【文档说明】数控加工与编程-课件.ppt，共(183)页，2.848 MB，由小橙橙上传

转载请保留链接：https://www.ichengzhen.cn/view-45632.html

以下为本文档部分文字说明：

第1章数控加工实用基础第1章数控加工实用基础1.1数控加工概述1.2数控系统控制原理1.3数控机床及其坐标系统1.4数控编程基础1.5数控加工的工艺处理1.6数控加工的工艺指令和工艺文件思考与练习题第1章数控加工实用基础1.1数控加工概述1.1.1数控加工原理和特点1．数控加工

原理当我们使用机床加工零件时，通常都需要对机床的各种动作进行控制，一是控制动作的先后次序，二是控制机床各运动部件的位移量。采用普通机床加工时，这种开车、停车、走刀、换向、主轴变速和开关切削液等操作都是由人工直接控制的。采用自动机床和仿形机床加工时，上述操作和运动参数则是通过设计好的凸轮、靠

模和挡块等装置以模拟量的形式来控制的，它们虽能加工比较复杂的零件，且有一定的灵活性和通用性，但是零件的加工精度受凸轮、靠模制造精度的影响，而且工序准备时间也很长。第1章数控加工实用基础采用数控机床加工零件时，只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床

控制系统中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件协调动作，自动地加工出零件来。当更换加工对象时，只需要重新编写程序代码，输入给机床，即可由数控装置代替人的大脑和双手的大部分功能，控制加工的全过程，制造出任意复杂的零件。数控加工的原理如图1-1

所示。第1章数控加工实用基础图1-1数控加工原理框图第1章数控加工实用基础2．数控加工的特点总的来说，数控加工有如下特点：(1)自动化程度高，具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外，其余全部加工过程都可由

数控机床自动完成。若配合自动装卸手段，则是无人控制工厂的基本组成环节。数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件；省去了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助操作，有效地提高了生产效率。(2)对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯装夹方

式外，只需重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了生产准备周期。第1章数控加工实用基础(3)加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在0.005～0.01mm之间，不受零件复杂程度的影响。由于大部分操作都由机器自动完成，因而消除了人为误差，提高了批

量零件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了位置检测装置，更加提高了数控加工的精度。(4)易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。由于机床采用数字信息控制，易于与计算机辅助设计系统连接，形成CAD/CAM一体化

系统，并且可以建立各机床间的联系，容易实现群控。第1章数控加工实用基础1.1.2数控加工常用术语1．坐标联动加工数控机床加工时的横向、纵向等进给量都是以坐标数据来进行控制的。像数控车床、数控线切割机床等是属于两坐标控制的，数控铣床则是三坐标控制的(如图1-2所示)，还有四坐标、五坐标甚至

更多的坐标控制的加工中心等。坐标联动加工是指数控机床的几个坐标轴能够同时进行移动，从而获得平面直线、平面圆弧、空间直线和空间螺旋线等复杂加工轨迹的能力(如图1-3所示)。当然也有一些早期的数控机床尽管具有三个坐标轴，但能够同时进行联动控制的可

能只是其中两个坐标轴，那就属于两坐标联动的三坐标机床。像这类机床就不能获得空间直线、空间螺旋线等复杂加工轨迹。要想加工复杂的曲面，只能采用在某平面内进行联动控制，第三轴作单独周期性进给的“两维半”加工方式。第1章数控加工实用基础图1-2

数控机床的控制坐标数(a)两坐标数控车床；(b)三坐标数控铣床第1章数控加工实用基础图1-3坐标联动加工第1章数控加工实用基础2．脉冲当量、进给速度与速度修调数控机床各轴采用步进电机、伺服电机或直线电机驱动，是用数字脉冲信号进行控制的。每发送一个脉冲，电机就转过一个特定的角度，通

过传动系统或直接带动丝杠，从而驱动与螺母副连结的工作台移动一个微小的距离。单位脉冲作用下工作台移动的距离就称之为脉冲当量。手动操作时数控坐标轴的移动通常是采用按键触发或采用手摇脉冲发生器(手轮方式)产生脉冲的，采用倍频技术可以使触发一次的移

动量分别为0.001mm、0.01mm、0.1mm、1mm等多种控制方式，相当于触发一次分别产生1、10、100、1000个脉冲。第1章数控加工实用基础3．插补与刀补数控加工直线或圆弧轨迹时，程序中只提供线段的两端点坐标等基本数据，为了控制刀具相对于

工件走在这些轨迹上，就必须在组成轨迹的直线段或曲线段的起点和终点之间，按一定的算法进行数据点的密化工作，以填补确定一些中间点，如图1-4(a)、(b)所示，各轴就以趋近这些点为目标实施配合移动，这就称之为插补。这种计算插补点的运算称为插补运算。早期NC硬线数控机床的数控装置中是采用专门的逻辑

电路器件进行插补运算的，称之为插补器。在现代CNC软线数控机床的数控装置中，则是通过软件来实现插补运算的。现代数控机床大多都具有直线插补和平面圆弧插补的功能，有的机床还具有一些非圆曲线的插补功能。插补加工原理见本章1

.2节。第1章数控加工实用基础图1-4插补和刀补(a)直线插补；(b)圆弧插补；(c)刀具半径补偿第1章数控加工实用基础1.1.3数控加工技术的发展1．数控加工技术的发展历程1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作，历时三年，于1952年研

制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名“NumericalControl”。1953年麻省理工学院开发出只需确定零件轮廓、指定切削路线，即可生成NC程序的自动编程语言。1956年德、日、苏等国分别研制出本国第一台数控机床。1959年美国Keaney&Tre

cker公司开发成功了带刀库，能自动进行刀具交换，一次装夹中即能进行铣、钻、镗、攻丝等多种加工功能的数控机床，这就是数控机床的新种类——加工中心。第1章数控加工实用基础我国虽然早在1958年由清华大学和北京第一机床厂合作研制了第一台数控铣床，

但由于历史原因，一直没有取得实质性成果。20世纪70年代初期，曾掀起研制数控机床的热潮，但当时采用的是分立元件，性能不稳定，可靠性差。1980年北京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密仪器厂引进美国Be

ndix公司的DynapthLTD10数控系统。在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，北京机床研究所又开发出BS03经济型数控和BS04全功能数控系统，航天部706所研制出MNC864数控系统。“八五”期间国家又组织近百个单位进行以发展自主版权为目标的

“数控技术攻关”，从而为数控技术产业化奠定了基础。20世纪90年代末，华中数控自主开发出基于PC-NC的HNC数控系统，达到了国际先进水平，加大了我国数控机床在国际上的竞争力度。第1章数控加工实用基础2．数控加工技术的发展方向1)高速切削受高生产率的驱使，高速化已是现

代机床技术发展的重要方向之一。高速切削可通过高速运算技术、快速插补运算技术、超高速通信技术和高速主轴等技术来实现。高主轴转速可减少切削力，减小切削深度，有利于克服机床振动，传入零件中的热量大大减低，排屑加快，热变形减小，加工精度和表面质量得到显著改善。因此，经高速加工的工件一般不需要精加工。日本新

泻铁工所生产的UHSIO型超高速数控立式铣床主轴最高转速高达100000r/min。中等规格加工中心的快速进给速度从过去的8～12m/min提高到60m/min。第1章数控加工实用基础2)高精度控制高精度化一直是数控机床技术发展

追求的目标。它包括机床制造的几何精度和机床使用的加工精度控制两方面。提高机床的加工精度，一般是通过减少数控系统误差，提高数控机床基础大件结构特性和热稳定性，采用补偿技术和辅助措施来达到的。目前精整加工精度已提高到0.1μm，并进入了亚微米级，不久

超精度加工将进入纳米时代(加工精度达0.01μm)。第1章数控加工实用基础3)高柔性化柔性是指机床适应加工对象变化的能力。目前，在进一步提高单机柔性自动化加工的同时，正努力向单元柔性和系统柔性化发展。数控系统在21世纪将具有最大限度的柔性，能实现多种用途。具体是指具有开放性体系结构，

通过重构和编辑，视需要系统的组成可大可小；功能可专用也可通用，功能价格比可调；可以集成用户的技术经验，形成专家系统。第1章数控加工实用基础4)高一体化CNC系统与加工过程作为一个整体，实现机电光声综合控制，测量造型、加工一体化，加工、实时检

测与修正一体化，机床主机设计与数控系统设计一体化。5)网络化实现多种通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMS(柔性制造系统)、CIMS(计算机集成制造系统)对基层设备的要求。配置网络接口，通过Interne

t可实现远程监视和控制加工，进行远程检测和诊断，使维修变得简单。建立分布式网络化制造系统，可便于形成“全球制造”。第1章数控加工实用基础6)智能化21世纪的CNC系统将是一个高度智能化的系统。具体是指系统应在局部或全部实现加工过程的自适应、自诊断和自调

整；多媒体人机接口使用户操作简单，智能编程使编程更加直观，可使用自然语言编程；加工数据的自生成及智能数据库；智能监控；采用专家系统以降低对操作者的要求等。第1章数控加工实用基础1.2数控系统控制原理1.2.1CNC硬件组成与控制原理CNC即计算机数控系统(ComputerizedN

umericalControl)的缩写，它是在硬线数控(NC)系统的基础上发展起来的，由一台计算机来完成早期NC机床数控装置的所有功能，并用存储器实现零件加工程序的存储。第1章数控加工实用基础图1-5是小型计算机CNC系统构成。数控系统的核心是计算机数字控制装置，即

CNC装置。它由硬件(数控系统本体器件)和软件(系统控制程序如编译、中断、诊断、管理、刀补和插补等)组成。系统中的一种功能，可用硬件电路实现，也可用软件实现。新一代的CNC系统，大都采用软件来实现数控系统的绝大部分功能。要增加或更新系统功

能时，则只需要更换控制软件即可，因此，CNC系统较之NC系统具有更好的通用性和灵活性。第1章数控加工实用基础图1-5CNC系统构成第1章数控加工实用基础图1-6是典型的微处理器数控系统框图。其各组成部分功用如下所述：图1-6微处理器数控系统框图第1章数控加工实用基础(1)微处理器CPU及其总线。

它是CNC装置的核心，由运算器及控制器两大部分组成。运算器负责数据运算；而控制器则是将存储器中的程序指令进行译码并向CNC装置的各部分发出执行操作的控制信号，且根据所接收的反馈信息决定下一步的命令操作。总线则是由物理导线构成的，分成数据

线、地址线和控制线等三组。(2)存储器。它用以存放CNC装置的数据、参数和程序。它包括存放系统控制软件的只读存储器EPROM和存放中间运算结果的随机读写存储器RAM和存放零件加工程序信息的磁泡存储器或带后备电池的CMOSRAM。(3)MDI/CRT接口。MDI即手动数据输入单元，CRT为显示

器。由数控操作面板上的键盘输入、修改数控程序和设定加工数据，同时通过CRT显示出来。CRT常用于显示字符或图形信息。第1章数控加工实用基础(4)输入装置(纸带读入和穿孔输出接口)。光电阅读机可将由其他纸带凿孔机所制作的纸带上的程序信息读入到C

NC装置中，可直接用于控制加工或将程序转存到存储器中。有的机床还备有穿孔输出的纸带凿孔机，可将本机上编好的程序制成纸带，用于其他数控系统中。纸带输入/输出曾经是数控机床和其他计算机控制系统交换信息的主要媒介。也有的机床采用磁带机或磁盘驱动器等媒介，较之纸带输入

/输出更方便。第1章数控加工实用基础(5)数据输入/输出(I/O)接口。它是CNC装置和机床驱动部件之间来往传递信息的接口，主要用于接收机械操作面板上的各种开关、按钮以及机床上各行程限位开关等信号；或将CNC装置发出的控制信号送到强电柜，以及将各工作状态指示灯信号送到操作面板

等。(6)位置控制及主轴控制。它将插补运算后的坐标位置与位置检测器测得的实际位置值进行比较、放大后得到速度控制指令，去控制速度控制单元，驱动进给电机，修正进给误差，保证精度，主要在闭环或半闭环数控机床上使用。第1章数控加工实用基础(7)可编程控制器(PLC)接口。它用来

代替传统机床强电部分的继电器控制，利用逻辑运算实现各种开关量的控制。上述(1)、(2)、(3)、(4)几部分和PC电脑的功用一样，所以现代PC-NC数控系统是直接用通用PC机来取代这几个组成部分的。当操作者按下机床操作面板上的“循环启动”按钮后，就向

CNC装置发出中断请求。一旦CNC装置所处状态符合启动条件，则CNC装置就响应中断，控制程序转入相应的控制机床运动的中断服务程序，进行插补运算，逐段计算出各轴的进给速度、插补轨迹等，并将结果输出到进给伺服控制接口及其他输出接口，控制工作台(或刀具

)的位移或其他辅助动作。这样机床就自动地按照零件加工程序的要求进行切削运动。第1章数控加工实用基础1.2.2CNC系统的软件结构CNC系统软件是为实现CNC系统各项功能所编制的专用软件，也叫控制软件，存放在计算机EPR

OM中。各种CNC系统的功能设置和控制方案各不相同，它们的系统软件在结构和规模上差别很大，但是一般都包括输入数据处理程序、插补运算程序、速度控制程序、管理程序和诊断程序。第1章数控加工实用基础1．输入数据处理程序它接收输

入的零件加工程序，将标准代码表示的加工指令和数据进行译码、数据处理，并按规定的格式存放。有的系统还要进行补偿计算，或为插补运算和速度控制等进行预计算。2．插补计算程序CNC系统根据零件加工程序中提供的数据，如线段轨迹的种类、起点和终点

坐标等进行运算。根据运算结果，分别向各坐标轴发出进给脉冲。进给脉冲通过伺服系统驱动工作台或刀具作相应的运动，完成程序规定的加工任务。第1章数控加工实用基础3．速度控制程序速度控制程序根据给定的速度值控制插补运算的频率，以保证预定的进

给速度。在速度变化较大时，需要进行自动加减速控制，以避免因速度突变而造成驱动系统失步。4．管理程序管理程序负责对数据输入、数据处理和插补运算等为加工过程服务的各种程序进行调度管理。管理程序还要对由面板命令、时钟信号和故障信号等引起的中断进行处理。有的管理程

序可以使多道程序并行工作，如在插补运算与速度控制的空闲时间进行数据输入处理，即调用各种功能子程序，完成下一数据段的读入、译码和数据处理工作，并且保证在数据段加工过程中将下一数据段准备完毕，一旦本数据段加工完毕，就立即开始下一数据段的插补加工。第1章数控加工实用基础5

．诊断程序诊断程序的功能是在程序运行中及时发现系统的故障，并指出故障的类型。也可以在运行前或故障发生后，检查系统各主要部件(如CPU、存储器、接口、开关和伺服系统等)的功能是否正常，并指出发生故障的部位。在整体

结构上，CNC系统软件可有前后台型和中断型两种不同的处理方式。第1章数控加工实用基础1.2.3插补原理如前所述，插补是在组成轨迹的直线段或曲线段的起点和终点之间，按一定的算法进行数据点的密化工作，以确

定一些中间点。将它应用于数控加工中就是：CNC装置根据程序中给定的线段方式和端点信息进行相应的数学计算，以插补运算出的中间密化点为趋近目标，不断地向各个坐标轴发出相互协调的进给脉冲或数据，使被控机械部件按趋近指定的路线移动，从而最大限度地保证加工轨迹与理想轨迹相一致。第1章数控加工实用基础

如图1-7所示的直线OA，取起点O为坐标原点，终点为A(Xe，Ye)。已知M(Xm，Ym)点为动态加工点，若m点正好在OA直线上，则有：eemmYXYX0YXYXemme即第1章数控加工实用基础可取Fm=XeYm-XmYe作为直线插补的偏差判别式。若Fm=0，

则表明m点正好在直线上；若Fm>0，则表明m点在直线的上方；若Fm<0，则表明m点在直线下方。对于第一象限的直线，从起点(原点)出发，当Fm≥0时，应沿+X方向走一步；当Fm<0时，则应沿+Y方向走一步；当两个方向所走的步数和终点坐标(Xe,Ye)值相等时，

发出终点到达信号，停止插补。由于Fm的计算式中同时有乘法和减法，计算处理较为复杂，因此实际应用中常采用迭代法或递推法进一步推算。第1章数控加工实用基础若某处有Fm≥0，应沿+X方向走一步到达新点m+1(Xm+1,

Ym)，则新偏差为Fm+1=XeYm-Xm+1Ye=XeYm-(Xm+1)Ye=Fm-Ye若某处有Fm<0，应沿+Y方向走一步到达新点m+1(Xm,Ym+1)，则新偏差为Fm+1=XeYm+1-XmYe=

Xe(Ym+1)-XmYe=Fm+Xe这样偏差计算式中只需要进行加、减运算，只要将前一点的偏差值与已知的终点坐标值相加或相减，即可求得新的偏差值。可用四个节拍来说明逐点比较法插补运算的过程，如图1-7所示。第1章数控加工实用基础图1-7逐点比较插补法及其工作节拍第1章数控加工实用

基础对于其他三个象限的直线插补运算，可用相同的原理获得。在如图1-7中所示的圆弧的插补运算与直线插补运算法类似，只是其偏差判别式有所不同。圆弧的偏差判别式为Fm＝。逐点比较法能实现直线、圆弧和非圆二次曲线的插补，插补精度较高，在我国和日本数控机

床中多用逐点比较法；在欧美则多用数字积分法；而对于闭环控制的机床中，则多采用时间分割法。现代大部分数控机床都具有直线和圆弧插补功能。也就是说，现代数控机床大都能加工由直线和圆弧所组成的任意轨迹图形。当需要加工非圆二次曲线轨迹时，大都是在编程计算时先采用拟合逼近方法将

曲线转化为直线或圆弧后再进行加工的。22m2mRYX第1章数控加工实用基础1.2.4典型数控系统1．日本FANUC系列数控系统FANUC公司生产的CNC产品主要有FANUC3/6/9、FANUC0、FANUC10/11/12、FANUC15/16/18/2

1、FANUC160/180/210等系列。目前我国用户主要使用的有FANUC0、FANUC16/18/21、FANUC160/180/210等系列。(1)FANUC0系列。它是可组成面板装配式的CNC

系统，易于组成机电一体化系统，在我国应用最广。该系列有高可靠性的PowerMate0系列、普及型0—D系列、全功能型0—C系列、高性价比0i系列。系列内又分T、TT、M、ME、G、P、F等类型，其中T型用于单刀架单主轴的数控车床，TT型用于单主轴双刀架或双主

轴双刀架的数控车床，M/ME型用于数控铣床或加工中心，G型用于数控磨床，P型为数控冲床，F型是对话型CNC系统。第1章数控加工实用基础(2)FANUC15系列。它是FANUC公司较新的32位CNC系统，被称为AICNC系统(人工智能CNC)。该系列是按功能模块结

构构成的，可以根据不同的需要组合成最小至最大系统，控制轴数从2根到15根，同时还有PMC的轴控制功能，可配备有7、9、11和13个槽的控制单元母板，用于插入各种印刷电路板，采用了通信专用微处理器和RS-422接口，并有远距离缓冲功

能。该系列CNC系统主要适用于大型机床、复合机床的多轴控制和多系统控制。第1章数控加工实用基础(3)FANUC16i/18i/21i系列。它是以纳米为单位实施插补检测控制的超小、超薄型CNC系统，其控制单元与LCD集成于一体，采用光纤超高速串行数据通讯，具有丰富的网

络功能，可通过因特网对数控系统进行远程诊断，通过C语言编程和宏编程，可实现CNC功能的个性化定制。FANUC公司最新推出的Series160i/180i/210i是与Windows2000对应的高功能开放式CNC，其

个性化和智能化得到进一步的加强。FANUC新推出高性能的30iModelA数控系统，最多可配合控制40轴、24轴联动控制，同时执行10个不同的CNC程序，是世界上单个CNC控制器可控制轴数之最。第1章数控加工实用基础2．德国SIEMENS公司的SINUMERIK系列数控系统SIN

UMERIK系列数控系统主要有SINUMERIK3、SINUMERIK8、SINUMERIK810/820、SINUMERIK850/880和SINUMERIK840等产品。3．西班牙FAGOR系列数控系统(1)FAGORCNC8025/8035系列。该系列是中档数控系统，可

控制2～5轴，用于车床、铣床、加工中心、冲床、激光切割等设备。(2)FAGORCNC8040系列。该系列是2001年投放市场的中高档数控系统，其中央单元与显示单元合为一体，可控4轴4联动+主轴+2个手轮。第1章数控加工实用基础(3)FAGORCNC8055系列。该系列是高档

数控系统，可实现7轴7联动+主轴+手轮控制，具有高速通讯功能，是一种可定制开发的开放式数控系统。(4)FAGORCNC8070系列。该系列是最高档数控系统，代表FAGOR的顶级水平，是PC-NC技术的结晶，可运行Windows和MS-DOS，控制16轴+3手轮+2主轴。4．华中数控系统HNCHNC

是武汉华中数控研制开发的国产型数控系统。它是我国863计划的科研成果在实践中应用的成功项目，已开发和应用的产品有HNC—1、HNC—2000和世纪星HNC—21/22多个系列。第1章数控加工实用基础其他典型数控系统还有日本的三菱(MITSU

BISHI)、马扎克(MAZAK)、大隈(OKUMA)，德国的海德汉(HEIDENHAIN)、德马吉(DMG)，美国的法道(FADAL)，法国的扭姆(NUM)等；国产的数控系统还有广州数控(GSK)、凯恩帝(KND)、航天数控(CASNUC2100)和蓝天数控(LT)等。第1章数控加工实用基础1.

3数控机床及其坐标系统1.3.1数控机床及其分类从机械本体的表面上看，很多数控机床都和普通的机床一样，看不出有多大的差别。但事实上它们已经有本质上的不同。驱动坐标工作台的电机已经由传统的三相交流电机换成了步进电机或交、直流伺服电机

；由于电机的速度容易控制，所以传统的齿轮变速机构已经很少采用了。还有很多机床取消了坐标工作台的机械式手摇调节机构，取而代之的是按键式的脉冲触发控制器或手摇脉冲发生器。坐标读数也已经是精确的数字显示方式，而且加工轨迹及进度也能非常直观地通过显示器显示出来。采用数控机床控制加工

已经相当安全方便了。第1章数控加工实用基础1．按加工工艺方法分类按传统的加工工艺方法来分有：数控车床、数控钻床、数控镗床、数控铣床、数控磨床、数控齿轮加工机床、数控冲床、数控折弯机、数控电加工机床、数控激光与火焰切割机和加工中心等。其中

，现代数控铣床基本上都兼有钻镗加工功能。当某数控机床具有自动换刀功能时，即可称之为“加工中心”。第1章数控加工实用基础2．按加工控制路线分类有点位控制机床、直线控制机床和轮廓控制机床。(1)点位控制机床。它如图1-8(a)所示，只控制刀具

从一点向另一点移动，而不管其中间行走轨迹的控制方式。在从点到点的移动过程中，只作快速空程的定位运动，因此不能用于加工过程的控制。属于点位控制的典型机床有数控钻床、数控镗床和数控冲床等。这类机床的数控功能主要用于控制加工部位的相对位置精

度，而其加工切削过程还得靠手工控制机械运动来进行。第1章数控加工实用基础(2)直线控制机床。它如图1-8(b)所示，可控制刀具相对于工作台以适当的进给速度，沿着平行于某一坐标轴方向或与坐标轴成45°的斜线方向作直线轨迹的加工。这种方式是一次同

时只有某一轴在运动，或让两轴以相同的速度同时运动以形成45°的斜线，所以其控制难度不大，系统结构比较简单。一般地，都是将点位与直线控制方式结合起来，组成点位直线控制系统而用于机床上。这种形式的典型机床有车阶梯轴的数控车床、数控镗铣床和简单加工中心等。第1章

数控加工实用基础(3)轮廓控制机床。它又称连续控制机床。如图1-8(c)所示，可控制刀具相对于工件作连续轨迹的运动，能加工任意斜率的直线，任意大小的圆弧，配以自动编程计算，可加工任意形状的曲线和曲面。典型的轮廓控制型机床有数控铣床、功

能完善的数控车床、数控磨床和数控电加工机床等。第1章数控加工实用基础图1-8按加工控制路线分类(a)点位控制；(b)直线控制；(c)轮廓控制第1章数控加工实用基础3．按机床所用进给伺服系统不同分类有开环伺服系统型、闭环伺服系统型和半闭环伺服系统

型，见1.3.2节。4．按所用数控装置的不同分类有NC硬线数控和CNC软线数控机床。(1)NC硬线数控机床。它是早期20世纪50～60年代采用的技术，其计算控制多采用逻辑电路板等专用硬件的形式。要改变功能时，需要改变硬件电路，因此通用性差，

制造维护难，成本高。第1章数控加工实用基础(2)CNC软线数控机床。它是伴随着计算机技术而发展起来的。其计算控制的大部分功能都是通过小型或微型计算机的系统控制软件来实现的。不同功能的机床其系统软件就不同。当需要扩充功能时，只需改变系统软件即可。5．按控制坐标轴数目分类按机

床数控装置能同时联动控制的坐标轴的数目来分，有两坐标联动数控机床、三坐标联动数控机床和多坐标联动数控机床。第1章数控加工实用基础1.3.2数控机床的进给伺服系统数控机床的进给伺服系统由伺服电路、伺服驱动装置、机械传动机构和执行部件组成。它的作用是：接受数控系统发出的进给速度

和位移指令信号，由伺服驱动电路作一定的转换和放大后，经伺服驱动装置(直流、交流伺服电机，电液动脉冲马达和功率步进电机等)和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行部件实现工件进给和快速运动。第1章数控加工实用基础1．开环伺服系统开环伺服系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机和电液

脉冲马达等。如图1-9所示。由数控系统送出的进给指令脉冲，通过环形分配器、按步进电机的通电方式进行分配，并经功率放大后送给步进电机的各相绕组，使之按规定的方式通、断电，从而驱动步进电机旋转。再经同步齿形带、滚珠丝杠螺母副驱动执行部件

。每给一脉冲信号，步进电机就转过一定的角度，工作台就走过一个脉冲当量的距离。数控装置按程序加工要求控制指令脉冲的数量、频率和通电顺序，达到控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向的目的。由于它没有检测和反馈系统，故称之为开环。其特点是结构简单，维护方便，成本较低。但加工精度不高，如果采取

螺距误差补偿和传动间隙补偿等措施，定位精度可稍有提高。第1章数控加工实用基础图1-9开环伺服系统第1章数控加工实用基础2．半闭环伺服系统半闭环伺服系统具有检测和反馈系统，如图1-10所示。测量元件(脉冲编码器、旋转变压器和圆感应同步器等)装在丝

杠或伺服电机的轴端部，通过测量元件检测丝杠或电机的回转角。间接测出机床运动部件的位移，经反馈回路送回控制系统和伺服系统，并与控制指令值相比较。如果二者存在偏差，便将此差值信号进行放大，继续控制电机带动移动部件向着减小偏差的

方向移动，直至偏差为零。由于只对中间环节进行反馈控制，丝杠和螺母副部分还在控制环节之外，故称半闭环。对丝杠螺母副的机械误差，需要在数控装置中用间隙补偿和螺距误差补偿来减小。第1章数控加工实用基础图1-10半闭环伺服系统第1章数控加工实用基础3．闭环伺服系统闭环伺服系统如图1-11所

示。它的工作原理和半闭环伺服系统相同，但测量元件(直线感应同步器、长光栅等)装在工作台上，可直接测出工作台的实际位置。该系统将所有部分都包含在控制环之内，可消除机械系统引起的误差，精度高于半闭环伺服系统，但系统结构较复杂，控制稳定性较难保证，成本高，调试维修困难。第1章数控加工

实用基础图1-11闭环伺服系统第1章数控加工实用基础1.3.3数控机床的主轴驱动1．对主轴驱动的要求(1)数控机床主传动要有较宽的调速范围并尽可能实现无级变速。为适应各种工序和不同材料加工的要求，需要较宽的变速范围，且要求在整个速度范围内均能够提供切削所需的功率或扭

矩。(2)较高的回转精度和良好的动态响应性能。应减少传动链，提高主轴部件刚度和抗振性、热稳定性，变速时自动加减速时间应短，调速运转平稳。应能对主轴负载进行检测控制，有过载报警功能。第1章数控加工实用基础(3)有旋转进给轴(C轴)的控制功

能。要求主轴能与其他进给轴同时实现联动控制，如在车螺纹、攻丝等加工时，主轴转速与直线坐标轴进给速度之间应保持一定的联动关系。(4)具有恒线速切削功能。如在端面车削加工时，有时要求采用恒定的表面线速度，这就要求主轴转速能随着车削直径的改变而自动变化。(5

)主轴准停控制功能。在加工中心上自动换刀时或执行某些特定的加工动作时，要求主轴需停在一个固定不变的方位上，这就需要主轴有高精度的准停控制功能。第1章数控加工实用基础2．主轴调速与驱动主轴驱动的调速电机主要有直流

电动机和交流电动机两大类。直流电动机可采用改变电枢电压(降压调速)或改变励磁电流(弱磁调速)的方法实现无级调速，降压调速可获得恒转矩，弱磁调速可获得恒功率输出。交流电动机目前广泛采用矢量控制的变频调速方法，变频器应同时有调频兼调压的功能以适应负载特性的要求。第1章数控加工实用基础

仅采用无级调速，虽然可使主轴齿轮箱大为简化，但其低速段输出扭矩常常无法满足机床强力切削的要求。数控机床常用机电结合的方法，即同时采用电动机无级调速和机械齿轮变速两种方法，按照控制指令自动调速，以同时满足对主传动调速和输出大扭矩的要求。数控机床的主轴驱动主要

有以下四种配置方式。(1)带有变速齿轮的主传动，如图1-12(a)所示。通过少数几对齿轮降速，增大输出扭矩，可以满足主轴低速时有足够的扭矩输出。滑移齿轮的移动大都采用开关量信号控制的液压拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。第1章数控加工实用基础(2)通过带传动的

主传动，如图1-12(b)所示。电动机与主轴通过形带或同步齿形带传动，不用齿轮传动，可避免振动和噪声。适用于高速、低转矩特性要求的主轴。(3)用两个电动机分别驱动主轴，如图1-12(c)所示。高速时，通过皮带直接驱动主轴旋

转；低速时，另一个电动机通过齿轮传动驱动主轴旋转。(4)内装电动机主轴传动结构，如图1-12(d)所示。这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，提高了主轴部件的刚度；但输出扭矩小，电动机发热对主轴的影响较大。第1章数控加工实用基础图1-12数控机床的主轴

驱动方式第1章数控加工实用基础3．主轴准停装置加工中心的主轴部件上的主轴准停装置，就是使主轴每次都能准确地停在固定不变的周向位置上，以保证自动换刀时主轴上的端面键能对准刀柄上的键槽。主轴准停装置一般分为机械式和电气式两种。如图1-13所示

是一电气式准停装置的原理图。在带动主轴旋转的带轮的端面上装有一个厚垫片，垫片上装有一个体积很小的永久磁铁，在主轴箱体对应与主轴准停的位置上，装有一磁传感器。当主轴需要停转换刀时，数控装置发出主轴准停的指令，电机降速，

在主轴以最低转速慢转几圈且永久磁铁对准磁传感器时，磁传感器发出回应信号，经放大后，有定向电路控制主轴电机停在规定的周向位置上。第1章数控加工实用基础图1-13主轴准停装置第1章数控加工实用基础1.3.4数控机床的坐标轴与运动方向数控机床上的坐标系是采用右手直角笛卡尔坐标系。如

图1-14所示，X、Y、Z直线进给坐标系按右手定则规定，而围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴A、B、C则按右手螺旋定则判定。机床各坐标轴及其正方向的确定原则是：第1章数控加工实用基础图1-14笛卡尔直角坐标系统第1章数控加工实用基础(1)先确

定Z轴。以平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z轴，若有多根主轴，则可选垂直于工件装夹面的主轴为主要主轴，Z坐标则平行于该主轴轴线。若没有主轴，则规定垂直于工件装夹表面的坐标轴为Z轴。Z轴正方向是使刀具远离工件的方向。如立式铣床，主轴箱的上、下

或主轴本身的上、下即可定为Z轴，且是向上为正；若主轴不能上下动作，则工作台的上、下便为Z轴，此时工作台向下运动的方向定为正向。第1章数控加工实用基础(2)再确定X轴。X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面

。在工件旋转的机床(如车床、外圆磨床)上，X轴的运动方向是径向的，与横向导轨平行。刀具离开工件旋转中心的方向是正方向。对于刀具旋转的机床，若Z轴为水平(如卧式铣床、镗床)，则沿刀具主轴后端向工件方向看，右手平伸

出方向为X轴正向，若Z轴为垂直(如立式铣、镗床，钻床)，则从刀具主轴向床身立柱方向看，右手平伸出方向为X轴正向。(3)最后确定Y轴。在确定了X、Z轴的正方向后，即可按右手定则定出Y轴正方向。如图1-15是机床坐标系示例。第1章数控加工实用基础图1-1

5数控机床坐标系示例(a)卧式车床；(b)立式铣床第1章数控加工实用基础上述坐标轴正方向，均是假定工件不动，刀具相对于工件作进给运动而确定的方向，即刀具运动坐标系。但在实际机床加工时，有很多都是刀具相对不动，而工件相对于刀具移动实现进给运动的情况。此时，应在各轴字母后加上“′”表示工件运动坐标

系。按相对运动关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，即有：+X=-X′+Y=-Y′+Z=-Z′+A=-A′+B=-B′+C=-C′第1章数控加工实用基础事实上，不管是刀具运动还是工件运动，在进行编程计算时，一律都是假定工件不动，按刀具相对运动的坐标来编程。机床操作面

板上的轴移动按钮所对应的正负运动方向，也应该是和编程用的刀具运动坐标方向相一致。比如，对立式数控铣床而言，按+X轴移动钮或执行程序中+X移动指令，应该是达到假想工件不动，而刀具相对工件往右(+X)移动的效果。但由于在X

、Y平面方向，刀具实际上是不移动的，所以相对于站立不动的人来说，真正产生的动作却是工作台带动工件在往左移动(即+X′运动方向)。若按+Z轴移动钮，对工作台不能升降的机床来说，应该就是刀具主轴向上回升；而对工作台能升降而刀具主轴不能上下

调节的机床来说，则应该是工作台带动工件向下移动，即刀具相对于工件向上提升。第1章数控加工实用基础此外，如果在基本的直角坐标轴X、Y、Z之外，还有其他轴线平行于X、Y、Z，则附加的直角坐标系指定为U、V、W和P、Q、R，如图1-16所示。第1章数控加工实用基础图1-16多轴数控机床坐标系示例(a)

卧式镗铣床；(b)六轴加工中心第1章数控加工实用基础1.3.5机床原点、参考点和工件原点机床原点就是机床坐标系的原点。它是机床上的一个固定的点，由制造厂家确定。机床坐标系是通过回参考点操作来确立的，参考点是确立机床坐标

系的参照点。数控车床的机床原点多定在主轴前端面的中心，数控铣床的机床原点多定在进给行程范围的正极限点处，但也有的设置在机床工作台中心，使用前可查阅机床用户手册。第1章数控加工实用基础参考点(或机床原点)是用于对机

床工作台(或滑板)与刀具相对运动的测量系统进行定标与控制的点，一般都是设定在各轴正向(或负向)行程极限点的位置上。该位置是在每个轴上用挡块和限位开关精确地预先调整好的，它相对于机床原点的坐标是一个已知数

，一个固定值。每次开机启动后，或当机床因意外断电、紧急制动等原因停机而重新启动时，都应该先让各轴返回参考点，进行一次位置校准，以消除上次运动所带来的位置误差。第1章数控加工实用基础在对零件图形进行编程计算时，必须要建立用于编程

的坐标系，其坐标原点即为程序原点。而要把程序应用到机床上，程序原点应该放在工件毛坯的什么位置，其在机床坐标系中的坐标是多少，这些都必须让机床的数控系统知道，这一操作就是对刀。编程坐标系在机床上就表现为工件坐标系，坐标原点就称之为工件原点。工件原点一般按如下原则选取：(1)工件

原点应选在工件图样的尺寸基准上。这样可以直接用图纸标注的尺寸，作为编程点的坐标值，减少数据换算的工作量。第1章数控加工实用基础(2)能使工件方便地装夹、测量和检验。(3)尽量选在尺寸精度、光洁度比较高的工件表面上，这样可以提高工件的加

工精度和同一批零件的一致性。(4)对于有对称几何形状的零件，工件原点最好选在对称中心点上。第1章数控加工实用基础车床的工件原点一般设在主轴中心线上，多定在工件的左端面或右端面。铣床的工件原点，一般设在工件外轮廓的某一个角上或工件对称中心处，进刀深度方向上的零点，大多取在工件

表面，如图1-17所示。对于形状较复杂的工件，有时为编程方便可根据需要通过相应的程序指令随时改变新的工件坐标原点；对于在一个工作台上装夹加工多个工件的情况，在机床功能允许的条件下，可分别设定编程原点独立地编程，再通过工件原点预置的方法在机床上分别设定各自的工件坐标系。第1章数控加

工实用基础图1-17坐标原点与参考点第1章数控加工实用基础对于编程和操作加工采取分开管理机制的生产单位，编程人员只需要将其编程坐标系和程序原点填写在相应的工艺卡片上即可。而操作加工人员则应根据工件装夹情况适当调整程序上建立工件坐

标系的程序指令，或采用原点预置的方法调整修改原点预置值，以保证程序原点与工件原点的一致性。第1章数控加工实用基础1.3.6绝对坐标编程和相对坐标编程数控编程通常都是按照组成图形的线段或圆弧的端点的坐标

来进行的。当运动轨迹的终点坐标是相对于线段的起点来计量的话，称之为相对坐标或增量坐标表达方式。若按这种方式进行编程，则称之为相对坐标编程。当所有坐标点的坐标值均从某一固定的坐标原点计量的话，就称之为绝对坐标表达方式，按这种方式进行编程即为绝对坐标编程。第1章

数控加工实用基础例如，要从图1-18中的A点走到B点。用绝对坐标编程为：X12.0Y15.0；若用相对坐标编程则为：X-18.0Y-20.0。采用绝对坐标编程时，程序指令中的坐标值随着程序原点的不同而不同；而采用相对坐标编程时，程序指令中的坐标值则与程序原点的位置没有关系。同样的

加工轨迹，既可用绝对编程也可用相对编程，但有时候，采用恰当的编程方式，可以大大简化程序的编写。因此，实际编程时应根据使用状况选用合适的编程方式。这可在以后章节的编程训练中体会出来。第1章数控加工实用基础图1-18绝对坐标和相对坐标第1章数控加工

实用基础1.4数控编程基础在数控机床上加工零件时，要把加工零件的全部工艺过程、工艺参数和位移数据，以信息的形式记录在控制介质上，用控制介质上的信息来控制机床，实现零件的全部加工过程。从分析零件图纸到获得数控机床所需控制介质的全部过程，即称之为数控编程。1.4.

1数控加工程序的格式数控程序按程序段(行)的表达形式可分为固定顺序格式、表格顺序格式和地址数字格式三种。第1章数控加工实用基础固定顺序格式属于早期采用的数控程序格式，因其可读性差、编程不直观等原因，现已基本不用。表格顺序格式程序的每个程序行都具有统一的格式，加工用数据间用固定的分隔符

分隔，其编程工作类似于填表。当某一项数值为零时，其数值虽然可省略，但分隔符却不能省略；否则，在数控装置读取数据时就会出错。比如，国产数控快走丝线切割机床所采用的3B、4B程序格式，就是这种表格顺序格式类型。第1章数控加工实用

基础地址数字格式程序是目前国际上较为通用的一种程序格式。其组成程序的最基本的单位称之为“字”，每个字由地址字符(英文字母)加上带符号的数字组成。各种指令字组合而成的一行即为程序段，整个程序则由多个程序

段组成。即：字母+符号+数字→指令字→程序段→程序。一般地，一个程序行可按如下形式书写：N04G02X43Y43…F42S04T02M02第1章数控加工实用基础程序行中：N04——N表示程序段号，04表示其后最多可跟4位数，数字最前的0可省略不写。G02——G

为准备功能字，02表示其后最多可跟2位数，数字最前的0可省略不写。X43，Y43——坐标功能字，表示后跟的数字值有正负之分，正号可省略，负号不能省略。43表示小数点前取4位数，小数点后可跟3位数。程序中作为坐标功能字的主要有作为第一坐标系的X、Y、Z；平行于X、Y、Z的第二坐标字U、V、W

；第三坐标字P、Q、R以及表示圆弧圆心相对位置的坐标字I、J、K；在五轴加工中心上可能还用到绕X、Y、Z旋转的对应坐标字A、B、C等等。坐标数值单位由程序指令设定或系统参数设定。第1章数控加工实用基础F42——F为进给速度指令字，42表示小数点前取4位数，小数点

后可跟2位数。S04——S为主轴转速指令字，04表示其后最多可跟4位数，数字最前的0可省略不写。T02——T为刀具功能字，02表示其后最多可跟2位数，数字最前的0可省略不写。M02——M为辅助功能字，02表示其后最多可跟2位数，数字最前的0可省略不写。上述各代码字的功能含义将由后面

的章节详细介绍，在此不再赘述。第1章数控加工实用基础总体来说，在地址数字格式程序中代码字的排列顺序没有严格的要求，不需要的代码字可以不写。整个程序的书写相对来说是比较自由的。如图1-19所示，要铣削一个轨迹为长10mm、宽8m

m的长方形，其程序可简单编写如下：第1章数控加工实用基础图1-19编程图例第1章数控加工实用基础O0011N1G92X10.0Y5.0Z50.0N2S500M03N3G90G00Z10.0G01Z-5.0F100M08G91G41Y5.0D01G01Y8.0X10.0Y-8.0

X-10.0G40Y-5.0M09G90G0Z50.0M05M02主程序番号建立工件坐标系让主轴以500r/min正转快速下刀到上表面附近工进下刀，同时开切削液切入，同时加刀补铣短边铣长边铣短边铣长边切出，取消刀补，关切削液快速提刀，主轴停停机结束第1章数控加工实用基础此外，为了方便

程序编写，有时也往往将一些多次重复用到的程序段，单独抽出做成子程序存放，这样就将整个加工程序做成了主-子程序的结构形式。在执行主程序的过程中，如果需要，可多次重复调用子程序，有的还允许在子程序中再调用另外的子程序，即所谓“多层嵌套”，

从而大大简化了编程工作。至于主-子程序结构的程序例子，将会在后面实际加工应用中列举出来，到时再慢慢体会。第1章数控加工实用基础即使是广为应用的地址数字程序格式，不同的生产厂家，不同的数控系统，由于其各种功能指令的设定不同，所以对应的程序格式也有所差别。在加工编程时，一定要先了解清楚机床

所用的数控系统及其编程格式后才能着手进行。当然，有些机床的程序格式不一定都会采用上述那样的格式说明方法，可能会采用表格分别说明的方式，如某机床列出其编程指令方式是：最大指令值99999.999mm，即相当于X53的坐标字要求。第1章数

控加工实用基础1.4.2程序编制的过程及方法1．程序编制过程数控程序的编制应该有如下几个过程：(1)分析零件图纸。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宜在数控机床上加工，或适宜在哪类数控机床上加工。有时还

要确定在某台数控机床上加工该零件的哪些工序或哪几个表面。第1章数控加工实用基础(2)确定工艺过程。确定零件的加工方法(如采用的工夹具、装夹定位方法等)和加工路线(如对刀点、走刀路线)，并确定加工用量等工艺参数(如切削进给速度、主轴转速、切削宽度和深度等)。(3)数值计算。根据零件图纸和确定

的加工路线，算出数控机床所需输入数据，如零件轮廓相邻几何元素的交点和切点，用直线或圆弧逼近零件轮廓时相邻几何元素的交点和切点等的计算。(4)编写程序单。根据加工路线计算出的数据和已确定的加工用量，结合数控系统的程序段格式编写零件加工程序单。此外，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、工件安装和零点设定卡片等。第1章数控加工实用基础(5)制备控制介质。按程序单将程序内容记录在控制介质(如穿孔纸带)上作为数控装置的输入信息。应根据所用

机床能识别的控制介质类型制备相应的控制介质。(6)程序调试和检验。可通过模拟软件来模拟实际加工过程，或将程序送到机床数控装置后进行空运行，或通过首件加工等多种方式来检验所编制出的程序，发现错误应及时修正，一直到程序能正确执行为止。2．程序编制方法数控程序的编制方法有手工

编程和自动编程两种。第1章数控加工实用基础(1)手工编程。从零件图样分析及工艺处理、数值计算、书写程序单、制穿孔纸带直至程序的校验等各个步骤，均由人工完成，则属手工编程。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件来说，编程计算较简单，程序量不大，手工编程即可实现。但对于形状复杂或轮廓不是由直线、圆

弧组成非圆曲线零件；或者是空间曲面零件即使由简单几何元素组成，但程序量很大，因而计算相当繁琐，手工编程困难且易出错，则必须采用自动编程的方法。第1章数控加工实用基础(2)自动编程。编程工作的大部分或全部由计算机完成的过程称自动编程。编程人员只要根据零件图纸和工艺要求，用规定的语言编写一个源程

序或者将图形信息输入到计算机中，由计算机自动地进行处理，计算出刀具中心的轨迹，编写出加工程序清单，并自动制成所需控制介质。由于走刀轨迹可由计算机自动绘出，所以可方便地对编程错误及时修正。第1章数控加工实用基础1.4.3程序传送的载体程序送入CNC装置是通过控制介质(即程

序信息载体)来实现的。具体的载体有多种，如穿孔纸带、磁带、软磁盘和MDI手动数据输入等。第1章数控加工实用基础1．穿孔纸带穿孔纸带是早期数控机床上常用的控制介质。把数控程序按一定的规则制成穿孔纸带，数控

机床通过纸带阅读装置把纸带上的孔位信息代码转换成数控装置可以识别的电信号，经识别和译码后分别输送到相应的寄存器，以这些指令作为控制与运算的原始依据，控制器根据指令控制运算及输出装置，达到对机床控制的目的。如图1-20是八单位纸带的格式组成，目前国际通用的八单

位纸带代码有两种标准格式，即国际标准化组织(ISO)标准和美国电子工业学会(EIA)标准。这两种格式是以每排实有信息孔总数为奇数或偶数来区分的。第1章数控加工实用基础图1-20八单位数控纸带第1章数控加工实用基础2．数据磁带这种方法是将编制好的程序信息录制

在数据磁带上，加工零件时，再将程序从数据磁带上读出来，从而控制机床动作。3．软磁盘或联机控制随着计算机行业的迅速发展，使用计算机软磁盘作为控制介质的越来越多。编程人员可以在计算机上使用自动编程软件进行编程，生成的程序存入软磁盘，再通

过数控机床上配备的软磁盘驱动器将程序读入到数控机床上，或者通过电缆线直接把计算机与数控机床上的DNC接口连接起来，实现计算机与机床之间的通信。这样就不必把程序制成穿孔纸带，而是通过通信的方式，把加工指

令直接送入数控系统，指挥机床进行加工，从而提高了系统的可靠性和信息的传递效率。第1章数控加工实用基础华中数控系统采用通用PC电脑或工业PC机作CNC控制系统，直接利用PC机的硬磁盘(或电子盘)作存储器，用软驱作输入装置。其控制软件和数控程序文件都可储存在硬磁盘中，并且可

配装自动编程的软件系统，程序的传送就在同一硬盘之中，只需要使用PC机上流行的DOS、Windows等磁盘操作系统来进行文件管理就可传送程序数据。硬磁盘存储容量巨大，并可利用Windows的网络功能实现远程传送控制。第1章数控加工实用基础4．MDI手动输入它是利用数控机床操作面板上的键盘，将

编好的程序直接输入到数控系统中，并可以通过CRT显示器显示有关内容，以便发现错误时能及时修改。实际上，不管何种输入方式，当已将其程序转存到系统存储器中后，大都能够通过显示器和键盘进行检查修改。第1章数控加

工实用基础1.5数控加工的工艺处理数控加工工艺处理的主要内容有：(1)选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。(2)分析被加工零件图样，明确加工内容和技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加

工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排与传统加工工序的衔接等。第1章数控加工实用基础(3)设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具、刀具的选择和切削用量的确定等。(4)调整数控加工工序的程序。如对刀点和换刀点的

选择，加工路线的确定和刀具的补偿。(5)分配数控加工中的容差。(6)处理数控机床上部分工艺指令。第1章数控加工实用基础1.5.1数控加工零件及加工方法的选定一般来说，数控机床最适合加工具有如下特点的零件：(1)多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件，短期急需的零件。(2)轮廓形状复杂，对加

工精度要求较高的零件。(3)用普通机床加工较困难或无法加工(需昂贵的工艺装备)的零件。(4)价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。第1章数控加工实用基础加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同样精度所用的加工方法很多，因而实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和

热处理要求等全面考虑。例如，对IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱体孔选择铰孔；当孔径较大时，则应选择镗孔。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情

况。第1章数控加工实用基础一般地，数控车床适合于加工形状比较复杂的轴类零件和由复杂曲线回转形成的模具内型腔；立式数控铣床适合于加工平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内、外型腔等；卧式数控铣床则

适合于加工箱体、泵体和壳体类零件；多坐标联动的加工中心还可以用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮和模具等。零件上比较精确表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。确定加工方案时，首先应根据主要表面的精

度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需的加工方法。表1-1列出了钻、镗、铰等几种加工方法所能达到的精度等级及其工序，可供参考。第1章数控加工实用基础表1-1H13～H7孔加工方式(孔深/孔径≤5)孔的毛坯性质孔的精度在实体材料上加工

孔预先铸出或热冲出的孔H13，H12一次钻孔用扩孔钻钻孔或镗刀镗孔H11孔径≤10：一次钻孔孔径＞10～30：钻孔或扩孔孔径＞30～80：钻、扩或钻、扩、镗孔径≤80：粗扩、精扩；或用镗刀粗镗、精镗；或根据余量一次镗孔或扩孔

H10H9孔径≤10：钻孔或铰孔孔径＞10～30：钻孔、扩孔或铰孔孔径＞30～80：钻、扩或钻、镗、铰(或镗)孔径≤80：用镗刀粗镗(一次或二次，根据余量而定)；铰孔(或精镗)H8H7孔径≤10：钻孔、扩孔、铰孔孔径＞10～30：钻孔或扩孔；一、二次铰孔孔径＞30～80：钻

、扩或钻、扩、镗孔径≤80：用镗刀粗镗(一次或二次，根据余量而定)或半精镗；精镗或精铰第1章数控加工实用基础1.5.2加工工序的划分根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作；若不能，则应决定其中哪一部分在数控机床

上加工，哪一部分在其他机床上加工。这就是对零件的加工工序进行划分。第1章数控加工实用基础1．按零件装夹定位方式与加工部位划分图1-21凸轮零件由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时其定位方式各有差异。一般在加工外形时，以内形定位；在加工内形时，则以外形定位

。因而可根据定位方式的不同来划分工序。如图1-21所示的片状凸轮，按定位方式可分为两道工序。第一道工序可在普通机床上进行，以外圆表面和B平面定位，加工端面A和22H7的内孔；然后，再加工端面B和4H7的

工艺孔。第二道工序以已加工过的两个孔和一个端面定位，在数控铣上铣削凸轮外表面曲线。第1章数控加工实用基础图1-21凸轮零件第1章数控加工实用基础先铣平面后，经一段时间释放残余变形，然后再加工孔，可保证加工出高精度的孔。所以，应先加工平面、定位面，再加工孔；先加工形状简单的几何形状，再加工复杂的几何

形状；先加工低精度部位，再加工高精度部位。一般地，为提高机床寿命，保证精度、降低成本，通常把粗加工特别是零件的基准面、定位面在普通机床上加工。第1章数控加工实用基础2．按粗、精加工方式划分根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先

粗加工再精加工。此时，可用不同的机床或不同的刀具顺次同步进行加图1-22车削加工的零件工。对单个零件要先粗加工、半精加工，而后精加工。或者一批零件，先全部进行粗加工、半精加工，最后再进行精加工。通常在一次安装中，不允许将零件某一部分表面粗、

精加工完毕后，再加工零件的其他表面；否则，可能会在对新的表面进行大切削量加工过程中，因切削力太大而引起已精加工完成的表面变形。如图1-22所示车削零件，应先切除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。粗精加工之间

，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形能得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。第1章数控加工实用基础图1-22车削加工的零件第1章数控加工实用基础3．按所用刀具划分工序为了减少换刀次数，压缩空

程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件。即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工完成所有可能加工到的部位，然后再换另一把刀具加工其他部位。在专用数控机床和加工中心上常采用此法。第1章数控加工实用基础1.

5.3工件的安装与夹具的选择1．定位装夹的基本原则在数控机床上加工零件时，定位安装的基本原则与普通机床相同。也要合理选择定位基准和夹紧方案。为提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点：(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后，加工出全部待加工表面。(3)避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。第1章数控加工实用基础2．选择夹具的基本原则数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床

的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下几点：(1)当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。当达到一定批量生产时才考虑用专用夹具，并

力求结构简单。(2)零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。第1章数控加工实用基础(3)夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工。即夹具要开敞，其定位夹紧机构元件不能影响加工中的走刀(

如产生碰撞等)。此外，为提高数控加工的效率，在成批生产中，还可采用多位、多件夹具。例如，在数控铣床或立式加工中心的工作台上，可安装一块与工作台大小一样的平板，既可用它作为大工件的基础板，也可作多个中小工件的公共基础板，依次加工并排装夹的多个

中小工件。第1章数控加工实用基础1.5.4对刀点与换刀点的确定在进行数控加工编程时，往往是将整个刀具浓缩视为一个点，那就是“刀位点”。它是在刀具上用于表现刀具位置的参照点。一般来说，立铣刀、端铣刀的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点

；球头铣刀的刀位点为球心；镗刀、车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；钻头是钻尖或钻头底面中心；线切割的刀位点则是线电极的轴心与零件面的交点。第1章数控加工实用基础对刀操作就是要测定出在程序起点处刀具刀位点(即对刀点，也称起刀点)相对于机床原点以及工件原点的坐标位置。如图1

-23所示，对刀点相对于机床原点为(X0，Y0)，相对于工件原点为(X1，Y1)，据此便可明确地表示出机床坐标系、工件坐标系和对刀点之间的位置关系。第1章数控加工实用基础图1-23对刀点与换刀点第1章数控加工实用基础数控机床对刀

时常采用千分表、对刀测头或对刀瞄准仪进行找正对刀，具有很高的对刀精度。对有原点预置功能的CNC系统，设定好后，数控系统即将原点坐标存储起来。即使你不小心移动了刀具的相对位置，也可很方便地令其返回到起刀点处。有的还可分别

对刀后，一次预置多个原点，调用相应部位的零件加工程序时，其原点自动变换。在编程时，应正确地选择“对刀点”的位置。其大致选择原则是：第1章数控加工实用基础(1)便于数学处理和简化程序编制。(2)在机床上找正容易，加工中便于

检查。(3)引起的加工误差小。对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面，尽可能设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。成批生产时，为减少多次对刀带来的误差，常将对刀点既作为程序的起点，也作为程序的终点。第1章数控加工实用基础换刀点则是指加工过程中需要换刀时

刀具的相对位置点。换刀点往往设在工件的外部，以能顺利换刀、不碰撞工件和其他部件为准。如在铣床上，常以机床参考点为换刀点；在加工中心上，以换刀机械手的固定位置点为换刀点；在车床上，则以刀架远离工件的行程极限点为换刀点。选取的这些点，都是便于计算的相对

固定点。第1章数控加工实用基础1.5.5加工路线的确定加工路线是指刀具刀位点相对于工件运动的轨迹和方向。其主要确定原则如下：(1)加工方式、路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度。如铣削轮廓时，应尽量采用顺铣方式，可减少机床的“颤振”，提高加工质量。(2)尽量减少进、退刀时间和其他辅助

时间，尽量使加工路线最短。(3)进、退刀位置应选在不大重要的位置，并且使刀具尽量沿切线方向进、退刀，避免采用法向进、退刀和进给中途停顿而产生刀痕。第1章数控加工实用基础对点位控制机床，只要求定位精度较高，定位过程尽可能快，而刀具相对于工件的

运动路线无关紧要。因此，这类机床应按空程最短来安排加工路线。但对孔位精度要求较高的孔系加工，还应注意在安排孔加工顺序时，防止将机床坐标轴的反向间隙带入而影响孔位精度。如图1-24所示零件，若按图(a)所示路线加工时，由于5、6孔与1、2、

3、4孔定位方向相反，Y方向反向间隙会使定位误差增加，影响5、6孔与其他孔的位置精度。按图(b)路线，加工完4孔后往上多移动一段距离到P点，然后再折回来加工5、6孔，使方向一致，可避免引入反向间隙。第1章数控加工实用基础对于车削，可考虑将毛坯件上过多的余

量，特别是含铸、锻硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车加工时，则要注意程序的灵活安排。可用一些子程序(或粗车循环)对余量过多的部位先作一定的切削加工。在安排粗车路线时，应让每次切削所留的余量

相等。如图1-25所示，若以90°主偏刀分层车外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e(e可取0.05mm)。这样就可防止主切削刃在每次切削终点处受到瞬时重负荷的冲击。当刀具的主偏角大于但仍接近90°时，也宜作出层层递退的安排，经验表明，

这对延长粗加工刀具的寿命是有利的。第1章数控加工实用基础图1-24点位加工路线第1章数控加工实用基础图1-2590°主偏刀车外圆的情况第1章数控加工实用基础铣削平面零件时，一般采用立铣刀侧刃进行切削。为减少接刀痕迹，保证零件

表面质量，应对刀具的切入和切出程序精心设计。如图1-26(a)所示，铣削外表面轮廓时，铣刀的切入、切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切向切入和切出零件表面，而不应沿法线方向直接切入零件，引入点选在尖点处较妥

。如图1-26(b)所示，铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿法线方向切入和切出或加引入引出弧改向，并将其切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。但是，在沿法线方向切入/切出时，还应避免产生过切的可能性。第1章数控加工实用基础图1-26切入和切出第1章

数控加工实用基础对于槽形铣削，若为通槽，可采用行切法来回铣切，走刀换向在工件外部进行，如图1-27(a)所示。若为封闭凹槽，可有图示(b)、(c)、(d)三种走刀方案。图(b)为行切法，图(c)为环切法，图(d)为先用行切法，最后用环切法一刀光整轮廓表面。这三种方案中，(

b)图方案最差，(d)图方案最好。第1章数控加工实用基础图1-27铣槽方案第1章数控加工实用基础对于带岛屿的槽形铣削，如图1-28所示，若封闭凹槽内还有形状凸起的岛屿，则以保证每次走刀路线与轮廓的交点数不超过两个为原则，按图1-28(a)方式将岛屿两侧视为两

个内槽分别进行切削，最后用环切方式对整个槽形内外轮廓精切一刀。若按图1-28(b)方式，来回地从一侧顺次铣切到另一侧，必然会因频繁地抬刀和下刀而增加工时。如图1-28(c)所示，当岛屿间形成的槽缝小于刀具直径，则必然将槽分隔成几个区域，若以最短工时考虑，可将各区视为一个独立的槽，先后完成

粗、精加工后再去加工另一个槽区。若以预防加工变形考虑，则应在所有的区域完成粗铣后，再统一对所有的区域先后进行精铣。第1章数控加工实用基础图1-28带岛屿的槽形铣削第1章数控加工实用基础对于曲面铣削，常用球头铣刀采用“行切法”进行加工。如图1-29所示大叶片类零

件，当采用图1-29(a)所示沿纵向来回切削的加工路线时，每次沿母线方向加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。当采用图1-29(b)所示沿横向来回切削的加工路线时，符合这类零件数据

给出情况，便于加工后的检验，叶形准确度高，但程序较多。第1章数控加工实用基础图1-29大叶片加工第1章数控加工实用基础对边界敞开的曲面，球头刀可由边界外开始加工。曲面加工若用两坐标联动的三坐标铣床，则采用任意两轴联动插补，第三

轴作单独的周期性进刀的“两维半”联动加工方法，如图1-30(a)。此时，刀具中心轨迹为等距曲面与行切面的交线，是一条平面曲线，编程计算比较简单，但由于球头刀与曲面切削点的位置随曲率而不断改变，故切削刃形成的轨迹则是空间曲线，曲

面上有较明显的扭曲的残留沟纹。因此，这种方法常用于曲率变化不大及精度要求不高的粗加工中。第1章数控加工实用基础若用三坐标联动插补的行切加工方法，如图1-30(b)所示，切削刃形成的轨迹为曲面与行切面的交线即平面曲线

，但此时刀具中心轨迹则是一空间曲线，其编程计算较为复杂，且要求机床必须具备三轴联动功能。有些空间曲面零件的曲面形成较为复杂，即使采用三轴联动的机床，其编程加工亦很复杂。但根据其曲面形成规律，旋转变动一下坐标方向后其轨迹曲线则比较简单，如图1-30(c

)，据此可采用能进行相应调整的四坐标或五坐标联动的数控机床进行加工控制，可以获得较高的加工质量。当然，这种刀具中心轨迹必须依赖自动编程软件来进行计算。第1章数控加工实用基础图1-30空间曲面的加工(a)两维半坐标加工；(b)三坐标加工；(c)四坐标加工第1章数控加工实用基础1

.5.6刀具与切削用量的选择1．刀具的选择选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容和工件材料等因素。数控加工不仅要求刀具的精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。由于数控加工一般不用钻模，钻孔刚度较差。所以要求孔的高径比应不大于5，钻头两主刀刃应刃

磨得对称以减少侧向力。钻孔前应用大直径钻头先锪一个内锥坑或顶窝，作为钻头切入时的定心锥面，同时也作为孔口的倒角。第1章数控加工实用基础钻大孔时，可采用刚度较大的硬质合金扁钻；钻浅孔时，宜用硬质合金的浅孔钻，以提高效率和质量。用加工中心铰孔可达IT7～IT

9级精度，表面粗糙度Ra1.6～0.8m。铰前要求小于Ra6.3m。精铰可采用浮动铰刀，但铰前孔口要倒角。铰刀两刀刃对称度要控制在0.02～0.05mm之内。镗孔则是悬臂加工，应采用对称的两刃或两刃以上的镗刀头进行切削，以平衡径向力，减轻镗削振动。振动大时可采用减振镗杆。对阶梯孔

的镗削加工采用组合镗刀，以提高镗削效率。精镗宜采用微调镗刀。第1章数控加工实用基础数控车床兼作粗精车削。粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大吃刀量、大进给量的要求。精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。此外，为减少换刀

时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得比较合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。刀片的选择是根据零件的材料种类、硬度、加工表面粗糙度要求和加工余量的已知条件来决定刀片的几何结构(如刀尖圆

角)、进给量、切削速度和刀片型号。具体选择可参考相关切削用量手册。第1章数控加工实用基础铣削加工选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。在生产中加工平面零件周边轮廓时，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金

刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的立铣刀或玉米铣刀；对一些立体形面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工时常采用球头铣刀；但在加工曲面较平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采用环

形刀。在单件或小批量生产中，为取代多坐标联动机床，常采用鼓形刀或锥形刀来加工一些变斜角零件。若加镶齿盘铣刀，适用于在五坐标联动的数控机床上加工一些球面，其效率比用球头铣刀高近10倍，并可获得好的加工精度，如图1-31所示。常用立铣刀具的

有关参数，可按下述经验数据选取。第1章数控加工实用基础图1-31铣刀类型及其尺寸关系第1章数控加工实用基础(1)刀具半径r应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取r=(0.8～0.9)。(2)零件的加工高度H=

(1/4～1/6)r，以保证刀具有足够的刚度。(3)对深槽孔，选取l=H+(5～10)mm。l为刀具切削部分长度，H为零件高度。(4)加工外形及通槽时，选取l=H+re+(5～10)mm。re为刀尖转角半径。(5)粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径D粗可按下式计算第1

章数控加工实用基础D2sin12sin2D1粗式中：D——轮廓的最小凹圆角半径；——圆角邻边夹角等分线上的精加工余量；1——精加工余量；——圆角两邻边的最小夹角。(6)加工肋时，刀具直径为D=(5～10)b(b为肋的厚度)。第1章数控加工实用基础在加工中心上，

各种刀具分别安装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀工作。因此，必须有一套连接普通刀具的接杆，以便使钻、镗、扩、铰、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。作为编程人员应了解机床上所用刀杆的结构尺寸以及调整方法、调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸

。目前，我国的加工中心采用TSG工具系统，其柄部有直柄(三种规格)和锥柄(四种规格)两类，共包括16种不同用途的刀具。第1章数控加工实用基础2．切削用量的确定切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量和进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程

序单内。合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本，通常选择较大的背吃刀量和进给量，采用较低的切削速度；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本，通常选择较小的背吃刀量和进给量，并选用切削性能高

的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册并结合经验而定。第1章数控加工实用基础(1)背吃刀量(mm)，亦称切削深度。主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。在刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，最好一次切

除余量，以便提高生产效率。精加工时，则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。在数控机床上，精加工余量可小于普通机床，一般取(0.2～0.5)mm。(2)主轴转速n(r/min)主要根据允许的切削速度vc(m/min)选取。第1章数控加工实用基础n=Dπv1000c式中：vc———

切削速度，由刀具的耐用度决定；D——工件或刀具直径(mm)。主轴转速n要根据计算值在机床说明书中选取标准值，并填入程序单中。(3)进给量f(mm/r)和进给速度F(mm/min)是数控机床切削用量中的重要参数，主

要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件材料性质选取。车削时：F=f·n；铣削时：F=fz·z·n。其中，z为铣刀齿数，fz为每齿进给量(mm/z)。第1章数控加工实用基础当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度(进给量)应选小些，一般在20～50

mm/min范围内选取。粗加工时，为缩短切削时间，一般进给量就取得大些。工件材料较软时，可选用较大的进给量；反之，应选较小的进给量。车、铣、钻等加工方式下的切削用量可参考表1-2、1-3、1-4和1-

5选取。第1章数控加工实用基础表1-2数控车削用量推荐表工件材料加工方式背吃刀量/mm切削速度/(m²min－1)进给量/(mm²r－1)刀具材料粗加工5～760～800.2～0.4粗加工2～380～1200.2～0.4

精加工0.2～0.3120～1500.1～0.2车螺纹70～100导程YT类钻中心孔500～800r/min钻孔～300.1～0.2W18Cr4V碳素钢b>600Mpa切断(宽度<5mm)70～1100.1～0.2YT类粗

加工2～350～800.2～0.4精加工0.1～0.1560～1000.1～0.2合金钢b=1470MPa切断(宽度<5mm)40～700.1～0.2YT类粗加工2～350～700.2～0.4精加工0.1～0.1570～

1000.1～0.2铸铁200HBS以下切断(宽度<5mm)50～700.1～0.2YG类粗加工2～3600～10000.2～0.4精加工0.2～0.3800～12000.1～0.2铝切断(宽度<5mm)600～10000.1～0.

2YG类粗加工2～4400～5000.2～0.4精加工0.1～0.15450～6000.1～0.2黄铜切断(宽度<5mm)400～5000.1～0.2YG类第1章数控加工实用基础表1-3铣刀的切削速度m/min铣刀材料工件材料碳素钢高速钢超高速钢StelliteYTYG铝75～15

0150～300240～460300～600黄铜12～2520～5045～75100～180青铜(硬)10～2020～4030～5060～130青铜(最硬)10～1515～2040～60铸铁(软)10～1215～2518～3528～4075～1

00铸铁(硬)10～1510～2018～2845～60铸铁(冷硬)10～1512～2830～60可锻铸铁10～1520～3025～4035～4575～110铜(软)10～1418～2820～3045～75铜(中)10～1515～2518～2840～60铜(硬)10～15

12～2030～45第1章数控加工实用基础表1-4铣刀进给量mm/z工件材料圆柱铣刀面铣刀立铣刀杆铣刀成形铣刀高速钢嵌齿铣刀硬质合金嵌齿铣刀铸铁0.20.20.070.050.040.30.1软(中硬)钢0.20.20.070.050.040.30.09硬钢0.150.150.0

60.040.030.20.08镍铬钢0.10.10.050.020.020.150.06高镍铬钢0.10.10.040.020.020.10.05可锻铸铁0.20.150.070.050.040.30.09铸铁0.150.10.070.050.040.2

0.08青铜0.150.150.070.050.040.30.1黄铜0.20.20.070.050.040.30.21铝0.10.10.070.050.040.20.1Al-Si合金0.10.10.070.050.040.180.

08Mg-Al-Zn合金0.10.10.070.040.030.150.08Al-Cu-Mg合金Al-Cu-Si合金0.150.10.070.050.040.20.1第1章数控加工实用基础表1-5高速钢钻头的切削用量切削速度v：m/m

in，进给量f：mm/r钻头直径/mm2～56～1112～1819～2526～50工件材料b/MPavfvfvfvfvf<49020～250.120～250.230～350.230～350.325～300.4490～68620～250.120～250.220～250.225～300.2250

.2686～88215～180.0515～180.115～180.218～220.315～200.35钢882～107810～140.0510～140.112～180.1516～200.214～160.3118～17625～300.130～400.225～300.35200.6201

.0铸铁176～29415～180.114～180.1516～200.216～0.316～180.4黄铜软<500.05<500.15<500.3<500.45<50—青铜软<350.05<350.1<350.2<350.3

5<35—第1章数控加工实用基础实际上现代数控机床的操作面板上一般都有主轴转速和进给速度等修调(倍率)开关，可在加工过程中人工随时调整修正，有较大的灵活性。第1章数控加工实用基础1.6数控加工的工艺指令和工艺文件1.6.1程序中常用的工艺指

令1．准备功能G指令G指令是用来规定刀具和工件的相对运动轨迹(即指令插补功能)、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿和坐标偏置等多种加工操作。它由字母G及其后面的两位数字组成，G00～G99共有100种代码。这些代码中虽然有些常用的准备功能代码的定义几

乎是固定的，但也有很多代码其含义及应用格式对不同的机床系统有着不同的定义，因此，在编程前必须熟悉了解所用机床的使用说明书或编程手册。常用G指令代码见表1-6。第1章数控加工实用基础表1-6常用G指令代码代码组意义代码组意义代码

组意义G00快速点定位G20英制单位G80固定循环取消G01直线插补G21b公制单位G02顺圆插补G27回参考点检查G81～G89e固定循环G03逆圆插补G28回参考点G90绝对坐标编程G2900参考点返回G91i增量坐标编程

G32～G33aa螺纹切削G40刀补取消G9200预置寄存G0400暂停延时G41左刀补G17XY平面选择G42d右刀补G18ZX平面选择G19cYZ平面选择G54～G59f零点偏置注：组别为“00”的属非模态代码；其余

为模态代码，同组可相互取代。第1章数控加工实用基础2．辅助功能M指令M指令也是由字母M和两位数字组成的。该指令与控制系统插补器运算无关，一般书写在程序段的后面，是加工过程中对一些辅助器件进行操作控制用的工艺性指令。例如，机床

主轴的启动、停止、变换；冷却液的开关；刀具的更换；部件的夹紧或松开等；在M00～M99的100种代码中，同样也有些因机床系统而异的代码，也有相当一部分代码是不指定的。常用M指令代码见表1-7。第1章数控加工实用基础表1-7常用M指令代码代码作用时间组别意义代码作用时间组别意义代

码作用时间组别意义M00★00程序暂停M0600自动换刀M19★主轴准停M01★00条件暂停M07＃开切削液M30★00程序结束并返回M02★00程序结束M08＃开切削液M60★00更换工件M03＃主轴正转M09★b关切削液M9800子程序调用M04＃主轴反转M10夹紧M990

0子程序返回M05★a主轴停转M11c松开注：①组别为“00”的属非模态代码；其余为模态代码，同组可相互取代。②作用时间为“★”号者，表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用；为“＃”号者，则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。

第1章数控加工实用基础3．F、S、T指令F指令为进给速度指令，是表示刀具向工件进给的相对速度，单位一般为mm/min，当进给速度与主轴转速有关(如车螺纹)时，单位为mm/r。进给速度一般有如下两种表示方法。●代码法：即F后跟的两位数字并不直接表示进给速度的大小

，而是机床进给速度序列的代号，可以是算术级数，也可以是几何级数。●直接指定法：即F后跟的数字就是进给速度的大小。如F100表示进给速度是100mm/min。这种方法较为直观，目前大多数数控机床都采用此方法。第1章数控加工实用基础S指令为主轴转

速指令，用来指定主轴的转速，单位为r/min。同样也可有代码法和直接指定法两种表示方法。T指令为刀具指令，在加工中心机床中，该指令用以自动换刀时选择所需的刀具。在车床中，常为T后跟4位数，前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号。在铣镗床中，T后常跟两位数，用于表示刀具号，刀补号则用H代码或D代码表示

。第1章数控加工实用基础在上述这些工艺指令代码中，有相当一部分属于模态代码(又称续效代码)。这种代码一经在一个程序段中指定，便保持有效到被以后的程序段中出现同组类的另一代码所替代。在某一程序段中，一经应用某一模态代码，如果其后续的程序段中还有相同功能的操作，且没有出现

过同组类代码，则在后续的程序段中可以不再指令和书写这一功能代码。比如，接连几段直线的加工，可在第一段直线加工时用G01指令，后续几段直线就不需再书写G01指令，直到遇到G02圆弧加工指令或G00快速空走等指令。第1章数控加工实用基础另一部分非模态代码功能只对当前程序段有效，如果下一程

序段还需要使用此功能则还需要重新书写。上述F、S指令和部分G、M指令代码都属于模态代码。第1章数控加工实用基础1.6.2数控加工的工艺文件数控加工工艺文件既是数控加工、产品验收的依据，又是操作者要遵守、执行的规程，同时还为产品零件重复生产作了技术上的必要工艺资料积累和储备。目前数

控加工工艺文件尚未制定国家统一标准，各企业一般都根据本单位的特点制定了一些必要的工艺文件，主要包括数控加工工序卡、数控刀具调整单、机床调整单和零件加工程序单等。现以图1-32所示零件加工为例作简单介绍，以供参考。

第1章数控加工实用基础图1-32座架零件图样第1章数控加工实用基础1．数控加工工件安装和零点设定卡片它应表示出数控加工零件定位方法和夹紧方法，并应标明工件零点设定位置和坐标方向、使用的夹具名称和编号等。假设上图座架零件的下台阶面已在其他机床上加工出，现需要在数控机床上一

次装夹后加工剩下的表面和各个孔，采用通用台钳作为夹具，其工件装夹和零点设定卡如表1-8所示。第1章数控加工实用基础表1-8工件安装和零点设定卡片零件图号WD?9901工序号零件名称座架数控加工工件安装和零点设定卡装夹次数2台钳编制审核批准第页1紧定螺栓

共页序号夹具名称夹具图号第1章数控加工实用基础2．工序卡由编程员根据图纸和加工任务书编制数控加工工艺和作业内容，并反映使用的辅具、刃具和切削参数、切削液等，工序卡中应按已确定的工步顺序填写。如果在数控机床

上只加工零件的一个工步时，也可不填写工序卡。不同的数控机床，其工序卡也有差别。上述座架零件在数控机床上的加工安排是：先用端面铣刀铣出上表面，再用立铣刀铣四周侧面及A、B工作面，最后用钻头分别钻6个小孔和两个大孔。填写工序卡如表1-9所示。第1章数控加工实用

基础表1-9数控加工工序卡片产品名称代号零件名称零件图号×××厂数控加工工序卡片座架WD?9901工艺序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间台钳XH713A数控工步号工步作业内容加工面刀具号刀具规格主

轴转速进给速度切削深度备注140面铣刀铣上表面上表面T0140面铣刀500200+15220立铣刀铣四周侧面四侧面T0220立铣刀600200-11320立铣刀铣A、B台阶面A、B面T0220立铣刀60020

0046钻头钻6个小孔小孔6T036钻头800100-27514钻头钻2个大孔大孔2T0414钻头60080-28编制审核批准年月日共页第页第1章数控加工实用基础3．数控刀具调整单数控刀具调整单主要包括数

控刀具卡片和数控刀具明细表(简称刀具表)两部分。数控加工时，对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上，事先调整好刀具直径和长度。刀具卡主要反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格、组合件名称代号、刀片型号和

材料等，它是组装刀具和调整刀具的依据。其格式如表1-10所示。第1章数控加工实用基础表1-10数控刀具卡片零件图号WD?9901使用设备刀具名称立铣刀数控刀具卡片XH713A刀具编号T02换刀方式自动程序编号序号编号刀具名称规格数量备注1vfd.17550×4拉钉2GB1106?85刀柄3铣刀

20×801刀具组成4筒夹ER40-201备注编制审核批准共页第页第1章数控加工实用基础数控刀具明细表是调刀人员调整刀具输入的主要依据。其格式如表1-11所示。表1-11数控刀具明细表零件图号零件名称材料程序编号车间使用设备W

D?9901座架20#数控刀具明细表数控XH713A刀具刀补换刀直径/mm长度地址方式刀号刀位号刀具名称刀具图号实用补偿设定直径长度自动/手动加工部位T01面铣刀40-310H01自动上表面T02立铣刀20R10-295D02H02自动侧面/A、B面T03钻头6-255H

03自动小孔T04钻头14-230H04自动大孔编制审核批准年月日共页第页第1章数控加工实用基础思考与练习题1．数控机床与普通机床加工的过程有什么区别？2．数控系统主要组成部分有哪些？功用如何？3．说说NC与CNC的区别。4．什么是插补？试由直线的逐点比较工作节拍说明其插补过程。5．某机床

允许使用的程序格式为：N04G02X±053Y±053F32M02。试解释其含义。6．试区别一下手工编程和自动编程的过程以及适用场合。第1章数控加工实用基础7．数控机床常用的程序输入方法有哪些？8．华中HNC数控系统的组成有什么特点？其程序传送、存储有何优势？9．MDI是什么？为什么

说MDI输入是每种数控系统不可缺少的？10．数控加工机床按加工控制路线应分为哪几类？其控制过程有何不同？11．数控加工机床按使用的进给伺服系统不同应分为哪几类？哪类的控制质量高，为什么？12．简要说明数控机床坐标轴的确定原则。13．试标出题图1-1中各机床的坐标系。第1章数控加工实用基础题图

1-1第1章数控加工实用基础14．数控车床、数控铣床的机械原点和参考点之间的关系各如何？15．试画出表示数控机床各坐标系零点及参考点的图形符号。16．绝对值编程和增量值编程有什么区别？17．数控加工工艺处理

的内容有哪些？18．数控加工的工序可有哪几种划分方法？19．对刀点、换刀点指的是什么？一般应如何设置？常用刀具的刀位点怎么规定？20．加工路线的确定应遵循哪些主要原则？第1章数控加工实用基础21．槽形铣削有哪些方法？22．什么是二维半坐标加工

和三坐标加工？分别用于什么加工场合？23．说说常用立铣刀具参数的确定原则。24．粗、精加工时选用切削用量的原则有什么不同？25．程序中常用的工艺指令有哪些？什么叫模态指令和非模态指令？26．数控加工常用的工艺文件有哪些？