数控培训教材

1、定位精度和重复定位精度 是指数控机床工作台等移动部件在确定的终点所达到的实际位置的精度。移动部件实际位置与理想位置之间的误差称为定位误差。定位误差包括伺服系统、检测系统、进给系统等误差，还包括移动部件导轨的几何误差等。定位误差将直接影响零件加工的位置精度。是指在同一台数控机床上，应用相同程序相同代码加工一批零件，所得到的连续结果的一致程度。重复定位精度受伺服系统特性、进给系统的间隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。一般情况下，重复定位精度是成正态分布的偶然性误差，它影响一批零件加工的一致性。对于中小型数控机床，定位精度普遍可达0.01mm，重复定位精度为 0.005mm。加工工序划分时，除应考虑

2、工序集中和工序分散外，还需考虑如下一些原则。加工工序划分时，除应考虑工序集中和工序分散外，还需考虑如下一些原则。工序划分的原则有两种：工序集中原则和工序分散原则。工序划分的原则有两种：工序集中原则和工序分散原则。工序集中的特点是：工序集中的特点是：（1 1）有利于采用高生产率的专用设备和数控机床，可大大提高劳动生产率；）有利于采用高生产率的专用设备和数控机床，可大大提高劳动生产率；（2 2）设备数量少，减少了操作者和操作面积：）设备数量少，减少了操作者和操作面积：（3 3）工序数目少，工艺路线短，简化了生产计划和生产组织工作；）工序数目少，工艺路线短，简化了生产计划和生产组织工作；（4 4）工

3、件安装次数少，缩短了辅助时间，容易保证加工表面的相互位置精度；）工件安装次数少，缩短了辅助时间，容易保证加工表面的相互位置精度；（5 5）数控机床、专用设备和工艺装备投资大，尤其是专用设备和工艺装备调整和维修比较麻烦，）数控机床、专用设备和工艺装备投资大，尤其是专用设备和工艺装备调整和维修比较麻烦， 生产准备工作量大，新产品转换周期长。生产准备工作量大，新产品转换周期长。 工序分散的特点是：工序分散的特点是：（1 1）设备与工艺装备比较简单，调整方便，操作者容易掌握，生产准备工作量少，容易适应）设备与工艺装备比较简单，调整方便，操作者容易掌握，生产准备工作量少，容易适应产品产品 的更换；的更换

4、；（2 2）便于采用最合理的切削用量，减少基本时间；）便于采用最合理的切削用量，减少基本时间；（3 3）设备数量少，操作人员多，生产面积大。）设备数量少，操作人员多，生产面积大。影响切削条件的因素有：影响切削条件的因素有：（1）机床、工具、刀具及工件的刚性；（2）切削速度、切削深度、切削进给率；（3）工件精度及表面粗糙度；（4）刀具预期寿命及最大生产率；（5）切削液的种类、冷却方式；（6）工件材料的硬度及热处理状况；（7）工件数量；（8）机床的寿命。 上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率 为主要因素。确定切削用量 对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要

5、素。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削条件。 编程人员在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个工作班的工作时间。 背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量可比通用机床加工的余量小一些。编程人员在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、背吃刀量、进给量，刀具耐用度，最后选择合适的

6、切削速度。下表为车削加工时的选择切削条件的参考数据。被切削材料名称 轻切削切深0.51.0mm进给量0.050.3mm/r 一般切削 切深14mm 进给量 0.20.5mm/r 重切削切深512mm 进给量 0.40.8mm/r 优质碳素结构钢35# 60230 70220 80180 合金钢 b750MPa100220 100230 70220 b750MPa70220 80220 80200 加工的切削速度加工的切削速度(m/min)(m/min)（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中加工出全部待 加工面。 （3）避免采用占机人工调整时间长

7、的装夹方案 （4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。 a) b) c)夹紧力作用点与夹紧变形的关系夹紧力作用点与夹紧变形的关系如图下图a薄壁套的轴向刚性比径向刚性好，用卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形会小得多。在夹紧图b所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性较好的凸边上，或改为在顶面上三点夹紧，改变着力点位置，以减小夹紧变形,如图c所示。 目前，国际标准化组织已经统一了标准坐标系。我国已制订了JB3051-82数控机床坐标和运动方向的命名数控标准。 标准的坐标系采用。这个坐标系的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。直角坐标系X、Y、Z三者的关系及其方

8、向用右手定则判定；围绕X、Y、Z各轴回转的运动及其正方向+A、+B、+C分别用确定。 通常在坐标轴命名或编程时，不论机床在加工中是刀具移动，还是被加工工件移动，都一律假定被加工工件相对静止不动，而刀具在移动，即，并同时规定 确定机床坐标轴应先确定Z轴，然后再确定X轴和Y轴。 Z轴的方向是由传递切削力的主轴确定的，标准规定：。对于没有主轴的机床，如牛头刨床等，则以与装夹工件的工作台面相垂直的直线作为Z轴方向。如果机床有几根主轴，则选择其中一个与工作台面相垂直的主轴，并以它来确定Z轴方向（如龙门铣床）。 平行于导轨面，且垂直于Z轴的坐标轴为X轴。对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），X坐标的方向是

9、在工件的径向上，且平行于横滑座导轨面。刀具远离工件旋转中心的方向为X轴正方向。对于刀具旋转的机床（如铣床、镗床、钻床等），如果Z轴是垂直的，则面对主轴看立柱时，右手所指的水平方向为X轴的正方向。 如果Z轴是水平的，则面对主轴看立柱时，左手所指的水平方向为X轴的正方向 。 Y坐标轴垂直于X、Z坐标轴。Y运动的正方向根据X坐标和Z坐标的正方向，按照右手笛卡尔直角坐标系来判断。 围绕坐标轴X、Y、Z旋转的运动，分别用A、B、C表示。它们的正方向用右手螺旋法则判定。 如果在X、Y、Z主要坐标以外，还有平行于它们的坐标，可分别指定为P、Q和R。如立式车床图对于工件运动而不是刀具运动的机 床，如铣床、镗床

10、、钻床等，必须将前述刀具运动所作的规定，做相反的安排。用带“”的字母，如+Y，表示工件相对于刀具正向运动指令。而不带“”的字母，如+Y，则表示刀具相对于工件负向运动指令。二者表示的运动方向正好相反。对于编程人员只考虑不带“”的运动方向。图 立式车床 加工坐标系加工坐标系 加工坐标系的确定加工坐标系的确定 加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。在加工过程中，数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工原点位置和程序要求进行加工的。编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标系、计算坐

11、标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。在装夹工件、调试程序时，将编程原点转换为加工原点，并确定加工原点的位置，在数控系统中给予设定（即给出原点设定值就是设定G54零点偏置），设定加工坐标系后就可根据刀具当前位置，确定刀具起始点的坐标值。在加工时，工件各尺寸的坐标值都是相对于加工原点而言的,这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始加工。 对刀点的确定对刀点的确定v“对刀点”是指数控加工时，刀具相对工件运动的起点，这个起点也是编程时程序的起点。因此，“对刀点”也称“程序起点”或“起刀点”。在编程时应正确选择对刀点的位置。v选择的原则如下：v（1）选定的对刀点位置应便于数学处理和使程序编制简

12、单；v（2）在机床上容易找正；v（3）加工过程中便于检查；v（4）引起的加工误差小。v对刀时，应使刀位点与对刀点重合。“刀位点”一般是指车刀、镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀、面铣刀刀头底面的中心；球头铣刀的球头中心。单头机座镗床的加工坐标系单头机座镗床的加工坐标系 数数控控钻钻铣铣床床钻钻孔孔的的加加工工坐坐标标系系 例例在右图所示的被加工零件图样，如何确定了编程原点位置后。可按以下方法进行加工坐标系设定：1、准备工作 机床回参考点，确认机床坐标系。2、装夹工件毛坯 通过夹具使零件定位，并使工件定位基准面与机床运动方向一致。3、对刀测量 用简易对刀法测量,方法如下：用直径为10的标准测量棒、塞

13、尺对刀，得到测量值为X=-437.726, Y = -298.160 4、计算设定值 X坐标设定值：X=-437.726+5+0.1+40= -392.626mm注：-437.726mm为X坐标显示值； +5mm为测量棒半径值； +0.1mm为塞尺厚度； +40.0为编程原点到工件定位基 准面在X坐标方向的距离。5、校对设定值对于初学者，在进行了加工原点的设定后，应进一步校对设定值，以保证参数的正确性。校对工作的具体过程如下：在设定了G54加工坐标系后，再进行回机床参考点操作 在数控编制需要了解如下几点：在程序段中，必须明确组成程序段的各要素：移动目标：终点坐标值X、Y、Z；沿怎样的轨迹移动：

14、准备功能字G；进给速度：进给功能字F；切削速度：主轴转速功能字S；使用刀具：刀具功能字T；机床辅助动作：辅助功能字M。 M功能字含义表M功能字 含 义 M00 程序停止 M01 计划停止 M02 程序停止 M03 主轴顺时针旋转 M04 主轴逆时针旋转 M05 主轴旋转停止 M06 换刀 M07 2号冷却液开 M08 1号冷却液开 M09 冷却液关 M30 程序停止并返回开始处 M98 调用子程序 M99 返回子程序 G90/G91：绝对：绝对/增量位置数据增量位置数据 功能功能 G90和G91指令分别对应这绝对位置数据输入和增量位置数据输入。其中G90表示坐标系中目标点的坐标尺寸，G91表示

15、待运行的位移量。G90/G91适用于所有坐标轴。 这两个指令不决定到终点位置的轨迹，轨迹由G功能组中的其它G功能指令决定（G0，G1，G2，G3.）。 G90 ；绝对尺寸 G91 ；增量尺寸 注：注： 相对编程是以刀尖所在位置为坐标原点，刀尖以相对于坐标原点进行位移来编程。就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，运行是以现刀尖点为基准控制位移，那么连续位移时，必然产生累积误差。绝对编程在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，所以其累积误差较相对编程小。G94/95：进给率：进给率 功能功能指令G94/G95分别从不同的单位定义了进给率输入形式：输入形式：G94 F. ；单位：毫米/分

16、 G95 F. ；单位：毫米/转 注释：F是所希望的进给率G0G0：快速线性移动：快速线性移动功能功能 轴快速移动,G0用于快速定位刀具，没有对工件进行加工。可以在几个轴上同时执行快速移动，由此产生一线性轨迹。机床数据中规定每个坐标轴快速移动速度的最大值，一个坐标轴运行时就以此速度快速移动。如果快速移动同时在两个轴上执行，则移动速度为两个轴可能的最大速度。用G0快速移动时在地址F编程的进给率无效。G0一直有效，直到被G功能组中其它的指令（G1，G2,G3.)取代为止。说明说明 目标点的位置坐标（X，Z）可以用绝对位置数据增量位置数据输入。 输入形式输入形式 G0 X. Y. Z. G1G1：带

17、进给率的线性插补：带进给率的线性插补 功能功能 刀具以直线从起始点移动到目标点，以地址F下编程的进给速度运行。 所有的坐标轴可同时运行。说明说明 G1一直有效，直到被G功能组中其它的指令（G0，G2.）取代。 目标点的位置坐标（X，Y，Z）可以用绝对位置数据增量位置数据输入输入形式输入形式 G01 X. Y. Z. F编程举例：编程举例：P0：刀具初始尺寸 P1：刀具目标尺寸N040 G0 G90 X27 Y21 Z+2 S500 M3 ；刀具快速移动到P0，主轴转速=500转/分，顺时针方向旋转。N050 G1 Z-12 F100 ；进刀到Z-12，进给率100毫米/分。N060 X95 Y

18、70 Z-10 ；刀具以直线运行到P1。LCYC82：钻削，沉孔加工：钻削，沉孔加工 功能功能 刀具以编程的主轴速度和进给速度钻孔，直至到达给定的最终钻削深度。在到达最终钻削深度时可以编程一个停留时间。退刀时以快速移动速度进行。参数参数意义，值范围意义，值范围R101退回平面（绝对平面）R102安全距离R103参考平面（绝对平面）R104最后钻深（绝对值）R105在此钻削深度停留时间说明说明 R101 退回平面确定了循环结束之后钻削轴的位置。 R102 安全距离只对参考平面而言，由于有安全距离， 参考平面被提前了一个安全距离量。 循环可以自动确定安全距离的方向。 R103 参数R103所确定的

19、参考平面就是图纸中所标 明的钻削起始点。 R104 此参数确定钻削深度，它取决于工件零点。 R105 用参数R105编程此深度处的停留时间（秒）。 时序过程循环开始之前的位置时调用程序中最后所回的钻削位置。 循环的时序过程循环的时序过程 1 用G0回到被提前了一个安全距离量的参考平面处， 2 按照调用程序段中编程的进给率以G1进行钻削， 3 执行此深度停留时间， 4 以G0退刀，回到退回平面。 参数参数 举例：举例： 钻削加工钻削加工 使用LCYC82循环，程序在XY平面X24 Y15 位置加工深度为27毫米的孔，在孔底停留时间2秒，钻孔坐标轴方向安全距离为4毫米。循环结束后刀具处于X24 Y

20、15 Z110。 N10 G0 G17 G54 G90 F500 T2 D1 S500 M4 ；规定一些参数值N20 X24 Y15 ；回到钻孔位N30 R101=110 R102=4 R103=102 R104=75 ；设定参数N35 R105=2 ；设定参数N40 LCYC82 ；调用循环N50 M2 ；程序结束钻孔循环点钻循环钻孔循环点钻循环G81G81该循环用作正常钻孔。切削进给执行到孔底，然后刀具从孔底快速移动退回。指令格式说明说明 在沿着X和Y轴定位以后快速移动到R点，从R点到Z点执行钻孔加工，然后刀具快速移动退回。在指定G81之前用辅助功能M代码旋转主轴，当G81指令和M 代码在同一程序段中指定时在第一个定位动作的同时执行M代码然后系统处理下一个动作。限制限制轴切换轴切换 必须在切换钻孔轴之前取消固定循环钻孔加工钻孔加工 在不包含X Y Z R或任何其它轴的程序段中不 执行钻孔加工取消取消 不能在同一程序段中指定01组G代码G00到G03 或G60，否则G81将被取消。刀具偏置刀具偏置 在固定循环方式中刀具偏置被忽略。极坐标指令极坐标指令(G15,