数控车床编程与操作基本功答案.docx
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数控车床编程与操作基本功答案
项目一数控车削的基本认识
习题和思考题一
（1）立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件的车削加工，卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。
（2）数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的加工，通过程序自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面和螺纹等的切削加工。
（3）CRT/MDI面板由CRT软键、复位键、地址键、数字键、编辑键、功能键、方向键和翻页键构成。
（4）答：
（供参考）
（5）答：
数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的加工，通过程序自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹等的切削加工，也可进行切槽、钻、扩、铰孔、攻丝和各种回转曲面的加工。
同普通车床相比，数控车床具有效率高、精度好、操作劳动强度低等特点，特别适合于形状复杂、尺寸精密、小批量和多变的零件的加工。
（6）答：
一个档次较高的数控车床由数控装置、床身、主轴箱、回转刀架、刀架进给系统、尾座、冷却系统、润滑系统、液压系统、排屑器等部分组成。
CNC数控装置是数控加工中的专用计算机，在软件的支持下能够自动执行加工程序，控制数控机床的进给伺服系统、主轴控制系统、冷却系统和刀架等实现自动加工。
数控车床的床身为各部件提供支撑，要求有较高的刚性，其结构和导轨有多种形式,主要有水平床身、倾斜床身、水平床身斜滑鞍等。
数控车床的主传动系统一般采用直流或交流无级调速电动机,通过皮带传动,带动主轴旋转,实现自动无级调速及恒切速度控制。
主轴组件是机床实现旋转运动的执行件。
刀架进给传动系统由横向进给传动系统和纵向进给传动系统，横向进给传动系统是带动刀架作横向（X轴）移动的装置,它控制工件的径向尺寸；纵向进给装置是带动刀架作轴向（Z轴）运动的装置,它控制工件的轴向尺寸。
刀架是数控车床的重要部件,它安装各种切削加工刀具,其结构直接影响机床的切削性能和工作效率。
冷却系统在加工中冷却工件。
润滑系统为导轨、主轴箱等提供润滑。
排屑器能自动清理车削出来的铁屑。
习题和思考题二
（1）切削用量是指被吃刀量、进给量和主轴转速。
主轴转速的计算公式为n=1000v/d。
（2）答：
数控车削加工对刀具的要求：
刚性好，切削性能好，耐用性高，安装调试方便。
使用可转位机夹刀的目的：
减少换刀时间和对刀方便，便于实现标准化。
（3）答：
加工顺序的确定原则。
①先粗后精：
粗车→半精车→精车。
②先近后远：
先加工离起刀点近的部位→后加工离起刀点远的部位。
（4）答：
在加工中首先安排粗加工，被吃刀量大，进给量大，可以快速切除余量，提高劳动效率；然后安排精加工以达到相应的尺寸精度和表面粗糙度要求。
（5）答：
起刀点是循环车削指令的起始点，也是循环车削指令的终止点，起刀点的位置直接影响加工的质量和效率；换刀点是为方便于自动换刀而设定的一个点，可以实现刀具的自动换刀，提高劳动效率。
确定换刀点的原则是：
换刀点应设在零件或夹具的外部，刀架转动时不能碰撞卡盘、工件、顶尖和尾座。
（6）答：
在加工程序执行前，调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想的基准点，这一过程称为对刀。
对刀是数控加工中的主要操作。
通过对刀可以确定刀具相对于工件的位置，从而能够使用编程代码实现对刀具控制，最终自动完成工件的加工。
对刀中的误差直接影响工件的尺寸精度，因此对刀操作应精益求精。
习题和思考题三
（1）对于没有带有绝对位置编码器的数控车床在开机时，必须先确定机床原点。
确定机床原点的方法是进行回零操作。
（2）标准坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系，规定车刀远离工件的方向方向为坐标轴的正方向。
（3）答：
机床原点是数控车床进行加工的基准点。
有的数控车床将卡盘右端面圆心设定为机床坐标系的原点，以车床纵向进给的方向为X方向，横向进给的方向为Z方向，坐标轴的方向以车刀远离工件的方向为正方向。
还有一些车床将原点设在刀架位移的正向最大位移处。
在前置刀架中Y轴的方向垂直于X、Y轴确定的平面向下；在后置刀架中Y轴的方向垂直于X、Y轴确定的平面向上。
（4）答：
工件坐标系是为了编程在图纸上适当位置选定一个编程原点而建立的坐标系，其坐标轴的方向与机床坐标系的相同。
将机床坐标原点通过相应的偏移便可以得到编程中设定的工件坐标系。
（5）答：
工件坐标系的原点一般设在工件图样的基准上，设在尺寸精度高、粗糙度低的工件表面上，设在工件的对称中心线上。
项目二轴类工件的车削
习题和思考题一
（1）一个完整的程序由程序名、程序内容和程序结束组成，每个程序段由若干字组成，每个字由地址码和若干数字组成。
（2）程序段中主要字的含义：
G功能为准备功能；F功能为刀具的进给量；S功能为主轴转速功能；T功能为刀具功能。
（3）T0101指令中第一个01表示选择1#刀具，第二个01表示调用番号001的几何补偿。
（4）在数控车削中有直径编程和半径编程，通常情况下使用半径编程。
（5）在G99模态有效的前提下，F0.25表示每分钟进给0.25mm。
（6）参考程序
程序名
O0001
说明
程序内容
N10
T0101；
换刀，调用刀补
N20
M42；
变换挡位
N30
S400M03；
开启主轴
N40
G00X50.0Z2.0；
快速定位
N50
X46.0；
进刀
N60
G01Z−20.0F0.25；
车削第一刀
N70
X50.0；
退刀
N80
G00Z2.0；
返回
N90
X42.0；
进刀
N100
G01Z−10.0F0.25；
车削第二刀
N110
X50.0；
退刀
N120
G00Z2.0；
返回
N130
X38.0；
进刀
N140
G01Z−10.0F0.25；
车削第三刀
N150
X50.0；
退刀
N160
G00Z2.0；
返回
N170
G00X80.0Z100.0；
返回至换刀点
程序结束
N180
M30；
程序结束
（7）参考程序
程序名
O0002
说明
程序内容
N10
T0101；
换刀，调用刀补
N20
M42；
变换挡位
N30
S400M03；
开启主轴
N40
G00X50.0Z2.0；
快速定位
N50
X46.0；
进刀
N60
G01Z−20.0F0.25；
车削第一刀
N70
X50.0；
退刀
N80
G00Z2.0；
返回
N90
X42.0；
进刀
N100
G01Z−20.0F0.25；
车削第二刀
N110
X50.0；
退刀
N120
G00Z2.0；
返回
N130
X38.0；
进刀
N140
G01Z−20.0F0.25；
车削第三刀
N150
X50.0；
退刀
N160
G00Z2.0；
返回
N170
X34.0；
进刀
N180
G01Z−20.0F0.25；
车削第四刀
N190
X50.0；
退刀
N200
G00Z2.0；
返回
N210
X30.0；
进刀
N220
G01Z−20.0F0.25；
车削第五刀
N230
X50.0；
退刀
N240
G00Z2.0；
返回
N250
G00X80.0Z100.0；
返回至换刀点
程序结束
N260
M30；
程序结束
习题和思考题二
（1）在加工精度要求较高的车削加工中，可以安排粗车、半精车和精车。
（2）在数控车的辅助功能中M08表示冷却液的打开，M09表示冷却液的关闭。
（3）在数控编程中，应尽量使用图纸上标注的尺寸，以减少数值上的运算。
为此编程中可以采用绝对值编程、相对值编程和混合编程。
（4）单一固定循环G90指令用一个程序段完成了4个加工动作①快速进刀、②车削进给、③退刀、④快速返回。
（5）在单一固定循环G90指令中如果使用增量值编程，U、W值是切削终点相对于起刀点的增量。
（6）由于对刀的过程中测量误差不可避免，必然导致加工后工件的实际尺寸与图纸尺寸有出入。
为保证加工后尺寸精度，在数控车削中可以采取以下的步骤加工：
对刀，尺寸放大，一次加工，精确测量，修调偏置量，二次加工，以达到尺寸精度控制的目的。
（7）答：
不能，在粗车刀试切端面时，就已经确定了Z0端面，在精车刀对刀时如果再次切端面，则调用两把刀时的工件坐标系不一致（即Z方向发生了偏移），从而使加工质量难以保证。
（8）答：
数控车削中造成尺寸精度降低的原因：
一个是对刀存在误差；另一个是车刀车削中存在磨耗；第三个原因可能是尺寸计算有误。
（9）参考程序
程序号：
O0004
程序段号
程序内容
说明
N10
G54G99；
设置坐标偏移、工作环境
N20
T0101；
换1#粗车刀，调1#刀补
N30
M42；
变换挡位
N40
S400M03；
开启主轴
N50
G00X50.0Z2.0M08；
快速定位，打开冷却液
N60
G90X46.5Z−39.9F0.25；
车削第一刀
N70
X42.5；
车削第二刀
N80
X38.5；
车削第三刀
N90
X34.5；
车削第四刀
N100
X30.5；
车削第五刀
N110
X26.5；
车削第六刀
N120
X22.5Z−19.9；
车削第七刀
N130
G00X80.0Z100.0M09；
返回换刀点，关闭冷却液
N140
M00；
程序暂停
N150
T0202；
换2#精车刀，调2#刀补
N160
S700M03；
开启主轴
N170
G00X50.0Z2.0；
快速定位
N180
X21.99；
进刀
N190
G01Z−20.0F0.08；
精车轮廓
N200
U4.0；
精车轮廓
N210
W−20.0；
精车轮廓
N220
X50.0；
精车轮廓
N230
G00Z2.0；
回换刀点
N240
X80.0Z100.0；
返回至换刀点
N250
M30；
程序结束
习题和思考题三
（1）答：
在数控车削编程中刀具路径是根据理想中的刀位点P进行编程，而实际加工中的刀具刀尖不可能绝对尖锐为一个点，总有一个圆弧。
这个圆弧刃虽然客观上延长了刀具的使用寿命，但在车削中由于圆弧刃是实际的切削点，而非编程中的刀位点，这个差异对端面和外圆的车削没有影响，而在圆锥的车削中切削刃的轨迹与零件轮廓不一致，会造成欠切误差，表现在对圆锥的大小端的尺寸产生较大影响，使外锥面的尺寸变大，而使内锥面的尺寸变小。
因此，在精密加工中，必须采取相应措施消除这个由于刀尖半径所引起的误差。
判断左补偿的方法是：
站在第三轴的指向上，逆着第三轴的方向观察刀具运动轨迹，刀具位于工件左侧时的刀具半径补偿；判断右补偿的方法是：
站在第三轴的指向上，逆着第三轴的方向观察刀具运动轨迹，刀具位于工件右侧时的刀具半径补偿；
（2）答：
图形模拟中，由于机床被锁住，虽然CNC数控系统根据程序能够运算中刀具当前应该到达的位置坐标，而刀架实际上并没有运动。
这样当程序运行结束时刀架当前所在的位置就可能与CNC数控系统显示的坐标不一致，如果此时直接对刀，则建立的也是错误的几何补偿，程序运行后极容易发生撞车事故。
而此时可以通过系统下电后重新上电，重新建立新的机床坐标系（不带绝对编码器的车床上电后通过回参考点建立机床坐标系），系统可以自动监测到刀架当前所在的位置，MDI显示坐标与刀架实际在机床坐标系中的位置一致。
此时，再对刀就可以建立真实的几何补偿，正确加工出工件。
（3）刀具半径左补偿指令是G41，右补偿指令是G42，取消刀尖半径补偿的指令是G40。
（4）G71指令用于工件的轮廓线为单增或单减情形下轴类工件的粗加工。
（5）在G71指令中Dd表示被吃刀量，e表示退刀量。
粗车循环指令执行结束后刀具返回到起刀点。
（6）G71指令中进给量F在G71指令执行期间有效，轮廓描述中给定的进给量无效。
在执行G70指令时轮廓描述中给定的进给量有效；如果轮廓描述中没有给定进给量，则G71指令中进给量F有效。
（7）一般左偏刀的刀尖补偿方位是3。
镗孔刀的刀尖补偿方位是2。
（8）参考程序
程序号：
O0006
程序段号
程序内容
说明
N10
G54G99G40；
设置坐标偏移、工作环境
N20
T0101；
换刀，调用刀补
N30
M42；
变换挡位
N40
S400M03；
开启主轴
N50
G00X40.0Z2.0M08；
快速定位到起刀点
N60
G71U2.0R0.5；
粗车循环指令
N70
G71P80Q200U0.5W0.1F0.25；
N80
G42G00X0.0；
精车轮廓描述
N90
G01Z0.0F0.08；
N100
X17.958；
N110
X19.958Z−1.0；
N120
Z−16.0；
N130
X22.958；
N140
X25.958Z−17.5；
N150
Z−31.0；
N160
X31.95W-2.996；
N170
Z−39.0；
N180
X33.95；
N190
Z-45；
N200
G40G01X40.0；
N210
G00X80.0Z100.0M09；
返回换刀点，关闭冷却液
N220
M00；
程序暂停
N230
T0202；
换刀，调用刀补
N240
S700M03；
开启主轴
N250
G00X40.0Z2.0；
快速定位到起刀点
N260
G70P80Q200；
精车循环指令
N270
G00X80.0Z100.0；
返回换刀点
N280
M30；
程序结束，返回程序开始
（9）参考程序
程序号：
O0007
程序段号
程序内容
说明
N10
G54G99G40；
设置坐标偏移、工作环境
N20
T0101；
换刀，调用刀补
N30
M42；
变换挡位
N40
S400M03；
开启主轴
N50
G00X45.0Z2.0M08；
快速定位到起刀点
N60
G71U2.0R0.5；
粗车循环指令
N70
G71P80Q190U0.5W0.1F0.25；
N80
G42G00X0.0；
精车轮廓描述
N90
G01Z0.0F0.08；
N100
X16.958；
N110
X17.958Z−0.5；
N120
Z−15.0；
N130
U11.546W-10.0；
N140
X31.95；
N150
Z-30.0；
N160
X39.0Z−32.02；
N170
X42.95Z−45.0；
N180
Z-50.0
N190
G40G01X45.0；
N200
G00X80.0Z100.0M09；
返回换刀点，关闭冷却液
N210
M00；
程序暂停
N220
T0202；
换刀，调用刀补
N230
S700M03；
开启主轴
N240
G00X45.0Z2.0；
快速定位到起刀点
N250
G70P80Q190；
精车循环指令
N260
G00X80.0Z100.0；
返回换刀点
N270
M30；
程序结束，返回程序开始
习题和思考题四
（1）当采用增量值编程时，U、W表示圆弧终点坐标相对于圆弧起点的增量值。
（2）常用指定圆弧中心位置的方法有两种：
一种是用圆弧半径R指定圆心位置；另一种是用圆心相对圆弧起点的增量坐标指定圆心位置。
（3）答：
在刀具自右向左车削轴类工件时可以认为凸圆弧面使用G03指令，凹圆弧面使用G02指令。
圆弧插补切削方向的判断：
逆着圆弧所在平面（如X−Z平面）的垂直坐标轴的方向（即−Y方向）看过去，刀位点沿顺时针运动时为G02，沿逆时针运动时为G03。
（4）答：
由于刀尖半径的存在，在圆弧车削的过程中也会造成欠车削。
在外圆弧面的车削中，它使凸圆弧的曲率半径变小，使凹圆弧的曲率半径变大。
解决欠车削的方法仍然是通过刀尖半径补偿指令消除刀尖半径对圆弧车削的影响。
（5）答：
在数控车床上不能车削大于180°的圆弧面。
（6）答：
倒角或拐角的移动必须是以G01方式沿X或Z轴的单个移动，且编程中要移动到相应两条垂直交线的顶点。
下一个程序必须是沿X或Z轴的垂直于前一个程序段的单个移动。
倒角的长度或拐角的半径不能大于G01插补的直线距离，否则就会报警。
（7）答：
将圆心定位坐标原点可以直接利用图纸所给尺寸直接编程。
当然也可以设定在毛坯的右端面，但编程时所用Z坐标值需要重新计算。
（8）参考程序
程序号：
O0007
程序段号
程序内容
说明
N10
G54G99G40；
设置坐标偏移
N20
T0101；
换刀，调用刀补
N30
M42；
变换挡位
N40
S400M03；
开启主轴
N50
G00X40.0Z2.0M08；
快速定位到起刀点
N60
G71U2.0R0.5；
粗车循环指令
N70
G71P80Q180U0.5W0.1F0.25；
N80
G42G00X0.0；
精车轮廓描述
N90
G01Z0.0F0.08；
N100
X14.0R5.0；
N110
Z−13.0；
N120
X25.99C−2.0；
N130
Z−26.0；
N140
G02X29.99Z-41.0R47；
N150
G01W−13.0R4.0；
N160
X37.99；
N170
Z−64.0；
N180
G40G01X40.0；
N190
G00X80.0Z100.0M09；
返回换刀点，关闭冷却液
N200
M00；
程序暂停
N210
T0202；
换刀，调用刀补
N220
S700M03；
开启主轴
N230
G00X40.0Z9.0；
快速定位到起刀点
N240
G70P80Q180；
精车循环指令
N250
G00X80.0Z100.0；
返回换刀点
N260
M30；
程序结束，返回程序开始
（9）参考程序
程序号：
O0008
程序段号
程序内容
说明
N10
G54G99G40；
设置坐标偏移
N20
T0101；
换刀，调用刀补
N30
M42；
变换挡位
N40
S400M03；
开启主轴
N50
G00X40.0Z9.0M08；
快速定位到起刀点
N60
G71U2.0R0.5；
粗车循环指令
N70
G71P80Q150U0.5W0.1F0.25；
N80
G42G00X0.0；
精车轮廓描述
N90
G01Z-0.0F0.08；
N100
A90.0R5.0；
N110
X25.0Z-20.0A165.0C3.0；
N120
A114.0R10.0；
N130
X60.0Z-40.0A161.0；
N140
W-5.0；
N150
G40G01X60.0；
N160
G00X80.0Z100.0M09；
返回换刀点，关闭冷却液
N170
M00；
程序暂停
N180
T0202；
换刀，调用刀补
N190
S700M03；
开启主轴
N200
G00X60.0Z2.0；
快速定位到起刀点
N210
G70P80Q150；
精车循环指令
N220
G00X80.0Z100.0；
返回换刀点
N230
M30；
程序结束，返回程序开始
（10）参考程序
程序号：
O0009
程序段号
程序内容
说明
N10
G54G99G40；
设置坐标偏移
N20
T0101；
换刀，调用刀补
N30
M42；
变换挡位
N40
S400M03；
开启主轴
N50
G00X40.0Z2.0M08；
快速定位到起刀点
N60
G71U2.0R0.5；
粗车循环指令
N70
G71P80Q160U0.5W0.1F0.25；
N80
G42G00X0.0；
精车轮廓描述
N90
G01Z0.0F0.08；
N100
X14.965C-2.0；
N110
Z−15.0；
N120
G03X24.965W-5.0R5.0；
N130
G01W−12.0；
N140
G02X33.95Z-35.0R10；
N150
G01Z−45.0；
N160
G40G01X40.0；
N170
G00X80.0Z100.0M09；
返回换刀点，关闭冷却液
N180
M00；
程序暂停
N190
T0202；
换刀，调用刀补
N200
S700M03；
开启主轴
N210
G00X40.0Z2.0；
快速定位到起刀点
N220
G70P80Q160；
精车循环指令
N230
G00X80.0Z100.0；
返回换刀点
N240
M30；
程序结束，返回程序开始
习题和思考题五
（1）在G73指令中，Δi的含义是X方向总的退刀量及方向，Δk的含义是Z方向总的退刀量及方向，d的含义是分割次数。
（2）G73指令用于工件的轮廓线有凹陷情形下的粗加工。
（3）刀具偏置分为刀具几何偏置和刀具磨损偏置两种。
由于刀具的几何形状不同和刀具的安装位置不同而产生的刀具偏置称为刀具几何偏置；由于刀尖的磨损所产生的刀具偏置称为刀具磨损偏置，即“磨耗”。
（4）G50指令设定加工坐标系与机床坐标系无关。
（5）使用G50法建立的工件坐标系，程序中T0101、T0202仅仅调用刀具，调用相应的几何补偿。
（6）答：
由于G50指令本身根据刀具当前点的位置及G50指令中的X、Z坐标值反推设定工件坐标系，因此，在工件坐标原点已经被确定的情况下，起刀点就是一个特定点，程序运行前改变刀具点的位置，就意味着改变工件坐标原点的位置，可能导致撞车事故的发生，因此，基准刀具必须从特定点起始进行加工。
（7）答：
使用G54法设定的工件坐标系与机床坐标系无关，不能使用G54进行坐标偏移控制加工尺寸。
但可以在G54指令本身中修改X坐标值，从而改变工件坐标原点的位置，进而控制工件的直径。
（8）答：
铸造毛坯或锻造毛坯已经基本成型，可加工余量不大，如果是单增或单减轮廓也可以使用G71进行车削，但空走刀行程长，加工效率不高。
而G73指令走刀路线平行于毛坯轮廓，空走刀行程短，加工效率高。
（9）答：
对于棒料，如果工件直径相差较大，则分割次数多，刚开始空走刀行程长，加工效率低。
为提高加工效率，可以通过作辅助线，首先将工件按照单增轮廓使用G71进行粗车，对于凹陷部分再使用G73车削，最后将整个轮廓重新描述精车工件，程序虽然稍复杂，但加工效率最高。
（10）参考程序
程序号：
O0010
程序段号
程序
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