數(shù)控編程第3版電子課件(重慶大學(xué))

數(shù)控工藝及編程

2015年3月

客觀方面的原因第二次世界大戰(zhàn)中體現(xiàn)出來(lái)的對(duì)武器裝備要求更加精良；計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)生和不斷發(fā)展；機(jī)床技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟等。1.1.1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展原因主觀方面的原因要求減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；不斷提高勞動(dòng)效率；工廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的要求等。第一節(jié)數(shù)控發(fā)展概述半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)歷了兩個(gè)階段、六代的發(fā)展硬線(xiàn)數(shù)控階段（1952-1970年）。最初采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺(tái)機(jī)床專(zhuān)用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱(chēng)為硬線(xiàn)數(shù)控（HardwiredNumericalControl)，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控（NC）。這個(gè)階段經(jīng)歷了三代的發(fā)展1952年開(kāi)始的第一代數(shù)控系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是以電子管、繼電器、模擬電路元件為主；1959年開(kāi)始的第二代數(shù)控系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是以晶體管數(shù)字電路元件為主；1965年開(kāi)始的第三代數(shù)控系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是以集成數(shù)字電路器件為主。1.1.2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展史計(jì)算機(jī)數(shù)控階段（1970年至今）1970年開(kāi)始的第四代數(shù)控系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是基于小型計(jì)算機(jī)并采用中小規(guī)模集成電路的數(shù)控系統(tǒng)；1974年開(kāi)始的第五代數(shù)控系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是基于微處理器并具有數(shù)字顯示、故障自診斷功能的數(shù)控系統(tǒng)；1990年開(kāi)始的第六代數(shù)控系統(tǒng)，其特點(diǎn)是基于PC的數(shù)控系統(tǒng)。1.1.3數(shù)控機(jī)床與數(shù)控加工的基本概念數(shù)控（NumericalControl，簡(jiǎn)稱(chēng)NC）：用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床：數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作按照這種程序控制系統(tǒng)發(fā)出的由特定代碼和符號(hào)編碼組成的指令進(jìn)行。這種程序控制系統(tǒng)稱(chēng)之為機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)。為滿(mǎn)足單件、小批、多品種、自動(dòng)化生產(chǎn)的需要而研制的一種靈活的、通用的能夠適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動(dòng)化機(jī)床，具有適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)。適應(yīng)能力強(qiáng)，適應(yīng)于多品種、單件小批量零件的加工；加工精度高；工序高度集中，可以大大減輕工人的體力勞動(dòng)；生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，具有較高的加工生產(chǎn)率和較低的加工成本；能完成復(fù)雜型面的加工；技術(shù)含量高，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的現(xiàn)代化管理。1.1.4數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)數(shù)控技術(shù)由機(jī)床技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)和外圍技術(shù)等三大技術(shù)組成。機(jī)床技術(shù)包括基礎(chǔ)件（床身、立柱、工作臺(tái)）和配套件（刀架、刀庫(kù)、絲杠、導(dǎo)軌）等；數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)包括控制系統(tǒng)（硬件、軟件）、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)）和測(cè)量與反饋系統(tǒng)（各種傳感器）等；外圍技術(shù)包括工具系統(tǒng)（刀片、刀桿）、編程技術(shù)（編程機(jī)、編程系統(tǒng)）和管理技術(shù)等。1.2.1數(shù)控機(jī)床的技術(shù)組成1.２數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成如圖1－1所示。1.2.2數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成各部分的功能及作用分別為：數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，它的功能是接收由輸入裝置送來(lái)的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件或邏輯電路進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種信號(hào)和指令控制機(jī)床的各個(gè)部分進(jìn)行規(guī)定的、有序的動(dòng)作；伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分，它由伺服驅(qū)動(dòng)電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置（電動(dòng)機(jī)）組成，并與機(jī)床上的執(zhí)行部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)。它根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)來(lái)的速度和位移指令控制執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移。機(jī)床本體包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件、工作臺(tái)、刀架及其傳動(dòng)部件和床身立柱等支撐部件，還有冷卻、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位和夾緊裝置等。測(cè)量裝置用來(lái)直接或間接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位移或轉(zhuǎn)動(dòng)角度等運(yùn)動(dòng)情況。是保證機(jī)床精度的信息來(lái)源，具有十分重要的作用。1.2.3數(shù)控機(jī)床工作過(guò)程數(shù)控程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)，并被調(diào)入執(zhí)行程序緩沖區(qū)以后，一旦操作者按下啟動(dòng)按鈕，程序就將被逐條逐段的自動(dòng)執(zhí)行。數(shù)控程序的執(zhí)行，實(shí)際上是不斷地向伺服系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令。數(shù)控系統(tǒng)在執(zhí)行數(shù)控程序的同時(shí)，還要實(shí)時(shí)地進(jìn)行各種運(yùn)算，來(lái)決定機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和速度。伺服系統(tǒng)在接收到數(shù)控系統(tǒng)發(fā)來(lái)的運(yùn)動(dòng)指令后，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大和位置、速度比較，控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)元件（如主軸回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)）運(yùn)動(dòng)。機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如主軸和絲杠螺母機(jī)構(gòu)）的運(yùn)動(dòng)結(jié)果是刀具與工件產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)切削加工，最終加工出所需要的零件。

目前，數(shù)控機(jī)床品種非常之多，可以從不同的角度、按照多種原則進(jìn)行分類(lèi)。按工藝用途分類(lèi)金屬切削類(lèi)數(shù)控機(jī)床數(shù)控車(chē)、銑、鉆、磨、鏜和加工中心等。金屬成形類(lèi)數(shù)控機(jī)床數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、彎管機(jī)、回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。數(shù)控特種加工及其他類(lèi)型數(shù)控機(jī)床數(shù)控線(xiàn)切割、電火花、激光切割和火焰切割機(jī)床等。

1.3數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)

按運(yùn)動(dòng)軌跡分類(lèi)

1．點(diǎn)位控制系統(tǒng)僅控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件從一點(diǎn)準(zhǔn)確地移動(dòng)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行加工，在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行加工。（如圖1-2）刀具工件2．直線(xiàn)控制系統(tǒng)除了控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位外，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)軌跡（如圖1-3）。工件刀具軌跡圖1-3數(shù)控車(chē)床的直線(xiàn)控制3．輪廓控制系統(tǒng)能夠?qū)蓚€(gè)以上機(jī)床坐標(biāo)軸的移動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)軌跡同時(shí)進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制。插補(bǔ)結(jié)果向坐標(biāo)軸控制器分配脈沖，從而控制各坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行各種斜線(xiàn)、圓弧、曲線(xiàn)的加工，實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。（如圖1-4所示）兩軸聯(lián)動(dòng)圖1-4數(shù)控線(xiàn)切割機(jī)床加工示意圖按伺服系統(tǒng)的類(lèi)型分類(lèi)

按照數(shù)控機(jī)床有無(wú)反饋及反饋的位置不同可以分為開(kāi)環(huán)伺服、閉環(huán)伺服、半閉環(huán)伺服三種：開(kāi)環(huán)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)無(wú)反饋無(wú)檢測(cè)裝置若有反饋，而且反饋環(huán)提供的信號(hào)來(lái)自機(jī)床的最后一個(gè)移動(dòng)部件則系統(tǒng)為閉環(huán)數(shù)控機(jī)床。直線(xiàn)位移檢測(cè)裝置若數(shù)控機(jī)床有反饋，但信號(hào)來(lái)自中間環(huán)節(jié)則為半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床。------------------------------------------角位移檢測(cè)按功能水平分類(lèi)

可將數(shù)控機(jī)床分為高、中、低檔三類(lèi)，但是這種分類(lèi)方法沒(méi)有一個(gè)確切定義。數(shù)控機(jī)床水平高低由主要技術(shù)參數(shù)、功能指標(biāo)和關(guān)鍵部件的功能水平?jīng)Q定。還可以按數(shù)控機(jī)床的聯(lián)動(dòng)軸數(shù)來(lái)分類(lèi)，這樣可以分為2軸聯(lián)動(dòng)，2.5軸聯(lián)動(dòng)、3軸聯(lián)動(dòng)、4軸聯(lián)動(dòng)、5軸聯(lián)動(dòng)等數(shù)控機(jī)床。其中，2.5軸聯(lián)動(dòng)是三個(gè)坐標(biāo)軸中任意兩軸聯(lián)動(dòng)，第三軸點(diǎn)位或直線(xiàn)控制。

輪廓控制系統(tǒng)按所控制的聯(lián)動(dòng)軸數(shù)不同，可以分為下面幾種主要形式：（1）二軸聯(lián)動(dòng)主要用于數(shù)控車(chē)床加工曲線(xiàn)旋轉(zhuǎn)面或數(shù)控銑床加工曲線(xiàn)柱面兩軸聯(lián)動(dòng)

（2）二軸半聯(lián)動(dòng)主要用于控制三軸以上的機(jī)床，其中二個(gè)軸互為聯(lián)動(dòng)，而另一個(gè)軸作周期進(jìn)給，如在數(shù)控銑床上用球頭銑刀采用行切法加工三維空間曲面。兩軸半聯(lián)動(dòng)

（3）三軸聯(lián)動(dòng)一般分為兩類(lèi)，一類(lèi)就是X、Y、Z三個(gè)直線(xiàn)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，比較多地用于數(shù)控銑床、加工中心等，如用球頭銑刀銑切三維空間曲面（如圖1-7所示）。另一類(lèi)是除了同時(shí)控制X、Y、Z其中兩個(gè)直線(xiàn)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外，還同時(shí)控制圍繞其中某一直線(xiàn)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。三軸聯(lián)動(dòng)

（4）四軸聯(lián)動(dòng)即同時(shí)控制X、Y、Z三個(gè)直線(xiàn)坐標(biāo)軸與某一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)（回轉(zhuǎn)工作臺(tái)）。四軸聯(lián)動(dòng)

（5）五軸聯(lián)動(dòng)除了同時(shí)控制X、Y、Z三個(gè)直線(xiàn)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外，還同時(shí)控制圍繞這些直線(xiàn)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的A、B、C坐標(biāo)軸中的兩個(gè)坐標(biāo)，即形成同時(shí)控制五個(gè)軸聯(lián)動(dòng)。五軸聯(lián)動(dòng)a）b）

數(shù)控系統(tǒng)國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)FUNUC數(shù)控系統(tǒng)SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)華中數(shù)控廣州數(shù)控藍(lán)天數(shù)控1.4數(shù)控編程的分類(lèi)（一）手工直接編程手工直接編程是用數(shù)控機(jī)床提供的指令直接編寫(xiě)出零件加工程序的過(guò)程。手工直接編程又稱(chēng)手工編程，主要用于幾何造型比較簡(jiǎn)單或有某種規(guī)律的曲線(xiàn)、曲面零件的數(shù)控編程，是目前數(shù)控機(jī)床操作人員和車(chē)間級(jí)編程人員較多使用的方法。（二）CAD/CAM集成系統(tǒng)數(shù)控編程一種情況是因在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，就已完成零件幾何模型的構(gòu)建，如Pro/E、UG等，NC程序?qū)嶋H上是在完成零件的幾何模型建模后，再進(jìn)入到加工模塊，通過(guò)創(chuàng)建刀具、創(chuàng)建幾何體、創(chuàng)建操作等一系列的操作，并生成刀具位置源文件（CLSF），然后再通過(guò)執(zhí)行后處理生成某一特定數(shù)控系統(tǒng)所需的NC代碼。另一種情況是針對(duì)以數(shù)控編程為主要目的而開(kāi)發(fā)的CAD/CAM軟件，如Mastercam等。其N(xiāo)C代碼的生成過(guò)程，首先要通過(guò)軟件的CAD功能，完成線(xiàn)架造型、曲面造型或?qū)嶓w造型，當(dāng)然也可將其他軟件創(chuàng)建的實(shí)體模型或曲面模型轉(zhuǎn)換到系統(tǒng)中，通過(guò)刀具路徑規(guī)劃，刀位文件生成、刀具路徑模擬以及實(shí)體切削驗(yàn)證，確認(rèn)刀具路徑合理，無(wú)過(guò)切及碰撞等情況，即可通過(guò)執(zhí)行后處理程序，得到零件加工所需的NC代碼。1.5數(shù)控編程的步驟

就手工編程而言，其編程過(guò)程主要包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)值計(jì)算、編寫(xiě)程序單、程序輸入、程序校驗(yàn)及首件試切。

1．分析零件圖樣和工藝處理首先要根據(jù)零件圖樣，對(duì)零件的尺寸、形狀、材料、精度和熱處理等技術(shù)要求進(jìn)行工藝分析，制定出合理的加工方案與工藝路線(xiàn)，確定加工工序和工步，選擇機(jī)床、夾具、刀具及確定切削用量等工藝參數(shù)，設(shè)置工件坐標(biāo)系及確定合理的進(jìn)給路線(xiàn)，同時(shí)還要考慮刀具的切入、切出位置及對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)位置的安排等。

2．?dāng)?shù)值計(jì)算根據(jù)零件上標(biāo)注的幾何尺寸和設(shè)定的工件坐標(biāo)系，以及加工的進(jìn)給路線(xiàn)，計(jì)算出刀位數(shù)據(jù)。主要是計(jì)算直線(xiàn)段的起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)；圓弧段的起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)及圓弧圓心點(diǎn)的坐標(biāo)。對(duì)于較復(fù)雜的直線(xiàn)與圓弧或圓弧與圓弧的交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算，通常利用勾股定理、三角函數(shù)、代數(shù)方程可以完成這類(lèi)計(jì)算工作，也可以利用繪圖軟件的查詢(xún)功能來(lái)幫助完成這一步工作。

3．編寫(xiě)零件加工程序編程人員可以根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)提供的指令功能及程序書(shū)寫(xiě)格式，逐段編寫(xiě)加工程序。此外，還應(yīng)填寫(xiě)有關(guān)的工藝文件，如數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控刀具卡片、數(shù)控刀具明細(xì)表、工件安裝和零點(diǎn)設(shè)定卡片等。

4．程序輸入數(shù)控加工程序的輸入有手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入、介質(zhì)輸入、通信輸入等方式。（1）手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式即MDI方式。它是指利用數(shù)控機(jī)床操作面板上的鍵盤(pán)，將編好的程序直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。其特點(diǎn)是輸入簡(jiǎn)單，檢驗(yàn)與校核、修改方便。（2）介質(zhì)輸入介質(zhì)輸入是指將加工程序記錄在軟磁盤(pán)（FloppyDisk）、存儲(chǔ)卡（M-CARD）、U盤(pán)（USBflashDisk）等存儲(chǔ)介質(zhì)上，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的插槽或端口將程序一次性輸入。其輸入的特點(diǎn)是輸入速度快、便于程序的長(zhǎng)期保存和重復(fù)使用。（3）通信輸入數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞接写谕ㄐ欧绞脚c并口通信方式。串口通信方式是指通過(guò)電纜線(xiàn)將計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床上的標(biāo)準(zhǔn)串行接口連接起來(lái)，一次性將零件加工程序輸入到數(shù)控機(jī)床的存儲(chǔ)器，加工時(shí)再?gòu)拇鎯?chǔ)器一段一段地往外讀出；并口通信方式常稱(chēng)為DNC方式，是一種邊傳送邊加工的工作方式。對(duì)于具有復(fù)雜曲面形狀的模具加工，采用CAD/CAM軟件編程時(shí)的程序長(zhǎng)度常常會(huì)超過(guò)數(shù)控機(jī)床內(nèi)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量，此時(shí)，DNC工作方式是程序輸入的主要方式。

5．程序檢驗(yàn)程序檢驗(yàn)包括程序格式錯(cuò)誤檢查，MDI方式下輸入時(shí)的鍵盤(pán)輸入差錯(cuò)，加工過(guò)程中的安全性檢查以及零件加工后最終的零件合格性檢查。（一）數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定統(tǒng)一規(guī)定數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸及運(yùn)動(dòng)的正、負(fù)方向可使編程簡(jiǎn)便，并使所編程序?qū)τ谕?lèi)型機(jī)床具有互換性。目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)統(tǒng)一了標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系。我國(guó)也制訂了JB3051－1999《數(shù)字機(jī)床坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向的命名》的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向做出了明確規(guī)定。

1．坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向命名的原則為了便于編程人員編寫(xiě)程序，編程人員可不考慮實(shí)際機(jī)床在加工零件時(shí)是刀具移向工件，還是工件移向刀具，而一律假定工件固定，刀具相對(duì)于靜止的工件而運(yùn)動(dòng)。

2．標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的規(guī)定在數(shù)控機(jī)床上加工零件，機(jī)床的動(dòng)作是由數(shù)控機(jī)床發(fā)出的指令來(lái)控制的。為了確定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方向，移動(dòng)的距離，就要在機(jī)床上建立一個(gè)坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系就叫標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系，也叫機(jī)床坐標(biāo)系。在編制程序時(shí)，就可以以該坐標(biāo)系來(lái)規(guī)定運(yùn)動(dòng)的方向和距離。第二節(jié)數(shù)控編程的基礎(chǔ)知識(shí)

圍繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸分別用A、B、C表示。根據(jù)右手螺旋法則，可以方便地確定A、B、C三個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。以大拇指指向＋X、＋Y、＋Z方向，則食指、中指等的指向是圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)＋A、＋B、＋C方向。右手直角笛卡兒坐標(biāo)系

7/28/2023361對(duì)于沒(méi)有主軸的機(jī)床，規(guī)定垂直于工件裝夾表面的方向?yàn)閆坐標(biāo)軸的方向，正向是使刀具離開(kāi)工件的方向統(tǒng)一規(guī)定與機(jī)床主軸重合或平行的坐標(biāo)為Z軸，遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎较?。機(jī)床主軸是傳遞切削動(dòng)轉(zhuǎn)矩的軸。如數(shù)控車(chē)床、數(shù)控外圓磨床是主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床等是主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。1231(1)Z坐標(biāo)方向機(jī)床坐標(biāo)系的方向7/28/202337立式5軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)系Z坐標(biāo)正方向規(guī)定：刀具遠(yuǎn)離工件的方向。+Z+Z數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系

7/28/202338+Z數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系

7/28/202339X坐標(biāo)

在刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上（銑床、鉆床、鏜床等）。Z軸水平（臥式），則從刀具(主軸)向工件看時(shí)，X坐標(biāo)的正方向指向右邊。+Z+X數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系

7/28/202340Z軸垂直（立式）：

單立柱機(jī)床，從刀具向立柱看時(shí)，X的正方向指向右邊；立式5軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)系+Z+X數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系

7/28/202341+ZZ軸垂直（立式）：雙立柱機(jī)床(龍門(mén)機(jī)床)，從刀具向左立柱看時(shí)，

X軸的正方向指向右邊。+X數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系

7/28/202342在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上（車(chē)床、磨床等），X軸的運(yùn)動(dòng)方向是工件的徑向并平行于橫向拖板，且刀具離開(kāi)工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是X軸的正方向。+Z+X數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系

7/28/202343機(jī)床坐標(biāo)系的方向

(3)Y坐標(biāo)方向

Y坐標(biāo)垂直于X、Z坐標(biāo)軸并按照右手笛卡兒坐標(biāo)系來(lái)確定。數(shù)控車(chē)床加工中心7/28/202344

（4）附加坐標(biāo)如果在X、Y、Z主要坐標(biāo)軸之外，還有平行于它們的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸，可分別指定為U、V、W。如還有第三組運(yùn)動(dòng)，則分別指定為P、Q、R。（5）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A、B和C表示其軸線(xiàn)相應(yīng)地平行于X、Y、Z坐標(biāo)軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的正方向按右手螺旋規(guī)則判定。（6）主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方向主軸的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向（正轉(zhuǎn)），是按照右旋螺紋旋入工件的方向。

機(jī)床原點(diǎn)

機(jī)床原點(diǎn)是機(jī)床基本坐標(biāo)系的原點(diǎn)，是工件坐標(biāo)系、機(jī)床參考點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)，又稱(chēng)機(jī)床零點(diǎn)它是機(jī)床上的固定點(diǎn)，其位置是由機(jī)床設(shè)計(jì)和制造單位確定，通常不允許用戶(hù)改變。7/28/202346數(shù)控車(chē)床的機(jī)床原點(diǎn)一般在卡盤(pán)前端面或后端面的中心。7/28/202347數(shù)控銑床和加工中心的機(jī)床原點(diǎn)設(shè)在各坐標(biāo)軸的正方向極限處。7/28/202348

工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)使用的由編程人員以工件圖紙上的某一固定點(diǎn)為原點(diǎn)所建立的坐標(biāo)系，編程尺寸都按工件坐標(biāo)系中的尺寸確定。為保證編程與機(jī)床加工的一致性，工件坐標(biāo)系也應(yīng)該是右手笛卡兒坐標(biāo)系，而且工件裝夾到機(jī)床上時(shí)，應(yīng)使工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向保持一致。

工件坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系）7/28/202349數(shù)控銑床工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)

盡可能選擇在工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)上，工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向保持一致。

設(shè)置工件坐標(biāo)系原則：7/28/202350盡可能選擇在工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)上，工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向保持一致。

7/28/202351車(chē)床工件坐標(biāo)系的建立數(shù)控車(chē)床工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)7/28/202352

工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱(chēng)為工件原點(diǎn)或編程原點(diǎn)。工件原點(diǎn)在工件上的位置可以任意選擇，為了有利于編程，工件原點(diǎn)最好選在工件圖樣的基準(zhǔn)上或工件的對(duì)稱(chēng)中心上，例如回轉(zhuǎn)體零件的端面中心、非回轉(zhuǎn)體零件的角邊、對(duì)稱(chēng)圖形的中心等。工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)7/28/202353在數(shù)控車(chē)床上加工零件時(shí)，工件原點(diǎn)一般設(shè)在主軸中心線(xiàn)與工件右端面或左端面的交點(diǎn)處；7/28/202354在數(shù)控銑床上加工零件時(shí)，工件原點(diǎn)一般設(shè)在工件的某個(gè)角上或?qū)ΨQ(chēng)中心上。7/28/202355工件坐標(biāo)系原點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)7/28/2023561.主程序與子程序(1)主程序：（二）數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)在數(shù)控加工過(guò)程中，最常用的而且無(wú)任何特殊要求的程序就是主程序。如圖所示是用圓柱銑刀加工矩形輪廓工件的程序，該程序僅有主程序。7/28/202357(2)子程序

有時(shí)在加工中會(huì)遇到多次重復(fù)一些相同操作的情況，如在不同位置加工幾何形狀完全相同的幾何要素等。碰到這種情況，如果每次在不同位置編制相同運(yùn)動(dòng)軌跡的程序，不僅增加程序量，而且也增加工作量。這時(shí)可以將重復(fù)出現(xiàn)的程序單獨(dú)抽出來(lái)，編成一個(gè)程序供調(diào)用，這個(gè)程序就是常說(shuō)的子程序。7/28/2023581）子程序的格式：O××××……M99其中M99指令表示子程序結(jié)束并返回主程序M98P＿L＿的下一個(gè)程序段，繼續(xù)執(zhí)行主程序7/28/2023592）子程序的調(diào)用：

主程序調(diào)用子程序時(shí)，要用M98指令呼叫子程序。其調(diào)用格式為：M98P＿L＿；

P為要調(diào)用的子程序號(hào)；L為重復(fù)調(diào)用子程序的次數(shù)，若省略，則表示只調(diào)用一次子程序。7/28/2023602）子程序的調(diào)用：如圖4-3所示，主程序可以調(diào)用兩重子程序，即主程序調(diào)用一個(gè)子程序，而子程序也可以調(diào)用另一個(gè)子程序，稱(chēng)為子程序嵌套，不同的數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的嵌套次數(shù)是不同的。主程序也可以多次調(diào)用子程序。7/28/202361例1，調(diào)用子程序舉例：

M98P6666L4；表示連續(xù)調(diào)用4次6666子程序；

M98P8888；表示調(diào)用8888子程序1次；

M98P12；表示調(diào)用12子程序1次；7/28/2023622.數(shù)控程序段（1）程序結(jié)構(gòu)：一個(gè)完整的程序由程序號(hào)、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成。例如。程序內(nèi)容O0500N10G90G00X10Y0Z100；N15S800M03；N20X15Y-10；N25Z3；N30G01Z-5；…N80G00Z100；N100M30；程序結(jié)束程序號(hào)7/28/202363每種數(shù)控系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)本身的特點(diǎn)及編程的需要，都有一定的程序格式。對(duì)于不同的數(shù)控機(jī)床，其程序的格式也不同。編程人員在針對(duì)某臺(tái)機(jī)床編程時(shí)，必須首先熟悉該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的指令格式。下面以數(shù)控車(chē)床車(chē)削圖1-7所示零件上柱面及錐面部分為例，給出一個(gè)簡(jiǎn)短的加工程序。O0001；（程序號(hào)）N0001G50X100.0Z20.0；（工件坐標(biāo)系設(shè)定）N0002G00X20.0Z2.0S800M03T0101；（A→B）N0003G99G01Z-20.0F0.12；（B→C）N0004X40.0Z-40.0；（C→D）N0005G00X100.0Z20.0M05；（D→A）N0006M30；（程序結(jié)束）

（1）程序結(jié)構(gòu)：1)程序號(hào)。程序號(hào)就是給零件加工程序一個(gè)編號(hào)，并說(shuō)明該零件加工程序開(kāi)始，也叫程序名。每一個(gè)獨(dú)立的程序在程序的開(kāi)頭都應(yīng)有程序號(hào)，它可以作為識(shí)別、調(diào)用該程序的標(biāo)志，也便于進(jìn)行程序檢索。不同的數(shù)控系統(tǒng)，程序號(hào)地址碼所用的字符可不相同。如FANUC系統(tǒng)用“O”，而SIEMENS系統(tǒng)用“%”后跟四位數(shù)字組成，如%0001，或采用多位字母、數(shù)字等組成，如LX01；另外有些系統(tǒng)則采用“P”、“：”等作為程序號(hào)的地址碼。程序號(hào)編寫(xiě)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①程序號(hào)必須寫(xiě)在程序的最前面，并占單獨(dú)的一行。②在同一數(shù)控機(jī)床中，程序號(hào)不可以重復(fù)使用。③程序號(hào)O9999、O～9999(特殊用途指令)、O0000在數(shù)控系統(tǒng)中通常有特殊的含義，在普通加工程序中應(yīng)盡量避免使用。7/28/2023652)程序內(nèi)容：程序內(nèi)容部分是整個(gè)程序的核心，它由許多程序段組成，程序中每一行都稱(chēng)為一個(gè)程序段，如N10～N100。每個(gè)程序段由程序段號(hào)、若干個(gè)數(shù)據(jù)字和程序段結(jié)束字符組成，每個(gè)數(shù)據(jù)字是控制系統(tǒng)的具體指令，它是由表示地址的英語(yǔ)字母、特殊文字和數(shù)字集合而成的，它代表機(jī)床要完成的某一個(gè)完整的加工工步或動(dòng)作。

7/28/202366程序段號(hào)（簡(jiǎn)稱(chēng)順序號(hào)、程序段序號(hào)）：常用程序段號(hào)表示順序，用以識(shí)別程序段的編號(hào)。程序段號(hào)位于程序段之首，它的地址符是N，后跟數(shù)字一般2～4位。程序中可以在程序段前任意設(shè)置順序號(hào)，可以不寫(xiě)，也可以不按順序號(hào)編號(hào)，或只在重要程序段前按順序編號(hào)，以便檢索。順序號(hào)可以用在主程序、子程序和宏程序中。如N20表示該語(yǔ)句的語(yǔ)句號(hào)為20。7/28/2023673）程序結(jié)束程序的結(jié)束用M代碼表示，必須寫(xiě)在程序的最后，代表著一個(gè)加工程序段結(jié)束。零件加工程序以程序結(jié)束指令M02或M30作為整個(gè)程序結(jié)束的符號(hào)，來(lái)結(jié)束整個(gè)程序。用M99、M17（SIEMENS常用）作為子程序結(jié)束的符號(hào)。為了保證最后程序段的正常執(zhí)行，程序結(jié)束指令一般也要求單列一個(gè)程序段。7/28/2023682.數(shù)控程序段（2）數(shù)控程序段格式

：所謂程序段格式是指一個(gè)程序段中字、字符和數(shù)據(jù)的書(shū)寫(xiě)規(guī)則。

數(shù)控系統(tǒng)曾經(jīng)用過(guò)的程序段格式有三種：固定順序程序段格式、帶分隔符的固定順序（也稱(chēng)表格順序）程序段格式和字地址程序段格式。前兩種在數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的早期階段曾經(jīng)使用過(guò)，但由于程序不直觀，容易出錯(cuò)。故現(xiàn)在已淘汰不用，目前國(guó)內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)廣泛采用字地址可變程序段格式。7/28/2023692.數(shù)控程序段（2）數(shù)控程序段格式

：字地址程序段格式又稱(chēng)字地址可變程序段格式，就是在一個(gè)程序段內(nèi)數(shù)據(jù)字的數(shù)目以及字的長(zhǎng)度（位數(shù)）都是可以變化的格式。各字的排列順序要求不嚴(yán)格，數(shù)據(jù)的位數(shù)可多可少（但不得大于規(guī)定的最大允許位數(shù)），不要需的程序字以及與上一程序段相同的續(xù)效字可以不寫(xiě)。該格式的優(yōu)點(diǎn)是程序簡(jiǎn)短、直觀以及容易檢驗(yàn)、修改，故該格式在目前廣泛使用。

7/28/2023702.數(shù)控程序段（2）數(shù)控程序段格式

：1234567891011N-G-X-U-P-A-D-Y-V-Q-B-E-Z-W-R-C-I-J-K-R-F-S-T-M-LF(或CR或；）程序段序號(hào)準(zhǔn)備功能坐標(biāo)字進(jìn)給功能主軸功能刀具功能輔助功能結(jié)束符號(hào)表4-1程序段書(shū)寫(xiě)順序格式7/28/2023713.字與字的功能字又稱(chēng)為代碼：是文字、數(shù)字、符號(hào)以及它們組合的總稱(chēng)，又稱(chēng)指令。它是程序的最小單元。程序段號(hào)加上若干個(gè)程序字就看組成一個(gè)程序段。在程序段中表示地址的英文字母可分為尺寸字地址和非尺寸字地址兩種。表示尺寸字地址的有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、I、J、K、A、B、C、E、R、H共18個(gè)英文字母。表示非尺寸字地址的有N、G、F、S、T、M、L、O等8個(gè)英文字母。其字母的含義見(jiàn)表4-2

7/28/2023723.字與字的功能(1)準(zhǔn)備功能字：它是使數(shù)控機(jī)床作某種動(dòng)作的指令，規(guī)定機(jī)床運(yùn)動(dòng)線(xiàn)型、坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀具補(bǔ)償、暫停等操作。G后帶2～3位數(shù)字組成，有100~1000種。G功能指令分若干組（指令群），分為模態(tài)代碼（又稱(chēng)續(xù)效代碼）與非模態(tài)代碼（又稱(chēng)非續(xù)效代碼）兩類(lèi)。模態(tài)代碼（又稱(chēng)續(xù)效代碼）：可與同組G功能指令相互注銷(xiāo)，模態(tài)G指令一經(jīng)使用，則一直有效，便保持有效到以后的程序段中，直至遇到同組代碼失效。非模態(tài)代碼（又稱(chēng)非續(xù)效代碼）：只在所在程序段中有效，因此也稱(chēng)一次性代碼。7/28/2023733.字與字的功能準(zhǔn)備功能字：示例：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等。不同組的G指令可放在同一程序段中；在同一程序段中有多個(gè)同組的G代碼時(shí)，以最后一個(gè)為準(zhǔn)。G指令通常位于程序段中尺寸字之前。例N010G90G00X16Y10S600T0101M03；

N020G01X8Y6F100；

N030X0Y0；N010程序段中，G90，G00都是續(xù)效代碼，但他們不屬于同一組，故可編在同一程序段中；N020中出現(xiàn)G01，同組中的G00失效，G90不屬同一組，所以繼續(xù)有效；N030程序段的功能和N020程序段相同，因G01是續(xù)效代碼，繼續(xù)有效，不必重寫(xiě)。7/28/202374（a）G00（或G0）——點(diǎn)定位（快速移動(dòng)）；（a）G01（或G1）——直線(xiàn)插補(bǔ)（直線(xiàn)切削）；（a）G02（或G2）——順時(shí)針?lè)较驁A弧插補(bǔ)（CW，順時(shí)鐘；順時(shí)針切圓弧）；（a）G03（或G3）——逆時(shí)針?lè)较驁A弧插補(bǔ)（CCW，逆時(shí)鐘；逆時(shí)針切圓弧）；G04（或G4）——暫停（Dwell；延時(shí)）；（c）G17——XY平面選擇（選擇XY平面；XY面賦值）；（c）G18——ZX平面選擇（選擇ZX平面；ZX面賦值）；（c）G19——YZ平面選擇（選擇YZ平面；YZ面賦值）；（d）G40——刀具補(bǔ)償注銷(xiāo)（取消刀具半徑補(bǔ)償）；（d）G41——刀具補(bǔ)償（左）（刀具半徑左補(bǔ)償；左側(cè)刀具半徑補(bǔ)償）；（d）G42——刀具補(bǔ)償（右）（刀具半徑右補(bǔ)償；右側(cè)刀具半徑補(bǔ)償）；（j）G90——絕對(duì)尺寸（絕對(duì)值指令方式；絕對(duì)值方式編程）；（j）G91——增量尺寸（增量值指令方式；增量值方式編程）；G92——預(yù)置寄存（工件坐標(biāo)系設(shè)定；工件零點(diǎn)設(shè)定；設(shè)置工件坐標(biāo)系；設(shè)置程序零點(diǎn)）；（k）G94——每分鐘進(jìn)給率（FANUC數(shù)控車(chē)床用G98）；（k）G95——主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給率（FANCU數(shù)控車(chē)床用G99）；（l）G96——恒線(xiàn)速度控制（恒線(xiàn)速度切削有效）；（l）G97——每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（主軸）（取消恒線(xiàn)速度切削）。3.字與字的功能準(zhǔn)備功能字：各個(gè)國(guó)家，甚至在同一個(gè)國(guó)家內(nèi)，數(shù)控系統(tǒng)的Ｇ代碼含義并未真正統(tǒng)一。7/28/2023763.字與字的功能（２）輔助功能字：輔助功能也稱(chēng)M功能、M指令，它是表示機(jī)床一些輔助動(dòng)作及狀態(tài)的指令，控制機(jī)床及其輔助裝置的通斷的指令。如開(kāi)、停冷卻泵；主軸正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)；程序結(jié)束等。M后帶2～3位數(shù)字組成，共有100~1000種。有模態(tài)（續(xù)效）指令與非模態(tài)（非續(xù)效）指令之分。不同的數(shù)控系統(tǒng)M代碼的含義是有差別的。7/28/202377（２）輔助功能字：主要輔助功能簡(jiǎn)介：1)M00程序暫停。程序中若使用M00指令，在執(zhí)行至M00指令時(shí)，程序即停止執(zhí)行，且主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)、切削液關(guān)閉。若欲再繼續(xù)執(zhí)行下一程序段，只要按下CYCLESTART程序啟動(dòng)鍵，則主軸轉(zhuǎn)動(dòng)、切削劑開(kāi)啟，繼續(xù)執(zhí)行M00后面的程序。例如：N0010G00X50Z100；

N0020M00；

N0030X20Z70;

…

…執(zhí)行至N0020程序段時(shí)，進(jìn)入暫停狀態(tài)，按下循環(huán)啟動(dòng)鍵后將從N0030程序段開(kāi)始繼續(xù)進(jìn)行。該指令經(jīng)常用于加工過(guò)程中測(cè)量工件的尺寸、工件調(diào)頭、手動(dòng)變速等固定操作。說(shuō)明:1)M00指令須單獨(dú)設(shè)一程序段；2)如在M00狀態(tài)時(shí)，按復(fù)位鍵，則程序?qū)⒒氐介_(kāi)始位置。7/28/2023782）M01選擇性程序停止。此指令的功能和M00相同，但選擇停止或不停止，可由執(zhí)行操作面板上的"任選停止"按鈕來(lái)控制。當(dāng)按鈕置于ON（燈亮）時(shí)，則M01有效，程序中遇到M01代碼時(shí)，其執(zhí)行過(guò)程與M00相同，其功能等于M00，若按鈕置于OFF（燈熄）時(shí)，則M01將不被執(zhí)行，即程序不會(huì)停止。例如：N0010G00X100Z100；

N0020M01；

N0030X40Z120；

…如“任選停止”開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)位置，則當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行到N0020程序段時(shí)，不影響原有的任何動(dòng)作，而是接著往下執(zhí)行N0030程序段。此功能是用來(lái)進(jìn)行尺寸檢查，而且M01應(yīng)作為一個(gè)程序段單獨(dú)設(shè)定。M00和M01常用在CNC銑床于粗銑后執(zhí)行M00或M01，此時(shí)，則可用手動(dòng)方式更換精銑刀，再按CYCLESTART程序執(zhí)行鍵，續(xù)繼執(zhí)行精銑程序，其它加工，以此類(lèi)推，用在車(chē)床上常用于關(guān)鍵部位尺寸的檢查等。7/28/202379３）M02---主程序結(jié)束此指令應(yīng)置于程序最后，表示程序到此結(jié)束。此指令會(huì)自動(dòng)將主軸停止（M05）及關(guān)閉切削液（M09），但程序執(zhí)行指針（CURSOR）不會(huì)自動(dòng)回到程序的開(kāi)頭，而停在M02程序段上。如欲使程序執(zhí)行指針回到程序開(kāi)頭，必須先將"模式選擇"鈕轉(zhuǎn)至EDIT編輯上，再按RESET鍵，使程序執(zhí)行指針回到程序開(kāi)頭。7/28/202380４）M03,M04,M05

分別命令主軸正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn),停轉(zhuǎn).５）M06.換刀指令用與加工中心換刀前的準(zhǔn)備動(dòng)作６）M07,M08命令1#2#冷卻液開(kāi)７）M09命令1#2#冷卻液停８）M10,M11

運(yùn)動(dòng)部件的夾緊與松開(kāi).９）M19主軸定向停止１０）

M30：程序結(jié)束。此指令應(yīng)置于程序最后，表示程序到此結(jié)束。此指令會(huì)自動(dòng)將主軸停止（M05）及關(guān)閉切削液（M09），且程序執(zhí)行指針會(huì)自動(dòng)回到程序的開(kāi)頭，以方便此程序再次被執(zhí)行。此即是與M02指令不同之處，故程序結(jié)束大多使用M30較方便。

7/28/202381（3）尺寸字：尺寸字也叫尺寸指令。尺寸字在程序段中主要用來(lái)指令機(jī)床上刀具運(yùn)動(dòng)到達(dá)的坐標(biāo)位置，表示暫停時(shí)間等的指令也列入其中。地址符用的較多的有三組，第一組是X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R，主要用于指令到達(dá)點(diǎn)的直線(xiàn)坐標(biāo)尺寸，有些地址(例如X)還可用于在G04之后指定暫停時(shí)間；第二組是A、B、C、D、E，主要用來(lái)指令到達(dá)點(diǎn)的角度坐標(biāo)；第二組是IJK，主要用來(lái)指令零件圓弧輪廓圓心點(diǎn)的坐標(biāo)尺寸（其含義見(jiàn)表4-3）。尺寸字中，地址符的使用雖然有一定規(guī)律，但是個(gè)系統(tǒng)往往還有一些差別。例如，F(xiàn)ANUC有些系統(tǒng)還可以用P指令暫停時(shí)間、用R指令圓弧的半徑等。7/28/202382（3）尺寸字：坐標(biāo)字：由坐標(biāo)地址符（如X、Y等）、＋、－符號(hào)及絕對(duì)值（或增量）的數(shù)值組成，且按一定的順序進(jìn)行排列。坐標(biāo)字的“＋”可省略。其中坐標(biāo)字的地址符含義如表4-5所示。

各坐標(biāo)軸的地址符按下列順序排列：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、D、E7/28/202383（４）進(jìn)給功能F指令

：進(jìn)給速度是指刀具向工件進(jìn)給的相對(duì)速度。單位一般為mm/min。當(dāng)進(jìn)給速度與主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)時(shí)(如車(chē)床車(chē)削螺紋)，單位為mm/r，稱(chēng)為進(jìn)給量。進(jìn)給速度是用地址字母F和字母F后面的五位、四位、三位、二位或一位數(shù)字來(lái)表示的。該指令是續(xù)效代碼。有兩種表示方法：1）代碼法即F后跟兩位數(shù)字，這些數(shù)字不直接表示進(jìn)給速度的大小，而是機(jī)床進(jìn)給速度數(shù)列的序號(hào)，進(jìn)給速度數(shù)列可以是算術(shù)級(jí)數(shù)，也可以是幾何級(jí)數(shù)。從F00～F99共100個(gè)等級(jí)。2）直接指定法即F后面跟的數(shù)字就是進(jìn)給速度的大小。按數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給功能，它也有兩種速度表示法。一是以每分鐘進(jìn)給距離的形式指定刀具切削進(jìn)給速度（每分鐘進(jìn)給量），用F字母和它后繼的數(shù)值表示，單位為“mm/min”。對(duì)于回轉(zhuǎn)軸如F12表示每分鐘進(jìn)給速度為12°。二是以主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量規(guī)定的速度（每轉(zhuǎn)進(jìn)給量），單位為“mm/r”。7/28/202384（５）主軸轉(zhuǎn)速功能字S指令主軸轉(zhuǎn)速功能用來(lái)指定主軸轉(zhuǎn)速或速度，用地址S和其后的數(shù)字組成。單位為r/min，地址符使用S，所以又稱(chēng)為S功能或S指令。①恒線(xiàn)速度控制(G96)G96是指定恒線(xiàn)速控制的功能。此時(shí)，用S指定的數(shù)值表示切削速度。例如，G96S200，自動(dòng)改變轉(zhuǎn)速，使切削速度為200mm/min。2.用G97方式的指令②主軸轉(zhuǎn)速控制(G97):G97是取消恒線(xiàn)速度控制的功能。執(zhí)行G97指令后，S后面的數(shù)值表示主軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。例如G97S2000表示主軸以2000r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)開(kāi)機(jī)狀態(tài)為G97狀態(tài)。③主軸最高轉(zhuǎn)速限定(G50)G50的功能中有坐標(biāo)系設(shè)定和主軸最高轉(zhuǎn)速設(shè)定兩種功能，這里用的是后一種功能。用S指定的數(shù)值是設(shè)定主軸每分鐘最高轉(zhuǎn)速。

7/28/202385（５）主軸轉(zhuǎn)速功能字S指令③主軸最高轉(zhuǎn)速限定(G50)G50的功能中有坐標(biāo)系設(shè)定和主軸最高轉(zhuǎn)速設(shè)定兩種功能，這里用的是后一種功能。用S指定的數(shù)值是設(shè)定主軸每分鐘最高轉(zhuǎn)速。例如，G50S2000把主軸最高轉(zhuǎn)速設(shè)定為2000r/min。

用恒線(xiàn)速控制加工端面、錐度、圓弧時(shí)，容易獲得內(nèi)外一致的表面粗糙度，但由于X坐標(biāo)值不斷變化，所以主軸轉(zhuǎn)速也不斷變化，當(dāng)?shù)毒咧饾u移近工件旋轉(zhuǎn)中心時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速就會(huì)越來(lái)越高，即所謂“超速”，工件就有可能從卡盤(pán)中飛出，為了防止這種事故，有時(shí)不得不限制主軸的最高轉(zhuǎn)速，這時(shí)就可以借助G50S_指令來(lái)達(dá)到此目的。通常，機(jī)床面板上設(shè)有轉(zhuǎn)速倍率開(kāi)關(guān)，用于不停機(jī)手動(dòng)調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速。7/28/202386（６）刀具功能字T指令主要用來(lái)選擇刀具或換刀，也可用來(lái)選擇刀具偏置和補(bǔ)償，由地址碼T和其后的若干位數(shù)字組成。如T18表示換刀時(shí)選擇18號(hào)刀具，如用作刀具補(bǔ)償時(shí)，T18是指按18號(hào)刀具事先所設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償。若用四位數(shù)碼指令時(shí)，例如T0102，則前兩位數(shù)字表示刀號(hào)，后兩位數(shù)字表示刀補(bǔ)號(hào)。（7）

程序段結(jié)束寫(xiě)在每個(gè)程序段之后，表示程序結(jié)束。當(dāng)用EIA標(biāo)準(zhǔn)代碼時(shí)，結(jié)束符為“CR”，用ISO標(biāo)準(zhǔn)代碼時(shí)為“NL”或“LF”。有的用符號(hào)“；”或“*”表示。7/28/202387習(xí)題與思考題1-1通過(guò)本章學(xué)習(xí)及網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)，你對(duì)數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展有何認(rèn)識(shí)？1-2何謂數(shù)控編程？數(shù)控編程有哪些方法？如何選擇？1-3數(shù)控編程（手工編程）主要包括哪些內(nèi)容？1-4程序輸入有哪些方式并說(shuō)明各自的應(yīng)用場(chǎng)合？1-5說(shuō)明程序檢驗(yàn)包括的內(nèi)容和你所了解的程序檢驗(yàn)方法。1-6數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸與運(yùn)動(dòng)方向是如何規(guī)定的？1-7什么是準(zhǔn)備功能指令？模態(tài)代碼與非模態(tài)代碼有何不同？1-8什么是輔助功能指令？M00、M01、M02、M30有何區(qū)別？1-9簡(jiǎn)述F、S、T功能的含義及作用。1-10字-地址程序段的輸入格式有哪些規(guī)定？有何特點(diǎn)？返回到第一章目錄第二章程序編制中的工藝分析第一節(jié)數(shù)控加工工藝分析概述一、數(shù)控加工工藝的基本特點(diǎn)和主要內(nèi)容二、數(shù)控機(jī)床的合理選用三、數(shù)控加工工藝分析的一般步驟與方法第二節(jié)數(shù)控車(chē)削加工的工藝分析一、零件圖樣分析二、合理劃分加工工序三、確定零件的裝夾方式四、加工順序的確定五、進(jìn)給路線(xiàn)的確定六、刀具的選擇七、切削用量的確定（略）第三節(jié)數(shù)控鏜銑加工的工藝分析一、加工對(duì)象的分類(lèi)二、零件圖樣的工藝性分析三、工件的安裝與夾具的選擇四、刀具和刀柄的選擇五、加工方案與進(jìn)給路線(xiàn)的確定六、切削用量的選擇（略）第四節(jié)數(shù)控加工工藝文件一、數(shù)控加工工序卡片二、數(shù)控加工刀具卡片三、工件安裝和零點(diǎn)設(shè)定卡片習(xí)題與思考題返回到全書(shū)目錄第一節(jié)數(shù)控加工工藝分析概述

一、數(shù)控加工工藝的基本特點(diǎn)和主要內(nèi)容

（一）數(shù)控加工工藝的基本特點(diǎn)在普通機(jī)床上加工零件時(shí)，是用工藝規(guī)程或工藝卡片來(lái)規(guī)定每道工序的加工內(nèi)容。而在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，必須由編程人員把被加工零件的全部工藝過(guò)程、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)等編制成數(shù)控加工程序，然后將程序輸入數(shù)控系統(tǒng)。

數(shù)控加工的整個(gè)過(guò)程是自動(dòng)進(jìn)行的，操作者一般不能在中間進(jìn)行干預(yù)。因此，與普通機(jī)床加工相比，雖然在工藝原則上基本相同，但數(shù)控加工又有其特點(diǎn)。

普通加工工藝許多具體工藝問(wèn)題，如工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀與尺寸、走刀路線(xiàn)、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人員根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮和決定，一般無(wú)須工藝人員在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)進(jìn)行過(guò)多的規(guī)定，零件的尺寸精度也可由試切保證。數(shù)控加工工藝所有工藝問(wèn)題必須事先設(shè)計(jì)和安排好，并編入加工程序中。數(shù)控工藝不僅包括詳細(xì)的切削加工步驟，還包括工夾具型號(hào)、規(guī)格、切削用量和其他特殊要求的內(nèi)容，以及標(biāo)有數(shù)控加工坐標(biāo)位置的工序圖等。在自動(dòng)編程中更需要確定詳細(xì)的各種工藝參數(shù)。數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求更加具體、詳細(xì)

普通加工工藝加工時(shí)，可以根據(jù)加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，比較自由地進(jìn)行人為調(diào)整。數(shù)控加工工藝自適應(yīng)性較差，加工過(guò)程中可能遇到的所有問(wèn)題必須事先精心考慮，否則導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。如攻螺紋時(shí)，數(shù)控機(jī)床不知道孔中是否已擠滿(mǎn)切屑，是否需要退刀清理一下切屑再繼續(xù)加工。又如非數(shù)控機(jī)床加工，可以多次“試切”來(lái)滿(mǎn)足零件的精度要求；而數(shù)控加工過(guò)程，嚴(yán)格按規(guī)定尺寸進(jìn)給，要求準(zhǔn)確無(wú)誤。因此，數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)要求更加嚴(yán)密、精確。數(shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密、精確2023/7/2892

編程尺寸并不是零件圖上設(shè)計(jì)的尺寸的簡(jiǎn)單再現(xiàn)。在對(duì)零件圖進(jìn)行數(shù)學(xué)處理和計(jì)算時(shí)，編程尺寸設(shè)定值要根據(jù)零件尺寸公差要求和零件的形狀幾何關(guān)系重新調(diào)整計(jì)算，才能確定合理的編程尺寸。制定數(shù)控加工工藝要進(jìn)行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算考慮進(jìn)給速度對(duì)零件形狀精度的影響

制定數(shù)控加工工藝時(shí)，選擇切削用量要考慮進(jìn)給速度對(duì)加工零件形狀精度的影響。在數(shù)控加工中，刀具的移動(dòng)軌跡是由插補(bǔ)運(yùn)算完成的。根據(jù)插補(bǔ)原理分析，在數(shù)控弄統(tǒng)已定的條件下，進(jìn)給速度越快，則插補(bǔ)精度越低，導(dǎo)致工件的輪廓形狀精度越差。尤其在高精度加工時(shí)，這種影響非常明顯。2023/7/2893

復(fù)雜形面的加工編程常采用自動(dòng)編程方式。先選定刀具再生成刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，因此對(duì)于不具有刀具補(bǔ)償功能的數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，若刀具預(yù)先選擇不當(dāng)，所編程序只能推倒重來(lái)。強(qiáng)調(diào)刀具選擇的重要性數(shù)控加工工藝的特殊要求l）數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床的剛度高，所配的刀具也較好，在同等情況下，數(shù)控機(jī)床切削用量比普通機(jī)床大，加工效率也較高。

2）數(shù)控機(jī)床的功能復(fù)合化程度越來(lái)越高，因此現(xiàn)代數(shù)控加工工藝的明顯特點(diǎn)是工序相對(duì)集中，表現(xiàn)為工序數(shù)目少，工序內(nèi)容多，并且由于在數(shù)控機(jī)床上盡可能安排較復(fù)雜的工序，所以數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機(jī)床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。3）數(shù)控機(jī)床加工的零件比較復(fù)雜，在確定裝夾方式和夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意刀具與夾具、工件的干涉問(wèn)題。2023/7/2894（二）數(shù)控加工工藝分析的主要內(nèi)容數(shù)控加工工藝制定或數(shù)控加工工藝分析主要包括以下內(nèi)容：

1）選擇適合在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，確定數(shù)控工序的加工內(nèi)容。

2）分析零件圖樣，進(jìn)一步明確數(shù)控加工的工藝內(nèi)容及技術(shù)要求。

3）制定加工方案，劃分工序、工步及處理好與傳統(tǒng)加工工序的銜接。

4）選取零件的定位基準(zhǔn)、確定方案，選擇或設(shè)計(jì)夾具。處理好定位、夾緊點(diǎn)與刀具運(yùn)動(dòng)間的關(guān)系，避免刀具與夾具或工件發(fā)生碰撞。

5）選擇刀具及對(duì)刀具進(jìn)行編號(hào)并確定每把刀具在加工時(shí)的切削用量。

6）確定程序原點(diǎn)、對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的位置，確定刀具走刀時(shí)的進(jìn)給路線(xiàn)。

7）分配數(shù)控加工中的容許誤差以及處理數(shù)控機(jī)床上部分工藝指令。二、數(shù)控機(jī)床的合理選用（一）數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍適合數(shù)控機(jī)床加工的零件可分為以下三類(lèi)：

1．最適合類(lèi)加工精度要求高，形狀、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是具有復(fù)雜曲線(xiàn)、曲面輪廓的零件，或具有不開(kāi)敞內(nèi)腔的箱體或殼體零件；集銑、鏜、鉆、鉸、攻絲等多種工序于一體的零件。這類(lèi)零件在普通機(jī)床上難以加工，即便可以加工其生產(chǎn)效率也極低。

2．較適合類(lèi)價(jià)格昂貴，加工中不許報(bào)廢的關(guān)鍵零件；用普通機(jī)床加工時(shí)，不僅生產(chǎn)率低，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量難以穩(wěn)定控制的零件；需要最短生產(chǎn)周期的急需零件；多品種、多規(guī)格、小批量生產(chǎn)的零件或新產(chǎn)品試制中的零件。

3．不適合類(lèi)利用毛坯面作為粗基準(zhǔn)定位進(jìn)行加工，或定位完全靠人工找正的零件；必須用特定的工藝裝備或依據(jù)樣板、樣件加工的零件；大批量生產(chǎn)的零件。（二）數(shù)控機(jī)床的選用合理選擇數(shù)控機(jī)床，通常要根據(jù)被加工零件的精度、材質(zhì)、形狀、數(shù)量和熱處理狀態(tài)等因素來(lái)選擇，概括起來(lái)主要考慮以下三個(gè)因素：

1）要保證加工零件的技術(shù)要求，加工出合格的產(chǎn)品。

2）有利于提高生產(chǎn)率。

3）能夠降低生產(chǎn)成本（加工費(fèi)用）。三、數(shù)控加工工藝分析的一般步驟與方法（一）數(shù)控加工的工藝性分析

1.零件圖樣分析（1）尺寸標(biāo)注方法分析

零件圖樣上的尺寸標(biāo)注最好選擇同一基準(zhǔn)或直接給出坐標(biāo)尺寸，這種標(biāo)注方法既便于編程，又有利于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和程序原點(diǎn)的統(tǒng)一。（2）輪廓幾何要素分析

分析零件輪廓幾何元素的給定條件是否充分或出現(xiàn)相互沖突的現(xiàn)象。（3）精度和表面粗糙度分析

分析本工序加工能否達(dá)到圖樣規(guī)定的精度和表面粗糙度要求。

（4）加工余量分析零件毛坯是否有足夠的加工余量以及同一批零件的余量是否均勻，因?yàn)檫@些都會(huì)對(duì)余量的分配及進(jìn)給路線(xiàn)的確定產(chǎn)生影響。（5）技術(shù)要求分析分析零件材料的機(jī)械性能和熱處理狀態(tài)，判斷其加工的難易程度，為選擇刀具和確定切削用量提供依據(jù)。

2.結(jié)構(gòu)工藝性分析零件結(jié)構(gòu)工藝性是指零件結(jié)構(gòu)對(duì)加工方法的適應(yīng)性，即所設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)在滿(mǎn)足使用性能的前提下應(yīng)便于加工，有利于提高生產(chǎn)率和降低制造成本。2.結(jié)構(gòu)工藝性分析零件結(jié)構(gòu)工藝性是指零件結(jié)構(gòu)對(duì)加工方法的適應(yīng)性，即所設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)在滿(mǎn)足使用性能的前提下應(yīng)便于加工，有利于提高生產(chǎn)率和降低制造成本。

主要考慮如下幾方面：(1）有利于達(dá)到所要求的加工質(zhì)量1）合理確定零件的加工精度與表面質(zhì)量。

2）保證位置精度的可能性。為保證零件的位置精度，最好使零件能在一次安裝中加工出所有相關(guān)表面，這樣就能依靠機(jī)床本身的精度來(lái)達(dá)到所要求的位置精度。圖a的結(jié)構(gòu)，不能保證φ80與內(nèi)孔φ60的同軸度。如改成圖b所示的結(jié)構(gòu)，就能在一次安裝中加工出外圓與內(nèi)孔，保證二者的同軸度。（2）有利于減少加工勞動(dòng)量

l)盡量減少不必要的加工面積減少加工面積不僅可減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量，而且還可以減少刀具的損耗，提高裝配質(zhì)量。圖b中的軸承座減少了底面的加工面積，降低了修配的工作量，保證配合面的接觸。圖b中減少了精加工的面積，又避免了深孔加工。7/28/20231012)盡量避免或簡(jiǎn)化內(nèi)表面的加工因?yàn)橥獗砻娴募庸ひ葍?nèi)表面加工方便經(jīng)濟(jì)，又便于測(cè)量。因此，在零件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求避免在零件內(nèi)腔進(jìn)行加工。如圖箱體，將圖a的結(jié)構(gòu)改成圖b所示的結(jié)構(gòu)，這樣不僅加工方便而且還有利于裝配。將圖中件2上的內(nèi)溝槽a加工，改成圖b中件1的外溝槽加工，這樣加工與測(cè)量就都很方便。7/28/2023102（3）有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率1）零件的有關(guān)尺寸力求一致，并能用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工。如圖改為退刀槽尺寸一致，則減少了刀具的種類(lèi)，節(jié)省了換刀時(shí)間。如圖4-17b采用凸臺(tái)高度等高，則減少了加工過(guò)程中刀具的調(diào)整。如圖4-18b的結(jié)構(gòu)，能采用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭鉆孔，從而方便了加工。7/28/20231032)減少零件的安裝次數(shù)零件的加工表面應(yīng)盡量分布在同一方向，或互相平行或互相垂直的表面上；次要表面應(yīng)盡可能與主要表面分布在同一方向上，以便在加工主要表面時(shí)，同時(shí)將次要表面也加工出來(lái)；孔端的加工表面應(yīng)為圓形凸臺(tái)或沉孔，以便在加工孔時(shí)同時(shí)將凸臺(tái)或沉孔全部出來(lái)。如：圖4-19b中的鉆孔方向應(yīng)一致；圖4-20b中鍵槽的方位應(yīng)一致。7/28/20231047/28/2023105(4)避免在斜面上鉆孔和鉆頭單刃切削如圖4-24b所示。7/28/2023106（二）加工方法的選擇與加工方案的確定

1．加工方法的選擇選擇加工方法首先應(yīng)考慮每種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度，零件材料的可加工性、工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和尺寸大小、生產(chǎn)類(lèi)型及企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件。其次，最重要的因素是零件表面的形狀特征和最終技術(shù)要求。

2．加工方案確定的原則可遵循基面先行、先主后次、先內(nèi)后外、先近后遠(yuǎn)、進(jìn)給路線(xiàn)最短等原則。（1）基面先行即加工開(kāi)始時(shí)，先把精基準(zhǔn)面加工出來(lái)，作為后續(xù)加工的定位基準(zhǔn)。（2）先粗后精在切削加工時(shí)，應(yīng)先安排粗加工工序，以便在較短的時(shí)間內(nèi)，去除零件上大部分余量，并為精加工留出較均勻的精加工余量。（3）先主后次先安排主要表面的加工，后安排次要表面的加工。（4）先內(nèi)后外對(duì)既要加工內(nèi)表面（內(nèi)型、腔），又要加工外表面的零件，在制定其加工方案時(shí)，通常應(yīng)安排先加工內(nèi)型和內(nèi)腔，后加工外表面。（5）先近后遠(yuǎn)按加工部位相對(duì)于對(duì)刀點(diǎn)的距離大小，通常安排離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)的距離，減少空行程時(shí)間。（6）進(jìn)給路線(xiàn)最短在保證加工質(zhì)量的前提下，應(yīng)使加工程序具有最短的進(jìn)給路線(xiàn)。（三）工序與工步的劃分

1．工序的劃分一般工序劃分有以下幾種方式：（1）按零件裝夾定位方式劃分工序（2）按粗、精加工劃分工序（3）按所用刀具劃分工序（4）按加工部位劃分工序

2．工步的劃分以加工中心為例來(lái)說(shuō)明工步劃分的原則。

1）對(duì)于尺寸精度要求較高的零件，其同一表面應(yīng)按粗加工、半精加工、精加工依次完成；而對(duì)于位置精度要求較高的表面，其全部加工表面應(yīng)按先粗后精加工分開(kāi)進(jìn)行。

2）對(duì)于既有銑面又有鏜孔的零件，可按“先面后孔”的原則劃分工步，即先銑面后鏜孔。因?yàn)殂娤鲿r(shí)切削力較大，工件易發(fā)生變形。先銑面而后鏜孔，使其有一段時(shí)間恢復(fù)，可減少由于變形引起的對(duì)孔的精度的影響，從而提高孔的加工精度。反之，若先鏜孔后銑面，則由于銑削時(shí)在孔口極易產(chǎn)生飛邊、毛刺，導(dǎo)致孔的精度下降。

3）按所用刀具劃分工步。某些機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間比換刀時(shí)間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數(shù)，提高加工效率?？傊?，工序與工步的劃分要根據(jù)具體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝性、技術(shù)要求，機(jī)床的功能等實(shí)際情況綜合考慮。（四）零件的安裝與夾具的選擇

1．定位安裝的基本原則定位安裝的基本原則是合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。

1）力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。

2）盡量減少裝夾次數(shù)。

3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整式加工方案。

2．選擇夾具的基本原則一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，還要考慮以下幾點(diǎn)：

1）當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。

2）在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專(zhuān)用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

3）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間。

4）夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零件各表面的加工。（五）刀具的選擇與切削用量的確定

1．刀具的選擇一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)也可采用各種高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具及其他一些專(zhuān)用刀具。刀具的類(lèi)型、規(guī)格和精度等級(jí)應(yīng)符合加工要求，刀具材料應(yīng)與工件材料相適應(yīng)。（1）切削性能好為適應(yīng)刀具在粗加工或?qū)﹄y加工材料的工件加工時(shí)能采用大的背吃刀量和高速進(jìn)給，刀具必須具有能夠承受高速切削和強(qiáng)力切削的性能。（2）精度高為適應(yīng)數(shù)控加工的高精度和自動(dòng)換刀等要求，刀具必須具有較高的精度。如有的整體式立銑刀的徑向尺寸精度高達(dá)0.005mm。

（3）可靠性高要保證數(shù)控加工中不會(huì)發(fā)生刀具意外損壞及潛在缺陷而影響到加工的順利進(jìn)行，要求刀具及與之組合的附件必須具有很好的可靠性及較強(qiáng)的適應(yīng)性。（4）耐用度高數(shù)控加工的刀具，不論在粗加工或精加工中，都應(yīng)具有比普通機(jī)床加工所用刀具更高的耐用度，以盡量減少更換或修磨刀具及對(duì)刀的次數(shù)，從而提高數(shù)控機(jī)床的加工效率及保證加工質(zhì)量。（5）斷屑及排屑性能好數(shù)控加工中，斷屑和排屑不像普通機(jī)床加工那樣，能及時(shí)由人工處理，切屑易纏繞在刀具和工件上，會(huì)損壞刀具和劃傷工件已加工表面，甚至?xí)l(fā)生傷人和設(shè)備事故。影響加工質(zhì)量和機(jī)床的安全運(yùn)行，所以要求刀具應(yīng)具有較好的斷屑和排屑性能。

2．切削用量的確定包括主軸轉(zhuǎn)速n（切削速度vc）、背吃刀量ap和進(jìn)給量f（或進(jìn)給速度vf）。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。（1）確定背吃刀量ap（mm）主要依據(jù)機(jī)床、夾具、刀具和工件的剛度來(lái)決定。在剛度允許的情況下，最好一次切凈余量。但為了保證加工精度和表面粗糙度，一般都要留一點(diǎn)余量最后精加工。在中等功率機(jī)床上背吃刀量可達(dá)8～10mm。半精加工時(shí)，背吃刀量取為0.5～2mm。精加工時(shí)，背吃刀量取為0.1mm～0.4mm。

粗加工時(shí)，當(dāng)加工余量太大、工藝系統(tǒng)剛性不足、或者加工余量極不均勻，以致引起很大振動(dòng)時(shí)，可分幾次走刀，若二次走刀或多次走刀時(shí)，應(yīng)將第一次走刀的背吃刀量取大些，一般為總加工余量的2/3～3/4。而且最后一次走刀的背吃刀量取的要小一點(diǎn)。在加工鑄、鍛件或不銹鋼等加工硬化嚴(yán)重的材料時(shí)，應(yīng)盡量使背吃刀量大于硬皮層或冷硬層的厚度，以保護(hù)刀尖，避免過(guò)早磨損。精加工時(shí)，背吃刀量的選取應(yīng)該根據(jù)表面質(zhì)量的要求來(lái)選擇。7/28/2023116

（2）確定主軸轉(zhuǎn)速n（r／min）主要根據(jù)允許的切削速度vc（m／min）選取

n=1000vc／πd

式中vc——切削速度；

d——工件或刀具直徑（mm）。切削速度vc與刀具耐用度關(guān)系密切，隨著vc的加大，刀具耐用度將急劇降低，故vc的選擇主要取決于刀具耐用度。（3）進(jìn)給量f（或進(jìn)給速度vf）（mm／r或mm／min）的選擇主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。（六）程序原點(diǎn)、對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)位置的選擇

1.程序原點(diǎn)的選擇數(shù)控編程時(shí)，需要在零件圖樣上建立一個(gè)編程坐標(biāo)系（工件坐標(biāo)系），用于確定刀具在編程坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置，編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱(chēng)為程序原點(diǎn)（工件零點(diǎn)）。

2．對(duì)刀點(diǎn)與對(duì)刀基準(zhǔn)（1）對(duì)刀點(diǎn)對(duì)刀點(diǎn)通常是指刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)，又稱(chēng)為起刀點(diǎn)。（2）對(duì)刀基準(zhǔn)對(duì)刀基準(zhǔn)是確定工件零點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系的位置或?qū)Φ饵c(diǎn)相對(duì)于工件零點(diǎn)的位置時(shí)所依據(jù)的基準(zhǔn)?？梢赃x擇工件上的基準(zhǔn)孔、基準(zhǔn)面，如果使用夾具也可以選擇夾具上相應(yīng)的定位元件作為對(duì)刀基準(zhǔn)；還可選擇工件之外夾具的某一位置（如對(duì)刀元件或三爪卡盤(pán)前端面）作為對(duì)刀基準(zhǔn)，但這些位置必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的尺寸關(guān)系且有較高的加工精度。具體選擇原則如下：（1）刀具的起點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。如以孔定位的零件，應(yīng)將孔的中心作為對(duì)刀點(diǎn)，以提高零件的加工精度；（2）對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在便于觀察和檢測(cè)，對(duì)刀方便的位置上；（3）對(duì)于建立了絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，對(duì)刀點(diǎn)最好選在該坐標(biāo)系的原點(diǎn)上，或者選在已知坐標(biāo)值的點(diǎn)上，以便于坐標(biāo)值的計(jì)算。7/28/2023120

（3）刀具的刀位點(diǎn)為了便于測(cè)量，通常將車(chē)刀、鏜刀的刀尖；鉆頭的鉆尖；立銑刀、端銑刀刀頭底面的中心指定為刀位點(diǎn)；為了便于計(jì)算，將球頭銑刀的球頭中心指定為刀位點(diǎn)。

3．換刀點(diǎn)位置的選擇在數(shù)控車(chē)床上，換刀點(diǎn)就是刀架轉(zhuǎn)位換刀的位置，應(yīng)將其選擇在距工件足夠遠(yuǎn)的安全位置。

圖2-6常用刀具刀位點(diǎn)位置的選擇（七）進(jìn)給路線(xiàn)的確定在數(shù)控加工中，刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的軌跡和方向稱(chēng)為進(jìn)給路線(xiàn)，也稱(chēng)走刀路線(xiàn)。它既包括切削加工的路線(xiàn)，又包括刀具切入、切出的空行程路線(xiàn)。進(jìn)給路線(xiàn)的確定原則是：

1）粗加工時(shí)的進(jìn)給路線(xiàn)以提高加工效率為主，盡可能縮短粗加工時(shí)間，盡量使切削負(fù)荷均勻，避免刀具陷入窄槽中，以防刀具折斷，為精加工所留余量要各處均勻。

2）精加工的進(jìn)給路線(xiàn)應(yīng)盡可能連續(xù)，以減小駐刀痕跡，在保證被加工零件的精度和表面質(zhì)量前提下兼顧效率。

3）便于編程計(jì)算，以減少編程計(jì)算工作量。

4）安排好進(jìn)、退刀的進(jìn)給路線(xiàn)。

5）減少空走刀和盡可能使刀具在切削期間處于滿(mǎn)負(fù)荷的工作狀態(tài)。

6）對(duì)點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床，一般應(yīng)按空程最短來(lái)安排進(jìn)給路線(xiàn)。第二節(jié)數(shù)控車(chē)削加工的工藝分析

一、零件圖樣分析

除前面提到的分析原則，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量減少刀具的配備數(shù)量。

2）分析零件的尺寸精度要求。

3）找出圖樣上位置精度要求較高的表面，這些表面應(yīng)在一次裝夾下完成加工。

4）找出表面粗糙度要求較高的圓錐表面或端平面，這些表面在加工時(shí)宜采用恒線(xiàn)速度切削功能，以獲得較一致的表面粗糙度。第二節(jié)數(shù)控車(chē)削加工的工藝分析

二、合理劃分加工工序

1．按零件加工表面劃分工序

2．按粗、精加工劃分工序

三、確定零件的裝夾方式在數(shù)控車(chē)床上加工零件，常用的定位、裝夾方法與零件的形狀有關(guān)。

1．采用三爪自定心卡盤(pán)裝夾

2．采用卡盤(pán)和頂尖裝夾

3．在兩頂尖之間裝夾

4．工件采用心軸定位

四、加工順序的確定

1．先近后遠(yuǎn)

2．內(nèi)外交叉圖2-8先近后遠(yuǎn)示例

五、進(jìn)給路線(xiàn)的確定確定車(chē)削加工的進(jìn)給路線(xiàn)，除應(yīng)選擇好對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)、刀具的切入、切出點(diǎn)的位置外，還應(yīng)注意以下問(wèn)題：1．正確選擇固定循環(huán)功能及循環(huán)起點(diǎn)以使用外徑、內(nèi)徑切削循環(huán)G90功能車(chē)削如圖2-9所示零件為例，為了減少退刀時(shí)間，可在每次車(chē)削循環(huán)完成后，調(diào)整一下循環(huán)起點(diǎn)的位置。循環(huán)起點(diǎn)在工件的軸線(xiàn)方向上，距工件右端面一般以1～2mm為宜。圖2-9正確選擇循環(huán)起點(diǎn)

2．階梯切削與仿形切削如圖2-10所示，可以采用圖a所示的階梯切削方式，也可以采用圖b所示的仿形切削方式。一般，采用階梯方式不僅編程計(jì)算較簡(jiǎn)單，而且進(jìn)給路線(xiàn)總長(zhǎng)度也較短。3．保證加工余量在刀具的有效切削刃范圍內(nèi)如圖2-11所示，可采用雙向走刀的進(jìn)給路線(xiàn)。圖2-10階梯切削與仿形切削

圖2-11雙向走刀的進(jìn)給路線(xiàn)4．安排分層切削時(shí)的層層退刀如圖2-12所示零件外圓表面的切除余量較大，需采用多次分層的方法完成總余量的切除。5．避免扎刀現(xiàn)象發(fā)生的進(jìn)給路線(xiàn)如圖2-13所示零件的車(chē)削加工，如按圖a所示的進(jìn)給路線(xiàn)車(chē)削內(nèi)弧面，即可能產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象。若按圖b安排進(jìn)給路線(xiàn)，即可避免。圖2-12分層切削時(shí)刀具的終止位置圖2-13內(nèi)弧面車(chē)削的進(jìn)給路線(xiàn)

a）不合理的進(jìn)給方向b）合理的進(jìn)給方向6．先清除大部分余量后再清除局部余量如圖2-14所示的零件，應(yīng)先按單調(diào)變化完成粗車(chē)，再對(duì)局部未切除部分安排加工。圖2-14先整體后局部的粗車(chē)進(jìn)給六、刀具的選擇1．焊接式車(chē)刀將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在刀體上稱(chēng)為焊接式車(chē)刀。這種車(chē)刀的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，剛性較好。缺點(diǎn)是由于存在焊接應(yīng)力，使刀片材料的使用性能受到影響，甚至出現(xiàn)裂紋。圖2-15焊接式車(chē)刀的種類(lèi)（一）車(chē)刀和刀片的種類(lèi)由于工件材料、生產(chǎn)批量、加工精度以及機(jī)床類(lèi)型、工藝方案的不同，車(chē)刀的種類(lèi)也異常繁多。根據(jù)工件加工表面以及用途的不同，焊接式車(chē)刀又可分為外圓車(chē)刀、端面車(chē)刀、內(nèi)孔車(chē)刀、切斷刀、螺紋車(chē)刀以及成形車(chē)刀等，如圖2-15所示。2．機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車(chē)刀如圖2-16所示，機(jī)械夾固式可轉(zhuǎn)位車(chē)刀由刀桿、刀片、刀墊及夾緊元件等組成，刀片的夾緊有多種方式，圖中采用上壓式結(jié)構(gòu)。刀片每邊都有切削刃，當(dāng)某切削刃磨損鈍化后，只需松開(kāi)夾緊元件，將刀片轉(zhuǎn)一個(gè)位置即可繼續(xù)使用。圖2-16機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車(chē)刀（二）車(chē)刀類(lèi)型和刀片的選擇1．?dāng)?shù)控車(chē)削常用刀具的類(lèi)型數(shù)控車(chē)削常用的車(chē)刀一般分為三類(lèi)，即尖形車(chē)刀、圓弧車(chē)刀和成型車(chē)刀。2．機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車(chē)刀的選用（1）刀片材質(zhì)的選擇（2）刀片尺寸的選擇（3）刀片