cnc机床的手工编程及实例

1、目工编程及实例录1、CNC 机床与简介2、化工过程设备机械基础与简介3、机械制造工程学实验指导书与简介4、数控机床实验指导书与简介CNC 机床编程及实例编工2前言CNC 编程是我校新开的一门课程,由于目前讲述数控加工编程的书籍和参考资料较缺乏,国内学者虽然撰写了不少与数控技术,数控机床相关的著作,但多数是讲原理多,讲实际应用少。不适合学生和掌握最根本的数控机床的编程方法因此很难找到适合的现成。所以本人决定从最基本的方法：手工编程讲起，试编写本。CNC 编程方法有手工编程，自动编程和计算机辅助编程三种，本人考虑到学生接触实际加工工艺的内容较少，因此应从最根本的编程方法：手工编程学起。所以本书主要

2、讲述手工编程，编写本的指导是：讲工艺，讲编程的方法及数控指令的具体应用。又因为目前国内外使用的数控系统五花八门，编程方法多和多样。广大学生不可能全部了解和学习所有的数控系统，但编程方法和加工工艺是一样的。本书主要以国内应用较为广泛且指令代码符合国际标准的华中型数控系统及在我国使用较多的国外FAGOR 数控系统来介绍数控车床，数控铣床，数控加工中心的加工工艺特点及编程方法，学生们通过本书的学习后，可以详细了解数控编程的基本知识，基本原理，能够了解数控加工的切削工艺，能够学会数控车削加工，钻削加工和铣削加工的编程。802S 数控系统，本书在编写过程中，还参考了德国西门子（的发那科（FANUC）数控

3、系统及奥地利的 DIN66025 数控系统的编程方法。但由于时间和水平有限，经验也，书中内容错漏难免，本书只作为试用，欢迎使用者批评指正。编者2002 年 2 月 17 日3目录第一章 概述61.11.21.31.41.51.61.7数控机床的概述6数控机床的基本8数控机床的分类及其应用范围8数控机床的工作过程 9数控编程方法10控制轴数与联动轴数11数控机床的坐标系12思考题与习题17第二章 数控编程的基础知识182.1 数控编程概述182.2 数控加工工艺基础182.2.1 CNC 机床的选择192.2.22.2.32.2.42.2.5加工工艺的划分与加工余量的选择19加工路线的确定23对

4、刀点与换刀点的确定25切削用量的选择262.3 数控编程中的有关规则及代码332.4 程序的结构与格式33思考题与习题34第三章 华中 I 型数控系统该指系令统及使用的车床、铣床的编程介绍353.1 华中 I 型数控系统常用指令表351234指令字符35辅助功能、主轴功能、刀具功能、进给速度35 G 指令一览表37 G 指令详解数控铣床编程介绍38 1）G90、G91、G00 与 G01 的介绍382）工件坐标系的建立 G92、G54-G59 指令介绍393）单方向定位指令 G60414）圆弧进给指令 G02、G03415）分进给 G94 与转进给 G95436）暂停指令 G04437）段间过

5、渡方式 G09、G61、G64438）平面选择 G17、G18、G19449）尺寸选择 G20、G21、G224410）自动返回到参点 G284411）自动从参考点返回 G294412）刀具半径补偿 G40、G41、G4246413）刀具长度补偿 G43、G44、G495214）局部坐标系设定 G525315）直接机床坐标系编程 G535416）子程序的编制及调用 M98、M995417）固定循环5418）镜像功能 G24、G255919）缩放功能 G50、G515920）旋转变换 G68、G6960编程举例61编程练习61563.2 数控车床编程69 1.数控车床的编程特点69 2.工件坐标

6、系的建立69 3.华中 I 型数控系统车床编程介绍69(1) 简单循环指令 G80、G81、G82 介绍70（2）复合循环指令介绍 G71、G72、G76、G7370（3）编程举例76 1）G92、G90、G00、G01、G02 的应用举例762）G803）G714）G735）G326）G827）G768）G82内外径及圆锥面车削循环指令的编程方法实例77外径/内径粗车复合循环指令编程实例78闭环车削复合循环指令编程实例79单行程编车程螺实纹例指令80简单螺纹切削循环指令编程实例81螺纹切削复合循环编程实例82圆锥螺纹编程应用实例829）车槽循环加工的编程介绍82（4）编程练习86复习题90第

7、四章 FAGOR 8025/8030 数控系统的指令介绍及配用该系统的数控加工中心的编程介绍914.1 编程格式及指令介绍91 1、程序格式91 2、程度号91 3、程度段号91 4、M、S、F、T 功能介绍91 5、G 功能表914.2 指令介绍及编程应用93 1、指令介绍及应用93 1）G02/G03 圆弧螺旋插补932）G06 用绝对中心坐标编程的圆弧插补9653）G02 G03 螺旋插补964）G08 切于前一段轨迹的圆弧975）G10 G11 G12 G13 镜像986）无条件跳转/调用 G251007）G31-G32 程序零点的及恢复1008）螺纹切削 G331029）G36 可控

8、圆角过渡10310）G37 在加工起点的切向切入10411）G38 在加工终点切向切出10512）G3913）G7214）G74倒角105比例系数106返回机床参考点10815）固定循环10916）固定循环的应用范围10917）G80 取消固定循环10918）一般注意事项10919）G79 用户证义的固定循环11020）G81 G82 G84 G85 G86 G89 固定循环的定义11021）G87 G88 固定循环11222）G87 加工矩形内腔的固定循环11623）G88 加工圆形内腔的固定循环1212、编程举例1273、编程练习131复习题132附录1326第一章 概述1.1数控机床的概

9、述数控机床源于.本世纪 50 年代初，出于军事发展的需要，麻省理工学院在和处理功能美后勤部的资助下，于 1952 年 3 月成功研制出世界上第一台信息的新型数控铣床，很快数控铣床的应用从逐步推广到欧洲和等国。我国在 1958年也开始进行数控机床的研究工作，并取得了一定的成效。数控机床由机床主体和数控系统及伺服驱动三大部分组成。现代数控机床综合了计算机、自动控制、精密测量、机床制造及其配套技术的术不可缺少的工艺装备。成果。它已成为先进制造技数控机床的控制系统发展至今，已经经历了从电子管、晶体集成电路、计算机、微处理机控制到数字控制六代的演变。数控机床的类型，已从最初的铣床类数控机床，发展到如今的

10、铣镗类、车削类、磨削类、钻削类、线切割类、电化学类、段压类、激光类和其它特殊用途的数控机床。数控机床的品种多达千余种。近 20 年来，一种能够自动更换刀具的数控机床加工中心，其发展速度地分迅速。相继出现了双托盘自动更换的加工中心和柔性制造单元（FMC）。由多台加工中心、物流系统、工业机器人及相应的信息流和控制系统所组成的柔性制造系统（FMS），实现了 24120h无人化运转。办公自动化（OA）与柔性制造系统（FMS）集成，自实现了工厂 动化（FA），改变了传统的制造系统，了一种新的生产模式即计算机制造系统（CIMS），见图 1-1。我国数控机床的研究、开始于 1958年，但是直到开放才步入发展

11、期。通过“六五”、“七五”和“八五”的攻关，我国不仅能够生产车、钻、镗、铣类及磨削类和其它类型的数控机床，而且还可以生产各种类型的加工中心、车削中心、柔性制造单元、组合柔性单元等高性能、高自动化的数控机床和柔性制造系统。到“八五”末期，我国数控机床的品种已有 200 多个，产量已达到年产 10000 台的水平。这个产量是 1980 年的 500 倍。目前，我国数控机床生产企业有 100 多家，产量增加到一万多台，品种满足率达 80%，并在有些企业实施了 FMS 和 CIMS 工程，表明数控机床进入了实用阶段。71.2数控机床的基本作为一类曲型的机电置、辅助控制单元以及机床 机产品，数控机床主要

12、由数控系统、伺服系统位置检测装，如图 1-2 所示。机床 机伺服系统与位置检测装置图 1-2 数控机床的基本数控系统是数控机床最重要的组成部分，由硬件和结合而成。其作用是通过输入装置将用户编制的、用以控制机床加工的程序输入系统，然后在系统内进行必要的数字运算和逻辑运算，将用户程序转换成控制机床运动的控制信号。由于绝大多数数控机床都已采用微型计算机作为硬件，配以数控系统数控系统，因此现在所说的数控系般就是指计算机数控（CNC）系统。伺服系统与位置检测数装控置系是统联和系机床机械结构必不可少的纽带，它们在某种程度上决定了机床的运动特性和精度。伺服系统由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，同时与机床的执

13、行机构相连，根据数控系统发来的控制信号对执行机构的位移、速度等进行自动控制。这种控制是在机床执行机构运动过程中实时进行的，它所控制的运动亦称为伺服运动。位置检装置的作用是检测实际位移量，并将实际位移量反馈给伺服系统，由伺服系统中的位置比较环节对控制位移量实际位移量进行比较，根据比较的差值，调整控制信号，提高控制精度。数控机除了伺服运动外，还有些运动属于开/关性质的。例如主轴启动与停止、换刀运动、冷却泵的启停等。对于这些运动的控制，是靠辅助运动控制单元实现的。目前应用比较普遍的辅助运动控制单元是可编程控制器，且大多与数控系统集成为一体。机部分与普通机床的基本相同，只是根据数控机床的特点，做了一些

14、特殊的设计与制造工艺。例如采用滚珠丝杆、滚动导执，以及各种消除间隙机构等等。1.3 数控机床的分类及其应用范围数控机床的分类方法有多种,比如按加工功能划分按伺服系统特性划分、按数控系统划分等，从应用数控机床的角度来看，数控机床可分为数控机床、数控铣床、加工中心、车削中心几类。8辅助控制单元数控系统辅助运构进给运构主运构1.3.1 数控车床数控车床与普通的车床差别不大，工件装夹在主轴轴端，作旋转运动：刀具安装在刀架上，作横向、纵向移动。因此在普通车能够完成的工艺内容，在数控机都可完成，如车削内外圆柱、圆锥面等。不仅如此，由于数控系统和进给伺服系统的引入，数控车床还可以加工各种非的内外回转表面。1

15、.3.2 数控铣床曲型的数控铣床与普通铣床在机械部分基本相同,只是缺少箱部分,外型简单.工作台可以作横向、纵向和垂直三个方向的运动。因此普通铣床能加工的内容，数控铣床都能做到。除此之外，数控系统还可以通过伺服系统同时控制两个或三个轴运动，实现两轴或三轴联动，从而加工出平面轮廓和复杂的三维曲面。从机床运动分布特点来看，数控铣床也可用作数控钻床或数控镗床，加工有一定位置精度要求的孔系，实用性强。1.3.3 铣镗加工中心在数控铣床的基础上,如果再配以刀具库和自动换刀系统,就加工中心.常见的加工中心有立式加工中心.和卧式加工中心.其中的刀具存放几十把甚至的刀具,由程序控制换刀机构自动调用与更换,这样就

16、可以在没有有工干预的情况下,一次完成很多工艺内容,如钻孔、镗孔、内外型腔的铣削、攻丝、铰孔等。1.3.4 车削中心数控车床可以加工各种回转表面，但是如果圆周表面或端面上需要加工，些轴类零件的外圆表面上需要加工孔，就要移到其它机加工。在很多情况下，出于加工精度的考虑，零件是不允许拆、重新定位装夹和更换机床的。对于这种以回转面为主要加工内容，兼有圆周表面或端面上加工的零件，车削中心就比较得心应手。车削中心与数控车床的主要区别是在刀架部分增加了驱动刀具的旋转装置，因此它除限可以装夹内/外圆车刀以外，还可装夹自动驱动的铣刀、钻头、丝锥等刀具，完成圆周表面或端面上的各种加工。以上是目前较常用的几种数控机

17、床。随着现代化生产的需求不断提高，以及数控机床下关技术的发展，市场上已经有了加工范围更广、技术含量更高的数控机床产品，这里不再介绍。1.4 数控机床的工作过程数控车床的大至工作过程如图 1-3 所示.首先要由编程或操作作者通过对零件图作深入分析,特别是工艺分析,确定合适的数控加工工艺.其中包括零件的定位与装夹方法的确定、工步划分、各工步走刀路线的规划、各工步加工刀具及其切削用量的选择等。9图 1-3 数控机床工作过程在工艺分析与处理的基础上，再参照数控程序代码标准和具体机床的编程手册，将所选择的工艺方法和切削参数编编制成数控程序，数控程序是按规定的语法和词法，由一系列字符和数字组成的一组信息，

18、其功能类似于计算机的批处理功能，运行程序相当于在逐条执行程序中的批命令。编程过程中需要进行必要的数学计算与处理，例如基点或节点的计算。编制好的数控程序并不一定立即送入数控系统执行，通常是将程序在某种介质上，需要加工是时才调用。介质可以是数控系统内器、穿孔纸带、磁盘等等。值得一提的是，用穿孔纸带程序的方法，由于穿孔出错率高、制作周期长，以及携带不方便等原因，已经趋于淘汰。相比之下，越来越多的数控系统都留有标准的通口，非常方便与外部计算机通信。因此，将数控程序存在计算机硬盘上，加工是时再传入数控系统，已经成为广泛采用的一种模式。数控程序输入到数控系统，并被调入执行程序缓冲以后，一旦操作者按下启动按

19、钮，程序就将逐条逐段地自动执行，执数行控，程实序际的上是不断地向伺服系统发出运动指令。数控系统在执行数控程序的同时，还要实时地进行各种运算，来决定机床运律和速度。构的运动规伺服系统接到数控系统发来的运动指令后，经过信号放大和位置、速度比较，控制机床运床的驱动元件（如主轴回转电机 和走刀伺服电机）运动。机床运构（如主轴和丝杆螺母机构）的运动结果是与工件产生相对运动，实现切削加工，最终加工出所需的零件。在上述工作过程中，需要数控机床使用者完成的工作主要是工艺分析和数控编程，并将程序到介质上，其它步骤都是由数控系统和机床自动进行的。1.5 数控编程方法在数控编程实践中，有三种方法可以选择，即手工编程

20、、自动编程和计算机编程。采用哪种编程方法应视数控机床的完善程度和被加工零件的特点与复杂程度而定。对于加工内容比较简单、尺寸比较少的零件，可以选择手工编程的方法。对于加工内容较多、加工型面比较复杂的零件，需要采用自动编程。这种编程是由编程将加工部位和加工参数以一种限定格式的语言（自动编程语言）写成所谓源程序、然后由专门的转换成数控程序。自动编程语言用起来比较繁锁，特别是有些零件用自动编程语言难以表达。事实上应用的最多的还是计算机辅助数控编程，编程通过某种的机制将零件信息输入计算机，由CAD/CAM的 NC 模块自动生成数控程序，或者自己开发应用程序，将零件图纸信息直接转换成数控程序。例如加工图

21、1-4 所示的平面凸轮，已知升程、回程和角度范围内凸轮轮廓为等加速曲线。在数控机加工此类零件，实际上是用非常密的微直线段 近光滑的曲10伺服系统执行机构零件程序介质数控系统数控程序零件图线轮廓。由于计算量太大，不适合用手工编程方法；另一方面，自动编程语言又不能描述这类零件，而无法自动生成数控程序，所以加工这类零件要靠编程行刀位点计算，并生成数控程序。自行开发编程工具，进1.6 控制轴数与联动轴数数控机的控制轴数与概联念动与轴通数常的所说的主轴、传动轴等的概念不同。为了说明这一点，先来分析一下数控机的运动分配情况。如图 1-5 所示为某数控机床及其运动分配，其中工作台可以作 X、Y 两个方向上的

22、直线运动，也可以实现转动 C；主轴可以沿 Z 向作直线运动，也可以实现摆动 B；当然还有主轴的转动。在机床能够实现的运动中，除了主轴旋转运动以外。其他所有运动都与工件的成形有关，而且都有自己的伺服驱动，数控系统正是能过确定的伺服驱动控制来实现某个具体运动的，例如工作台沿 X 方向的移动、主轴箱的摆动。这就是控制轴的概念，机机床的复杂程度和技术含量也就越高。的运动越多，控制轴数就越多，功能就越强，实现的对机床运动的控制并不意味就可以加工任何零件，在许多情况下，需要对要机床的多个运动同时、协调地进行控制，才能达到加工要求，即同时控制多个轴，这就是联动轴数。显然，联动轴数越多，机床控制和编程难度加大

23、。在图 1-5 所示的机床加工，有些零件型面需要X，Y，Z，C，B 五个控制轴联动才能完成。如图 1-6 所示的增压器叶轮，其叶轮片表面就需要五轴联动加工。11总之，控制轴数和联动轴数是表达机床加工能力的重要参数。用控制轴数划分，数控机床可有二轴数控机床、三轴数控机床等等，控制轴数有时也称坐标数，因此机床可有三坐标数控机床和五坐标数控机床等等。1.7 数控机床的坐标系在数控机床加工零件，刀具与零件的相对运动必须在确定的坐标系中进行，超出坐标系范围，加工就不能按规定的程序进行，编程必须熟悉机床坐标系。不同类的机床，有不同的坐标系。建立坐标系的概念，确定正确的坐标系可以简化编程计算和提高零件的加工

24、质量。121.7.1 坐标系和运动方向为了准确地描述机床的运动，简化程序的编程方法，保证数据的互换性和程序介质的通用性，一些工业发达国家都先后制定了本国数控机床坐标和运动方向的相关标准。JB3051-82数字控制机床坐标和运动方向名，对数控机床的坐标、各运动方向做了明确规定，目前国际标准化组织已经床坐标轴和运动方向。1.标准坐标系和规定了坐标标准系，详见附录一 JB3051-82 规定的各种机国际标准(ISO)和我国部颁标准中规定数控机床的坐标系采用直角坐标系，右手定则法，如图 1-7 所示,大姆指的方向为 X方向;食指为 Y 轴的正方向；中指为 Z 轴的正方向。这个坐标系的各个坐标轴与机床的

25、主要导执相平行。2.坐标和运动方向命名的原则为了编程能够在不知道是刀具移近工件，还是工件移近刀具的情况下，就能依据零件图纸来确定机床的加工过程、编制加工程序，特规定以工件为基准，假定工件不动，刀具相对于3.机床运动的工件运动的原则。运动方向的规定JB3051-82 中规定，增大工件与刀具之间距离的方向是机床运动的正方向。（1）Z 轴坐标系运动规定与主轴线平行的坐标轴为 Z 坐标（Z 轴），并取工件远离刀具方向为 Z 轴的正方向。无论是主轴带运动工件旋转类的机床（车床、磨床），还是主轴带动刀具旋转类的机床（铣床、钻床、镗床），主轴平行的坐标轴为 Z 轴。从这一规定论：对于钻、镗类加工机床，钻入或

26、镗入方向均是 Z 方向。可以得出这样一个结当机床有几根主轴时，则选取一个垂直于工件装夹表面的主轴为 Z 轴（如龙门铣床）。对于没有主轴的机床则规定垂直于工件表面的轴为 Z 轴（刨床）。（2）X 轴规定为水平平行于工件装夹表面。它是刀具或工件定位平面内运动主要坐标。对13于工件旋转的机床（车床、磨床），取横向离开工件旋转中心主方向为 X 轴的正方向。对于刀具旋转的机床（铣床、钻床、镗床），又有立、卧式机床之分。当机床是立式（Z轴是垂直的立铣、立钻、立式加工中心等）的，从主轴向立柱看，立柱右方向规定为 X 轴的正方向。当机床是卧式（Z 轴是水平工卧式铣床、臣式镗床、臣式加工中心等）的，从主轴向工件

27、看，+X 方向指工件的右方向。（3）Y 轴坐标运动Y 轴垂直于 X、Z 坐标轴，当 Z 轴确定之后，按方向就是唯一地被确定了。直角坐标制右手则法判断，Y 轴旋转运动 A、B 和 C 表示，规定其分别为 X、Y、Z 轴旋转的运动。A、B、C 的正方向，相应地表示在 X、Y 和 Z 坐标轴的正方向上，按右手螺旋前进方向。附加坐标第二或第三组坐标平行于 X、Y、Z，则分别指定用 U、V、W 和 P、Q、R 表示。工件运动的机床坐标表示的规定JB3051-82 对工件运动而不是刀具运动的机床规定用带“”的字母和箭头表示。如用+Z表刀具相对于工件的正方向运动，+Z表示工件相对于刀具的正向运动。二者表示的

28、运动方向正好相反，如图 1-8 所示。机床设计者要考虑的是带“”的运动，编程时只考虑不带“”的运动。（7）主轴旋转方向主轴顺时针旋转运动是按右手螺旋前进的方向为主轴的正向。如果正对主轴端面看主轴旋向，反时针主向为正向。1.7.2 机床坐标系的原点机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系。其坐标的运动方向视机床的种类和结14构而定。如数控机床、数控镗床都有自己的坐标系，立式加工中心与卧式加工中心的坐标系也有较大的区别，即便是卧式加工中心，其运动不同坐标系也有一定的差别，如工作台做 Z 向运动的与立柱做 Z 向运动的两种加工中心，其机床坐标就有较大的差别，但它们的标准坐标系完全相同。机床坐标系的

29、原点也称机械原点、参考点或零点。这个原点是机床固有的原点。机床动时。通常要进行机动或手动回零。所谓回零，就是直线坐标或旋转坐标（回转工作台）回到正向的极限位置。这个极限位置就是机械原点（零点）。如图 1-9 所示，各坐标轴回零比较直观，如工作台是回到 Z 向极限位置。立柱回到 Z 向极限位置，主轴箱是回到 Y 向最上位置，它们都能直接感觉和测量出来；而机床坐标系的原点是三维面的交点，无法直接感觉和测量出来；只有通过各坐标轴的零点，做相应的平行切面，这些切面的交点，即为机床坐标系的原点（机械原点），这个原点是机床坐标系中固有的点，不能随意改变。标准坐标系或工件坐标系的原点是任意的，可以由编程自行

30、设定。这就是两个坐标系不同之处，编程时切记不要，图 1-10 一工件（工作台）移动的卧式加工的机械原点示意图。1.7.3 工件坐标系编程是一般是选择工件上的某一点作为程序原点，并以这个原点作为坐标系的原点，建立一个新的坐标系，这个新的坐标系就是所谓的工件坐标系。如下图 1-11 所示，拟选择工件上的一个孔的中心为工件坐标系为工件坐标系的原点（图是 O 点）。从图中还可以看出工件坐标系与机床坐标系之间的差异。151.7.4 绝对坐标与相对坐标在坐标系中，所有的坐标点均以某一固定坐标系原点作为坐标位置的起点，并以之计算各点的坐标系值，这个坐标系称为绝对坐标系。如图 1-12 所示。绝对坐标系可以避

31、免尺寸的积累误差。图中，XA=25YA=20XB=60YB=50在坐标系中，运动轨迹的终点坐标是以起点计量的坐标系称为增量坐标系（相对坐标系）。如图 1-12 所示。图中XA=25YA=20XB=35YB=3016思考题与习题1.11.21.31.41.51.6数控机床主要由哪几部分组成？最常用的数控机床有哪类？他们分别应用也哪类零件的加工？数控机床的大致工作过程式怎样的？数控编程方法有几种？说明下列英文缩写词的含义：CNCDNCFMCFMSCAM数控机床原点与工件坐标系原点之间的区别于联系是怎样的？CIMS。17第二章 数控编程的基础知识2.1 数控编程概述数控机床是按照事先编制好的零件数控

32、加工程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备。要在数控机进行加工，首先要根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统规定的指令和格式编制成文件（零件程序），这个过程称为零件数控加工的程序编制。注意不同的数控系统所对应的机床有不同的规定，编程时一定要对应，否则所编的程序无法运行。理想的加工程序不仅应保证加工出符合图纸要求的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用与充分发挥，以使数控机床能安全可靠及高效地工作。在数控编程之前，编程员应了解所有数控机床的规格、性能、CNC 系统所具备的功能及编程指令格式等。编制程序时，应先对图纸规定的技术特性、零件的几何形状、尺寸

33、及工艺要求进行分析，确定使用的刀具、切削用量及加工顺序和走刀路线；再进行数值计算，获得刀位数据；然后按数控机床规定的代码和程序格式，将工件的尺寸、刀具运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转速、刀具进给量、切削深度等）以及辅助功能（换刀、主转、反转、冷却液开、关等）编制成加工程序，并输入数控系统，由数控系统控制机床自动进行加工。数控编程过程如图 2-1 所示数控机床图 2-1 数控编程过程2.2 数控加工工艺基础在 CNC 机加工零件，编程之前，首先遇到的就是工艺编制问题，在普通机零件加工的工艺过程实际上只是一个工艺卡，机床加工的切削用量、走刀路线、工序内的工步安排等，往往都是由操作工人自行决定。而

34、 CNC 机床是按照程序进行加工的，加工过程是自动的，因此，加工中的所有工序、工步、每道工序的切削用量、走刀路线、加工余量和所有刀具的尺寸、类型等要预先确定好并编入次序中。为此，要求一个合格的编程员首先应该是一个很好的工艺员，对 CNC 机床的性能、特点和应用、切削规范和标准刀具系统等要非常熟悉，否则就无法做到全面、周到地考虑零件加工的全过程并正确、合理地编制零件加工程序。18程序检验输入数控系统写程序单编数学处理工艺处理分析零件图纸2.2.1 CNC 机床的选择加工C 车床适于加工形状比较复杂的轴类不同类型的零件应在不同的车零件和由复杂曲线回转形成的模具内型腔。CNC 立式镗床和立式加工中心

35、适于加工箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂的平面或零件，以及模具的内、外型腔等。卧式加工中心适于加工复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。总之，不同类型的零件要选用相应的 CNC 机床加工，以发挥 CNC 机床的效率和特点。2.2.2 加工工艺的划分与加工余量的选择1、数控加工工序的划分在工序划分时要考虑以下 3 个原则：1） 按所具划分工序的原则，这样可以减少换刀次数，压缩空行程和减少换刀时间，减少不必要的换刀误差。按先粗后精的原则划分加工工序，这样可以减少粗加工变形对精加工的影响。按先面后孔的原则划分工序，这样可以提高孔加工的精度2、加工余量的选择加工余量泛指毛坯实体尺寸与零件（图纸）尺寸之差。零件

36、加工就是把大于零件（图纸）尺寸的毛坯实体加工掉，使加工后的零件尺寸、精度、表面粗糙度均能符合图纸的要求。通常要经过粗加工、半精加工和精加工才能达到要求。因此，零件总的加工余量应等于中间工序加工余量之和。工序间的加工余量的选择应按以下两条原则进行。用量小加工余量原则，以求缩短加工时间，降低零件的加工费用。应有充分的加工余量后，的特工别序是。最加工余量应能保证达到工件图纸上所规定的要求。在选择加工余量时，还应考虑以下 3 种情况：由于零件大小的不同，切削力、内应力引起的变形差异，工件愈大，变形会增加，因此要求加工余量也相应地大一些。零件热处理时会引起变形的，要适应的增大加工余量。加工方法、装夹方式

37、和工艺装备的刚性可能引起的零件变形，过大的加工余量也会由削力增大引起零件的变形，选择加工余量时都要加以考虑。表 2-1 至表 2-5 列出了各种加工方法所能达到的精度等级及加工余量，供参考。3、平面加工余量19表 2-1 精铣、磨削加工方式余量（：mm）注：1.精铣时，最后一次行程前留的余量应=0.5mm。2.热处理零件磨削前的加工余量系将表中值乘以 1.2。4、孔加工余量：mm）（表 2-2 H13H7 孔加工方式（孔长度）=直径 5 倍注：当孔径=30mm，直径余量3080mm。直径余量=6mm 时，采用一次扩孔或一次镗孔表 2-3 H7 孔加工方式及余量变：mm）（20加工 孔的直径直径

38、加 工 孔的直径直径钻用 车 刀镗以后扩孔钻粗铰精铰 H7钻用 车 刀镗以后扩孔钻粗铰精铰 H7第一次第二次第一次第二次32.933015.028.029.829.829.9330孔的精度孔的毛坯性质在实体材料上加上工孔预先铸出或热冲出的孔H13，H12次钻车刀或扩孔钻镗孔H11孔径1030：钻孔及扩孔；孔径3080：钻孔，扩钻及扩孔；或钻扩孔刀或车刀镗孔及扩孔孔径=80：粗扩和精扩：或用车刀粗镗和精镗；或根据余量一次镗孔或扩孔H10，H9孔径1030：钻孔、扩孔及铰孔孔径3080：钻孔、扩孔及铰孔：或钻扩孔刀镗孔，扩孔及铰孔孔径=80：扩孔（一次或二次，根据余量而定）及铰孔；或用车刀镗孔（一

39、次或二次，根据余量而定）及铰孔H8，H7孔径1030：钻孔、扩孔及一次或二次铰孔孔径3080：钻孔、扩孔（或用扩孔刀镗孔），扩孔及一次或二次铰孔孔径=80：扩孔（一次或二次，根据余量而定）一次或二次铰孔；或用车刀镗孔（一次或二次，根据余量而定）及一次或二次铰孔加工性质加工面长度加工面宽度1003003001000余量公差（+）余量公差（+）余量公差（+）精铣30010001.50.520.72.51.01000200020.72.51.231.2精加工后磨削，零件在装置时校准30010000.40.120.50.150.6050.150.60.150.70.15精加工

40、后磨削，零件装置在夹具中或用百分表校准30010000.250.120.30.150.4030.150.40.150.40.15注：在铸铁加工直径为 30mm 与 32mm 的28 与30 钻头钻一次。表 2-4 H8 孔加工方式及余量变（：mm）21加工 孔的直径直径加工 孔 的直径直径钻用 车 刀镗以后扩孔钻铰 H8钻用车刀镗以后扩孔钻铰 H8第一次第二次第一次第二次32.933015.028.029.829.83043.943215.030.031.731.753254.853520.033.034.734.753565.863820.036.037.737.7

41、53887.884025.038.039.739.7540109.8104225.040.041.741.75421211.0124525.043.044.744.75451312.0134825.046.047.747.75481413.0145025.048.049.749.75501514.015603055.059.5601615.015.8516703065.069.5701817.017.8518803075.079.5802018.019.819.820903080.089.390加工 孔的直径直径加工 孔 的直径直径钻用 车 刀镗以后扩孔钻铰 H8钻用车刀镗以后扩孔钻铰 H8第

42、一次第二次第一次第二次2220.021.821.8221003080.099.31002422.023.823.8241203080.0119.31202523.024.824.8251403080.0139.31402624.025.825.8261603080.0159.31602826.027.827.8281803080.0179.318043.943215.030.031.731.7531.933254.853520.033.034.734.7534.933565.863820.036.037.737.7537.933887.87.9684025.038.039.739.7539.9

43、340109.89.96104225.040.041.741.7541.93421211.011.8511.95124525.043.044.744.7544.93451312.012.8512.95134825.046.047.747.7547.93481413.013.8513.95145025.048.049.749.7549.93501514.014.8514.9515603055.059.559.559.9601615.015.8515.9516703065.069.569.569.9701817.017.8517.9518803075.079.579.579.9802018.019

44、.819.819.9420903080.089.389.9902220.021.821.821.94221003080.099.399.81002422.023.823.823.94241203080.0119.3119.81202523.024.824.824.94251403080.0139.3139.81402624.025.825.825.94261603080.0159.3159.81602826.027.827.827.94281803080.0179.3179.8180注：在铸铁是加工直径为 30mm 与 32mm 的孔可用28 与30 钻头钻一次。表 2-5 按 H8 与 H7

45、 级精度已预先铸出或热冲出的孔（：mm）787476.0注：1.如果铸出的很大的加工余量时，则第一次粗镗可分为两次或多次粗镗。2.如果只进行一次半精镗，则其加工余量为表中“半精镗”和“粗铰或二次半精镗”加工余量之和。2.2.3 加工路线的确定在数控机加工零件,特别是在加工中心上加工零件,每道工序的加工路线的确定都是非常重要的,因为它不仅与被加工零件表面粗糙有关,而且与尺寸精度和位置精度都有关系.过长的加工路线还会影响机床的、刀具的等。确定加工路线就是要确定刀具运动轨迹和运动方向（即编程轨迹和运动方向）。1、 孔加工路线的确定图 2-2 是精镗 4- 30H7 孔的示意图，由于孔的位置精度要求较

46、高，因此安排镗孔路线问题就显得比较重要，安排不当就有可能把坐标轴的反向间隙带入，直接影响孔的位22加工孔的直径直径加工孔的直径直径粗镗半精镗粗铰或二次精镗精铰或精镗粗镗半精镗粗铰或二次精镗精铰或精镗一次二次一次二次3028.029.829.9330105100103.0104.3104.81053230.031.731.9332110105108.0109.3109.81103533.034.734.9335115110113.0114.3114.81153836.037.737.9338120115118.0119.4119.81204038.039.739.9340125120123.01

47、24.3124.81254240.041.741.9342130125128.0129.3129.81304543.044.744.9345135130133.0134.3134.81354846.047.747.9348140135138.0139.3139.8140504548.049.749.9350145140143.0144.3144.8145524750.051.751.9352150145148.0149.3149.8150555153.054.554.9255155150153.0154.3154.8155585456.057.557.9258160155158.0159.31

48、59.8160605658.059.559.9560165160163.0164.3164.8165625860.061.561.9262170165168.0169.3169.8170656163.064.564.9265175170173.0174.3174.8175686466.067.567.9068180175178.0179.3179.8180706668.069.569.9070185180183.0184.3184.8185726870.071.571.9072190185188.0189.3189.8190757173.074.574.9075195.0190 194.319

49、3 194.819577.577.9078200194197.0199.3199.8200807578.079.579.9080210204207.0209.3209.8210827780.081.381.8582220214217.0219.3219.8220858083.084.384.8585250244247.0249.3249.8250888386.087.387.8588280274277.0279.3279.8280908588.089.389.8590300294297.0299.3299.8300928790.091.391.8592320314317.0319.3319.8

50、320959093.094.394.8595350342347.0349.3349.8350989396.097.397.8598380372377.0379.3379.753801009598.099.399.85100400392397.0399.3399.75400置精度。图 2-2 镗孔示意图图 2-3 是图 2-2 的加工路线示意图。从图中不难看出方案 a 由于 IV 与 I、II、III孔的定位方向相反，无隙疑会x 使向定的位间误差增加，而影响 IV 孔与 III 孔的位置精度。方案 b 是当加工完 III没有直接在 IV定位，而是多运动了一段距离，然后折回来在 IV 处进行定位，

51、这样 I、II、III 和 IV 孔的定位方向是一致的，IV 孔就可以避免反向间隙误差的引入。从而提高了 III 孔和 IV 孔的孔距精度。 2、 铣削内外圆时加工路线的确定铣削整圆时，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，当整圆加工完毕后，不要在切点处取消刀补和退刀，要安排一段沿切线方向继续运动的距离。这样可以避免在取消刀补时，刀具与工件相撞而造成工件与刀具报废。 铣刀外圆加工路线见图 2-4 所示。当铣内圆时也应遵循从切向切入的方法。最好圆弧过度到圆弧的加工路线。切出时也应多按排一段过度圆弧再退刀，这样可以降低接刀处的接痕，从而可以降低孔加工的粗糙度和提高孔的加工精度，图 2-5 是铣削内圆的

52、加工示意图。23图 2-3 镗孔加工路线示意图工作轮廓刀具运动轨迹刀具运动轨迹刀具起始点（对刀点） 刀具起始点取消刀具半径x切出时多运动的距离圆弧切入点切出点切入点0图 2-4图 2-5铣削外圆时加工路线图铣削内圆时加工路线图3、 刀具轴向进给的切入与切出的确定如图 2-6 所示用钻头钻孔。钻头定位于 R，从 R 点以进给速度作 Z 向进给，到部后，应安排快速退到 R 点，距离 A 点为切入点，B 点为切出点，A 与 B 的实际尺寸腰视工作表面状态和加工性质而定。表 2-6 列出了钻孔、镗孔、铰孔和攻螺纹的切入与切出点的距离。24图 2-6 钻孔的切入与切出示意图表 2-6刀具切入与切出点距离

53、2.2.4对刀点与换刀点的确定对刀点是数控机床加工中刀具相对于工件运动的起点。由于加工也是从这一点开始执行，所以对刀点也可以称作加工起点。选择对刀点的原则是*方便数学处理和简化程序编制;*在机容易找正；*加工过程中便于检查；*引起的加工误差小。对刀点的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置。对刀点可以设在零件上、夹具上或机，但必须与程序原点有确定的坐标联系。当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。对刀时应使对刀点与刀位点重合。所谓刀位点，是指确定刀具位置的基准点，平头立铣刀刀位点一般为端面中心，球头铣刀刀位点为球心，车刀刀

54、位点为刀尖，钻头刀位点为钻尖。换刀点应根据工序内容安排，为了防止换刀时刀具碰伤工件，换刀点往往设在零件的外面。25表面状态工2序以加工表面毛坯表面钻孔2358镗孔3558铰孔3558攻螺纹5105102.2.51.切削用量的选择影响切削条件的各种在程序设计时，编程必须确定每道工序的切削用量，编程确定切削用量时，一定要考虑影响切削用量的各种，正确选择切削条件，合理地选择切削用量，可有效地提高机械加工质量的产量。而影响切削条件的因数有：机床、工具、刀具、及工件的刚性；切削速度、切削深度、切削进给率；工件精度及工件表面粗糙度；4） 刀具预期及最大生产率；切削液的种类、冷却方式；工件材料的硬度及热处理

55、状况；工件数量；8） 机床上述。中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要。切削速度（切削表面速度），是指时间内刀具从工件表面所切过的距离。通常用 m/min 或 m/s 表示。切削速度快慢直接影响切削率，若切削速度过小，则切削时间会加长，刀具无法发挥其功能，若切削速度过快，虽然切削时间可以缩短，但是刀具容易产生高热，影响刀具。决定切削速率的很多，概括起来有：1）刀具材料。刀具材料不同，允许的最高切削率也不同。高速刚刀具耐削速率不到 50m/min， 碳化物刀具耐高高削速率可达100m/min 以上，陶瓷刀具的耐高温可高达 1000m/min。工件材料硬。度工高件低材会料影响刀具切削速率，同一刀

56、具加工硬材料时切削速率会降低，而加工较软材料时，切削速率可以提高。2）3）刀具。刀具使用时间（）要求长，则应采用较低的切削速率。反之，可以采用较高的切削速度。切削深度与进给量。切削深度与进刀量大，切削抗力也大，切削热会增加，故切削速度应降低。刀具的形状。刀具的形状、角度的大小，刃口的锋利程度都会影响切削速率的选择。冷却液使用，在切削时使用冷却液，可有效降低切削热，从而提高切削速率。上述影响切削速度的诸中，刀具材质的影响最为主要。参见表 2-8 刀具材4）5）6）料与许用最高切削速度表。切削深度主要受机床刚度的制机床刚度允许的情况下，尽可能选大切削深度，如果不受加工精度的限制，可以使切削速度来确

57、定。可以用计算或查表法来选取。进给量 S（mm/r）或进给量 F(mm/r)要根据零件的加工精度、表面粗燥度、刀具和工件材料来选择。最大进给量受机床刚度的进给驱动及数控系统得限制。编程员在选取切削用量时，一定要根据机床说明书的要求和刀具耐用度，选择适合机床特点及刀具最佳耐用度切削用量。当然也可以凭借经验，采用类比确定切削用量。不管用什么方法选取切削用量，应该要保证刀具的耐用度能完成一个零件的加工，或保证刀具耐用度不低于一个工作班次，最少也不能低于半个班次的时间。表 2-9 是常供刀具更换时参考。具磨钝限度表，26表 2-8 刀具材料与许用高度切削速度表表 2-9 常具磨钝限度表表 2-10 至

58、表 2-20 是数控机床常用的切削用量表，现给读者，供参考。表 2-10 车削碳钢及合金钢的切削速度27加工材料硬度切削速度 Vm.min-1高速钢车刀硬质合金车刀碳钢12522530107225275219027532518753253751560375425125317522527100刀具类型刀具材料后刀面允许磨损量 N 后刀具类型刀具材料后刀面允许磨损量 N 后车刀硬质合金0.21三面刃铣刀高速钢0.40.6切断刀高速钢0.350.5立铣刀高速钢0.30.5钻头 D20高速钢0.60.8锯片铣刀高速钢0.152钻头 D20高速钢0.81端面铣刀硬质合金1.01.2序号刀具材料类别主要化

59、学成分最高切削速度/m.min-11碳素工具钢Fe2高速钢钨系钼系18W+4Cr+1v+（Co）7W+5Mo+4Cr+1V503超硬工具P 种（钢用） M 种（铸钢用） K 种（铸铁用）WC+Co+TiC+（TaC） WC+Co+TiC+（TaC） WC+Co1504涂渡刀具(COATTING)超硬母材料镀 Ti TiNi1O3A2O32505瓷金（CERMET）+Nbc 系 NbC 系 TiN 系+NbC+CO NbC+Tic+CO TiC+CO3006陶瓷（CERAMIC）酸化物系 氮化硅素系混合物Al2O3+ Al2O3+ZrO2 Si3N4Al2O3+ Tic10007CBN工具氮化硼

60、高温高压下烧结而成的室外窒物（BN）10008钻石工具非金属钻石（多结晶）1000注：表中所列切削速度对应深 t=3mm,走刀量 S=0.3mm/r,当 t、S 变化后 V 要修正。表 2-11 车削铸件和铸钢件的切削速度表 2-12 车削工具钢、耐热合金钢的切削速度表 2-13 车削不绣钢的切削速度表 2-14 车削轻金属切削速度28加工材料切削速度 Vm.min-1高速钢车刀硬质合金车刀加工材料硬度切削速度 Vm.min-1高速钢车刀硬质合金车刀铁素体不锈钢1351853090奥氏体不锈钢13518524752252751860马氏体不锈钢1352252790275325156037542