数控机床操作技术 第2版 教学课件 第2章 数控加工基本知识

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数控加工基本知识第2章数控加工基本知识

第2章

数控加工基本知识2.1数控机床坐标系

2.1.1数控机床坐标系和运动方向

2.1.2绝对坐标和增量（相对）坐标

2.1.3数控编程的特征点2.2数控编程基础

2.2.1数控程序编制的定义

2.2.2字与字的功能

2.2.3程序格式

2.2.4宏功能2.3数控加工工艺基础

2.3.1数控加工工艺分析

2.3.2数控加工工艺路线设计

2.3.3数控加工工序设计第2章数控加工基本知识2.1数控机床坐标系2.1数控机床坐标系2.1.1数控机床坐标系和运动方向规定数控机床坐标轴名称及运动的正负方向，可使编程简单方便，并使所编程序对同一类型机床具有互换性。我国于1982年颁布了JB3051—82《数控机床的坐标和运动方向的命名》标准,它与国际标准化组织的ISO841等效。主要内容如下：

编程坐标的选择不论机床在实际加工时是工件运动还是刀具运动,在确定编程坐标时,一般看作是工件相对静止,刀具产生运动,这一原则可以保证编程人员在不知道机床加工零件时是刀具移向工件，还是工件移向刀具的情况下,就可以根据图样确定机床的加工过程。2.1数控机床坐标系2.1.1数控机床坐标系和运动方向2.1.1数控机床坐标系和运动方向标准坐标系的确定标准中所规定的坐标系是右手直角笛卡尔坐标系，旋转方向用右手螺旋原则。如图2-1所示，右手拇指、食指和中指相互成直角，拇指的方向为X轴的正方向，食指为Y轴的正方向，中指为Z轴的正方向。在确定了平动坐标轴后，以右手拇指为平动坐标轴的正方向，其余四指握的方向就是绕该轴旋转的正方向，分别代表A、B、C的正向旋转方向。2.1.1数控机床坐标系和运动方向标准坐标系的确定2.1.1数控机床坐标系和运动方向标准坐标系的确定标准中所规定的坐标系是右手直角笛卡尔坐标系，旋转方向用右手螺旋原则。如图2-1所示，右手拇指、食指和中指相互成直角，拇指的方向为X轴的正方向，食指为Y轴的正方向，中指为Z轴的正方向。在确定了平动坐标轴后，以右手拇指为平动坐标轴的正方向，其余四指握的方向就是绕该轴旋转的正方向，分别代表A、B、C的正向旋转方向。2.1.1数控机床坐标系和运动方向标准坐标系的确定2.1.1数控机床坐标系和运动方向坐标轴的确定方法一般先确定Z轴，然后确定X轴和Y轴，最后确定其它轴。JB3051-82标准中规定，机床某一零件运动的正方向，是指增大工件和刀具之间距离的方向。（1）Z轴Z轴的方向是由传递切削力的主轴确定的，与主轴轴线平行的坐标轴即为Z轴。如果机床没有主轴，则Z轴垂直于工件装卡面。同时规定刀具远离工件的方向作为Z轴的正方向。2.1.1数控机床坐标系和运动方向坐标轴的确定方法2.1.1数控机床坐标系和运动方向（2）X轴X轴是水平的，平行于工件的装卡面，且垂直于Z轴。这是在刀具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），X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的方向为X轴正方向。如图1-14所示。

对于刀具旋转的机床（铣床、镗床、钻床等），如Z轴是垂直的，当从刀具主轴向立柱看时，X运动的正方向指向右。如果Z轴是水平的，当从主轴向工件方向看时，X轴的正方向指向右。2.1.1数控机床坐标系和运动方向（2）X轴X轴是水平2.1.1数控机床坐标系和运动方向（3）Y轴Y坐标轴垂直于X、Z坐标轴。Y运动的正方向根据X和Z坐标的正方向，按照右手直角笛卡儿坐标系来判断。（4）旋转运动围绕坐标轴X、Y、Z旋转的运动，分别用A、B、C表示，它们的正方向用右手螺旋法则判定。（5）附加轴如果在机床上除了X、Y、Z主要坐标外，还有第二组平行于它们的坐标，可用U、V、W命名，第三组坐标可用P、Q、R命名。同样，除了A、B、C旋转组外，还有附加旋转运动可用D、E命名。2.1.1数控机床坐标系和运动方向（3）Y轴Y坐标轴垂2.1.1数控机床坐标系和运动方向（6）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，必须将前述为刀具运动所作的规定，作相反的安排。用带“ˊ”的字母，如+Xˊ，表示工件相对于刀具正向运动指令。而不带“ˊ”的字母，如+X，则表示刀具相对于工件负向运动指令。根据上述规定，对实际中常用的几种数控机床的坐标系统进行了定义，如图2-2至图2-7所示。2.1.1数控机床坐标系和运动方向（6）工件运动时的相反方2.1.1数控机床坐标系和运动方向2.1.1数控机床坐标系和运动方向2.1.1数控机床坐标系和运动方向2.1.1数控机床坐标系和运动方向2.1.2绝对坐标和增量（相对）坐标

所有坐标点均以某一固定原点计量的坐标系称为绝对坐标系，用第一坐标系x、y、z表示。如图2－8中：xA=30，zA=35；xB=12，zB=15。运动轨迹的终点坐标以其起点计量的坐标系称为增量（相对）坐标系，常用代码中的第二坐标系U、V、W表示。如图2-8中：终点B的增量（相对）坐标为：UB＝－18，WB＝－20。2.1.2绝对坐标和增量（相对）坐标 所有坐标点均以某一固2.1.3数控编程的特征点机床原点机床原点是机床的原始坐标点,即X=0，Y=0，Z=0的点。机床原点是机床的最基本的点，它是其它所有坐标，如工件坐标系，编程坐标系，以及机床参考点的基准点。工件原点工件上尺寸的出发点称为工件原点。

编程原点编制程序时，为了编程方便，需要在图纸上选择一个适当的位置作为编程原点，即编制程序的出发点，称为编程原点或程序原点。2.1.3数控编程的特征点机床原点2.2数控编程基础2.2.1数控程序编制的定义编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。2.2数控编程基础2.2.1数控程序编制的定义2.2.1数控程序编制的定义数控程序编制的内容及步骤（1）分析零件图样和制定工艺这项工作的内容包括：对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具；确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。（2）数学处理需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。2.2.1数控程序编制的定义数控程序编制的内容及步骤2.2.1数控程序编制的定义数控程序编制的内容及步骤（3）编写零件加工程序程序编制人员使数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。

（4）程序检验将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。一般在正式加工之前，要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨2.2.1数控程序编制的定义数控程序编制的内容及步骤2.2.1数控程序编制的定义2．数控程序编制的方法数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。（1）手工编程手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。（2）计算机自动编程自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程和语音数控自动编程等。2.2.1数控程序编制的定义2．数控程序编制的方法2.2.2字与字的功能1．字符与代码字符是用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运算符等。国际上广泛采用两种标准代码：（1）ISO国际标准化组织标准代码（2）EIA美国电子工业协会标准代码2．字在数控加工程序中，字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作。3、字的功能组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义.实际工作中，请遵照机床数控系统说明书来使用各个功能字。2.2.2字与字的功能1．字符与代码2.2.2字与字的功能（1）顺序号字N顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字N和后续数字组成;顺序号的作用：对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标;一般使用方法：编程时将第一程序段冠以N10，以后以间隔10递增的方法设置顺序号。（2）准备功能字G准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令；G指令可分为模态指令和非模态指令。模态指令表示在程序中一经被应用，直到出现同组的其它任一个G指令时才失效；非模态指令则只在本程序句中有效。2.2.2字与字的功能（1）顺序号字N2.2.2字与字的功能（3）尺寸字尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。其中，第一组X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R用于确定终点的直线坐标尺寸；第二组A，B，C，D，E用于确定终点的角度坐标尺寸；第三组I，J，K用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。

（4）进给功能字F进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种。（5）主轴转速功能字S主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速。单位为r/min。2.2.2字与字的功能（3）尺寸字2.2.2字与字的功能（6）刀具功能字T刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。（7）辅助功能字M辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为1～3位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作，如主轴的启停、主轴的定向、切削液的开关等。2.2.2字与字的功能（6）刀具功能字T2.2.3程序格式1．程序段格式程序段是可作为一个单位来处理的、连续的字组，是数控加工程序中的一条语句。一个数控加工程序是若干个程序段组成的。程序段格式举例：N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M08N40X90在程序段中，组成程序段的各要素包括：（1）移动目标：终点坐标值X、Y、Z；（2）沿怎样的轨迹移动：准备功能字G；（3）进给速度：进给功能字F；（4）切削速度：主轴转速功能字S；（5）使用刀具：刀具功能字T；（6）机床辅助动作：辅助功能字M。2.2.3程序格式1．程序段格式2.2.3程序格式2．加工程序的一般格式（1）程序开始符、结束符程序开始符、结束符是同一个字符，ISO代码中是%，EIA代码中是EP。（2）程序名程序名有两种形式：一种是英文字母O和1～4位正整数组成；另一种是由英文字母开头，字母数字混合组成的。 （3）程序主体程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。（4）程序结束指令程序结束指令可以用M02或M30。一般要求单列一段。2.2.3程序格式2．加工程序的一般格式2.2.3程序格式2.2.3程序格式2.2.3程序格式3．主程序和子程序在一个加工程序中，如果有几个一连串的程序段完全相同（即一个零件中有几处的几何形状相同，或顺次加工几个相同的工件），为缩短程序，可将这些重复的程序段串单独抽出，按规定的程序格式编成子程序，并事先存储在子程序存储器中。子程序以外的程序段为主程序。在程序中把某些固定顺序重复出现的程序，可以做为子程序进行编程，可预先存储在存储器中，需要时可直接调用。子程序的结构同主程序一样，也有开始部分、内容部分和结束部分。2.2.3程序格式3．主程序和子程序2.2.3程序格式 下面是在FANUC6M数控系统上主程序调用的实例： O1000子程序开始 N1G00X00Y5LF N2G01X40Y50LF ……子程序内容 N15M99LF子程序结束 将上面的主程序放入存储器中，即可用如下的主程序调用它。 主程序部分： %100主程序开始 N1G00X3Y6LF …… N10M98P1000LF调用程序号为O1000的子程序 N11G01X50Y60LF执行子程序 …… N20M98P1000LF调用子程序 …… N40M30LF主程序结束2.2.3程序格式 下面是在FANUC6M数控系统2.2.4宏功能数控系统使用宏指令和宏程序。把具有某种功能的一组指令，像子程序一样存储在存储器中。存储的一组命令称为用户宏程序主体（简称宏程序），代表指令称为用户宏指令（简称宏指令），即宏指令是调用宏程序的指令。1．A类用户宏程序（1）变量在常规的主程序和子程序内，总是将一个具体的数值赋给一个地址。1）变量的表示变量可以用"#"号和跟随其后的变量序号来表示：2）变量的引用将跟随在一个地址后的数值用一个变量来代替，即引入了变量。例：对于F#103，若#103＝50时，则为F50；2.2.4宏功能数控系统使用宏指令和宏程序。把具有某种功能2.2.4宏功能3）变量的类型0MC系统的变量分为公共变量和系统变量两类。①公共变量公共变量是在主程序和主程序调用的各用户宏程序内公用的变量。也就是说，在一个宏指令中的#i与在另一个宏指令中的#i是相同的。②系统变量系统变量定义为：有固定用途的变量，它的值决定系统的状态。系统变量包括刀具偏置变量，接口的输入/输出信号变量，位置信息变量等。系统变量的序号与系统的某种状态有严格的对应关系。

2.2.4宏功能3）变量的类型2.2.4宏功能（2）宏指令G65宏指令G65可以实现丰富的宏功能，包括算术运算、逻辑运算等处理功能。一般形式：G65HmP#iQ#jR#k1）算术运算指令算术运算指令见表2-3。2）逻辑运算指令逻辑运算指令见表2-4。3）三角函数指令 三角函数指令见表2-5。2.2.4宏功能（2）宏指令G652.2.4宏功能2.2.4宏功能2.2.4宏功能2.2.4宏功能2.2.4宏功能（3）使用注意为保证宏程序的正常运行，在使用用户宏程序的过程中，应注意以下几点；1)由G65规定的H码不影响偏移量的任何选择；2)如果用于各算术运算的Q或R未被指定，则当0处理；3)在分支转移目标中，如果序号为正值，则检索过程是先向大程序号查找，如果序号为负值，则检索过程是先向小程序号查找。4)转移目标序号可以是变量。2.2.4宏功能（3）使用注意2.2.4宏功能2．B类用户宏程序B类宏程序与A类宏程序有许多相似之处。（1）宏程序的简单调用格式宏程序的简单调用是指在主程序中，宏程序可以被单个程序段单次调用。调用指令格式G65P（宏程序号）L（重复次数）其中：G65――宏程序调用指令P（宏程序号）――被调用的宏程序代号；L（重复次数）――宏程序重复运行的次数，重复次数为1时，可省略不写；2.2.4宏功能2．B类用户宏程序2.2.4宏功能（2）宏程序的编写格式宏程序的编写格式与子程序相同。其格式为：0～（0001～8999为宏程序号）N10指令……N～M99（3）变量1）变量的分配类型I这类变量中的文字变量与数字序号变量之间有确定的关系。2）变量的级别①本级变量#1～#33作用于宏程序某一级中的变量称为本级变量②通用变量#100～#144，#500～#531可在各级宏程序中被共同使用的变量称为通用变量。2.2.4宏功能（2）宏程序的编写格式2.2.4宏功能2.2.4宏功能2.2.4宏功能（4）算术运算指令变量之间进行运算的通常表达形式是：＃i＝（表达式）1）变量的定义和替换 ＃i＝＃j；2）加减运算＃i＝＃j+/-＃k3）乘除运算＃i＝＃j×/／＃k4）函数运算＃i＝SIN[＃j]正弦函数（单位为度）5）运算的组合以上算术运算和函数运算可以结合在一起使用，运算的先后顺序是：函数运算、乘除运算、加减运算。6）括号的应用表达式中括号的运算将优先进行。。2.2.4宏功能（4）算术运算指令2.2.4宏功能（5）控制指令1）条件转移程序格式IF[条件表达式]GOTOn以上程序段含义为：①如果条件表达式的条件得以满足，则转而执行程序中程序号为n的相应操作，程序段号n可以由变量或表达式替代；②如果表达式中条件未满足，则顺序执行下一段程序；③如果程序作无条件转移，则条件部分可以被省略。④表达式可按如下书写：＃jEQ＃k表示=2.2.4宏功能（5）控制指令2.2.4宏功能2）重复执行程序格式WHILE[条件表达式]DOm（m＝1,2，3）……ENDm上述“WHILE…ENDm”程序含意为：①条件表达式满足时，程序段DOm至ENDm即重复执行；②条件表达式不满足时，程序转到ENDm后处执行；③如果WHILE[条件表达式]部份被省略，则程序段DOm至ENDm之间的部份将一直重复执行。2.2.4宏功能2）重复执行2.3数控加工工艺基础工艺设计是工件进行数控加工的前期工艺准备工作。无论是普通加工还是数控加工，手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺过程分析，拟定加工方案，确定加工路线和加工内容，选择合适的刀具和切削用量，设计合适的夹具及装夹方法。只不过在普通机床上，是用工艺规程、工艺卡片来规定每一道工序的操作程序，按步骤加工；而在数控机床上，则把工艺过程、工艺参数和规定以数字符号信息的形式记录下来，用它来控制驱动机床来加工。2.3数控加工工艺基础工艺设计是工件进行数控加工的前期工艺2.3数控加工工艺基础数控加工工艺的主要内容有以下部分：①选择并确定零件适合在数控机床上加工的内容；②对零件图纸进行数控加工工艺分析，明确加工内容及技术要求；③具体设计加工工序，选择刀具、夹具及切削用量；④处理特殊的工艺问题：对刀点、换刀点的确定，加工路线的确定、刀具补偿、分配加工误差等；⑤处理数控机床上部分工艺指令，编制工艺文件。⑥在编程中，对一些特殊的工艺问题（如对刀点、刀具轨迹路线设计等）也应做一些处理。2.3数控加工工艺基础数控加工工艺的主要内容有以下部分：2.3.1数控加工工艺分析1．选择并决定进行数控加工的内容：当选择并决定某个零件进行数控加工后，并不等于要把它所有的加工内容都包下来，可能只是其中的一部分进行数控加工。必须对零件图纸进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；（3）通用机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。2.3.1数控加工工艺分析1．选择并决定进行数控加工的内容2.3.1数控加工工艺分析2．零件图样上尺寸数据的标注原则（1）零件图上尺寸标注应适合数控加工的特点，最倾向于以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。（2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。（3）审查与分析定位基准的可靠性特别强调定位加工，尤其正反两面都采用数控加工的零件，以同一基准定位十分必要，所以，如零件本身有合适的孔，最好用它来做定位基准孔，若没有合适的孔，也要想法专门设置工艺孔作为定位基准。若无法做出工艺孔，可以考虑以零件轮廓的基准边定位或毛坯上增加工艺凸耳，打出工艺孔，完成定位加工后再去除的方法。2.3.1数控加工工艺分析2．零件图样上尺寸数据的标注原则2.3.1数控加工工艺分析3．零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点（1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，效益提高。（2）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。通常R<0.2H（H为被加工零件轮廓面的最大高度）时，可以判定零件的该部位工艺性不好。（3）铣削零件底面时，槽底圆角半径r不应过大。圆角r越大，铣刀端刃铣平面的能力越差，效率也越低，当r大到一定程度时，甚至必须用球头刀加工，应尽量避免。因为铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D—2r（D为铣刀直径）。当D一定时，r越大，铣刀端刃铣削平面的面积越小，加工表面的能力越差，工艺性也越差。2.3.1数控加工工艺分析3．零件各加工部位的结构工艺性应2.3.2数控加工工艺路线设计数控工艺路线设计是下一步工序设计的基础，其设计的质量会直接影响零件的加工质量与生产效率。设计工艺路线时应对零件图、毛坯图结合数控加工的特点认真消化，灵活运用普通加工工艺的一般原则，尽量把数控加工工艺路线设计得更合理一些。1．工序的划分在数控机床上加工零件，工序应比较集中，在一次装夹中应尽可能完成大部分工序。首先应根据零件图样，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，则应选择哪一部分零件表面在数控机床加工，即对零件进行工序划分2.3.2数控加工工艺路线设计数控工艺路线设计是下一步工序2.3.2数控加工工艺路线设计2．工步的划分工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往要采用不同刀具和切削用量，对不同表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。3．工序顺序的安排工序顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位与夹紧的需要来考虑，重点使工件的刚性不被破坏。2.3.2数控加工工艺路线设计2．工步的划分2.3.3数控加工工序设计当数控加工工艺路线设计完成后，各道数控加工工序的内容已经基本确定，接下来便可着手数控加工工序设计。数控加工工序的主要任务是进一步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确定下来，为编制加工程序作好准备。1．加工路线的确定在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面质量，且效率要高；（2）使数值计算简单，以减少编程运算量；2.3.3数控加工工序设计当数控加工工艺路线设计完成后，各2.3.3数控加工工序设计（3）应使加工路线最短，这样既可简化程序段，又可减少空走刀时间。（4）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，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使在零件轮廓上留下刀具的刻痕。另外确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床刀具的系统刚度等情况，确定是一次走刀还是多次走刀完成加工。2.3.3数控加工工序设计（3）应使加工路线最短，这样既可2.3.3数控加工工序设计2．工件的装夹及夹具选择为保证加工质量，并减少辅助操作时间，应选用能准确迅速定位并夹紧工作的装夹方案和夹具。（1）定位装夹的基本原则被加工零件在数控机床上的安装方法与一般机床一样，也要合理地选择定位基准和夹紧方案。（2）夹具选择的基本原则数控加工对夹具的要求主要有两点：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。2.3.3数控加工工序设计2．工件的装夹及夹具选择2.3.3数控加工工序设计（3）夹具的类型根据所使用的机床不同，用于数控机床的通用夹具通常可分为以下几种：1）数控车床夹具数控车床夹具主要有三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、花盘等。2）数控铣床夹具数控铣床常用夹具是平口钳3）加工中心夹具数控回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件，有立式工作台、卧式工作台和立卧两用回转工作台等不同类型产品。除以上通用夹具外，数控机床夹具主要采用拼装夹具、组合夹具、可调夹具等夹具。2.3.3数控加工工序设计（3）夹具的类型2.3.3数控加工工序设计3．对刀点和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，如图2-11所示。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；球头铣刀刀位点为球心；镗刀、车刀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。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。2.3.3数控加工工序设计3．对刀点和换刀点的确定2.3.3数控加工工序设计2.3.3数控加工工序设计2.3.3数控加工工序设计（1）对刀点的确定“对刀点”就是在数控加工时，刀具相对于工件运动的起点（编制程序时，不论实际上是刀具相对工件运动，或是工件相对于刀具移动，都看作工件是相对静止的，而刀具在移动），程序就是从这一点开始的。如图2-12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。对刀点也可以叫做“程序起点”或“起刀点”。在编制程序时，应首先考虑对刀点的位置选择。选定的原则是：1）选定的对刀点位置，应使程序编制简单；2）对刀点在机床上找正容易；3）加工过程中检查方便；4）引起的加工误差小。2.3.3数控加工工序设计（1）对刀点的确定2.3.3数控加工工序设计对刀点可以设在被加工零件上，也可以设在夹具上，但是必须与零件的定位基准有一定的坐标尺寸联系，这样才能确定机床坐标系与零件坐标系的相互关系。2.3.3数控加工工序设计对刀点可以设在被加工零件上，也可2.3.3数控加工工序设计（2）换刀点的确定加工中心、数控车床等多刀加工的机床，常需要在加工过程中换刀，故编程时还应设置换刀点。为防止换刀时碰伤工件或夹具，换刀点常常设置在被加工零件外面，并要有一定的安全量，应根据换刀时不得碰伤工件、夹具以及机床的原则而设定。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。2.3.3数控加工工序设计（2）换刀点的确定2.3.3数控加工工序设计4．刀具选择刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。一般而言，在选择刀具时应当考虑下列几项主要因素：（1）机床类型、刀具类型的选择（2）选用的刀具应安装调整方便；（3）刀具材料与工件的加工精度、硬度等有关；（4）零件加工精度的高低，直接决定着刀具的选择（5）坚持质量第一、价格第二的原则2.3.3数控加工工序设计4．刀具选择2.3.3数控加工工序设计5．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、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。2.3.3数控加工工序设计5．切削用量的确定2.3.3数控加工工序设计（1）背吃刀量αp（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0.2～0.5mm。（2）主轴转速n（r/min）。主轴转速n主要根据允许的切削速度vc（m/min）选取，计算公式为n=1000vc/πd（d为切削刃选定处所对应的工件或刀具的回转直径，单位为mm）。主轴转速n要根据计算值在机床说明书中选取标准值，并填入数控加工程序单中。2.3.3数控加工工序设计（1）背吃刀量αp（mm），亦称2.3.3数控加工工序设计（3）进给速度vf（mm/min）或进给量f（mm/r）进给速度（进给量）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。最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。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20～50mm/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。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。2.3.3数控加工工序设计（3）进给速度vf（mm/min2.3.3数控加工工序设计6．数控加工专用技术文件的编写编写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些专用技术文件既是数控加工的依据，也是需要操作者遵守、执行的规则；有的则是加工程序的具体说明，目的是让操作者更加明确程序的内容、安装与定位方式、各个加工部位所选用的刀具及其它问题。

（1）数控加工工序卡数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，是操作人员配合数控加工序进行数控加工的主要指导性工艺资料。工序卡应按已确定的工艺路线填写，在工序草图中应注明编程原点与对刀点，要进行编程的简要说明（如：所用数控系统型号、程序介质、程序编号、刀具半径补偿值等），以及切削参数（主轴转速、进给速度、最大切削深度或宽度等）的选择。2.3.3数控加工工序设计6．数控加工专用技术文件的编写2.3.3数控加工工序设计（2）数控加工程序单数控加工程序单是编程员根据工艺分析情况，经过数据计算，技照机床的指令代码编制的。它是记录数控加工工艺过程、工艺参数、位移数据的清单，以及手动数据输入（MDI）和制备纸带、实现数控加工的主要依据。不同的数控机床，不同的数控系统，程序单的格式不同。根据应用实践，一般应对加工程序做出说明的主要内容如下：1）所用数控设备型号及控制机型号；2）对刀点（程序原点）及允许的对刀误差；3）工件相对于机床的坐标方向及位置（用简图表达）；4）镜像加工使用的对称轴；5）使用刀具的规格、图号及其在程序中对应的刀具号（如：D03或L02等），必须按实际刀具编写。2.3.3数控加工工序设计（2）数控加工程序单在线教务辅导网：教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187

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数控加工基本知识第2章数控加工基本知识

第2章

数控加工基本知识2.1数控机床坐标系

2.1.1数控机床坐标系和运动方向

2.1.2绝对坐标和增量（相对）坐标

2.1.3数控编程的特征点2.2数控编程基础

2.2.1数控程序编制的定义

2.2.2字与字的功能

2.2.3程序格式

2.2.4宏功能2.3数控加工工艺基础

2.3.1数控加工工艺分析

2.3.2数控加工工艺路线设计

2.3.3数控加工工序设计第2章数控加工基本知识2.1数控机床坐标系2.1数控机床坐标系2.1.1数控机床坐标系和运动方向规定数控机床坐标轴名称及运动的正负方向，可使编程简单方便，并使所编程序对同一类型机床具有互换性。我国于1982年颁布了JB3051—82《数控机床的坐标和运动方向的命名》标准,它与国际标准化组织的ISO841等效。主要内容如下：

编程坐标的选择不论机床在实际加工时是工件运动还是刀具运动,在确定编程坐标时,一般看作是工件相对静止,刀具产生运动,这一原则可以保证编程人员在不知道机床加工零件时是刀具移向工件，还是工件移向刀具的情况下,就可以根据图样确定机床的加工过程。2.1数控机床坐标系2.1.1数控机床坐标系和运动方向2.1.1数控机床坐标系和运动方向标准坐标系的确定标准中所规定的坐标系是右手直角笛卡尔坐标系，旋转方向用右手螺旋原则。如图2-1所示，右手拇指、食指和中指相互成直角，拇指的方向为X轴的正方向，食指为Y轴的正方向，中指为Z轴的正方向。在确定了平动坐标轴后，以右手拇指为平动坐标轴的正方向，其余四指握的方向就是绕该轴旋转的正方向，分别代表A、B、C的正向旋转方向。2.1.1数控机床坐标系和运动方向标准坐标系的确定2.1.1数控机床坐标系和运动方向标准坐标系的确定标准中所规定的坐标系是右手直角笛卡尔坐标系，旋转方向用右手螺旋原则。如图2-1所示，右手拇指、食指和中指相互成直角，拇指的方向为X轴的正方向，食指为Y轴的正方向，中指为Z轴的正方向。在确定了平动坐标轴后，以右手拇指为平动坐标轴的正方向，其余四指握的方向就是绕该轴旋转的正方向，分别代表A、B、C的正向旋转方向。2.1.1数控机床坐标系和运动方向标准坐标系的确定2.1.1数控机床坐标系和运动方向坐标轴的确定方法一般先确定Z轴，然后确定X轴和Y轴，最后确定其它轴。JB3051-82标准中规定，机床某一零件运动的正方向，是指增大工件和刀具之间距离的方向。（1）Z轴Z轴的方向是由传递切削力的主轴确定的，与主轴轴线平行的坐标轴即为Z轴。如果机床没有主轴，则Z轴垂直于工件装卡面。同时规定刀具远离工件的方向作为Z轴的正方向。2.1.1数控机床坐标系和运动方向坐标轴的确定方法2.1.1数控机床坐标系和运动方向（2）X轴X轴是水平的，平行于工件的装卡面，且垂直于Z轴。这是在刀具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），X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的方向为X轴正方向。如图1-14所示。

对于刀具旋转的机床（铣床、镗床、钻床等），如Z轴是垂直的，当从刀具主轴向立柱看时，X运动的正方向指向右。如果Z轴是水平的，当从主轴向工件方向看时，X轴的正方向指向右。2.1.1数控机床坐标系和运动方向（2）X轴X轴是水平2.1.1数控机床坐标系和运动方向（3）Y轴Y坐标轴垂直于X、Z坐标轴。Y运动的正方向根据X和Z坐标的正方向，按照右手直角笛卡儿坐标系来判断。（4）旋转运动围绕坐标轴X、Y、Z旋转的运动，分别用A、B、C表示，它们的正方向用右手螺旋法则判定。（5）附加轴如果在机床上除了X、Y、Z主要坐标外，还有第二组平行于它们的坐标，可用U、V、W命名，第三组坐标可用P、Q、R命名。同样，除了A、B、C旋转组外，还有附加旋转运动可用D、E命名。2.1.1数控机床坐标系和运动方向（3）Y轴Y坐标轴垂2.1.1数控机床坐标系和运动方向（6）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，必须将前述为刀具运动所作的规定，作相反的安排。用带“ˊ”的字母，如+Xˊ，表示工件相对于刀具正向运动指令。而不带“ˊ”的字母，如+X，则表示刀具相对于工件负向运动指令。根据上述规定，对实际中常用的几种数控机床的坐标系统进行了定义，如图2-2至图2-7所示。2.1.1数控机床坐标系和运动方向（6）工件运动时的相反方2.1.1数控机床坐标系和运动方向2.1.1数控机床坐标系和运动方向2.1.1数控机床坐标系和运动方向2.1.1数控机床坐标系和运动方向2.1.2绝对坐标和增量（相对）坐标

所有坐标点均以某一固定原点计量的坐标系称为绝对坐标系，用第一坐标系x、y、z表示。如图2－8中：xA=30，zA=35；xB=12，zB=15。运动轨迹的终点坐标以其起点计量的坐标系称为增量（相对）坐标系，常用代码中的第二坐标系U、V、W表示。如图2-8中：终点B的增量（相对）坐标为：UB＝－18，WB＝－20。2.1.2绝对坐标和增量（相对）坐标 所有坐标点均以某一固2.1.3数控编程的特征点机床原点机床原点是机床的原始坐标点,即X=0，Y=0，Z=0的点。机床原点是机床的最基本的点，它是其它所有坐标，如工件坐标系，编程坐标系，以及机床参考点的基准点。工件原点工件上尺寸的出发点称为工件原点。

编程原点编制程序时，为了编程方便，需要在图纸上选择一个适当的位置作为编程原点，即编制程序的出发点，称为编程原点或程序原点。2.1.3数控编程的特征点机床原点2.2数控编程基础2.2.1数控程序编制的定义编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。2.2数控编程基础2.2.1数控程序编制的定义2.2.1数控程序编制的定义数控程序编制的内容及步骤（1）分析零件图样和制定工艺这项工作的内容包括：对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具；确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。（2）数学处理需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。2.2.1数控程序编制的定义数控程序编制的内容及步骤2.2.1数控程序编制的定义数控程序编制的内容及步骤（3）编写零件加工程序程序编制人员使数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。

（4）程序检验将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。一般在正式加工之前，要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨2.2.1数控程序编制的定义数控程序编制的内容及步骤2.2.1数控程序编制的定义2．数控程序编制的方法数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。（1）手工编程手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。（2）计算机自动编程自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程和语音数控自动编程等。2.2.1数控程序编制的定义2．数控程序编制的方法2.2.2字与字的功能1．字符与代码字符是用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运算符等。国际上广泛采用两种标准代码：（1）ISO国际标准化组织标准代码（2）EIA美国电子工业协会标准代码2．字在数控加工程序中，字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作。3、字的功能组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义.实际工作中，请遵照机床数控系统说明书来使用各个功能字。2.2.2字与字的功能1．字符与代码2.2.2字与字的功能（1）顺序号字N顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字N和后续数字组成;顺序号的作用：对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标;一般使用方法：编程时将第一程序段冠以N10，以后以间隔10递增的方法设置顺序号。（2）准备功能字G准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令；G指令可分为模态指令和非模态指令。模态指令表示在程序中一经被应用，直到出现同组的其它任一个G指令时才失效；非模态指令则只在本程序句中有效。2.2.2字与字的功能（1）顺序号字N2.2.2字与字的功能（3）尺寸字尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。其中，第一组X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R用于确定终点的直线坐标尺寸；第二组A，B，C，D，E用于确定终点的角度坐标尺寸；第三组I，J，K用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。

（4）进给功能字F进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种。（5）主轴转速功能字S主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速。单位为r/min。2.2.2字与字的功能（3）尺寸字2.2.2字与字的功能（6）刀具功能字T刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。（7）辅助功能字M辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为1～3位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作，如主轴的启停、主轴的定向、切削液的开关等。2.2.2字与字的功能（6）刀具功能字T2.2.3程序格式1．程序段格式程序段是可作为一个单位来处理的、连续的字组，是数控加工程序中的一条语句。一个数控加工程序是若干个程序段组成的。程序段格式举例：N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M08N40X90在程序段中，组成程序段的各要素包括：（1）移动目标：终点坐标值X、Y、Z；（2）沿怎样的轨迹移动：准备功能字G；（3）进给速度：进给功能字F；（4）切削速度：主轴转速功能字S；（5）使用刀具：刀具功能字T；（6）机床辅助动作：辅助功能字M。2.2.3程序格式1．程序段格式2.2.3程序格式2．加工程序的一般格式（1）程序开始符、结束符程序开始符、结束符是同一个字符，ISO代码中是%，EIA代码中是EP。（2）程序名程序名有两种形式：一种是英文字母O和1～4位正整数组成；另一种是由英文字母开头，字母数字混合组成的。 （3）程序主体程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。（4）程序结束指令程序结束指令可以用M02或M30。一般要求单列一段。2.2.3程序格式2．加工程序的一般格式2.2.3程序格式2.2.3程序格式2.2.3程序格式3．主程序和子程序在一个加工程序中，如果有几个一连串的程序段完全相同（即一个零件中有几处的几何形状相同，或顺次加工几个相同的工件），为缩短程序，可将这些重复的程序段串单独抽出，按规定的程序格式编成子程序，并事先存储在子程序存储器中。子程序以外的程序段为主程序。在程序中把某些固定顺序重复出现的程序，可以做为子程序进行编程，可预先存储在存储器中，需要时可直接调用。子程序的结构同主程序一样，也有开始部分、内容部分和结束部分。2.2.3程序格式3．主程序和子程序2.2.3程序格式 下面是在FANUC6M数控系统上主程序调用的实例： O1000子程序开始 N1G00X00Y5LF N2G01X40Y50LF ……子程序内容 N15M99LF子程序结束 将上面的主程序放入存储器中，即可用如下的主程序调用它。 主程序部分： %100主程序开始 N1G00X3Y6LF …… N10M98P1000LF调用程序号为O1000的子程序 N11G01X50Y60LF执行子程序 …… N20M98P1000LF调用子程序 …… N40M30LF主程序结束2.2.3程序格式 下面是在FANUC6M数控系统2.2.4宏功能数控系统使用宏指令和宏程序。把具有某种功能的一组指令，像子程序一样存储在存储器中。存储的一组命令称为用户宏程序主体（简称宏程序），代表指令称为用户宏指令（简称宏指令），即宏指令是调用宏程序的指令。1．A类用户宏程序（1）变量在常规的主程序和子程序内，总是将一个具体的数值赋给一个地址。1）变量的表示变量可以用"#"号和跟随其后的变量序号来表示：2）变量的引用将跟随在一个地址后的数值用一个变量来代替，即引入了变量。例：对于F#103，若#103＝50时，则为F50；2.2.4宏功能数控系统使用宏指令和宏程序。把具有某种功能2.2.4宏功能3）变量的类型0MC系统的变量分为公共变量和系统变量两类。①公共变量公共变量是在主程序和主程序调用的各用户宏程序内公用的变量。也就是说，在一个宏指令中的#i与在另一个宏指令中的#i是相同的。②系统变量系统变量定义为：有固定用途的变量，它的值决定系统的状态。系统变量包括刀具偏置变量，接口的输入/输出信号变量，位置信息变量等。系统变量的序号与系统的某种状态有严格的对应关系。

2.2.4宏功能3）变量的类型2.2.4宏功能（2）宏指令G65宏指令G65可以实现丰富的宏功能，包括算术运算、逻辑运算等处理功能。一般形式：G65HmP#iQ#jR#k1）算术运算指令算术运算指令见表2-3。2）逻辑运算指令逻辑运算指令见表2-4。3）三角函数指令 三角函数指令见表2-5。2.2.4宏功能（2）宏指令G652.2.4宏功能2.2.4宏功能2.2.4宏功能2.2.4宏功能2.2.4宏功能（3）使用注意为保证宏程序的正常运行，在使用用户宏程序的过程中，应注意以下几点；1)由G65规定的H码不影响偏移量的任何选择；2)如果用于各算术运算的Q或R未被指定，则当0处理；3)在分支转移目标中，如果序号为正值，则检索过程是先向大程序号查找，如果序号为负值，则检索过程是先向小程序号查找。4)转移目标序号可以是变量。2.2.4宏功能（3）使用注意2.2.4宏功能2．B类用户宏程序B类宏程序与A类宏程序有许多相似之处。（1）宏程序的简单调用格式宏程序的简单调用是指在主程序中，宏程序可以被单个程序段单次调用。调用指令格式G65P（宏程序号）L（重复次数）其中：G65――宏程序调用指令P（宏程序号）――被调用的宏程序代号；L（重复次数）――宏程序重复运行的次数，重复次数为1时，可省略不写；2.2.4宏功能2．B类用户宏程序2.2.4宏功能（2）宏程序的编写格式宏程序的编写格式与子程序相同。其格式为：0～（0001～8999为宏程序号）N10指令……N～M99（3）变量1）变量的分配类型I这类变量中的文字变量与数字序号变量之间有确定的关系。2）变量的级别①本级变量#1～#33作用于宏程序某一级中的变量称为本级变量②通用变量#100～#144，#500～#531可在各级宏程序中被共同使用的变量称为通用变量。2.2.4宏功能（2）宏程序的编写格式2.2.4宏功能2.2.4宏功能2.2.4宏功能（4）算术运算指令变量之间进行运算的通常表达形式是：＃i＝（表达式）1）变量的定义和替换 ＃i＝＃j；2）加减运算＃i＝＃j+/-＃k3）乘除运算＃i＝＃j×/／＃k4）函数运算＃i＝SIN[＃j]正弦函数（单位为度）5）运算的组合以上算术运算和函数运算可以结合在一起使用，运算的先后顺序是：函数运算、乘除运算、加减运算。6）括号的应用表达式中括号的运算将优先进行。。2.2.4宏功能（4）算术运算指令2.2.4宏功能（5）控制指令1）条件转移程序格式IF[条件表达式]GOTOn以上程序段含义为：①如果条件表达式的条件得以满足，则转而执行程序中程序号为n的相应操作，程序段号n可以由变量或表达式替代；②如果表达式中条件未满足，则顺序执行下一段程序；③如果程序作无条件转移，则条件部分可以被省略。④表达式可按如下书写：＃jEQ＃k表示=2.2.4宏功能（5）控制指令2.2.4宏功能2）重复执行程序格式WHILE[条件表达式]DOm（m＝1,2，3）……ENDm上述“WHILE…ENDm”程序含意为：①条件表达式满足时，程序段DOm至ENDm即重复执行；②条件表达式不满足时，程序转到ENDm后处执行；③如果WHILE[条件表达式]部份被省略，则程序段DOm至ENDm之间的部份将一直重复执行。2.2.4宏功能2）重复执行2.3数控加工工艺基础工艺设计是工件进行数控加工的前期工艺准备工作。无论是普通加工还是数控加工，手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺过程分析，拟定加工方案，确定加工路线和加工内容，选择合适的刀具和切削用量，设计合适的夹具及装夹方法。只不过在普通机床上，是用工艺规程、工艺卡片来规定每一道工序的操作程序，按步骤加工；而在数控机床上，则把工艺过程、工艺参数和规定以数字符号信息的形式记录下来，用它来控制驱动机床来加工。2.3数控加工工艺基础工艺设计是工件进行数控加工的前期工艺2.3数控加工工艺基础数控加工工艺的主要内容有以下部分：①选择并确定零件适合在数控机床上加工的内容；②对零件图纸进行数控加工工艺分析，明确加工内容及技术要求；③具体设计加工工序，选择刀具、夹具及切削用量；④处理特殊的工艺问题：对刀点、换刀点的确定，加工路线的确定、刀具补偿、分配加工误差等；⑤处理数控机床上部分工艺指令，编制工艺文件。⑥在编程中，对一些特殊的工艺问题（如对刀点、刀具轨迹路线设计等）也应做一些处理。2.3数控加工工艺基础数控加工工艺的主要内容有以下部分：2.3.1数控加工工艺分析1．选择并决定进行数控加工的内容：当选择并决定某个零件进行数控加工后，并不等于要把它所有的加工内容都包下来，可能只是其中的一部分进行数控加工。必须对零件图纸进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；（3）通用机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。2.3.1数控加工工艺分析1．选择并决定进行数控加工的内容2.3.1数控加工工艺分析2．零件图样上尺寸数据的标注原则（1）零件图上尺寸标注应适合数控加工的特点，最倾向于以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。（2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。（3）审查与分析定位基准的可靠性特别强调定位加工，尤其正反两面都采用数控加工的零件，以同一基准定位十分必要，所以，如零件本身有合适的孔，最好用它来做定位基准孔，若没有合适的孔，也要想法专门设置工艺孔作为定位基准。若无法做出工艺孔，可以考虑以零件轮廓的基准边定位或毛坯上增加工艺凸耳，打出工艺孔，完成定位加工后再去除的方法。2.3.1数控加工工艺分析2．零件图样上尺寸数据的标注原则2.3.1数控加工工艺分析3．零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点（1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，效益提高。（2）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。通常R<0.2H（H为被加工零件轮廓面的最大高度）时，可以判定零件的该部位工艺性不好。（3）铣削零件底面时，槽底圆角半径r不应过大。圆角r越大，铣刀端刃铣平面的能力越差，效率也越低，当r大到一定程度时，甚至必须用球头刀加工，应尽量避免。因为铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D—2r（D为铣刀直径）。当D一定时，r越大，铣刀端刃铣削平面的面积越小，加工表面的能力越差，工艺性也越差。2.3.1数控加工工艺分析3．零件各加工部位的结构工艺性应2.3.2数控加工工艺路线设计数控工艺路线设计是下一步工序设计的基础，其设计的质量会直接影响零件的加工质量与生产效率。设计工艺路线时应对零件图、毛坯图结合数控加工的特点认真消化，灵活运用普通加工工艺的一般原则，尽量把数控加工工艺路线设计得更合理一些。1．工序的划分在数控机床上加工零件，工序应比较集中，在一次装夹中应尽可能完成大部分工序。首先应根据零件图样，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，则应选择哪一部分零件表面在数控机床加工，即对零件进行工序划分2.3.2数控加工工艺路线设计数控工艺路线设计是下一步工序2.3.2数控加工工艺路线设计2．工步的划分工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往要采用不同刀具和切削用量，对不同表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。3．工序顺序的安排工序顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位与夹紧的需要来考虑，重点使工件的刚性不被破坏。2.3.2数控加工工艺路线设计2．工步的划分2.3.3数控加工工序设计当数控加工工艺路线设计完成后，各道数控加工工序的内容已经基本确定，接下来便可着手数控加工工序设计。数控加工工序的主要任务是进一步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确定下来，为编制加工程序作好准备。1．加工路线的确定在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面质量，且效率要高；（2）使数值计算简单，以减少编程运算量；2.3.3数控加工工序设计当数控加工工艺路线设计完成后，各2.3.3数控加工工序设计（3）应使加工路线最短，这样既可简化程序段，又可减少空走刀时间。（4）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，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使在零件轮廓上留下刀具的刻痕。另外确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床刀具的系统刚度等情况，确定是一次走刀还是多次走刀完成加工。2.3.3数控加工工序设计（3）应使加工路线最短，这样既可2.3.3数控加工工序设计2．工件的装夹及夹具选择为保证加工质量，并减少辅助操作时间，应选用能准确迅速定位并夹紧工作的装夹方案和夹具。（1）定位装夹的基本原则被加工零件在数控机床上的安装方法与一般机床一样，也要合理地选择定位基准和夹紧方案。（2）夹具选择的基本原则数控加工对夹具的要求主要有两点：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。2.3.3数控加工工序设计2．工件的装夹及夹具选择2.3.3数控加工工序设计（3）夹具的类型根据所使用的机床不同，用于数控机床的通用夹具通常可分为以下几种：1）数控车床夹具数控车床夹具主要有三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、花盘等。2）数控铣床夹具数控铣床常用夹具是平口钳3）加工中心夹具数控回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件，有立式工作台、卧式工作台和立卧两用回转工作台等不同类型产品。除以上通用夹具外，数控机床夹具主要采用拼装夹具、组合夹具、可调夹具等夹具。2.3.3数控加工工序设计（3）夹具的类型2.3.3数控加工工序设计3．对刀点和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，如图2-11所示。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