第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束第1章 数控加工编程基础 1.1 数控加工概述数控加工概述 1.2 数控系统控制原理数控系统控制原理 1.3 数控机床及其坐标系统数控机床及其坐标系统 1.4 数控编程基础数控编程基础 1.5 数控加工的工艺处理数控加工的工艺处理 1.6 数控加工的工艺指令和工艺文件数控加工的工艺指令和工艺文件 思考与练习题思考与练习题 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.1 数控加工概述数控加工概述1.1.1 数控加工原理和特点数控加工原理和特点 1数控加工原理数控加工原理 采用数控机床加工零件时，只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件协调动作，自动地加工出零件来。当更换加工对象时，只需要重新编写程序代码。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束数控加工的原理如图1-1所示。图1-1 数控加工原理框图第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 从图1-1可以看出，数控加工过程总体上可分为数控程序编制和机床加工控制两大部分。 数控机床的控制系统一般都能按照数字程序指令控制机床实现主轴自动启停、换向和变速，能自动控制进给速度、方向和加工路线，进行加工，能选择刀具并根据刀具尺寸调整吃刀量及行走轨迹，能完成加工中所需要的各种辅助动作。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 2数控加工的特点数控加工的特点 (2) 对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯装夹方式外，只需重新编程即可。 (1) 自动化程度高，具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外，其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。 (3) 加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在0.0050.01 mm之间，不受零件复杂程度的影响。 (4) 易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.1.2 数控加工常用术语数控加工常用术语 1坐标联动加工坐标联动加工 数控机床加工时的横向、纵向等进给量都是以坐标数据来进行控制的。像数控车床、数控线切割机床等是属于两坐标控制的，数控铣床则是三坐标控制的(如图1-2所示)，还有四坐标轴、五坐标轴甚至更多的坐标轴控制的加工中心等。 坐标联动加工是指数控机床的几个坐标轴能够同时进行移动，从而获得平面直线、平面圆弧、空间直线和空间螺旋线等复杂加工轨迹的能力(如图1-3所示)。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-2 数控机床的控制坐标数(a) 两坐标数控车床；(b) 三坐标数控铣床第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-3 坐标联动加工 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 2脉冲当量、进给速度与速度修调脉冲当量、进给速度与速度修调 数控机床各轴采用步进电机、伺服电机或直线电机驱动，是用数字脉冲信号进行控制的。每发送一个脉冲，电机就转过一个特定的角度，通过传动系统或直接带动丝杠，从而驱动与螺母副连结的工作台移动一个微小的距离。 单位脉冲作用下工作台移动的距离就称之为脉冲当量。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 手动操作时数控坐标轴的移动通常是采用按键触发或采用手摇脉冲发生器(手轮方式)产生脉冲的，采用倍频技术可以使触发一次的移动量分别为0.001 mm、0.01 mm、0.1 mm、1 mm等多种控制方式，相当于触发一次分别产生1、10、100、1000个脉冲。 进给速度是指单位时间内坐标轴移动的距离，也即是切削加工时刀具相对于工件的移动速度。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 如某步进电机驱动的数控轴，其脉冲当量为0.002 mm，若数控装置在0.5分钟内发送出20 000个进给指令脉冲，那么其进给速度应为：20 0000.002/0.5=80 mm/min。 加工时的进给速度由程序代码中的F指令控制，但实际进给速度还是可以根据需要作适当调整的，这就是进给速度修调。修调是按倍率来进行计算的，如程序中指令为F80，修调倍率调在80%挡上，则实际进给速度为8080%=64 mm/min。同样地，有些数控机床的主轴转速也可以根据需要进行调整，那就是主轴转速修调。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.1.3 数控加工技术的发展数控加工技术的发展 1数控加工技术的发展历程数控加工技术的发展历程 1949年美国研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名“Numerical Control”。 1953年开发出只需确定零件轮廓、指定切削路线，即可生成NC程序的自动编程语言。 1959年美国K&T公司开发成功了带刀库，能自动进行刀具交换，一次装夹中即能进行多种加工功能的数控机床，这就是数控机床的新种类加工中心。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 1968年英国首次推出柔性制造系统FMS。 1974年微处理器开始用于机床的数控系统中，从此CNC快速发展。 1976年美国Lockhead公司开始使用图像编程。利用CAD(计算机辅助设计)绘出加工零件的模型，在显示器上“指点”被加工的部位，输入所需的工艺参数，即可由计算机自动计算刀具路径，模拟加工状态，获得NC程序。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 DNC(直接数控) 是使用一台通用计算机，直接控制和管理一群数控机床及数控加工中心，进行多品种、多工序的自动加工。 DNC群控技术是FMS柔性制造技术的基础，现代数控机床上的DNC接口就是机床数控装置与通用计算机之间进行数据传送及通讯控制用的，也是数控机床之间实现通讯用的接口。随着DNC数控技术的发展，数控机床已成为无人控制工厂的基本组成单元。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 我国在20世纪70年代初期，当时是采用分立元件，性能不稳定，可靠性差。 1980年在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，北京机床研究所又开发出BS03经济型数控和BS04全功能数控系统，航天部706所研制出MNC864数控系统。 20世纪90年代末，华中数控自主开发出基于PC-NC的HNC数控系统，达到了国际先进水平，加大了我国数控机床在国际上的竞争力度。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 现代数控加工正在向高速化、高精度化、高柔性化、高一体化、网络化和智能化等方向发展。 1) 高速切削 2数控加工技术的发展方向数控加工技术的发展方向 2) 高精度控制 它包括机床制造的几何精度和机床使用的加工精度控制两方面。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 3) 高柔性化 柔性是指机床适应加工对象变化的能力。4) 高一体化CNC系统与加工过程作为一个整体，实现机电光声综合控制。5) 网络化 实现多种通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMS(柔性制造系统)、CIMS(计算机集成制造系统)对基层设备的要求。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 6) 智能化 21世纪的CNC系统将是一个高度智能化的系统。具体是指系统应在局部或全部实现加工过程的自适应、自诊断和自调整；多媒体人机接口使用户操作简单，智能编程使编程更加直观，可使用自然语言编程；加工数据的自生成及智能数据库；智能监控；采用专家系统以降低对操作者的要求等。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.2 数控系统控制原理数控系统控制原理1.2.1 CNC硬件组成与控制原理硬件组成与控制原理 CNC即计算机数控系统(Computerized Numerical Control)的缩写，它是在硬线数控(NC)系统的基础上发展起来的，由一台计算机完成早期NC机床数控装置的所有功能，并用存储器实现了零件加工程序的存储。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.2.4 典型数控系统典型数控系统 1日本日本FANUC系列数控系统系列数控系统 FANUC公司生产的CNC产品主要有FS3、FS6、FS0、FS10/11/12、FS15、FS16、FS18和FS21/210等系列。目前，我国用户主要使用的有FS0系列、FS15、FS16、FS18和FS21/210等系列。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 2德国德国SIEMENS公司的公司的SINUMERIK系列数系列数控系统控系统 SINUMERIK系列数控系统主要有SINUMERIK3、SINUMERIK8、SINUMERIK810/820、SINUMERIK850/880和SINUMERIK840等产品。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 3华中数控系统华中数控系统HNC HNC是武汉华中数控研制开发的国产型数控系统。 (1) 华中1型数控系统。该数控系统有HNC1M铣床、加工中心数控系统，HNC1T车床数控系统，HNC1Y齿轮加工数控系统，HNC1P数字化仿形加工数控系统，HNC1L激光加工数控系统，HNC1G五轴联动工具磨床数控系统和HNC1FP锻压、冲压加工数控系统，HNC1ME多功能小型数控铣系统，HNC1TE多功能小型数控车系统和HNC1S高速珩缝机数控系统等。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (2) 华中2000型数控系统。HNC2000型是在HNC1型数控系统的基础上开发的高档数控系统。该系统采用通用工业PC，TFT真彩液晶显示，具有多轴多通道控制功能和内装式PC，可与多种伺服驱动单元配套使用，具有开放性好，结构紧凑，集成度高，性价比高和操作维护方便等优点。同样，它也有系列派生的数控系统HNC2000M、HNC2000T、HNC2000Y、HNC2000L、HNC2000G等。 此外，国产的数控系统还有航天I型和蓝天I型，它们采用前后台结构，为多机数控系统。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.3 数控机床及其坐标系统数控机床及其坐标系统1.3.1 数控机床及其分类数控机床及其分类 比较：驱动坐标工作台的电机已经由传统的三相交流电机换成了步进电机或交、直流伺服电机；由于电机的速度容易控制，所以传统的齿轮变速机构已经很少采用了。还有很多机床取消了坐标工作台的机械式手摇调节机构，取而代之的是按键式的脉冲触发控制器或手摇脉冲发生器。坐标读数也已经是精确的数字显示方式，而且加工轨迹及进度也能非常直观地通过显示器显示出来。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 1按加工工艺方法分类按加工工艺方法分类 按传统的加工工艺方法来分有：数控车床、数控钻床、数控镗床、数控铣床、数控磨床、数控齿轮加工机床、数控冲床、数控折弯机、数控电加工机床、数控激光与火焰切割机和加工中心等。其中，现代数控铣床基本上都兼有钻镗加工功能。当某数控机床具有自动换刀功能时，即可称之为“加工中心”。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 2按加工控制路线分类按加工控制路线分类 有点位控制机床、直线控制机床和轮廓控制机床。 (1) 点位控制机床。它如图1-8(a)所示，只控制刀具从一点向另一点移动，而不管其中间行走轨迹的控制方式。属于点位控制的典型机床有数控钻床、数控镗床和数控冲床等。这类机床的数控功能主要用于控制加工部位的相对位置精度。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-8 按加工控制路线分类(a) 点位控制；(b) 直线控制；(c) 轮廓控制第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (2) 直线控制机床。它如图1-8(b)所示，可控制刀具相对于工作台以适当的进给速度，沿着平行于某一坐标轴方向或与坐标轴成45的斜线方向作直线轨迹的加工。这种方式是一次同时只有某一轴在运动，或让两轴以相同的速度同时运动以形成45度的斜线，所以其控制难度不大，系统结构比较简单。 一般地，都是将点位与直线控制方式结合起来，组成点位直线控制系统而用于机床上。这种形式的典型机床有车阶梯轴的数控车床、数控镗铣床和简单加工中心等。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (3) 轮廓控制机床。它又称连续控制机床。如图1-8(c)所示，可控制刀具相对于工件作连续轨迹的运动，能加工任意斜率的直线，任意大小的圆弧，配以自动编程计算，可加工任意形状的曲线和曲面。 典型的轮廓控制型机床有数控铣床、功能完善的数控车床、数控磨床和数控电加工机床等。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 3按机床所用进给伺服系统不同分类按机床所用进给伺服系统不同分类 有开环伺服系统型、闭环伺服系统型和半闭环伺服系统型，见1.3.2节。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.3.2 数控机床的进给伺服系统数控机床的进给伺服系统 数控机床的进给伺服系统由伺服电路、伺服驱动装置、机械传动机构和执行部件组成。 它的作用是：接受数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作一定的转换和放大后，经伺服驱动装置(直流、交流伺服电机，电液动脉冲马达和功率步进电机等)和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行部件实现工件进给和快速运动。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 1开环伺服系统开环伺服系统 开环伺服系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机和电液脉冲马达等。如图1-9所示。每给一脉冲信号，步进电机就转过一定的角度，工作台就走过一个脉冲当量的距离。数控装置按程序加工要求控制指令脉冲的数量、频率和通电顺序，达到控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向的目的。 由于它没有检测和反馈系统，故称之为开环。其特点是结构简单，维护方便，成本较低。但加工精度不高，如果采取螺距误差补偿和传动间隙补偿等措施，定位精度可稍有提高。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-9 开环伺服系统第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 2半闭环伺服系统半闭环伺服系统 半闭环伺服系统具有检测和反馈系统，如图1-10所示。测量元件(脉冲编码器、旋转变压器和圆感应同步器等)装在丝杠或伺服电机的轴端部，通过测量元件检测丝杠或电机的回转角。间接测出机床运动部件的位移，经反馈回路送回控制系统和伺服系统，并与控制指令值相比较。 由于只对中间环节进行反馈控制，丝杠和螺母副部分还在控制环节之外，故称半闭环。对丝杠螺母副的机械误差，需要在数控装置中用间隙补偿和螺距误差补偿来减小。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-10 半闭环伺服系统第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 3闭环伺服系统闭环伺服系统 闭环伺服系统如图1-11所示。它的工作原理和半闭环伺服系统相同，但测量元件(直线感应同步器、长光栅等)装在工作台上，可直接测出工作台的实际位置。 该系统将所有部分都包含在控制环之内，可消除机械系统引起的误差，精度高于半闭环伺服系统，但系统结构较复杂，控制稳定性较难保证，成本高，调试维修困难。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-11 闭环伺服系统第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.3.4 数控机床的坐标轴与运动方向数控机床的坐标轴与运动方向 数控机床上的坐标系是采用右手直角笛卡尔坐标系。如图1-14所示，X、Y、Z直线进给坐标系按右手定则规定，而围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴A、B、C则按右手螺旋定则判定。机床各坐标轴及其正方向的确定原则是： 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-14 笛卡尔直角坐标系统第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (1) 先确定Z轴。以平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z轴，若有多根主轴，则可选垂直于工件装夹面的主轴为主要主轴，Z坐标则平行于该主轴轴线。若没有主轴，则规定垂直于工件装夹表面的坐标轴为Z轴。 Z轴正方向是使刀具远离工件的方向。如立式铣床，主轴箱的上、下或主轴本身的上、下即可定为Z轴，且是向上为正；若主轴不能上下动作，则工作台的上、下便为Z轴，此时工作台向下运动的方向定为正向。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (2) 再确定X轴。X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。在工件旋转的机床(如车床、外圆磨床)上，X轴的运动方向是径向的，与横向导轨平行。刀具离开工件旋转中心的方向是正方向。 对于刀具旋转的机床，若Z轴为水平(如卧式铣床、镗床)，则沿刀具主轴后端向工件方向看，右手平伸出方向为X轴正向，若Z轴为垂直(如立式铣、镗床，钻床)，则从刀具主轴向床身立柱方向看，右手平伸出方向为X轴正向。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (3) 最后确定Y轴。在确定了X、Z轴的正方向后，即可按右手定则定出Y轴正方向。图1-15 数控机床坐标系示例(a) 卧式车床；(b) 立式铣床第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 上述坐标轴正方向，均是假定工件不动，刀具相对于工件作进给运动而确定的方向，即刀具运动坐标系。 但在实际机床加工时，有很多都是刀具相对不动，而工件相对于刀具移动实现进给运动的情况。此时，应在各轴字母后加上“”表示工件运动坐标系。按相对运动关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，即有：+X = X +Y = Y +Z = Z +A = A +B =B +C=C 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 事实上，不管是刀具运动还是工件运动，在进行编程计算时，一律都是假定工件不动，按刀具相对运动的坐标来编程。 机床操作面板上的轴移动按钮所对应的正负运动方向，也应该是和编程用的刀具运动坐标方向相一致。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 此外，如果在基本的直角坐标轴X、Y、Z之外，还有其他轴线平行于X、Y、Z，则附加的直角坐标系指定为U、V、W和P、Q、R，如图1-16所示。图1-16 多轴数控机床坐标系示例(a) 卧式镗铣床；(b) 六轴加工中心第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.3.5 机床原点、参考点和工件原点机床原点、参考点和工件原点 机床原点就是机床坐标系的原点。它是机床上的一个固定的点，由制造厂家确定。机床坐标系是通过回参考点操作来确立的，参考点是确立机床坐标系的参照点。 数控车床的机床原点多定在主轴前端面的中心，数控铣床的机床原点多定在进给行程范围的正极限点处，但也有的设置在机床工作台中心，使用前可查阅机床用户手册。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 参考点(或机床原点)是用于对机床工作台(或滑板)与刀具相对运动的测量系统进行定标与控制的点，一般都是设定在各轴正向行程极限点的位置上。该位置是在每个轴上用挡块和限位开关精确地预先调整好的，它相对于机床原点的坐标是一个已知数，一个固定值。 每次开机启动后，或当机床因意外断电、紧急制动等原因停机而重新启动时，都应该先让各轴返回参考点，进行一次位置校准，以消除上次运动所带来的位置误差。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 在对零件图形进行编程计算时，必须要建立用于编程的坐标系，其坐标原点即为程序原点。 而要把程序应用到机床上，程序原点应该放在工件毛坯的什么位置，其在机床坐标系中的坐标是多少，这些都必须让机床的数控系统知道，这一操作就是对刀。 编程坐标系在机床上就表现为工件坐标系，坐标原点就称之为工件原点。工件原点一般按如下原则选取：第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (1) 工件原点应选在工件图样的尺寸基准上。 (2) 能使工件方便地装夹、测量和检验。 (3) 尽量选在尺寸精度、光洁度比较高的工件表面上，这样可以提高工件的加工精度和同一批零件的一致性。 (4) 对于有对称几何形状的零件，工件原点最好选在对称中心点上。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 车床的工件原点一般设在主轴中心线上，多定在工件的左端面或右端面。 铣床的工件原点，一般设在工件外轮廓的某一个角上或工件对称中心处，进刀深度方向上的零点，大多取在工件表面，如图1-17所示。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-17 坐标原点与参考点第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 对于编程和操作加工采取分开管理机制的生产单位，编程人员只需要将其编程坐标系和程序原点填写在相应的工艺卡片上即可。 而操作加工人员则应根据工件装夹情况适当调整程序上建立工件坐标系的程序指令，或采用原点预置的方法调整修改原点预置值，以保证程序原点与工件原点的一致性。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.3.6 绝对坐标编程和相对坐标编程绝对坐标编程和相对坐标编程 当运动轨迹的终点坐标是相对于线段的起点来计量的话，称为相对坐标编程。 当所有坐标点的坐标值均从某一固定的坐标原点计量的话，即为绝对坐标编程。 例如，要从图1-18中的A点走到B点。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-18 绝对坐标和相对坐标 用绝对坐标编程为：X12.0 Y15.0； 若用相对坐标编程则为：X-18.0 Y-20.0。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 采用绝对坐标编程时，程序指令中的坐标值随着程序原点的不同而不同；而采用相对坐标编程时，程序指令中的坐标值则与程序原点的位置没有关系。 同样的加工轨迹，既可用绝对编程也可用相对编程，但有时候，采用恰当的编程方式，可以大大简化程序的编写。因此，实际编程时应根据使用状况选用合适的编程方式。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.4 数控编程基础数控编程基础1.4.1 数控加工程序的格式数控加工程序的格式 数控程序按程序段(行)的表达形式可分为固定顺序格式、表格顺序格式和地址数字格式三种。 固定顺序格式属于早期采用的数控程序格式，因其可读性差、编程不直观等原因，现已基本不用。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 表格顺序格式程序的每个程序行都具有统一的格式，加工用数据间用固定的分隔符分隔，其编程工作类似于填表。国产数控快走丝线切割机床所采用的3B、4B程序格式就是。 地址数字格式程序是ISO。其组成程序的最基本的单位称之为“字”，每个字由地址字符(英文字母)加上带符号的数字组成。各种指令字组合而成的一行即为程序段，整个程序则由多个程序段组成。即：字母+符号+数字指令字程序段程序。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 一般地，一个程序行可按如下形式书写：N04 G02 X43 Y43F32 S04 T02 M02 程序行中： N04N表示程序段号，04表示其后最多可跟4位数，数字最前的0可省略不写。 G02G为准备功能字，02表示其后最多可跟2位数，数字最前的0可省略不写。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 X 43，Y 43坐标功能字，表示后跟的数字值有正负之分，正号可省略，负号不能省略。43表示小数点前取4位数，小数点后可跟3位数。程序中第一坐标系的X、Y、Z；第二坐标字U、V、W；第三坐标字P、Q、R以及表示圆弧圆心相对位置的坐标字I、J、K；还用到绕X、Y、Z旋转的对应坐标字A、B、C等。 F32F为进给速度指令字，32表示小数点前取3位数，小数点后可跟2位数。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 S04-S为主轴转速指令字，04表示其后最多可跟4位数，数字最前的0可省略不写。 T02-T为刀具功能字，02表示其后最多可跟2位数，数字最前的0可省略不写。 M02-M为辅助功能字，02表示其后最多可跟2位数，数字最前的0可省略不写。 总体来说，在地址数字格式程序中代码字的排列顺序没有严格的要求，不需要的代码字可以不写。整个程序的书写相对来说是比较自由的。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-19 编程图例 如图1-19所示，要铣削一个轨迹为长10 mm、宽8 mm的长方形，其程序可简单编写如下：第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 此外，为了方便程序编写，有时也往往将一些多次重复用到的程序段，单独抽出做成子程序存放，这样就将整个加工程序做成了主-子程序的结构形式。 在执行主程序的过程中，如果需要，可多次重复调用子程序，有的还允许在子程序中再调用另外的子程序，即所谓“多层嵌套”，从而大大简化了编程工作。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 即使是广为应用的地址数字程序格式，不同的生产厂家，不同的数控系统，由于其各种功能指令的设定不同，所以对应的程序格式也有所差别。 在加工编程时，一定要先了解清楚机床所用的数控系统及其编程格式后才能着手进行。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.4.2 程序编制的过程及方法程序编制的过程及方法 1程序编制过程程序编制过程 (1) 分析零件图纸。要分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等，以便确定该零件是否适宜在数控机床上加工，或适宜在哪类数控机床上加工。有时还要确定在某台数控机床上加工该零件的哪些工序或哪几个表面。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (2) 确定工艺过程。确定零件的加工方法(如采用的工夹具、装夹定位方法等)和加工路线(如对刀点、走刀路线)，并确定加工用量等工艺参数(如切削进给速度、主轴转速、切削宽度和深度等)。 (3) 数值计算。根据零件图纸和确定的加工路线，算出数控机床所需输入数据，如零件轮廓相邻几何元素的交点和切点，用直线或圆弧逼近零件轮廓时相邻几何元素的交点和切点等的计算。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (4) 编写程序单。根据加工路线计算出的数据和已确定的加工用量，结合数控系统的程序段格式编写零件加工程序单。 (5) 制备控制介质。按程序单将程序内容记录在控制介质(如穿孔纸带)上作为数控装置的输入信息。 (6) 程序调试和检验。可通过模拟软件来模拟实际加工过程，或将程序送到机床数控装置后进行空运行等，发现错误则应及时修正，一直到程序能正确执行为止。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 2程序编制方法程序编制方法 数控程序的编制方法有手工编程和自动编程两种。 (1) 手工编程。从零件图样分析及工艺处理、数值计算、书写程序单、制穿孔纸带直至程序的校验等各个步骤，均由人工完成，则属手工编程。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (2) 自动编程。编程工作的大部分或全部由计算机完成的过程称自动编程。 编程人员只要根据零件图纸和工艺要求，用规定的语言编写一个源程序或者将图形信息输入到计算机中，由计算机自动地进行处理，计算出刀具中心的轨迹，编写出加工程序清单，并自动制成所需控制介质。由于走刀轨迹可由计算机自动绘出，所以可方便地对编程错误作及时修正。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.5 数控加工的工艺处理数控加工的工艺处理 数控加工工艺处理的主要内容有： (1) 选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。 (2) 分析被加工零件图样，明确加工内容和技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排与传统加工工序的衔接等。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (4) 调整数控加工工序的程序。如对刀点和换刀点的选择，加工路线的确定和刀具的补偿。 (3) 设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具、刀具的选择和切削用量的确定等。 (5) 分配数控加工中的容差。 (6) 处理数控机床上部分工艺指令。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.5.1 数控加工零件及加工方法的选定数控加工零件及加工方法的选定一般来说，数控机床最适合加工具有如下特点的零件： (1) 多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件，短期急需的零件。 (2) 轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件。 (3) 用普通机床加工较困难或无法加工(需昂贵的工艺装备)的零件。 (4) 价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同样精度所用的加工方法很多，因而实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。 例如，对IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱体孔选择铰孔；当孔径较大时，则应选择镗孔。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 一般地，数控车床适合于加工形状比较复杂的轴类零件和由复杂曲线回转形成的模具内型腔； 立式数控铣床适合于加工平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内、外型腔等； 卧式数控铣床则适合于加工箱体、泵体和壳体类零件； 多坐标联动的加工中心还可以用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮和模具等。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 零件上比较精确表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。 确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需的加工方法。 表1-1列出了钻、镗、铰等几种加工方法所能达到的精度等级及其工序，可供参考。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束表1-1 H13H7孔加工方式(孔深/孔径5)第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.5.2 加工工序的划分加工工序的划分1按零件装夹定位方式与加工部位划分按零件装夹定位方式与加工部位划分 由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时其定位方式各有差异。一般在加工外形时，以内形定位；在加工内形时，则以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 第一道工序可在普通机床上进行，以外圆表面和B平面定位，加工端面A和22H7的内孔；然后，再加工端面B和 4H7的工艺孔。 第二道工序以已加工过的两个孔和一个端面定位，在数控铣上铣削凸轮外表面曲线。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 先铣平面后，经一段时间释放残余变形，然后再加工孔，可保证加工出高精度的孔。 所以，应先加工平面、定位面，再加工孔；先加工形状简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工低精度部位，再加工高精度部位。 一般地，为提高机床寿命，保证精度、降低成本，通常把粗加工特别是零件的基准面、定位面在普通机床上加工。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 2按粗、精加工方式划分按粗、精加工方式划分 根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工。 粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形能得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 3按所用刀具划分工序按所用刀具划分工序 为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件。即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工完成所有可能加工到的部位，然后再换另一把刀具加工其他部位。 在专用数控机床和加工中心上常采用此法。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.5.3 工件的安装与夹具的选择工件的安装与夹具的选择 1定位装夹的基本原则定位装夹的基本原则 (1) 力求设计、工艺与编程计算的基准统一。 (2) 尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。 (3) 避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 2选择夹具的基本原则选择夹具的基本原则 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下几点： (1) 当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。当达到一定批量生产时才考虑用专用夹具，并力求结构简单。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (3) 夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工。 此外，为提高数控加工的效率，在成批生产中，还可采用多位、多件夹具。 (2) 零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.5.4 对刀点与换刀点的确定对刀点与换刀点的确定 在进行数控加工编程时，往往是将整个刀具浓缩视为一个点，那就是“刀位点”。它是在刀具上用于表现刀具位置的参照点。 一般来说，立铣刀、端铣刀的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点为球心；镗刀、车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；钻头是钻尖或钻头底面中心；线切割的刀位点则是线电极的轴心与零件面的交点。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 对刀操作就是要测定出在程序起点处刀具刀位点(即对刀点，也称起刀点)相对于机床原点以及工件原点的坐标位置。 如图1-23所示，对刀点相对于机床原点为(X0，Y0)，相对于工件原点为(X1，Y1)，据此便可明确地表示出机床坐标系、工件坐标系和对刀点之间的位置关系。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-23 对刀点与换刀点第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 数控机床对刀时常采用千分表、对刀测头或对刀瞄准仪进行找正对刀，具有很高的对刀精度。对有原点预置功能的CNC系统，设定好后，数控系统即将原点坐标存储起来。在编程时，应正确地选择“对刀点”的位置。 其大致选择原则是：(1) 便于数学处理和简化程序编制。(2) 在机床上找正容易，加工中便于检查。(3) 引起的加工误差小。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面，尽可能设在零件的设计基准或工艺基准上。 对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。 成批生产时，为减少多次对刀带来的误差，常将对刀点既作为程序的起点，也作为程序的终点。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 换刀点则是指加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点。 换刀点往往设在工件的外部，以能顺利换刀、不碰撞工件和其他部件为准。 如在铣床上，常以机床参考点为换刀点；在加工中心上，以换刀机械手的固定位置点为换刀点；在车床上，则以刀架远离工件的行程极限点为换刀点。选取的这些点，都是便于计算的相对固定点。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.5.5 加工路线的确定加工路线的确定 加工路线是指刀具刀位点相对于工件运动的轨迹和方向。其主要确定原则如下： (1) 加工方式、路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度。如铣削轮廓时，应尽量采用顺铣。 (2) 尽量减少进、退刀时间和其他辅助时间，尽量使加工路线最短。 (3) 进、退刀位置应选在不大重要的位置，并且使刀具尽量沿切线方向进、退刀，避免采用法向进、退刀和进给中途停顿而产生刀痕。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 对点位控制机床，只要求定位精度较高，定位过程尽可能快，而刀具相对于工件的运动路线无关紧要。因此，这类机床应按空程最短来安排加工路线。 但对孔位精度要求较高的孔系加工，还应注意在安排孔加工顺序时，防止将机床坐标轴的反向间隙带入而影响孔位精度。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 如图1-24所示零件图1-24 点位加工路线第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 分析图1-24所示零件 若按(a)图所示路线加工时，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，Y方向反向间隙会使定位误差增加，影响5、6孔与其他孔的位置精度。 按(b)图路线，加工完4孔后往上多移动一段距离到P点，然后再折回来加工5、6孔，使方向一致，可避免引入反向间隙。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 对于车削，可考虑将毛坯件上过多的余量，特别是含铸、锻硬皮层的余量安排在普通车床上加工。 如必须用数控车加工时，则要注意程序的灵活安排。可用一些子程序(或粗车循环)对余量过多的部位先作一定的切削加工。在安排粗车路线时，应让每次切削所留的余量相等。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-25 90主偏刀车外圆的情况第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 如图1-25所示，若以90主偏刀分层车外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e(e可取0.05 mm)。这样就可防止主切削刃在每次切削终点处受到瞬时重负荷的冲击。 当刀具的主偏角大于但仍接近90时，也宜作出层层递退的安排，经验表明，这对延长粗加工刀具的寿命是有利的。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 铣削平面零件时，一般采用立铣刀侧刃进行切削。为减少接刀痕迹，保证零件表面质量，应对刀具的切入和切出程序精心设计。 如图1-26(a)所示，铣削外表面轮廓时，铣刀的切入、切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切向切入和切出零件表面，而不应沿法线方向直接切入零件，引入点选在尖点处较妥。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 如图1-26(b)所示，铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿法线方向切入和切出或加引入引出弧改向，并将其切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。但是，在沿法线方向切入/切出时，还应避免产生过切的可能性。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 对于槽形铣削，若为通槽，可采用行切法来回铣切，走刀换向在工件外部进行，如图1-27(a)所示。图1-27 铣槽方案 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 若为封闭凹槽，可有图示(b)、(c)、(d)三种走刀方案。图(b)为行切法，图(c)为环切法，图(d)为先用行切法，最后用环切法一刀光整轮廓表面。这三种方案中，(b)图方案最差，(d)图方案最好。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 对于带岛屿的槽形铣削，如图1-28所示 对于带岛屿的槽形铣削，如图1-28所示，若封闭凹槽内还有形状凸起的岛屿，则以保证每次走刀路线与轮廓的交点数不超过两个为原则，按图(a)方式将岛屿两侧视为两个内槽分别进行切削，最后用环切方式对整个槽形内外轮廓精切一刀。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 若按图(b)方式，来回地从一侧顺次铣切到另一侧，必然会因频繁地抬刀和下刀而增加工时。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 如图(c)所示，当岛屿间形成的槽缝小于刀具直径，则必然将槽分隔成几个区域，若以最短工时考虑，可将各区视为一个独立的槽，先后完成粗、精加工后再去加工另一个槽区。若以预防加工变形考虑，则应在所有的区域完成粗铣后，再统一对所有的区域先后进行精铣。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 对于曲面铣削，常用球头铣刀采用“行切法”进行加工。如图1-29所示大叶片类零件，当采用图1-29(a)所示沿纵向来回切削的加工路线时，每次沿母线方向加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 当采用图1-29(b)所示沿横向来回切削的加工路线时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后的检验，叶形准确度高，但程序较多。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 对边界敞开的曲面，球头刀可由边界外开始加工。曲面加工若用两坐标联动的三坐标铣床，则采用任意两轴联动插补，第三轴作单独的周期性进刀的“两维半”联动加工方法，如图1-30(a)。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 此时，刀具中心轨迹为等距曲面与行切面的交线，是一条平面曲线，编程计算比较简单，但由于球头刀与曲面切削点的位置随曲率而不断改变，故切削刃形成的轨迹则是空间曲线，曲面上有较明显的扭曲的残留沟纹。 因此，这种方法常用于曲率变化不大及精度要求不高的粗加工中。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 若用三坐标联动插补的行切加工方法，如图1-30(b)所示，切削刃形成的轨迹为曲面与行切面的交线即平面曲线，但此时刀具中心轨迹则是一空间曲线，其编程计算较为复杂，且要求机床必须具备三轴联动功能。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 有些空间曲面零件的曲面形成较为复杂，但根据其曲面形成规律，旋转变动一下坐标方向后其轨迹曲线则比较简单，如图1-30(c)，据此可采用能进行相应调整的四坐标或五坐标联动的数控机床进行加工控制，可以获得较高的加工质量。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.5.6 刀具与切削用量的选择刀具与切削用量的选择 1刀具的选择刀具的选择 选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容和工件材料等因素。数控加工不仅要求刀具的精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 由于数控加工一般不用钻模，钻孔刚度较差。所以要求孔的高径比应不大于5，钻头两主刀刃应刃磨得对称以减少侧向力。 钻孔前应用大直径钻头先锪一个内锥坑或顶窝，作为钻头切入时的定心锥面，同时也作为孔口的倒角。钻大孔时，可采用刚度较大的硬质合金扁钻；钻浅孔时，宜用硬质合金的浅孔钻，以提高效率和质量。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 用加工中心铰孔可达IT7IT9级精度，表面粗糙度Ra1.60.8 (m。铰前要求小于Ra6.3 (m。精铰可采用浮动铰刀，但铰前孔口要倒角。 铰刀两刀刃对称度要控制在0.020.05 mm之内。镗孔则是悬臂加工，应采用对称的两刃或两刃以上的镗刀头进行切削，以平衡径向力，减轻镗削振动。振动大时可采用减振镗杆。 对阶梯孔的镗削加工采用组合镗刀，以提高镗削效率。精镗宜采用微调镗刀。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 数控车床兼作粗精车削。粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大吃刀量、大进给量的要求。 精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得比较合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 铣削加工选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。 在生产中加工平面零件周边轮廓时，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的立铣刀或玉米铣刀； 对一些立体形面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 曲面加工时常采用球头铣刀；但在加工曲面较平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采用环形刀。 在单件或小批量生产中，为取代多坐标联动机床，常采用鼓形刀或锥形刀来加工一些变斜角零件。若加镶齿盘铣刀，适用于在五坐标联动的数控机床上加工一些球面，其效率比用球头铣刀高近10倍，并可获得好的加工精度，如图1-31所示。 常用立铣刀具的有关参数，可按下述经验数据选取。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图1-31 铣刀类型及其尺寸关系第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (1) 刀具半径r应小于零件内轮廓面的最小曲率半径 (，一般取r =(0.80.9) 。 (2) 零件的加工高度H =(1/41/6)r，以保证刀具有足够的刚度。 (3) 对深槽孔，选取l = H+(510)mm。l为刀具切削部分长度，H为零件高度。 (4) 加工外形及通槽时，选取l =H+re+(510)mm。re为刀尖转角半径。 (5) 粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径D粗可按下式计算第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束式中：D轮廓的最小凹圆角半径；圆角邻边夹角等分线上的精加工余量；1精加工余量；圆角两邻边的最小夹角。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (6) 加工肋时，刀具直径为D =(510)b (b为肋的厚度) 在加工中心上，各种刀具分别安装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀工作。因此，必须有一套连接普通刀具的接杆，以便使钻、镗、扩、铰、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。 目前，我国的加工中心采用TSG工具系统，其柄部有直柄(三种规格)和锥柄(四种规格)两类，共包括16种不同用途的刀具。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 2切削用量的确定切削用量的确定 切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量和进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。 粗加工时，考虑经济性和加工成本，通常选择较大的背吃刀量和进给量，采用较低的切削速度；半精加工和精加工时，通常选择较小的背吃刀量和进给量，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。 具体数值应根据机床说明书、切削用量手册并结合经验而定。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (1) 背吃刀量阿ap (mm)，亦称切削深度。主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。 精加工时，则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。在数控机床上，精加工余量可小于普通机床，一般取(0.20.5) mm。 在数控机床上，精加工余量可小于普通机床，一般取(0.20.5) mm。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束(2) 主轴转速n(r/min)主要根据允许的切削速度c(m/min)选取。 式中： vc切削速度，由刀具的耐用度决定； D工件或刀具直径(mm)。 主轴转速n要根据计算值在机床说明书中选取标准值，并填入程序单中。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 (3) 进给量(进给速度)f(mm/min或mm/r)是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件材料性质选取。最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制并与脉冲当量有关。 当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度(进给量)应选小些。粗加工时，一般进给量就取得大些。工件材料较软时，可选用较大；反之，应选较小的。 车、铣、钻等加工方式下的切削用量可参考表1-2、1-3、1-4和1-5选取。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束表1-2 数控车削用量推荐表第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 表1-3 铣刀的切削速度 (m/min)第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束表表1-4 铣刀进给量铣刀进给量 (mm/每齿) 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束表1-5 高速钢钻头的切削用量 (v：m/mm，f：mm/r)第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.6 数控加工的工艺指令和工艺文件数控加工的工艺指令和工艺文件1.6.1 程序中常用的工艺指令程序中常用的工艺指令 1准备功能准备功能G指令指令 G指令是用来规定刀具和工件的相对运动轨迹(即指令插补功能)、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿和坐标偏置等多种加工操作。它由字母G及其后面的两位数字组成，从G00G99共有100种代码。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束表表1-6 常用常用G指令代码指令代码第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 2辅助功能辅助功能M指令指令 M指令也是由字母M和两位数字组成。该指令与控制系统插补器运算无关，一般书写在程序段的后面，是加工过程中对一些辅助器件进行操作控制用的工艺性指令。 例如，机床主轴的启动、停止、变换；冷却液的开关；刀具的更换；部件的夹紧或松开等；在从M00M99的100种代码中，同样也有些因机床系统而异的代码，也有相当一部分代码是不指定的。常用M指令代码见表1-7。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束表表1-7 常用常用M指令代码指令代码第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 作用时间为“”号者，表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用；为“”号者，则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。 注： 组别为“00”的属非模态代码；其余为模态代码，同组可相互取代。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 3F、S、T指令指令 F指令为进给速度指令，是表示刀具向工件进给的相对速度，单位一般为mm/min，当进给速度与主轴转速有关(如车螺纹)时，单位为mm/r。进给速度一般有如下两种表示方法。 代码法：即F后跟的两位数字并不直接表示进给速度的大小，而是机床进给速度序列的代号，可以是算术级数，也可以是几何级数。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 直接指定法：即F后跟的数字就是进给速度的大小。如F100表示进给速度是100 mm/min。这种方法较为直观，目前大多数数控机床都采用此方法。 S指令为主轴转速指令，用来指定主轴的转速，单位为r/min。同样也可有代码法和直接指定法两种表示方法。 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 T指令为刀具指令，在加工中心机床中，该指令用以自动换刀时选择所需的刀具。在车床中，常为T后跟4位数，前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号。在铣镗床中，T后常跟两位数，用于表示刀具号，刀补号则用H代码或D代码表示。 在上述这些工艺指令代码中，有相当一部分属于模态代码(又称续效代码)。这种代码一经在一个程序段中指定，便保持有效到被以后的程序段中出现同组类的另一代码所替代。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 在某一程序段中，一经应用某一模态代码，如果其后续的程序段中还有相同功能的操作，且没有出现过同组类代码时，则在后续的程序段中可以不再指令和书写这一功能代码。 比如，接连几段直线的加工，可在第一段直线加工时用G01指令，后续几段直线就不需再书写G01指令，直到遇到G02圆弧加工指令或G00快速空走等指令。 另一部分非模态代码功能只对当前程序段有效，如果下一程序段还需要使用此功能则还需要重新书写。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束1.6.2 数控加工的工艺文件数控加工的工艺文件 既是数控加工、产品验收的依据，又是操作者要遵守、执行的规程，同时还为产品零件重复生产作了技术上的必要工艺资料积累和储备。 目前数控加工工艺文件尚未制定国家统一标准，各企业一般都根据本单位的特点制定了一些必要的工艺文件，主要包括数控加工工序卡、数控刀具调整单、机床调整单和零件加工程序单等。现以图1-32所示零件加工为例作简单介绍，以供参考。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束图图1-32 座架零件图样座架零件图样第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 1数控加工工件安装和零点设定卡片数控加工工件安装和零点设定卡片 它应表示出数控加工零件定位方法和夹紧方法，并应标明工件零点设定位置和坐标方向、使用的夹具名称和编号等。 假设上图座架零件的下台阶面已在其他机床上加工出，现需要在数控机床上一次装夹后加工剩下的表面和各个孔，采用通用台钳作为夹具，其工件装夹和零点设定卡如表1-8所示。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束表表1-8 工件安装和零点设定卡片工件安装和零点设定卡片第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 2工序卡工序卡 由编程员根据图纸和加工任务书编制数控加工工艺和作业内容，并反映使用的辅具、刃具和切削参数、切削液等，工序卡中应按已确定的工步顺序填写。不同的数控机床，其工序卡也有差别。 上述座架零件在数控机床上的加工安排是：先用端面铣刀铣出上表面，再用立铣刀铣四周侧面及A、B工作面，最后用钻头分别钻6个小孔和两个大孔。填写工序卡如表1-9所示。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束表1-9 数控加工工序卡片第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 3数控刀具调整单数控刀具调整单 数控刀具调整单主要包括数控刀具卡片和数控刀具明细表(简称刀具表)两部分。 数控加工时，对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上，事先调整好刀具直径和长度。刀具卡主要反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等，它是组装刀具和调整刀具的依据。其格式如表1-10所示。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束表表1-10 数控刀具卡片数控刀具卡片第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束表表1-11 数控刀具明细表数控刀具明细表 第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束思考与练习题思考与练习题 1数控机床与普通机床加工的过程有什么区别？ 2数控系统主要组成部分有哪些？功用如何？ 3说说NC与CNC的区别。 4什么是插补？试由直线的逐点比较工作节拍说明其插补过程。 5某机床允许使用的程序格式为：N04 G02 X053 Y053 F32 M02。试解释其含义。 6试区别一下手工编程和自动编程的过程以及适用场合。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 7数控机床常用的程序输入方法有哪些？ 8华中1型数控系统的组成有什么特点？其程序传送、存储有何优势？ 9MDI是什么？为什么说MDI输入是每种数控系统不可缺少的？ 10数控加工机床按加工控制路线应分为哪几类？其控制过程有何不同？ 11数控加工机床按使用的进给伺服系统不同应分为哪几类？哪类的控制质量高，为什么？ 12简要说明数控机床坐标轴的确定原则。第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束13试标出题图试标出题图1-1中各机床的坐标系。中各机床的坐标系。题图题图1-1第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 14数控车床、数控铣床的机械原点和参考点之间的关系各如何？ 15试画出表示数控机床各坐标系零点及参考点的图形符号。 16绝对值编程和增量值编程有什么区别？ 17数控加工工艺处理的内容有哪些？ 18数控加工的工序可有哪几种划分方法？ 19对刀点、换刀点指的是什么？一般应如何设置？常用刀具的刀位点怎么规定？ 20加工路线的确定应遵循哪些主要原则？第1章 数控加工编程基础 数控编程与操作胡毅光上一页下一页结束 21槽形铣削有哪些方法？ 22什么是二维半坐标加工和三坐标加工？分别用于什么加工场合？ 23说说常用立铣刀具参数的确定原则。 24粗、精加工时选用切削用量的原则有什么不同？ 25程序中常用的工艺指令有哪些？什么叫模态指令和非模态指令？ 26数控加工常用的工艺文件有哪些？