弧编程方式

绝对坐标编程增量坐标编程

�

N100 G01 X40.0 Z-25.0 F80；

N110 G02 X40.0 Z-43.33 I20.0 K-9.165 F60；

�

�

N100 G01 U0 W-25.0 F80；

N110 G02 W-18.33 I20.0 K-9.165 F60；

�

表 1-5 圆弧绝对坐标编程方式

I、K编制曲率半径 R编制曲率半径

G02 X46.0 Z-15.078 I22.204 K6.0 F0.25； G02 X46.0 Z-15.078 R23.0 F0.25；

9．刀具补偿功能

1）刀具位置偏置补偿

刀具位置偏置补偿 T××××是对编程时假想刀具（一般为基准刀具）与实际加工

使用刀具位置的差进行补偿的功能，分为刀具形状补偿和刀具磨损补偿。前者是对刀具

形状及刀具安装误差的补偿，后者是对刀尖磨损量的补偿。刀具偏置补偿如图 1-16 所示。

16


从图 1-16 中，我们可以计算出各方向上的偏置量数值，即

∣ΔX∣＝∣X2－X1∣；|ΔZ∣＝∣Z2－Z1∣

2）刀具半径补偿

（1）刀具半径补偿的目的。数控车床按刀尖对

刀，但车刀的刀尖总有一段小圆弧，所以对刀时刀

尖的位置是假想刀尖 P，如图 1-17 所示。编程时按

假想刀尖轨迹编程（即工件的轮廓与假想刀尖 P重

合），而车削时实际起作用的切削刃是圆弧切点 A、

B，这样就会引起加工表面的形状误差。车内外圆

柱端面并无误差产生，因为实际切削刃的轨迹与工

件的轮廓一致（尖角除外），如图 1-18 所示。但车

图示的锥面时，工件轮廓（即编程轨迹或假想刀尖

轨迹）为实线，而实际车出的形状（实际切削刃轨迹）为虚线，故产生误差 a。同样如

图 1-19 所示，车圆弧面时会产生误差 a1～a2。

图 1-17 刀具半径与假想刀尖

图 1-18 圆头刀车锥面及圆柱面图 1-19 圆头刀车弧面

若工件的加工精度要求不高或留有精加工余量时可忽略此误差，否则应考虑刀尖圆

弧半径对工件形状的影响，采用刀具半径补偿。采用刀具半径补偿功能后编程者可按工

件的轮廓线编程，数控系统会自动计算刀心轨迹并按刀心轨迹运动，从而消除了刀尖圆

弧半径对工件形状的影响。

（2）刀具半径补偿的方法。刀具半径补偿可通过从键盘输入刀具参数，并在程序中

采用刀具半径补偿指令实现。刀具参数包括刀尖半径、车刀形状、刀尖圆弧位置，这些

图 1-16 刀具位置偏置补偿示意图

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都与工件的形状有关，必须将参数输入刀具数据库。图 1-20 所示为 9种刀尖圆弧的位置。

图 1-20 数控车床所用刀具的假想刀尖位置

（3）刀具半径补偿指令——G41、G42、G43。

指令格式：

G41（G42/G40） G00（G01） X（U）___Z（W）___;

其中，G41 表示刀具半径左补偿，G42 表示刀具半径右补偿，G40 表示取消刀具半径补

偿，其刀具与工件的关系如图 1-21 所示。

注意：G41、G42、G40需在 G01或 G00状态下，通过直线运动建立或取消刀具补偿。

X（U）、Z（W）为建立或取消刀具补偿段中刀具移动的终点坐标。G41、G42、G40均为

模态指令。

（a）刀具半径右补偿（b）刀具半径左补偿

图 1-21 刀具半径补偿

【例 1-2】车削如图 1-22所示的零件，采用刀具半径补偿指令编程。

如图 1-22（a）所示，未采用刀具半径补偿指令时，刀具以假想刀尖轨迹运动，圆锥

面产生误差。如图 1-22（b）所示，采用刀具半径补偿指令后，系统自动计算刀心轨迹，

使刀具按刀尖圆弧中心轨迹运动，无表面形状误差。

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图 1-22 刀具半径补偿的应用

程序如下：

�

N040 T0101 G00 X20.0 Z2.0; 快进至 A0点

N050 G42 G01 X20.0 Z0 F0.1; 刀具左补偿,A0→A1

N060 Z-20.0; 车φ20外圆,A1→A2

N070 X70.0 Z-55.0; 车锥面,A2→A4

N080 G40 G01 X80.0 Z-55.0; 退刀并取消刀补,A4→A5

�

10．数控车削加工顺序的确定

零件的加工要按照一定的原则，才能加工出合格的零件。确定零件车削加工顺序一

般遵循下列原则。

1）先粗后精

按照粗车→半精车→精车的顺序，逐步提高加工精度。粗车在较短的时间内将工件

表面上的大部分加工余量（如图 1-23 所示的双点划线内部分）切掉，一方面提高金属切

除率；另一方面满足精车的余量均匀性要求。若粗车后所留余量的均匀性满足不了精加

工的要求，则要安排半精加工，为精车做准备。精车要保证加工精度，按图样尺寸，一

刀车出零件轮廓。

2）先近后远

这里所说的远和近是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，

离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。而且对于车削而

言，先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。

例如，当加工如图 1-24 所示零件时，如果按φ38mm→φ36mm→φ34mm 的次序安排

车削，不仅会增加刀具返回对刀点所需的空行程时间，而且一开始就削弱了工件的刚性，

还可能使台阶的外直角处产生毛刺。对这类直径相差不大的台阶轴，当第一刀的背吃刀

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量（图中最大背吃刀量可为 3mm左右）未超过限时，宜按φ34mm→φ36mm→φ38mm 的

次序先近后远地安排车削。

图 1-23 先粗后精示例图 1-24 先近后远示例

3）内外交叉

对内表面（内型、腔）和外表面都需加工的零件，安排加工顺序时应先进行内外表

面粗加工，后进行内外表面精加工。切不可将零件上一部分表面（外表面或内表面）加

工完毕后再加工其他表面（内表面或外表面）。

11．进给路线的确定

刀具刀位点相对于工件的运动轨迹和方向称为进给路线，即刀具从对刀点开始运

动起，直至加工结束所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等切削空

行程。在数控车削加工中，因精加工的进给路线基本上都是沿零件轮廓的顺序进行，

因此确定进给路线的工作重点在于确定粗加工及空行程的进给路线。加工路线必须在

保证被加工零件的尺寸精度和表面质量的前提下，按最短进给路线的原则确定，以减

少加工过程的执行时间，提高工作效率。在此基础上，还应考虑数值计算的简便，以

方便程序的编制。

下面是数控车削加工零件时常用的加工路线。

1）轮廓粗车进给路线

在确定粗车进给路线时，根据最短切削进给路线的原则，同时兼顾工件的刚性和加

工工艺性等要求，来选择确定最合理的进给路线。

图 1-25给出了 3种不同的轮廓粗车切削进给路线。其中图 1-25（a）表示利用数控

系统的循环功能控制车刀沿着工件轮廓线进给的路线；图 1-25（b）为三角形循环（车

锥法）进给路线；图 1-25（c）为矩形循环进给路线，其路线总长最短，因此在同等切削

条件下的切削时间最短，刀具损耗最少。

图 1-25 粗车进给路线示意图

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在确定轮廓粗车进给路线时，车削圆锥、圆弧是常见的车削内容，除使用数控系统

的循环功能以外，还可使用下列方法进行。

2）车削圆锥的加工路线

在数控车床上车削外圆锥可以分为车削正圆锥和车削倒圆锥两种情况，而每一种情

况又有两种加工路线。图 1-26 所示为车削正圆锥的两种加工路线。按图 1-26（a）车削

正圆锥时，需要计算终刀距 S。设圆锥大径为 D，小径为 d，锥长为 L，背吃刀量为pa ，

则由相似三角形可知

p

2

aD d

L S

－

＝（1-2）

根据式（1-2），便可计算出终刀距 S的大小。

当按图 1-26（b）的走刀路线车削正圆锥时，则不需要计算终刀距 S，只要确定背吃

刀量pa ，即可车出圆锥轮廓。

按第一种加工路线车削正圆锥，刀具切削运动的距离较短，每次切深相等，但需

要计算 S值。按第二种方法车削，每次切削背吃刀量是变化的，而且切削运动的路线

较长。

图 1-27（a）、（b）为车削倒锥的两种加工路线，分别与图 1-26（a）、（b）相对应，

其原理与正圆锥相同，有时在粗车圆弧时也经常使用。

图 1-26 粗车正锥进给路线示意图图 1-27 粗车倒锥进给路线示意图

3）车削圆弧的加工路线

在粗加工圆弧时，因其切削余量大，且不均匀，经常

需要进行多刀切削。在切削过程中，可以采用多种不同的方

法，现将常用方法介绍如下。

（1）车锥法粗车圆弧。图 1-28 所示为车锥法粗车圆弧

的切削路线，即先车削一个圆锥，再车圆弧。在采用车锥

法粗车圆弧时，要注意车锥时的起点和终点的确定。若确

定不好，则可能会损坏圆弧表面，也可能将余量留得过大。

确定方法是连接 OB交圆弧于点 D，过 D点作圆弧的切线

图 1-28 车锥法粗车圆弧示意图

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AC。由几何关系得

BD＝OB－OD＝0.414R （1-3）

此为车锥时的最大切削余量，即车锥时，加工路线不能超过 AC 线。由 BD 和△ABC 关系

即可算出 BA、BC 的长度，即圆锥的起点和终点。当 R 不太大时，可取 AB＝BC＝0.5R，

此方法数值计算较为烦琐，但其刀具切削路线较短。

（2）车矩形法粗车圆弧。不超过 l/4 的圆弧，当圆弧半径较大时，其切削余量往往较

大，此时可采用车矩形法粗车圆弧。在采用车矩形法粗车圆弧时，要注意每刀切削所留

的余量应尽可能保持一致，严格控制后面的切削长度不超过前一刀的切削长度，以防崩

刀。图 1-29 所示是车矩形法粗车圆弧的两种进给路线，图 1-29（a）是错误的进给路线，

图 1-29（b）按 1→5 的顺序车削，每次车削所留余量基本相等，是正确的进给路线。

图 1-29 车矩形法粗车圆弧示意图

（3）车圆法粗车圆弧。前面两种方法粗车圆弧，所留的加工余量都不能达到一致。

用 G02（或 G03）粗车圆弧，若一刀就把圆弧加工出来，这样吃刀量太大，容易打刀。

所以，实际切削时，常常可以采用多刀粗车圆弧，先将大部分余量切除，最后再车到所

需圆弧，如图 1-30 所示。此方法的优点在于每次背吃刀量相等，数值计算简单，编程方

便，所留的加工余量相等，有助于提高精加工质量。缺点是加工的空行程时间较长。加

工较复杂的圆弧常常采用此类方法。

图 1-30 车圆法车圆弧示意图

1.1.2 任务实施：模具芯轴编程与加工

1．零件分析

工件由圆柱面、圆弧面组成，结构简单，加工精度要求较高，可在数控车床上完成加工。

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（1）机床选择：CKA6136。

（2）刀具选择：加工右端外圆所需刀具可采用硬质合金 90°外圆车刀，T0202，如

图 1-31 所示。

（3）装夹及精加工走刀路线设计如图 1-32 所示。

各点坐标：A点（150，100），B点（0，5），C点（0，0），D点（26，－5），

E点（26，－11.36），F点（61，－16），G点（65，－16）。

图 1-31 外圆车刀图 1-32 右端精加工走刀路线

2．右端精加工程序编制

O1234; 程序名

N10 T0202; 调用精车刀

N20 M03 S1000 M08; 启动主轴,开启切削液

N30 G00 X150 Z100; 快速定位到 A点

N40 X0. Z5.; 快进到 B点

N50 G01 X0.Z0. F0.1; 以进给速度走刀到 C点

N60 G03 X26. Z-5. R19.28; 切削圆弧 C→D

N70 G01 Z-11.36; 切削直线 D→E

N80 X61.Z-16.; 切削直线 E→F

N90 X65.; 切削直线 F→G

N100 G00 X200. Z350. M09; 退刀,远离工件,关闭切削液

N110 M05; 主轴停止


任务小结

本任务内容是数控车床编程与加工的基础，简单介绍了数控车床编程的基本知识和

加工工艺的设计，重点是走刀路线的设计。本任务旨在指导初学者了解数控编程的基本

知识，学会数控编程的基本方法。

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任务

1.2

槽加工——

切纸辊

【任务要求】1．完成零件 18mm×4mm的槽加工，如图 1-33所示。零件材料：45钢。外

圆直径φ 62mm已经加工，长度为 204mm。

2．了解槽加工方法。

3．完成零件的仿真加工。

图 1-33 切纸辊零件图

1.2.1 相关知识：槽加工知识

1．车槽加工路线设计

（1）对于宽度、深度值相对不大，且精度要求不高的槽，可采用与槽等宽的刀具，

直接切入一次成型的方法加工，如图 1-34 所示。刀具切入到槽底后可利用延时指令使刀

具短暂停留，以修整槽底圆度，退出过程中可采用工进速度。

图 1-34 简单槽类零件的加工方式图 1-35 深槽零件的加工方式

（2）对于宽度值不大，但深度较大的深槽零件，为了避免切槽过程中由于排屑不畅，

使刀具前部压力过大出现扎刀和折断刀具的现象，应采用分次进刀的方式。刀具在切入

24


工件一定深度后，停止进刀并退回一段距离，达到排屑和断屑的目的，如图 1-35 所示。

（3）宽槽的切削。通常把大于一个切刀宽度的槽称为宽槽。宽槽的宽度、深度的精度

及表面质量要求相对较高。在切削宽槽时常采用排刀的方式进行粗切，然后用精切槽刀沿

槽的一侧切至槽底，精加工槽底至槽的另一侧，再沿侧面退出，切削方式如图 1-36 所示。

宽槽加工需要计算循环次数及刀具每次移动的距离，可用下式进行估算，即

L＝a＋（n－1）×Δ （1-4）

式中：L——沟槽宽度；

a——刀具宽度；

n——循环加工次数；

Δ——刀具每次移动距离。

n 和Δ可以采用试凑法确定。

图 1-36 宽槽切削方法示意图

2．切削用量选择

根据刀具、工件材料不同，可选用不同的切削用量，如表 1-6 所示。

表 1-6 切断刀切削用量选择

切槽（切断）加工条件进给量 f /（mm/r）切削速度 v /（m/min）

用高速钢切刀车钢料 0.05～0.1 30～40

用高速钢车铸铁 0.1～0.2 15～25

用硬质合金刀车钢料 0.1～0.2 80～120

用硬质合金刀车铸铁 0.15～0.25 60～100

3．槽加工刀具的选择

切矩形外圆沟槽的切槽刀和切断刀（图 1-37）的形状基本相同，只是刀头部分的宽

度和长度有些区别，具体如下。

（1）切断刀宽度确定：切断刀的刀头宽度经验计算公式为

0.5 0.6a D（）≈ ～（1-5）

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式中：a——主刀刃宽度；

D——被切断工件的直径。

（2）切断刀刀头部分长度确定：刀头部分长度 L

的确定。

切断实芯材料：L＝D/2＋（2～3）。

切断空芯材料：L＝h＋（2～3），h为被切工件的

壁厚。

（3）切槽刀刀头宽度确定：切槽刀的刀头宽度一

般根据工件的槽宽、机床功率和刀具的强度综合考虑

确定。

（4）切槽刀的长度确定：切槽刀长度为 L＝槽深＋（2～3）。

4．窄槽的加工编程

1）暂停指令——G04

G04为暂停指令，该指令的功能是使刀具作短暂的无进给加工（主轴仍然在转动），

经过指令的暂停时间后再继续执行下一程序段，以获得平整而光滑的表面。指令格式：

G04

⎧⎪⎨⎪⎩

X____;

U____;

P____;

其中，X、U、P均为暂停时间。

注意：地址 X/U表示暂停时间时需带小数点，单位是 s；而在用地址 P表示暂停时

间时需用整数，单位是 ms。

例如，若要暂停 2s，则可写成如下几种格式：

G04 X2.0;

G04 U2.0;

G04 P2000;

2）使用说明

（1）程序在执行到某一段后，需要暂停一段时间，进行某些人为的调整，这时用

G04指令使程序暂停。暂停时间一到，继续执行下一段程序。

（2）G04的程序段里不能有其他指令。

（3）G04指令为非模态指令。

3）G04的应用

（1）在车削沟槽或钻孔时，为使槽底或孔底得到准确的尺寸精度及光滑的加工表面，

在加工到槽底或孔底时，应该暂停一适当时间，使工件回转一周以上。

（2）使用 G96（主轴以恒线速度回转）车削工件轮廓后，改成 G97（主轴以恒定转

速回转）车削螺纹时，指令暂停一段时间，使主转转速稳定后再执行车削螺纹，以保证

螺距加工精度的要求。

图 1-37 切断刀

26


【例 1-3】如图 1-38所示，4mm×1.5mm的窄槽加工，工件坐

标系建立在工件右端面中心。刀具选择 4mm 宽的切断刀，左刀尖

对刀。

程序如下：

�

N100 G00 X40.0 Z-21.0; 快速定位到退刀槽左端

N110 G01 X33.0 F0.2; 切槽

N120 G04 P1500; 槽底暂停 1.5s

N130 G00 X40.0; 退出槽底

�

5．宽槽的加工编程

1）应用子程序

（1）子程序相关概念。

① 主程序。程序分为主程序和子程序，通常 CNC 系统按主程序指令运行，但在主

程序中遇见调用子程序的情形时，则 CNC 系统将按子程序的指令运行，在子程序调用结

束后控制权重新交给主程序。CNC存储区内可存 125 个主程序和子程序。程序开始的程

序号用 EIA 标准代码 O地址指令。

② 子程序。在编制加工程序时，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或

者在几个程序中都要使用它。这个典型的加工程序可以做成固定程序，并单独加以命名，

这组程序段就称为子程序。

子程序和主程序必须存在同一个文件中，调出的子程序可以再调用另一个子程序。

我们将主程序调用子程序称为一重子程序调用，子程序调用子程序称为多重调用，也就

是子程序的嵌套。一个子程序可被多次调用。

（2）子程序的结构。

在子程序的开始为 O地址指定的程序号，子程序中最后为结束子程序指令 M99 ，

为一单独程序段。

（3）子程序调用。

① M98 P△△△××××，其中△△△表示重复调用次数（最多调用 999 次。如果

省略，则调用 1 次）；××××表示被调用的子程序号（调用次数大于 1 时，子程序号前

面的 0 不可省略）。

例如，M98 P20010 的含义是：调用 0010号子程序 2 次。

② M98 P×××× L△△△，其中 P××××表示调用的子程序号；L△△△表示重

复调用的子程序的次数。例如，M98 P0010 L2 的含义是：调用 0010号子程序 2 次。

【例 1-4】如图 1-39所示的槽零件，材料为铝件，外圆已加工，完成 4个槽的加工。

O×××× 子程序名

� 子程序内容

M99; 子程序结束

图 1-38 窄槽加工示例

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T0202：2mm宽切断刀。

（1）走刀路线设计如图 1-40所示。

（2）槽加工程序设计。

主程序：

O1000 ; 主程序名

N10 T0202;

N20 M08;

N30 G00 X32.Z0;

N40 M98 P1100 L2; 调用 1100号子程序 2次

N50 G00 150.M09;

N60 Z200.;

N70 M05;

N80 M30; 主程序结束

子程序：

O1100 ; 子程序名

N101 G00 W-12;

N102 G01 U-12 F0.15;

N103 G04 X1;

N104 G00 U12;

N105 W-8;

N106 G01 U-12 F0.15;

N107 G04 X1;

N108 G00 U12;

N109 M99; 子程序结束

图 1-39 槽加工图 1-40 槽加工走刀路线

2）应用槽加工固定循环指令—— G75

指令格式：

G75 R（e）;

G75 X（U） Z（W） P（Δi）Q（Δk）R（Δd）F;

28


其中，e 表示退刀量，该值是模态值；X（U）、Z（W）表示切槽终点处坐标值；Δi 表示X方

向每次切削深度（该值用不带符号的值表示）；Δk 表示刀具完成一次径向切削后，在 Z 方向

的移动量；Δd 表示刀具在切削底部的退刀量，d 的符号总是“＋”；F 表示切槽进给速度。

说明：G75指令经过切槽循环后刀具又回到了循环起点 A，如图 1-41所示。

【例 1-5】加工如图 1-42所示的工件，编写加工程序。选择毛坯棒料直径为φ40mm×

100mm，夹持毛坯完成工件外圆、端面、沟槽及切断加工。

（1）加工槽时选择刀具：T0303切槽刀，刀宽 4mm，切槽深度 25mm，对刀时注意

刀位点的选择，左刀尖。

（2）工件坐标系原点：建立在工件右端面中心。

（3）槽加工部分程序如下。

O2020; 程序名

� �

N100 T0303; 调切槽刀

N110 M03 S800;

N120 G00 X40.0 Z-36.1; 定位到循环点(40,-36.1)侧面留 0.1mm

精加工余量

N130 G75 R0.5;

N140 G75 X26.5 Z-54.9 P2000 Q3800 F0.1;

切槽,终点(26.5,-54.9)每次径向切削

2mm,轴向偏移 3.8mm,底部留 0.25mm 精

加工余量

N150 G00 Z-36.0; 定位到点(40,-36)

N160 G01 X25.95 F4.0; 精加工φ26×23槽侧面及底面 N170 Z-55.0;

N180 X39.0

� �

图 1-41 G75指令走刀路线图 1-42 宽槽加工示例

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1.2.2 任务实施：切纸辊编程与加工

1．工艺分析

本零件槽底加工精度一般，刀具在槽底无需做光整，其余部分精度较高，需进行精

加工。本零件外圆加工已经完成，现只需完成 18个槽的加工，在数控车床上即可完成。

（1）装夹方法：软卡爪，顶尖。

（2）槽加工刀具选择：4mm宽硬质合金切槽刀，T0303。

（3）工件坐标系：设定在工件右端面中心，切槽刀以左刀尖对刀。

2．切纸辊槽加工程序编制

方法一：子程序编制。

O2122; 主程序名

N10 T0303; 调用 3号切槽刀

N20 G00 X150. Z-41.; 快速定位到点(150,-41)

N30 M03 S450; 启动主轴,转速 450r/min

N40 G00 X64. M08; 快速定位到循环起点(64,-41)

N50 M98 P2132 L18; 调用一级 2132号子程序 18次

N60 G00 X180.Z200. M09; 快速远离工件

N70 M05;


O2132; 一级子程序名(单个完整槽加工)

N10 G00 W-8; Z轴负向偏移 8mm

N20 M98 P2130 L7; 调用 2级子程序 7次

N30 G00 X64.; 退到 X向 64mm处


O2130; 二级子程序名(单个槽一次切削过程)

N10 GO1 U-6. F0.1; X轴负向进刀 3mm

N20 U2.; X轴正向退刀 1mm


方法二：槽加工固定循环指令编制。

O2122; 主程序名

N10 T0303; 调用 3号切槽刀

N20 G00 X150. Z-49.; 快速定位到点(150,-49)

N30 M03 S450; 启动主轴,转速 450r/min

N40 G00 X64.M08; 快速定位到循环起点(64,-49)

N50 G75 R1; 切削 18mm×4mm槽,完成后刀具自动回到(64,-49)

N60 G75 X34.Z-185.P2000 Q8000 F0.1;

N60 G00 X180.Z200. M09; 快速远离工件

N70 M05;


30


由以上两种方式可以看到，用复合循环指令可以很好地简化程序编制。

任务小结

槽加工在数控加工中是非常重要的环节之一。零件结构中有各种功能槽，如泄应力

槽，能改善零件结构性能。此外，也有因结构需要而设计的各类槽。在槽加工中，除了

合理地选择刀具外，还需要合理地设计走刀路线，这样才能加工出合格的零件。在数控

车床中，合理地编制程序能提高加工效率。

任务

1.3

螺纹加工——

芯轴

【任务要求】1．完成右端φ 45 外圆、M30×1.5 螺纹及退刀槽的加工如图 1-43 所示。已

知左端φ 30mm及φ 60mm外圆已经完成。零件材料：45钢。

2．了解螺纹加工工艺及指令。

3．完成零件仿真加工。

图 1-43 芯轴零件图

1.3.1 相关知识：螺纹加工基础

1．外圆/内孔单一固定循环指令——G90、G94

毛坯余量比较大的零件，不能一次去除全部余量或者需要多次加工来保证零件加工

精度的情况，可以使用固定循环功能。

单一固定循环可以将 G00、G01 等需要多次输入完成的加工动作转换成一个连续加

工动作，即“切入—切削—退刀—返回”四个机床动作，走刀路线如图 1-44 所示的 1→

2→3→4循环，从而简化程序。U 和 W 的正负号（＋/－）在增量坐标程序里是根据 1 和

2 的方向改变的。

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1）圆柱面或圆锥面切削循环指令——G90

圆柱面或圆锥面切削循环属于单一固定循

环，圆柱面单一固定循环如图 1-45 所示，圆锥面

单一固定循环如图 1-46 所示。

（1）圆柱面切削循环。

指令格式：

G90 X（U）___Z（W）___F___;

其中，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坐标。

【例 1-6】应用圆柱面切削循环功能加工图 1-45

所示的零件。

程序如下：

O0020; N60 X56;

N10 T0101 G00 X200 Z200; N70 X48;

N20 M03 S1000; N80 G00 X80 Z200 T0100;

N30 G00 X80 Z4 M08; N90 M05;

N40 G01 Z2 F0.3 S600; N100 M30;

N50 G90 X64 Z30 F0.2;

（2）圆锥面切削循环。

指令格式：

G90 X（U）___Z（W） ___R___F___;

其中，X、Z 表示圆锥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

点的坐标；R 表示圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。如果切削起点的 X向坐标小

于终点的 X向坐标，R值为负，反之为正，如图 1-46 所示。

当 R＝0 时，圆锥面即为圆柱面。

1

图 1-45 外圆切削循环图 1-46 圆锥面切削循环

图 1-44 单一外圆粗车循环功能走刀路线

32


【例 1-7】应用圆锥面切削循环功能加工图 1-46所示的零件。

在进行圆锥面 R计算的时候，可以充分利用相似三角形及代数相关知识，尽量简化

计算过程，减小计算误差。

程序如下：

�

G00 X80 Z102;

G90 X64 Z30 R-5 F0.2;

X56;

X48;

G00 X100 Z200;

�

2）端面切削或圆锥面切削循环指令——G94

端面切削循环也是一种单一固定循环。适用于端面切削加工，进给路线如图 1-47 所

示，其中 1，4步快速走刀，2，3步以进给速度走刀。

（1）平面端面切削循环。

指令格式：

G94 X（U）___Z（W）___F___;

其中，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

坐标。

【例 1-8】应用端面切削循环功能加工图 1-48所示的零件。

图 1-47 端面车削循环图 1-48 端面切削循环

程序如下：

�

G00 X80 Z38;

G94 X50 Z32 F0.2;

Z29;

Z26;

G00 X80 Z100;

�

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（2）锥面端面切削循环。

指令格式：

G94 X（U）___Z（W）___R___F___;

其中，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

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。当起点 Z 向坐标小于

终点 Z向坐标时 R 为负，反之为正，如图 1-49 所示。

当 R＝0 时，锥面端面为垂直端面。

【例 1-9】应用端面切削循环功能加工图 1-50所示的零件。

图 1-49 锥端面切削循环图 1-50 端面的切削

程序如下：

�

G94 X20 Z0 R-5 F0.2;

Z-5;

Z-10;

�

2．螺纹加工

1）螺纹加工控制原理

螺纹有单线和多线之分。沿一条螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹；沿两条或两条以

上螺旋线形成的螺纹称为双线或多线螺纹。改变螺纹切削初始角加工多线螺纹是根据螺

纹的线数沿圆周方向进行分度，每加工完一线螺纹后，主轴旋转一定角度，而起刀点轴

向位置不变，接着进行下一线螺纹的加工。

数控车床加工螺纹，主要是利用主轴主运动与刀具进给的同步性进行的。螺纹车刀与工

件作相对旋转运动，并由先形成的螺纹沟槽引导着刀具作轴向移动，逐层切削直至加工完成。

2）加速段与减速段的处理

在数控机床上进行加工时，要安排好刀具的切入、切出路线，尽量使刀具沿轮廓的切

线方向切入、切出，尤其螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段 δ1和降速退刀段 δ2

（图 1-51），避免刀具在升速或者降速的过程中切削螺纹，以消除伺服滞后造成的螺距误差。

34


通常 δ1、δ2可由下面的经验公式选择，即

δ1≈0.002NP，δ2≈0.0015NP （1-6）

式中：N——主轴转速（r/min）；

P——螺距（mm）；

δ1，δ2——单位为 mm。

图 1-51 车螺纹时设定引入量和超越量

3）螺纹大小径计算方法

通常螺纹加工中要进行大小径的计算，螺纹大小径计算经验公式为

D 大＝D 公－0.1P，D 小＝D 大－1.3P （1-7）

螺纹加工属于成型加工，为了保证螺纹导程，加工时主轴每转一周，车刀进给量必

须等于螺纹的导程。由于螺纹加工时进给量较大，而螺纹车刀的强度一般较差，因此，

当螺纹牙深较大时，一般分次进给，每次进给的背吃刀量按递减规律分配。常用的螺纹

切削进给次数和背吃刀量如表 1-7 所示。

表 1-7 常用螺纹的切削进给次数和背吃刀量

普通米制螺纹

螺距/mm 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

牙深（半径值）/mm 0.649 0.974 1.299 1.624 1.949 2.273 2.598

1次 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.5

2次 0.4 0.6 0.6 0.7 0.7 0.7 0.8

3次 0.2 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6

4次 0.16 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6

5次 0.1 0.4 0.4 0.4 0.4

6次 0.15 0.4 0.4 0.4

7次 0.2 0.2 0.4

8次 0.15 0.3

走刀次

数和背

吃刀量

/mm

9次 0.2

注：表中背吃刀量为直径值，走刀次数和背吃刀量根据工件材料及刀具的不同酌情增减。

4）螺纹切削方法

螺纹是指在圆柱表面或圆锥表面上，沿着螺旋线形成的、具有相同断面的连续凸起

和沟槽，生产实际中加工螺纹有多种方法，常见的螺纹加工方法有以下几种。

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（1）螺纹车削。在车床上车削螺纹可采用成形车刀或螺纹梳刀（见螺纹加工工具）。

用成形车刀车削螺纹，由于刀具结构简单，是单件和小批生产螺纹工件的常用方法。用

螺纹梳刀车削螺纹，生产效率高，但刀具结构复杂，只适于中大批量生产中车削细牙的

短螺纹工件。

（2）螺纹铣削。在螺纹铣床上用盘形铣刀或梳形铣刀进行铣削。盘形铣刀主要用于

铣削丝杆、蜗杆等工件上的梯形外螺纹。梳形铣刀用于铣削内外普通螺纹和锥螺纹。由

于是用多刃铣刀铣削，其工作部分的长度又大于被加工螺纹的长度，故工件只需要旋转

1.25～1.5r就可加工完成，生产率很高。螺纹铣削的螺距精度一般能达 8～9级，表面粗

糙度为 5～0.63μm。这种方法适用于成批生产一般精度的螺纹工件或磨削前的粗加工。

（3）螺纹磨削。主要用于在螺纹磨床上加工淬硬工件的精密螺纹。按砂轮截面形状

不同分为单线砂轮磨削和多线砂轮磨削两种。单线砂轮磨削能达到的螺距精度为 5～6

级，表面粗糙度为 1.25～0.08μm，砂轮修整较方便。这种方法适于磨削精密丝杠。多线

砂轮磨削又分纵磨法和切入磨法两种。纵磨法的砂轮宽度小于被磨螺纹长度，砂轮纵向

移动一次或数次行程即可把螺纹磨到最后尺寸。切入磨法的砂轮宽度大于被磨螺纹长度，

砂轮径向切入工件表面，工件约转 1.25r 就可磨好，生产率较高，但精度稍低，砂轮修

整比较复杂。切入磨法适于铲磨批量较大的丝锥和磨削某些紧固用的螺纹。

（4）螺纹研磨。用铸铁等较软材料制成螺母型或螺杆型的螺纹研具，对工件上已加

工的螺纹存在螺距误差的部位进行正反向旋转研磨，以提高螺距精度。淬硬的内螺纹通

常也用研磨的方法消除变形，提高精度。

（5）攻螺纹和套螺纹。攻螺纹（用丝锥攻螺纹）是用一定的扭矩将丝锥旋入工件上

预钻的底孔中加工出内螺纹。套螺纹（用板牙套螺纹）是用板牙在棒料（或管料）工件

上切出外螺纹。

（6）螺纹滚压。用成形滚压模具使工件产生塑性变形以获得螺纹的加工方法。螺纹

滚压一般在滚丝机、搓丝机或在附装有自动开合螺纹滚压头的自动车床上进行，适用于

大批量生产标准紧固件和其他螺纹连接件的外螺纹。滚压螺纹的外径一般不超 25mm，

长度不大于 100mm，螺纹精度可达 2级（GB 197—2003），所用坯件的直径大致与被加

工螺纹的中径相等。滚压一般不能加工内螺纹，但对材质较软的工件可用无槽挤压丝锥

冷挤内螺纹（最大直径可达 30mm左右），工作原理与攻螺纹类似。冷挤内螺纹时所需扭

矩约比攻螺纹大 1倍，加工精度和表面质量比攻螺纹略高。

5）车螺纹时的主轴转速

切削螺纹时，数控车床的主轴转速将受到螺纹螺距（或导程）的大小、驱动电动机

的升降频率特性、螺纹插补运算速度等多种因素的影响。故对于不同的数控系统，推荐

不同的主轴转速选择范围。例如，大多数经济型数控车床的数控系统，切削螺纹时的推

荐主轴转速为

1200n k

p－≤ （1-8）

式中：p——工件螺纹的螺距或导程（mm）；

k——保险系数，一般取 80。

36


6）螺纹加工指令

（1）基本螺纹切削指令——G32。

指令格式：

G32 X（U）___Z（W） ___F___;

其中，X（U）、Z（W）表示螺纹切削的终点坐标

值；X省略时为圆柱螺纹切削，Z省略时为端面螺

纹切削；X、Z均不省略时为锥螺纹切削；F表示

螺纹导程。

【例 1-10】试编写图 1-52所示螺纹的加工程序

（螺纹导程 4mm，升速进刀段 δ1=3mm，降速退刀

段 δ2=1.5mm，螺纹深度 2.165mm）。

程序如下：

�

G00 U-62;

G32 W-74.5 F4;

G00 U62;

W74.5;

U-64;

G32 W-74.5;

G00 U64;

W74.5;

�

【例 1-11】试编写图 1-53所示圆锥螺纹的加工程序（螺纹导程 3.5mm，升速进刀段

δ1=2mm，降速退刀段 δ2=1mm，螺纹深度 1.0825mm）。

程序如下：

�

G00 X12;

G32 X41 W-43 F3.5;

G00 X50;

W43;

X10;

G32 X39 W-43;

G00 X50;

W43;

�

（2）螺纹切削简单循环指令——G92。

螺纹切削循环指令把“切入—螺纹切削—退刀—返回”四个动作作为一个循环

（图 1-54），用一个程序段来控制。

图 1-53 圆锥螺纹的切削图 1-54 螺纹切削循环

图 1-52 基本螺纹切削方法

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37


指令格式：

G92 X（U）___Z（W） ___R___F___;

其中，X（U）、Z（W）表示螺纹切削的终点坐标值；R表示螺纹部分半径之差，即螺纹

切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，R＝0。加工圆锥螺纹时，当 X向切

削起始点坐标小于切削终点坐标时，R为负，反之为正。

【例 1-12】试编写图 1-55所示圆柱螺纹的加工程序。

程序如下：

�

G00 X35 Z4;

G92 X29.2 Z-16 F2;

X28.6;

X28.2;

X28.04;

G00 X200 Z200;

�

【例 1-13】试编写图 1-56所示圆锥螺纹的加工程序，螺距为 2.5mm。

程序如下：

�

G00 X50 Z4;

G92 X42.0 Z-42.0 R-14.5 F2.5;

X41.3;

X40.7;

X40.3;

X39.9;

X39.75;

G00 X100 Z100;

�

（3）复合螺纹切削循环指令——G76。

复合螺纹切削循环指令可以完成一个螺纹段的全部加工任务。它的进刀方法有利于

改善刀具的切削条件，在编程中应优先考虑应用该指令，如图 1-57所示。

指令格式：

G76 P(m)(r)(α) Q(Δdmin) R(d);

G76 X(U) Z(W) R(I) F(f) P(k) Q(Δd);

图 1-55 圆柱螺纹的加工

图 1-56 圆锥螺纹的加工

38


其中，m 表示精加工重复次数；r 表示倒角量；α表示刀尖角；Δdmin表示最小切入量；d

表示精加工余量；X（U）、Z（W）表示终点坐标；I 表示螺纹部分半径之差，即螺纹切

削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，i=0。加工圆锥螺纹时，当 X向切削起

始点坐标小于切削终点坐标时，I 为负，反之为正。k 表示螺牙的高度（X轴方向的半径

值）；Δd 表示第一次切入量（X轴方向的半径值）；f 表示螺纹导程。

【例 1-14】试编写图 1-58所示圆柱螺纹的加工程序，螺距为 6mm。

程序如下：

G76 P 02 12 60 Q0.1 R0.1;

G76 X60.64 Z23 R0 F6 P3.68 Q1.8;

图 1-57 复合螺纹切削循环与进刀法

图 1-58 复合螺纹切削循环

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39


1.3.2 任务实施：芯轴编程与加工

1．工艺分析

工件结构简单，加工精度要求适中。加工可在数控车床上完成。

（1）数控车床：CKA6136，数控系统为 FANUC 0i-TD。

（2）刀具选择：芯轴加工切削刀具如表 1-8 所示，螺纹车刀如图 1-59 所示。

表 1-8 芯轴加工切削刀具

产品名称或代号零件名称芯轴零件图号

序号刀具号刀具规格数量加工表面刀尖半径/mm 备注

1 T01 A5中心钻 1 钻φ5mm中心孔

2 T02 硬质合金 90°外圆车刀 1 车端面及粗车轮廓 0.4

3 T03 硬质合金 90°外圆车刀 1 精车轮廓及螺纹 0.15

4 T04 5mm宽切断刀 1

5 T05 硬质合金 60°螺纹车刀 1

编制审核批准共页第页

图 1-59 螺纹车刀

（3）数控加工工序设计，如表 1-9 所示。

表 1-9 芯轴数控加工工序卡

产品名称或代号零件名称材料零件号（工厂）数控加工工序卡片

芯轴 45钢

工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间

001 O0011 软三爪、活动顶尖 CK6136

工步号工步内容刀具号刀具规格/mm 主轴转速

/（r/min）

进给量

/（mm/r）

背吃刀量

/mm

备

注

1 平端面 T02 20×20 1000 0.2 0.5

2 钻中心孔 T01 φ5 1000 0.3 2.5

3 粗车轮廓 T02 20×20 600 0.3 2

4 精车轮廓 T03 20×20 1400 0.1 0.2

5 切槽 T04 20×20 300 0.2 0.4

6 车螺纹 T05 20×20 320 2 0.1

编制审核批准共 1页第 1页

40


2．芯轴右端加工程序

O0011; 程序名

N10 G50 S1500; 最高转速 1500r

N20 G99 G97 G40 G21 M03 S1000; 初始化,启动主轴

N30 T0202; 调用 90°外圆车刀

粗加工

N40 G00 X66.0 Z1. M08; 快进到循环起点(66,1),开启切削液

N50 G90 X61.Z-70.0 F0.3; 分层粗车φ45外圆,半径上留 0.2mm精加

工余量

N60 X47.;

N70 X45.4;

N80 X41.Z-30.; 分层粗车φ30外圆,半径上留 0.2mm精加

工余量

N90 X37.;

N100 X33.;

N110 30.4;

N120 G00 X280. Z280.; 退刀到换刀点(280,280)

N130 G96 S1400; 设置恒线速度、主轴速度(m/min)

N140 T0303; 调用 3号精车刀

精加工

N150 G00 X28. Z1.; 快速定位到右端C2倒角起点,安全距离1mm

N160 G01 X30. Z-2. F0.1; 倒 C2倒角

N170 Z-30.; 精车φ30外圆

N180 X41.;

N190 X45. W-2.; 倒 C2倒角

N200 Z-70.; 精车φ45外圆

N210 X56.;

N220 X66. W-3.; 倒 C2倒角

N230 G00 X280. Z280. M09; 退刀到换刀点(280,280),关闭切削液

N240 G97 S300 T0404; � 调整主轴速度为转速 r/min，并调用 4号

切断刀

N250 G00 X50. Z-30.; 切断刀左刀尖对刀,快速定位到φ28×5槽左端

N260 G01 X28. F0.2; 切槽

N270 X65. F2; 退出槽底

N280 G00 Z-70.0; 快速定位到φ43×5槽左端 N290 G01 X43.0 F0.2; 切槽

N300 G04 X4.0; 槽底暂停 4s

N310 G01 X65.0 F2; 退出

N320 G00 X280. Z280.; 快退到换刀点

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41


N330 S320 T0505; 调用 5号螺纹车刀,调整螺纹加工主轴转速

N340 G00 X45 Z3; 快速定位到螺纹加工循环点(45,3)

N350 G92 X29.05 Z-27.5; 第 1次螺纹切削,直径上去除 0.95mm余量

N360 X28.45; 第 2次螺纹切削,直径上去除 0.6mm余量



N390 G00 X280. Z300.; 刀具安全远离工件



任务小结

螺纹是轴类、套类等回转体零件中一个非常重要的特征，可用来传递扭矩，起到连

接等作用，因此螺纹的加工是非常重要的。在数控加工中，我们除了要掌握在普通车床

上加工时应掌握的加工工艺知识外，还要能合理地设计螺纹加工的循环起点，合理地选

择螺纹加工指令。

任务

1.4

复杂外圆加工——

手柄

【任务要求】1．完成零件从毛坯到成品的加工，如图 1-60 所示。零件毛坯尺寸：φ 32mm

的棒料。零件材料：45 钢。

2．了解复合车削循环指令。

3．完成数控仿真加工。

图 1-60 手柄零件

1.4.1 相关知识：复合车削循环指令

零件从毛坯成为成品，有大量的余量需要去除。使用 G90、G94 已经使程序简化了

一些，但遇到既有圆柱又有圆锥表面、曲线回转体表面时编程仍有点复杂。复合固定循

环功能指令，能使这种编程进一步简化。使用这些复合固定循环时，只需对零件的轮廓

定义，就可以完成从粗加工到精加工的全过程。

42


1．毛坯内（外）径粗车复合循环指令——G71

G71 指令属于粗车复合循环指令，用于棒料毛坯零件的加工。粗加工完成后可用 G70

（见本节）完成精加工。

（1）指令格式：

G71 U(Δd) R(e);

G71 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw) F(f) S(s) T(t);

其中，Δd 表示每次 X 向循环的切削深度（半径值，无正负号）；e 表示每次 X 向退刀量

（半径值，无正负号）；ns 表示精加工轮廓程序段中的开始程序段号；nf 表示精加工轮廓

程序段中的结束程序段号；Δu 表示 X 向精加工余量（直径值）；Δw 表示 Z 向精加工余

量；f、s、t 表示 F、S、T 指令。

G71 为纵向切削复合循环，用于纵向粗车量较多的情况，内、外径加工皆可使用。

G71 指令的循环加工路线如图 1-61 所示。

（2）G71 内部参数的意义。CNC 装置首先根据用户编写的精加工轮廓，在预留出 X、

Z向的精加工余量Δu、Δw后，计算出粗加工实际轮廓的各个坐标值。刀具按层切法将加

工余量去除，此时工件斜面和圆弧部分形成台阶状表面，然后再按精加工轮廓光整表面，

最终形成工件在 X、Z向留有Δu、Δw的精加工余量。

图 1-61 复合粗车循环指令 G71走刀路线

（3）G71 指令注意事项。

① 在使用 G71 进行粗加工时，只有包含在 G71 程序段中的 F、S、T 功能才有效，

而包含在 ns～nf 程序段中的 F、S、T 指令对粗车循环无效。

② G71 指令必须带有 P、Q 地址（ns、nf），且与精加工路径起、止顺序号对应，否

则不能进行加工。

③ ns、nf 的程序段必须为 G00/G01 指令，即从 A 到 A＇的动作必须是直线或点定

位运动且程序段中不应编有 Z向移动指令。

④ 在顺序号为 ns 到顺序号为 nf 的程序段中，不能调用子程序。

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43


⑤ 在进行外形加工时Δu 取正值，内孔加工时Δu 取负值，从右向左加工Δu 取正值，

从左向右加工Δu 取负值。

⑥ 当用恒表面切削速度控制时，ns～nf 的程序段中指定的 G96、G97 无效，应在

G71 程序段之前指定。

⑦ 循环起点应选择在接近工件处以缩短刀具行程和避免空进给。

【例 1-15】如图 1-62所示，用 G71指令完成图中零件的粗加工，毛坯为φ44棒料。

程序如下：

O1200; 主程序名

N20 T0101 S400 M03; 主轴的转速为 400r/min,选择 1号刀具

N30 G01 X46 Z2 F100; 刀具到循环起点

N40 G71 U1.5 R1; 粗加工切削深度 1.5mm,退刀量 1mm

N50 G71 P60 Q140 U0.4 W0.1 F0.2; 精加工余量:U0.4mm,W0.1mm

N60 GOO X2; 精加工轮廓起始行,到倒角延长线

N70 G01 X10 Z-2; 精加工 C2倒角

N80 Z-20; 精加工φ 10外圆

N90 G02 U10 W-5 R5; 精加工 R5圆弧

N100 G01 W-10; 精加工φ 20外圆

N110 G03 U14 W-7 R7; 精加工 R7圆弧

N120 G01 Z-52; 精加工φ 34外圆

N130 U10 W-10; 精加工外圆锥

N140 W-20; 精加工φ 44外圆,精加工轮廓结束行

N150 X50; 退出已加工面

N160 G00 X100 Z20; 回对刀点


图 1-62 G71指令的外圆加工应用

【例 1-16】用 G71指令编制图 1-63所示零件的加工程序。毛坯已有φ8内孔。

44


图 1-63 G71指令的内孔加工应用

程序如下：

O3328; 程序名

N10 T0101; 换 1号镗刀,确定其坐标系

N20 G00 X100. Z100.; 到程序起点或换刀点位置

N30 M03 S400; 主轴以 400r/min正转

N40 X6. Z5.; 到循环起点位置

N50 G71 U2. R1.; 粗车层切每次深度 2mm,退刀 1mm

N60 P70 Q170 U-0.4 W0.1 F0.15; 留精加工余量,半径上 0.2mm,轴向 0.1mm

N70 G00 X44.; 精加工轮廓开始,到φ 44外圆处

N80 G01 Z-20. F0.1; 精加工φ 44外圆

N90 U-10. W-10.; 精加工外圆锥

N100 W-10.; 精加工φ 34外圆

N110 G03 U-14. W-7. R7.; 精加工 R7圆弧

N120 G01 W-10.; 精加工φ 20外圆

N130 G02 U-10. W-5. R5.; 精加工 R5圆弧

N140 G01 Z-80.; 精加工φ 10外圆

N150 U-4. W-2.; 精加工倒 C2角,精加工轮廓结束

N160 X4.; 退出已加工表面

N170 G00 Z80.; 退出工件内孔

N180 X80. M05; (回程序起点或换刀点位置)

N190 M30; (主轴停、主程序结束并复位)

2．端面粗车复合循环指令——G72

1）概述

端面粗车复合循环指令 G72 与 G71 类似，都用于棒料件的毛坯加工，粗加工完成后

可用 G70 指令完成精加工。不同的是 G72 首先 Z 向进刀Δd，X 向切削后按 e 值 45°方

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45


向退刀，如此循环直至粗加工余量切除。

2）指令格式

G72 U(Δd) R(e); G72 P(ns) Q(nf） U(Δu) W(Δw) F(f) S(s) T(t);

其中，Δd 表示每次 Z 向循环的切削深度（无正负号）；e 表示每次 Z 向切削退刀量；ns

表示精加工轮廓程序段中的开始程序段号；nf 表示精加工轮廓程序段中的结束程序段号；

Δu 表示 X向精加工余量（直径量）；Δw 表示 Z向精加工余量；f、s、t 表示 F、S、T 指令。

G72 为横向切削复合循环，用于横向粗车量较多的情况。G72 指令的循环加工路线

如图 1-64 所示。

图 1-64 端面粗车复合循环指令 G72走刀路线

3）其他说明

（1）在使用 G72 进行粗加工时，只有包含在 G72 程序段中的 F、S、T 功能才有效，

而包含在 ns～nf 程序段中的 F、S、T 指令对粗车循环无效。

（2）G72 切削循环下，切削进给方向平行于 X轴，U（Δu）和 W（Δw）的符号为正，

表示沿轴的正方向移动，符号为负表示沿轴负方向移动。

（3）G72 指令必须带有 P、Q 地址（ns、nf），且与精加工路径起、止顺序号对应，

否则不能进行加工。

（4）ns 的程序段必须为 G00/G01 指令，即从 A

到 A＇的动作必须是直线或点定位运动且程序段中

不应编有 X向移动指令。

（5）在顺序号为 ns 到顺序号为 nf 的程序段中，

不能调用子程序。

（6）当用恒表面切削速度控制时，ns～nf 的程

序段中指定的 G96、G97 无效，应在 G71 程序段之

前指定。

（7）循环起点的选择应在接近工件处以缩短刀

具行程和避免空进给。

图 1-65 G72指令的使用

46


【例 1-17】如图 1-65所示的零件，用 G72完成零件的粗加工，毛坯φ 40棒料。

程序如下：

O2200; 程序名

N20 G54 T0101 S400 M03; 调用 1号刀具,建立工件坐标系

N30 G00 X50 Z2; 快速定位到 G72循环起点

N40 G72 U3 R0.4; 粗车每次进给深度 3mm,退刀 0.4mm

N50 G72 P60 Q130 U2 W0.5 F100; 留精加工余量径向 2mm,轴向 0.5mm

N60 G00 Z-95; 精加工轮廓起始段,定位到(50,-95)

N70 G01 X40 F80; 工进到(40,-95)

N80 X38 Z-85; 精车φ40→φ38锥面 N90 Z-65; 精车φ38圆柱面 N100 X36 Z-55; 精车φ38→φ36锥面 N110 Z-35; 精车φ36圆柱面 N120 X34 Z-20; 精车φ36→φ34锥面 N130 Z2; 精加工轮廓终止段,精车φ34外圆并退出工件 N140 G00 X200 Z100 T0100; 刀具远离工件,取消刀补


3．轮廓复合粗车循环指令——G73

轮廓复合粗车循环指令 G73 是一种封闭切削循环指令，如图 1-66 所示。其一般适用

于对铸、锻毛坯的加工。

图 1-66 复合车削循环指令 G73走刀路线

指令格式：

G73 U(i) W(k) R(d);

G73 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw) F(f) S(s) T(t);

其中，i 表示 X 轴向粗加工余量（半径值）；k 表示 Z 轴向粗加工余量；d 表示重复加工

次数；ns 表示精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf 表示精加工轮廓程序段中结束

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程序段的段号；Δu 表示 X轴向精加工余量；Δw 表示 Z轴向精加工余量。

【例 1-18】如图 1-67所示，用 G73完成零件的粗加工，径向和轴向均有 14.5mm的

余量。

程序如下：

O5001; 程序名

N01 T0101; 调用 1号外圆车刀,建立工件坐标系

N20 G00 X200. Z200.; 定位到点(200,200)

N30 M03 S600; 主轴正转,转速 600r/min

N40 G42 G00 X220. Z40. M08; 快速定位到循环起点(140,40),并建立

刀具半径补偿

N50 G73 U14. W14. R3; 粗加工,分 3次去除 14mm的粗加工余量

N60 G73 P70 Q130 U1 W0.5 F0.3; 留 0.5mm的精加工余量,粗加工进给量

0.3mm/r

N70 G00 X80. Z0; 精加工起始段,定位到点(80,0)

N80 G01 Z-20. F0.15; 精车φ80外圆 N90 X40 Z-30.; 精车φ80→φ120圆锥面 N100 Z-50.; 精车φ120外圆 N110 G02 X160. Z-70. R20.; 精车 R20圆弧面

N120 G01 X100. Z-80.; 精车φ160→φ180圆锥面 N130 X188.; 径向切出工件至φ188 N140 G40 G00 X200 Z200; 从循环点退刀到(200,200),并取消刀具

半径补偿



图 1-67 G73指令的应用

4．精车循环指令——G70

用 G71、G72、G73 完成粗加工后，可以用 G70 进行精加工。精加工时，G71、G72、

48


G73程序段中的 F、S、T指令无效，只有在 ns～nf程序段中的 F、S、T才有效。

指令格式：

G70 P(ns) Q(nf);

其中，ns表示精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf表示精加工轮廓程序段中结束

程序段的段号。

例如，在 G71、G72、G73程序应用中的 nf程序段后再加上“G70P（ns）Q（nf）”

程序段，并在 ns～nf程序段中加上精加工适用的 F、S、T，就可以完成从粗加工到精加

工的全过程。

注意：G70精车循环指令不能单独使用，需跟在粗车复合循环指令 G71、G72、

G73之后。

例如，在例 1-18中，要完成零件粗精加工，所需刀具 T0101-粗车刀，T0202-精车刀。

程序如下：

O5002;

N10 T0101;

�

N130 X188.;

N140 G40 G00 X200 Z200;

N142 T0202;

N144 G42 G00 X220. Z40. S1000;

N146 G70 P70 Q130;

N148 G40 G00 X200 Z200；

N150 M05;

N160 M30;

1.4.2 任务实施：手柄编程与加工

1．工艺分析

手柄属典型的轴类零件加工，一般表面要求比较光滑，工艺上可安排粗精加工。工

件加工在数控车床上完成。

1）工装准备


（2）毛坯材料：毛坯φ32mm的棒料，材料为 45钢。

2）手柄加工切削刀具选择

手柄加工切削刀具如表 1-10所示。

2．手柄数控加工工序设计

芯轴数控加工工序卡如表 1-11所示。

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表 1-10 手柄加工切削刀具

产品名称或代号零件名称手柄零件图号

序号刀具号刀具规格数量加工表面刀尖半径/mm

备注

1 T01 硬质合金 90°外圆车刀 1 车左端面及粗车轮廓 0.4

2 T02 硬质合金 90°外圆车刀 1 精车轮廓及螺纹 0.1

3 T03 2mm宽切断刀

4 T04 硬质合金 60°菱形刀片外圆车刀 1 车右端面及粗车轮廓

5 T05 硬质合金 60°菱形刀片外圆车刀 1 精车轮廓及螺纹

编制审核批准共页第页

表 1-11 芯轴数控加工工序卡

产品名称或代号零件名称材料零件号（工厂）数控加工工艺过程卡片

手柄 45钢

夹具名称夹具编号使用设备车间

软三爪 CKA6136

序号工序内容刀具号刀具规格

/mm

主轴转速

/（r/min）

进给量

/（mm/r）

背吃刀量

/mm 备注

1 平端面，粗车左端φ12 和

φ 20外圆 T01 20×20 600 0.2

2 精车左端φ12和φ20外圆 T02 20×20 800 0.1 0.2

3 切断 T03 20×20 400 0.15

掉头 4

平端面 T01 20×20 500 0.2

5 粗车圆弧外圆 T04 20×20 500 0.2

6 精车外圆 T06 20×20 800 0.1

7 检验入库

编制审核批准共 1页第页

3．程序设计

1）手柄左端加工

工件坐标系在工件左端端面中心。

O0001; 手柄左端加工程序名

N10 T0101; 调用 1号刀具,建立工件坐标系

N20 G00 X100 Z0; 快速定位到(100,0)

N30 M03 S600; 启动主轴

N40 X34 M08; 快速定位到循环起点(34,0)

N50 G01 X-1 F0.2; 车端面

N60 X34; 退刀到点(34,0)

N70 G71 U2 R0.4; 粗车每次层切深度 2mm,退刀 0.4mm

N80 G71 P90 Q130 U1 W0.5 F0.2; 留精加工余量各向 0.5mm，粗车进给量

0.2mm/r

N90 G01 X12 F2; 精加工起始段,进刀到点(12,0)

50


N100 Z-22. F0.1; 精车φ12外圆 N110 X20.;

N120 Z-34.; 精车φ20外圆,保证 10mm长度表面

N130 X36.; 退刀到点(36,-34)

N140 G00 X100 Z100; 粗车完成后,返回换刀点(100,100)

N150 T0202; 换 2号精车刀

N160 G00 X34 Z0 S800; 快进到循环起点(34,0)

N170 G70 P80 Q120; 精车左端外圆

N180 G00 X100 Z100; 精车完成退刀到换刀点

N190 T0303; 换 3号切断刀,左刀尖对刀

N200 G00 X36 Z-120 S400; 快速定位到(36,-120)

N210 G00 X100 M09; 径向退刀

N220 Z100; 轴向退刀

N230 M05;


2）手柄右端加工

（1）工件坐标系建立在工件右端面轴中心。

（2）圆弧切点如图 1-68所示。

O0001; 手柄右端加工程序名

N10 T0101 M03 S500; 调用 1号刀具,

准备车端面

N20 G00 X40. Z0 M08; 面上

N30 G01 X-1. F0.2; 车端面

N40 G00 X100. ; 径向退刀

N50 Z100.; 轴向退刀

N60 T0404; 换 4号刀具,准备粗加工右端外圆

N70 G00 X50. Z10.; 定位到车削循环起点

N80 G73 U16.5 W0.5; 粗车余量径向 16.5mm

N90 G73 P100 Q150 U1 W0.3 F0.2; 留精加工余量径向 0.5mm,轴向 0.5mm

N100 G00 X0 Z5.; 开始精加工

N110 G01 Z0 F0.1;

N120 G03 X11.408 Z-2.942 R7;

N130 X23.257 Z-62.117 R60.;

N140 G02 X20. Z-85. R42.;

N150 G01 X24.; 退出工件,精加工结束

N160 G00 X150. Z150.; 退刀到换刀点

N170 T0505 S800; 换 5号精车刀

N180 G70 P100 Q150; 精车右端外圆

N190 G00 X150. Z150. M09; 退刀

N200 M05;


图 1-68 手柄轮廓圆弧切点

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任务小结

零件从毛坯到成品，需要去除的材料较多。在余量很大的情况下，不可能一两刀就

能全部切除。为了使加工容易，编程又简单，可以使用复合循环指令。本任务就是关于

复合车削循环指令的应用，应用中一定要注意指令的格式及使用注意事项。

任务

1.5 综合零件加工——

导套

【任务要求】1．完成导套零件的完整加工，如图 1-69 所示。零件材料：45 钢。毛坯尺

寸：φ 25 棒料。

2．了解数控车削工艺。

3．完成数控加工。

图 1-69 导套零件图

1.5.1 相关知识：数控车削工艺基础

轴类零件是机械加工中经常遇到的典型零件之一，也是很重要的零件，主要用来支

承传动零件（如齿轮、带轮等），传递运动和扭矩。轴类零件是旋转体零件，其长度大于

直径，加工表面通常有内外圆柱面、圆锥面以及螺纹、花键、键槽、沟槽等。

1．一般轴类零件的技术要求

（1）直径精度和几何形状精度。轴上支承轴颈和配合轴颈是轴的重要表面，其直径

精度通常为 IT5～IT9级，形状精度（圆度、圆柱度）控制在直径公差之内。形状精度要

52


求较高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差。进行加工方案选择时，可根据这些

要求选择最合适的加工方法和加工方案。

（2）相互位置精度。轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）对于支承轴颈的

同轴度是其相互位置精度的普遍要求。普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳

动一般为 0.01～0.03mm，高精度轴为 0.001～0.005mm。此外，相互位置精度还有内外

圆柱面间的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。这就要求在一次安装中尽

量加工出所有表面与端面。

（3）表面粗糙度。根据机器精密程度的高低，运转速度的大小，轴类零件表面粗糙

度的要求也不相同。支承轴颈的表面粗糙度 Ra值一般为 0.16～0.63μm，配合轴颈 Ra值

一般为 0.63～2.5μm。

2．数控车削工艺的制定方法

1）保证位置精度的方法

在一次安装中加工有相互位置精度要求的外圆表面与端面。

2）刀具的选择

车削阶梯轴类零件时，应选主偏角 90°或 90°以上的外圆车刀。切槽刀则根据所加

工零件的槽宽选择，保证在刀具刚性允许的情况下一把刀具加工出所有槽。螺纹刀属成

形刀具，只需选择与工件螺纹牙型角一致的刀具即可。

3）切削用量的选择

在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切

削效率最高，加工成本最低。

4）粗、精加工时切削用量的选择原则

（1）粗加工时，切削用量的选择原则：首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据

机床动力和刚性等限制条件，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的

切削速度。

（2）精加工时，切削用量的选择原则：首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其

次根据已加工表面的表面粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前

提下，尽可能选取较高的切削速度。

5）量具的选用

数控车削中常用的量具有游标卡尺、千分尺、百分表。游标卡尺是一种中等精度的

量具，可测量外径、内径、长度、宽度和深度等尺寸，常用来检测精度要求较低的外圆

及槽。螺纹的量具通常有螺纹千分尺和螺纹量规。

3．数控车削切削用量的选择

切削用量（pa 、f、v）选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具切削性能，

实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。

粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量 ap；其次选择一个较大的进给量 f；

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53


最后确定一个合适的切削速度 v0。增大背吃刀量 ap可使走刀次数减少；增大进给量 f有

利于断屑。因此，根据以上原则选择粗车切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，

降低加工成本是有利的。

精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀。因此选择精车

切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此精车

时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量 ap和进给量 f，并选用切削性能高的刀具材料

和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。

1）背吃刀量 ap的确定

在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进

给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车余量一般比普

通车削时所留余量小，常取 0.1～0.5mm。

2）进给速度 f的确定

进给速度是指在单位时间内，刀具沿进给方向移动的距离（mm/min）。有些数控车

床规定可以选用进给量（mm/r）表示进给速度。

（1）进给速度的确定原则。

① 当工件的质量要求能够得到保证时，可选择较高的进给速度。

② 当切断、车削深孔或精车时，宜选择较低的进给速度。

③ 当刀具空行程时，可以设定尽量高的进给速度。

④ 进给速度应与背吃刀量和主轴转速相适应。

（2）单向进给速度的计算。单向进给速度包括纵向进给速度和横向进给速度，其值

按式 vf＝nf 计算。式中的进给量 f，粗车时一般取 0.3～0.8mm/r，精车时常取 0.1～0.3

mm/r，切断时常取 0.05～0.2mm/r。表 1-12和表 1-13分别为硬质合金车刀粗车外圆、

端面时的进给量参考值和按表面粗糙度选择进给量的参考值。

表 1-12 硬质合金车刀粗车外圆及端面时的进给量

切削深度 ap /mm

≤3 3～5 5～8 8～12 12以上工件

材料

车刀刀

杆尺寸

B×H

工件直径

/mm

进给量 f /（mm/r）

碳素结

构钢与

合金结

构钢

16×25

20

40

60

100

400

0.3～0.4

0.4～0.5

0.5～0.7

0.6～0.9

0.8～1.2

—

0.3～0.4

0.4～0.6

0.5～0.7

0.7～1.0

—

—

0.3～0.5

0.5～0.6

0.6～0.8

—

—

—

0.4～0.5

0.5～0.6

—

—

—

—

—

碳素结

构钢与

合金结

构钢

20×30

25×25

20

40

60

100

400

0.3～0.4

0.4～0.5

0.6～0.7

0.8～1.0

1.2～1.4

—

0.2～0.4

0.5～0.7

0.7～0.9

1.0～1.2

—

—

0.4～0.6

0.5～0.7

0.8～1.0

—

—

—

0.4～0.7

0.6～0.9

—

—

—

—

0.4～0.6

54


续表

切削深度 ap /mm

≤3 3～5 5～8 8～12 12 以上工件

材料

车刀刀

杆尺寸

B×H

工件直径

/mm


16×25

40

60

100

400

1.2～1.4

0.6～0.8

0.8～1.2

1.0～1.4

1.0～1.2

0.5～0.8

0.7～1.0

1.0～1.2

0.8～1.0

0.4～0.6

0.6～0.8

0.8～1.0

0.6～0.9

—

0.5～0.7

0.6～0.8

0.4～0.6

—

—

— 铸铁及

铜合金

20×30

25×25

40

60

100

600

0.4～0.5

0.5～0.9

0.9～1.3

1.2～1.8

—

0.5～0.8

0.8～1.2

1.2～1.6

—

0.4～0.7

0.7～1.0

1.0～1.3

—

—

0.5～0.8

0.9～1.1

—

—

—

0.7～0.9

注：① 加工断续表面及有冲击时，表内的数值乘以系数 0.8。

② 加工耐热钢及合金时，不采用大于 1.0mm/r 的进给量。

③ 加工淬火钢时，当工件硬度为 HRC44～56 时，表内进给量的值乘以 0.8。

④ 当工件硬度为 HRC57～62 时，表内进给量的值乘以 0.5。

表 1-13 按表面粗糙度选择进给量的参考值

刀尖圆弧半径/mm

0.5 1.0 2.0 工件材料切削速度/（m/min）表面粗糙度 Ra / μm


10～5 0.25～0.40 0.40～0.50 0.50～0.60

5～2.5 0.15～0.20 0.25～0.40 0.40～0.60 铸铁、铝合金、

青铜不限

2.5～1.25 0.1～0.15 0.15～0.20 0.20～0.35

＜50 0.30～0.50 0.45～0.60 0.55～0.70

＞50

10～5

0.40～0.55 0.55～0.65 0.65～0.70

＜50 0.18～0.25 0.25～0.30 0.30～0.40

＞50

5～2.5

0.25～0.30 0.30～0.35 0.35～0.50

＜50 0.10～0.15 0.11～0.15 0.15～0.22

50～100 0.11～0.16 0.16～0.25 0.25～0.35

合金钢及碳钢

＞100

2.5～1.25

0.16～0.20 0.20～0.25 0.25～0.35

3）主轴转速的确定

只车外圆时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料及加工

性质等条件所允许的切削速度来确定。

切削速度除了计算和查表选取外，还可以根据实践经验确定。需要注意的是，交流

变频调速的数控车床低速输出，力矩小，因而切削速度不能太低。

切削速度确定后，用公式 n=1000vc/πd计算主轴转速 n（r/min）。表 1-14为硬质合金

外圆车刀切削速度的参考值。

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表 1-14 硬质合金外圆车刀切削速度的参考值

切削深度 ap /mm

（0.3，2）（2，6）（6，10）


（0.08，0.3）（0.3，0.6）（0.6，1）

工件材料热处理状态

切削速度 vc /（m/min）

低碳钢（易切钢）热轧 140～180 100～120 70～90

热轧 130～160 90～110 60～80 中碳钢

调质 100～130 70～90 50～70

热轧 100～130 70～90 50～70 合金结构钢

调质 80～110 50～70 40～60

工具钢退火 90～120 60～80 50～70

HBS＜190 90～120 60～80 50～70 灰铸铁

HBS＝190～225 80～110 50～70 40～60

高锰钢 10～20

铜及铜合金 200～250 120～180 90～120

铝及铝合金 300～360 200～400 150～200

铸铝合金（Wsi13%） 100～180 80～150 60～100

注：切削钢及灰铸铁时刀具耐用度约为 60min。

确定加工时的切削速度，除了可参考表 1-14列出的数值外，主要根据实践经验。

4）数控车床车槽（切断）时切削用量的选择

由于车槽刀的刀头强度较差，在选择切削用量时应适当减小其数值。总的来说，硬

质合金车槽刀比高速钢车槽刀选用的切削用量要大，车削钢料时的切削速度比车削铸铁

材料时的切削速度要高，而进给量要略小一些。

1.5.2 任务实施：导套轴编程与加工

1．工艺分析

本零件主要是由不同圆弧、圆锥、螺纹面等组成，综合性强，其中φ24、φ10、φ16

结合面加工难度较大，选择正确的加工指令尤为重要，可选用 G73指令解决。螺纹面的

加工需要选择正确的切削用量，其他面容易保证。

工件加工在数控车床上完成，工作场地在数控实训基地。

1）工装准备


（2）毛坯材料：毛坯φ25×65棒料一根。

（3）装夹方法：用三爪自定芯卡盘进行装夹。

（4）量具选择：千分尺、螺纹环规。

（5）刀具选择：数控加工刀具卡片如表 1-15所示。

表 1-15 数控加工刀具卡片

刀具号刀具规格名称数

量加工内容

刀尖半径

/mm

主轴转数

/（r/min）

进给速度

/（mm/r）

备

注

T01 45°外圆偏刀 1 车端面 0.5 500 0.2

T02 93°外圆偏刀 1 粗、精车轮廓 0.5 700 0.2

T03 切槽刀 1 切削退刀槽 0.1 500 0.08

T04 60°螺纹车刀 1 车螺纹 500 0.2

56


2）导套零件加工顺序

数控加工工序卡及切削用量选择如表 1-16所示。

表 1-16 数控加工工艺过程卡片

零件名称导套数量 1

工序名称工艺要求工作者日期

1 下料 φ 25×65棒料一根

2 车车削外圆到φ25

工步工步内容刀具号

1 车端面 T01

2 粗车外轮廓 T02

3 精车外轮廓 T02

4 切削φ 9的退刀槽 T03

3 数控车

5 车螺纹M12×1达零件尺寸 T04

4 车切断，并保证总长等于 50

5 检验

材料 LY12

规格数量 φ 25×65 备注

2．导套加工参考程序

1）编程坐标系设定

（1）以零件右端面与轴心线的交点为工件原点，建立工件坐标系。

（2）采用手动试切对刀方法把该点作为对刀点。

（3）换刀点设置在工件坐标系下 X200、Z300处。

2）螺纹大小径计算

螺纹外径＝12－0.866×1÷4≈11.8

螺纹牙深＝0.6495×1＝0.6495

螺纹内径≈螺纹外径－2×螺纹牙深＝11.8－2×0.6495≈10.5

3）导套加工程序

O0010; 程序名

N10 T0101; 调用 1号 45°外圆车刀车端面

N20 M04 S500;

N30 G00 X27. Z3.;

N40 Z0.0;

N50 G01 X-0.2 F0.2;

N60 G00 Z300.;

N70 X200.;

N80 T0202 M04 S700; 换 2号粗精车刀加工外圆

N90 G0 Z1.0;

N100 G01X30. F0.1;

N110 Z0.;

N120 G73 U9.7 W0. R10.; 外圆粗车循环

N130 G73 P140 Q230 U0.3 W0.1 F0.1;

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N140 G00 X10.; 精车循环 N140—N230

N160 G01 Z0. F0.2;

N170 X11.9 Z-1.;

N180 Z-14.;

N190 X16. Z-18.;

N200 X10. Z-38.;

N210 G02 X10. Z-42. I4. K0. F0.1;

N220 G03 X24. Z-45. I0. K-3. F0.1;

N230 G01 Z-52. F0.1;

N240 G70 P60 Q160; 精车外圆

N250 G0 X200.;

N260 Z300.;

N270 T0303; 车槽

N280 M04 S500;

N290 G00 X16. Z-14.;

N300 G01 X9. F0.08;

N310 X16. F0.5;

N320 G00 X200;

N330 Z300;

N340 T0404; 换 4号螺纹车刀车螺纹

N350 M04 500;

N360 G0 X16. Z3.; 定位到循环点

N370 G92 X11.3 Z-12. F0.2; 4次完成螺纹加工

N380 X10.9;

N390 X10.6;

N400 X10.;

N410 G00 X200.;

N420 Z300.;

N430 T0303; 换 3号切断刀切断

N440 G0 X30. Z-54.;

N450 G1 X0.0 F0.1 ;

N460 G00 X200.;

N470 Z300;

N480 M05;


任务小结

零件的加工要按照工艺要求来实施，才能加工出合格的零件。在加工零件前，要安

排好工艺。只有在理解数控程序编制的基础上，才能更好地编制出合理的数控加工程序。

58


项目评估表

工件编号

总得分

检测记录

项目与权重序号技术要求配分评分标准

自检互检

得分

1 工艺路线设计合理 5 不合理每处扣 2分

2 加工工艺参数合理 5 不合理每处扣 2分

3 走刀路线设计合理 5 不合理每处扣 2分

4 表面粗糙度符合要求 5 不合理每处扣 2分

5 φ 24 5 超差全扣

6 φ 16 5 超差全扣

7 φ 12 5 超差全扣

8 φ 9 5 超差全扣

9 M12×1 5 超差全扣

10 R3 5 超差全扣

11 R4 5 超差全扣

12 10 5 超差全扣

13 14 5 超差全扣

14 18 5 超差全扣

加工操作

（75%）

15

尺寸检测

50 5 超差全扣

16 对刀正确 5 不正确全扣

17 机床操作规范 5 不规范每次扣 2～5分

机床操作

（15%）

18 刀具选择正确 5 不正确全扣

19 安全操作 5 出错每次倒扣 2～10分文明生产

（10%） 20 工作场所整理 5 不合格全扣

思考与练习

1-1 数控车床的加工对象和编程特点是什么？

1-2 数控车床的坐标系是怎样规定的？如何设定工件坐标系？

1-3 数控车床如何实现绝对编程和增量编程？

1-4 圆弧加工有几种方式？数控车床加工圆弧应注意什么问题？

1-5 简述切槽与切断的区别。

1-6 数控车床如何调用子程序？

1-7 什么是数控加工的走刀路线？确定走刀路线时要考虑的原则是什么？

1-8 何谓对刀点？对刀点的选取对编程有何影响？

1-9 编写图 1-70 所示零件的精加工程序。

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59


（a）

（b）

（c）

（d）

（e）

（f）

图 1-70 练习 1-9

1-10 完成图 1-71所示零件的加工，毛坯φ 60×150。

60


（a）

（b）

（c）

（d）

图 1-71 练习 1-10

1-11 完成图 1-72所示零件的加工，毛坯自定。

（a）

图 1-72 练习 1-11

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61


（b）

图 1-72（续）


图 1-73 练习 1-12

62


（c）

（d）

图 1-73（续）


（a）

图 1-74 练习 1-13

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63


（b）

图 1-74（续）


图 1-75 练习 1-14

1-15 完成图 1-76所示零件的加工，毛坯φ70×125。

图 1-76 练习 1-15

64


1-16 完成图 1-77所示零件的加工，毛坯φ 40×110。

图 1-77 练习 1-16

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项项目目

数数控控铣铣床床（（SSIIEEMMEENNSS 系系统统））

编编程程与与加加工工

控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，从而可

以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机

床。数控铣削加工除了具有普通铣床加工的特点外，还具

有生产效率高、加工的适应性强、灵活性好、能加工轮廓

形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，且加工精度高、加

工质量稳定可靠等特点。

由于数控铣床配置的数控系统不同，使用的指令在定义和功能上有一

定的差异，但其基本功能和编程方法还是相同的。本书将以 SIEMENS 802D

数控系统为例讲解数控铣床的编程知识。

知识目标

1．了解数控铣床的工作原理及数控铣床的常用设备。

2．了解数控铣床的铣削加工工艺。

3．掌握数控铣床的编程方法与技巧等。

4．掌握平面轮廓铣销、钻削、镗削、三维几何面等方面的加工与编

程知识。

能力目标

1．能正确选择加工机床和刀具、夹具等。

2．会正确地进行数控铣床加工工艺分析和走刀路线设计。

3．能正确、合理地选择编程指令，完成加工程序的编制。

4．会按照安全操作规程熟练地操作机床。

5．能选择适当的量具、检具检测加工工件，进行零件质量分析。

数

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