冷热加工及数控加工工艺和编程

培训材料第一章数控加工工艺数控工艺特点工艺详细数控加工工艺制订的步骤与内容与普通工艺大致相同，但数控工艺的一个明显特点是工艺内容十分具体、完整。普通工艺规程视零件的生产批量、复杂程度以及零件的重要性等的不同而有不同的工艺设汁内容，但最多详细到工步。数控加工工艺必须详细到每一步走刀和每一个操作的细节，亦即普通工艺图给操作工人完成的工艺与操作内容都必须由编程人员在程序中预先确定。其次，凡是用数控加工的零件，不论简单、重要与否，都耍有完整的加工程序，因而都要制订详细的工艺。工序集中现代数控机床具有刚性大、精度高、刀库容量大、切削参数范围广及多坐标、多工位等特点，有可能在零件一次装夹中完成多种加工方法和由粗到精的过程，甚至可在工作台上安装几个相同或相似的零件进行加工，从而可缩短工艺路线和生产周期、减少加工设备和工艺装备、减少中间储存与运输。加工方法的特点对于一般简单表面的加工方法，数控加工与普通加工无大差异。但对于一些复杂表面、特殊表面或有特殊要求的表面，数控加工就与传统加工有着根本不同的加工方法。例如；对于曲线、曲面的加工，传统加工是用划线、样板、靠模、预钻、砂轮、钳工等方法，不仅费工、费时，而且还不能保证加工质量，甚至产生废品。而数控加工则用多坐标联动自动控制加工方法，其加工质量与生产效率是传统方法无法与之比拟的。数控加工零件工艺分析1.零件工艺分析航空零件的制造工艺基本上是按产品的结构特点来安排的。不同类型的零件有不同的工艺方案。航空零件主要分类是：框、梁、接头、壁板、长桁、隔板、肋、型材等。另外，生产用工艺装备，比如样件、模胎、夹具等，也有相当的数量是由数控加工的。⑴框类零件可分为整体框（可分为空心框、非空心框）、组合框；单面加工框、两面加工框；左右对称框、不对称的框。毛坯有预拉伸板的，有模锻、模压、自由锻的等等。整体框由于结构封闭，相对稳定。两面加工的框不易变形，工艺性较好。单面加工的框容易产生锅盖形的变形，不易解决。同时整体框结构比较复杂增加了编程的难度。组合框的结构呈弧形。弧形件的特点是容易变形。变形特征是收口和扭曲。是个很难解决的问题。从结构上讲，左右对称的框比不对称的框工艺性好。从毛坯材料方面讲，预拉伸板加工性能好，材料切削性好，不易变形；模锻、模压、自由锻的毛坯加工变形大，不易控制。⑵梁类零件梁类零件的结构特点是细而长，也有双面加工和单面加工之分。有一句流行在制造业的俗话，就是“铣工怕铣扁，车工怕车杆”。意思是薄板类结构和细长的结构不好加工，原因是特别容易变形。梁类零件就是如此。⑶接头类零件接头类零件的结构特点是由于要满足各种连接，因此形状怪异、多交点孔。这类零件的工艺性不好，需要的工装多、结构复杂。⑷壁板类零件壁板类零件结构上属于薄板类结构，大部分属于三坐标加工的零件。由于加工面积大不可能用普通机床加工。壁板类零件基本上都是采用预拉伸板加工，而预拉伸板加工性很好，不易变形。所以在确保预拉伸板质量的条件下，壁板类零件还是比较好加工的。但是，现代先进飞机的壁板大量的采用钛合金材料，使得加工难度急剧增加。另外，壁板类零件的结构设计也越来与复杂，斜角结构增多，不得不采用五坐标机床加工，增加了制造成本。⑸长桁类零件长桁类零件的结构特点也是细而长，不同于梁类零件的是结构尺寸较小，壁薄，缘条斜角大，因此工艺性很不好，极易变形。⑹型材类零件，这类零件在歼击机上不多，产品是细长零件。毛坯采用型材。它任意一处的横截面都可以容纳在型材的横截面里。一部分是须要拉弯成型后加工的，这类零件由于横截面小，自身强度相对较低，自然状态下就会变形，加工时容易侧弯、扭曲。检验时尺寸不确定。2.对“变形”的论述从以上所讲可以看到在论述每类零件的工艺特性时都提到了“变形”这样一个问题。可以讲在航空零件机械制造中“变形”是一个最大的工艺难点。设计部门为了满足飞机结构、飞行性能、重量等方面的要求，设计出的零件结构复杂，选用的毛坯形式多种多样，毛坯材料各异，工艺人员施工的结果因人而异，致使产品加工时出现的变形形式多样。为解决这个困扰数控加工几十年的难题，技术人员作了多方面的努力，取得了一些宝贵的经验和初步的成果。1） 产生变形形态的分析⑴变形形式翘曲变形一指在零件主平面上沿垂向产生的弯曲变形。扭曲变形一指绕零件中轴线产生的扭变形（类似麻花状）。侧弯变形一指在零件主平面上沿横向产生的弯曲变形。多发生在细长的零件上。复合变形指以某几种变形叠加在一起的变形。⑵导致变形的主要因素的分析导致变形的因素主要有：结构因素、材料因素、工艺方法、切削刀具和冷却方法以及切削参数等。就结构而言，有梁类零件（细长）、框类零件（扁平）、壁板类零件（面积大而薄），等。就材料而言，有铝合金、钛合金、镁合金、高强度钢、不锈钢等。当材料确定之后，零件结构和工艺方法就是导致零件变形的主要因素。⑶变形特点的基本归纳各类结构的零件有其典型的变形特点。梁类零件的变形特点是：翘曲、侧弯为主，扭曲为辅。框类零件的变形特点是：翘曲为主，腹板凸起变形为辅。壁板类零件的变形特点是：翘曲为主。弧框类零件的变形特点是：为复合变形。因其剖面结构变化大、剖面形状不对称的原因，变形较为复杂，以翘曲、扭曲为主。⑷毛坯形态与变形的关系从毛坯状态上分析毛坯为锻件的，梁类零件变形最大。毛坯为薄板的变形较大。从毛坯工艺处理方法上分析热处理后时效不好的变形大。铝板预拉伸状态不好的变形大。与相关工艺的分析工艺方法、切削安排不合理的变形大。刀具不快、冷却不好的变形大。变形机理的分析通过上面的叙述，可以看出产生变形的因素很多，变形形式也多种多样，但是，是否有规律可循呢？辩证法认为内部因素是主要因素。通过多年的实践，我也认为尽管外部原因很多，但产生变形的主要因素还是来源于零件材料内部。一致的意见认为，产品材料或产品毛坯在形成过程中产生的残余内应力是导致变形的主要力量。通过总结，我尝试着建立一个导致变形的应力分布的简单模型，以试图说明变形的机理。这个力学模型的基本形式是：假设该结构是一个不规则的立方体，分为二层。第一层为外部应力层，第二层为内部应力层。这二两个层因具体的结构存在两种不同的分布形式：①对于较大型的三维尺寸都比较大的零件，认为应力是沿空间分布的，外层包裹内层。见图一。②对于板类零件，则认为是以平板层叠加分布的。图一图二图一图二基本的力学分析是：由于锻压或挤压的过程使得结构内部产生了巨大的应力，经过热处理以及之后的时效或预拉伸等工艺方法，消除了大部分的应力，但不可能完全消除它们。残余应力的分布基本是：外层为压应力，内层为拉应力。力的平衡保持了结构的形状不变。由于零件加工都是首先破坏外层表面，而且不可能在一瞬间去除。这样就出现了应力的重新分布并表现出来。因首先加工的一侧随着切削作用应力被去除，内层的拉应力起作用，同时另一侧的外层的压应力也发生作用，共同作用的结果使结构向被加工一侧产生变形。如果是加工平面，则产生弯曲变形；如果是加工梁的一侧外形，则导致侧弯。当继续加工另一面时，会发生同样的作用，重要的区别在于“同时发生作用的另一侧外层的压应力”已不复存在。因此第二面加工所产生的力没有第一面大，它不足以消除已经发生的变形。随着加工的不断进行，应力也随之不断的变化着，重新组合着，当加工结束时，变形也就存在了。克服变形的途径从上面分析可知，变形是由多方面因素促成的，也知道了残余应力的存在是引发变形的罪魁祸首。我们在考虑解决问题的方法时，先作一个分析。在通常意义下，我们在加工前，零件的材料、毛坯的状态都已形成，是不可改变的；加工用的刀具、机床工作系统也基本确定。因此我们只能在加工工艺的各个环节去把握，以合理的加工方法最大限度的减少变形。根据对变形机理的分析，有针对性的采取相应的措施，对减少变形是很有效的。⑴减小变形的工艺方法的总则减小变形的工艺方法的总则可用几个词来说明:逐层、 非对称、 分散逐层：将工艺余量分多层切除。而且去除量逐渐减少，每次的去除量约占总量的三分之二。反映在工序的安排上就是分为粗加工、半精加工、精加工。在每个阶段的加工中又可细分为几次加工，均匀的去除额定的量。比如加工外形，余量是5毫米，可分为2+2+1的切削方法。加工内形时，在一个槽腔内，可分成2—3次切削到最后深度。这样做的目的是减小每次对表面的破坏量，从而降低应力的不平衡状态，不使应力分布发生剧烈变化而导致大的变形无法恢复。非对称：前面谈到切削第二面时产生的应力变形不足以补偿第一面已发生的变形，这样就引入了“矫枉过正”这样一个概念，也就是第一面切的量要小，第二面要大。目的是第二面加工时产生较大的变形，以抵消第一次变形。这对于平面的加工和梁类零件外形的加工有比较大的意义。对于单面加工的框、肋、隔板类零件，由于建立的基准面不再加工，主要的加工都集中在单面，则基准面一测的加工量应大一些，这对于减小腹板的变形有一定作用。分散：对于加工面积比较大的框类、壁板类零件，由于单面加工的零件较多，槽的数量也比较多，如果逐排的、有序的加工槽，会产生有序的应力释放，导致有规律的集中变形。如果采用分散加工的方法，加工完一个局部后换一个位置加工另一部分，则可使变形范围相对减小。对于梁类零件也可以采用分段加工的方法。（这个方法目前还没有试验，因为这种方法体太接近常规加工的方法）。在综合使用上述方法的同时，选择好的刀具并加以充分的冷却，可以最大限度的减小变形。以上方法还应辅以另外一些手段，可以取得更好的效果。在建立基准面的时候，一定要确保基准面的质量，不能有变形。使零件在装夹时不产生新的变形。在使用毛坯面定位时，应该将悬空的部分用垫块或垫片塞实。如果是板料，则第一面应选择凸面作为第一加工面，使首次加工产生的变形克服毛坯本来存在的变形。对于极易变形的梁类零件，我提倡在加工完一个循环后松开压板，释放一下应力，然后重新装夹继续加工。这个方法在精加工余量小是很有用。如果已经存在变形，可以先加工凸出的那一边。对于某些加工周期长的、以模锻件为毛坯的零件，应在加工完一个阶段后，安排一个转移工序，进行一些辅助加工或安排较长的放置时间，以充分时效，释放应力。对于需要安排中间热处理的零件，应保证热处理后的充分时效。4） 新技术的采用当今，在欧、美国家高速铣床应用得很普遍。分析高速铣切的特点，它具有小切削量、高切削速度的特点，具有“快刀斩乱麻”的意义。所以它对于减少变形应该是有意义的。而我国在高速铣切方面还处于试验阶段。数控加工的工序划分与机床选用数控加工的工序划分普通工艺有关基准选择以及“基面先行、先主后次、先粗后精、先面后孔'等原则同样适用于数控加工的工序划分。但由于数控加工特点，在制订零件的工序划分时应注意以下要点。1）工序集中原则前面巳述及数控机床具有工序集中的条件。因此，根据零件加工表面形状与所用数控机床的功能，应尽可能集中多种加工内容（特别是加工中心机床）在一次装夹中完成，以减少工序。对于大型零件更应尽可能在一次装夹中完成全部或主要表面的加工，以减少工序间的储存与周转。2） 零件数控加工与普通加工工序的划分可以认为，凡是用普通机床等传统方法加工的零件，都可用数控机床加工。但就经济性、合理性而言，特别是企业数控化率较低的情况下，并非所有的零件或一个零件的所有加工部分都用数孔加工为好。因此，下列情况应考虑安排机床加工。铸、锻件毛坯的预加工。如去黑皮、不均匀或不稳定的余量切除。粗定位基准的预加工。数控加工对定位基准平面度、表面粗糙度有较高要求的，可预先用普通机床加工，但要顾及加工面与非加工面的尺寸要求。数控加工难以完成的个别或次要部位。例如：排屑不畅且易断刀的小直径孔或深孔的加工；由于所用数控机床的功能原因难以完成的个别部分如斜孔等。大型、复杂零件中的简单表面。例如模具的复杂型面，特别是用数学模型表示的曲线、曲面，只能用数控加工。而其型腔体的以外的部分，可以用普通方法加工。上述示例或类似情况安排必要的普通加工，可更加有效地发浑现有数控机床的效能，延长数控机床的使用寿命，降低加工成本，是一种经济、合理的工艺路线方案。但在制订零件的工艺路线时，应以工艺文件的形式明确数控工序与非数控工序在定位、加工余量、质量要求等方面的衔接问题，以便协调与管理。3） 数控加工部位的工序划分一个零件的数控加工部位接前述集中工序的原则，一般而言，只要数控机床选择适当，可在一次装夹中完成。但在下列情况可划分成几个数控加工工序：车间现有数控机床的功能下能满足一个零件的全部加工部位；批量特大时，则可根据实际情况分散在几台数控机床上加工。当粗加工的热变形或力变形较大而影响零件精度时，则只能将粗、精加工分开。如程序过长（如大型曲面），不仅容易出错，而且有可能超过系统内存容量，或超过一个工作班，或在一个加工面的中途刀具磨损失效，此时应按刀具或加工表面划分工序。数控加工的机床的选用正确选用机床的基本原则是：⑴能用国产设备的不用进口设备近年来，国产设备有了长足的长进。设备规格和性能都有了很大的提高，而价格比同类型的进口机床便宜得多。即便使用进口设备，当精度要求不是很高的情况下，也应该尽量买发展中国家的机床，价格相对便宜得多。⑵能用小设备的不用大设备军机航空产品的规格在2米以内的居多，2米一4米的较少，4米以上的很少。所以应该根据产品的规格和生产批量来选择机床。⑶用三坐标机床的不用多坐标机床军机航空产品的结构件，由于装配结构的需要，多数带有一定的角度。如果都采用五坐标机床则成本太高。所以可能的话可以采用角度刀或三坐标行切的方法加工。非用五坐标加工的再安排在五坐标机床。编制工艺规范时，尽量把去除余料的工作集中在三坐标机床上完成。⑷用立式机床的不用卧机床立式机床的价格是卧式机床的二分之一到三分之一，价格便宜，操作方便，精度稳定。⑸有条件的用高速铣。高速铣加工是当今世界机械加工的方向。他改变了过去的“多轴加工^“多工位加工”以提高生产效率的观念。高速铣加工具有许多普通加工不具备的优势。高速铣加工可以减少加工变形，高速铣加工可以加工普通机床无法加工的薄壁零件。但是高速铣机床价格很高，使用的工具价格也高，所以是高成本的加工方式。数控加工的工艺原则定位：稳定、可靠装夹：根据零件的加工成型过程，合理安排装夹。基准的分类⑴基准的概念:用来确定生产对象上的几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线、面，称为基准。⑵基准的分类：根据基准的作用的不同，基准分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准：设计图样上所采用的基准，即标注设计尺寸的起点，称为设计基准。工艺基准：在工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。工艺基准按其作用的不同分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所依据的基准，称为装配基准。测量基准：测量时所采用的基准，称为测量基准。工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。所标定的被加工面位置的尺寸称为工序尺寸定位基准：在加工中用作定位的基准，称为定位基准。用夹具装夹时，定位基准就是工件上直接与夹具的定位元件相接触的点、线、面。需要指出的是：作为基准的点、线和面在工件上并不一定具体存在，而是通过有关的具体表面来体现的，这些表面称为基面。基准的选择⑴粗基准的选择：选对于工艺余量控制有利的结构面积大、定位稳定的结构与设计基准有明确关系的面两面加工适应便于协调尺寸和余量多工位加工时，应有明确的基准转换关系⑵精基准的选择：选对于定位、加工、检测有利的结构尽量与设计基准一致或有明确关系利于尺寸控制利于数控加工原点的设置由始至终存在的表面利于重复定位利于测量工艺过程的要求：减少重复过程，减少周转次数每个工序或工步完成尽可能多的加工充分考虑变形因素充分考虑关键、重要特性和形位公差的可控性简化过程，减少刀具的使用规格和换刀次数粗、精加工的各个阶段的尺寸控制合理成品前，特种工序的安排合理（校正、淬火、探伤等）与程序运行过程相协调，减少装夹次数淬火前余量的控制目前零件数控加工的主要编程方法数控加工程序计算机编程的方法与应用航空工艺和其他行业相比，有它自身的特点。中国的航空工业沿袭了俄罗斯（前苏联）的工艺方法，也就是“模线样板一标准样件”工作法。它是以二维平面模线和三维实体样件作为加工、检验、装配的协调依据。它是基于模拟量的传递方式的一种工作方法。因此不可避免的存在着较大的误差。“模线样板一标准样件工作法”除了误差大、手工工作量大的弊端以外，还有一个很大的问题就是它不适应数控加工技术的需要。当某项目要进行数控加工的时候，首先要对二维的平面模线和三维的实体样件作数字量的转换工作，把三维实体样件的若干个切面样板，逐个的进行平面的数据转换，得到一组数据用来构造曲面。然后在图形工作站上根据图纸，利用这些数据构造所需加工的曲线、曲面或简单实体。后来有了测量机，可以借助测量机对模线样板或样件进行测量以得到数据。可是这远远不够。其一，样件本身存在制造误差；其二，样件的结构使得许多部位取不到点。其结果是很不理想的。由于工艺装备（样件、检验夹具）还是传统工艺制造的，仅仅零件改为数控加工，必然造成不协调的情况。所以质量和效率都很低。我们在民机转包生产中，特别是在为美国波音公司制造第48段组件时，我们了解到波音公司在波音737-700的设计中采用了全数字化的无图纸设计方法。实现了真正的设计（CAD）、制造（CAM）、检验（CAI）一体化。根据各职能部门的任务，形成不同的发放级别。不管是工装制造、还是模线绘制或者是零件加工、检验，他们的依据都是统一的。这样在理论是能够做到0误差传递。目前沈飞公司零件数控加工程序计算机编程的方法有如下几种：1） 设计单位提供3D实体模型，可直接在模型上编程；2） 工艺员根据图纸和相关材料自己建模，然后编程；3） 工艺员根据图纸和相关材料建立平面几何图形和必要的曲面，然后编程；4）特殊情况下，简单零件也采用手工编程。主要软件系统沈飞公司CAD/CAM技术开始于20世纪70年代，计算机是TQ-16机，编程的软件系统是SKC,SKC系统是由北京625所、112厂、172厂等单位联合开发的。到了80年代，IBM3031代替了TQ-16,APT4/SS代替了SKC，这是当时国际上较先进的雕塑曲面数控自动编程系统。之后又引进了CADAM和数控NCG自动编程系统，为当时的新机研制和汽车等民品研制提供了强大的技术支持。80年代末引进了CATIA图形交互式编程系统。它是目前我们用于计算机编程的主要软件系统。CATIA系统是法国达索公司生产的CAD/CAM软件。我公司从1995年引进CATIA系统4.1.6版本以来，CATIA系统已成为我公司主要的CAD/CAM软件。到2001年底，公司已陆续引进了工作站CATIA系统95套。微机CATIA系统V5版10套。在军、民机和民品生产各部门均已使用了CATIA系统。在J8机生产中，数控加工厂、12厂、13厂、17厂等生产单位的技术人员编制数控加工程序，都使用CATIA系统。尤其是在11#工程中，用CATIA系统编制了很多五坐标数控机床的加工程序。CATIA系统由许多功能模块组成，主要模块有：BASE基础模块DRAFTING绘图模块生成与3D有关的几何图形、尺寸标注3DDESIGN3D设计模块产生、管理空间元素NUMERICALCONTROL数控加工模块生成刀具运动轨迹和刀位文件SOLIDGEOMETRY实体几何模块生成几何实体ADVA数控EDSURFACE高级曲面模块生成复杂曲面KINEMATICS运动机构模块运动机构仿真CATIA系统的运行环境是：计算机为IBM3081。工作站是IBM/RISC6000。CATIA系统的主要特点是几何造型功能很强，汽车模具设计是强项。它的数控编程功能4版本的一般，5版本的较好。CATIA系统对于航空产品中的结构件的数控加工，从能力上将并不是最适合的。飞机结构件中的曲面结构通常都是按直纹面处理的，而且很多结构是由一组曲面构成，可以近似的想象成由平面或曲面组成的正棱锥或反棱锥形。这样的结构必须由五坐标机床加工。编程是比较困难的。CATIA系统的一般工作流程是:工艺员根据图纸和相关材料运用3D设计模块生成各种几何元素，再利用实体几何模块生成几何实体完成建模工作，或者根据图纸和相关材料建立平面几何图形和必要的曲面，然后编程，通过数控加工模块生成刀具运动轨迹和刀位文件。最后处理成数控程序。3.实例说明(J11B.2010.B.101.001/002)实体定义外形加工内槽加工刀位文件NC程序试加工鉴定航空零件数控加工过程的尺寸协调与检验方法1） 数控加工的数据来源与制造精度的关系数控加工的数据来源主要有：数模、数据表、样件、样板、实样件、图纸等。数据来源于数模、数据表的，数据准确，则加工精度高。加工误差主要产生在工具系统中。按数模、数据表定义、加工的零件，都要用数控测量机进行检测；数据来源于样件、样板、实样件的，如前所述，数据采集本身已经存在误差，加之二次拟合误差、加工误差等，精度较低，一般都是采用检验夹具、模线样板等进行检验。2） 不同类型尺寸的公差带控制对于一个零件，不同部位有不同的加工精度的要求。公差带是不同的。比如，J8机、J10机的外形结构的公差都是负的，其他结构的公差多数是双向的，而J11机的公差多数是双向的当然其中不包括孔、轴的公差）。另外，形位公差还应该有相应的检验方法。3） 检验的方式：数控测量机数控测量机检测适用于有数字化定义的产品，测量精度高。但是对于工艺基准不好、有一定变形的零件往往不容易测准，存在假性超差的现象。检验夹具检验夹具的特点是结构简单、刚性好。对于工艺基准不好，有一定变形的零件只要在允许的范围内施加一些压力，后从定位上稍作一些调整，即可达到质量要求。模线样板模线样板通常用于要求不高的零件或是精加工以前的工序检验。模线图模线图用于型材类等具有一定柔性的零件的检验或是作为样板检验的补充。手工测量手工测量是大量需要的。对于简单的可以用普通量具进行检查的几何尺寸和表面粗糙度的要求可以进行手工测量。零件数控加工经济性分析当对航空零件数控加工的经济性进行分析的时候，首先要对所加工零件的结构进行工艺性分析，根据分析确定零件是否符合以下的条件：⑴适应数控加工的项目：形状复杂、精度要求高的零件复杂曲面难于控制尺寸的零件一次装夹下连续加工的零件受工人技能水平影响大的工件需要复杂工装加工周期长、体积大、普通机床无法加工的⑵不适应数控加工的项目（或在数控加工能力不足条件下批量大而简单装夹、定位频繁且困难的零件毛坯质量不稳定（尺寸多变、易变形）装配、协调需要特制工装的（受装配关系影响质量不稳定的零件）在数控加工的项目确定之后，就应考虑加工设备的选用问题。根据零件的表面加工方法、精度与粗糙度、工件形状与尺寸、需要机床的坐标轴数等要求，并考虑现有数控机床条件与负荷、加工成本等因素就沈飞公司而言，企业内部的成本核算是不合理的。数控加工工时和普通机床工时是一样的，都是120元。对外数控加工工时费是300元，普通机床工时是20元。这样的工时费用不一定是合理的，但是可以看出数控加工工时远远高出普通机床工时。为此，在确定数控加工项目以后，要充分考虑甚备的选用和工序的安排。使之发挥最大的经济效益。编程与试切：编程与走刀路线数控加工程序的编制与工序的划分是一一对应的。确定走刀路线应考虑确保加工质量、尽可能缩短走刀路线、编程汁算要简单、程序段数要少及“少换刀”等原则。寻求最短走刀路线与最佳进给方式主要是大余量切除的走刀次数要少，每一次走刀应切除尽可能多的加工材料，尽量减少或缩短空行程等。内、外圆与曲面的铣削应考虑切人和切出的延伸程序，确保平滑过渣，避免法向或Z向切入由于弹性变形而引起刀痕。避免在进给中途停顿，因进给停顿时刀具仍继续运转，由于切削力逐渐减小导致刀具弹性恢复而形成刀痕。避免反向间隙对尺寸精度的影响。例如孔距精度要求高时，刀具应同向进行点定位。在确定走刀路线时应符合“少换刀”原则。即在一次换刀后尽可能完成一个零件上所有相同表面的加工（如一个零件上所有相同直径的钻孔）.以减少空行程与辅助时间。对加工中心机床而言，更应避免在同一个零件的加工过程中重复换用同一把刀具，因其换刀动作速度快，对机构特别是主轴定位孔的寿命不利，且换刀的时间较长，因此，加工中心机床的加工往往是按所用刀具划分程序块的。大型复杂零件的加工过程的控制分层切削花式切削（不连续切削两面加工的零件两面采用不对称切削加工原点的设置，在没有确定基准之前，按样板、外形程序、工艺余量确定；当确定基准之后，应该尽可能统一加工原点。程序校核与首件试切程序单和所制备的控制介质必须经过校验和试切削才能正式使用。一般的方法是将控制介质上的内容直接输入到CNC装置进行机床的空运转检查，检查机床运动轨迹的正确性。在具有CRT屏幕图形显示的数控机床上，用图形模拟刀具相对工件的运动，则更为方便。还可以利用一些软件，如：VERYCUT、CIMCO、AUTOCAD进行仿真检查。但这些方法只能检查刀具运动过程是否正确，不能查出由于刀具调整不当或编程计算不准而造成工件误差的大小。因此，必须用首件试切的方法进行实际切削检查，它不仅可查出程序单和控制介质的错误，还可知道加工精度是否符合要求。当发现尺寸有误差时，应分析错误的性质，或者修改程序，或者进行尺寸补偿，直至满足图样要求。至此，一个加工程序的编制方告完成，才能进行批量加工。第二章数控加工刀具先进的数控机床必须有先进的刀具与之相适应，才能充分发挥数控机床的效能。数控加工是按预先编制的程序指令进行的，在加工中所使用的刀具类型、形状和尺寸等。都必须编入加工程序。如果在数控加工中刀具出现了某些与程序规定不一致的情况，操作者只能对有限的参数（如刀具的半径和刀具的伸出长度等）进行修正。因此，数控机床所用刀具的标准化和系列化、编程前刀具的选用以及加工前刀具的预调整等都显得尤为重要。数控机床能否发挥其最大效益，数控加工用刀具的正确选择和使用成为非常重要的因素。如果一台价值数百万元的数控机床采用普通刀具而频繁磨刀和换刀，导致生产率明显降低，加工成本明显增加，这就失去了采用数控机床的意义。因此，对数控加工的刀具有着更高、更严格的要求。数控加工刀具的分类数控加工刀具的分类是很复杂的。从材料上分有高速钢、硬质合金钢；从结构上分有整体式、焊接式、机夹可转位式；从用途上可分为平面铣刀、槽铣刀、圆柱铣刀、盘铣刀、球头铣刀、钻头等；从加工性质分为普通铣刀和高速铣刀。数控加工对刀具的要求足够的强度与刚度。刀具只有具备足够的强度与刚度，才能满足粗、精加工的耍求。现代数控机床具有高速、大动力、高刚度的性能，这就要求刀具具备高速切削与强力切削的性能。另一方面，高刚度的刀具有利于加工质量的提高，这对于加工中心由于无法使用导向支承套的孔加工尤为重要。高的刀具耐用度。刀具耐用度的提高，会减少换刀与对刀的次数，从而减少停机损失。对大余量、难加工材料以及精度要求高的加工，更应注意高硬度、高耐磨性的刀具材料的应用。一般而言，刀具的耐用度尽可能保证加工一个零件，或一个大型、复杂表面，或一个工作班，至少不低于半个工作班。高的可靠性。数控加工要求每一把刀都有高的可靠性，着其中某一把刀偶而或经常发生故障（过快磨损、断裂、崩刃），就会使整台机床中断加工。较高的精度。例如：机夹不重磨刃转位刀具，其刀片精度一般选用M级，则转位与压紧结构应保怔刀片转位时刀尖的位置精度；车刀刀杆安装基面至刀片刀尖的高度有较高要求，以保证不用调整垫片即可满足刀尖（通过工件回转中心）的等高。钻头两主切削刃重磨时应检查对称性；加工中心的精密镗孔应采用微调镗刀。可靠的断屑。数控机床与传统自动化机床一样，断屑与排屑往往是困扰加工的一个难题。因此，应合理选用切削用量与断屑槽的形状与尺寸，有时还得通过试验确定。三・数控加工刀具的应用广泛采用机夹可转位刀具。可转位刀具即不重磨刀具。它具有多个刀尖位置尺寸一致的切削刃，可减少换刀和对刀，特别适合于数控加工。尽量采用高效刀具和先进刀具。曲面加工，铣刀为镶硬质合金与可转位刀片的球头铣刀。球头铣刀适用于加工曲率较小的曲面加工。鼓形铣刀，多用于铣削飞机变斜角面零件。变斜角面零件若用圆柱铣刀加工，则需四、五坐标加工。鼓形铣刀与圆头刀相比，其残留高度较小，生产效率也高。另一种先进的波刃铣刀，能将狭长的切屑变为厚而短的碎切屑，使排屑流畅，且不易产生切削振动，耐用度高，但制造较难。刀工具系统的应用。为使刀具的装夹郡分能以最少的品种与规格、较低的成本满足数控机床（特别是加工中心）多种加工的要求，必须使刀具组件实现系列化、标准化、通用化及模块化，从而建立工具系统。刀具的快速更换与刀具系统的应用。数控加工对刀刃（刀片）材料的硬度与耐磨性、强度与韧性、耐热性等方面有校高要求，应根据工件材料的切削性能、粗精加工要求及冲击振动与热处理等工况合理选用。四.刀具切削用量的选用切削用量的选用对切削效率、尺寸精度、表面质量、刀具寿命、机床精度会产生很大的影响。首先要根据工序需求确定刀具的结构尺寸和类型，然后确定编写刀位文件时的相关参数。⑴对于刀具结构尺寸的选择应遵循的基本原则有：根据切削量合理选择刀具直径和长度；根据加工部位的几何尺寸合理选择刀具直径和长度；根据被加工材料、几何尺寸、刀具直径、刀具材料等因素选择刀具的结构要素具齿数、角度参数等⑵对于刀具切削参数的选择应遵循的基本原则有：粗加工阶段以去除金属材料为主要目的所以在满足合理切削速度的条件下单齿进给量应大一些。切深不应太大，切深和切宽遵循：切深X切宽=刀具半径X刀具半径原则精加工阶段，是以保证尺寸精度和表面质量为主要目的，所以切深较大，切宽较小。又因精加工阶段使用的刀具直径比较小，相对刚性和强度较弱，单齿进给量应小一些，进给速度也小一些。因为刀具切削参数的选择受被加工材料、刀具材料、加工量、等多种条件的制约，无法一一叙述，简单制图表列于文后，供参考。高速铣技术当今数控技术有了突飞猛进的发展，特别是在发达国家的制造业。其中高速数控铣切技术的应用已经非常普遍。高速铣切改变了人们传统的机械加工的概念。他不仅改变了传统的机床设计，原有的工具、刀具系统，还改变了传统的工艺方法。高速铣不仅提高了切削效率，也提高了工件的表面质量。精加工表面时甚至能做到以铣代磨，不需要任何表面修整就可以直接进入使用状态。高速铣还解决了一些在普通机床无法解决的加工困难，例如薄壁零件的加工变形问题。现代航空产品大量采用薄壁的隔板、翼肋零件，这类零件的特点是壁的厚度小，小的只有1.2毫米，而且加工面积较大，很多还是双面加工。采用普通机床加工容易产生变形，尺寸精度也不容易得到保证。高速铣的基本原理是以较小的刀具、小的切削用量、极高的切削速度，以求在单位时间内去除更多的金属材料。由于线速度极高，使得切削力很小，所以产生的切削热少变形也小。高速铣所使用的机床，主轴转数可以达到12000rpm-30000rpm以上。通常都可以用到20000转。主要取决于刀具特性是否满足更高的速度。以一把①12的刀具为例，20000转时的线速度是753M/分。高速铣的切削进给速度可以达到每分钟10-20米。空走可达到60-90米。由于转速极高，普通形式的刀柄、刀具已不能使用，它们满足不了动平衡的要求。用于高速铣的刀柄采用HSK刀柄，是经过动平衡的。有A-F型。刀具也是经过动平衡的。偏心距仔越低精度越高。一般在0.4-2500高速铣尽量选用直径小一些的刀具，直径越大，扭矩越大。直径大于150-250MM时，厂家建议采用铝合金刀体。五.刀具预调刀具预调是减少辅助准备时间，提高生产效率的重要手段。刀具通过刀具预调仪进行预调，可以把加工前刀具的准备工作尽量不占用机床的工时，即把固定和调整刀具相对于刀架或刀柄基准尺寸的工作预先在刀具预凋仪上完成。第三章数控工艺规程编制一.工艺规程编制要求当前我公司用以指导生产的工艺文件依机种分为：军机采用《工艺规程》方式，现在J11B正在推广CAPP(计算机辅助工艺处理)技术；民机采用《制造大纲》(FO)方式。《工艺规程》和《制造大纲》都是用于零件制造的指令性工艺文件。他们都应该遵守一定的编制规范，包括一切必要的制造信息。因而工艺科编制了《工艺规程编制与更改》(SACZC9.0102)和《制造大纲的编制与使用》(SACCA09.1—41)。文件对《工艺规程》和《制造大纲》的编写提出了具体的内容方面的要求和形式的规定。然而这两个文件都是通用性的文件，对常规加工技术条件下的工艺规程的编制提出了具体的要求。数控加工因其特有的工艺特性，工艺方法与常规加工有一定的差异。这种差异并不是原则性的，而是一些形式表现方面的不同。例如，数控加工的工序划分比常规工艺分的粗，数控工序包含的加工内容比较多，加工过程的控制也与常规加工不一样。每道工序所包含的制造信息也不同。因此，数控加工所用的工艺文件应该有其独特的一部分内容。因而有必要对这部分内容提出相应的编制要求，作为对《工艺规程编制与更改》和《制造大纲的编制与使用》的补充。工艺规程编制的通用部分工艺规程是规定产品加工、成形、装配、检测、试验、调试等工艺程序的工艺文件。它直接用于生产现场指导工人操作，是产品质量检验、验收依据之一。1.1工艺规程的分类1.1.1按内容分为：专用工艺规程和通用工艺规程。1.1.2按质量控制要求分为：一般性工艺规程、重要性工艺规程。1.1.3按专业分可分为：机加工艺规程、钣钳零件工艺规程、装配工艺规程(包括钳工装配、铆接装配、系统装配)电缆制造工艺规程、飞机总装工艺规程、试飞准备工艺规程、附件调试工艺规程和标准件工艺规程等。1.1.4按生产使用可分为：a） 研制工艺规程：用于研制阶段，在保证质量前提下，尽量利用工厂现有物质技术条件，采用简单的工艺方法，工序划分不要太细，采用最少的专用工装设备；b） 试制工艺规程：工艺方法可考虑成批生产选择较复杂的工艺方法，装备较完善的工装设备；c） 批生产工艺规程：按批生产的物质技术条件水平，合理安排工艺过程，保证产品互换、协调和批生产质量、产量和经济性要求的工艺方案；d） 临时工艺规程：为完成某项临时性任务，一次使用或有限架次的工艺规程。1.2编制依据1.2.1产品图样、技术条件、试验任务书和有关目录等设计资料。1.2.2工艺总令性工艺文件。1.2.3特检目录、有关检验规范的方案、装配协调图表、工艺标准、技术标准、生产说明书、装配系统图、指令性交接状态表等指质控文件。1.2.4工艺计划表。1.2.5种表、图样及使用维护说明书等。1.2.7生产单位的技术水平、加工能力产品使用单位及本单位提出的工艺技术要求，如零件供应状态表等。1.2.6专用工艺装备、设备品、设备条件等。1.2.8有关通用和专用技术安全规定。1.3工艺规程的编制要求1.3.1工艺过程合理，内容完整，与本单位工人技术水平相适应。1.3.2工序划分有利于加工和质量控制，上下工序、冷加工和热加工要合理衔接（对关键件重要件应符合GLC/J51100-11）。1.3.3在加工和装配过程中有单独工序的工作，可只编写工序名称，不必写出具体内容，如特种检查、化学铣切、理化试验工序。1.3.4涉及到交接状态或因工艺需要提高产品零件、装配件要求，在工序中应注明具体要求及有关文件编号、名称。1.3.5工艺规程内容要与工艺标准、指令性工艺文件、交接状态表等协调，制造依据和基准一致。1.3.6文字简练、明确，字迹清楚，使用技术术语正确，数据准确，使用计量单位应符合法定计量单位。1.3.7研制批和临时工艺规程允许编白纸工艺规程，批生产工艺规程必须晒蓝，在工艺规程中应按有关规定加盖“临时V“批生产”、“ZY”、“GJ”印章，以示区别。其中，ZY代表关键（重要性）工序，GJ代表关键（关键性）工序。1.3.8各专业的特殊要求：a） 非金属工艺规程的编制要求见附录A；b） 机械加工、钳工装配、附件试验工艺规程编制要求见附录B；c） 电缆制造、飞机总装、试飞准备工艺规程编制要求参见附录C；d） 钣钳零件工艺规程的编制要求见附录D；e） 标准件工艺规程的编制要求见附录E。1.4工艺规程的编制内容1.4.1工艺规程应包括下列内容：产品图号、组件图号、名称、装配图号、单机数量，材料的牌号、名称、规格、状态、定额，热处理、表面处理状态，装配用标准件的图号、名称、规格、数量，辅助材料的名称、牌号、规格、定额。1.4.2选用的专用工装设备、样板、刀量具、工具、仪器的名称、规格、型号和编号。1.4.3必要的草图、示意图、定位基准、夹紧方法。1.4.4各种技术要求、精度等级、公差、工艺数据、试验参数、关键和重要特性、特殊检查要求。1.4.5一些特殊要求、注意事项、技安要求和环境控制要求及规定。1.4.6检验工序、检验工序的次序、检查数据、方法，测量基准，及最终检查、标识方法。1.4.7规定关键件标识要求。1.4.8规定需记入质量记录的实测值。1.5确定重要性工艺规程的条件1.5.1按产品图样中规定的关键特性和重要特性所形成的工艺规程（含外协作，外购件入厂检验工序的工艺规程）。1.5.2产品质量不稳定，重复故障多，不合格品多的工艺规程。1.5.3大型复杂零件及重要受力构件加工。1.5.4采用新工艺、新材料、新技术及协调关系复杂的零件加工工艺规程。1.5.5大部件的部装、总装主要工作。1.5.6大部件及主要交点孔的精加工，特种铆接工艺，系统试验中对产品质量起重要作用的工艺规程。1.5.7大部件结合，水平测量，总装试飞和包装发运中对质量有重要作用的工艺规程。1.6确定一般性工艺规程的条件除重要性工艺规程之外的为一般性工艺规程。1.7工艺规程的审批、鉴定和评审1.7.1关键（关键性）工序和关键（重要性）工序工艺规程的审批按GLC/J51100-12的规定执行。装配工艺规程在正文首页审批，零件工艺规程除正文首页审批外，还要在具有关键（关键性）工序、关键（重要性）工序的页次审批。1.7.2工艺规程的鉴定按GLC/J11010-1的规定执行。1.7.3关键（关键性）工序的工艺规程评审按GLC/J11010-17的规定执行。注：现行J8飞机工艺规程审批、鉴定和评审按GLC/J51100-12附录A、GLC/J11010-1、GLC/J11010-17相应规定执行。二.数控加工工序的划分和编写工序的划分应有利于加工和质量的控制，上道工序、下道工序；冷加工、热加工；常规加工工序、数控加工工序要合理衔接。由于常规加工受工艺方法、机床台面、夹具等因素的影响，工序划分比较细。而数控加工因机床台面大、夹具形式多、加之机床自动化程度高，为了节省辅助时间、提高加工效率，数控加工工序划分比较粗，每道工序包含的加工内容也比较多，每部分内容是以工步的形式体现的。相应的，因为数控加工是自动化加工，而且加工程序都是经过鉴定的，最大限度的排除了人为因素的影响，使质量得到较好的保证。它不需要检验对每一个加工的局部都进行检查。草图的主要意义已经从对尺寸的控制转为对加工过程的指导。检验的内容基本上应该是以图之、技术单、状态表等技术资料为依据。为了能够充分体现上述思想，对工序所应包括的制造信息提出以下要求：⑴所有按程序加工的工序都必须包括对加工坐标系、程序原点、数控系统、程序编制方式、编程依据、程编刀具参数、刀补地址、刀补值的限定、程序名称及所对应的工序号的说明。这些内容的定义及表达方式参见《程序使用说明的编制原则》一文。这部分内容可以独立于工序形成《程序使用说明》。《程序使用说明》可以多个工序共用。⑵工序中必须包括对定为基准、装夹部位或方法的说明。这些说明必要时应辅以草图，以增强工人对使用方法的理解。⑶每道工序必须有数控介质的编号及版次。⑷每道工序必须有所使用机床的型号。⑸每道工序或工步必须明确指定所使用的刀具规格和刀具编号。⑹多工步的工序，应在主工序号部分做加工的总体说明，也就是⑴一⑷所述的主要内容。具体的加工内容和方法在工步中说明。⑺一个工序或一个工步中应尽量避免使用多个程序，不可避免时应保证“先用在前”的原则。以使用顺序排序。⑻如果是在有刀库的加工中心上加工，程序是连在一起的，应在工序中对加工过程加以描述。刀具的使用应遵循“先用在前”的原则顺序编排。⑼精加工以前的工序一般都留有一定的加工余量。对加工余量的理解容易引起一些误解。如：余量是在草图所标的尺寸之内呢？还是之外；余量是由程序控制呢？还是由工人在加工时控制；余量是指单面余量呢？还是双面余量……。为此本文明确规定：如果草图所标尺寸已经包含了加工余量，则文字叙述中不再重复；如果草图是最终尺寸（一般不会这样），则需要在文字叙述中明确“按草图尺寸留太大余量”；如果没有草图，则应该在工序说明中说明检验依据、关于余量的说明和控制余量的方法。⑽在工序和工步的划分上，应强调以不同工装或同一工装上不同装夹部位来划分。对有些装夹确实有困难的零件应尽量减少改变装夹的次数（不多于两次），并且在文字叙述中或草图上指明改变装夹的位置。加工程序在该位置应有明确的停刀指令，如“M00“，以防发生意外。（11）关于工序草图，原则上一道工序一个草图（如果必要）。草图应以满足当道工序需要为主，其后的工序所占内容应该是其中的局部，如补充钻孔、制倒角、修圆角等。工序文字中应说明按哪个草图加工的。草图应该放在当前工序的后面。草图，不管是《工艺规程》还是《制造大纲》都应该按GB4458.1-84中规定的第一角投影法绘制。需要数控测量机测量的工序应对测量部位加以说明，同时写明依据的质量工程科编制的“测量工艺指示单”的编号。常规工序与数控工序之间的转移应该在转移前的工序后面有明确的文字说明。对外厂的转移，应设立移交工序。关于《工艺规程》和《制造大纲》的发放与使用数控和常规共同完成的项目，一定要合并成一本完整的文件。由于数控项目都要经过试切加工和程序鉴定的过程，在试切阶段一定要下发正式的经过校对、审查、批准的工艺文件。试加工阶段可以对文件进行手工修改，一挨鉴定之后，就必须办理更改手续。更改手续对于《工艺规程》和《制造大纲》是不同的，按各自相关的文件执行。数控系统是数控机床的控制指挥中心。机床的备个执行部件在数拄控系统的统一指挥下，有条不紊地工作，自动地按给定程序进行机械零件的加工。数控系统随着电子技术的发展而发展，先后经历了电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器及基于工业PC机的通用型系统六代。其中前三代称为硬线联结数控，简称NC系统，目前已被淘汰；后三代称为软件数控，简称为CNC系统，CNC系统的核心是计算机，即由计算机通过执行其存储器内的程序，来实现部分或全部数控功能。由于采用了功能实施软件化，使得数控系统的性能和可靠性大大挺高。一、CNC系统的基本工作过程和功能CNC系统的工作过程CNC系统的工作是在硬件的支持下执行软件的全过程。下面从输人、译码处理、数据处理、插补运算与位置控制、IAI处理、显示和诊断来说明CNC系统的工作过程。输入输入CNC系统的有零件程序、控制参数、补偿数据、输入的方式有纸带阅读机输人。CNC装置在输入过程中还需完成校检和代码转换等工作，输入的全部信息都放在CNC装置的内部存储器中。译码处理译码处理程序将零件程序以一个程序段为单位进行处理，每个程序段含有零件的轮廓信息(起点、终点、直线、圆弧等)加工速度信息代码，以及其他如换刀、换档、切削液开关等指今(M、S.T代码)信息等。计算机依靠译码程序识别这些代码符号，并按照一定的语言规则翻释成计算机能够识别的数据形武，并以一定的数据格式存放在指定的内存区间。数据处理数据处理程序一般包括刀具半径补偿、速度计算以及轴辅助功能处理。刀具半径补偿是把工件轮廓轨迹转化为刀具中心轨迹，这是因为轮廓轨迹的出现是靠刀具的运动来实现，从而大大减轻了编程员的工作量。速度计算是解决该加工程序段以什么样的速度运动的问题。编程所给的刀具移动速度，是在各坐标的合成方向上的速度。速度处理首先是根据合成速度来计算备方向的分速度。此外对机床允许的最低速度和最高速度的限制进行判断并处理。辅助功能如换刀、主轴启停、切削液开关等，大部分都是些开关量。辅助功能处理的主要工作是识别标志，在程序执行时发出信号，让机床相应部件执行这些动作。插补运算与位置往制插补运算与位置控制是CNC系统的实时控制部件。一包都在相应的控制机床运动的中断服务程序中进行。插补程序在每个插补周期运行一次，在每个插补周期中，跟据指令进给速度计算出一个微小的直线数据段。通常经过苦干个插补周期加工完一个程序段，即从数据段的起点走到终点。计算机数控系统是一边插补，一边加工。而在本次处理周期内，插朴程序的作用是计算下一个处理周期的位置精量。位置控制可以由软件也可以由硬件来实现。它的主耍任务是在每个采样周期内，将杨插补计算的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电动机.进而控制机床工作台（或刀具）的位移。这样，机床就自动地按照零件加工程序的要求进行切削加工。CNC系统的功能（1） 准备功能准备功能也称G功能，准备功能是指定机床动作方式的功能。主要有基本移动、程序暂停、坐标平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定槽环、基准点遏回、公英制转抉、绝对值与相对值转换等指令。它用字母G和后继的两位数字来表示，ISO标准准备功能从G01到G99的指令中，大部分进行了统一的标准定义，部分可由系统制造厂家根捂新的控制需耍来定义。G代码的使用有模态（续效）和非模态（一次性）两种。（2） 插补功能插补功能指CNC装置可以实现各种曲线轨迹插补加工的能力，如直线扬补、圆弧插补和其他二次曲线与多坐标插补能力。插补运算耍求实时性很强。微处理机的位数和频率的提高，大部分系统还是采用了软件插补方式，并把插补功能划分为粗、精插补两步，以满足其实时性耍求，软件每次插补一个小线段称为粗插补，根据粗插补结果.将小线段分成单个脉冲输出，称为精插补。（3） 进给功能它反映刀具进给速度，一般用F代码直接指定各轴的进给速度。主要包括下面几种功能：切削进给速度（每分钟进给量）以每分钟进给距离的形式指定刀具切削进给速度，用F字母和它的后继的数值表示。刀同步进给速度（每转进给量）同步进给速度即是主轴每转进给量规定的进给速度。只有主轴上装有位置计数器的机床才能指令同步进给速度。刀快速进给速度数字控制器规定了快速进给速度，它通过参数设定，还可通过操作面板上的快速倍率开关分档。进给速率操作面板上设置了进给倍率开关，倍率在10%〜200%之间变化，每档间隔10%。使用倍率开关可以不修改程序中的F代码，就可以改变机床的进给速度.对每分钟进给量和每转进给量都有效。刀具功能刀具功能包括选择的刀具数量和种类、刀具的编码方式、自动换刀的方式。用字母T和后继2位数字来表示。主轴功能它是指主轴转速的功能，用字母S和它后继的2位数字表示。有恒转速（r/min）和表面恒线速（m/min）两种运转方式。主轴的转向要用M03正向）、M04（反向）指定，停止用M05指定。机床操作面板上设有主轴倍率开关，用它可以不修改程序而改变主轴转速。3） 辅助功能辅助功能也称M功能，用字母M和它后继的2位数字表示。ISO标准中统一定义了部分M功能。用来规定主轴的起停和转向、切削液的开关、刀库的起停、刀具的更换、工件的夹紧与放松等。（1）字符显示功能CNC装置可通过显示器实现字符显示，如显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置和故障信息等。4） 自诊断功能CNC装置有各种诊断程序，可以防止故障的发生和扩大。在故障出现后，便于迅速查明故障类型和部位.减少因故障引起的停机时间。5）固定循环功能该功能是指CNC装置为常见的加工工艺所编制的，可以多次循环加工的功能。该固定循环使用前，要由用户选择合适的切削用量和重复次数等参数，然后按固定循环约定的功能进行加工。用户若需编制适用于自己的固定循环，可借助用户宏程序功能。6） 图形显示功能图形显示功能一般需要高分辨率的显示器。某些CNC装置可配置14英寸彩色CRT显示器，能显示人机对话过程菜单、零件图形、动态模拟刀具轨迹等。7）通信功能自动化协议（简称W）。（W）装置通常备有RS232C接口，有的还备有DNC接口.设有缓冲存储器，可以按数控格式输入，也可以按二进制格式输入，进行高速传递。有的CNC装置还能与制造自动协议MAP相连，进入工厂通信网络，以适应FMS、CIMS的要求。8） 人机对活编程功能人机对话编程功能不但有助于编制复杂零件的程序，而且可以方便编程。如蓝图编程只要输入图样上表示几何尺寸的简单命令，就能自动生成加工程序；对话式编程可根据引导和说明进行示教编程，并具有工序、刀具、切削条件等自动选择的智能功能。9） 几何变换功能：包括比例、旋转、平移、镜像等操作。10） 子程序功能：调用子程序，使编程灵活。11） 宏程序功能：通过编辑于程序中的变量来改变刀具路径与刀具位置.现代数控机床的刀具补偿为了简化零件的数控加工编程，使数控程序与刀具形状和刀具尺寸尽量无关，CNC系统一般都具有刀具长度和刀具半径补偿功能.前者可使刀具垂直于走刀平面，如XY平面，（由G17指定）偏移一个刀具长度修正值；后者可使刀具中心轨迹在走刀平面内偏移零件轮廓一个刀具半径修正值，两者均是对二坐标数控加工情况下的刀具补偿。在现代CNC系统中，多数已具备三维刀具半径补偿功能.对于四坐标联动数控加工，有的具备刀具半径补偿功能，如NUM760系统。对于五坐标联动数控加工，还不具备刀具半径补偿功能，必须在刀位计算时考虑刀具半径。刀具长度补偿也要视情况而定，一般而言，刀具长度补偿对于二坐标和三坐标联动数控加工是有效的，但对于刀具摆动的四、五坐标联动数控加工，刀具长度补偿要视数控系统的功能实施。刀具长度补偿现在CNC系统一般都具有刀具长度补偿。刀具长度补偿可由数控机床操作者通过手动数据输入（简称MDI）方式实现，也可通过程序命令方式实现，前者一般用于定长刀具的刀具长度补偿，而后者则用于由于夹具高度、刀具长度、加工深度等的变化而需要对切削深度用刀具长度补偿的方法进行调整。在现代CNC系统中，进行刀具长度补偿的过程是：机床操作者在完成零件装夹、程序原点设置之后，根据刀具长度测量基准采用对刀仪测量刀具长度值，然后在相应的刀具长度位置寄存器中，写入相应的刀具长度参数值.当程序运行时，数控系统根据刀具长度基准使刀具自动离开工件一个刀具长度的距离，从而完成刀具长度补偿。刀具长度补偿有效之前，刀具相对于工件的坐标是机床上刀具长度基准点相对于工件的坐标。在加工过程中，为了控制切削深度，或进行试切加工，也经常使用刀具长度补偿。采用的方法是：加工之前在实际刀具长度上加上退刀长度，存入刀具长度值，加工时使用同一把刀具，而调用加长后的刀具长度值，从而可以控制切削深度，而不用修正零件、加工程序、控制切削深度也可以采用修改程序原点的方法。二维刀具半径补偿对于铣削和车削数控加工，尽管二维刀具半径补偿的原理相同，但由于刀具形状和加工方法区别较大，刀具半径补偿方法仍有一定的区别，下面分别进行介绍。1）铣削加工刀具半径补偿在二维轮廓数控铣削加工过程中，由于旋转刀具具有一定的刀具半径，刀具中心的运动轨迹并不等于所需加工零件的实际轮廓。在进行轮廓加工时。刀具中心轨迹偏移零件轮廓表面一个刀具半径值.如果直接采用刀心轨迹编程，则需耍根据零件的轮廓形状及刀具半径采用一定的计算方法计算刀具中心轨迹。因此，这一编程方法也称为对刀具的编程。当刀具半径改变时，需要重新计算刀具中心轨迹：当计算量较大时，也容易产生计算错误。数控系统的刀具半径补偿就是将计算刀具中心轨迹的过程交由CNC系统执行，编程员假设刀具的半轻为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程，因此这种编程方祛也称为对零件的编程，而实际的刀具半径则存放在一个可编程刀具半径偏置寄存器中、在加工过程中，CNC系统根据零件程序和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，完成对零件的加工。当刀具半径发生变化时，不需要修改零件程序，只需修改存放在刀具半径位置寄存器中的刀具半径值或者选用存放在另一个刀具半径位置寄存器中的刀具半径所对应的刀具即可。现代CNC系统一般都设置有若干（16,32,64或更多）个可编程刀具半径位置寄存器，并对其进行编号，专供刀具补偿之用，可将刀具补偿参数（刀具长度、刀具半径等）存入这些寄存器中。进行数控编程时，只需调用所需刀具半径补偿参数所对应的寄存器编号即可，加工时CNC系统将该编