第一章数控车削编程基础资料

1、1.1.熟悉数控车床的组成及基本工作原理。熟悉数控车床的组成及基本工作原理。2.2.掌握数控车床的分类和特点。掌握数控车床的分类和特点。一、数控车床的组成及工作原理一、数控车床的组成及工作原理 用途：适合加工精度高，形状复杂的回转体零件。用途：适合加工精度高，形状复杂的回转体零件。数控车床实物图数控车床实物图 1. 1. 数控车床的组成数控车床的组成 数控车床一般由车床本体、数控单元（数控车床一般由车床本体、数控单元（PLCPLC）、输入）、输入/ /输出输出装置、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、测量装置等组装置、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、测量装置等组成。成。 数控车床的组成框图

2、数控车床的组成框图 （1 1）车床本体）车床本体 组成：主运动机构、进给控制机构、辅助控制机构等。组成：主运动机构、进给控制机构、辅助控制机构等。 （2 2）数控单元（）数控单元（PLCPLC） 数控单元是数控系统的核心数控单元是数控系统的核心。 组成：微处理器组成：微处理器CPUCPU、存储器、外围逻辑电路以及与数控、存储器、外围逻辑电路以及与数控系统的其他组成部分联系的各种接口等。系统的其他组成部分联系的各种接口等。 （3 3）输入输出装置）输入输出装置 组成：一般配有组成：一般配有CRTCRT显示器或点阵式液晶显示器。显示器或点阵式液晶显示器。 （4 4）伺服单元）伺服单元 伺服单元是数

3、控装置和机床本体的联系环节。伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节。 分类：按照接收指令的不同，伺服单元有数字式和模拟式分类：按照接收指令的不同，伺服单元有数字式和模拟式之分。之分。 按电源种类再细分，模拟式伺服单元又可分为直流伺服单按电源种类再细分，模拟式伺服单元又可分为直流伺服单元和交流伺服单元。元和交流伺服单元。 （5 5）驱动装置）驱动装置 原理：驱动装置把经过放大的指令信号转变为机械运动，原理：驱动装置把经过放大的指令信号转变为机械运动，通过机械传动部件驱动机床主轴、刀架、工作台等精确定位或通过机械传动部件驱动机床主轴、刀架、工作台等精确定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，最后加工出

4、图样所要求的零按规定的轨迹做严格的相对运动，最后加工出图样所要求的零件。件。 分类：驱动装置有步进电动机、直流伺服电动机和交流分类：驱动装置有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机等。伺服电动机等。 （6 6）测量装置）测量装置 测量装置也称反馈元件。测量装置也称反馈元件。 原理：把车床工作台的实际位移转变成电信号反馈给数控原理：把车床工作台的实际位移转变成电信号反馈给数控装置，数控装置将反馈值与指令值比较产生误差信号，以控制装置，数控装置将反馈值与指令值比较产生误差信号，以控制工作台向消除该误差的方向移动。工作台向消除该误差的方向移动。 位置：通常在车床上的工作台、丝杠或电动机轴上。位置

5、：通常在车床上的工作台、丝杠或电动机轴上。 测量装置是高性能数控车床的重要组成部分。测量装置是高性能数控车床的重要组成部分。 2. 2. 数控车床的工作原理数控车床的工作原理 数控车床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、数控车床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与停车、自动开关冷却液等）松夹工件、进刀与退刀、开车与停车、自动开关冷却液等）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质将数字信息送到数控装置，数控装置对输入的信息进行介质将数字信息送到数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，

6、发出各种信号，控制机床的伺服系统或其他驱处理与运算，发出各种信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。动元件，使机床自动加工出所需要的工件。二、数控车床的分类及特点二、数控车床的分类及特点 1 1数控车床的分类数控车床的分类 （1 1）按车床主轴布置形式分类）按车床主轴布置形式分类 1 1）立式数控车床）立式数控车床 简称数控立车。简称数控立车。 特征：主轴垂直于水平面，并特征：主轴垂直于水平面，并有一个直径很大的圆形工作台，供有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件使用。装夹工件使用。 适用：主要用于加工径向尺寸适用：主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复

7、杂大、轴向尺寸相对较小的大型复杂工件。工件。数控立式车床数控立式车床 2 2）卧式数控车床）卧式数控车床 分类：卧式数控分类：卧式数控水平导轨水平导轨车床和卧式数控车床和卧式数控倾斜导轨倾斜导轨车床。车床。卧式数控水平导轨车床卧式数控水平导轨车床 卧式数控倾斜导轨车床卧式数控倾斜导轨车床 （2 2）按伺服系统的类型分类）按伺服系统的类型分类 1 1）开环控制数控车床）开环控制数控车床 开环控制系统开环控制系统是指不带位置检测反馈装置的控制系统。是指不带位置检测反馈装置的控制系统。CNCCNC单元发出的指令信号流是单向的。单元发出的指令信号流是单向的。 工作过程：控制介质上的数据指令，经过控制运

8、算发出脉工作过程：控制介质上的数据指令，经过控制运算发出脉冲信号，输送到伺服驱动装置（如步进电动机），使伺服驱动冲信号，输送到伺服驱动装置（如步进电动机），使伺服驱动装置转过相应的角度，然后经过减速齿轮和丝杠螺母机构，转装置转过相应的角度，然后经过减速齿轮和丝杠螺母机构，转换为移动部件的直线位移。换为移动部件的直线位移。 开环控制系统开环控制系统 2 2）半闭环控制数控车床）半闭环控制数控车床 半闭环控制系统半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接检测移动移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接检

9、测移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，与输入原指令部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，使移动部件补偿位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，使移动部件补偿位移，直到差值消除为止的控制系统。位移，直到差值消除为止的控制系统。 半闭环控制系统框图半闭环控制系统框图 3 3）闭环控制数控机床）闭环控制数控机床 闭环控制系统闭环控制系统是在机床移动部件位置上直接装有直线位置是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置，将检测到的实际位移反馈到数控装置的比较器中，检测装置，将检测到的实际位移反馈到数控装置的比较器中，与输入的原指令位移

10、值进行比较，用比较后的差值控制移动部与输入的原指令位移值进行比较，用比较后的差值控制移动部件作补偿位移，直到差值消除时才停止移动，达到精确定位的件作补偿位移，直到差值消除时才停止移动，达到精确定位的控制系统。控制系统。闭环控制系统框图闭环控制系统框图2 2数控车床的特点数控车床的特点（1 1）适应性强）适应性强（2 2）适合加工复杂型面的零件）适合加工复杂型面的零件（3 3）加工质量稳定）加工质量稳定（4 4）生产效率高）生产效率高（5 5）加工精度高）加工精度高（6 6）工序集中，一机多用）工序集中，一机多用（7 7）减轻劳动强度）减轻劳动强度（8 8）价格较高且调试和维修较复杂）价格较高且

11、调试和维修较复杂1 1什么叫数控车床？数控车床的主要加工对象是什么？什么叫数控车床？数控车床的主要加工对象是什么？2 2简述开环和闭环两种控制方式的区别。简述开环和闭环两种控制方式的区别。3 3数控车床的特点有哪些？数控车床的特点有哪些？ 1. 1.了解右手直角笛卡儿坐标系，并能判定数了解右手直角笛卡儿坐标系，并能判定数控机床的运动坐标轴。控机床的运动坐标轴。 2. 2.理解机床坐标系和工件坐标系的概念及相理解机床坐标系和工件坐标系的概念及相互联系。互联系。 3. 3.掌握对数控车床的对刀点和换刀点的要求。掌握对数控车床的对刀点和换刀点的要求。一、坐标系的命名原则一、坐标系的命名原则 规定数控

12、机床坐标轴及运动方向，是为了准确地描述机床规定数控机床坐标轴及运动方向，是为了准确地描述机床的运动，简化程序的编制方法，并使所编程序有互换性。的运动，简化程序的编制方法，并使所编程序有互换性。 国际标准化组织统一标准坐标系。国际标准化组织统一标准坐标系。 中国中国GB/T19660GB/T1966020052005工业自动化系统与集成工业自动化系统与集成 机床数值机床数值控制坐标系和运动命名控制坐标系和运动命名的标准。的标准。 1 1坐标和运动方向命名的原则坐标和运动方向命名的原则 规定：永远假定刀具相对于静止的工件而运动。规定：永远假定刀具相对于静止的工件而运动。 2 2标准坐标系的规定标准

13、坐标系的规定 为了确定机床的运动方向和移动的距离，就要在机床上建为了确定机床的运动方向和移动的距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫立一个坐标系，这个坐标系就叫标准坐标系标准坐标系，也叫，也叫机床坐标系机床坐标系。 数控机床上的坐标系是采用数控机床上的坐标系是采用右手直角笛卡尔坐标系右手直角笛卡尔坐标系。 X X轴的正方向轴的正方向大拇指的方向。大拇指的方向。 Y Y轴的正方向轴的正方向食指的方向。食指的方向。 Z Z轴的正方向轴的正方向中指的方向。中指的方向。右手直角笛卡尔坐标系右手直角笛卡尔坐标系 卧式车床卧式车床 立式升降台铣床立式升降台铣床 卧式升降台铣床卧式升降台铣床典型数

14、控机床的标准坐标系典型数控机床的标准坐标系 3 3运动方向的确定运动方向的确定 GB/T19660 GB/T1966020052005中规定：中规定：机床某一部件运动的正方向，机床某一部件运动的正方向，是增大工件和刀具之间距离的方向是增大工件和刀具之间距离的方向。 （1 1）Z Z坐标的运动坐标的运动 Z Z坐标的运动是由传递切削力的主轴所决定。坐标的运动是由传递切削力的主轴所决定。 Z Z坐标坐标与主轴轴线平行的坐标轴。与主轴轴线平行的坐标轴。 Z Z坐标的坐标的正方向正方向增大工件与刀具之间距离的方向。增大工件与刀具之间距离的方向。 （2 2）X X坐标的运动坐标的运动 X X坐标坐标水平

15、轴，它平行于工件的装卡面。这是在刀具水平轴，它平行于工件的装卡面。这是在刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。或工件定位平面内运动的主要坐标。 对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），X X坐标的方向坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座。刀具离开工件旋转中心是在工件的径向上，且平行于横滑座。刀具离开工件旋转中心的方向为的方向为X X轴正方向。轴正方向。 对于刀具旋转的机床（如铣对于刀具旋转的机床（如铣床、镗床、钻床等），如床、镗床、钻床等），如Z Z轴是轴是垂直的，当从刀具主轴向立柱垂直的，当从刀具主轴向立柱看时，看时，X X运动的正方向指向右。运动的正

16、方向指向右。如如Z Z轴（主轴）是水平的，当从轴（主轴）是水平的，当从主轴向工件方向看时，主轴向工件方向看时，X X运动的运动的正方向指向右方。正方向指向右方。五坐标摆动式铣头曲面和轮廓铣床五坐标摆动式铣头曲面和轮廓铣床 （3 3）Y Y坐标的运动坐标的运动 Y Y坐标轴垂直于坐标轴垂直于X X ，Z Z坐标轴。坐标轴。Y Y运动的正方向根据运动的正方向根据X X和和Z Z坐坐标的正方向，按照右手直角笛卡尔坐标系来判断。标的正方向，按照右手直角笛卡尔坐标系来判断。 （4 4）旋转运动）旋转运动A A、B B和和C C A A、B B和和C C表示沿平行于表示沿平行于X X、Y Y和和Z Z轴的

17、旋转运动。轴的旋转运动。A A、B B和和C C运动的正方向，为在运动的正方向，为在X X、Y Y和和Z Z坐标正方向上按照右旋螺纹坐标正方向上按照右旋螺纹前进的方向前进的方向。旋转运动旋转运动 （5 5）附加坐标）附加坐标 如果在如果在X X、Y Y和和Z Z主要坐标以外，还有平行于它们的坐标，主要坐标以外，还有平行于它们的坐标，可分别指定为可分别指定为U U、V V和和W W ；如还有第三组运动，则分别指定为；如还有第三组运动，则分别指定为P P、Q Q和和R R。 （6 6）对于工件运动时的相反方向）对于工件运动时的相反方向 对于工件运动而不是刀具运动的机床，必须将前述为刀具对于工件运动

18、而不是刀具运动的机床，必须将前述为刀具运动所作的规定，作相反的安排。用带运动所作的规定，作相反的安排。用带“”的字母，如的字母，如+ +X X，表示工件相对于刀具正向运动指令。表示工件相对于刀具正向运动指令。 而不带而不带“”的字母，的字母，如如+ +X X，则表示刀具相对于工件的正向运动指令。二者表示的运，则表示刀具相对于工件的正向运动指令。二者表示的运动方向正好相反。动方向正好相反。曲面和轮廓铣床曲面和轮廓铣床 五坐标摆动式铣头曲面和轮廓铣床五坐标摆动式铣头曲面和轮廓铣床二、机床坐标系二、机床坐标系 数控机床的坐标系包括机床坐标系和工件坐标系。机床坐数控机床的坐标系包括机床坐标系和工件坐标

19、系。机床坐标系是机床上固有的坐标系，是机床制造和调整的基准，也是标系是机床上固有的坐标系，是机床制造和调整的基准，也是工件坐标系设定的基准。工件坐标系设定的基准。 机床坐标系在以下几种情况下必须进行设定：机床坐标系在以下几种情况下必须进行设定： 1. 1. 机床首次开机，或关机后重新接通电源时。机床首次开机，或关机后重新接通电源时。 2. 2. 解除机床急停状态后。解除机床急停状态后。 3. 3. 解除机床超程报警信号后。解除机床超程报警信号后。三、工件坐标系三、工件坐标系 工件坐标系是编程时使用的坐标系，因此又称工件坐标系是编程时使用的坐标系，因此又称编程坐标系编程坐标系。工件坐标系坐标轴的

20、意义必须与机床坐标轴相同。工件坐标系坐标轴的意义必须与机床坐标轴相同。 工件坐标系的原点，也称工件坐标系的原点，也称工件零点工件零点或或编程零点编程零点，其位置由，其位置由编程者确定。编程者确定。 确定工件原点的原则是便于编程计算，故应尽量将工件原确定工件原点的原则是便于编程计算，故应尽量将工件原点设在零件图的尺寸基准或工艺基准处。点设在零件图的尺寸基准或工艺基准处。 一般来说，数控铣床的工件原点可设在工件外轮廓的某一一般来说，数控铣床的工件原点可设在工件外轮廓的某一角上，或设在对称的工件的对称中心上，角上，或设在对称的工件的对称中心上，Z Z轴方向的零点，一轴方向的零点，一般设在工件表面上。

21、数控车床的工件原点一般选在主轴中心线般设在工件表面上。数控车床的工件原点一般选在主轴中心线与工件右端面或左端面的交点处。与工件右端面或左端面的交点处。 数控车床工件坐标系中，与机床导轨平行的方向（即卡盘数控车床工件坐标系中，与机床导轨平行的方向（即卡盘中心到尾座顶尖的方向）为中心到尾座顶尖的方向）为Z Z轴，与机床导轨垂直的方向为轴，与机床导轨垂直的方向为X X轴。轴。坐标原点位于卡盘后端面与中心线的交点坐标原点位于卡盘后端面与中心线的交点O O上。规定：上。规定：数控车床坐标系数控车床坐标系 Z Z轴正方向轴正方向从卡盘从卡盘中心到尾座顶尖中心的方中心到尾座顶尖中心的方向。向。 X X轴正方

22、向轴正方向刀具远刀具远离主轴旋转中心的方向。离主轴旋转中心的方向。四、数控车床的对刀点与换刀点四、数控车床的对刀点与换刀点 1 1对刀对刀 对刀是数控机床操作者在开始对工件进行数控对刀是数控机床操作者在开始对工件进行数控切削加工前加工前所作的首要工作。所作的首要工作。 所谓所谓对刀对刀，是指将刀具移向对刀点，并使刀具的刀位点和，是指将刀具移向对刀点，并使刀具的刀位点和对刀点重合的操作。对刀点重合的操作。 2 2刀位点刀位点 车刀、镗刀的刀位点是指刀尖或刀尖圆弧中心。车刀、镗刀的刀位点是指刀尖或刀尖圆弧中心。 立铣刀的刀位点是指刀具轴线与刀具底面的交点。立铣刀的刀位点是指刀具轴线与刀具底面的交点

23、。 球头铣刀的刀位点是球心；钻头的刀位点是钻尖。球头铣刀的刀位点是球心；钻头的刀位点是钻尖。 3 3对刀点的确定对刀点的确定 （1 1）对刀点）对刀点 所谓所谓对刀点对刀点，是指在数控加工时刀具相对于工件运动的，是指在数控加工时刀具相对于工件运动的起点，也是程序的起点。起点，也是程序的起点。 编制程序时，应首先确定对刀点的位置。编制程序时，应首先确定对刀点的位置。 （2 2）选择对刀点具体的原则）选择对刀点具体的原则 1 1）应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。）应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。 2 2）应尽量选择在机床上找正容易、加工过程中便于检查）应尽量选择在机床上找正容易、加工过

24、程中便于检查的位置上。的位置上。 3 3）为便于坐标值的计算，最好选在坐标系的原点上，或）为便于坐标值的计算，最好选在坐标系的原点上，或选在已知坐标值的点上。选在已知坐标值的点上。 4 4换刀点的确定换刀点的确定 数控车床是多刀加工的机床，常需要在加工过程中间自动数控车床是多刀加工的机床，常需要在加工过程中间自动换刀，故编程时还要设置换刀点。换刀，故编程时还要设置换刀点。 为防止换刀时碰伤工件或夹具，换刀点常常设置在被加工为防止换刀时碰伤工件或夹具，换刀点常常设置在被加工零件外面，并要有一定的安全量。零件外面，并要有一定的安全量。 1 1确定编程坐标原点的原则是什么？确定编程坐标原点的原则是什

25、么？ 2 2简述数控机床坐标系的判断规则。简述数控机床坐标系的判断规则。 3 3何谓机床坐标系？工件坐标系与机床坐标系的何谓机床坐标系？工件坐标系与机床坐标系的关系是什么？关系是什么？ 1. 1.理解数控编程的概念与编程方法。理解数控编程的概念与编程方法。 2. 2.掌握数控程序的格式及组成。掌握数控程序的格式及组成。 3. 3.掌握数控编程的常用专业术语及指令代码。掌握数控编程的常用专业术语及指令代码。 4. 4.掌握数控车床的编程规则。掌握数控车床的编程规则。一、数控加工程序及其编制过程一、数控加工程序及其编制过程 1 1数控编程的概念数控编程的概念 数控机床是按照事先编制好的加工程序，自

26、动地对被加工数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。零件进行加工。 零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、背吃刀量等）以及辅助功量、切削参数（主轴转数、进给量、背吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等），按照数控机能（换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等），按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控序单中的内容记录在控制介质上，

27、然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。装置中，从而指挥机床加工零件。 这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程数控程序的编制序的编制。 2 2数控编程的内容数控编程的内容 数控编程的主要内容有：分析零件图样、确定加工工艺过数控编程的主要内容有：分析零件图样、确定加工工艺过程，数值计算，编写零件加工程序，制作控制介质，校对程序程，数值计算，编写零件加工程序，制作控制介质，校对程序及首件试切。及首件试切。 3 3数控编程的步骤数控编程的步骤 数控编程的步骤数控编程的步骤 （1 1）分析图样、确定加工工艺过程）分析图样、确定加工工

28、艺过程 在确定加工工艺过程时，编程人员要根据图样对工件的在确定加工工艺过程时，编程人员要根据图样对工件的形状、尺寸、技术要求进行分析，然后选择加工方案、确定加形状、尺寸、技术要求进行分析，然后选择加工方案、确定加工顺序、加工路线、装卡方式、刀具及切削参数，同时还要考工顺序、加工路线、装卡方式、刀具及切削参数，同时还要考虑所用数控机床的指令功能，充分发挥机床的效能，加工路线虑所用数控机床的指令功能，充分发挥机床的效能，加工路线要短，要正确选择对刀点、换刀点，减少换刀次数。要短，要正确选择对刀点、换刀点，减少换刀次数。 （2 2）数值计算）数值计算 根据零件图的几何尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标

29、根据零件图的几何尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标系，计算零件粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据。系，计算零件粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据。 对于点位控制的数控机床（如数控冲床），一般不需要计对于点位控制的数控机床（如数控冲床），一般不需要计算。只是当零件图样坐标系与编程坐标系不一致时，才需要对算。只是当零件图样坐标系与编程坐标系不一致时，才需要对坐标进行换算。坐标进行换算。 形状比较简单的零件的轮廓加工形状比较简单的零件的轮廓加工计算几何元素的起计算几何元素的起点、终点，圆弧的圆心，两几何元素的交点或切点的坐标值，点、终点，圆弧的圆心，两几何元素的交点或切点的坐标值，有的还要计算刀具中心

30、的运动轨迹坐标值。有的还要计算刀具中心的运动轨迹坐标值。 形状比较复杂的零件形状比较复杂的零件采用逼近法，计算节点坐标值。采用逼近法，计算节点坐标值。 （3 3）编写程序单）编写程序单 加工路线、工艺参数及刀位数据确定以后，编程人员可加工路线、工艺参数及刀位数据确定以后，编程人员可以根据数控系统规定的功能指令代码及程序段格式，逐段编写以根据数控系统规定的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序单。加工程序单。 还应填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控还应填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表、工件安装和零点设定卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表、工件安装

31、和零点设定卡片、数控加工程序单等。加工程序单等。 （4 4）制备控制介质）制备控制介质 制备控制介质制备控制介质，即把编制好的程序单上的内容记录在控制，即把编制好的程序单上的内容记录在控制介质上作为数控装置的输入信息。介质上作为数控装置的输入信息。 典型的控制介质如穿孔纸带。典型的控制介质如穿孔纸带。 （5 5）程序校验与首件试切）程序校验与首件试切 程序单和制备好的控制介质必须经过校验和试切才能正式程序单和制备好的控制介质必须经过校验和试切才能正式使用。使用。 校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控装置中，校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控装置中，让机床空运转，即以笔代刀，以

32、坐标纸代替工件，画出加工路让机床空运转，即以笔代刀，以坐标纸代替工件，画出加工路线，以检查机床的运动轨迹是否正确。线，以检查机床的运动轨迹是否正确。 校验只能检验运动是否正确，不能查出被加工零件的加工校验只能检验运动是否正确，不能查出被加工零件的加工精度。因此有必要进行零件的首件试切。精度。因此有必要进行零件的首件试切。 二、数控加工程序的结构二、数控加工程序的结构 编程人员必须严格按照机床说明书的规定格式进行编程。编程人员必须严格按照机床说明书的规定格式进行编程。 完整程序的组成完整程序的组成程序号、程序内容和程序结束。程序号、程序内容和程序结束。例例 O0001 程序号程序号 N10 G9

33、2 X40.0 Y30.0； N20 G90 G00 X28.0 T0l S800 M03； N30 G0l X-8.0 Y8.0 F200； N40 X0 Y0； N50 X28.0 Y30.0； N60 G00 X40.0； N70 M02；程序内容程序内容程序结束程序结束 1. 1. 程序号程序号 程序号程序号是由字母是由字母O O和四位数字（不能全为和四位数字（不能全为0 0）组成，应单独）组成，应单独占一行，例占一行，例 O0001O0001、O3602O3602、O6231O6231，四位数字可以从，四位数字可以从0001000199999999中选择。书写时，其数字前面的零可以省

34、略不写，如中选择。书写时，其数字前面的零可以省略不写，如O0058O0058可写成可写成O58O58。 2. 2. 程序内容程序内容 程序内容程序内容是整个加工程序的核心，通常由若干程序段组成，是整个加工程序的核心，通常由若干程序段组成，程序段又由一个或多个程序字组成。程序段又由一个或多个程序字组成。程序段的格式程序段的格式 程序段内各字的说明：程序段内各字的说明： （1 1）程序段顺序号）程序段顺序号 用以识别程序段的编号。用地址码用以识别程序段的编号。用地址码N N和后面的若干位数字和后面的若干位数字来表示。来表示。 （2 2）准备功能字（）准备功能字（G G功能字）功能字） G G功能是

35、使数控机床做好某种操作准备指令，用地址功能是使数控机床做好某种操作准备指令，用地址G G和两和两位数字来表示，从位数字来表示，从G00G00G99G99共共100100种。种。 （3 3）尺寸字（包含）尺寸字（包含X X、Z Z轴移动指令）轴移动指令） 尺寸字由地址码、尺寸字由地址码、“+”“-”+”“-”符号及绝对值（或增量）的符号及绝对值（或增量）的数值构成。尺寸字的地址码有数值构成。尺寸字的地址码有X X，Y Y，Z Z，U U，V V，W W，P P，Q Q，R R，A A，B B，C C，I I，J J，K K，D D和和H H等。等。 （4 4）进给功能字）进给功能字 它表示刀具中

36、心运动时的进给速度。它由地址码它表示刀具中心运动时的进给速度。它由地址码F F和后面和后面若干位数字构成。这个数字的单位取决于每个数控系统所采用若干位数字构成。这个数字的单位取决于每个数控系统所采用的进给速度的指定方法。的进给速度的指定方法。 （5 5）主轴功能字）主轴功能字 由地址码由地址码S S和在其后面的若干位数字组成，单位为转速单和在其后面的若干位数字组成，单位为转速单位（位（r/minr/min）。）。 （6 6）刀具功能字）刀具功能字 由地址码由地址码T T和若干位数字组成。刀具功能字的数字是指定和若干位数字组成。刀具功能字的数字是指定的刀号。数字的位数由系统参数决定。的刀号。数字

37、的位数由系统参数决定。 （7 7）辅助功能字（）辅助功能字（M M功能）功能） 辅助功能表示一些机床辅助动作的指令。用地址码辅助功能表示一些机床辅助动作的指令。用地址码M M和后和后面两位数字表示。从面两位数字表示。从M00M00M99M99共共100100种。种。 （8 8）程序段结束）程序段结束 写在每一程序段之后，表示程序结束。当用写在每一程序段之后，表示程序结束。当用EIAEIA标准代码标准代码时，结束符为时，结束符为“CR”CR”，用，用ISOISO标准代码时为标准代码时为“NL”NL”或或“LF”LF”。有的用符号有的用符号“；”或或“* *”表示。表示。 3. 3. 程序结束程序

38、结束 程序结束程序结束部分由程序结束指令构成，必须写在程序的最后，部分由程序结束指令构成，必须写在程序的最后，表示加工程序的结束。为了保证最后程序段的正常执行，通常表示加工程序的结束。为了保证最后程序段的正常执行，通常要求单独占用一行。例如，一般程序结束要有要求单独占用一行。例如，一般程序结束要有M02M02或或M30M30来结束来结束整个程序，子程序用整个程序，子程序用M99M99结束。结束。三、常用术语及指令代码三、常用术语及指令代码 1 1准备功能（准备功能（G G功能）功能） G G功能功能又称准备功能，是使数控机床做某种运动方式的指又称准备功能，是使数控机床做某种运动方式的指令。地址

39、令。地址“G”G”和数字组成的字表示准备功能，也称之为和数字组成的字表示准备功能，也称之为G G代码。代码。 G G功能分为模态与非模态两类。功能分为模态与非模态两类。 一个模态一个模态G G功能被指令后，直到同组的另一个功能被指令后，直到同组的另一个G G功能被指令功能被指令后才无效。后才无效。 非模态的非模态的G G功能仅在其被指令的程序段中有效。功能仅在其被指令的程序段中有效。 2 2辅助功能（辅助功能（M M功能）功能） M M功能功能是辅助功能，主要实现开关量的控制。是辅助功能，主要实现开关量的控制。 3 3主轴功能（主轴功能（S S功能）功能） S S功能功能是控制主轴转速，其后面

40、的数值表示主轴速度，单是控制主轴转速，其后面的数值表示主轴速度，单位为转位为转/ /分钟，分钟，S S是模态指令，是模态指令，S S功能只有在主轴速度可调节有功能只有在主轴速度可调节有效，效，S S所编程的主轴转速可以借助机床控制面板上的主轴倍率所编程的主轴转速可以借助机床控制面板上的主轴倍率开关进行调整。开关进行调整。 （1 1）G50 SG50 S 表示主轴最高转速限制表示主轴最高转速限制 （2 2）G96 SG96 S 表示恒线速度切削，表示恒线速度切削，S S后面的数值为后面的数值为切削速度切削速度V m/minV m/min。 例例 G96 S150 G96 S150 指令表示控制主

41、轴转速，使切削点的速度指令表示控制主轴转速，使切削点的速度始终保持在始终保持在150 m/min150 m/min。 （3 3）G97 SG97 S 表示取消恒线速度切削表示取消恒线速度切削 例例 G97 S1000 G97 S1000 指令表示主轴转速指令表示主轴转速1 000 r/min1 000 r/min。 4 4刀具功能（刀具功能（T T功能）功能） T T功能功能用于选刀，其后可以用四位数或两位数进行选择刀用于选刀，其后可以用四位数或两位数进行选择刀具号和刀补号。具号和刀补号。 （1 1）T T 用四位数执行刀补时，前两位数字表示用四位数执行刀补时，前两位数字表示刀具号，后两位数字

42、表示刀补号。刀具号，后两位数字表示刀补号。 （2 2）T T 用两位数执行刀补时，第一位数字表示刀具用两位数执行刀补时，第一位数字表示刀具号，第二位数字表示刀补号。号，第二位数字表示刀补号。 5 5进给功能（进给功能（F F功能）功能） 进给功能进给功能也称也称F F功能功能，F F指令表示工件被加工时刀具相对于指令表示工件被加工时刀具相对于工件的进给速度。工件的进给速度。F F的单位取决于的单位取决于G98G98（每分钟进给量，单位为（每分钟进给量，单位为mm/minmm/min）或）或G99G99（每转进给量（每转进给量, , 单位为单位为mm/rmm/r）。每转进给量和）。每转进给量和每

43、分钟进给量的转化：每分钟进给量的转化： v vf f= =fSfS 式中，式中，v vf f每分钟进给量；每分钟进给量；f f每转进给量；每转进给量；S S主主轴转速。轴转速。 F F指令为模态指令，在工作时指令为模态指令，在工作时F F值一直有效，直到被新的值一直有效，直到被新的F F值值所取代，但所取代，但G00G00快速定位时不指定快速定位时不指定F F值，因为值，因为G00G00的速度有系统的速度有系统参数决定，与参数决定，与F F值无关。值无关。四、数控车床编程规则四、数控车床编程规则 1 1绝对值编程与增量值编程绝对值编程与增量值编程 （1 1）绝对坐标系）绝对坐标系 刀具（或机床

44、）运动轨迹的坐标值是以相对于工件坐标系刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是以相对于工件坐标系的坐标原点的坐标原点给出的，即称为给出的，即称为绝对坐标绝对坐标。该坐标系称为。该坐标系称为绝对坐绝对坐标系标系。绝对坐标系绝对坐标系 A A、B B两点的坐标均两点的坐标均以固定的以固定的坐标原点坐标原点计计算的，其值为：算的，其值为：X XA A1010，Y YA A2020，X XB B3030，Y YB B5050。 （2 2）增量（相对）坐标系）增量（相对）坐标系 刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是相对于前一位置刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是相对于前一位置（或起点）来计算的，即称为（或起点）来计算

45、的，即称为增量（或相对）坐标增量（或相对）坐标，该坐标系，该坐标系称为称为增量坐标系增量坐标系。 有些系统增量坐标系常用代码表中的有些系统增量坐标系常用代码表中的U U、V V、W W表示。表示。U U、V V、W W分别表示与分别表示与X X、Y Y、Z Z平行且同向的坐标轴。平行且同向的坐标轴。增量坐标系增量坐标系 B B点相对于点相对于A A点的坐标点的坐标（即增量坐标）为（即增量坐标）为U UB B2020，V VB B3030，U U- -V V坐标系称为增量坐标系称为增量坐标系。坐标系。 确定轴移动指令方法：确定轴移动指令方法： 绝对编程法绝对编程法绝对指令是对各轴移动到终点坐标值

46、进行绝对指令是对各轴移动到终点坐标值进行编程方法。编程方法。 增量编程法增量编程法增量指令是用各轴移动量直接编程方法。增量指令是用各轴移动量直接编程方法。 例如，当从例如，当从A A直线移动到直线移动到B B，两种方法编程如下：，两种方法编程如下： 绝对指令编程：绝对指令编程：G01 X30 Y50G01 X30 Y50； 增量指令编程：增量指令编程：G01 U20 V30G01 U20 V30；绝对编程法绝对编程法 增量编程法增量编程法 2 2直径值编程和半径值编程直径值编程和半径值编程 当数控车床加工具有回转体特征的零件时，编程方法有两当数控车床加工具有回转体特征的零件时，编程方法有两种：

47、种： 直径编程法直径编程法用直径值编程用直径值编程 半径编程法半径编程法用半径值编程。用半径值编程。 数控车床出厂时一般设定为直径编程。数控车床出厂时一般设定为直径编程。 1 1简述直径值编程和半径值编程的区别。简述直径值编程和半径值编程的区别。 2 2在数控编程中，在数控编程中，G G代码的作用是什么？代码的作用是什么？ 3 3简述简述M M、S S、T T、F F功能在数控编程中的作用。功能在数控编程中的作用。 4 4一个完整的加工程序由哪几部分组成？其开始部一个完整的加工程序由哪几部分组成？其开始部分和结束部分常用什么符号及代码表示？分和结束部分常用什么符号及代码表示？1.1.了解零件图

48、工艺分析的内容。了解零件图工艺分析的内容。2.2.了解数控加工工艺路线设计的主要内容。了解数控加工工艺路线设计的主要内容。3.3.了解数控车床加工工序设计的主要内容。了解数控车床加工工序设计的主要内容。4.4.熟悉数控车削工艺处理的主要内容。熟悉数控车削工艺处理的主要内容。一、零件图的分析一、零件图的分析 零件图的分析主要分析零件的材料、形状、尺寸、精度及零件图的分析主要分析零件的材料、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合在数控机毛坯形状和热处理要求等，以便确定该零件是否适合在数控机床上加工，或适合在哪种类型的数控机床上加工。床上加工，或适合在哪种类型的数控机床上加

49、工。 适合数控加工的零件：批量小、形状复杂、精度要求高及适合数控加工的零件：批量小、形状复杂、精度要求高及生产周期短的零件。生产周期短的零件。 1 1零件图工艺性分析零件图工艺性分析 在选择和确定数控加工内容的过程中，编程人员应该根据在选择和确定数控加工内容的过程中，编程人员应该根据所掌握的数控加工的基本特点以及所用数控机床的功能和实际所掌握的数控加工的基本特点以及所用数控机床的功能和实际工作经验，对零件图作数控加工工艺性分析。工作经验，对零件图作数控加工工艺性分析。 2 2零件图工艺性分析内容零件图工艺性分析内容 零件图工艺性分析内容包括结构工艺性分析、轮廓几何要零件图工艺性分析内容包括结构

50、工艺性分析、轮廓几何要素分析、尺寸标注方法分析、定位基准的可靠性分析、精度及素分析、尺寸标注方法分析、定位基准的可靠性分析、精度及技术要求分析。技术要求分析。二、数控加工工艺路线设计的主要内容二、数控加工工艺路线设计的主要内容 零件的零件的数控加工工艺过程数控加工工艺过程是对几道数控加工工序的内容和是对几道数控加工工序的内容和顺序的概括，而不是指毛坯到成品的整个工艺过程。而数控加顺序的概括，而不是指毛坯到成品的整个工艺过程。而数控加工工序一般均穿插在零件加工的整个工艺过程中，因此，在数工工序一般均穿插在零件加工的整个工艺过程中，因此，在数控工艺路线设计中，要考虑与整个工艺过程的协调吻合。控工艺

51、路线设计中，要考虑与整个工艺过程的协调吻合。 数控工艺路线是下一步工序设计的基础。数控工艺路线是下一步工序设计的基础。 工艺路线设计的主要内容为：工序划分和工序安排。工艺路线设计的主要内容为：工序划分和工序安排。 1.1.工序划分工序划分 根据数控加工的特点，数控加工工序的主要划分方法如下：根据数控加工的特点，数控加工工序的主要划分方法如下： （1 1）以一次安装、加工作为一道工序。）以一次安装、加工作为一道工序。 （2 2）同一把刀具加工的内容作为一道工序。）同一把刀具加工的内容作为一道工序。 （3 3）以加工部位划分工序。）以加工部位划分工序。 （4 4）粗、精加工划分工序。）粗、精加工划

52、分工序。 2.2.工序安排工序安排 工序顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况、定位和夹工序顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况、定位和夹紧的需要来考虑，重点是保证定位夹紧工件的刚性和有利于保紧的需要来考虑，重点是保证定位夹紧工件的刚性和有利于保证精度。证精度。三、数控加工工序设计三、数控加工工序设计 数控加工工序设计的主要任务：把本工序的加工内容、加数控加工工序设计的主要任务：把本工序的加工内容、加工用量、工艺装备、定位夹紧方式以及刀具的运动轨迹都具体工用量、工艺装备、定位夹紧方式以及刀具的运动轨迹都具体确定下来。确定下来。 数控加工工序设计内容：走刀路线的确定、零件装夹及夹数控加工工序设计内

53、容：走刀路线的确定、零件装夹及夹具选择、对刀点和换刀点的确定、刀具选择、切削用量选择等。具选择、对刀点和换刀点的确定、刀具选择、切削用量选择等。四、数控车削工艺处理四、数控车削工艺处理 数控车削是数控加工中用得最多的加工方法。数控车削是数控加工中用得最多的加工方法。 数控车床加工工序设计是整个工艺设计的关键。数控车床加工工序设计是整个工艺设计的关键。 主要内容有：确定加工顺序和走刀路线，选择夹具、刀具主要内容有：确定加工顺序和走刀路线，选择夹具、刀具及切削用量等。及切削用量等。 1 1加工顺序的确定加工顺序的确定 数控车削加工顺序安排的基本原则：数控车削加工顺序安排的基本原则：先粗后精，先远后

54、近先粗后精，先远后近。 （1 1）要注意工序间的衔接。）要注意工序间的衔接。 （2 2）工序顺序：先内轮廓，后外形。）工序顺序：先内轮廓，后外形。 （3 3）以相同定位、夹紧方式，或用同一把刀具加工的工序，）以相同定位、夹紧方式，或用同一把刀具加工的工序，最好连续进行。最好连续进行。 （4 4）在同一次装夹中进行的多道工序，应先安排对刚度破）在同一次装夹中进行的多道工序，应先安排对刚度破坏较小的工序。坏较小的工序。 2 2零件装夹原则零件装夹原则 在装夹工件前，一般要考虑以下两个原则：在装夹工件前，一般要考虑以下两个原则： （1 1）尽量减少装夹次数，力争做到在一次装夹后能加工出）尽量减少装夹

55、次数，力争做到在一次装夹后能加工出全部待加工表面。全部待加工表面。 （2 2）定位基准要预先加工完毕。当有些零件需要二次装夹）定位基准要预先加工完毕。当有些零件需要二次装夹时，要尽可能利用同一基准面来加工另一些待加工表面，以减时，要尽可能利用同一基准面来加工另一些待加工表面，以减少加工误差。少加工误差。 3 3走刀路线的确定走刀路线的确定 走刀路线走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从对刀点（或机床原点）开始运动，直至返回该点并结束程序所对刀点（或机床原点）开始运动，直至返回该点并结束程序所经过的路径。经过的路径。 工步的划分与安排一般随走

56、刀路线来进行。工步的划分与安排一般随走刀路线来进行。 走刀路线确定要点：走刀路线确定要点： （1 1）最短走刀路线，减少空行程时间。）最短走刀路线，减少空行程时间。 （2 2）当零件的加工余量较大时，可采用多次进给逐渐切削）当零件的加工余量较大时，可采用多次进给逐渐切削的方法，最后留少量的精加工余量（一般的方法，最后留少量的精加工余量（一般0.20.20.5mm0.5mm），安排），安排在最后一次走刀连续加工出来。在最后一次走刀连续加工出来。 （3 3）刀具的进退刀应沿切线方向切入和切出，并且在轮廓）刀具的进退刀应沿切线方向切入和切出，并且在轮廓切削过程中要避免停顿。切削过程中要避免停顿。 （

57、4 4）最短空行程路线。大余量毛坯采用阶梯切削路线。）最短空行程路线。大余量毛坯采用阶梯切削路线。 4 4夹具的选择夹具的选择 数控加工对夹具的要求：数控加工对夹具的要求： 保证保证夹具本身在机床上夹具本身在机床上安装准确安装准确； 协调协调零件和机床坐标系的零件和机床坐标系的尺寸关系尺寸关系。 轴类零件的夹具轴类零件的夹具三爪拨动卡盘、自动夹紧拨动卡盘、三爪拨动卡盘、自动夹紧拨动卡盘、复合卡盘和快速可调万能卡盘等。复合卡盘和快速可调万能卡盘等。 盘类零件的夹具盘类零件的夹具带可调卡爪的卡盘、液压驱动卡盘、带可调卡爪的卡盘、液压驱动卡盘、快速可调卡盘等进行装夹。快速可调卡盘等进行装夹。 5 5

58、刀具的选择刀具的选择 根据与刀体的联结固定方式的不同，车刀的分类：根据与刀体的联结固定方式的不同，车刀的分类： （1 1）焊接式车刀）焊接式车刀 焊接式车刀焊接式车刀将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体上。上。 种类划分标准：工件加工表面以及用途。种类划分标准：工件加工表面以及用途。 切断刀切断刀 外圆车刀外圆车刀 端面车刀端面车刀种类种类 内孔车刀内孔车刀 螺纹车刀螺纹车刀 成形车刀成形车刀 （2 2）机械夹固式可转位车刀）机械夹固式可转位车刀 机械夹固式可转位车刀简称机夹可转位车刀。机械夹固式可转位车刀简称机夹可转位车刀。 组成：刀杆、刀片、刀垫以及夹紧

59、元件。组成：刀杆、刀片、刀垫以及夹紧元件。 刀片每边都有切削刃，当刀片每边都有切削刃，当某切削刃磨损钝化后，只需松某切削刃磨损钝化后，只需松开夹紧元件，将刀片转一个位开夹紧元件，将刀片转一个位置便可以继续使用。置便可以继续使用。 机械夹固式可转位车刀机械夹固式可转位车刀11刀片刀片 22定位销定位销 33刀垫刀垫44螺钉螺钉 55楔形压板楔形压板 6 6切削用量的选择切削用量的选择 切削用量的选择包括背吃刀量切削用量的选择包括背吃刀量a ap p的确定、进给速度的确定、进给速度f f的确定、的确定、主轴转速主轴转速n n的确定的确定 。 （1 1）背吃刀量）背吃刀量a ap p的确定的确定 原

60、则：尽可能选取较大的背吃刀量。原则：尽可能选取较大的背吃刀量。 当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，常取当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，常取0.10.10.5mm0.5mm。 （2 2）进给速度）进给速度v vf f的确定的确定 进给速度进给速度v vf f的选取应该与背吃刀量与主轴转速相适应。的选取应该与背吃刀量与主轴转速相适应。 在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000mm/min2000mm/min以下）。以下）。 在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。在切断、车削深孔或精车时，应选择较低