1.1 任务引入
零件如图4-1所示，材料为45钢，毛坯为ϕ50mm×100mm的棒料，编写该零件的加工程序。
1.2 工艺知识
1.阶梯轴的车削方法 阶梯轴的车削分为低台阶车削和高台阶车削两种形式。
（1）低台阶的车削：低台阶即相邻两圆柱体直径差较小、可用车刀一次切出的台阶。如图4-2a所示，其加工路线为ABCDE。
（2）高台阶车削：高台阶车削即相邻两圆柱体直径相差较大、需要分层切削的台阶。高台阶的车削方法是：先粗加工，路线为A1B1、A2B2、A3B3，如图4-2b所示；再精加工，路线为ABCDE。
2.刀具的选择 常用外圆车刀的主偏角分别为95°、93°、90°、75°、45°，如图4-3所示。95°主偏角车刀主要用于外圆及端面的半精加工及精加工，如图4-3a所示；93°主偏角车刀的刀尖角为55°，刀尖强度相对较弱，因此该车刀主要用于仿形精加工，如图4-3b所示；90°主偏角车刀只用于外圆粗精车削，如图4-3c所示；75°主偏角车刀只用于外圆粗车削，如图4-3d所示；45°主偏角车刀主要用于外圆及端面粗车削，如图4-3e所示。
3.编程尺寸的计算 当进行单件小批量生产且精加工零件轮廓尺寸偏差较大时，通常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的平均值为编程的尺寸依据，即编程尺寸=基本尺寸+（上偏差+下偏差）/2。
1.3 相关编程指令（HNC—21/22T数控系统）
1.3.1 有关单位设定指令
1.尺寸单位选择指令G20、G21它们是两个互相取消的G代码。数控机床出厂时一般设定为G21功能状态，其各项参数均以公制单位设定。因此，数控机床一般适用于公制尺寸零件的加工。
说明：
（1）G20（单位为in）表示英制输入，G21（单位为mm）表示公制输入。G20、G21均为模态功能，G21为缺省值。
（2）在一个程序内不能同时使用G20、G21指令，且必须在坐标系确定前指定。
2.进给速度单位设定指令G94、G95其输入格式如下：
G94 F_；
G95 F_；
说明：
（1）G94F后面的数字表示主轴每分钟的进给量，如图4-4a所示，单位为mm/min；G95F后面的数字表示主轴每转一周的进给量，如图4-4b所示，单位为mm/r。
（2）G94、G95为模态指令，可相互注销，G94为缺省值。
1.3.2 有关坐标系指令
1.绝对值、相对值指令G90、G91 G90指令设定程序中的X、Y、Z坐标值为绝对值，G91指令设定程序中的X、Y、Z坐标值为相对值。
说明：
（1）对于绝对值编程指令G90，每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的；对于相对值编程G91，每个编程坐标轴上的编程值等于沿轴移动的距离。
（2）绝对编程时用X、Z表示坐标值，相对坐标编程时用U、W表示坐标增量值。但是，表示增量的字符U、W不能用在循环指令G80、G81、G82、G71、G72、G73、G76程序段中，可用在定义精加工轮廓的程序中。
（3）G90、G91均为模态指令，可相互注销，G90为缺省值。
2.坐标系设定指令G92 其输入格式如下：
G92X_Z_；
说明：
（1）X、Z及其后面的数值表示对刀点到工件坐标系原点的有向距离。
（2）该指令为非模态指令。
（3）当执行该指令时只是建立一个坐标系，刀具并不产生运动。
（4）执行该指令时刀具当前点必须恰好在对刀点上，即在G92指令指定的X、Z坐标值上。
坐标系的设定如图4-5所示，当以工件左端面为工件原点时建立的工件坐标系应为“G92 X180 Z254”，当以工件右端面为工件原点时建立的工件坐标系应为“G92 X180 Z44”。
1.3.3 恒线速度指令G96、G97
1.恒线速度控制指令G96 该指令用于设定主轴以恒定的线速度来运行，使刀具和工件之间的相对速度保持不变。在机床运行过程中，主轴转速是变化的，但线速度不变，其单位为m/min。例如，G96 S150表示切削点线速度控制为150 m/min。
2.恒线速度取消指令G97 该指令用于取消恒线速度控制指令并指定主轴的转速，其单位为r/min。例如，G97S1000表示恒线速度控制取消后主轴转速为1 000 r/min。
1.3.4 进给控制指令
1.快速定位指令G00 该指令使刀具以点控制方式从刀具所在点快速移动到目标点。其输入格式如下：(www.daowen.com)
G00 X（U）_Z（W）_；
说明：
（1）当用绝对值编程时，X、Z后面的数值表示快速定位终点在工件坐标系中的坐标。当用相对值编程时，U、W后面的数值表示快速定位终点相对于起点的位移量与方向。
（2）G00指令中的快速移动速度由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定，不能用F代码规定。
（3）G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。快速移动速度可由操作面板上的快速修调按钮修正。
（4）G00为模态指令，可由G01、G02、G03或G32指令注销。
在执行G00指令时，由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，联动直线轴的合成轨迹不一定是直线。因此，使用G00指令时，一定要注意避免刀具和工件及夹具发生碰撞。
例4-1 刀具运动轨迹由A点到B点，如图4-6所示，用G00指令编程。
解 实现图4-6所示的刀具轨迹，用G00指令编程如下：
G00 X20 Z25；或G00 U-22 W-18；
2.直线插补指令G01 该指令使刀具以一定的进给速度，从所在点出发，直线移动到目标点。G01指令可实现纵向切削、横向切削、锥度切削等形式的直线插补。其输入格式如下：
G01X（U）_Z（W）_F_；
说明：
（1）当用绝对值编程时，X、Z后面的数值表示终点在工件坐标系中的坐标。当用相对值编程时，U、W后面的数值表示终点相对于起点的位移量与方向。F后面的数值表示合成进给速度，单位为mm/min或mm/r。
（2）G01指令表示刀具以联动的方式，按F代码功能规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线（联动直线轴的合成轨迹为直线）移动到程序段指定的终点。
（3）G01是模态代码，可由G00、G02、G03或G32指令注销。
例4-2 刀具与工件的相对位置如图4-7所示，用G01指令编程。
解 用G01指令编程如下：
图4-7a所示纵向切削的程序段为G01 Z-10 F0.2或G01 W-15 F0.2。
图4-7b所示横向切削的程序段为G01 X0 F0.2或G01 U-65 F0.2。
图4-7c所示锥度切削的程序段为G01 X60 Z-40 F0.2或G01 U30 W-40 F0.2。
1.4 任务实施
1.4.1 工艺分析
1.零件图分析 该零件由多个外圆柱面组成，各加工表面尺寸精度均为9级，表面粗糙度Ra均为3.2μm，无热处理、硬度要求，零件材料为45钢，切削性能较好。
2.加工方案的确定 根据零件加工要求，各表面的加工方案确定为先粗车后精车。
3.装夹方案的确定 用三爪自定心卡盘装夹毛坯外圆，外伸80mm，找正后装夹。
4.尺寸计算 相关尺寸计算如下：
ϕ46mm外圆的编程尺寸=[46+（0-0.062）/2]mm=45.969mm
ϕ43mm外圆的编程尺寸=[43+（0-0.062）/2]mm=42.969mm
ϕ40mm外圆的编程尺寸=[40+（0-0.062）/2]mm=39.969mm
（20±0. 026）mm、（40±0.031）mm、70mm的编程尺寸均为原值。
5.加工工序的确定 为保证工件的精度，采用先粗车后精车的加工顺序。其加工工序卡见表4-1。
表4-1 阶梯轴数控加工工序卡
6.刀具的确定 刀具卡见表4-2。
表4-2 阶梯轴数控加工刀具卡
1.4.2 编制加工程序
1.建立坐标系 以工件右端面与轴线的交点为编程原点建立工件坐标系。
2.参考程序 见表4-3。
表4-3 阶梯轴车削参考程序
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