机械加工工艺基础概述

机械加工工艺基础概述0、考核说明1．考核方式考核分为终结性考核和形成性考核两部分。两者比例为8∶2。终结性考核一般为笔试，占80%；形成性考核主要检验学生的平时作业，占20%，由地方电大根据课程要求组织实施。2．试题题型及配分（1）选择题：（每题3分，共45分）（2）判断题（每题2分，共20分）（3）简答与计算题：（每题5分，共10分）（4）综合题（2~3道题，共25分）3．考试方式及时间考试形式为笔试，考试时间为90分钟。机械加工工艺基础概述样题：

1、在数控机床的坐标系中，永远假定刀具相对于静止的运动。（）

2、对于同一G代码而言，不同的数控系统所代表的含义不完全一样；对于同一功能，系统不同采用的代码也有差异。（）

3、刀具功能称为T功能，它是（）的功能。（A）进行刀具路径选择；（B）进行刀具选择和刀具补偿号选择；（C）进行刀具补偿；（D）进行换刀操作。

4、在数控系统中，用于控制机床或系统开关功能的指令是（）。（A）G代码（B）F代码（C）M代码（D）T代码机械加工工艺基础概述5、解释模态代码与非模态代码的含义，并举例说明。

6、简述编制数控加工程序的步骤。

7、数控加工程序的编制方法有哪些？它们分别适用什么场合？

8、计算下图所示未知基点坐标。机械加工工艺基础概述9、用一毛坯尺寸为102mm×62mm×12mm板料，加工成尺寸如图1所示的盖板零件。用10mm的立铣刀加工外轮廓，主轴转速为1000r/min，进给速度为120mm/min。工件坐标系原点（X0、Y0）设定在40mm的孔中心位置，其Z坐标定在毛坯表面，利用刀具半径补偿功能，编写零件外轮廓加工程序。（本题共13分）

机械加工工艺基础概述其他说明：

1、1~9章为教学与考核重点，10~11章为非重点。

2、借用教材的第7章不考。

3、借用教材第8章为非重点，了解内容，作一下11章的练习即可。

4、借用教材的第3章，只要求掌握利用三角函数法求解基点坐标。机械加工工艺基础概述（一）知识点及考核要求

1．了解数控加工的过程

2．掌握数控编程的内容与步骤

3．掌握数控编程的种类

4．掌握数控机床的坐标系和运动方向的命名规则

5．了解典型数控系统及其主要功能

6．掌握程序的结构组成

7．掌握程序段格式的书写规则

8．理解地址码中英文字母的含义

9．掌握续效代码与非续效代码的概念与区别第1章数控加工的编程基础机械加工工艺基础概述（二）重点内容1、数控编程的主要内容及步骤加工工艺分析数值计算编写零件加工程序单制备控制介质程序校验与首件试切（的作用）第1章数控加工的编程基础机械加工工艺基础概述第1章数控加工的编程基础（2）数控编程的种类手工编程/自动编程（3）数控机床的坐标系及其命名原则现定Z轴——主轴回转轴线。两点假设：假设刀具相对于静止的工件运动；假设刀具远离工件为正方向运动。机械加工工艺基础概述第1章数控加工的编程基础（4）代码表的查阅——续效与非续效代码机械加工工艺基础概述（一）知识点及考核要求

1．了解数控编程中工艺分析的主要内容

2．掌握数控机床的合理选用方法

3．掌握数控加工零件的工艺性分析方法

4．能够正确选择加工方法与确定加工方案

5．掌握工序与工步的划分方法

6．掌握零件的装卡方法与夹具的选择原则

7．掌握加工路线的确定方法

8．能够根据被加工零件的要求，合理地选择刀具

9．能够根据工艺条件，选择切削用量

10．理解对刀点与换刀点的概念

11．掌握数控加工工艺文件的编制方法第2章数控编程中的工艺分析

机械加工工艺基础概述第2章数控编程中的工艺分析

（1）根据零件特征加工方法的选择—孔加工实例机械加工工艺基础概述第2章数控编程中的工艺分析

（2）零件的结构工艺性

——刀具尺寸受几何要素的限制机械加工工艺基础概述第2章数控编程中的工艺分析

a）内轮廓加工外形面定位b）外轮廓加工以内形面定位

（3）零件的装夹定位——决定加工工序的内容机械加工工艺基础概述第2章数控编程中的工艺分析

图2-16外圆铣削图2-17内圆铣削

（4）刀具路线1——轮廓加工的切入/切出方式机械加工工艺基础概述第2章数控编程中的工艺分析

孔加工时的引伸距离的确定

（4）刀具路线-2图2-18钻尖对编程的影响机械加工工艺基础概述第2章数控编程中的工艺分析

图2-19切削螺纹时的引入与超越距离（4）刀具路线3——螺纹加工时的引入与超越距离机械加工工艺基础概述第2章数控编程中的工艺分析

图2-20孔加工路线的确定（4）刀具路线4——孔系加工路径（加工路线最短、定位精度最高两原则）机械加工工艺基础概述第2章数控编程中的工艺分析

图2-21凹槽加工走刀路线（4）刀具路线5——型腔加工的刀具路径机械加工工艺基础概述第2章数控编程中的工艺分析

（5）刀位点与对刀——刀位点的概念机械加工工艺基础概述第3章数控编程中的数学处理（一）考核知识点与要求

1．掌握利用三角函数计算基点坐标的方法

2．了解非圆曲线节点坐标的概念

3．掌握辅助坐标点的计算（二）重点与难点

重点：利用三角函数计算基点坐标难点：辅助坐标点的设定与计算机械加工工艺基础概述第3章数控编程中的数学处理图3-1基点坐标计算图3-2孔位坐标计算R34机械加工工艺基础概述第4章基本功能指令的编程方法（一）考核知识点

1．刀具功能（T指令）的编程

2．主轴功能（S指令）的编程

3．进给功能（F指令）的编程

4．常用辅助功能（M指令）的编程机械加工工艺基础概述（二）重点内容

1、刀具功能的编程

（1）T（T2+2）

例如：T0404；表示选择第4号刀，4号偏置。

T0403；表示选择第4号刀，3号偏置。

T0200；表示选择第2号刀，刀具偏置取消。（2）T、D（H）

例如：…T3D3；选择3号刀，3号刀偏生效；

……D0；仍然是3号刀具，3号刀取消

…D5；仍然是3号刀具，5号刀偏生效

…T5D6；换5号刀具，6号刀偏生效（3）T、M06

例如：N010T02M06；选择2号刀，立即换2号刀…N090G01Z…T03；预选3号刀…N100G28Z0M06；换3号刀机械加工工艺基础概述2、主轴功能S的编程格式（1）主轴恒转速功能控制编程格式为：

G97S×××——S的单位为转速单位（r/min）。例如：G97S320；表示主轴转速为320r/min。（2）主轴恒线速度功能编程格式为：

G96S×××——S的单位为线速度单位（m/min）。例如：G96S150；表示切削速度为150m/min。（3）最高转速限制。当采用恒线速度切削时，

G50（G92）S××××——S的单位为转速单位（r/min）。例如：

G96S150；主轴恒线速度控制，线速度为150m/min。

G50（G92）S1800；主轴最高转速限制，最高转速为1800r/min。

…机械加工工艺基础概述3、进给功能F的编程（1）直线进给编程格式为：

G94（G98）F××——F的单位为mm/min。例如：G94（G98）F240；进给率为240mm/min。（2）旋转进给编程格式为：

G94（G98）F××——F的单位为mm/r。例如：G95（G99）F0.2；进给率为0.2mm/r。

（3）注意事项

①直线进给/旋转进给的选择指令，因数控系统不同而有差别。上电默认值由机床参数设定，二者均可。②当编写程序时，第一次遇到插补指令时，必须编写进给率F。③F功能为模态指令，实际进给率可以通过进给倍率旋钮进行调整，在0%~120%（150%）之间控制。机械加工工艺基础概述

4、常用辅助功能M的编程格式（1）程序控制：

M00——程序暂停；M01——“选择”停止。

M02——程序结束。M30——程序结束，指针返回。（2）主轴控制：

M03——主轴顺时针转动。M04——主轴逆时针转动。

M05——

主轴停止。（3）冷却控制：

M07——冷却液1开。M08——冷却液2开。

M09——冷却液关。（4）换刀控制：

M06——换刀。（5）自程序控制：

M98——子程序调用。M99——子程序返回。（6）其他控制：

M41、M42、M43等。机械加工工艺基础概述（一）知识点与考核要求

1．理解与坐标相关指令的含义，掌握指令的格式和编程方法；掌握G50/G92、G54~G59指令的区别和联系；掌握平面选择指令（G17、G18、G19）的用法，理解回参考点操作及其指令的用法。

2．掌握公/英制转换、绝对/增量指令、直径/半径指令

3．掌握移动G00、G01、G02/G03的编程格式及编程方法，理解圆心坐标向量I、J、K的含义，掌握圆心坐标的I、J、K的计算方法。

4．掌握暂停指令G04用途、编程格式及方法第5章常用准备功能指令的编程方法机械加工工艺基础概述1、与坐标系相关的G指令编程方法（1）工件坐标系设定①以刀具当前位置建立工件坐标系。编程格式如下：数控车削：

G50X

Z

。

X、Z为刀位点在工件坐标系中的初始位置。数控铣削：

G92X

Y

Z

。

X、Y、Z为刀位点在工件坐标系中的初始位置。②利用坐标系偏置指令建立工件坐标系——坐标平移直接采用零点偏置指令（G54~G59）建立工件坐标系。机械加工工艺基础概述（2）坐标平面选择指令指令G17、G18、G19用于平面选择。G17选择XY平面，G18选择ZX平面，G19选择YZ平面。默认值：数控车床的刀架在XZ平面运动，默认值为G18；立式数控铣床大都在X、Y平面内加工，故默认值为G17。

（3）绝对和增量尺寸编程

G90/G91；

X、Y、Z/U、V、W。

（4）公制尺寸/英制尺寸指令注意：数控系统不同，公制/英制尺寸指令不同。FANUC：G21/G20代码；

SIEMENS：G71/G70代码。（5）半径/直径数据尺寸

SIEMENS802S/C：G22/G23为半径/直径编程。

HNC-21/22T：G36/G37为直径/半径编程。机械加工工艺基础概述2、运动路径控制指令的编程（1）快速移动指令G001）编程格式

G00X（U）

Y（V）

Z（W）

式中：X、Y、Z为刀具移动的目标点坐标。

2）注意事项①使用G00指令时，刀具的实际运动路线并不一定是直线，而是一条折线。因此，要注意刀具是否与工件和夹具发生干涉。②使用G00指令时，机床的进给率由轴机床参数指定，G00指令是模态代码。机械加工工艺基础概述（2）直线插补指令G011）编程格式G01X（U）

Y（V）

Z（W）

F

式中：X、Y、Z为刀具移动的目标点坐标，F为进给速度。

2）注意事项①G01指令后的坐标值取绝对值编程还是取增量值编程由G90/G91决定。②F指令也是模态指令，F的单位由直线进给率或旋转进给率指令确定。

机械加工工艺基础概述（3）圆弧插补指令G02/G03

1）圆弧顺逆的判断

（a）刀架在外侧时G02、G03方向（b）刀架在内侧时G02、G03方向图5-4圆弧的顺逆方向与刀架位置的关系机械加工工艺基础概述2）G02/G03的编程格式（会两种编程格式）①用I、K指定圆心位置：数控车：

G02/G03X

Z

I

K

F

数控铣：

G02/G03X

Y

I

J

F

②用圆弧半径R指定圆心位置：数控车：

G02/G03X

Z

R

F

数控铣：

G02/G03X

Y

R

F

机械加工工艺基础概述3）注意事项①采用绝对编程时，X、Y、Z

表示圆弧终点相对工件坐标系原点的坐标值；当采用增量编程时，X、Y、Z为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值。②圆心坐标为I、J、K表示圆弧起点到圆弧中心所作矢量分别在X、Y、Z坐标轴方向上的分矢量（矢量方向指向圆心）。③当用半径指定圆心位置时，由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，为区别二者，规定圆心角α≤180时，用“＋R”表示，如图5-13中的圆弧1；α＞180时，用“－R”表示，图中的圆弧2。④用半径R指定圆心位置时，不能描述整圆。机械加工工艺基础概述3、暂停指令G04

（1）编程格式

G04X（P）

地址码X或P为暂停时间。其中：X后面可用带小数点的数，单位为s，如G04X5.表示前面的程序执行完后，要经过5s的暂停，下面的程序段才执行；地址P后面不允许用小数点，单位为ms。如G04P1000表示暂停ls。（2）注意事项①该指令为非模态代码，只在本程序段有效。②注意暂停的时间单位，与数控系统的格式有关。机械加工工艺基础概述第6章刀具补偿指令及其编程方法（一）知识点及考核要求

1．掌握刀具补偿功能的作用，掌握刀具补偿的建立、执行和取消的过程和条件。

2．掌握刀具半径补偿的编程方法，能够合理应用G41、G42、G40代码编制刀具半径补偿程序。

3．掌握刀具长度补偿的编程方法，能够正确应用G43、G44、G49代码编制刀具长度补偿程序。机械加工工艺基础概述（1）刀具半径补偿指令（G41、G42、G40）

图6-4刀具半径补偿的偏置方向

机械加工工艺基础概述（2）刀具半径补偿的3个过程

①刀补的建立，刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置量的过。②刀补进行，执行有G41、G42指令的程序段后，刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏置量。③刀补的取消，刀具离开工件，刀具中心轨迹要过渡到与编程重合的过程。（3）刀具半径补偿的建立与取消条件只有在移动指令G00（G01）下，才能生效。并编写在辅助程序段中。例如：

G00（G01）G41/G42X

Z

D

；刀具半径补偿的建立

…G00（G01）G40X

Z

；刀具半径补偿的取消机械加工工艺基础概述（4）典型实例

图6-5刀具半径补偿的实例机械加工工艺基础概述2、刀具长度补偿

（1）概念

对于FANUC系统，刀具长度补偿指令为G43、G44、G49，G43为刀具长度正补偿；G44为刀具长度负补偿；G49为撤消刀具长度补偿指令。

刀具全缩进位置机床零点Z0工件零点Z0工件刀具1偏置刀具2偏置图6-6不同刀具的长度偏置机械加工工艺基础概述（2）刀具长度补偿的编程方法

G00（G01）G43/G44Z

H

；建立刀具长度补偿

G00（G01）G49Z

；取消刀具长度补偿

Z

值为编程值，H为长度补偿值的寄存器号码。偏置量与偏置号相对应，由CRT/MDI操作面板预先设在偏置存储器中。

执行G43时：

Z实际值=Z指令值+（H××）执行G44时：

Z实际值=Z指令值－（H××）式中：H××是指编号为××寄存器中的刀具长度补偿量。机械加工工艺基础概述（3）典型实例

图6-7刀具长度补偿实例机械加工工艺基础概述（一）考核点及要求

1．了解车削固定循环的概念及动作步序；掌握车削复合固定循环G71、G72、G73指令的应用场合和编程方法。

2．理解铣削固定循环6个动作步序、3个工作平面的概念。掌握G81、G73、G83、G82钻孔指令的应用场合和编程方法。

3．了解子程序的格式，理解子程序嵌套的概念，掌握子程序的调用与返回指令的格式和编程方法。

4．了解旋转、镜像、比例缩放等功能指令的编程格式及其编程方法。第7章简化编程指令及其编程方法机械加工工艺基础概述（二）考核重点

1、车削固定循环

（1）外径粗车固定循环G71

适用于圆柱毛坯料粗车外圆和圆筒毛坯料粗车内径。

编程格式1为（以直径编程）：

G71P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)D(Δd)F

S

T机械加工工艺基础概述编程格式2为：

G71U(Δd)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F

S

T机械加工工艺基础概述（2）端面粗车固定循环G72

G72适用于圆柱毛坯端面方向粗车，图所示为从外径方向往轴心方向车削端面时的走刀路径。编程格式1为:G72P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)D(Δd)F

S

T编程格式2为：

G72W(Δd)R(e)G72P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F

S

T机械加工工艺基础概述（3）固定形状粗车循环G73编程格式1为：

G73P(ns)Q(nf)I(Δi)K(Δk)U(Δu)W(Δw)D(Δd)F

S

T编程格式2为：

G73U(Δi)W(Δk)R(d)G73P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)D(Δd)F

S

T机械加工工艺基础概述2、FANUC铣削固定循环的特征

（1）固定循环动作固定循环通常由6个动作组成：①X轴和Y轴的快速定位；②刀具快速从初始点进给到R点；③以切削进给的方式执行孔加工的动作；④在孔底相应的动作；⑤返回到R点；⑥快速返回到初始点。机械加工工艺基础概述（2）固定循环的定义平面①初始平面。初始平面是为了安全下刀而规定的一个平面。初始平面到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上，当使用同一把刀具加工若干孔时，只有孔间存在障碍需要跳跃或全部孔加工完了时，才使用G98功能使刀具返回到初始平面上的初始点。②R点平面。R点平面又叫R参考平面，这个平面是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面。距工件表面的距离主要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取2～5mm。使用G99时，刀具将返回到该平面上的R点。③孔底平面。加工盲孔时孔底平面就是孔底的Z轴高度，加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面一段距离，主要是保证全部孔深都加工到尺寸，钻削加工时还应考虑钻头钻尖对孔深的影响。机械加工工艺基础概述（3）沿钻孔轴的移动距离

（4）返回点平面图7-5G90和G91的坐标计算图7-6G90和G91的返回平面机械加工工艺基础概述3、常用的铣削固定循环编程方法（1）钻孔循环(G81)——用于常规钻孔①指令功能。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，该指令的动作步序如图7-7所示。②指令格式：G81X

Y

Z

R

F

K

；其中：X

Y

：孔位置数据

Z

：从R点到孔底的距离

R

：从初始位置面到R点的距离

F

：切削进给速度

K

：重复次数（如果需要的话）

机械加工工艺基础概述（2）高速深孔钻循环(G73)①指令功能。该循环执行高速深孔钻——不易断屑的孔加工。它执行间歇切削进给直到孔的底部，同时从孔中排出切屑，该指令的动作步序如图7-8所示。②指令格式：G73X

Y

Z

R

Q

F

K

；其中：Q

：每次切削进给的深度，其他与G81相同。注意：该指令与G81的区别。机械加工工艺基础概述（3）锪孔循环(G82)①指令功能。该循环用于锪孔（台阶孔）加工。孔切削进给到孔底时执行暂停，然后刀具从孔底快速移动退回，该指令的动作步序如图7-9所示。②指令格式：G82X

Y

Z

R

P

F

K

；其中：P

：孔底暂停时间，其他与G81相同。注意：该指令与G81的区别。机械加工工艺基础概述（4）排屑钻孔循环(G83)①指令功能。该循环执行深孔钻——适宜不易排屑的孔加工。间歇切削进给到孔的底部，钻孔过程中从孔中排除切屑。该指令的动作步序如图7-10所示。②指令格式：G83X

Y

Z

R

Q

F

K

；其中：Q

：每次切削进给的深度，其他与G81相同。注意：该指令与G81的区别。机械加工工艺基础概述4、子程序及其调用（1）子程序的用途（适宜多个相同形状的几何要素编程）（2）子程序的调用格式

M98…M99CALL…

（RET）子程序结束时，如果用P指定顺序号，不返回到上一级子程序调出的下一个程序段，而返回到用P指定的顺序号n程序段，但这种情况只用于存储器工作方式。（3）子程序的嵌套可以让子程序调用另一个子程序，称为子程序的嵌套。子程序的嵌套不是无限次的。机械加工工艺基础概述第8章数控车削加工编程（一）考核要求

1．了解数控车削的编程特点

2．了解数控车削加工的要素

3．掌握数控车削编程中的工艺处理内容和方法

4．掌握轮廓车削与镗削的编程方法，能够运用固定循环指令编制内外轮廓的粗、精加工程序。

5．掌握切槽、螺纹加工的编程方法

6．能够编制中等复杂典型车削零件（轴类、盘类、套类）的加工程序。机械加工工艺基础概述（1）数控车削刀具的选择从编程的的角度讲，在选择刀具几何角度时，要特别注意主偏角和副偏角的选择，前者影响刀具的切削范围，后者则可对已加工轮廓造成干涉。（2）加工参数的选择合理选择切削用量。粗车时，首先考虑选择尽可能大的背吃刀量aP，其次选择较大的进给量f，最后确定一个合适的的切削速度v。增大背吃刀量aP可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑。精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，因此选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量aP和进给量f，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度v。机械加工工艺基础概述2、螺纹车削加工指令数控系统提供的螺纹加工指令包括：单一螺纹指令和螺纹固定循环指令。前提条件是主轴上有主轴编码器，保证在多次切削不乱牙。（1）螺纹加工指令①单一螺纹加工指令G32（G33）编程格式：

G32（G33）X

Z

F

②螺纹固定循环指令G92

编程格式：

G92X

Z

F

③螺纹复合固定循环G76——了解，不要求掌握。

机械加工工艺基础概述（2）几点注意事项①进行横螺纹加工时，其进给速度F的单位采用旋转进给率，即mm/r（或inches/r）；②为避免在加减速过程中进行螺纹切削，要设引入距离1和超越距离2，

③螺纹起点与螺纹终点径向尺寸的确定。螺纹加工中的编程大径应根据螺纹尺寸标注和公差要求进行计算，并由外圆车削来保证。

机械加工工艺基础概述3、典型零件的综合编程具体要求：（1）能够根据零件的几何特征和技术要求，编制中等复杂零件的轮廓粗、精加工程序。（2）能够编制切槽加工程序。（3）利用螺纹加工指令G33、G92，能够编制恒螺距螺纹加工程序。（4）能够根据零件图纸，进行编制好的加工程序的阅读。机械加工工艺基础概述

例：加工如下图所示零件，毛坯尺寸为50×85mm，材料为45#钢。仔细阅读图纸，进行工艺分析，并按零件的装夹顺序，编写零件的加工程序。

机械加工工艺基础概述O0001N010G54G00X80Z60N020S400M03T0101N030X6Z5N040G71P50Q160U

W0.3D

F100N050G00X44N060G01W－25F80N070U－10W－1