1. 简单轴类零件的手工编程与仿真验证
任务目标
编制一根两阶梯轴（含倒角）的数控车削加工程序，并在仿真软件中验证刀具轨迹与关键尺寸。毛坯为φ45×100mm的45钢棒料，成品要求：
- 右端外圆φ30±0.05，长度40±0.1，端部倒角C1；
- 左端外圆φ40±0.05，长度50±0.1（总长90，右端面为编程零点）；
- 左端面不加工（毛坯面），右端面为精基准面。
工艺方案与刀具选择
- 使用FANUC 0i-TF系统数控车床，工件坐标系原点设在右端面中心；
- 刀具：T0101为93°外圆粗车刀（刀尖角35°菱形刀片），T0202为93°外圆精车刀；
- 切削参数：粗车主轴转速800r/min，进给0.25mm/r，背吃刀量2mm；精车转速1200r/min，进给0.08mm/r，背吃刀量0.5mm；
- 毛坯余量较大，采用G71复合循环粗加工，G70精加工。
完整加工程序
O1001;
N10 G40 G97 G99 M03 S800;
N20 T0101;
N30 G00 X50.0 Z2.0;
N40 G71 U2.0 R0.5;
N50 G71 P60 Q130 U0.5 W0.05 F0.25;
N60 G00 X0.0;
N70 G01 Z0.0 F0.08;
N80 G01 X26.0;
N90 G01 X30.0 Z-2.0;
N100 G01 Z-40.0;
N110 G01 X40.0;
N120 G01 Z-90.0;
N130 G01 X46.0;
N140 G70 P60 Q130;
N150 G00 X100.0 Z100.0;
N160 M05;
N170 M00;
N180 T0202;
N190 G00 X50.0 Z2.0;
N200 G96 S180 M03;
N210 G50 S2000;
N220 G00 X0.0 Z2.0;
N230 G01 Z0.0 F0.05;
N240 G01 X26.0;
N250 G01 X30.0 Z-2.0;
N260 G01 Z-40.0;
N270 G01 X40.0;
N280 G01 Z-90.0;
N290 G01 X46.0;
N300 G00 X100.0 Z100.0;
N310 M05;
N320 M30;
%程序说明
- N40-N130：G71粗车循环，U2.0为背吃刀量，R0.5为退刀量；P60为精加工路径起始段号，Q130为结束段号；U0.5为X向精车余量（直径值），W0.05为Z向精车余量；
- N140：G70精车循环，沿N60-N130定义的轮廓精加工一次；
- N170 M00为程序暂停，用于粗精加工间换刀；
- N200-N210：精车采用恒线速度G96，S180为线速度180m/min，G50限制最高转速2000r/min；
- N240-N290：精车路径与粗车轮廓一致，X向坐标按直径值编程；
- 倒角C1通过N250段X26→X30、Z-2的斜线实现（长度2mm，含1mm倒角+1mm直线引入）。
仿真验证步骤
- 在数控仿真软件（如斯沃、宇龙或VERICUT）中选择FANUC 0i系统，建立新工件φ45×100；
- 输入上述程序，设置刀具T01（粗车刀）和T02（精车刀）的刀尖角均为35°，刀尖圆弧半径0.4mm；
- 对刀：将T01刀尖对准工件右端面中心，设定G54 X0 Z0；T02同样对刀；
- 运行仿真，观察刀具轨迹是否沿轮廓正确走刀，无撞刀、无过切；
- 使用仿真软件的测量功能，测量φ30外圆、φ40外圆、总长90、倒角尺寸。
验证判定标准
- 仿真过程无报警、无碰撞，刀具轨迹与设计轮廓一致；
- 测量结果满足：φ30在φ29.95～φ30.05范围内，φ40在φ39.95～φ40.05范围内，总长在89.9～90.1范围内；
- 倒角C1目测无台阶、无残留。
常见问题与处理
- 若仿真中出现过切报警，检查G71循环中P/Q段号是否连续且精加工路径无Z向递增（凹槽）段；
- 若φ30尺寸偏大，调整G70精车余量U值或刀具磨损补偿；
- 倒角处出现台阶时，检查精车刀刀尖圆弧半径补偿是否开启（本程序未使用G41/G42，刀尖圆弧0.4mm会在倒角处产生约0.2mm误差，要求高时需加刀补）。