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文档简介
第一章数控机床基础§1-1数控机床概述§1-2数控机床
的分类及常见数控机床简介§1-3数控机床坐标系
第一章数控机床基础知识第二章数控机床编程基础第三章数控车床加工基础第四章数控铣床、加工中心加工基础第五章自动编程简介全套可编辑PPT课件§1-1数控机床概述一、数控技术的基本概念二、数控机床的组成三、数控机床的工作过程四、数控机床的特点§1-1数控机床概述5.数控机床:是根据按加工要求预先编制的程序,由控制系统发出数字信息指令对工件进行加工的机床。一、数控技术的基本概念1.数字控制:是一种借助数字、字符或其他符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等)进行可编程控制的自动化方法。2.数控技术:是指用数字量和字符发出指令并实现自动控制的技术3.数控系统:是指采用数字控制技术的控制系统。4.计算机数控系统:是指以计算机为核心的数控系统。§1-1数控机床概述数控车床§1-1数控机床概述立式数控铣床外观图二、数控机床的组成§1-1数控机床概述数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成,如 图1-3所示。
控制介质—将零件加工信息传送到数控装置中的程序载体。1.控制介质移动硬盘U盘闪存卡§1-1数控机床概述
2.数控装置§1-1数控机床概述数控机床的核心。数控装置输入装置控制运算器输出装置伺服机构—数控机床的执行机构,由驱动装置和执行部件两大部分组成。
3.伺服系统伺服电动机
驱动装置
§1-1数控机床概述进给伺服系统主轴伺服系统伺服系统4.测量反馈装置§1-1数控机床概述实际位置速度参数测量元件电信号转换反馈CNC装置指令位置:安装在数控机床的工作台或丝杠上。纠正误差工作原理§1-1数控机床概述5.机床主体机床主体机械部件辅助装置床身主轴进给机构冷却润滑换刀夹紧三、数控机床的工作过程§1-1数控机床概述§1-1数控机床概述四、数控机床的特点1.加工零件适应性强,灵活性好2.加工精度高,产品质量稳定3.综合功能强,生产效率高4.自动化程度高,减轻工人劳动强度5.生产成本降低,经济效益好6.数字化生产,管理水平提高§1-2数控机床分类及常见数控机床简介一、数控机床的分类二、常见数控机床简介一、数控机床的分类1.按加工路线分类
(1)点位控制数控机床控制从一点到另一点位置的精确定位。§1-2数控机床分类及常见数控机床简介(2)直线控制数控机床控制工作台以给定的速度,沿平行坐标轴方向进行直线切削加工运动。§1-2数控机床分类及常见数控机床简介(3)轮廓控制数控机床控制加工过程中每一点的速度、方向和位移量,运动轨迹是任意的直线、圆弧、螺旋线等。§1-2数控机床分类及常见数控机床简介2.按控制方式分类
(1)开环控制数控机床无检测反馈装置,不检测运动的实际位置,即没有位置反馈信号。§1-2数控机床分类及常见数控机床简介根据有无检测装置分类开环控制闭环控制全闭环控制半闭环控制(2)全闭环控制数控机床
原理:安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中,与所要求的位置指令进行比较,用比较的差值进行控制,直到差值消除为止。§1-2数控机床分类及常见数控机床简介(3)半闭环控制数控机床
原理:采用转角位移检测元件,推算出工作台的实际位移量,反馈到计算机中进行位置比较,用比较的差值进行控制。§1-2数控机床分类及常见数控机床简介§1-2数控机床分类及常见数控机床简介3.按加工方式分类(1)金属切削类数控机床(2)金属成形类数控机床(3)数控特种加工机床(4)其他类型的数控机床二、常见数控机床简介1.数控车床§1-2数控机床分类及常见数控机床简介
数控车床是一种用于完成车削加工的数控机床,主要用于旋转体工件的加工。其主运动为工件相对于刀具的旋转运动,切削能由主运动(工件旋转)提供,而不是由刀具提供。2.数控铣床§1-2数控机床分类及常见数控机床简介
数控铣床是以铣削为加工方式的数控机床,通常铣刀旋转为主运动,工件或(和)铣刀的移动为进给运动。3.加工中心§1-2数控机床分类及常见数控机床简介加工中心是指带有刀库(带有回转刀架的数控车床除外)和刀具自动交换装置的数控机床。加工中心有两种或两种以上加工方式(如铣削、镗削、钻削)。4.数控磨床数控磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的数控机床。数控磨床可分为数控平面磨床、数控无心磨床、数控内外圆磨床、数控立式万能磨床、数控坐标磨床、数控成形磨床等§1-2数控机床分类及常见数控机床简介5.数控钻床数控钻床是主要用钻头在工件上加工孔的数控机床。钻头旋转为主运动,钻头轴向移动为进给运动§1-2数控机床分类及常见数控机床简介6.数控电火花成形机床电火花成形机床是用电火花成形加工方法加工型腔、型孔、型面的电火花加工机床。其工作原理是利用两个不同极性的电极在绝缘液体中产生放电现象去除材料进而完成加工。它适用于形状复杂的模具及难加工材料的加工。§1-2数控机床分类及常见数控机床简介7.数控线切割机床
电火花线切割机床是以金属丝作工具电极对工件进行切割加工的电火花加工机床。其工作原理与电火花成形机床类似§1-2数控机床分类及常见数控机床简介§1-3数控机床坐标系一、坐标系确定原则二、坐标轴的确定三、工件坐标系四、数控机床上的有关点§1-3数控机床坐标系
在数控机床上,应该如何描述机床的运动?一、坐标系确定原则1.刀具相对于静止工件而运动的原则2.标准坐标(机床坐标)系的规定§1-3数控机床坐标系3.运动方向的规定二、坐标轴的确定1.数控车床坐标系的确定(1)Z坐标:Z
坐标轴平行于机床的主要主轴轴线。对于数控车床而言,其主要主轴带动工件旋转,Z
坐标轴应平行于该主轴轴线,且规定从工件到尾座的方向为Z
坐标轴的正方向。(2)X坐标:X
坐标轴一般为水平方向并垂直于Z
坐标轴。对于数控车床而言,X坐标轴方向规定为工件的径向且平行于车床的横导轨,其正方向应是离开旋转轴的方向。(3)Y坐标方向:Y坐标垂直于X、Z坐标轴,依据右手笛卡儿直角坐标系确定。§1-3数控机床坐标系§1-3数控机床坐标系(1)Z坐标轴:Z坐标轴是由主要传递切削动力的主轴所决定的。在有主轴的机床中,与主轴轴线平行的坐标轴即为Z坐标轴。(2)X坐标轴:X坐标轴一般为水平方向,它垂直于Z坐标轴且平行于工件的装夹方向。对于立式铣床,Z坐标轴方向是铅垂的,站在工作台前,从主轴向立柱看,水平向右方向为X坐标轴的正方向,如图1-18a所示;对于卧式铣床,Z坐标轴方向是水平的,从主轴向工件看(即从机床背面向工件看),向右方向为X坐标轴的正方向,如图1-18b所示。(3)Y坐标:Y坐标垂直于X、Z坐标轴,根据右手迪卡儿坐标系来进行判别。§1-3数控机床坐标系2.数控铣床/加工中心坐标系的确定§1-3数控机床坐标系课堂练习绘制下图所示机床的机床坐标系。§1-3数控机床坐标系三、工件坐标系§1-3数控机床坐标系
为了使编程人员能够直接根据图样进行编程,通常在工件上选择确定一个与机床坐标系有一定关系的坐标系,这个坐标系即称为工件坐标系或编程坐标系。
1.机床原点也称机床零点,即机床坐标系的原点,是指在机床上设置的一个固定点,是数控机床进行加工运动的基准参考点。
数控车床的机床原点—一般设在卡盘端面与主轴中心线的交点处。
数控铣床的原点—一般设在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上。四、数控机床上的有关点§1-3数控机床坐标系数控车床的机床原点数控铣床的机床原点§1-3数控机床坐标系2.机床参考点
机床参考点对机床原点的坐标是一个已知数。数控车床的参考点与机床原点
数控铣床:机床原点和机床参考点是重合的。
数控车床:机床参考点一般是离机床原点最远的极限点。§1-3数控机床坐标系
选择工件原点时,最好把工件原点放在零件图样上的尺寸能够方便地转换成坐标值的地方。3.工件原点§1-3数控机床坐标系§1-3数控机床坐标系4.刀具相关点(1)刀位点——刀具的定位基准点。钻头的刀位点车刀的刀位点圆柱铣刀的刀位点球头铣刀的刀位点(2)对刀点——数控加工中刀具相对工件运动的起点,程序也从该点开始执行,也称为起刀点或程序起点。车削零件的对刀点对刀点选择原则:
找正容易编程方便对刀误差小加工时检查方便、可靠§1-3数控机床坐标系(3)换刀点——换刀点是为数控车床、加工中心等多刀加工的机床而设置的,其设定的位置要根据工序内容而定。§1-3数控机床坐标系第二章数控机床编程基础§2-1数控加工工艺的制定§2-2数控加工程序及编制过程§2-3数控加工代码及程序格式
一、零件的工艺分析二、选择刀具、夹具三、确定加工路线四、确定切削用量五、填写数控加工工艺文件§2-1数控加工工艺的制定一、零件的工艺分析1.选择并决定进行数控加工的内容。
§2-1数控加工工艺的制定
编程尺寸的确定2.数控加工零件工艺性分析零件图形的数学处理和编程尺寸的计算
编程原点的选择零件图样分析§2—1数控加工工艺的制定二、选择刀具、夹具1.刀具的选择一般优先选用标准刀具,不用或少用特殊的非标准刀具,必要时也可以采用各种高生产率的复合刀具及一些专用刀具。2.夹具的选择一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定;二是要能确定工件与机床坐标系的尺寸。三、确定加工路线§2—1数控加工工艺的制定
确定加工路线就是确定刀具刀位点运动的轨迹和方向。
1.对点位加工的数控机床,要考虑尽可能缩短加工路线,以减少空程时间,提高加工效率。
2.最终完工轮廓应由最后一刀连续加工而成。
§2—1数控加工工艺的制定最短加工路线的设计§2—1数控加工工艺的制定3.尽量避免在轮廓处接刀,对刀具的“切入”和“切出”要仔细设计。§2—1数控加工工艺的制定
4.铣削轮廓的加工路线要合理选择。§2—1数控加工工艺的制定5.旋转体类零件的加工一般采用数控车床或数控磨床加工。四、切削用量§2—1数控加工工艺的制定1.影响切削用量的因素(1)工件材料(2)刀具材料(3)刀具几何角度(4)机床及夹具刚度2.切削用量的选择(1)背吃刀量的确定(2)主轴转速的确定(3)进给速度的确定五、填写数控加工工艺文件§2—1数控加工工艺的制定
1.数控加工工序卡
数控加工工序卡表达了加工工序内容,同时还要反映使用的辅具、刃具及切削用量等。数控加工工序卡见教材表2—1。§2—1数控加工工艺的制定§2—1数控加工工艺的制定§2—1数控加工工艺的制定
2.数控加工刀具卡数控加工刀具卡是调刀人员调整刀具、操作人员进行刀具数据输入的主要依据。§2—2数控加工程序及编制过程一、数控加工程序的概念三、数控编程的步骤二、数控编程的方法数控加工程序是按规定格式描述零件几何形状和加工工艺的数控指令集。§2—2数控加工程序及其编制过程一、数控加工程序的概念二、数控编程的方法数控编程分类手工编程自动编程
1.手工编程
手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。§2—2数控加工程序及其编制过程自动编程2.自动编程
自动编程是利用计算机专用软件来编制数控加工程序。数控语言自动编程图形交互自动编程(应用最普遍)语音提示自动编程§2—2数控加工程序及其编制过程三、数控编程的步骤§2—2数控加工程序及其编制过程
1.分析零件图样2.确定工艺过程3.计算加工轨迹尺寸4.编写程序5.程序输入6.程序校验与首件试切
三、数控编程的步骤§2—3数控加工代码及程序格式一、字符
二、地址
三、程序字
四、程序段格式
五、数控加工程序的组成与结构一、字符§2—3数控加工代码及程序格式字母—它由大写26个英文字母组成。数字、小数点—它由0~9共10个阿拉伯数字及一个小数点组成。符号—由正号(+)和负号(﹣)组成。功能字符—由程序开始/结束符、程序段结束符、跳过任选程序段符和空格符等组成。常规加工程序字符二、地址§2—3数控加工代码及程序格式二、地址§2—3数控加工代码及程序格式三、程序字§2—3数控加工代码及程序格式程序段号准备功能字坐标尺寸字进给功能字程序字主轴功能字刀具功能字辅助功能字§2—3数控加工代码及程序格式1.程序段号程序段号也称顺序号,一般位于程序段开头,可用于检索,便于检查交流或指定跳转目标等,它由地址符N和随后的1~4位数字组成。2.准备功能字准备功能字的地址符是G,又称G功能或G指令,它是设立机床工作方式或控制系统工作方式的一种命令。在程序段中,G指令一般位于尺寸字的前面。G指令由字母G及其后面的两位数字组成,从G00~G99共100种指令。G指令分为模态指令和非模态指令两类。§2—3数控加工代码及程序格式3.坐标尺寸字坐标尺寸字在程序段中主要用来指定机床上刀具运动到达的坐标位置。坐标尺寸字由规定的地址符及后续带正、负号或者带正、负号又有小数点的多位十进制数组成。坐标尺寸字地址符用得较多的有三组:第一组是X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R,主要用来指定到达点坐标值或距离;第二组是A、B、C、D、E,主要用来指定到达点角度坐标;第三组是I、J、K,主要用来指定零件圆弧轮廓圆心点的坐标。§2—3数控加工代码及程序格式4.进给功能字进给功能字的地址符为F,又称F功能或F指令,它的功能是指定切削的进给速度。现代数控机床一般都能使用直接指定方式,即可用F后的数字直接指定进给速度,为用户编程带来方便。5.主轴功能字主轴功能字的地址符为S,又称S功能或S指令,它主要用来指定主轴转速或速度,单位为r/min或m/min。中档以上的数控车床,其主轴驱动采用主轴伺服控制单元,主轴转速采用直接指定方式,例如,S1500表示主轴转速为1500r/min。§2—3数控加工代码及程序格式6.刀具功能字刀具功能字用地址符T及随后的数字代码表示,又称T功能或T指令,它主要用来指定加工中所用的刀具号及刀具补偿编组号。其刀具补偿内容主要是刀具的刀位偏差补偿、长度补偿及刀尖圆弧半径补偿。7.辅助功能字辅助功能字又称M功能或M指令,它用以指定数控机床中辅助装置的开关动作或状态,如主轴启、停,切削液通、断,更换刀具等。与G指令一样,M指令由地址符M和其后的两位数字组成,M00~M99共100种。§2—3数控加工代码及程序格式§2—3数控加工代码及程序格式§2—3数控加工代码及程序格式课堂练习
指出下列符号的含义。
N100:G01:
X36.0:F0.2:
F100:T0303:
S500:M30:§2—3数控加工代码及程序格式四、程序段格式1234567891011N
G
X
U
Y
V
Z
W
I
J
K
R
F
S
T
M
LF顺序号准备功能坐标尺寸字进给功能主轴功能
刀具功能辅助功能结束符号五、数控加工程序的组成与结构§2—3数控加工代码及程序格式1.加工程序的组成数控加工程序注释O9999;程序名N0010G92X100Z50;N0020S300M03;N0030G00X40Z0;……N0120M05;程序内容N0130M30;程序结束§2—3数控加工代码及程序格式(1)程序名:为了区别存储器中的程序,每个程序都要有程序名。程序名位于程序主体之前,是程序的开始部分,一般独占一行。程序名一般由规定的字母“O”“P”或符号“%”开头,后面紧跟若干位数字。(2)程序内容:程序内容是整个程序的核心部分,由若干程序段组成。一个程序段表示零件的一段加工信息,若干个程序段的集合则完整地描述一个零件加工的所有信息。(3)程序结束:程序结束是以程序结束指令M02或M30来结束整个程序。M02和M30指令可与其他程序字合用一个程序段,但最好还是将其单列一段。§2—3数控加工代码及程序格式2.加工程序的结构对功能较强的数控系统,加工程序可分为主程序和子程序。§2—3数控加工代码及程序格式(1)主程序:主程序由指定加工顺序、刀具运动轨迹和各种辅助动作的程序段组成,它是加工程序的主体。一般情况下,数控机床按主程序的指令执行加工。(2)子程序:在编制加工程序时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现或在几个程序中重复使用的情况,可把这一组程序段编制成固定程序,并单独予以命名,该程序段即称为子程序。§2—3数控加工代码及程序格式
FANUC0i系统子程序调用格式格式字地址含义注意事项举例说明格式一M98P××××L××××;①地址P后的四位数字为子程序名②地址L后的四位数字为重复调用次数,取值范围1~9999①子程序名及调用次数前的0可省略②子程序调用一次可省略L及其后的数字①“M98P200L3;”表示调用子程序O200三次②“M98P200;”表示调用子程序O200一次格式二M98P××××××××;
地址P后的前四位数字为重复调用次数,后四位数字为子程序名
调用次数前的0可省略,但子程序名前的0不可省略①“M98P30200;”表示调用子程序O200三次②“M98P200;”表示调用子程序O200一次课堂练习查阅本书附录,识读下列程序的含义。O0001;N10G97G99M03S500T0101;N20G00X52.0Z2.0;N30G01X46.0F0.2;N40G01Z-30.0F0.15;N50G01X52.0;N60G00X100.0Z50.0;N70M30;§2—3数控加工代码及程序格式第三章数控车床加工基础§3-1数控车床编程基础§3-2固定循环功能§3-3综合零件编程实例§3-4数控车床的操作§3—1数控车床编程基础一、数控车床编程基础知识二、常用准备功能指令介绍三、刀具圆弧半径补偿一、数控车床编程基础知识
1.直径编程和半径编程§3—1数控车床编程基础
(1)用直径指定时称为直径编程。(2)用半径指定时称为半径编程。2.小数点编程数字单位以公制为例分为两种,一种以mm为单位,另一种以脉冲当量(机床的最小设定单位)为单位。现在大多数数控机床常用的脉冲当量为0.001mm。§3—1数控车床编程基础对于数字的输入,有些系统可省略小数点,有些系统则可通过系统参数来设定是否可以省略小数点,大部分系统小数点不可省略。对于不可省略小数点编程的系统,当使用小数点编程时,数字以mm为输入单位;而当不用小数点编程时,则以机床的最小设定单位作为输入单位。在应用小数点编程时,数字后面可以写“.0”,如“X50.0”,也可以直接写“.”,如“X50.”。若忽略了小数点,则指令值将变为原来的1/1000,此时若加工,则可能造成事故。此外,脉冲当量为0.001mm的系统采用小数点编程,其小数点后的位数超过三位时,数控系统按四舍五入处理。§3—1数控车床编程基础绝对值编程:X70.0Z40.0;增量值编程:U40.0W-60.0;混合编程:X70.0W-60.0;或U40.0Z40.0;3.绝对值编程、增量值编程和混合编程§3—1数控车床编程基础
1.快速点定位指令(G00)(1)指令格式
G00X(U)
Z(W)
;二、常用准备功能指令介绍G00指令使刀具以点定位控制方式从刀具所在点快速运动到下一个目标位置。X、Z:刀具目标点的绝对坐标值;U、W:刀具目标点相对于起点的增量坐标值。§3—1数控车床编程基础
(2)示例如图所示,要求刀具快速从A点移动到B点,编程格式如下:1)绝对值编程G00X50.0Z80.0;2)增量值编程G00U-40.0W-40.0;§3—1数控车床编程基础G01指令是直线插补指令,规定刀具在两坐标间以插补联动方式按指定的进给速度做任意斜率的直线运动。
(1)指令格式
G01X(U)__Z(W)__F__;2.直线插补指令(G01)X、Z:刀具目标点的绝对坐标值;U、W:刀具目标点相对于起点的增量坐标值;F:刀具切削进给速度,可以是每分钟进给(mm/min),也可以是每转进给(r/min)。§3—1数控车床编程基础
(2)示例用G01编写,从A→B→C的刀具轨迹。1)绝对值编程为:G01X25.0F0.3;A→BG01Z13.0;B→C2)增量值编程为:G01U-25.0F0.3;A→BG01W-22.0;B→C课堂练习试用G00、G01指令编写图3-4所示工件的右端精加工程序。§3—1数控车床编程基础
3.圆弧插补指令(G02/G03)
§3—1数控车床编程基础圆弧插补指令使刀具相对工件以指定的速度从当前点向终点进行圆弧插补。G02为顺时针圆弧插补,G03为逆时针圆弧插补。(1)指令格式§3—1数控车床编程基础§3—1数控车床编程基础提示在使用圆弧插补指令时,需要判断刀具是沿顺时针还是逆时针方向加工工件。判别方法是:处在垂直于圆弧所在平面(数控车床为XOZ平面)的另一个轴(数控车床为Y轴)的正方向看该圆弧,顺时针方向为G02,逆时针方向为G03。在判别圆弧的顺、逆方向时,一定要注意刀架的位置及Y
轴的方向,如图所示。
(2)圆心坐标的确定圆心坐标I、K值为圆弧起点到圆弧圆心的矢量在X、Z轴上的投影。§3—1数控车床编程基础I
=10-20=-10mmK
=20-40=-20mm
(3)圆弧半径的确定圆弧半径R有正值与负值之分。通常情况下,在数控车床上所加工的圆弧的圆心角小于180°。§3—1数控车床编程基础
(4)示例编制圆弧精加工程序。§3—1数控车床编程基础§3—1数控车床编程基础课堂练习试用G02或G03编制下图零件的精加工程序。§3—1数控车床编程基础
4.螺纹插补指令(G32)§3—1数控车床编程基础(1)指令格式G32X(U)
Z(W)
F
;X(U)、Z(W):螺纹终点坐标。X(U)省略时为圆柱螺纹切削,Z(W)省略时为端面螺纹切削,X(U)、Z(W)均不省略时为圆锥螺纹切削。F:螺纹导程,单位为mm。(2)指令说明1)螺纹切削应在两端设置足够的升速进刀段δ1和降速退刀段δ2。§3—1数控车床编程基础
编制螺纹加工程序时,为何设置升速进刀段和降速退刀段?δ1和δ2的数值与机床拖动系统的动态特性有关,还与螺纹的螺距P和螺纹的精度有关。δ1一般取(2~3)P,对大螺距和高精度的螺纹,取较大值;δ2一般取(1~2)P。若螺纹退尾处没有退刀槽,其δ2=0,这时该处的收尾形状由数控系统的功能设定。2)加工多线螺纹时,在加工完一条螺旋槽后,用G00或G01指令将车刀移动一个螺距,再按要求编程,加工下一条螺旋槽。
§3—1数控车床编程基础(2)示例如图所示圆柱螺纹M30×1.5,δ1=2mm,δ2=2mm,编写该螺纹的加工程序。
§3—1数控车床编程基础1)相关计算螺纹大径:d1=D-0.13P=30mm-0.13×1.5mm=29.805mm。螺纹小径:d2=D-1.08P=30mm-1.08×1.5mm=28.38mm。2)螺纹加工程序(见表3-3)
§3—1数控车床编程基础
§3—1数控车床编程基础§3—1数控车床编程基础课堂练习试用G32编写下图所示零件的螺纹加工程序。§3—1数控车床编程基础三、刀具圆弧半径补偿
1.刀具圆弧半径补偿的目的
当使用带有刀尖圆弧半径的刀具加工锥面和圆弧面时,必须将假设的刀尖点的路径作适当的修正,使切削加工出来的工件能获得正确的尺寸,这种修正方法称为刀具圆弧半径补偿。假想刀尖示意图
实际上真正的刀尖是不存在的,这里所说的刀尖只是一“假想刀尖”。刀尖圆弧和刀尖§3—1数控车床编程基础§3—1数控车床编程基础刀尖圆弧对加工的影响
§3—1数控车床编程基础2.刀具圆弧半径补偿指令后置刀架刀具圆弧半径补偿前置刀架刀具圆弧半径补偿§3—1数控车床编程基础刀具圆弧半径补偿的过程分为三步:(1)刀补的建立(2)刀补的进行(3)刀补的取消
3.刀具圆弧半径补偿的过程§3—1数控车床编程基础
4.刀具方位的确定假想刀尖方位共有9种,如图所示。后置刀架前置刀架§3—1数控车床编程基础(1)G41、G42、G40指令不能与圆弧插补指令写在同一个程序段内,可与G01、G00指令在同程序段出现,即通过直线运动来建立或取消刀尖圆弧半径补偿。(2)在调用新刀具前或要更改刀尖圆弧半径补偿方向时,必须先取消刀尖圆弧半径补偿,以避免产生加工误差或干涉。(3)在使用G41或G42指令进行刀尖圆弧半径补偿后,必须使用G40指令来取消补偿,格式为:G41(或G42);G40;程序最后必须以取消刀尖圆弧半径补偿状态结束,否则刀具不能在终点准确定位。(4)G41、G42、G40是模态指令。§3—2固定循环功能一、单一形状固定循环二、复合固定循环§3—2固定循环功能一、单一形状固定循环1.内外圆车削循环(G90)(1)内外圆柱面车削循环1)指令格式G90X(U)__Z(W)__F__;X(U)、Z(W):X、Z为圆柱面切削终点绝对坐标值,U、W为圆柱面切削终点相对于起点的增量坐标值§3—2固定循环功能2)示例加工如图所示的零件,编写加工程序。§3—2固定循环功能课堂练习试用G90指令编写如图3-20所示零件的右端轮廓加工程序。§3—2固定循环功能(2)内外圆锥面车削循环1)指令格式G90X(U)__Z(W)__R__F__;
X(U)、Z(W):X、Z为圆锥面切削终点绝对坐标值,U、W为圆锥面切削终点相对于起点的增量坐标值,即图3-21所示C点的坐标。R:车削圆锥面时起点半径与终点半径的差值。F:进给速度。§3—2固定循环功能2)指令说明图3-21所示为圆锥面车削循环的加工轨迹,刀具A→B为快速进给(在编程时,A点在轴向上要离开工件一段距离,以保证快速进刀时的安全);刀具B→C为切削进给(按照指令中的F值进给);刀具C→D也为切削进给(为了提高生产率,D点在径向上不要离毛坯轮廓太远)。§3—2固定循环功能
2)示例加工如图所示零件,试用G90编写加工程序。§3—2固定循环功能
§3—2固定循环功能2.端面车削循环(G94)(1)圆柱端面车削循环1)指令格式G94X(U)__Z(W)__F__;2)指令说明①圆柱端面车削循环的加工轨迹如图3-23所示。刀具从A点出发,第1段沿Z轴方向快速移动到B点,第2段以F指令的进给速度切削到达C点,第3段切削进给退到D点,第4段快速退回到循环起点A,完成一个切削循环。§3—2固定循环功能②G94指令的特点是选用刀具的端面切削刃作为主切削刃,以车端面的方式进行循环加工。G90与G94指令的区别在于G90指令是在工件径向做分层粗加工,而G94指令是在工件轴向做分层粗加工;G94指令第一步是刀具先沿Z轴方向运动,而G90指令则是刀具先沿X轴方向运动。§3—2固定循环功能2)示例加工如下图所示零件,试用G94编写加工程序。
§3—2固定循环功能§3—2数控车床编程基础1)指令格式G94X(U)__Z(W)__R__F__;(2)圆锥端面车削循环R:端面切削的起点相对于终点在Z轴方向上的增量坐标值,圆台左大右小取正值,反之为负值。2)指令说明G94指令的加工轨迹如下:刀具从A点出发,第1段沿Z轴方向快速移动到达B点,第2段以F指令的进给速度切削到达C点,第3段切削进给退到D点,第4段快速退回到出发点A点,完成一个切削循环,如图3-25所示。§3—2固定循环功能3.螺纹车削循环(G92)(1)指令格式G92X(U)__Z(W)__R__F__;X、Z:螺纹终点的绝对坐标值。U、W:螺纹终点相对于螺纹起点的增量坐标值。R:圆锥螺纹起点与终点的半径差;加工圆柱螺纹时R值为零,可省略。F:刀具切削进给速度。(2)指令说明G92指令的加工轨迹如图3-26所示。刀具从循环起点开始按矩形或梯形循环,最后又回到循环起点。§3—2固定循环功能
(2)示例加工如图所示的M30×2—6g普通圆柱螺纹,试用G92指令编制加工程序。§3—2固定循环功能§3—2固定循环功能课堂练习试用G92编制下图所示螺纹的加工程序。二、复合固定循环§3—2固定循环功能
1.精加工复合固定循环(G70)
(1)指令格式
G70P(ns)Q(nf);
采用复合固定循环G71、G72、G73指令进行粗车后,用G70指令可进行精车循环车削。ns:精加工程序的第一个程序段的段号。nf:精加工程序的最后一个程序段的段号。§3—2固定循环功能(2)指令说明执行G70指令时,ns~nf程序段中指定的F、S、T有效;如果ns~nf程序段中不指定F、S、T,粗车循环中指定的F、S、T有效。在使用G70指令精车时,要特别注意快速退刀路线,防止刀具与工件发生干涉。§3—2固定循环功能2.内外圆复合固定粗车循环(G71)(1)指令格式G71U(Δd)R(e);G71P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F_S_T_;Δd:X向背吃刀量,半径量,不带正负号。e:粗加工每次车削循环的X向退刀量,半径量,无符号。ns:精加工程序第一个程序段的段号。nf:精加工程序最后一个程序段的段号。Δu:X向精加工余量(直径量)。Δw:Z向精加工余量。F、S、T:粗加工循环中的进给速度、主轴转速和刀具功能。§3—2固定循环功能(2)指令说明1)G71指令的加工轨迹如图3-29所示,A点为粗加工循环起点,B点为精加工路线的第一点,D点为精加工路线的最后一点。2)在B→D的移动指令中,指令F、S、T功能仅在精车中有效。3)A→B的刀具运动轨迹由顺序号ns的程序段指定。4)B→D的工件形状,X轴和Z轴都必须是单调增大或减小的图形。5)在编程时,A点在G71程序段之前指定。§3—2固定循环功能6)X向、Z向精加工余量Δu和Δw的符号如图3-30所示。§3—2固定循环功能
(2)示例如图3-31所示为G71指令应用示例(棒料毛坯加工)。粗加工背吃刀量为3mm,退刀量为1mm,进给速度为0.3mm/r,主轴转速为500r/min;精加工余量X向为1mm(直径值)、Z向为0.5mm,进给速度为0.15mm/r,主轴转速为800r/min。程序起点如图3-31所示。试编写加工程序。§3—2固定循环功能§3—2固定循环功能3.端面复合固定粗车循环(G72)(1)指令格式G72W(Δd)R(e);G72P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F
S
T
;Δd:粗加工每次背吃刀量(正值,Z向)。e:粗加工每次车削循环的Z向退刀量。ns:精加工程序的第一个程序段的段号。nf:精加工程序的最后一个程序段的段号。Δu:X向精加工余量(直径量)。Δw:Z向精加工余量。F、S、T:粗加工循环中的进给速度、主轴转速和刀具功能。§3—2固定循环功能(2)指令说明端面复合固定粗车循环指令的刀具运动轨迹与G71指令类似,不同之处是刀具平行于X轴方向切削,是从外径方向往轴线方向切削端面的粗车循环,该循环方式适用于长径比较小的盘类零件端面的粗车。(3)示例如图3-32所示为G72指令应用实例(棒料毛坯的加工)。粗加工Z向背吃刀量为4mm,进给速度为0.3mm/r,主轴转速为500r/min;精加工余量X向为1mm(直径值)、Z向为0.5mm,进给速度为0.15mm/r,主轴转速为800r/min。§3—2固定循环功能§3—2固定循环功能§3—2固定循环功能§3—2固定循环功能4.形状复合固定粗车循环(G73)(1)指令格式G73U(Δi)W(Δk)R(Δd);G73P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F_S_T_;Δi:粗车时X向切除的总余量(半径值)。Δk:粗车时Z向切除的总余量。Δd:循环次数。其他参数含义与G71指令格式中的参数相同。§3—2固定循环功能(2)指令说明:G73指令的加工轨迹如图3-33所示。执行G73指令时,每一刀的切削路线的轨迹形状是相同的,只是位置不同。每走完一刀,就把切削轨迹向工件移动一个距离,因此对于经锻造、铸造等粗加工已初步成形的毛坯,可用G73指令进行高效加工。(3)示例:如图3-33所示,粗加工总余量X向为9mm,Z向为3mm,进给速度为0.3mm/r,主轴转速为500r/min;精加工余量X向为1mm(直径值)、Z向为0.1mm,进给速度为0.15mm/r,主轴转速为800r/min。试用G73指令编写加工程序。§3—2固定循环功能§3—2固定循环功能§3—2固定循环功能§3—2固定循环功能础5.镗孔与深孔钻削复合固定循环(G74)(1)指令格式G74R(e);G74X(U)_Z(W)_P(Δi)Q(Δk)R(Δd)F_;e:每次切削的回退量,模态值。X:切削终点的X向绝对坐标值,如图3-34中B点X向绝对坐标值。Z:切削终点的Z向绝对坐标值,如图3-34中C点Z向绝对坐标值。U:切削终点相对于切削起点的X向增量,如图3-34中A点至B点的X向增量。W:切削终点相对于切削起点的Z向增量,如图3-34中A点至C点的Z向增量。Δi:刀具完成一次轴向切削后在X向的偏移量,用不带符号的半径量表示。§3—2固定循环功能础Δk:Z向每次切削进给的切深,无正负符号,单位为μm。Δd:切削到终点的退刀量,为防止打刀,一般设为0。F:刀具切削进给速度。(2)指令说明1)G74指令的加工轨迹如图3-34所示。2)G74指令中,若指定X轴地址和X轴移动量,则为镗孔加工;若不指定X轴地址和X轴移动量,则为端面深孔钻削加工。3)深孔钻削时,刀具一定要精确定位到工件的旋转中心。4)F值为粗加工循环中的进给速度,如未指定则沿用前面程序段中的F值。§3—2固定循环功能
(2)示例在数控车床上加工如图所示直径为5mm、深为50mm的深孔,试用G74指令编制加工程序。§3—2固定循环功能§3—2固定循环功能6.内外圆切槽复合固定循环(G75)(1)指令格式G75R(e);G75X(U)_Z(W)_P(Δi)Q(Δk)R(Δd);e:切槽过程中径向退刀量,半径值,单位为mm。X(U)、Z(W):切槽终点处坐标。Δi:切槽过程中径向每次切入量,用不带符号的半径量表示,单位为μm。Δk:沿径向切完一个刀宽后退出在Z向的移动量,用不带符号的值表示,单位为μm。Δd:刀具切到槽底后,在槽底沿Z向的退刀量。F:进给速度。§3—2固定循环功能(2)指令说明1)G75指令加工轨迹如图3-36所示。2)切槽刀起点A的X向位置应比槽口最大直径大2~3mm,以免在刀具快速移动时发生撞刀,Z向位置与切槽起始位置是从槽的左侧开始还是从槽的右侧开始有关。如图3-37所示,左刀尖作为刀位点,当切槽起始位置从左侧开始时Z为-30mm,当切槽起始位置从右侧开始时Z为-24mm(槽左侧尺寸20mm加刀宽4mm)。3)在切单个宽槽时须注意Δk值应小于刀宽,以使每次切削轨迹在宽度上都有重叠。4)Δd一般取0,以免断刀。5)指令中的Δi、Δk值为脉冲当量值,如P1500表示径向每次切深量为1.5mm。§3—2固定循环功能§3—2固定循环功能(3)示例加工如图3-37所示槽,工件材料为45钢,选用刀具为4mm宽切槽刀,试编写加工程序。§3—2固定循环功能§3—2固定循环功能7.螺纹复合固定切削循环(G76)
§3—2固定循环功能§3—2固定循环功能§3—2数控车床编程基础
(2)示例用G76指令加工螺纹,零件如图所示。§3—2数控车床编程基础§3—2数控车床编程基础§3—3综合零件编程实例
一、实例一二、实例二三、实例三§3—3综合零件编程实例
一、实例一加工如图3-40所示零件,毛坯尺寸为φ40mm×150mm,材料为45钢。§3—3综合零件编程实例
1.确定加工工艺(1)图样分析§3—3综合零件编程实例
(2)工艺分析加工步骤:1)夹住毛坯外圆,毛坯伸出长度大于75mm,粗、精加工工件轮廓。2)用切槽刀加工螺纹退刀槽和宽为5mm的槽。3)加工M20×2mm螺纹。4)切断,保证总长。§3—3综合零件编程实例
(3)相关工艺卡片的填写§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
4.程序编制(1)建立工件坐标系(2)计算基点坐标值(见表3-15)§3—3综合零件编程实例
(3)轮廓加工参考程序(见表3-16)§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
(4)切断参考程序(见表3-17)§3—3综合零件编程实例
二、实例二加工如图3-42所示工件,毛坯尺寸为φ50mm×105mm,材料为45钢。§3—3综合零件编程实例
1.确定加工工艺(1)图样分析(2)确定装夹方式及工艺路线§3—3综合零件编程实例
(3)填写相关工艺卡片§3—3综合零件编程实例
(3)填写相关工艺卡片§3—3综合零件编程实例
2.相关计算螺纹大经:d大=D-0.13P=30-0.13×1.5≈29.8mm螺纹小径:d小=D-2×0.6495P=30-2×0.6495×1.5=28.05mm3.程序编制编制零件右端加工程序。编制零件左端加工程序。§3—3综合零件编程实例
(1)零件右端加工程序(见表3-20)§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
(2)零件左端加工程序(见表3-21)§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
三、实例三加工如图3-45所示套类零件,毛坯尺寸为φ50mm×60mm,材料为45钢。§3—3综合零件编程实例
1.确定加工工艺(1)图样分析(2)工艺分析§3—3综合零件编程实例
(3)相关工艺卡片的填写§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
2.编制程序(1)粗加工右端轮廓1)建立工件坐标系2)编制加工程序(见表3-24)§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
(2)粗、精加工左端外轮廓及内孔1)建立工件坐标系2)编制加工程序(见表3-25)M24内螺纹的牙深:H=0.5413×1.5mm≈0.812mm§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
(3)精加工右端轮廓1)建立工件坐标系§3—3综合零件编程实例
2)编制加工程序(见表3-26)§3—3综合零件编程实例
§3—3综合零件编程实例
§3—4数控车床的操作一、系统控制面板二、机床操作面板三、数控车床的手动操作四、手动数据输入(MDI)操作五、对刀操作六、数控程序处理七、自动加工方式§3—4数控车床的操作一、系统控制面板FANUC0i系统数控车床的系统控制面板主要由显示器、MDI键盘和功能软键组成,如图3-49所示。§3—4数控车床的操作MDI键盘如图3-50所示,各按键的名称和作用见表3-27。§3—4数控车床的操作§3—4数控车床的操作§3—4数控车床的操作§3—4数控车床的操作二、机床操作面板图3-51所示为配备FANUC0i车床数控系统的机床操作面板§3—4数控车床的操作§3—4数控车床的操作§3—4数控车床的操作§3—4数控车床的操作§3—4数控车床的操作§3—4数控车床的操作§3—4数控车床的操作按下控制面板上的电源启动按钮打开机床总电源开关开启急停按钮1.开机和关机操作(1)机床的启动三、数控车床的手动操作§3—4数控车床的操作按下控制面板上的电源关闭按钮关掉机床电源总开关(2)机床的关停按下急停按钮§3—4数控车床的操作1234选择小的快速移动倍率按住回参考点相应的进给轴按钮对其他轴也执行同样的操作
2.回参考点操作按下回参考点模式按钮§3—4数控车床的操作3.手动进给(JOG进给)操作(1)按下JOG模式按钮,若指示灯亮,系统进入手动进给模式。(2)按住选定进给轴移动按钮,刀具沿选定坐标轴及选定方向及按参数设定的进给速度移动,按钮一释放机床就停止移动。(3)手动进给速度可由进给速度倍率旋钮调整。(4)若在按下进给轴和方向选择开关期间,按下了快速移动按钮,刀具将按快速移动速度运动。在快速移动期间,快速移动倍率按钮有效。4.手轮进给操作
(1)按下手轮模式按钮,若指示灯亮,系统进入手轮进给操作模式。(2)选择一个机床要移动的轴。(3)选择合适的手轮进给倍率。(4)旋转手摇脉冲发生器,机床沿选择轴移动。§3—4数控车床的操作
5.刀架的转位操作
在JOG或手轮模式下,按手动换刀按钮,则回转刀架上的刀台逆时针转动一个刀位。
6.主轴手动操作
按手动操作按钮CW、CCW、STOP控制主轴正转、反转、停止。调节主轴转速修调开关,对主轴转速进行倍率修调。§3—4数控车床的操作
7.数控车床的安全功能操作(1)急停按钮操作
1)紧急情况时,应立即按下急停按钮。
2)机床被锁住,电动机电源被切断。
3)当清除故障因素后,可旋转急停按钮进行解锁。(2)超程释放操作选择JOG/手轮模式按下超程解除按钮按住与超程方向相反的进给轴按钮按复位键即可。§3—4数控车床的操作四、手动数据输入(MDI)操作§3—4数控车床的操作1.按下MDI模式按钮,若指示灯亮,系统进入手动数据输入模式。
2.按下系统功能键,液晶屏幕左下角显示“MDI”字样。3.输入要运行的程序段。4.按下循环启动键,数控车床自动运行该程序段。§3—4数控车床的操作§3—4数控车床的操作五、对刀操作
1.T指令对刀
(1)在手动方式中试切端面,沿X轴正方向退刀,不要移动Z轴,停止主轴。
(2)测量工件坐标系的零点至端面的距离β(或0)。a)沿X轴负方向试切端面b)沿X轴正方向退刀(3)按MDI键盘中的OFFSET/SETTING键,按[补正]和[形状]软键,进入刀具偏置参数窗口。(4)移动光标键,选择与刀具号对应的刀补参数,输入Zβ(或0)。按[测量]软键,Z向刀具偏置参数会自动存入。§3—4数控车床的操作刀具偏置参数窗口(5)试切工件外圆,沿Z方向上退刀,不要移动X轴。停止主轴,测量被车削部分的直径D,输入XD。按[测量]软键,X向刀具偏置参数即自动存入。§3—4数控车床的操作a)沿Z轴负方向试车削外圆b)沿Z轴正方向退刀刀具偏置参数窗口§3—4数控车床的操作2.输入车床刀具补偿参数(1)输入磨耗量补偿参数(2)输入形状补偿参数(3)输入刀具半径和方位号刀具磨耗量的设定输入刀具半径和方位号§3—4数控车床的操作六、数控程序处理
1.编辑程序(1)移动光标(2)插入字符(3)删除输入域中的数据(4)删除字符(5)查找(6)替换
2.数据程序管理(1)选择一个数控程序(2)删除一个数控程序(3)新建一个数控程序(4)删除全部数控程序七、自动加工方式§3—4数控车床的操作1.自动/连续方式(1)自动加工(2)中断运行2.自动/单段方式3.检查运行轨迹第四章数控铣床/加工中心加工基础
§4-1数控铣床/加工中心编程基础§4-2子程序与坐标变换
§4-3孔加工固定循环功能§4—4综合零件编程实例§4—5数控铣床/加工中心的操作§4—1数控铣床/加工中心编程基础一、坐标系的设定二、FANUC0i系统常用准备功能指令三、加工中心的编程(1)指令格式:G92X__Y__Z__;
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
一、坐标系的设定1.使用G92建立工件坐标系
式中X、Y、Z为绝对坐标值。(2)指令说明1)使用G92指令建立工件坐标系的实质是把当前刀位点的位置设为指令所指定的坐标值。2)采用G92指令设定的工件坐标系不具有记忆功能,当机床关机后,设定的坐标系即消失3)在执行G92指令时,X、Y、Z轴均不移动,但显示器上的坐标显示会发生改变。2.使用G54~G59建立工件坐标系设定过程:选择装夹后的工件上的编程原点→找出该点在机床坐标系中的绝对值→将这些值通过机床面板输入机床偏置存储器参数中。
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
通过G54~G59指令设定的工件坐标系,只要不对其进行修改、删除操作,该工件坐标系将永久保存,即使机床关机,该坐标系也将保留。系统接通电源后自动选择G54指令设定的坐标系。1.平面选择指令(G17/G18/G19)坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的。G17表示XY平面指定G18表示XZ平面指定G19表示YZ平面指定
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
二、FANUC0i系统常用准备功能指令2.绝对坐标与增量坐标指令(G90/G91)
绝对坐标指令(G90):程序中坐标功能字后面的坐标以原点作为基准,表示刀具终点的绝对坐标。
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
增量坐标指令(G91):程序中坐标功能字后面的坐标以刀具起始点作为标准,表示刀具终点相对于刀具起始点坐标值的增量。3.快速点定位指令(G00)
指令格式:G00X__Y__Z__;
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
式中,X、Y、Z是快速进给的终点。
4.直线插补指令(G01)指令格式:G01X__Y__Z__F__;
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
式中,X、Y、Z是刀具目标点的坐标值。
5.圆弧插补指令(G02/G03)采用G90编程时,X、Y、Z为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值;采用G91编程时,X、Y、Z为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值。
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
指令格式:2)ZX平面圆弧3)YZ平面圆弧1)XY平面圆弧
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
不同平面G02/G03的判别顺时针和逆时针圆弧插补的判断方法是:观察者逆着垂直于插补平面的第三轴观看圆弧的运动轨迹,若为顺时针转动则是顺时针插补,若为逆时针转动则是逆时针插补。
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
例1使用G02指令对图4-9所示圆心角小于180°的圆弧a和大于180°的圆弧b编程。
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
例2使用G02、G03指令对图4-10所示的整圆编程。6.程序暂停指令(G04)指令格式:G04X_;或G04P_;
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
式中,X后面可用带小数点的数,单位为s(秒);P后面的数字不允许用小数点,单位ms(毫秒)。执行此指令时,加工进给将暂停X或P所设定的时间,然后自动开始执行下一程序段。
7.返回参考点指令(G27、G28、G29)
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
G27X_Y_Z_;
X、Y、Z为参考点在工件坐标系中的坐标值。G28X_Y_Z_;
X、Y、Z为返回过程中经过的中间点。G29X_Y_Z_;
X、Y、Z为从参考点返回后刀具所达到的终点坐标。8.刀具半径补偿指令(G41、G42、G40)刀具半径左补偿刀具半径右补偿
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
(1)指令格式
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
1)建立刀具半径补偿指令G17G41/G42G00/G01X__Y__D__;G18G41/G42G00/G01X__Z__D__;G19G41/G42G00/G01Y__Z__D__;2)取消刀具半径补偿指令G40G00/G01X__Y__;G40G00/G01X__Z__;G40G00/G01Y__Z__;
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
1)在进行刀具半径补偿前,必须用G17、G18、G19指令指定刀具半径补偿是在哪个平面上进行。平面选择的切换必须在补偿取消的方式下进行,否则将产生报警。2)刀具半径补偿指令程序就是在原G00或G01移动指令的格式上加了G41或G42、G40以及D的指令。3)X、Y、Z及其坐标值按G00及G01的格式编程,与不考虑刀具半径补偿时一样编程计算。4)无刀具半径补偿指令时刀具中心轨迹与工件轮廓线重合;有刀具半径补偿指令时刀具中心轨迹在工件轮廓线的一侧,刀具刃口轨迹与工件轮廓线重合。(2)指令说明
§4—1数控铣床/加工中心编程基础
5)实际编程时,应根据是加工外形还是加工内孔以及整个切削
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