數(shù)控加工工藝與編程 課件 朱秀榮 第1-3章 數(shù)控機床基礎(chǔ)知識數(shù)控機床編程基礎(chǔ)與加工工藝設(shè)計、FANUC系統(tǒng)數(shù)控車床編程

第1章數(shù)控機床基礎(chǔ)知識目錄ContentsPart1Part2Part3概述數(shù)控機床分類常用數(shù)控機床與刀具Part1數(shù)控加工技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展Part4

概述Part11相關(guān)概念（1）田梅劉書溢陳英陳英王慶成梅（2）（3）機床:是指制造機器的機器，也稱工作母機或工具機，習慣上簡稱機床?，F(xiàn)代機械制造中加工

機械零件的方法很多:除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，精度要求

較高和表面粗糙度要求較細的零件，一般都需在機床上用切削的方法進行最終加工。機

床在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。數(shù)控技術(shù)：是利用數(shù)字化的信息對設(shè)備運行及其加工過程進行控制的一種自動化技術(shù)，也是

機電一體化高新技術(shù)。數(shù)控機床：采用數(shù)控技術(shù)的自動控制系統(tǒng)為數(shù)控系統(tǒng)，采用計算機數(shù)控技術(shù)的自動控制系統(tǒng)

為計算機數(shù)控系統(tǒng)，其被控對象可以是生產(chǎn)過程或設(shè)備。如果被控對象是機床，則稱為

數(shù)控機床。即用數(shù)控技術(shù)實施加工控制的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控

(NC)機床。數(shù)控系統(tǒng)包括:數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸驅(qū)動器及進給裝置等部分。2數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展田梅陳英陳英王慶成梅三坐標CNC銑床

三軸聯(lián)動脈沖乘法器原理電子管（大又笨）第一代1952年

第二代晶體管代替電子管晶體管和印刷電路板

1959年小規(guī)模集成電路第三代1965年硬邏輯數(shù)控系統(tǒng)[NC]小型計算機計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNC）

第四代1970年

微處理機

計算機集成制造系統(tǒng)

第五代1974年

80年代

80年代至今柔性制造系統(tǒng)FMS柔性制造單元FMC3數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢：進入九十年代以來，隨著國際上計算機技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)不斷采用計算機、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使其朝著下述方向發(fā)展。高速化高精度化多功能化智能化高柔性化可靠性最大化1）高速化速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。高速切削可以減小切削深度，有利于克服機床振動、降低傳入零件的熱量及減小熱變形，從而提高加工精度，改善加工表面質(zhì)量。新一代高速數(shù)控機床的車削和銑削的切削速度已達到5000～8000m/min以上，主軸轉(zhuǎn)速在3萬r/min以上(有的高達100000r/min)，數(shù)控機床能在極短時間內(nèi)實現(xiàn)升速和降速，以保持很高的定位精度；工作臺的移動速度，在分辨率為1μm時，可達100m/min以上，在分辨率為0.1μm時，可達240m/min以上；自動換刀時間在1秒以內(nèi)，工作臺交換時間在2.5秒以內(nèi)，并且高速化的趨勢有增無減。2）高精度化數(shù)控系統(tǒng)帶有高精度的位置檢測裝置，并通過在線自動補償(實時補償)技術(shù)來消除或減少熱變形、力變形和刀具磨損的影響，使加工一致性的精度得到保證，進一步提高了定位精度。普通數(shù)控加工的尺寸精度通?？蛇_5μm，精密級加工中心的加工精度通常可達1μm，最高的尺寸精度可達0.01μm。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，對超精密加工技術(shù)不斷提出新的要求。新材料、新零件的出現(xiàn)以及更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機床，完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù)，是適應現(xiàn)代科技必由之路。3）多功能化

數(shù)控機床的發(fā)展已經(jīng)模糊了粗、精加工工序的概念，加工中心的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程。配有自動換刀機構(gòu)(刀庫容量可達100把以上)的各類加工中心，能在同一臺機床上同時實現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴孔、攻螺紋等多種工序加工?，F(xiàn)代數(shù)控機床還采用了多主軸、多面體切削，即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。4）智能化隨著人工智能在計算機領(lǐng)域中的應用，數(shù)控系統(tǒng)引入了自適應控制、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡的控制機理，使新一代數(shù)控系統(tǒng)具有自動編程、模糊控制、學習控制、自適應控制、工藝參數(shù)自動生成、三維刀具補償、運動參數(shù)動態(tài)補償?shù)裙δ?，而且人機界面極為友好，并具有故障診斷專家系統(tǒng)，使自診斷和故障監(jiān)控功能更加完善。5）高柔性化數(shù)控機床在提高單機柔性化的同時，正朝著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。柔性制造系統(tǒng)(FMS)是一種在批量生產(chǎn)下，高柔性和高自動化程度的制造系統(tǒng)，它綜合了高效、高質(zhì)量及高柔性的特點，解決了長期以來中小批量以及中大批量、多品種產(chǎn)品生產(chǎn)自動化的技術(shù)難題。6）可靠性最大化數(shù)控機床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的指標。數(shù)控系統(tǒng)繼續(xù)向高集成度方向發(fā)展，以減少元器件的數(shù)量來提高可靠性，同時使系統(tǒng)更加小型化、微型化；利用CPU的優(yōu)勢，實現(xiàn)故障自動排除，增強可靠性。此外，數(shù)控機床也在朝著模塊化、專門化、個性化方向發(fā)展。數(shù)控機床結(jié)構(gòu)模塊化，以適應數(shù)控機床多品種、小批量加工零件的特點；數(shù)控功能專門化，以使機床性能價格比顯著提高；個性化也是近幾年來數(shù)控機床特別明顯的發(fā)展趨勢。4數(shù)控機床的組成及功能信息輸入\出裝置伺服驅(qū)動裝置檢測反饋裝置機床本體機電接口數(shù)控裝置一、組成

（一）數(shù)控裝置的功能1.多軸聯(lián)動、多坐標控制；2.實現(xiàn)多種函數(shù)的插補（直線、圓弧…）；3.多種程序輸入功能及編輯和修改功能；4.信息轉(zhuǎn)換功能：EIA/ISO代碼轉(zhuǎn)換、公制/英制轉(zhuǎn)換、坐標轉(zhuǎn)換、絕對值/增量值轉(zhuǎn)換；5.補償功能：刀半徑、長度、傳動間隙…；6.多種加工方式選擇：加工循環(huán)、重復加工、凹凸模加工、鏡像加工等；7.故障自診功能；8.顯示功能：CRT顯字符、軌跡、平面或三維動畫；

9.通訊和聯(lián)網(wǎng)功能。（二）、伺服驅(qū)動裝置：接受數(shù)控裝置處理后分配來的信號，再經(jīng)調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換、放大后驅(qū)動伺服電機，帶動機床的執(zhí)行部件運動。包括：主軸驅(qū)動單元（V控制）、進給驅(qū)動單元（V和位置控制）、回轉(zhuǎn)工作臺、刀庫伺服控制裝置、伺服電機。

（四）機床本體：

包括：

主運動部件、進給運動部件、執(zhí)行部件、基礎(chǔ)部件。

如：底座、立柱、工作臺、導軌、主軸、床身與普通機床不同：主運動及各軸的進給運動都由單獨的伺服電機驅(qū)動，傳動鏈短，結(jié)構(gòu)簡單。

優(yōu)點廣泛的適應性和較大的靈活性，能加工普通機床難以加工的或根本不能加工的復雜型面的零件；按預先編制的程序自動加工，不需人工干預，故加工零件的一致性好，重復精度高，適應批量生產(chǎn)；數(shù)控機床高度自動化，高效率，可采用較大的切削用量，具有自動變速，自動換刀，自動換工件等特點，生產(chǎn)率得以及大提高，大大的減輕了工人的勞動強度；加工完一件零件后需要加工另一零件時，只需更換新加工程序即可，而原來的程序保存起來待用；----省時。加工中心采用工藝復合，一機多能，工序高度集中，實現(xiàn)一次裝卡能完成多工位、多面、多刀加工。缺點1)

數(shù)控機床是一種高新技術(shù)，造價相對高,投資大;

2)維護比較困難,需專門的維護人員;

3)需要高度熟練的和經(jīng)過培訓的零件編程人員，所以

操作人員有較豐富的經(jīng)驗和較高的專業(yè)素質(zhì)。數(shù)控機床的分類Part2二.按伺服系統(tǒng)的類型分類三.按

工

藝

方

法

分

類四.按功能水平分類一.按運動軌跡分類按運動軌跡分1.點位控制的數(shù)控機床（PointtoPointControl）：最典型的點位控制機床有：數(shù)控鉆、數(shù)控坐標鏜、數(shù)控點焊機、數(shù)控彎管機。

特點：機床的移動部件只能實現(xiàn)從一個位置到另一個位置的精確移動，在移動和定位過程中不進行任何加工，機床移動部件的運動路線并不影響加工的孔距精度。

點位控制鉆孔加工示意圖

由于只能做簡單的直線運動，因此不能實現(xiàn)任意的軌跡輪廓加工。一般情況下，這類機床有兩個到三個可控制的軸，但同時控制的軸數(shù)只有一個，因此直線控制機床也稱為單軸數(shù)控。2.

直線控制的數(shù)控機床：特點：能夠?qū)蓚€或兩個以上的坐標軸進行控制，它不僅能控制機床移動部件的起點和終點坐標，準確定位，而且要控制整個加工過程每一點的速度與位移量。這類機床的缺點是只能做單坐標的切削運動，不能加工復雜輪廓的工件。點位直線控制切削加工3.輪廓控制的數(shù)控機床（連續(xù)控制數(shù)控機床）

特點：能夠?qū)蓚€或兩個以上的坐標軸同時進行控制，它不僅能控制機床移動部件的起點和終點坐標，準確定位，而且要控制整個加工過程每一點的速度以及它們之間的比率與位移量，即要控制移動軌跡，將工件加工成一定的輪廓形狀?？梢约庸ば本€、曲線、曲面，如：數(shù)控車、銑、加工中心等。輪廓控制需要在加工過程中不斷進行多坐標之間的插補運算，實現(xiàn)相應的速度和位移控制。輪廓控制包含了點位和點位直線控制。

兩坐標聯(lián)動加工用數(shù)控車床可進行兩坐標聯(lián)動加工手柄零件，工件做回轉(zhuǎn)運動，刀具做平面輪廓加工。如右圖所示。兩軸半聯(lián)動加工

用兩軸半聯(lián)動數(shù)控銑床可進行兩軸半聯(lián)動加工平面凸輪。其中X軸、Y軸聯(lián)動；Z軸單獨控制，作周期進給；采用平底圓柱銑刀進行周邊銑削；是一種平面輪廓加工。

三坐標聯(lián)動加工

用三坐標聯(lián)動數(shù)控銑床可進行三坐標聯(lián)動加工內(nèi)循環(huán)滾珠螺母反向器的滾道母線SS’。滾道母線是一空間曲線，在加工時，要把把空間曲線分成很多小曲線段，每一個小曲線段用空間直線來逼近；用三坐標聯(lián)動方式加工。四坐標聯(lián)動加工

用四坐標聯(lián)動數(shù)控機床可進行四坐標聯(lián)動加工飛機大梁側(cè)面。飛機大梁側(cè)面是直紋扭曲面；采用圓柱銑刀進行周邊銑削時，為了使刀具與工件型面在全長上始終貼合，必須要X、Y、Z三個直線進給軸聯(lián)動，還要隨時控制刀具繞旋轉(zhuǎn)坐標軸A軸擺動；即四坐標聯(lián)動控制。加工效率高，零件光潔度好。

五坐標聯(lián)動加工

用五坐標聯(lián)動數(shù)控機床可進行五坐標聯(lián)動加工大型的曲面輪廓；例如很大的球面零件加工時，為保證加工效率和零件光潔度，采用端銑刀和五坐標聯(lián)動機床；加工時，對于工件輪廓上任意一個切削點，刀具的端面和切削點處的切平面相重合；即刀具的軸線和工件輪廓在切削點處的法線n相平行；當切削點變化時，由于切削點的坐標和工件輪廓在切削點處的法線n變化，刀具刀位點坐標和刀具的軸線方向也要相應變化；刀具刀位點坐標變化由X、Y、Z三個直線進給軸聯(lián)動實現(xiàn)，刀具的軸線方向變化則由兩個繞旋轉(zhuǎn)坐標軸聯(lián)動實現(xiàn)，因此要五個坐標聯(lián)動控制；其加工程序的編制也相當復雜。按伺服系統(tǒng)的類型分類1.開環(huán)控制的數(shù)控機床沒有位置檢測反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出指令信號，流程是單向的。精度主要取決于驅(qū)動元器件和電機的性能。特點：精度低：完全依賴于步進電機的步距精度和齒輪、絲杠的傳動精度。結(jié)構(gòu)簡單、易調(diào)試、造價低。

2.半閉環(huán)控制的數(shù)控機床半閉環(huán)：指用絲杠或電機軸的轉(zhuǎn)動慣量與數(shù)控裝置的命令相比較，而另一部分絲杠—螺母—工作臺的移動量不受閉環(huán)控制。特點：它的檢測元件裝在電機軸或絲杠軸的端部，此系統(tǒng)內(nèi)不包括機械傳動環(huán)節(jié)。

∴穩(wěn)定性好，∵反饋的只是進給傳動系統(tǒng)的部分誤差，由于采用高分辨率的反饋檢測元件，以及傳動部分有補償，所以精度高。其精度介于閉環(huán)與開環(huán)之間。

3.閉環(huán)控制的數(shù)控機床數(shù)控裝置中插補器發(fā)出的位置指令信號與工作臺上檢測到的實際位置反饋信號進行比較，由其差值不斷控制運動，進行誤差修補，直到差值為零時停止。特點：由于反饋的存在，消除了系統(tǒng)中的機械傳動部件造成的誤差對加工精度的影響。

∴精度越高，調(diào)整越難（∵很多部件都在環(huán)內(nèi)，其摩擦特性、剛性及間隙等都是非線性的），穩(wěn)定性越好。開環(huán)

閉環(huán)和半閉環(huán)控制的CNC機床

插補器位置控制速度控制

電機

機床工作臺

測量反饋裝置閉環(huán)半閉環(huán)按工藝方法分類1．金屬切削類機床（數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床、加工中心等）（1）數(shù)控車床：具有廣泛的通用性和較大的靈活性的高度自動化車床。分類：立式；

臥式：平床身（水平導軌）：常見；

斜床身（斜導軌）：排屑好，鐵屑不會停留在床子上,速度快無轉(zhuǎn)位誤差。（2）數(shù)控銑床

立式銑床：

1）小型的CNC銑床一般都工作臺移動、升降及主軸不動方式；

2）中型CNC銑床一般橫向和縱向工作臺移動，且主軸沿垂直溜板上下運動；

3）大型的CNC銑床采用龍門架移動方式，其主軸可以在龍門架的橫向和縱

向溜板上運動，而龍門架則沿床身做縱向運動。臥式銑床：

其主軸軸線平行水平面。

可實現(xiàn)一次裝卡中，通過轉(zhuǎn)盤改變工位，進行四面加工，對箱體類零件或一次安裝中需改變工位的工件來說，選帶數(shù)控轉(zhuǎn)盤的臥式銑床最好。（3）加工中心

一種帶有自動換刀裝置的能進行銑、鉆、鏜加工的復合型數(shù)控機床。加工箱體零件時：在加工中心上一次定位裝卡后，能完成多個側(cè)面上的銑、鉆、擴、鉸、鏜、攻螺紋等工作，應用廣泛。分類：1）立式、臥式、立臥轉(zhuǎn)換式；刀庫沿軸線轉(zhuǎn)90度變臥式，在0-90度之間任意位置都可以停留加工。2、金屬成型類及特種加工類數(shù)控機床如：數(shù)控彎管機;數(shù)控線切割機;數(shù)控電火花成型機;數(shù)控激光切割機

數(shù)控電火花成型機：工具與工件間產(chǎn)生脈沖性電火花，靠放電時局部、瞬間產(chǎn)生的高溫蝕除多余材料。進行電火花加工時，工具電極（即成型電極與要求加工出的零件有相適應的截面或形狀）和工件分別接脈沖電源的兩極，并浸入工作液中，或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過間隙自動控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進給，當兩電極間的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產(chǎn)生火花放電。

數(shù)控線切割機數(shù)控線切割：采用電極絲（鉬絲）作為工具電極，在脈沖電源的作用下工具電極和加工工件之間形成電火花放電，火花通道產(chǎn)生大量的熱，使得工件表面溶化甚至氣化。應用：一般是內(nèi)模上的件，或工件的外形不好加工，也不能磨床加工的，就進行線切割，還有就頂針孔等。它就是通過放電將一個工件分成了二件，一件是廢料，一件就是我們需要的。數(shù)控激光切割機數(shù)控激光切割機：通過激光束，經(jīng)過聚焦后把光束的能量集中到一個極其微小的光斑上，光斑照射工件，迅速升溫并達到氣化的溫度。激光束與工件間相互移動加工出工件。按功能水平分類1.經(jīng)濟型(低檔)數(shù)控機床:又稱簡易數(shù)控機床.

通常僅能滿足一般精度的要求,能加工形狀較簡單的直線、斜線圓弧及帶螺紋的零件,采用微機系統(tǒng)為單片機系統(tǒng).

具有數(shù)碼顯示或CRT字符顯示功能,CPU為8位或16位,機床進給有步進電機實現(xiàn)開環(huán)驅(qū)動,控制的軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)在3軸或3軸以內(nèi),進給分辨率為10um,快速進給速度可達8--15m/min.此類機床結(jié)構(gòu)一般比較簡單,精度中等,價格低,一般不具有通信功能.2.普及型（中擋）數(shù)控機床：又稱為全功能數(shù)控機床。此類機床功能較多，但不追求過多以實用為準，除具有一般數(shù)控機床的功能外，還具有一定的圖形顯示功能及面向用戶的宏程序功能等。

采用的微機系統(tǒng)為16位或32位微處理器，具有RS232C通信接口，機床的進給多用交流或直流伺服驅(qū)動，一般能實現(xiàn)4軸或4軸以下的聯(lián)動控制，進給分辨率為1um，快速進給速度為10----20m/min,其輸入輸出的控制一般可由可編程控制器來完成，大大的增加了系統(tǒng)的可靠性和控制的靈活性。

此檔次機床品種多，幾乎覆蓋了各種機床類別，簡單、實用、價格低。3.高檔型數(shù)控機床：

指加工復雜形狀工件的多軸控制數(shù)控機床，其工序集中、自動化程度高、功能強、柔性高。

采用的微機系統(tǒng)為32位以上的微處理器系統(tǒng)，機床的進給大多采用交流伺服驅(qū)動，除具有一般數(shù)控機床的功能外，至少能實現(xiàn)5軸或5軸以上的聯(lián)動控制，最小進給分辨率為0.1um,最大快速移動速度為100m/min或更高，具有三維動畫圖形功能，刀具管理功能、寬調(diào)速主軸系統(tǒng)、多功能智能化監(jiān)控系統(tǒng)，自診斷功能及較強的聯(lián)網(wǎng)和通信功能。

功能齊全、價格昂貴，如具有5軸以上的數(shù)控銑床，5面加工中心等。常用數(shù)控機床與刀具Part3認識數(shù)控車床和車削用刀具數(shù)控車床又稱為CNC車床，即計算機數(shù)字控制車床，是國內(nèi)數(shù)控機床使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機床，約占數(shù)控機床總數(shù)的25%。數(shù)控機床是集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術(shù)為一體的機電一體化產(chǎn)品。是機械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化等優(yōu)點的工作母機。它具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補、圓弧插補各種補償功能，并在復雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮了良好的經(jīng)濟效果，數(shù)控車床外形如圖所示。一、數(shù)控車床的特點數(shù)控車床與普通車床比較，具有如下特點：1.能完成復雜型面軸類、套類、盤類的零件加工。2.可以提高零件加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。由于數(shù)控機床是按照預定的程序自動加工，加工過程不需要人工干預，而且加工精度還可以利用軟件來進行校正和修補，因此可以獲得比機床本身精度還要高的加工精度及重復精度。3.可以提高生產(chǎn)串。一般一臺數(shù)控車床比一臺普通車床可提高效率2～3倍。4.大大減輕了工人的勞動強度．特別是在加丁螺紋時。5.減少了在制品，從而加速了流動資金的周轉(zhuǎn)，提高了經(jīng)濟效益。二、數(shù)控車床的組成1．機械部分:機械部分是整個機床的基礎(chǔ)，主要由如下部件組成：床身、主軸箱、進給裝置、刀架、尾座、卡盤、安全防護、托架、其他輔助裝置等。2．電氣部分:數(shù)控車床的電氣系統(tǒng)由以下幾部分組成；計算機數(shù)字控制設(shè)備(CNC)、可編程序控制器(PLC)、進給驅(qū)動裝置、主軸驅(qū)動裝置、外圍執(zhí)行機構(gòu)控制元件等部分組成。3．液壓部分一臺完整的數(shù)控車床，液壓部分是必不可少的．它主要用來主軸變速、換刀、夾緊或松開工件等，液壓系統(tǒng)由動力元件、執(zhí)行元件、控制元件和輔助元件組成。當然，數(shù)控車床除了上述3大部分外還有為了保證機床正常加工的冷卻系統(tǒng)，為保證機床機械系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)潤滑系統(tǒng)以及排屑系統(tǒng)等。三、數(shù)控車床的刀具1、數(shù)控車床對刀具的要求：在數(shù)控車床或車削加工中心上車削零件時，應根據(jù)車床的刀架結(jié)構(gòu)和可以安裝刀具的數(shù)量，合理、科學地安排刀具在刀架上的位置，并注意避免刀具在靜止和工作時，刀具與機床、刀具與工件以及刀具相互之間的干涉現(xiàn)象。2、數(shù)控車床刀具的類型：數(shù)控車刀的分類有多種方法。楔塊式偏心式

杠桿式杠銷式上壓式認識數(shù)控銑床和銑削用刀具一、認識數(shù)控銑床數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩者的加工工藝基本相同，結(jié)構(gòu)也有些相似。數(shù)控銑床有分為不帶刀庫和帶刀庫兩大類。其中帶刀庫的數(shù)控銑床又稱為加工中心。數(shù)控銑床是在普通銑床上集成了數(shù)字控制系統(tǒng)，可以在程序代碼的控制下較精確地進行銑削加工的機床。從數(shù)字控制技術(shù)特點看．由于數(shù)控機床采用了伺服電機，應用數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)了對機床執(zhí)行部件工作順序和運動位移的直接控制，傳統(tǒng)機床的變速箱結(jié)構(gòu)被取消或部分取消了，因而機械結(jié)構(gòu)也大大簡化了。數(shù)字控制還要求機械系統(tǒng)有較高的傳動剛度和無傳動間隙，以確保控制指令的執(zhí)行和控制品質(zhì)的實現(xiàn)。同時．由于計算機水平和控制能力的不斷提高，同一臺機床上允許更多功能部件同時執(zhí)行所需要的各種輔助功能已成為可能，因而數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)機床具有更高的集成化功能要求。1.數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)

數(shù)控銑床形式多樣，不同類型的數(shù)控銑床在組成上雖有所差別，但卻有許多相似之處。立式銑床主要部分組成：床身部分1，銑頭部分2，工作臺部分3，床鞍部分4，數(shù)控系統(tǒng)部分5、立柱部分6、鈑金部分7、電氣部分、冷卻部分、潤滑部分、氣動部分等所組成。2.數(shù)控銑床的加工范圍平面加工：數(shù)控機床銑削平面可以分為對工件的水平面(XY)加工，對工件的正平面(XZ)加工和對工件的側(cè)平面(YZ)加工。只要使用兩軸半控制的數(shù)控銑床就能完成這樣平面的銑削加工。曲面加工：如果銑削復雜的曲面則需要使用三軸甚至更多軸聯(lián)動的數(shù)控銑床。二、切削刀具簡介數(shù)控銑床與加工中心使用的刀具種類很多，主要分孔加工刀具和銑削刀具兩大類，所用刀具正朝著標準化、通用化和模塊化的方向發(fā)展，為滿足高效和特殊的銑削要求，又發(fā)展了各種特殊用途的專用刀具。1.孔加工刀具2.銑削加工刀具銑刀是刀齒分布在旋轉(zhuǎn)表面上或端面上的多齒刀具。

圓柱銑刀加工面銑刀加工三面刃銑刀立銑刀鍵槽銑刀角度銑刀三、數(shù)控銑床的工具系統(tǒng)1.數(shù)控銑刀的裝夾

數(shù)控銑床使用的刀具通過刀柄與主軸相連，刀柄通過拉釘和主軸內(nèi)的拉也裝置固定在主軸上，由刀柄夾持傳遞扭矩。刀柄和主軸孔的配合面一般采用7:24圓錐配合，這樣使刀柄不會自鎖，換刀方便，具有較高的定位精度和較大的剛性，銑刀的裝夾如右圖所示。

2.工具系統(tǒng)工具系統(tǒng)是指連接數(shù)控機床與刀具的系列裝夾工具，有刀柄、連桿、連接套和夾頭等組成。數(shù)控機床工具系統(tǒng)能實現(xiàn)刀具的快速、自動裝夾。隨著數(shù)控工具系統(tǒng)的應用與日俱增，我國已經(jīng)建立了標準化、系列化、模塊式的數(shù)控工具系統(tǒng)。數(shù)控機床的工具系統(tǒng)分為整體式和模塊式兩種形式。當銑刀直徑小于16mm時，一般可使用普通ER彈簧夾頭刀柄夾持；當大于16mm或切削力很大時，應采用側(cè)固式刀柄、強力彈簧夾頭或液壓夾頭刀柄夾持。自動換刀系統(tǒng)為了提高數(shù)控機床的加工效率，除了要提高切削速度，減少非切削時間也很重要。現(xiàn)代數(shù)控機床正向著工件在一臺機床上一次裝夾可完成多道工序或全部加工工序加工的方向發(fā)展，這些多工序加工的數(shù)控機床在加工過程中需要使用多種刀具，因此必須有自動換刀系統(tǒng)，以便選用不同刀具來完成不同工序的加工。自動換刀裝置應具備換刀時間短，刀具重復定位精度高，有足夠的刀具儲備量，體積小，安全可靠等特性。一、數(shù)控車床的自動轉(zhuǎn)位刀架1、數(shù)控車床方刀架這種刀架是在臥式車床方刀架的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種自動換刀裝置，它有四個刀位，能同時裝夾四把車刀，刀架回轉(zhuǎn)90°，刀具變換一個刀位，轉(zhuǎn)位信號和刀位號的選擇由加工程序指令控制。該刀架的形狀如右圖所示該刀架的結(jié)構(gòu)如右圖所示2.數(shù)控車床盤形自動回轉(zhuǎn)刀架數(shù)控車床盤形自動回轉(zhuǎn)刀架回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)圖3.車削中心動力轉(zhuǎn)塔刀架適用于全功能型數(shù)控車床及車削中心的動力轉(zhuǎn)塔刀架，刀盤上既可以安裝各種非動力輔助刀夾（車刀夾、鏜刀夾、彈簧夾頭、莫氏刀柄）夾持刀具進行加工，還可以安裝動力刀夾進行主動切削，配合主機完成車、銑、鉆、鏜等各種復雜工序，從而實現(xiàn)加工程序的運動化、高效化，動力刀架的結(jié)構(gòu)和傳動示意如下圖所示。外形結(jié)構(gòu)傳動示意圖動力轉(zhuǎn)塔刀架4.刀庫式自動換刀裝置主要應用于加工中心上，主要包括刀庫、刀具交換裝置等部分。（1）刀庫是存放加工過程中所使用的全部刀具的裝置，它的容量從幾把到上百把。加工中心刀庫形式很多、結(jié)構(gòu)也各不相同刀具交換裝置等常用的有鼓盤式刀庫、鏈式刀庫和格子盒式刀庫1）鼓盤式刀庫各種鼓盤式刀庫徑向取刀式軸向取刀式2）鏈式刀庫是在環(huán)形鏈條上裝有許多刀座，刀座的孔中裝夾各種刀具，鏈條由鏈輪驅(qū)動。鏈式刀庫有單環(huán)鏈式和多環(huán)鏈式等幾種。當鏈條較長時，可以增加支承鏈輪的數(shù)目，使鏈條折疊回繞，提高空間利用率，各種鼓盤式刀庫如下圖所示。各種鏈式刀庫3）格子盒式刀庫刀具分幾排直線排列，由縱、橫向移動的取刀機械手完成選刀運動，將選取的刀具送到固定的換刀位，固定型格子盒式刀庫如下圖所示。固定型格子盒式刀庫（2）刀具的選擇按數(shù)控裝置的刀具選擇指令，從刀庫中挑選各工序所需要的刀具的操作稱為自動選刀。常用的選刀方式有順序選刀和任意選刀。1）順序選刀刀具的順序選擇方式是將刀具按加工工序的順序，一次放入刀庫的每一個刀座內(nèi)，刀具順序不能搞錯。當加工工件改變時，刀具在刀庫上的排列也要改變。這種方式是缺點是同一工件上的相同的刀具不能重復使用，因此刀具的數(shù)量增加，降低了刀具和刀庫的利用率，優(yōu)點是它的控制以及刀庫的運動等比較簡單。2）任意選刀是預先把刀庫中每把刀具（或刀座）都編上代碼，按照編碼選刀，刀具在刀庫中不必按照工件的加工順序排列。任意選刀有三種方式：刀具編碼式、刀座編碼式及計算機記憶式。①刀具編碼式這種選擇方式采用了一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)，并對每把刀具進行編碼，換刀時通過編碼識別裝置，根據(jù)換刀指令代碼，在刀庫中尋找所需要的刀具，接觸式識別的編碼刀柄結(jié)構(gòu)如圖所示。接觸式識別的編碼刀柄結(jié)構(gòu)示意圖②刀座編碼式是對刀庫中所有的刀座預先編碼，一把刀具只對應一個刀座，從一個刀座中取出的刀具必須放回同一個刀座中。否則會形成故障。③計算機記憶式目前加工中心上大量使用，這種方式能將刀具號和刀庫中的刀座位置（地址）對應地存放在計算機的存儲器或可編程控制器的存儲器中。不論刀具存放在哪個刀座上，新的對應關(guān)系重新存放，這樣刀具可在任意位置存取，刀具不需要設(shè)置編碼元件，結(jié)構(gòu)大為簡化，控制也十分簡單。在刀庫機構(gòu)中通常設(shè)有刀庫零位，執(zhí)行自動選刀時，刀庫可以正反方向旋轉(zhuǎn)，每次刀時刀庫不會超過1/2圈。（3）刀具交換裝置是指數(shù)控機床的自動換刀裝置中，實現(xiàn)刀庫與機床主軸之間刀具傳遞和刀具裝卸的裝置。自動換刀的刀具可夾固在專用刀夾內(nèi)，每次換刀時將刀夾直接裝入主軸。通常分為和無機械手換刀。有機械手換刀刀具交換方式應用最為廣泛，具有靈活性強，換刀時間短的特點。機械手的結(jié)構(gòu)形式多樣，換刀方式也有所不同。常用的有180°回轉(zhuǎn)刀具交換形式和回轉(zhuǎn)插入式刀具交換裝置。無機械手換刀無機械手換刀的方式是利用刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)交換，也叫主軸直接式換刀。這種換刀機構(gòu)不需要機械手，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊。由于換刀時機床不工作，所以不會影響加工精度，但機床加工效率下降。另外刀庫結(jié)構(gòu)尺寸受限，裝刀數(shù)量不能太多。這種方式常用于小型的加工中心。每把刀具在刀庫上的位置是固定的，從某個刀座上取下的刀具，用完后仍然要放回原來刀座上。數(shù)控加工技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展Part4數(shù)控機床的產(chǎn)生為解決單件、小批量、復雜型面工件加工的自動化并保證質(zhì)量，一種用計算機以數(shù)字指令控制的數(shù)字控制機床便應運而生，成為一種靈活、通用、能夠適應產(chǎn)品頻繁改型的“柔性”自動化機床。數(shù)控機床最大的特點就是，當改變加工工件時，只需要向數(shù)控系統(tǒng)輸入新的加工程序，而不需要對機床進行人工的調(diào)整和直接參與操作，就可以完成整個加工過程，而且生產(chǎn)效率和加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定，能高效優(yōu)質(zhì)地完成復雜型面工件的加工。我國從1958年開始研究數(shù)控技術(shù)，從20世紀70年代開始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域全面展開。20世紀80年代，由于從日本、美國、德國等引進了數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的制造技術(shù)，使我國的數(shù)控機床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個質(zhì)的飛躍，數(shù)控機床的品種不斷增多，規(guī)格愈發(fā)齊全，許多技術(shù)復雜的大型數(shù)控機床、重型數(shù)控機床相繼研制出來。目前，我國已有幾十家機床廠能夠生產(chǎn)不同類型的數(shù)控機床和加工中心。數(shù)控技術(shù)現(xiàn)狀1．數(shù)控裝置數(shù)控裝置的發(fā)展是數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床發(fā)展的關(guān)鍵。目前廣泛采用以小型計算機、微處理器為核心的計算機數(shù)控裝置(CNC)。數(shù)控裝置的當前水平主要體現(xiàn)在以下幾方面：1)數(shù)控裝置的微處理器CPU由8位增加到16位、32位，最近開發(fā)出64位CPU，并開始使用精簡指令集運算芯片RISC作為CPU，使運算速度得到進一步提高；大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路和多微處理器的采用，使數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)標準化、模塊化、通用化，數(shù)控功能可根據(jù)需要進行組合和擴展。2)數(shù)控裝置配有多種遙控和智能接口，如RS232串行接口、RS422高速遠距離串行接口、DNC接口等，配備DNC接口可以實現(xiàn)幾臺數(shù)控機床之間的數(shù)據(jù)通信，也可以直接對幾臺數(shù)控機床進行控制；采用MAP網(wǎng)絡、以太網(wǎng)等，為解決不同類型、不同廠家生產(chǎn)的數(shù)控機床的聯(lián)網(wǎng)和數(shù)控機床進入FMS和CIMS等制造系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。3)數(shù)控裝置具有很好的可操作性能。彩色CRT顯示器不僅能顯示字符、平面圖形，還能顯示三維動態(tài)立體圖形；4)數(shù)控裝置的可靠性大大提高，平均無故障時間達到10000～36000小時。5)在20世紀90年代產(chǎn)生了開放結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。該數(shù)控系統(tǒng)具有友好的人機界面和開發(fā)平臺，其硬件、軟件和總線規(guī)范是對外開放的，機床制造商可以在該開放系統(tǒng)的平臺上增加一定的硬件和軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)成自己的系統(tǒng)。2．軟件伺服驅(qū)動技術(shù)伺服技術(shù)的發(fā)展水平主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1)永磁同步交流電動機逐漸取代直流伺服電動機，提高了電動機的可靠性，降低了制造成本。2)組成伺服驅(qū)動電路的位置、速度、電流控制環(huán)節(jié)部分實現(xiàn)了數(shù)字化，甚至進行了全數(shù)字化控制；伺服系統(tǒng)的位置環(huán)和速度環(huán)均采用軟件控制。3)采用高速、高分辨率的位置檢測裝置組成半閉環(huán)和閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。其中增量式位置檢測編碼器達到10000p/r，絕對式編碼器可達到1000000p/r和0.01μm/脈沖的分辨率。分辨率為0.1μm時，位移速度可達到240m/min，極大提高了位置控制精度。

4)對于一些具有較大靜止摩擦的數(shù)控機床，新型的數(shù)字伺服系統(tǒng)具有補償機床驅(qū)動系統(tǒng)靜摩擦的非線性控制功能。3．編程技術(shù)傳統(tǒng)的脫機編程是由手工或編程計算機系統(tǒng)完成程序編制，然后再輸入到數(shù)控裝置的?，F(xiàn)代的CNC系統(tǒng)可以將自動編程的很多功能植入到數(shù)控裝置里，使工件的加工程序可以在數(shù)控裝置的操作面板上在線編制，因此在線編程又稱為圖形人機對話編程。在線編程過程中不僅可以處理幾何信息，還可以處理工藝信息，數(shù)控裝置中設(shè)有與該機床加工工藝相關(guān)的小型工藝數(shù)據(jù)庫或?qū)＜蚁到y(tǒng)，可以自動選擇最佳工藝參數(shù)。4．數(shù)控機床的工況檢測、監(jiān)控及故障診斷現(xiàn)代數(shù)控機床上裝有各種類型的監(jiān)控、檢測裝置。如裝有工件尺寸檢測裝置，對工件加工尺寸進行定期檢測，發(fā)現(xiàn)超差則及時發(fā)出報警或補償信號；還有紅外、超聲發(fā)射等監(jiān)控裝置，對刀具工況進行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)刀具磨損超標或破損則及時報警，以便調(diào)換刀具，保證加工產(chǎn)品的質(zhì)量；具有很好的故障自診斷功能和保護功能，目前CNC系統(tǒng)中已經(jīng)采用開機診斷、運行診斷、通信診斷、專家診斷等故障自診斷技術(shù)，對故障進行自動查找、分類、顯示、報警，便于及時發(fā)現(xiàn)和排除故障；軟件限位和自動返回功能避免了加工過程中出現(xiàn)特殊情況而造成的工件報廢和事故。5．機床的主機為提高數(shù)控機床的動態(tài)性能，機床主機和伺服系統(tǒng)進行了很好的機電匹配，采用機電一體化的總體布局，電氣總成在布局上和機床結(jié)構(gòu)有機地融為一體，同時主機進行了優(yōu)化設(shè)計。其具體表現(xiàn)在以下幾個方面：1)采用自動換刀裝置、自動更換工件機構(gòu)、數(shù)控夾盤、數(shù)控夾具等，集中工序以提高生產(chǎn)率和加工工件的形位精度；采用轉(zhuǎn)位主軸刀架，形成了五面加工能力。2)主運動部件不斷實現(xiàn)電氣化和高速化，提高了主運動的速度和調(diào)速范圍。近年來采用的內(nèi)裝式主軸電動機，將主軸部件做在電動機轉(zhuǎn)子上，大大提高了主軸轉(zhuǎn)速并減少了傳動鏈，主軸轉(zhuǎn)速最高可達10000～100000r/min，而且僅用1.8秒就可從0速升到最高轉(zhuǎn)速。3)采用機電一體化和全封閉式結(jié)構(gòu)，將數(shù)控裝置、強電控制裝置、液壓傳動油箱等設(shè)備全部與主機集成為一體，結(jié)構(gòu)緊湊，減少了管線和占地面積；工件加工區(qū)域完全封閉在可以窺視的罩殼內(nèi)，并采用自動排屑裝置，改善了加工環(huán)境和條件。4)采用電動機無級調(diào)速驅(qū)動，縮短了機械傳動鏈的長度，減小了噪聲，提高了機械效率。5)主機大件如床身、立柱、橫梁和工作臺，采用焊接結(jié)構(gòu)和合理的結(jié)構(gòu)形式，在減輕機床自重的條件下，獲得了高結(jié)構(gòu)剛度和抗振性，改善了動態(tài)特性，保證了數(shù)控機床在主運動功率比同類型普通機床大得多的情況下，能進行穩(wěn)定的切削。6)采用低摩擦阻力的滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副、滾動導軌、靜壓導軌、貼塑導軌等傳動元件和導向?qū)к墸岣吡藗鲃觿偠炔p小了摩擦阻力，從而提高了進給運動的動態(tài)響應特性和低速運動平穩(wěn)性，使工作臺能對數(shù)控裝置的指令做出準確的響應，能有效地避免所謂的“低速爬行”，從而提高了定位精度和運動平穩(wěn)性。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展1．數(shù)控技術(shù)的發(fā)展史從1952年世界上第一臺數(shù)控銑床問世至今50多年中，隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了從硬線數(shù)控到計算機數(shù)控兩個階段和從電子管數(shù)控到基于個人計算機平臺的數(shù)控共五代的發(fā)展。1)?1952年美國研制出第一代數(shù)控機床，其數(shù)控系統(tǒng)采用電子管、繼電器、模擬電路組成，體積龐大，價格昂貴。2)?1959年數(shù)控系統(tǒng)中開始廣泛采用晶體管和印刷電路板，數(shù)控系統(tǒng)跨入第二代。第二代數(shù)控系統(tǒng)體積縮小，成本有所下降。從1960年開始，其他一些工業(yè)國家如德國、日本等都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)并使用了數(shù)控機床。3)?1965年出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。第三代數(shù)控系統(tǒng)不僅體積小、功率消耗少，且可靠性提高，價格進一步下降。1967年，英國首先把幾臺數(shù)控機床聯(lián)結(jié)成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是最初的柔性制造系統(tǒng)(FMS)；之后，美國、日本也相繼進行了開發(fā)和應用。4)隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，小型計算機的價格急劇下降，小型計算機開始取代專用數(shù)控計算機，使數(shù)控系統(tǒng)進入了以小型計算機化為特征的第四代，數(shù)控的許多功能由軟件程序來實現(xiàn)。1970年，這種系統(tǒng)首次出現(xiàn)在美國芝加哥國際機床展覽會上。5)?1974年，以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)問世，標志著數(shù)控系統(tǒng)進入第五代。30多年來，微處理器數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床得到了飛速的發(fā)展和廣泛的應用。第四、五代數(shù)控系統(tǒng)主要由計算機硬件和軟件組成，通常稱為計算機數(shù)控系統(tǒng)(CNC)；又由于其利用存儲在存儲器里的軟件控制系統(tǒng)工作，因此也稱為軟件數(shù)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)容易擴大功能，柔性好，可靠性高。2.先進制造系統(tǒng)（1）數(shù)字控制系統(tǒng)數(shù)字控制系統(tǒng)(DNC系統(tǒng))是用一臺計算機直接控制多臺機床進行工件加工或裝備的系統(tǒng)，又稱群控系統(tǒng)，它在20世紀60年代末開始出現(xiàn)。在DNC系統(tǒng)中，基本保留了原來數(shù)控機床的CNC系統(tǒng)，并與DNC系統(tǒng)的中央計算機組成計算機網(wǎng)絡，實現(xiàn)了分級控制管理。1）DNC系統(tǒng)具有如下特點a）具有計算機集中處理和分時控制的能力；b）具有現(xiàn)場自動編程和對工件程序進行編輯和修改的能力，使編程與控制相結(jié)合，而且工件程序存儲容量大；c）具有生產(chǎn)管理、作業(yè)調(diào)度、工況顯示監(jiān)控和刀具壽命管理的能力。2）間接型DNC系統(tǒng)間接型DNC系統(tǒng)配有集中管理和控制的中央計算機，并在中央計算機和數(shù)控機床的數(shù)控裝置之間加有通信接口，3）直接型DNC系統(tǒng)在直接型DNC系統(tǒng)中，數(shù)控機床不再配備數(shù)控裝置，只需配置一個簡單的機床控制器。（2）柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)(FMS)是一個以網(wǎng)絡為基礎(chǔ)、面向車間的開放式集成制造系統(tǒng)，它具有多臺制造設(shè)備，由一個物料運輸系統(tǒng)將所有設(shè)備連接起來，由計算機進行高度自動的多級管理與控制，對一定范圍內(nèi)的多品種、中小批量工件進行制造。一個柔性制造系統(tǒng)的加工對象的品種為5～300種，其中30種以下的居多。FMS系統(tǒng)能夠進行的功能有：作業(yè)調(diào)度、工件程序選擇、工夾具管理、刀具破損或磨損檢測、托盤交換、自動檢測、診斷檢查等。一般認為FMS應由以下三個子系統(tǒng)組成。1）加工系統(tǒng)加工系統(tǒng)可以由FMC(柔性制造單元)組成，但大多數(shù)由CNC機床按DNC控制方式構(gòu)成，可以實現(xiàn)自動更換刀具和工件并自動進行加工。2）物流系統(tǒng)物流系統(tǒng)包括工件和刀具兩個物流系統(tǒng)，還包括工件和夾具的輸送、裝卸以及倉儲等裝置。系統(tǒng)設(shè)有中央刀庫，由工業(yè)機器人在中央刀庫與各機床的刀庫之間進行輸送和更換刀具，工件和夾具的存儲倉庫多用立體倉庫，由倉庫計算機進行管理和控制；進行輸送時大多使用有軌小車或無軌小車，小車的行車路線由電纜或光電引導。

3）信息流系統(tǒng)信息流系統(tǒng)包括加工系統(tǒng)及其物流系統(tǒng)的自動控制、在線狀態(tài)監(jiān)控及其信號處理，以及在線檢測和處理等。（3）柔性制造單元1）托盤交換式托盤交換式FMC適用于非回轉(zhuǎn)體工件或箱體工件的加工。托盤是固定工件的器具，通常在加工之前由操作者將相同或不同的工件分別安裝在若干個托盤上；環(huán)形交換工作臺作為工件的輸送和中間存儲部件；托盤座在環(huán)形導軌上由環(huán)鏈拖動回轉(zhuǎn)，每個托盤座上有地址識別碼。當某個工件加工完畢后，由托盤交換裝置將加工完畢的工件連同托盤拖回至環(huán)形交換工作臺的空位，然后按指令將另一個待加工的工件連同托盤旋轉(zhuǎn)到交換位置，由托盤交換裝置將它送到機床工作臺定位夾緊，準備加工。2）工業(yè)機器人搬運式對于回轉(zhuǎn)體工件，通常采用工業(yè)機器人搬運的FMC組成形式。工業(yè)機器人在車削或磨削加工中心和緩沖儲料裝置之間進行工件的自動交換。由于工業(yè)機器人的抓取重量和抓取尺寸范圍的限制，工業(yè)機器人搬運式主要適合于小件或回轉(zhuǎn)體工件。第2章數(shù)控機床編程基礎(chǔ)與加工工藝設(shè)計目錄ContentsPart1Part2Part3概述數(shù)控機床的坐標系數(shù)控加工程序結(jié)構(gòu)與格式Part1數(shù)控加工的工藝設(shè)計Part4數(shù)控編程中的數(shù)值計算Part5

概述Part11數(shù)控編程的概念（1）（2）（3）數(shù)控編程：（就是）數(shù)控加工程序的編制。是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。數(shù)控加工程序：（就是）把零件加工的工藝過程，工藝參數(shù)，位移數(shù)據(jù)及開關(guān)命令等信息用數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能代碼和格式按加工順序編寫成加工程序單，并記錄在信息載體上，通過數(shù)控機床的輸入裝置，將數(shù)控加工程序輸入機床數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控機床按數(shù)控程序的內(nèi)容加工出合格的零件。數(shù)控編程過程：數(shù)控機床是按照事先編制好的數(shù)控程序自動地對工件進行加工的高效自動化設(shè)備。理想的數(shù)控程序不僅應該保證能加工出符合圖樣要求的合格工件，還應該使數(shù)控機床的功能得到合理的應用與充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機床能安全、可靠、高效地工作。（4）數(shù)控編程控制介質(zhì)：按數(shù)控機床規(guī)定采用的代碼和程序格式，將工件的尺寸、刀具運動中心軌跡、位移量、切削參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速、切削進給量、背吃刀量等)以及輔助功能(換刀、主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、切削液的開與關(guān)等)編制成數(shù)控加工程序。在大部分情況下，要將加工程序記錄在加工程序控制介質(zhì)(簡稱控制介質(zhì))上。常見的控制介質(zhì)有磁盤、磁帶、穿孔帶等。通過控制介質(zhì)將工件加工程序輸入至數(shù)控系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)控制數(shù)控機床自動地進行加工。2數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟

1）分析零件圖分析零件的加工位置、加工方式（指定方案），以確定該零件是否適宜在

數(shù)控機床上加工或在哪種數(shù)控機床上加工；2）確定零件數(shù)控加工工藝過程在分析零件圖樣的基礎(chǔ)上，確定零件加工方法（如裝卡定

位方法）和加工路線（如對刀、切削路線），選定加工刀具并確定切削用量等工藝參數(shù)。3）進行必要的數(shù)值計算根據(jù)零件圖樣和所確定的加工路線，算出需輸入的數(shù)據(jù)。數(shù)值計

算的復雜程度取決于零件的復雜程度和數(shù)控系統(tǒng)的功能。4）編寫程序清單根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)編程手冊，機床能識別的指令代碼編程。5）程序輸入及校驗將程序輸入相應數(shù)控裝置，對所編程序進行圖形模擬以驗證其正確性。6）首件試加工首件試加工并檢測加工零件是否符合圖紙的各項要求，進行必要的修改，

進一步確認零件的正確性。3數(shù)控編程的方法數(shù)控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編程方法和自動編程方法。1）手工編程方法指由人工來完成數(shù)控編程中各個階段的工作。如圖所示對于幾何形狀不太復雜零件，加工程序不長，計算比較簡單，用手工編程。手工編程特點：耗費時間較長，容易出現(xiàn)錯誤，無法編寫復雜形狀零件的程序。2）計算機自動編程自動編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進行外，其余工作均由計算機輔助完成。采用計算機自動編程時，數(shù)學處理、編寫程序、檢驗程序等工作是由計算機自動完成的，由于計算機可自動繪制出刀具中心運動軌跡，使編程人員可及時檢查程序是否正確，需要時可及時修改，以獲得正確的程序。又由于計算機自動編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍，因此解決了手工編程無法解決的許多復雜零件的編程難題。

根據(jù)輸入方式的不同，可將自動編程分為語言數(shù)控自動編程、語音數(shù)控自動編程和圖形數(shù)控自動編程等。數(shù)控機床的坐標系Part2坐標系建立的原則1）刀具相對運動，工件相對靜止原則。即永遠假定刀具相對于靜止的工件坐標系運動。不同機床的進給運動部件不同，有的機床是刀具做實際的進給運動，如車床；有的是工作臺帶著工件做實際的進給運動，如銑床。機床坐標軸的正向規(guī)定前提：假定工件靜止，刀具相對于工件作進給運動；如要表示刀具固定，工件運動的坐標，則用X′Y′Z′A′B′C′來表示。按相對運動關(guān)系，由于工件運動方向與刀具運動方向相反，所以有：+X=-X′+Y=-Y′+Z=-Z′+A=-A′+B=-B′+C=-C′2）附加坐標軸

X、Y、Z基本坐標系又稱第一坐標系，它表示最靠近主軸的坐標系。此外，若有平行于基本坐標系、稍遠于主軸的坐標系稱為第二坐標系，其坐標軸用U、V、W軸表示，稱為擴展軸，它們分別平行于X、Y、Z軸。若還有平行于基本坐標系、更遠于主軸的坐標系稱為第三坐標系，其坐標軸用P、Q、R軸表示，它們也分別平行于X、Y、Z軸。同理，A、B、C稱為第一回轉(zhuǎn)坐標系；若有其它回轉(zhuǎn)運動軸則用D軸、E軸、F軸表示。坐標系的確定1．先確定Z軸1）對于有單個主軸的機床，Z軸的方向平行于主軸所在的方向，Z軸的正方向為刀具遠離工件的方向。機床主軸是傳遞主要切削動力的軸，可以表現(xiàn)為加工過程帶動刀具旋轉(zhuǎn)，也可表現(xiàn)為帶動工件旋轉(zhuǎn)。如車床、內(nèi)外圓磨床的Z軸是帶動工件旋轉(zhuǎn)的主軸；而鉆床、銑床、鏜床的Z軸則是帶動刀具旋轉(zhuǎn)的主軸。2）當機床有幾個主軸時，則規(guī)定垂直于工件裝夾平面的主軸為主要主軸，與該軸平行的方向為Z軸的方向。3）如果機床沒有主軸，如數(shù)控懸臂刨床，則規(guī)定Z軸垂直于工件在機床工作臺上的定位表面。坐標系的確定2．再確定X軸1）X坐標軸是水平方向，它平行于工件裝夾平面。2）對于主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)的機床，X坐標的方向在工件的徑向上，平行于橫向滑座的移動方向，刀具遠離主軸中心線的方向為X坐標軸的正方向。例如數(shù)控車床，3）對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床，如Z坐標是水平(臥式)的，當從主要刀具的主軸向工件看時，向右的方向為X的正方向；如Z坐標是垂直(立式)的，當從主要刀具的主軸向立柱看時，X的正方向指向右邊。4）對刀具或工件均不旋轉(zhuǎn)的機床(如刨床)，X坐標平行于主要進給方向，并以該方向為正方向。坐標系的確定3.Y坐標軸：Y坐標軸根據(jù)Z和X坐標軸，按照右手直角笛卡爾坐標系確定4.其他坐標軸：如在X、Y、Z主要直線運動之外另有第二組、第三組平行于它們

的運動，可分別將它們的坐標定為U、V、W和P、Q、R。5.旋轉(zhuǎn)坐標軸A、B、C：A、B、C分別表示其軸線平行于X、Y、Z的旋轉(zhuǎn)坐標軸。圖2-3—圖2-6是幾種常見數(shù)控車床、銑床和鏜床坐標系：機床坐標系、機床原點、機床參考點1．機床坐標系機床坐標系是機床上固有的坐標系，并設(shè)有固定的坐標原點，是按機床坐標系建立的原則由數(shù)控機床制造商提供。機床出廠時該坐標系就已確定，用戶不能輕易修改。該坐標系與機床的位置檢測系統(tǒng)相對應，是數(shù)控機床的基準，機床每次通電開機后應首先進行回零操作來建立機床坐標系。絕對編碼器數(shù)控機床不用回零操作也可以。2．機床原點機床原點又叫機械原點或機械零點，它是機床坐標系的原點。該點是機床上的一個固定點，其位置由機床制造商確定，是機床坐標系的基準點。數(shù)控車床的機床原點一般設(shè)在卡盤前端面或后端面與主軸中心線的交點。數(shù)控銑床的機床原點，各生產(chǎn)廠不一致，有的設(shè)在機床工作臺左下角頂點，有的設(shè)在機床工作臺的中心，還有的設(shè)在進給行程的終點。機床坐標系、機床原點、機床參考點3．機床參考點機床參考點是機床坐標系中一個固定不變的位置點，是用于對機床工作臺、滑板與刀具相對運動的測量系統(tǒng)進行標定和控制的點。機床參考點通常設(shè)置在機床各運動軸正向極限位置，通過減速行程開關(guān)粗定位而由零點脈沖精確定位。工件坐標系、工件原點1.工件坐標系:是編程人員在編程和加工時使用的坐標系，是程序的參考坐標系，工件坐標系

的位置以機床坐標系為參考點，一般在一個機床中可以設(shè)定6個工件坐標系。2.工件原點:編程人員以工件圖樣上的某點為工件坐標系，稱工件原點，而編程時的刀具軌跡

坐標點是按工件輪廓在工作坐標系中的坐標確定。在加工時，工件隨夾具安裝在機床上，這

時測量工件原點與機床原點間的距離，稱作工件原點偏置。在加工時，工件原點偏置便能自

動加到工件坐標系上，使數(shù)控系統(tǒng)可按機床坐標系確定加工時的絕對坐標值。3.選擇工件原點的一般原則是：1）工件原點選在工件的設(shè)計基準上。2）工件原點盡可能選在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上。3）對于結(jié)構(gòu)對稱的工件，工件原點應選在工件的對稱中心上。4）選擇工件原點時應便于各基點、節(jié)點坐標計算，減小編程誤差。5）工件原點的選擇應方便對刀及測量。絕對坐標與相對坐標運動軌跡的終點坐標是相對于起點計量的坐標系，稱為相對坐標系(或稱增量坐標系)。所有坐標點的坐標值均從某一固定坐標原點計量的坐標系，稱為絕對坐標系。如圖2-10中的A、B兩點，若以絕對坐標計量，則ＸA=30，YA=35，XB=12，YB=15。若以相對坐標計量，則B點的坐標是在以A點為原點建立起來的坐標系內(nèi)計量的，則終點B的相對坐標為XB=12-30=-18,YB=15-35=-20。數(shù)控加工程序結(jié)構(gòu)與格式Part3典型的數(shù)控系統(tǒng)

1）國外典型數(shù)控系統(tǒng)有：FANUC(日本)、SIEMENS（德國）、FAGOR（西班牙）等。2）國內(nèi)的典型數(shù)控系統(tǒng)有：華中數(shù)控和廣州數(shù)控等。程序的結(jié)構(gòu)每種數(shù)控系統(tǒng)，根據(jù)本身的特點及編程的要求，都有一定的程序格式。對于不同數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床，其程序格式也不同。因此編程人員必須嚴格按照機床說明書的規(guī)定格式進行編程。程序的結(jié)構(gòu)：每一個程序都是由程序號、程序的內(nèi)容和程序結(jié)束三部分組成，程序中每一行稱為一個程序段，每一程序段至少由一個程序字所組成，程序字是由一個地址和數(shù)字組成，每一程序段后加一結(jié)束符，以表示一個程序段結(jié)束。程序的結(jié)構(gòu)

1.程序號程序號為程序的開始部分，為了區(qū)別存儲器中的程序，每個程序都要有程序編號，在編號前采用程序編號地址碼。如在華中數(shù)控系統(tǒng)中，采用“%”，在FANUC系統(tǒng)中，采用英文字母“O”作為程序編號地址，其他系統(tǒng)也有采用“P”、“:”等。2.程序內(nèi)容程序內(nèi)容部分是整個程序的核心。它由許多程序段組成，每個程序段由一個或多個指令構(gòu)成，它表示數(shù)控機床要完成的全部動作。程序開頭的幾個程序段，一般先進行選刀、換刀、設(shè)定切削用量，規(guī)定主軸轉(zhuǎn)向，是否使用切削液等工作，還要用G54～G59指出編程的原點。3.程序結(jié)束程序結(jié)束是以程序結(jié)束指令M02或M30作為整個程序結(jié)束的符號，來結(jié)束整個程序。M30與M02的不同點在于，前者程序結(jié)束后自動返回剛執(zhí)行過的程序的起始處，準備接下去起動機床加工下一個(相同的)工件，而無須人工進行查找和調(diào)用等操作。后者是程序結(jié)束。程序的結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu)如下：

OXXXX (程序號)N10G00X40Y30；

N20G90G00X28T01S800M03；

N30G01X-8Y5F200；

(程序內(nèi)容)N40X0Y0；

N50X28Y30；

N60G00X40；

N70M30(程序結(jié)束)程序段格式工件的加工程序是由程序段組成的。每個程序段由若干個數(shù)據(jù)字組成，每個字是控制系統(tǒng)的具體指令，它是由表示地址的英語字母、特殊文字和數(shù)字集合而成的。程序段格式是指一個程序段中字、字符、數(shù)據(jù)的書寫規(guī)則，通常有以下三種格式。1.字—地址程序段格式字—地址程序段格式是由語句號字、數(shù)據(jù)字和程序段結(jié)束組成。各字前有地址，各字的排列順序要求不嚴格，數(shù)據(jù)的位數(shù)可多可少，不需要的字以及與上一程序段相同的續(xù)效字可以不寫。該格式的優(yōu)點是程序簡短、直觀以及容易檢驗、修改，故該格式在目前廣泛使用。字—地址程序段格式如下：N-G-X-Y-Z-F-S-T-M-；例如,N40G01X25Y-36F100S500T01M03；程序段格式程序段內(nèi)各字的說明：（1）語句號字(N)用以識別程序段的順序號。用地址碼N和后面的若干位數(shù)字來表示。例如,N40表示該語句的順序號為40。（2）準備功能字(G功能字)G功能是使數(shù)控機床做某種操作的指令，用地址符G和兩位數(shù)字來表示，從G00～G99共100種。（3）尺寸字(X、Y、Z等)尺寸字由地址碼、+、－符號及絕對值(或增量)的數(shù)值構(gòu)成。尺寸字的地址碼有X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、I、J、K、D等。例如X20Y-40。尺寸字的“+”可省略。表示地址碼的英文字母的含義見表2-1所示。（4）進給功能字(F)它表示刀具中心運動時的進給速度。它由地址碼F和后面若干位數(shù)字構(gòu)成。這個數(shù)字的單位取決于每個數(shù)控系統(tǒng)所采用的進給速度的指定方法。如F100表示進給速度為100mm／min，具體內(nèi)容見所用數(shù)控機床編程說明書。（5）主軸轉(zhuǎn)速功能字(S)由地址碼S和其后的若干位數(shù)字組成，單位為轉(zhuǎn)速單位(r／min)。例如,S800表示主軸轉(zhuǎn)速為800r／min。（6）刀具功能字(T)由地址碼T和若干位數(shù)字組成。刀具功能字的數(shù)字是指定的刀號。數(shù)字的位數(shù)由所用系統(tǒng)決定。例如：T04表示第四號刀。（7）輔助功能字(M功能)輔助功能表示一些機床輔助動作的指令，用地址碼M和后面兩位數(shù)字表示。從M00～M99共100種。（8）程序段結(jié)束符它寫在每一程序段之后，表示程序結(jié)束。當用EIA標準代碼時，結(jié)束符為“CR”，用ISO標準代碼時為“NL”或“LF”。有的用符號“；”或“+”表示。

2.使用分隔符的程序段格式這種格式預先規(guī)定了輸入時可能出現(xiàn)的字的順序，在每個字前寫一個分隔符“HT”，這樣就可以不使用地址符，只要按規(guī)定的順序把相應的數(shù)字跟在分隔符后面就可以了。3.固定程序段格式這種程序段既無地址碼也無分隔符，各字的順序及位數(shù)是固定的。重復的字不能省略，所以每個程序段的長度都是一樣的。這種格式的程序段長且不直觀，目前很少使用。數(shù)控加工的工藝設(shè)計Part4數(shù)控加工工藝分析與設(shè)計數(shù)控加工工藝路線設(shè)計與通用機床加工工藝路線設(shè)計的主要區(qū)別,在于它往往不是指從毛坯到成品的整個工藝過程，而僅是幾道數(shù)控加工工序工藝過程的具體描述。因此在工藝路線設(shè)計中一定要注意到，由于數(shù)控加工工序一般都穿插于零件加工的整個工藝過程中，所以要與其它加工工藝銜接好。（一）常見工藝流程如圖所示。

數(shù)控加工工藝分析與設(shè)計（二）數(shù)控加工工藝路線設(shè)計中應注意以下幾個問題：1.工序的劃分

根據(jù)數(shù)控加工的特點，數(shù)控加工工序的劃分可按下列方法進行：

（1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內(nèi)容較少的零件，加工完后就能達到待檢狀態(tài)。（2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長，會受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內(nèi)存容量），機床連續(xù)工作時間的限制（如一道工序在一個工作班內(nèi)不能結(jié)束）等。此外，程序太長會增加出錯與檢索的困難。因此程序不能太長，一道工序的內(nèi)容不能太多。（3）以加工部位劃分工序。對于加工內(nèi)容很多的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點將加工部位分成幾個部分，如內(nèi)腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。（4）以粗、精加工劃分工序。對于經(jīng)加工后易發(fā)生變形的工件，由于對粗加工后可能發(fā)生的變形需要進行校形，故一般來說，凡要進行粗、精加工的過程，都要將工序分開。數(shù)控加工工藝分析與設(shè)計

2.順序的安排順序的安排應根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來考慮。順序安排一般應按以下原則進行：（1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也應綜合考慮；（2）先進行內(nèi)腔加工，后進行外形加工；（3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)；3.數(shù)控加工工藝與普通工序的銜接數(shù)控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如銜接得不好就容易產(chǎn)生矛盾。因此在熟悉整個加工工藝內(nèi)容的同時，要清楚數(shù)控加工工序與普通加工工序各自的技術(shù)要求、加工目的、加工特點，如要不要留加工余量，留多少；定位面與孔的精度要求及形位公差；對毛坯的熱處理狀態(tài)等，這樣才能使各工序達到相互滿足加工需要，且質(zhì)量目標及技術(shù)要求明確，交接驗收有依據(jù)。切削用量選擇在選擇了數(shù)控加工工藝內(nèi)容和確定了零件加工路線后，即可進行數(shù)控加工工序的設(shè)計。數(shù)控加工工序設(shè)計的主要任務是進一步把本工序的加工內(nèi)容、切削用量、工藝裝備、定位夾緊方式及刀具運動軌跡確定下來，為編制加工程序作好準備。1．確定走刀路線和安排加工順序走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。確定走刀路線時應注意以下幾點：（1）尋求最短加工路線a)零件圖樣b)路線1c)路線2最短走刀路線的設(shè)計

切削用量選擇（2）最終輪廓一次走刀完成a)路線1

b)路線3

c)路線3銑削內(nèi)腔的三種走刀路線

2．確定定位和夾緊方案在確定定位和夾緊方案時應注意以下幾個問題：(1）盡可能做到設(shè)計基準、工藝基準與編程計算基準的統(tǒng)一；(2）盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面；(3）避免采用占機人工調(diào)整時間長的裝夾方案；(4）夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位。切削用量選擇3.確定刀具與工件的相對位置對于數(shù)控機床來說，在加工開始時，確定刀具與工件的相對位置是很重要的，這一相對位置是通過確認對刀點來實現(xiàn)的。對刀點是指通過對刀確定刀具與工件相對位置的基準點。對刀點可以設(shè)置在被加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上與零件定位基準有一定尺寸聯(lián)系的某一位置，對刀點選擇在零件的加工原點。對刀點的選擇原則如下：(1）所選的對刀點應使程序編制簡單；(2）對刀點應選擇在容易找正、便于確定零件加工原點的位置；(3）對刀點應選在加工時檢驗方便、可靠的位置；(4）對刀點的選擇應有利于提高加工精度。切削用量選擇4.確定切削用量對于高效率的金屬切削機床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟的、有效的加工方式，要求必須合理地選擇切削條件。編程人員在確定每道工序的切削用量時，應根據(jù)刀具的耐用度和機床說明書中的規(guī)定去選擇。也可以結(jié)合實際經(jīng)驗用類比法確定切削用量。

背吃刀量主要受機床剛度的限制，在機床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于工序的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高加工效率。對于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數(shù)控加工的精加工余量可比通用機床加工的余量小一些。填寫數(shù)控加工技術(shù)文件填寫數(shù)控加工專用技術(shù)文件是數(shù)控加工工藝設(shè)計的內(nèi)容之一。這些技術(shù)文件既是數(shù)控加工的依據(jù)、產(chǎn)品驗收的依據(jù)，也是操作者遵守、執(zhí)行的規(guī)程。技術(shù)文件是對數(shù)控加工的具體說明，目的是讓操作者更明確加工程序的內(nèi)容、裝夾方式、各個加工部位所選用的刀具及其它技術(shù)問題。數(shù)控加工技術(shù)文件主要有：數(shù)控編程任務書、工件安裝和原點設(shè)定卡片、數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控加工走刀路線圖、數(shù)控刀具卡片等。文件格式可根據(jù)企業(yè)實際情況自行設(shè)計。數(shù)控編程中的數(shù)值計算Part5數(shù)控編程中的數(shù)學處理編程時的數(shù)學處理就是根據(jù)零件圖樣，按照已確定的加工路線和編程誤差，計算出編程時所需數(shù)據(jù)的過程。其中主要是計算零件輪廓或刀具中心軌跡的基點和節(jié)點坐標。兩個基本概念1．基點：構(gòu)成零件輪廓幾何素線的交點或切點稱為基點。2．節(jié)點：零件非圓曲線輪廓擬合線段中的交點或切點成為節(jié)點。2.5.1基點坐標的計算數(shù)控機床一般都具有直線插補和圓弧插補的功能，因此對于由直線、圓弧組成的平面輪廓零件，編程時主要是求各基點坐標?；c坐標的計算一般比較簡單，可根據(jù)零件圖樣給定的尺寸，運用代數(shù)、幾何、三角、解析幾何的有關(guān)知識，直接計算出數(shù)值。下面舉例說明。例如圖所示為刀具中心從起點S到終點H的軌跡，各基點坐標計算(計算各點的增量)如下：圖1走刀路線圖2.5.2節(jié)點坐標計算1．非圓曲線的節(jié)點計算“節(jié)點”就是逼近線段的交點，一個已知曲線方程的節(jié)點數(shù)主要取決于所用逼近線段的形狀（直線段還是圓弧段）、曲線方程的特性以及允許的逼近誤差。將三者利用數(shù)學關(guān)系求解，即可求得一系列的節(jié)點坐標，數(shù)控編程時可按這些節(jié)點劃分程序段。以下簡介常用的直線逼近及圓弧逼近的數(shù)值計算方法。（1）等間距直線逼近的節(jié)點計算等間距直線逼近是一種最簡單的方法。如圖所示，已知方程y=f(x)，根據(jù)給定△x求出xi，將xi代入y=f(x)即可求得一系列yi。Xi、yi即為每個線段的終點坐標。圖2等間距直線逼近求節(jié)點（2）等步長直線逼近的節(jié)點計算等步長直線逼近即是所有逼近線段的長度都相等，如圖1.3.5所示。（3）等誤差逼近的節(jié)點計算等誤差法是以直線擬合輪廓曲線時，使所有逼近線段的誤差δ相等，并且小于或等于允許誤差，如圖1.3.6所示。用這種方法確定的各逼近線段長度不等，逼近線段數(shù)目較少，但其計算過程比較復雜，要由計算機輔助完成，算法也較多，而且還在發(fā)展中。（4）圓弧逼近的節(jié)點計算輪廓曲線y=f(x)也可以用圓弧來逼近，并使逼近誤差小于或等于允許誤差。用圓弧逼近法去逼近零件的輪廓曲線時，需求出每段圓弧的圓心、起點和終點的坐標，以及圓弧的半徑。用圓弧逼近曲線的方法有曲率圓法、三點作圓法、相切圓法等。其中，三點作圓法、相切圓法都要先用直線逼近方法求出各節(jié)點，再通過已知節(jié)點求出圓，計算較繁瑣。三點圓法是通過已知的三個節(jié)點求圓，并作為一個圓弧插補程序段；相切圓法是通過已知的四個節(jié)點分別作出兩個相切的圓，編出兩個插補程序段，這種方法逼近輪廓的相鄰各圓弧是相切的。曲率圓法是一種等誤差圓弧逼近法。在直線逼近和圓弧逼近中，由于直線逼近計算簡便，故應用較多。而在直