数控编程与工艺.第三章

1、主讲教师：主讲教师： 概述概述 数控编程基础数控编程基础 数控加工程序格式与标准数控代码数控加工程序格式与标准数控代码 数控加工工艺分析数控加工工艺分析 数控车床编程数控车床编程 数控铣床编程数控铣床编程 加工中心编程加工中心编程 3.1 3.1 概概 述述 根据加工零件的图纸以及技术要求、工艺要求等切削加工的必根据加工零件的图纸以及技术要求、工艺要求等切削加工的必 要信息，将零件的要信息，将零件的工艺过程工艺过程、工艺参数工艺参数、刀具位移量刀具位移量及及方向方向以及其以及其 它它辅助动作辅助动作（换刀、变速、冷却、夹紧等），按运动顺序用数控机（换刀、变速、冷却、夹紧等），按运动顺序用数控机

2、 床床规定的指令代码规定的指令代码和程序和程序格式格式编成加工程序（零件程序），再将程编成加工程序（零件程序），再将程 序单中的全部内容记录在序单中的全部内容记录在控制介质控制介质上，输出给数控装置，从而指挥上，输出给数控装置，从而指挥 数控机床加工。这种从图纸到制成介质过程叫数控机床加工。这种从图纸到制成介质过程叫数控编程数控编程（NC NC programmingprogramming）。 数控编程的方法有两种：数控编程的方法有两种：手工编程；自动编程手工编程；自动编程 1)1)手工编程：零件数控加工程序的全部或主要内容由人工进行，手工编程：零件数控加工程序的全部或主要内容由人工进行， 广

3、泛采用于简单的点位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中。但对广泛采用于简单的点位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中。但对 复杂零件编程计算繁琐、程序量大、费时且易出错。复杂零件编程计算繁琐、程序量大、费时且易出错。 2)2)自动编程：按照编程信息的输入与计算机对信息的处理方式自动编程：按照编程信息的输入与计算机对信息的处理方式 不同，自动编程可分为以不同，自动编程可分为以自动编程语言为基础自动编程语言为基础的自动编程方法和以的自动编程方法和以 计算机辅助设计为基础的计算机辅助设计为基础的图形交互式自动编程方法图形交互式自动编程方法。 1 1）程序的编号、程序段号。）程序的编号、程序段号。 2 2）工

4、件原点的设置。）工件原点的设置。 3 3）所用刀具的刀具号，换刀指令。）所用刀具的刀具号，换刀指令。 4 4）主轴的启动、转向及转速指令。）主轴的启动、转向及转速指令。 5 5）刀具的引进、退出路径。）刀具的引进、退出路径。 6 6）加工方法，刀具切削运动的轨迹及进给量（或）加工方法，刀具切削运动的轨迹及进给量（或 进给速度）指令。进给速度）指令。 7 7）其他辅助功能指令，如冷却液的开、关，工件）其他辅助功能指令，如冷却液的开、关，工件 的松、夹等等。的松、夹等等。 8 8）程序结束指令）程序结束指令。 有关程序校验和试切削的几点说明有关程序校验和试切削的几点说明: 程序校验和试切削是对数控

5、编程的检查步骤。常用的校验和程序校验和试切削是对数控编程的检查步骤。常用的校验和 试切方法：试切方法：1 1）对于）对于平面轮廓平面轮廓零件可在机床上零件可在机床上用笔代替刀具、坐用笔代替刀具、坐 标纸代替工件标纸代替工件进行空运行绘图；进行空运行绘图；2 2）对于）对于空间曲面空间曲面零件，可用蜡零件，可用蜡 块、塑料或木料或块、塑料或木料或价格低的材料作工件，进行试切价格低的材料作工件，进行试切，以此检查程，以此检查程 序的正确性；序的正确性；3 3）在具有）在具有图形显示图形显示功能的机床上，或功能的机床上，或用静态显示用静态显示 （在机床坐标轴锁住的状态下形成的运动轨迹）或（在机床坐标

6、轴锁住的状态下形成的运动轨迹）或动态显示动态显示（模（模 拟刀具与工件的加工过程）的方法，则更为方便。上述方法只能拟刀具与工件的加工过程）的方法，则更为方便。上述方法只能 检查运动轨迹的正确性，不能判别工件的加工误差，要检查被加检查运动轨迹的正确性，不能判别工件的加工误差，要检查被加 工零件的加工精度和表面粗糙度，则必须工零件的加工精度和表面粗糙度，则必须进行首件试切削进行首件试切削，首件，首件 试切试切( (在允许的条件下在允许的条件下) )方法不仅可查出程序单和控制介质是否有方法不仅可查出程序单和控制介质是否有 错，还可知道加工精度是否符合要求。发现问题可及时修改程序错，还可知道加工精度是

7、否符合要求。发现问题可及时修改程序 单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸要求。当发现错误时，单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸要求。当发现错误时， 应分析错误的性质，或应分析错误的性质，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到，直到 符合图纸规定的精度要求为止。符合图纸规定的精度要求为止。 3.2 3.2 数控编程基础数控编程基础 3.2.1 3.2.1 数控机床坐标系的建立原则数控机床坐标系的建立原则 1 1）刀具相对运动，工件相对静止原则。刀具相对运动，工件相对静止原则。即永远假定刀具相即永远假定刀具相 对于静止的工件坐标系运动。不同机床的进给运动部件不同，有

8、对于静止的工件坐标系运动。不同机床的进给运动部件不同，有 的机床是刀具做实际的进给运动，如车床；有的是工作台带着工的机床是刀具做实际的进给运动，如车床；有的是工作台带着工 件做实际的进给运动，如铣床。件做实际的进给运动，如铣床。机床坐标轴的正向规定前提：假机床坐标轴的正向规定前提：假 定工件静止，刀具相对于工件作进给运动；定工件静止，刀具相对于工件作进给运动；如要表示刀具固定，如要表示刀具固定， 工件运动的坐标，则用工件运动的坐标，则用X Y Z A B CX Y Z A B C来表示。按相来表示。按相 对运动关系，由于工件运动方向与刀具运动方向相反，所以有：对运动关系，由于工件运动方向与刀具

9、运动方向相反，所以有： +X= -X+Y= -Y +Z= -Z +A= -A +B= -B +C= -C+X= -X+Y= -Y +Z= -Z +A= -A +B= -B +C= -C 2 2）附加坐标轴）附加坐标轴 X X 、Y Y、 Z Z 基本坐标系又称基本坐标系又称第一坐标系第一坐标系，它表示最靠近主轴它表示最靠近主轴 的坐标系。此外，若有平行于基本坐标系、稍远于主轴的坐标系的坐标系。此外，若有平行于基本坐标系、稍远于主轴的坐标系 称为第二坐标系，其坐标轴用称为第二坐标系，其坐标轴用U U、V V、W W轴表示，称为轴表示，称为扩展轴扩展轴，它，它 们分别平行于们分别平行于X X 、Y

10、 Y、 Z Z轴。若还有平行于基本坐标系、更远于轴。若还有平行于基本坐标系、更远于 主轴的坐标系称为第三坐标系，其坐标轴用主轴的坐标系称为第三坐标系，其坐标轴用P P、 Q Q、R R轴表示，它轴表示，它 们也分别平行于们也分别平行于X X 、Y Y、 Z Z轴。同理，轴。同理，A A、B B、C C 称为称为第一回转坐第一回转坐 标系标系；若有其它回转运动轴则用；若有其它回转运动轴则用D D轴、轴、E E轴、轴、F F轴表示。轴表示。 3.2.23.2.2如何确定机床的坐标系如何确定机床的坐标系 机床坐标系机床坐标系 机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用确定机床的机床坐标系是机床上固有的坐标

11、系，是用确定机床的成形成形 运动及辅助运动的坐标位置和方向运动及辅助运动的坐标位置和方向而建立的坐标系。而建立的坐标系。 ISOISO 组织数控机床的坐标轴和运动方向作了统一的规定，并制组织数控机床的坐标轴和运动方向作了统一的规定，并制 订了订了ISO841ISO841标准；它与我国有关部门制定的标准标准；它与我国有关部门制定的标准JB/T3051-JB/T3051- 19991999相当。相当。 1 1 坐标轴及运动方向的规定坐标轴及运动方向的规定 1 1）数控机床采用）数控机床采用右手直角笛卡儿坐标系右手直角笛卡儿坐标系， 三个坐标轴互三个坐标轴互 相垂直，其中三个手指的方向分别为直线进给

12、运动坐标轴相垂直，其中三个手指的方向分别为直线进给运动坐标轴X X 轴、轴、Y Y轴、轴、Z Z轴的正方向，称为轴的正方向，称为基本坐标轴基本坐标轴，它们之间符合，它们之间符合 右手定则右手定则；围绕；围绕X X、Y Y、Z Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别为轴旋转的圆周进给坐标轴分别为A A、 B B、C C轴，它们之间符合轴，它们之间符合右手螺旋定则右手螺旋定则。 1 1）Z Z坐标轴：坐标轴： A A 对于有且对于有且只有一个主轴只有一个主轴的机的机 床，则规定平行于机床床，则规定平行于机床主轴的坐标轴主轴的坐标轴 为为Z Z坐标轴坐标轴； B B 若机床上若机床上没有主轴没有主轴，则规定，

13、则规定垂垂 直于工件装夹面的坐标轴为直于工件装夹面的坐标轴为Z Z轴轴如：如： 牛头刨床；牛头刨床； C C若机床上有若机床上有几根主轴几根主轴：则规定：则规定选选 择垂直于工件装夹面的一根主轴择垂直于工件装夹面的一根主轴作为作为 主要主轴，主要主轴，Z Z轴即为平行于主要主轴轴即为平行于主要主轴 的坐标轴的坐标轴。 正方向：正方向：Z Z轴正方向是假定工件不轴正方向是假定工件不 动，刀具远离工件的方向，即增加刀动，刀具远离工件的方向，即增加刀 具和工件之间距离的方向；具和工件之间距离的方向； 2 2）X X坐标轴：坐标轴： X X坐标轴坐标轴垂直于垂直于Z Z 轴轴并并平行于工件装夹面平行于

14、工件装夹面。 A A 对于对于刀具旋转刀具旋转的的机床（铣、钻、机床（铣、钻、 镗），若镗），若Z Z轴是水平轴是水平的的( (卧式铣、镗卧式铣、镗) )， 则规定则规定从刀具主轴的后端向工件看从刀具主轴的后端向工件看去，去， X X轴正方向指向右边轴正方向指向右边。若。若Z Z轴是垂直的轴是垂直的 ( (立式铣立式铣) )，对单元柱机床：则规定，对单元柱机床：则规定从刀从刀 具主轴向立柱看具主轴向立柱看去，去， X X轴正方向指向右轴正方向指向右 边；对于桥式龙门机床，当由边；对于桥式龙门机床，当由主要主轴主要主轴 向中左侧立柱看向中左侧立柱看时，时，X X轴运动的正方向轴运动的正方向 指向

15、右方。指向右方。 B B 对对工件旋转工件旋转的的机床（车、磨床），机床（车、磨床）， 则规定则规定X X轴在轴在工件的径向工件的径向, ,且且平行于横向平行于横向 滑座滑座，X X轴正向轴正向为刀具为刀具远离工件远离工件旋转中心旋转中心 线的方向。线的方向。 C C对对刀具和工件都不旋转刀具和工件都不旋转的的机床（牛机床（牛 头刨床），则规定头刨床），则规定X X坐标平行于主要切坐标平行于主要切 削方向，并以刀具切削方向为削方向，并以刀具切削方向为X X轴正向。轴正向。 3 3）Y Y坐标轴坐标轴: : 当当Z Z、X X坐标轴都确定后，可由右手定则确定坐标轴都确定后，可由右手定则确定Y Y

16、坐坐 标轴正向。标轴正向。 总结：总结：1 1 一律看作是刀具相对静止的工件运动；一律看作是刀具相对静止的工件运动； 2 2 增大刀具和工件之间距离的方向为坐标轴正向；增大刀具和工件之间距离的方向为坐标轴正向； 3 X3 X、Y Y、Z Z三轴判定顺序为先三轴判定顺序为先Z Z，后，后X X，最后用右手定，最后用右手定 则判断则判断Y Y轴；轴； 4 4 不带不带“ ”“ ”的表示刀具运动，带的表示刀具运动，带“ ”“ ”的表示工的表示工 件运动；件运动； 5 5 XX、YY、ZZ不符合右手直角笛卡儿定则。不符合右手直角笛卡儿定则。 3 3 机床零点与机床参考点机床零点与机床参考点 1 1）机

17、床零点）机床零点( (机床坐标系原点机床坐标系原点) )： 机床零点是机床上的一个机床零点是机床上的一个固定点固定点, , 是机床基本坐标系的是机床基本坐标系的原原 点点。它是其它所有坐标系：工件坐标系、编程坐标系以及机床参。它是其它所有坐标系：工件坐标系、编程坐标系以及机床参 考点的基准点。考点的基准点。 对车床对车床：机床零点一般定义在：机床零点一般定义在主轴旋转中心线与卡盘后端面主轴旋转中心线与卡盘后端面 的交点的交点，坐标系是从机床零点开始建立的，坐标系是从机床零点开始建立的X X、Z Z轴二维坐标系，轴二维坐标系，Z Z 轴与主轴平行，为纵向进刀方向；轴与主轴平行，为纵向进刀方向；X

18、 X轴与主轴垂直，为横向进刀轴与主轴垂直，为横向进刀 方向；方向； 对铣床对铣床：生产厂家不同，规定也：生产厂家不同，规定也不同不同，有的在机床工作台中，有的在机床工作台中 心，有的在进给行程的终点。对立式铣床：机床原点定义在心，有的在进给行程的终点。对立式铣床：机床原点定义在X X 向、向、Y Y向工作台和向工作台和Z Z向主轴箱向正方向运动到达的极限位置，即进向主轴箱向正方向运动到达的极限位置，即进 给行程的终点。给行程的终点。 2 2）机床坐标系机床坐标系：机床坐标系是以机床原点（零点）为坐标原：机床坐标系是以机床原点（零点）为坐标原 点建立的坐标系。点建立的坐标系。 3 3）机床参考点

19、：机床参考点： 机床参考点又称机械原点机床参考点又称机械原点，也是机床上的一个固定点，也是机床上的一个固定点, ,它指它指 机床各机床各运动部件在各自的正向自动退至极限的一个固定点运动部件在各自的正向自动退至极限的一个固定点（由（由 限位开关精密定位）。以立式数控铣床为例，当机床开机时，限位开关精密定位）。以立式数控铣床为例，当机床开机时， 它的第一个任务是找机床参考点，其工作台会自动向右（它的第一个任务是找机床参考点，其工作台会自动向右（+X+X方方 向）、向前（向）、向前（+Y+Y方向）移至极限位置，同时刀具主轴也会向上方向）移至极限位置，同时刀具主轴也会向上 （+Z+Z方向）移至极限位置

20、，这时称各轴返回机床参考点（回方向）移至极限位置，这时称各轴返回机床参考点（回 零）。零）。一般机床原点与机床参考点重合一般机床原点与机床参考点重合。机床参考点是人为设。机床参考点是人为设 置的。置的。 至参考点时机床所显示的数值表示参考点与机床零点间的工至参考点时机床所显示的数值表示参考点与机床零点间的工 作范围。该数值被记忆在作范围。该数值被记忆在CNCCNC系统中，并在系统中建立了机床零系统中，并在系统中建立了机床零 点，作为系统内运算的基准点。也有机床在返回参考点（回点，作为系统内运算的基准点。也有机床在返回参考点（回 零）时显示为零（零）时显示为零（X0 Y0 Z0X0 Y0 Z0）

21、，表示该机床参考点建立在机床），表示该机床参考点建立在机床 零点上。零点上。 工件坐标系和工件原点工件坐标系和工件原点 1 1 工件坐标系工件坐标系（编程坐标系（编程坐标系）是编程人员在编程时使用的，）是编程人员在编程时使用的， 编程时为确定工件图纸上各几何要素的位置而建立的坐标系，编程时为确定工件图纸上各几何要素的位置而建立的坐标系， 称为工件坐标系；该坐标的原点即为工件原点（称为工件坐标系；该坐标的原点即为工件原点（工件零点也称工件零点也称 程序原点、程序零点、编程零点）程序原点、程序零点、编程零点）。 2 2 工件坐标系与机床坐标系的不同。机床坐标系是机床固有工件坐标系与机床坐标系的不同

22、。机床坐标系是机床固有 的，工件坐标系是在工件图上人为设定的。的，工件坐标系是在工件图上人为设定的。 3 3 工件坐标系的原点选择一是要满足编程简单；二是要便于工件坐标系的原点选择一是要满足编程简单；二是要便于 编程时运动轨迹的计算，尺寸换算少；三是要引起的加工误差编程时运动轨迹的计算，尺寸换算少；三是要引起的加工误差 小。一小。一般情况下，程序原点应选在尺寸标注的基准或定位基准般情况下，程序原点应选在尺寸标注的基准或定位基准 上上。例车削加工零件时，工件原点可选择在工件右端面中心点例车削加工零件时，工件原点可选择在工件右端面中心点/ / 或工件左端面中心点或工件左端面中心点/ /或卡盘前端面

23、中心点；铣削加工时，工件或卡盘前端面中心点；铣削加工时，工件 原点可选择在工件上表面中心点。原点可选择在工件上表面中心点。 4 4 工件坐标系与机床坐标系工件坐标系与机床坐标系的联系：二者的联系：二者 坐标轴坐标轴平行、同向，但原点不同平行、同向，但原点不同；可通过；可通过对对 刀刀 ，用，用G92G92指令建立二者的指令建立二者的联系联系。 绝对坐标与增量坐标绝对坐标与增量坐标 绝对坐标与相对坐标是计量坐标值的两种方式。若运动轨迹绝对坐标与相对坐标是计量坐标值的两种方式。若运动轨迹 上某点的坐标值是相对于它前一点的位置增量来标注的，即零件上某点的坐标值是相对于它前一点的位置增量来标注的，即零

24、件 上后一点位置是以前一点为零点进行标注的，这种坐标称为相对上后一点位置是以前一点为零点进行标注的，这种坐标称为相对 坐标（或增量坐标）；坐标（或增量坐标）； 若运动轨迹上某点的坐标值是相对于工若运动轨迹上某点的坐标值是相对于工 件原点来进行标注的，这种坐标称为绝对坐标。件原点来进行标注的，这种坐标称为绝对坐标。 绝对坐标时：绝对坐标时：X XA A=30 Y=30 YA A=35=35 X XB B=12 Y=12 YB B=15 =15 相对坐标时：相对坐标时：X XB B=-18 Y=-18 YB B=-20 =-20 X XA A=18 Y=18 YA A=20 =20 零件加工方法的

25、选择零件加工方法的选择 1 1）旋转体零件的加工：旋转体零件的加工：适于在数控车床、数控磨床上加工，适于在数控车床、数控磨床上加工， 粗车的加工路线是要考虑的主要问题；粗车的加工路线是要考虑的主要问题； 2 2）孔系零件加工：孔系零件加工：宜用直线控制的数控钻和数控镗床加工；宜用直线控制的数控钻和数控镗床加工； 在编程时可调用子程序以减少程序段数量及程序长度；在编程时可调用子程序以减少程序段数量及程序长度； 3 3）平面与曲面轮廓零件的加工：平面与曲面轮廓零件的加工：平面：平面：2 2轴联动的铣床上加轴联动的铣床上加 工；曲面：工；曲面：3 3轴或轴或3 3轴以上联动铣床或加工中心加工，最适应

26、为具轴以上联动铣床或加工中心加工，最适应为具 有旋转坐标轴的有旋转坐标轴的4 4轴、轴、5 5轴联动功能的铣床加工；轴联动功能的铣床加工； 4 4）模具型腔的加工：模具型腔的加工：该类零件表面复杂，不规则，表面质量该类零件表面复杂，不规则，表面质量 及精度高，材料硬、韧。适于用电火花机床成形加工（低刚度、及精度高，材料硬、韧。适于用电火花机床成形加工（低刚度、 细微加工）；细微加工）； 5 5）板形零件的加工：板形零件的加工：数控电火花线切割机床加工；加工余量数控电火花线切割机床加工；加工余量 少，精度高，无论被加工件硬度如何，只要是导体或半导体材料少，精度高，无论被加工件硬度如何，只要是导体

27、或半导体材料 都能加工。都能加工。 6 6）板材零件的加工：板材零件的加工：根据零件形状采用数控剪板机、数控板根据零件形状采用数控剪板机、数控板 料折弯机、数控冲压机加工；料折弯机、数控冲压机加工； 数控机床刀具与切削用量数控机床刀具与切削用量 1 1）刀具：）刀具：强度高、精度高、耐用度高、刚性好、装夹调整方强度高、精度高、耐用度高、刚性好、装夹调整方 便、切削性能好。便、切削性能好。 材料：尽量选用硬质合金刀具，高精度镗床还可以选用性能更材料：尽量选用硬质合金刀具，高精度镗床还可以选用性能更 好、更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具。金刚石刀片性能好好、更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具

28、。金刚石刀片性能好 编程时：需预先规定好刀具的结构尺寸和补偿尺寸。在刀具安编程时：需预先规定好刀具的结构尺寸和补偿尺寸。在刀具安 装之前，应根据编程时确定的参数，在机床外的对刀仪中确定刀补装之前，应根据编程时确定的参数，在机床外的对刀仪中确定刀补 参数，并调整到所需位置，当刀具调整好以后，要把刀具规格、专参数，并调整到所需位置，当刀具调整好以后，要把刀具规格、专 用刀具代号和该刀所要加工的内容列表记录下来，供编程时使用。用刀具代号和该刀所要加工的内容列表记录下来，供编程时使用。 2 2）切削用量的确定：）切削用量的确定：数控数控切削用量三要素：切削用量三要素：主要包括吃刀量主要包括吃刀量 （切

29、削深度切削深度）、主轴转速（）、主轴转速（切削速度切削速度）及）及进给速度进给速度（进给量进给量）。数）。数 控切削用量的选择原则与普通机床相同。控切削用量的选择原则与普通机床相同。 切削深度切削深度( (吃刀量吃刀量a ap p) )： 一般与刀具直径一般与刀具直径d d成正比，与切削宽度成正比，与切削宽度L L、切削速度、切削速度V V反比。主要根反比。主要根 据机床、夹具、工件、刀具的刚性决定。在允许情况下，最好一次据机床、夹具、工件、刀具的刚性决定。在允许情况下，最好一次 切除余量，提高加工效率。有时为了改善表面粗糙度和加工精度，切除余量，提高加工效率。有时为了改善表面粗糙度和加工精度

30、， 留一点余量留一点余量(0.2-0.5mm)(0.2-0.5mm)最后光加工一次。最后光加工一次。 切削速度：切削速度：指主运动的线速度；切削速度与刀具耐用度关系指主运动的线速度；切削速度与刀具耐用度关系 密切，随着密切，随着切削速度的增大，刀具的耐用度急剧下降切削速度的增大，刀具的耐用度急剧下降，大约将降，大约将降 低到原来的低到原来的3.125%,3.125%,故切削速度的选择主要取决于刀具耐用度。故切削速度的选择主要取决于刀具耐用度。 一般取一般取100-200m/min100-200m/min。 进给量：进给量：指工件或刀具每回转一周，刀具与工件之间沿进给指工件或刀具每回转一周，刀具

31、与工件之间沿进给 方向的相对移动；应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及方向的相对移动；应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及 刀具和工件材料来选择。加工表面粗糙度要求不高时进给速度可刀具和工件材料来选择。加工表面粗糙度要求不高时进给速度可 选大上些。进给速度可随时修调，但最大进给速度受设备刚度和选大上些。进给速度可随时修调，但最大进给速度受设备刚度和 进给系统性能的限制。进给系统性能的限制。若进给量若进给量F F提高一倍，耐用度将降到原来提高一倍，耐用度将降到原来 的的21%21%。 切削用量的选择原则切削用量的选择原则： 粗加工时，在系统刚度允许的情况下，选取较大背吃刀量粗加工时，在系

32、统刚度允许的情况下，选取较大背吃刀量a ap p和和 进给量进给量f f，不宜选取较高的切削速度，不宜选取较高的切削速度v vc c。 半精加工或精加工时，在保证加工质量的前提下，兼顾切削效半精加工或精加工时，在保证加工质量的前提下，兼顾切削效 率、经济性、生产成本，选取较小的率、经济性、生产成本，选取较小的a ap p和和f f，以及尽可能高的切削，以及尽可能高的切削 速度速度v vc c。 确定对刀点与换刀点确定对刀点与换刀点 刀位点刀位点：用于确定刀具在机床上的位置的：用于确定刀具在机床上的位置的刀具上的特定点刀具上的特定点。 车镗刀车镗刀：刀尖；：刀尖； 钻头钻头：钻尖；：钻尖；球头铣

33、刀球头铣刀：球头球心：球头球心 平头立铣、平头立铣、 面铣刀面铣刀：刀具轴与刀具底面交点；：刀具轴与刀具底面交点；切断刀切断刀：左、右、中心。：左、右、中心。 对刀点对刀点：在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的：在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的 起点，又称起点，又称起刀点起刀点或零件的程序起点。对刀点既可选在工件上，或零件的程序起点。对刀点既可选在工件上， 与程序原点重合，也可选在工件外，任何便于对刀之处，但该点与程序原点重合，也可选在工件外，任何便于对刀之处，但该点 与程序原点之间必须有确定的坐标联系。选对刀点时要考虑到找与程序原点之间必须有确定的坐标联系。选对刀点时要考

34、虑到找 正容易、编程方便、对刀误差小、加工时检查方便可靠。正容易、编程方便、对刀误差小、加工时检查方便可靠。 选择对刀点、换刀点的原则：选择对刀点、换刀点的原则： l选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。 l选在对刀方便，便于测量、观察的地方。选在对刀方便，便于测量、观察的地方。 l选在便于坐标计算的地方。加工误差小，对刀误差可以通过选在便于坐标计算的地方。加工误差小，对刀误差可以通过 试切加工结果进行调整。试切加工结果进行调整。 对刀：对刀：就是使就是使“对刀点对刀点”与与“刀位点刀位点”重合的操作。对刀的重合的操作。对刀的

35、目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置。目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置。 换刀点：换刀点： 换刀时的位置，是为加工中心、数控车等多刀加换刀时的位置，是为加工中心、数控车等多刀加 工的机床而设置的。工的机床而设置的。 刀具参考点：刀具参考点： 刀具参考点也叫作刀具参考点也叫作刀具零点刀具零点，是主轴上的一个固定基准点。，是主轴上的一个固定基准点。 当机床各轴当机床各轴返回机床参考点时，刀具参考点与机床参考点重合。返回机床参考点时，刀具参考点与机床参考点重合。 数控加工工艺路线的确定数控加工工艺路线的确定 1 1）加工路线）加工路线( (或称走刀路线或称走刀路线) )是指数控加工中刀具（刀

36、位点）是指数控加工中刀具（刀位点） 相对于被加工零件的运动轨迹。不但包括工步内容，也反映工步相对于被加工零件的运动轨迹。不但包括工步内容，也反映工步 顺序。顺序。 确定加工路线的原则：确定加工路线的原则：选择最短加工路线。选择最短加工路线。1 1）使被加工零件）使被加工零件 获得良好的加工精度和表面质量；获得良好的加工精度和表面质量；2 2）使数值计算简单，程序段）使数值计算简单，程序段 数量少；数量少；3 3）尽量使走刀路线最短，减少进退刀时间和其他辅助）尽量使走刀路线最短，减少进退刀时间和其他辅助 时间。时间。4) 4) 确定轴向移动尺寸时，应考虑刀具的引入长度和超越确定轴向移动尺寸时，应

37、考虑刀具的引入长度和超越 长度。长度。 铣削外轮廓时：铣削外轮廓时： A A 选择合理的进、退刀位置，进、退刀位置应选择在不重要选择合理的进、退刀位置，进、退刀位置应选择在不重要 的位置。刀具应沿轮廓的位置。刀具应沿轮廓切线方向切入、切出切线方向切入、切出，以保证工件轮廓光，以保证工件轮廓光 滑；滑；若沿法向方向若沿法向方向，将在零件外形上留下明显的刀痕。，将在零件外形上留下明显的刀痕。 B B 在在轮廓加工轮廓加工时应时应避免进给停顿避免进给停顿。加工。加工内槽内槽时，为达到时，为达到 表面粗糙度，采用表面粗糙度，采用环切法环切法。若用。若用行切法行切法，则需，则需最后环切一最后环切一 切切

38、，光整表面。，光整表面。 C C 精铣时，尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热精铣时，尤其是工件材料为铝镁合金、钛合金或耐热 合金，应尽量采用顺铣，以利于提高零件的表面质量和减合金，应尽量采用顺铣，以利于提高零件的表面质量和减 小机床的振颤。小机床的振颤。 D D 车螺纹及钻孔时，增加必要辅助尺寸车螺纹及钻孔时，增加必要辅助尺寸, ,增加必要的停增加必要的停 顿时间，使刀具在短时间内作无进给光整加工。顿时间，使刀具在短时间内作无进给光整加工。 E E 孔系加工时应尽量按规律运动。孔系加工时应尽量按规律运动。 F F 采用多次走刀，能控制零件变形误差，以提高零件加采用多次走刀，能控制零件变形误

39、差，以提高零件加 工精度。精加工余量工精度。精加工余量0.2-0.5mm0.2-0.5mm。 最短加工路线的选择最短加工路线的选择 钻孔循环加工路线钻孔循环加工路线 刀具切入和切出方式刀具切入和切出方式 内槽加工：内槽加工： 环切法环切法 行切法行切法 螺纹、孔加工螺纹、孔加工 辅助尺寸及辅助时间辅助尺寸及辅助时间 2 2）加工工序的划分）加工工序的划分 基面先行基面先行的原则；的原则；先粗后精先粗后精的原则；先主后次的原则；的原则；先主后次的原则；先先 面后孔面后孔的原则；的原则；先近后远、先内后外先近后远、先内后外的原则。的原则。 在数控机床上加工零件，加工工序的划分要根据加工零件在数控机

40、床上加工零件，加工工序的划分要根据加工零件 的具体情况进行具体分析，没有固定的模式，往往是多种方的具体情况进行具体分析，没有固定的模式，往往是多种方 法的综合运用。法的综合运用。 A A 刀具集中分序法刀具集中分序法：按所用刀具划分工序，即用同一把刀：按所用刀具划分工序，即用同一把刀 完成零件上所有可以完成的部位。优点：减少换刀次数；压完成零件上所有可以完成的部位。优点：减少换刀次数；压 缩空行程时间；减少不必要的定位误差。缩空行程时间；减少不必要的定位误差。 B B 粗、精加工分序法粗、精加工分序法：粗、精加工要分开，以使加工后零：粗、精加工要分开，以使加工后零 件的变形得到充分的恢复。优点

41、：提高零件的加工精度。件的变形得到充分的恢复。优点：提高零件的加工精度。 C C 按加工部位分序法按加工部位分序法：一般先加工平面、定位面，后加工：一般先加工平面、定位面，后加工 孔；由低精度到高精度；由简单的几何形状到复杂的几何形孔；由低精度到高精度；由简单的几何形状到复杂的几何形 状，先近后远。状，先近后远。 3 3）加工顺序的安排）加工顺序的安排 A A 上道工序的加工不能影响下道工序的定位和夹紧。上道工序的加工不能影响下道工序的定位和夹紧。 B B 先安排内形、内腔的加工工序，后安排外形的加工。先安排内形、内腔的加工工序，后安排外形的加工。 C C 以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的

42、工序，最好在以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序，最好在 一次定位夹紧后连续进行加工，以减少重复定位次数、换刀一次定位夹紧后连续进行加工，以减少重复定位次数、换刀 数、挪动压紧元件数。数、挪动压紧元件数。 D D 同一安装中进行的多道工序，将影响工件刚性程度小的同一安装中进行的多道工序，将影响工件刚性程度小的 放在前。放在前。 4 4）数控工序与普通工序的衔接）数控工序与普通工序的衔接 建立相互状态要求：是否留加工余量，留多少；定位孔与建立相互状态要求：是否留加工余量，留多少；定位孔与 定位面的精度要求及形位公差要求；对校形工序的技术要定位面的精度要求及形位公差要求；对校形工序的技术要 求

43、；对毛坯的热处理状态要求等。求；对毛坯的热处理状态要求等。 5 5 工件的装夹方式工件的装夹方式 原则原则：1 1）力求设计基准、工艺基准和编程计算的基准统一；）力求设计基准、工艺基准和编程计算的基准统一； 2 2）尽量减少工件的装夹次数和辅助时间，尽可能在一次装夹中）尽量减少工件的装夹次数和辅助时间，尽可能在一次装夹中 加工出全部待加工面；加工出全部待加工面；3 3）避免采用待机调整方案；）避免采用待机调整方案；4 4）对加工中）对加工中 心，工件在安放时要兼顾各个工位的加工，考虑刀具长度、刚度心，工件在安放时要兼顾各个工位的加工，考虑刀具长度、刚度 对加工质量的影响。对加工质量的影响。 A

44、 A 尽量采用组合夹具。尽量采用组合夹具。 B B 零件定位、夹紧的部位应考虑到不妨碍各部位的加工、更零件定位、夹紧的部位应考虑到不妨碍各部位的加工、更 换刀具以及重要部位的测量尤其是要注意不能发生刀具与工件、换刀具以及重要部位的测量尤其是要注意不能发生刀具与工件、 刀具与夹具碰撞的现象。刀具与夹具碰撞的现象。 C C 夹紧力应力求通过（靠近）主要支承点可在支承点所组成夹紧力应力求通过（靠近）主要支承点可在支承点所组成 的三角形内；应力求靠近切削部位，并在刚性较好的地方。尽量的三角形内；应力求靠近切削部位，并在刚性较好的地方。尽量 不要在被加工孔径的上方，以减少零件的变形。不要在被加工孔径的上

45、方，以减少零件的变形。 D D 零件的装卡、定位要考虑到重复安装的一致性，以减少对零件的装卡、定位要考虑到重复安装的一致性，以减少对 刀时间，提高同一批零件加工的一致性。一般同一批零件采用同刀时间，提高同一批零件加工的一致性。一般同一批零件采用同 一定位基准，同一装卡方式。一定位基准，同一装卡方式。 3.3 3.3 数控加工程序格式及标准数控代码数控加工程序格式及标准数控代码 3.3.1 3.3.1 数控加工程序格式数控加工程序格式 数控代码（编码）标准有两种：数控代码（编码）标准有两种：EIAEIA（美国电子工业协会）制（美国电子工业协会）制 定的定的EIA RS244EIA RS244和和

46、ISOISO（国际标准化协会）制定的（国际标准化协会）制定的ISOS840ISOS840。 现在我国规定新产品一律采用现在我国规定新产品一律采用ISOISO代码。常用的数控标准有以下代码。常用的数控标准有以下 几方面：几方面： 1 1 数控的名词术语；数控的名词术语； 2 2 数控机床的坐标轴和运动方向；数控机床的坐标轴和运动方向； 3 3 数控机床的字符编码（数控机床的字符编码（ISOISO、EIAEIA代码）；代码）； 4 4 数控编程的程序段格式；数控编程的程序段格式； 5 5 准备机能（准备机能（G G代码）和辅助机能（代码）和辅助机能（M M代码）；代码）； 6 6 进给功能、主轴功

47、能和刀具功能；进给功能、主轴功能和刀具功能； 程序结构与程序段格式程序结构与程序段格式 1.1.加工程序的结构加工程序的结构 加工程序加工程序 主程序和子程序主程序和子程序 程序段程序段(block)(block) 字字(word)(word) 地址和数据地址和数据 2.2.程序段程序段格式格式（程序号、程序段、程序结束）（程序号、程序段、程序结束） 1) 1) 加工程序可分为加工程序可分为主程序和子程序主程序和子程序，无论是主程序还是子，无论是主程序还是子 程序，每一个程序都是由程序，每一个程序都是由程序号程序号、程序内容程序内容和和程序结束程序结束三部分三部分 组成。程序的内容则由若干组成

48、。程序的内容则由若干程序段程序段组成，程序段是由若干组成，程序段是由若干程序程序 字字组成，每个程序字又由组成，每个程序字又由地址符和带符号或不带符号的数值地址符和带符号或不带符号的数值组组 成，程序字是程序指令中的最小有效单位。成，程序字是程序指令中的最小有效单位。 机能机能地址符地址符说明说明 程序号程序号O O、P P或或% %程序编号地址程序编号地址 程序段号程序段号N N 程序段顺序编号地址程序段顺序编号地址 坐标字坐标字 X X，Y Y，Z Z；U U，V V，W W；P P，Q Q，R R； A A，B B，C C；D D，E E； I I，J J，K K； 直线坐标轴直线坐标轴

49、 旋转坐标轴旋转坐标轴 圆弧半径圆弧半径 圆弧中心坐标圆弧中心坐标 准备功能准备功能G G指令动作方式指令动作方式 辅助功能辅助功能M M，B B；开关功能，工作台分度等开关功能，工作台分度等 补偿值补偿值H H或或D D补偿值地址补偿值地址 暂停暂停P P或或X X或或F F暂停时间暂停时间 重复次数重复次数L L或或H H 子程序或循环程序的循环子程序或循环程序的循环 次数次数 切削用量切削用量S S或或V V；F F 主轴转数或切削速度主轴转数或切削速度 进给量或进给速度进给量或进给速度 刀具号刀具号T T刀库中刀具编号刀库中刀具编号 2 2 主程序与子程序主程序与子程序 主程序与子程序

50、的关系主程序与子程序的关系 %01 (MAIX-PRO)%01 (MAIX-PRO) N20N20M98M98L10L10；调用；调用 N21N21 N80N80M98M98L10L10；调用；调用 N100N100M02M02 %10 (SUB-PRO)%10 (SUB-PRO) N1000N1000 N1100N1100 N1200N1200 N1500N1500M99M99 主程序主程序子程序子程序 数控加工程序总体结构上可分为数控加工程序总体结构上可分为主程序和子程序主程序和子程序。子程序是单独。子程序是单独 抽出来按一定的格式编写，可被主程序调用的连续的程序段。抽出来按一定的格式编写

51、，可被主程序调用的连续的程序段。主主 程序和子程序必须在一个程序文件中程序和子程序必须在一个程序文件中。合适地使用子程序，可简。合适地使用子程序，可简 化编程。（化编程。（M98M98、M99M99子程序调用和子程序取消）。子程序调用和子程序取消）。 3.3.2 3.3.2 标准数控代码标准数控代码 零件加工程序中的代码字零件加工程序中的代码字( (指令字指令字) )可分为尺寸字和功可分为尺寸字和功 能字。能字。尺寸字尺寸字表示坐标值或尺寸值表示坐标值或尺寸值；如：；如：X20X20、Z14Z14、R16R16 等等。等等。功能字功能字又称为功能指令、功能代码又称为功能指令、功能代码，是组成程

52、序段，是组成程序段 的基本单位，用于描述程序段的各种运动和操作特征。的基本单位，用于描述程序段的各种运动和操作特征。 常用的功能指令有常用的功能指令有准备功能准备功能G G指令指令，辅助功能辅助功能M M指令指令， 进给功能进给功能 F F指令指令，主轴转速功能，主轴转速功能S S指令指令，刀具功能，刀具功能T T指令指令等。等。 这些功能指令采用这些功能指令采用ISO-1056-1975EISO-1056-1975E标准；相应与我国的标准；相应与我国的 JB/T3208-1999JB/T3208-1999标准。标准。 1 1 准备功能准备功能G G指令指令 准备功能准备功能G G指令是数控系

53、统的核心指令，所以零件的数指令是数控系统的核心指令，所以零件的数 控加工程序又称为控加工程序又称为G G代码程序。代码程序。G G指令用指令用G00G00G99G99表示，其表示，其 总的功能是总的功能是使机床建立起（或说准备好）某种加工方式，使机床建立起（或说准备好）某种加工方式， 从而为插补运算作好准备从而为插补运算作好准备。它们可以表示多种加工操作和。它们可以表示多种加工操作和 运动，如刀具与工件的相对运动轨迹，机床坐标系，坐标运动，如刀具与工件的相对运动轨迹，机床坐标系，坐标 平面，刀具补偿，坐标偏置等。平面，刀具补偿，坐标偏置等。 G G指令按功能分成若干组，第指令按功能分成若干组，

54、第(2)(2)栏标有字母栏标有字母, , 且字母相且字母相 同的同的G G代码为同一组代码为同一组G G代码；代码； 不同组的不同组的G G代码在同一个程代码在同一个程 序段中可以有多个，而同组的序段中可以有多个，而同组的G G代码在同一个程序段中代码在同一个程序段中, , 只只 能出现一个。能出现一个。 第第(2)(2)栏标有字母的对应的栏标有字母的对应的G G指令为指令为模态代码模态代码，或称，或称续续 效指令效指令，这种，这种代码代码在某个程序段出现后，其功能就一直保在某个程序段出现后，其功能就一直保 持有效持有效, , 直到后面程序段中又出现同组的另一个代码，原直到后面程序段中又出现同

55、组的另一个代码，原 代码才失效代码才失效。第第(2)(2)栏没有标有字母的为栏没有标有字母的为或称非或称非 续效指令，续效指令，其功能仅在所出现的程序段中有效其功能仅在所出现的程序段中有效。 第第(4)(4)栏栏“功能功能”栏中，所谓栏中，所谓“不指定不指定”代码指将来修代码指将来修 订标准时订标准时, ,可用这些代码指定新的规定；可用这些代码指定新的规定；“永不指定永不指定”代码代码 指即使将来修订标准时指即使将来修订标准时, ,也不用这些代码来指定新的规定的也不用这些代码来指定新的规定的 标准功能。这两类代码都可由数控系统设计者按需要自行标准功能。这两类代码都可由数控系统设计者按需要自行

56、定义本机床所具有的新的、表中未出现的功能。定义本机床所具有的新的、表中未出现的功能。 2 2 辅助功能辅助功能M M指令指令 辅助功能辅助功能M M指令用指令用M00M00M99M99表示，主要用于机床加工时的表示，主要用于机床加工时的 工艺性指令，可控制机床的开、关功能（辅助动作）。其特工艺性指令，可控制机床的开、关功能（辅助动作）。其特 点是点是靠靠继电器的通、断继电器的通、断/ /或或 PLCPLC输入输出点的通、断实现控制输入输出点的通、断实现控制 过程过程。 M M指令按功能分成若干组；指令按功能分成若干组；功能相近或相反的指令为同一功能相近或相反的指令为同一 组组M M代码代码；M

57、 M代码在同一个程序段中代码在同一个程序段中, , 只能出现一个。只能出现一个。 第第(5)(5)栏标有栏标有* *号的是非续效指令（非模态代码），其功能仅号的是非续效指令（非模态代码），其功能仅 在所出现的程序段中有效；第在所出现的程序段中有效；第(5)(5)栏没有标栏没有标* *的是续效指令的是续效指令 （模态代码），这种代码在某个程序段出现后，其功能就一（模态代码），这种代码在某个程序段出现后，其功能就一 直保持有效直保持有效, , 直到后面程序段中又出现同组的另一个代码，直到后面程序段中又出现同组的另一个代码， 原代码才失效。原代码才失效。 第第(2)(2)栏标有栏标有* *号的是号的

58、是段前指令段前指令，在该指令所出现的程序段，在该指令所出现的程序段 中，该指令中，该指令最先执行最先执行；第；第(3)(3)栏标有栏标有* *号的是号的是段后指令段后指令，在该，在该 指令所出现的程序段中，当其它指令运动完成后，该指令才指令所出现的程序段中，当其它指令运动完成后，该指令才 最后执行最后执行。 一些通用的一些通用的M M指令：指令： 1 1）M00M00：程序暂停指令：程序暂停指令；执行后，机床的主轴、进给、；执行后，机床的主轴、进给、 冷却液等所有动作全都自动停止，程序中全部的冷却液等所有动作全都自动停止，程序中全部的模态信息模态信息 保持不变保持不变。此时可进行一些比较固定的

59、手工操作；如测量。此时可进行一些比较固定的手工操作；如测量 工件的尺寸，将工件掉头安装，主轴手动变速、手动换刀工件的尺寸，将工件掉头安装，主轴手动变速、手动换刀 等；上述动作完成后，按机床控制面上等；上述动作完成后，按机床控制面上“循环启动循环启动”按钮，按钮， 数控系统可继续执行后面的程序段。它是一个数控系统可继续执行后面的程序段。它是一个段后指令段后指令， 即在该指令所出现的程序段中，当其它指令运动完成后，即在该指令所出现的程序段中，当其它指令运动完成后， 该指令才最后执行。它也是一个该指令才最后执行。它也是一个非续效指令非续效指令（非模态代（非模态代 码），即该指令仅在所出现的程序段中有

60、效。码），即该指令仅在所出现的程序段中有效。 2 2）M01M01：任选停止指令（或计划停止指令）：任选停止指令（或计划停止指令）；其执行过；其执行过 程与程与M00M00指令相似，但指令相似，但只有当控制面板上只有当控制面板上“任选停止任选停止”按钮按钮 被按下时，该指令才有效被按下时，该指令才有效；否则该指令不起作用。主要用；否则该指令不起作用。主要用 于在加工一批工件时，对工件上的关键尺寸进行停机抽样于在加工一批工件时，对工件上的关键尺寸进行停机抽样 检测。它是一个检测。它是一个段后指令、非续效指令段后指令、非续效指令。 3 3）M02 M02 ：程序结束：程序结束指令；该指令用在程序的