1、第第5章章 數控機床的程序編制數控機床的程序編制本章概述本章概述 本章首先介紹了數控編程的基本知識本章首先介紹了數控編程的基本知識( (包括方法、步驟、坐包括方法、步驟、坐標系等標系等) )，其次第二、三節主要是根據數控編程的步驟逐一進，其次第二、三節主要是根據數控編程的步驟逐一進行講解行講解( (包括加工工藝分析和數值計算包括加工工藝分析和數值計算) )，然后以數控車床為，然后以數控車床為例重點介紹其編程的整個過程，最后本章還簡單地介紹了自例重點介紹其編程的整個過程，最后本章還簡單地介紹了自動編程。動編程。教學目標教學目標1. 1. 掌握數控編程的步驟、代碼含義和程序的格式，明確坐標掌握數控

2、編程的步驟、代碼含義和程序的格式，明確坐標軸的設定和兩種坐標系。軸的設定和兩種坐標系。2. 2. 明確整個數控編程的過程。明確整個數控編程的過程。3. 3. 重點掌握數控車床的編程過程，理解程序中每一步的含義。重點掌握數控車床的編程過程，理解程序中每一步的含義。4. 4. 初步了解自動編程。初步了解自動編程。下一頁第第5章章 數控機床的程序編制數控機床的程序編制5.1 數控編程的基本知識數控編程的基本知識5.2 數控機床的坐標系數控機床的坐標系5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析5.4 程序編制中數值節點的計算程序編制中數值節點的計算5.5數控車床的程序編制數控車床的程序編制5.6

3、 計算機自動編程計算機自動編程5.1 數控編程的基本知識數控編程的基本知識使用普通機床加工工件時，一般是根據工藝規程或工藝過程使用普通機床加工工件時，一般是根據工藝規程或工藝過程卡確定加工表面，但切削用量、走刀路線等往往由操作人員卡確定加工表面，但切削用量、走刀路線等往往由操作人員自行選定。數控編程是指根據被加工零件的圖紙和技術要求、自行選定。數控編程是指根據被加工零件的圖紙和技術要求、工藝要求，將零件加工的工藝順序、工序內的工步安排、刀工藝要求，將零件加工的工藝順序、工序內的工步安排、刀具相對于工件運動的軌跡與方向、工藝參數及輔助動作等，具相對于工件運動的軌跡與方向、工藝參數及輔助動作等，用

4、數控系統所規定的規則、代碼和格式編制成文件，并將程用數控系統所規定的規則、代碼和格式編制成文件，并將程序單的信息制作成控制介質的整個過程。序單的信息制作成控制介質的整個過程。5.1.1 5.1.1 數控編程的步驟數控編程的步驟1.1.分析零件圖樣和工藝要求分析零件圖樣和工藝要求分析零件圖樣和工藝要求的目的，是為了確定加工方法、制分析零件圖樣和工藝要求的目的，是為了確定加工方法、制訂加工計劃，以及確認與生產組織有關的問題，此步驟的內訂加工計劃，以及確認與生產組織有關的問題，此步驟的內容包括容包括: :確定該零件應安排在哪類或哪臺機床上進行加工。采確定該零件應安排在哪類或哪臺機床上進行加工。采用何

5、種裝夾具或何種裝卡位方法。確定采用何種刀具或采用用何種裝夾具或何種裝卡位方法。確定采用何種刀具或采用多少把刀進行加工。確定加工多少把刀進行加工。確定加工返回下一頁5.1 數控編程的基本知識數控編程的基本知識路線，即選擇對刀點、程序起點路線，即選擇對刀點、程序起點( (又稱加工起點，加工起點常又稱加工起點，加工起點常與對刀點重合與對刀點重合) )、走刀路線、程序終點、走刀路線、程序終點( (程序終點常與程序起程序終點常與程序起點重合點重合) )。確定切削深度和寬度、進給速度、主軸轉速等切削。確定切削深度和寬度、進給速度、主軸轉速等切削參數參數) )確定加工過程中是否需要提供冷卻液、是否需要換刀、

6、確定加工過程中是否需要提供冷卻液、是否需要換刀、何時換刀等。何時換刀等。2.2.數值計算數值計算根據零件圖樣幾何尺寸，計算零件輪廓數據，或根據零件圖根據零件圖樣幾何尺寸，計算零件輪廓數據，或根據零件圖樣和走刀路線，計算刀具中心樣和走刀路線，計算刀具中心( (或刀尖或刀尖) )運行軌跡數據。數值運行軌跡數據。數值計算的最終目的是為了獲得數控機床編程所需要的所有相關計算的最終目的是為了獲得數控機床編程所需要的所有相關位置坐標數據。位置坐標數據。3.3.編寫加工程序單編寫加工程序單常用數控機床編程指令一組有規定次序的代碼符號，可以作常用數控機床編程指令一組有規定次序的代碼符號，可以作為一個信息單元存

7、貯、傳遞和操作。程序員根據工藝過程、為一個信息單元存貯、傳遞和操作。程序員根據工藝過程、數值計算結果以及輔助操作要求，按照數控系統規定的程序數值計算結果以及輔助操作要求，按照數控系統規定的程序格式填寫工件的加工程序單。格式填寫工件的加工程序單。上一頁返回下一頁5.1 數控編程的基本知識數控編程的基本知識4.4.制作控制介質，輸入程序信息制作控制介質，輸入程序信息程序單完成后，編程者或機床操作者可以通過程序單完成后，編程者或機床操作者可以通過CNCCNC機床的操作機床的操作面板，在面板，在EDITEDIT方式下直接將程序信息輸入方式下直接將程序信息輸入CNCCNC系統程序存儲器系統程序存儲器中中

8、; ;也可以根據也可以根據CNCCNC系統輸入、輸出裝置的不同，先將程序單系統輸入、輸出裝置的不同，先將程序單的程序制作成或轉移至某種控制介質上。控制介質大多采用的程序制作成或轉移至某種控制介質上。控制介質大多采用穿孔帶，也可以是磁帶、磁盤等信息載體，利用穿孔帶閱讀穿孔帶，也可以是磁帶、磁盤等信息載體，利用穿孔帶閱讀機或磁帶機、磁盤馭動器等輸入機或磁帶機、磁盤馭動器等輸入( (輸出輸出) )裝置，可將控制介質裝置，可將控制介質上的程序信息輸入到上的程序信息輸入到CNCCNC系統程序存儲器中。系統程序存儲器中。5.5.程序檢驗程序檢驗編制好的程序，在正式用于生產加工前，必須進行程序運行編制好的程

9、序，在正式用于生產加工前，必須進行程序運行檢查。在某些情況下，還需做零件試加工檢查。根據檢查結檢查。在某些情況下，還需做零件試加工檢查。根據檢查結果，對程序進行修改和調整，檢查一修改一再檢查一再修果，對程序進行修改和調整，檢查一修改一再檢查一再修改改這往往要經過多次反復，直到獲得完全滿足加工要求這往往要經過多次反復，直到獲得完全滿足加工要求的程序為止。的程序為止。下一頁上一頁返回5.1 數控編程的基本知識數控編程的基本知識5.1.25.1.2數控編程中有關標準及代碼數控編程中有關標準及代碼需要說明的是，數控機床的指令格式在國際上有很多標準，需要說明的是，數控機床的指令格式在國際上有很多標準，并

10、不完全一致。而隨著數控機床的發展也在不斷改進和創新，并不完全一致。而隨著數控機床的發展也在不斷改進和創新，其系統功能更加強大和使用更方便，在不同數控系統之間，其系統功能更加強大和使用更方便，在不同數控系統之間，程序格式上存在一定的差異，因此，在具體進行某一數控機程序格式上存在一定的差異，因此，在具體進行某一數控機床編程時，要仔細了解其數控系統的編程格式，參考該數控床編程時，要仔細了解其數控系統的編程格式，參考該數控機床編程手冊。機床編程手冊。數控代碼是數控裝置傳遞信息的語言，也是字符在控制介質數控代碼是數控裝置傳遞信息的語言，也是字符在控制介質上的編碼。程序單中給出的字符都按規定的代碼穿出孔來

11、。上的編碼。程序單中給出的字符都按規定的代碼穿出孔來。有孔表示二進制有孔表示二進制“1”1”，無孔表示二進制，無孔表示二進制“0”0”。根據穿孔紙。根據穿孔紙帶上一排孔有、無狀態的不同，便可得到不同的信息。現在帶上一排孔有、無狀態的不同，便可得到不同的信息。現在數控機床多采用八單位穿孔紙帶數控機床多采用八單位穿孔紙帶( (見第一章見第一章) )。上一頁 下一頁返回5.1 數控編程的基本知識數控編程的基本知識目前常用的代碼有目前常用的代碼有: :國際標準化組織國際標準化組織(ISO)(ISO)標準和美國電子工標準和美國電子工業學會業學會(EIA)(EIA)標準。標準。ISOISO代碼為偶數碼，它

12、的特點是穿孔紙帶代碼為偶數碼，它的特點是穿孔紙帶上每一排孔的孔數必須為偶數。其第八列為偶校驗位，當某上每一排孔的孔數必須為偶數。其第八列為偶校驗位，當某個代碼的孔數為奇數時，就在該代碼行的第八列穿一個孔，個代碼的孔數為奇數時，就在該代碼行的第八列穿一個孔，使孔的總數為偶數。使孔的總數為偶數。EIAEIA代碼為奇數碼，其第五列為補奇孔。代碼為奇數碼，其第五列為補奇孔。補偶與補奇的目的是為了檢驗數控機床在讀人程序時穿孔紙補偶與補奇的目的是為了檢驗數控機床在讀人程序時穿孔紙帶是否有少穿孔、破孔的現象。若有問題，控制系統就會步帶是否有少穿孔、破孔的現象。若有問題，控制系統就會步及警，并命令停機。及警，

13、并命令停機。5.1.35.1.3程序的結構與格式程序的結構與格式每一種數控系統，都有一定的程序格式。一般來說，不同的每一種數控系統，都有一定的程序格式。一般來說，不同的數控機床，其程序格式也不同，所以編程人員在編程之前必數控機床，其程序格式也不同，所以編程人員在編程之前必須充分了解具體機床的程序格式。須充分了解具體機床的程序格式。上一頁下一頁返回5.1 數控編程的基本知識數控編程的基本知識1.1.程序的結構程序的結構一個完整的程序由程序號、程序內容和程序結束三部分組成。一個完整的程序由程序號、程序內容和程序結束三部分組成。例如例如: :下一頁上一頁返回5.1 數控編程的基本知識數控編程的基本知

14、識(1)(1)程序號程序號的作用是區別存儲器中的程序，就好像我們程序號程序號的作用是區別存儲器中的程序，就好像我們在計算機中建立的文件名。在在計算機中建立的文件名。在EIAEIA代碼系統中一般采用英文字代碼系統中一般采用英文字母母0 0加上幾位數字組成。加上幾位數字組成。(2)(2)程序內容程序內容是整個程序的核心，由許多程序段組成，程序內容程序內容是整個程序的核心，由許多程序段組成，每個程序段有一個或多個指令。由它指導數控機床動作。每個程序段有一個或多個指令。由它指導數控機床動作。(3)(3)程序結束以指令程序結束以指令M02(M02(用紙帶時用紙帶時M30)M30)作為整個程序結束的標作為

15、整個程序結束的標志。志。2.2.程序段格式程序段格式程序段是代表控制信息的字的集合。以某個順序排列的字符程序段是代表控制信息的字的集合。以某個順序排列的字符集合稱為字。控制信息是以字為單位進行處理的。在一個程集合稱為字。控制信息是以字為單位進行處理的。在一個程序段中，字的書寫規則稱為程序段格式。日前廣泛應用的是序段中，字的書寫規則稱為程序段格式。日前廣泛應用的是文字一地址程序段格式，這種格式由語句號字、數據字和程文字一地址程序段格式，這種格式由語句號字、數據字和程序段結束等組成。各字前有地址，各字的排列順序要求不嚴序段結束等組成。各字前有地址，各字的排列順序要求不嚴格，數據的位數可多可少，使用

16、非常方便。格，數據的位數可多可少，使用非常方便。上一頁 下一頁返回5.1 數控編程的基本知識數控編程的基本知識文字文字- -地址程序段格式如下。地址程序段格式如下。N-G-X-Y-Z- F-S-T-M-:N-G-X-Y-Z- F-S-T-M-:文字地址符的說明。文字地址符的說明。（1)1)程序段號程序段號N N 程序段號代表程序段的序號，用來檢索程程序段號代表程序段的序號，用來檢索程序段。程序段號一般位于程序段之首，用地址碼序段。程序段號一般位于程序段之首，用地址碼N N和后面的若和后面的若干位數字表示。干位數字表示。(2)(2)準備功能字準備功能字G G 準備功能指令由字母準備功能指令由字母

17、G G和后續兩位數字組成，和后續兩位數字組成， 它表示不同的機床的操作動作。我國它表示不同的機床的操作動作。我國JB/T 3208-1999JB/T 3208-1999標準規標準規定了從定了從G00 G99G00 G99共共100100種代碼種代碼 ( (見見表表5-15-1) )。G G代碼分為模態代碼和非模態代碼。模態代碼表示該代碼一經代碼分為模態代碼和非模態代碼。模態代碼表示該代碼一經在某一個程序段中指定，直到以后程序段中出現同一組的另在某一個程序段中指定，直到以后程序段中出現同一組的另一代碼才失效。而非模態代碼只在指令出現的程序段中才有一代碼才失效。而非模態代碼只在指令出現的程序段中才

18、有效。效。標準中標準中“不指定不指定”代碼，用作修訂標準時指定新功能。代碼，用作修訂標準時指定新功能。“永永不指定不指定”代碼，說明標準中永不使用。這兩類代碼，說明標準中永不使用。這兩類G G代碼，可以由代碼，可以由機床數控系統生產廠商自行定義新功能，但必須在系統的操機床數控系統生產廠商自行定義新功能，但必須在系統的操作說明書中予以說明。作說明書中予以說明。上一頁 下一頁返回5.1 數控編程的基本知識數控編程的基本知識(3)(3)尺寸字尺寸字X, Y, ZX, Y, Z等尺寸字用來給定機床坐標軸位移的方向等尺寸字用來給定機床坐標軸位移的方向和數值，它由地址碼、正負號及數值構成。和數值，它由地址

19、碼、正負號及數值構成。尺寸字的地址碼主要有用于指定到達點的直線坐標尺寸的尺寸字的地址碼主要有用于指定到達點的直線坐標尺寸的Z, Z, Y, Z, U, V, W, P,QY, Z, U, V, W, P,Q、R;R;用于指定到達點角度坐標的用于指定到達點角度坐標的A, B, A, B, C;C;用于指定零件圓弧輪廓的圓心坐標尺寸用于指定零件圓弧輪廓的圓心坐標尺寸I, J, K;I, J, K;用于指令用于指令補償號的補償號的D, HD, H等。等。(4)(4)進給功能字進給功能字F F進給功能字用來規定機床進給速度。它的表進給功能字用來規定機床進給速度。它的表示方法主要有每分鐘進給量示方法主要

20、有每分鐘進給量(mm/min)(mm/min)和每轉進給量和每轉進給量(mm/r(mm/r) )。進給速度一經指定，對后續程序都有效，一直到指令新的進進給速度一經指定，對后續程序都有效，一直到指令新的進給速度為止。給速度為止。(5)(5)主軸功能字主軸功能字S S主軸功能字用于指定主軸轉速。主軸轉速指主軸功能字用于指定主軸轉速。主軸轉速指定后，對后續程序段都有效，一直到它的指令值改變為止。定后，對后續程序段都有效，一直到它的指令值改變為止。主軸轉速的指令方法有主軸轉速的指令方法有: :指定每分鐘轉數指定每分鐘轉數(m/min),(m/min),指定切削速指定切削速度度(m/min(m/min）

21、. . 上一頁 下一頁返回5.1 數控編程的基本知識數控編程的基本知識(6)(6)刀具功能字刀具功能字T T該功能用于指令加工中所用刀具號及自動補該功能用于指令加工中所用刀具號及自動補償號。其自動補償主要指刀具的刀位偏差、刀具長度補償及償號。其自動補償主要指刀具的刀位偏差、刀具長度補償及刀具半徑補償。刀具半徑補償。(7)(7)輔助功能字輔助功能字M M輔助功能字用以指令數控機床中輔助裝置的輔助功能字用以指令數控機床中輔助裝置的開關動作或狀態。如主軸的轉、停，切削液的開、關，刀具開關動作或狀態。如主軸的轉、停，切削液的開、關，刀具的更換等。的更換等。M M指令有指令有M00-M99M00-M99

22、共共100100種，見種，見表表5-25-2. .(8)(8)程序段結束寫在每一程序段之后，表示程序段結束當用程序段結束寫在每一程序段之后，表示程序段結束當用EIAEIA標準代碼時，結束符為標準代碼時，結束符為“CR” , ISOCR” , ISO標準代碼使用標準代碼使用“NL”NL”或或“LF”LF”，有的用符號，有的用符號“;”;”或或“* *”表示。表示。上一頁 下一頁返回5.1 數控編程的基本知識數控編程的基本知識數控編程的方法數控編程的方法數控編程方法主要有手工編程和自動編程兩種。數控編程方法主要有手工編程和自動編程兩種。(1)(1)手工編程由操作者或編程人員以人工方式完成整個加工程

23、手工編程由操作者或編程人員以人工方式完成整個加工程序編制工作的方法，稱為手工編程。序編制工作的方法，稱為手工編程。對于點位加工或由直線及圓弧組成的簡單輪廊加工，計算比對于點位加工或由直線及圓弧組成的簡單輪廊加工，計算比較簡單，程序段不多，采用手工編程較為合適。但對于形狀較簡單，程序段不多，采用手工編程較為合適。但對于形狀復雜的工件，特別是具有非圓曲線、列表曲線及多維曲面的復雜的工件，特別是具有非圓曲線、列表曲線及多維曲面的工件，需要進行煩瑣的計算，程序段很多，易出錯也難以校工件，需要進行煩瑣的計算，程序段很多，易出錯也難以校核，有的甚至無法用手工計算，此時要采用自動編程。核，有的甚至無法用手工

24、計算，此時要采用自動編程。(2)(2)自動編程自動編程時，程序員根據工件圖樣的要求，使用自動編程自動編程時，程序員根據工件圖樣的要求，使用數控語言編寫工件的源程序，輸入計算機，由計算機自動計數控語言編寫工件的源程序，輸入計算機，由計算機自動計算刀具軌跡，編寫工件加工程序單、制作穿孔紙帶等。自動算刀具軌跡，編寫工件加工程序單、制作穿孔紙帶等。自動編程借助于計算機強大的數字、圖形處理功能，使得一些計編程借助于計算機強大的數字、圖形處理功能，使得一些計算復雜、手工編程困難或無法編出的程序能夠得以實現。從算復雜、手工編程困難或無法編出的程序能夠得以實現。從而降低了程序員的勞動強度，提高了編程效率，減少

25、了出錯而降低了程序員的勞動強度，提高了編程效率，減少了出錯幾率。幾率。上一頁返回5.2 數控機床的坐標系數控機床的坐標系5.2.15.2.1數控機床的坐標軸數控機床的坐標軸規定數控機床坐標軸，是為了準確地描述機床的運動，簡化規定數控機床坐標軸，是為了準確地描述機床的運動，簡化程序的編制方法，并使所編程序具有互換性數控機床坐標軸程序的編制方法，并使所編程序具有互換性數控機床坐標軸的指定方法已標準化，我國在的指定方法已標準化，我國在JB/T 3051-1999JB/T 3051-1999中規定廠各種中規定廠各種數控機床的坐標軸和運動方向。數控機床的坐標軸和運動方向。1.1.坐標軸和運動方向命名的原

26、則坐標軸和運動方向命名的原則. .標準的坐標系采用右手直角笛卡幾坐標系，如標準的坐標系采用右手直角笛卡幾坐標系，如圖圖5-15-1所示，所示，大拇指的方向為大拇指的方向為X X軸正方向，食指為軸正方向，食指為Y Y軸的正方向，中指為軸的正方向，中指為Z Z軸軸的正方向的正方向; ;. .永遠假定刀具相對于靜止的工件而運動永遠假定刀具相對于靜止的工件而運動; ;. .標準規定機床某一部件運動的正方向，是增大工件和刀具之標準規定機床某一部件運動的正方向，是增大工件和刀具之間距離的方向間距離的方向; ;. .機床旋轉坐標運動的正方向是按照右旋螺紋旋入工件的方向。機床旋轉坐標運動的正方向是按照右旋螺紋

27、旋入工件的方向。下一頁返回5.2 數控機床的坐標系數控機床的坐標系 2.2.坐標軸的指定坐標軸的指定(1)X(1)X軸軸XX軸通常是水平軸，它平行于工件的裝夾表面軸通常是水平軸，它平行于工件的裝夾表面; ;. .對于工件旋轉的機床對于工件旋轉的機床( (如車床如車床) )，X X軸的方向取水平的徑向，軸的方向取水平的徑向，其正方向為刀具遠離工件旋轉中心的方向其正方向為刀具遠離工件旋轉中心的方向; ;. .對于刀具旋轉的機床，若對于刀具旋轉的機床，若Z Z軸是垂直的，當從主軸向立柱看軸是垂直的，當從主軸向立柱看時，時，X X軸正方向指向右，若軸正方向指向右，若Z Z軸是水平的，當從主軸向工件方軸

28、是水平的，當從主軸向工件方向看時，向看時，X X軸正方向指向右軸正方向指向右; ;. .對刀具和工件均不旋轉的機床，對刀具和工件均不旋轉的機床，X X坐標平行于主要切削方向，坐標平行于主要切削方向，并以切削方向為正方向并以切削方向為正方向. .(2)Y(2)Y軸軸 YY軸垂直于軸垂直于X, ZX, Z軸軸; ; Y Y軸根據軸根據X, ZX, Z軸，按照右手直角笛卡幾坐標系確定。軸，按照右手直角笛卡幾坐標系確定。上一頁 下一頁返回5.2 數控機床的坐標系數控機床的坐標系(3)Z(3)Z軸軸ZZ軸是首先要指定的軸。規定機床的主軸為軸是首先要指定的軸。規定機床的主軸為Z Z軸，由它提供切軸，由它提

29、供切削功率削功率; ;. .如果機床沒有主軸如果機床沒有主軸( (如數控劍床如數控劍床) )，則取，則取Z Z軸為垂直于工件裝軸為垂直于工件裝夾表面方向夾表面方向; ;. .如果一個機床有多個主軸，則取常用的主軸為如果一個機床有多個主軸，則取常用的主軸為Z Z軸。軸。(4)(4)旋轉坐標旋轉坐標A, B, CA, B, C分別表示其軸線平行于分別表示其軸線平行于X, Y, ZX, Y, Z軸的旋轉軸的旋轉坐標。坐標。A, B, CA, B, C的正方向，相應地表示在的正方向，相應地表示在X, Y, ZX, Y, Z坐標正方向坐標正方向上，按照右旋螺紋前進的方向。上，按照右旋螺紋前進的方向。(5

30、)(5)附加坐標若在附加坐標若在X, Y, ZX, Y, Z主要直線運動之外，還有平行于它主要直線運動之外，還有平行于它們的運動，可分別將它們指定為們的運動，可分別將它們指定為U, V, %U, V, %，若還有第三組運，若還有第三組運動，則分別指定為動，則分別指定為P,QP,Q、R R。上一頁 下一頁返回5.2 數控機床的坐標系數控機床的坐標系5.2.25.2.2機床坐標系與工件坐標系機床坐標系與工件坐標系1.1.機床坐標系機床坐標系機床坐標系機床坐標系XYZXYZ是生產廠家在機床上設定的坐標系，其原點是是生產廠家在機床上設定的坐標系，其原點是機床上的一個固定點機床上的一個固定點, ,作為數

31、控機床運動部件的運動參考點，作為數控機床運動部件的運動參考點，在一般數控車床中，如在一般數控車床中，如圖圖5 -25 -2所示，原點為卡盤端面與主軸所示，原點為卡盤端面與主軸軸線的交點軸線的交點; ;在一般數控立銑床中，原點為運動部件在在一般數控立銑床中，原點為運動部件在X, Y, X, Y, Z Z三根坐標軸反方向運動的極限位置的交點，即在此狀態下的三根坐標軸反方向運動的極限位置的交點，即在此狀態下的工作臺左前角上。工作臺左前角上。上一頁 下一頁返回5.2 數控機床的坐標系數控機床的坐標系2.2.工件坐標系工件坐標系設定工件坐標系設定工件坐標系XpYpZpXpYpZp目的是編程方便。設置工件

32、坐標系原目的是編程方便。設置工件坐標系原點的原則應盡可能選擇在工件的設計基準和工藝基準上，工點的原則應盡可能選擇在工件的設計基準和工藝基準上，工件坐標系的坐標軸方向與機床坐標系的坐標軸方向保持一致。件坐標系的坐標軸方向與機床坐標系的坐標軸方向保持一致。在數控車床中，如在數控車床中，如圖圖5-35-3所示，原點所示，原點OpOp點一般設定在工件的右點一般設定在工件的右端面與主軸軸線的交點上。在數控銑床中，如端面與主軸軸線的交點上。在數控銑床中，如圖圖5- 45- 4所示，所示，Z Z軸的原點一般設定在工件的上表面，對于非對稱工件，軸的原點一般設定在工件的上表面，對于非對稱工件，X, YX, Y軸

33、的原點一般設定在工件的左前角上軸的原點一般設定在工件的左前角上; ;對于對稱工件，對于對稱工件，X, YX, Y軸軸的原點一般設定在工件對稱軸的交點上。的原點一般設定在工件對稱軸的交點上。上一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析5.3.15.3.1刀具的選擇刀具的選擇合理選擇數控加工用的刀具，是工藝處理中的重要內容之一。合理選擇數控加工用的刀具，是工藝處理中的重要內容之一。它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響產品的加工質量。它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響產品的加工質量。與普通機床加工相比，數控加工對刀具提出廠更高的要求與普通機床加工相比，數控加工對刀具提出廠更高的要

34、求: :強度強度高、精度高、切削速度和進給速度高、可靠性好、使用壽命長、高、精度高、切削速度和進給速度高、可靠性好、使用壽命長、斷屑及排屑性能好等。基于這些要求，刀具材料必須具備以下斷屑及排屑性能好等。基于這些要求，刀具材料必須具備以下主要性能主要性能: :較高的硬度和耐磨性、較高的耐熱性、足夠的強度和較高的硬度和耐磨性、較高的耐熱性、足夠的強度和韌性、較好的導熱性和良好的工藝性等。韌性、較好的導熱性和良好的工藝性等。目前，常用的刀具除了使用量大、面廣的高速鋼及硬質合金刀目前，常用的刀具除了使用量大、面廣的高速鋼及硬質合金刀具外，還涌現出一些新型材料刀具，如涂層刀具和非金屬材料具外，還涌現出一

35、些新型材料刀具，如涂層刀具和非金屬材料刀具。涂層刀具是在高速鋼及韌性較好的硬質合金基體上，通刀具。涂層刀具是在高速鋼及韌性較好的硬質合金基體上，通過氣相沉積法，涂覆一層極薄的耐磨性好的難熔金屬化合物，過氣相沉積法，涂覆一層極薄的耐磨性好的難熔金屬化合物，如如TiCTiC , , TiNTiN , TiB , TiB2 2等，等，以進一步改善切削性能、提高加工效率，以進一步改善切削性能、提高加工效率，并大大提高廠使用壽命。用作刀具的非金屬材料主要有陶瓷、并大大提高廠使用壽命。用作刀具的非金屬材料主要有陶瓷、金剛石和立方氮化硼等，這幾種材料都具有很高的硬度和耐磨金剛石和立方氮化硼等，這幾種材料都具

36、有很高的硬度和耐磨性，但脆性大、抗彎強度和韌性較差，故不宜承受沖擊載荷及性，但脆性大、抗彎強度和韌性較差，故不宜承受沖擊載荷及低速切削，也不適于加工各種軟金屬。低速切削，也不適于加工各種軟金屬。下一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析選擇刀具時，除了采用合適的刀具材料外，還要使其尺寸與工件的選擇刀具時，除了采用合適的刀具材料外，還要使其尺寸與工件的尺寸和形狀相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工常采用立銑尺寸和形狀相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工常采用立銑刀刀; ;銑平面時，應選硬質合金面銑刀銑平面時，應選硬質合金面銑刀; ;加工凸臺、凹槽時，選高速鋼加工凸臺、凹槽時，

37、選高速鋼立銑刀立銑刀; ;加工毛坯表面或粗加工時，可選用玉米齒硬質合金螺旋立加工毛坯表面或粗加工時，可選用玉米齒硬質合金螺旋立銑刀。選擇立銑刀時，刀具的有關參數，推薦按下述經驗數據選取，銑刀。選擇立銑刀時，刀具的有關參數，推薦按下述經驗數據選取，如如圖圖5 -55 -5所示。所示。刀具半徑刀具半徑r r應小于零件內輪廊的最小曲率半徑應小于零件內輪廊的最小曲率半徑 ，一般取，一般取r=(0.8 -r=(0.8 -0.9) ;0.9) ;工件的加工高度工件的加工高度 ( l( l為刀具切削部分長度為刀具切削部分長度) )，以保，以保證刀具有足夠的剛度證刀具有足夠的剛度; ;對盲孔或深槽，選取對盲孔

38、或深槽，選取L=H+(5-10)mm;L=H+(5-10)mm;. .加工外形及通槽時，選取加工外形及通槽時，選取L=H+rL=H+rg g+(5-10)mm ( r+(5-10)mm ( rg g為刀尖角半徑為刀尖角半徑););粗加工內輪廊面時，銑刀最大直徑粗加工內輪廊面時，銑刀最大直徑D1D1可按下式計算，如可按下式計算，如圖圖5- 65- 6所所示示; ;上一頁 下一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析式中，式中，D D為輪廓的最小凹圓角半徑為輪廓的最小凹圓角半徑; ; 為圓角鄰邊夾角等分線為圓角鄰邊夾角等分線上的加工余量上的加工余量; ; 為精加工余量為精加工余量;

39、; 為圓角兩鄰邊的最小夾為圓角兩鄰邊的最小夾角。角。. .加工肋時，刀具直徑為加工肋時，刀具直徑為D =(5-10)b (bD =(5-10)b (b為肋的厚度為肋的厚度) )。 對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環形銑刀、鼓形刀、錐形刀及盤形刀環形銑刀、鼓形刀、錐形刀及盤形刀( (見見圖圖5-75-7) )。上一頁 下一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析5.3.25.3.2工件的裝夾和換刀點位置的確定工件的裝夾和換刀點位置的確定1.1.工件的裝夾工件的裝夾在數控機床上加工工件時，定位安裝的基本原則與

40、普通機床在數控機床上加工工件時，定位安裝的基本原則與普通機床相同，也要合理選擇定位基準和夾緊方案。為了充分發揮數相同，也要合理選擇定位基準和夾緊方案。為了充分發揮數控機床的高速度、高效率的效能，在確定定位基準與夾緊方控機床的高速度、高效率的效能，在確定定位基準與夾緊方案時應注意以下幾點案時應注意以下幾點: :應具有較高的定位精度，定位基準盡量與設計基準、工藝基應具有較高的定位精度，定位基準盡量與設計基準、工藝基準、編程計算的基準保持一致，以減小定位誤差準、編程計算的基準保持一致，以減小定位誤差; ;盡量減少裝夾次數，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部盡量減少裝夾次數，盡可能在一次定位裝夾后，加

41、工出全部待加工面待加工面; ;避免采用占機人工調整式加工方案，應充分發揮數控機床的避免采用占機人工調整式加工方案，應充分發揮數控機床的效能。效能。上一頁 下一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析 2.2.選擇夾具的基本原則選擇夾具的基本原則. .要保證夾具的坐標方向與機床坐標方向相對固定要保證夾具的坐標方向與機床坐標方向相對固定; ;. .力求結構簡單，并大力推廣組合夾具、可調式夾具及其他通力求結構簡單，并大力推廣組合夾具、可調式夾具及其他通用夾具，以縮短生產準備時間、節省生產費用用夾具，以縮短生產準備時間、節省生產費用; ;工件的裝卻要快速、方便、可靠，以縮短輔助時間工件的

42、裝卻要快速、方便、可靠，以縮短輔助時間; ;夾具上各零件應不妨礙機床對工件各表面的加工，即夾具要夾具上各零件應不妨礙機床對工件各表面的加工，即夾具要敞開，其定位、夾緊機構等不能影響加工中的走刀敞開，其定位、夾緊機構等不能影響加工中的走刀; ;盡量采用液壓、電動和氣動方式進行控制和調整的夾具。盡量采用液壓、電動和氣動方式進行控制和調整的夾具。3.3.常用夾具的類型常用夾具的類型(1)(1)組合夾具組合夾具俗稱積木式夾具，是一種標準化程度及組合夾具組合夾具俗稱積木式夾具，是一種標準化程度及精度都較高的通用夾具，主要適用于數控銑床加工。精度都較高的通用夾具，主要適用于數控銑床加工。(2)(2)多工位

43、夾具多工位夾具可同時裝夾多個工件，有利于縮短多工位夾具多工位夾具可同時裝夾多個工件，有利于縮短生產準備時間，提高生產率，主要用于加工中心等機床上進生產準備時間，提高生產率，主要用于加工中心等機床上進行中等批量的工件加工。行中等批量的工件加工。上一頁 下一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析(3)(3)液壓、電動及氣動夾具這類夾具便于自動控制定位和夾緊，液壓、電動及氣動夾具這類夾具便于自動控制定位和夾緊，其應用范圍較寬。如數控車床上的液壓卡盤。其應用范圍較寬。如數控車床上的液壓卡盤。4.4.對刀點與換刀點的確定對刀點與換刀點的確定在編寫數控加工程序時，應正確地選擇對刀點和換刀點

44、的位在編寫數控加工程序時，應正確地選擇對刀點和換刀點的位置。對刀點就是數控機床在加工工件時，刀具相對于工件運置。對刀點就是數控機床在加工工件時，刀具相對于工件運動的起點。由于程序段從該點開始執行，所以對刀點又稱為動的起點。由于程序段從該點開始執行，所以對刀點又稱為程序起點或起刀點。程序起點或起刀點。對刀點的選擇原則是對刀點的選擇原則是: :便于用數字處理和簡化程序編制便于用數字處理和簡化程序編制; ;在機床上找正容易，加工中便于檢查在機床上找正容易，加工中便于檢查; ;引起的加工誤差小。引起的加工誤差小。對刀點可選在工件上，也可以選在工件外。但必須與工件的對刀點可選在工件上，也可以選在工件外。

45、但必須與工件的定位基準有一定的尺寸關系。如定位基準有一定的尺寸關系。如圖圖5 -85 -8中中的的X X和和Y Y坐標，這樣坐標，這樣才能確定機床坐標系與工件坐標系的關系。才能確定機床坐標系與工件坐標系的關系。下一頁上一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析為為了了提高加工精度，對刀點應盡量選在工件的設計基準或工提高加工精度，對刀點應盡量選在工件的設計基準或工藝基準上。如以孔定位的工件，可選孔的中心作為對刀點。藝基準上。如以孔定位的工件，可選孔的中心作為對刀點。刀具的位置則以此孔來找正，使對刀點和刀位點重合。工廠刀具的位置則以此孔來找正，使對刀點和刀位點重合。工廠常用的找正方法

46、是將千分表裝在機床主軸上，轉動機床主軸，常用的找正方法是將千分表裝在機床主軸上，轉動機床主軸，使使JJJJ位點與對刀點一致。一致性越好，對刀精度越高。所謂位點與對刀點一致。一致性越好，對刀精度越高。所謂JJJJ位點是指車刀、鎖刀的刀尖，鉆頭的鉆尖，立銑刀、端銑位點是指車刀、鎖刀的刀尖，鉆頭的鉆尖，立銑刀、端銑刀頭底面的中心，球頭銑刀的球頭中心。刀頭底面的中心，球頭銑刀的球頭中心。安裝工件時，工件坐標系要與機床坐標系有確定的尺寸關系。安裝工件時，工件坐標系要與機床坐標系有確定的尺寸關系。在工件坐標系設定后，從對刀點開始的第一個程序段的坐標在工件坐標系設定后，從對刀點開始的第一個程序段的坐標值，為

47、對刀點在機床坐標系中的坐標值值，為對刀點在機床坐標系中的坐標值(X(X0 0,Y,Yo o) )。當按絕對坐。當按絕對坐標編程時，不管對刀點和工件原點是否重合，都是標編程時，不管對刀點和工件原點是否重合，都是X X2 2、Y Y2 2; ;當當按增量坐標編程時，對刀點與工件零點重合時，第一個程序按增量坐標編程時，對刀點與工件零點重合時，第一個程序段的坐標值是段的坐標值是X X2 2 , ,Y Y2 2，不重合時，則為，不重合時，則為(X(X1 1+X+X2 2) ,(Y) ,(Y1 1+Y+Y2 2) )。上一頁 下一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析對刀點既是程序的起點，

48、也是程序的終點，因此在成批生產對刀點既是程序的起點，也是程序的終點，因此在成批生產中要考慮對刀點的重復精度。該精度可用對刀點相距機床原中要考慮對刀點的重復精度。該精度可用對刀點相距機床原點的坐標值點的坐標值(X(X0 0 ，Y Yo o) )來校核。來校核。加工過程中需要換刀時，應規定換刀點。換刀點是指刀架轉加工過程中需要換刀時，應規定換刀點。換刀點是指刀架轉位換刀時的位置。該點可以是某一固定點位換刀時的位置。該點可以是某一固定點( (如加工中心，其換如加工中心，其換刀機械手的位置是固定的刀機械手的位置是固定的) )，也可以是任意的一點，也可以是任意的一點( (如數控車如數控車床床) )。換刀

49、點應設在工件或夾具的外部，以刀架轉位時與工件。換刀點應設在工件或夾具的外部，以刀架轉位時與工件及其他部件不發生運動干涉為準。其設定值可用實際測量方及其他部件不發生運動干涉為準。其設定值可用實際測量方法或計算確定。法或計算確定。上一頁 下一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析5.3.35.3.3確定走刀路線確定走刀路線走刀路線走刀路線( (又稱加工路線又稱加工路線) )，就是刀位點相對于工件運動的軌，就是刀位點相對于工件運動的軌跡和方向。確定走刀路線時，應根據工件的精度和表面粗糙跡和方向。確定走刀路線時，應根據工件的精度和表面粗糙度要求以及機床、刀具的剛度等具體情況予以綜合考慮

50、。例度要求以及機床、刀具的剛度等具體情況予以綜合考慮。例如，銑削加工時是采用順銑還是采用逆銑，是一次走刀還是如，銑削加工時是采用順銑還是采用逆銑，是一次走刀還是多次走刀等。確定走刀路線還應使數值計算簡單，程序段少，多次走刀等。確定走刀路線還應使數值計算簡單，程序段少，以減少編程工作量。為充分發揮數控機床的效能，應使加工以減少編程工作量。為充分發揮數控機床的效能，應使加工路線最短，減少空行程時間。路線最短，減少空行程時間。對于點位控制的數控機床，只要求定位精度較高，定位過程對于點位控制的數控機床，只要求定位精度較高，定位過程盡可能快，而刀具相對工件的運動路線則是無關緊要的，因盡可能快，而刀具相對

51、工件的運動路線則是無關緊要的，因此這類機床應按空行程最短來安排走刀路線。例如在鉆削此這類機床應按空行程最短來安排走刀路線。例如在鉆削圖圖5 5 -9(a)-9(a)所示的工件時，圖所示的工件時，圖5-9(c)5-9(c)所示的空行程進給路線比圖所示的空行程進給路線比圖5-5-9(b)9(b)所示的常規的空行程進給路線要短。所示的常規的空行程進給路線要短。上一頁 下一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析對于點位控制的數控機床還要確定刀具軸向運動尺寸，其大對于點位控制的數控機床還要確定刀具軸向運動尺寸，其大小主要由工件的軸向尺寸決定，并應考慮一些輔助尺寸。例小主要由工件的軸向尺寸

52、決定，并應考慮一些輔助尺寸。例如如圖圖5-105-10所示的鉆孔情況，所示的鉆孔情況，Z Zd d為孔的深度為孔的深度; ; 為引入距離，為引入距離，一般對已加工面取一般對已加工面取1-3mm1-3mm，毛面取，毛面取5-8mm5-8mm，攻螺紋時取，攻螺紋時取5-10mm5-10mm。鉆通孔時刀具超越量取鉆通孔時刀具超越量取1-3mm.1-3mm.由圖由圖5-105-10知知式中，式中，ZpZp為鉆頭鉆錐長為鉆頭鉆錐長;D;D為鉆頭直徑為鉆頭直徑; ; 為鉆頭半頂角。為鉆頭半頂角。銑削平面零件時，為了保證輪廓表面的粗糙度要求，減少接銑削平面零件時，為了保證輪廓表面的粗糙度要求，減少接刀痕跡，

53、需要精心設計刀具的刀痕跡，需要精心設計刀具的“切入切入”和和“切出切出”程序。例程序。例如如圖圖5-115-11所示，銑削外輪廓時，銑刀應沿零件輪廓曲線的延所示，銑削外輪廓時，銑刀應沿零件輪廓曲線的延長線切向切入和切出。不應沿法向切入和切出，以避免產生長線切向切入和切出。不應沿法向切入和切出，以避免產生接刀痕。接刀痕。上一頁 下一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析在銑削在銑削圖圖5 -125 -12所示凹槽一類的封閉內輪廓時，其切入和切出所示凹槽一類的封閉內輪廓時，其切入和切出無法外延，銑刀要沿零件輪廓的法線方向切入和切出，此時，無法外延，銑刀要沿零件輪廓的法線方向切入和切

54、出，此時，切入點和切出點盡可能選在零件輪廓兩幾何元素的交點處。切入點和切出點盡可能選在零件輪廓兩幾何元素的交點處。圖圖5 -125 -12列出了三種走刀方案，為了保證凹槽側面達到所要求列出了三種走刀方案，為了保證凹槽側面達到所要求的表面粗糙度，最終輪廓應由最后環切走刀連續加工出來為的表面粗糙度，最終輪廓應由最后環切走刀連續加工出來為好，所以圖好，所以圖5-12(c)5-12(c)的走刀路線方案最好，圖的走刀路線方案最好，圖5-12(a)5-12(a)方案最方案最差。差。在輪廓加工過程中應盡量避免進給停頓。進給停頓將引起切在輪廓加工過程中應盡量避免進給停頓。進給停頓將引起切削力的變化，從而引起下

55、件、刀具、夾具、機床系統彈性變削力的變化，從而引起下件、刀具、夾具、機床系統彈性變形發生變化，導致在停頓處的工件表面留下劃痕。形發生變化，導致在停頓處的工件表面留下劃痕。上一頁 下一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析在數控機床上加工螺紋時，沿螺距方向的在數控機床上加工螺紋時，沿螺距方向的Z Z向進給和主軸的旋向進給和主軸的旋轉要保持嚴格的速比關系。但考慮轉要保持嚴格的速比關系。但考慮Z Z向從停止狀態到達指令的向從停止狀態到達指令的進給速度進給速度(mm/r(mm/r，隨動系統總要有一過渡過程，因此在安排，隨動系統總要有一過渡過程，因此在安排Z Z向加工路線時，要有引入距離

56、向加工路線時，要有引入距離 ，和超越距離，和超越距離 ，如，如圖圖5-135-13所示。所示。 一般取一般取2-5mm2-5mm，對大螺距的螺紋取大值，對大螺距的螺紋取大值; ; 一般取一般取 左右。若螺紋收尾處無退刀槽，收尾處的形狀與數控系統有左右。若螺紋收尾處無退刀槽，收尾處的形狀與數控系統有關，一般取關，一般取4545退刀收尾。退刀收尾。銑削曲面時，常用球頭刀采用銑削曲面時，常用球頭刀采用“行切法行切法”進行加工。所謂行進行加工。所謂行切法是指刀具與工件輪廓的切點軌跡是一行一行的，而行間切法是指刀具與工件輪廓的切點軌跡是一行一行的，而行間距是按零件加工精度要求確定的距是按零件加工精度要求

57、確定的。5.3.45.3.4切削用量的選擇切削用量的選擇數控機床加工中的切削用量是表示機床的主運動和進給運動數控機床加工中的切削用量是表示機床的主運動和進給運動大小的重要參數，它包括背吃刀量切削速度、進給速度。其大小的重要參數，它包括背吃刀量切削速度、進給速度。其具體數值應根據數控機床說明書、切削原理中規定的方法并具體數值應根據數控機床說明書、切削原理中規定的方法并結合實踐經驗加以確定，并應編入程序單。結合實踐經驗加以確定，并應編入程序單。下一頁上一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析1.1.切削速度切削速度v v的確定的確定切削速度又稱線速度，它是指切削時，刀具切削刃上某點

58、相切削速度又稱線速度，它是指切削時，刀具切削刃上某點相對于待加工表面在主運動方向上的瞬時速度。常用的切削速對于待加工表面在主運動方向上的瞬時速度。常用的切削速度見度見表表5 -35 -3所示。所示。2.2.背吃刀量背吃刀量a ap p的確定的確定背吃刀量是指在垂直于進給方向上，待加工表面與已加工表背吃刀量是指在垂直于進給方向上，待加工表面與已加工表面間的距離。它的大小根據機床、工件、刀具系統的剛度來面間的距離。它的大小根據機床、工件、刀具系統的剛度來決定。在剛度允許的情況下，盡可能使決定。在剛度允許的情況下，盡可能使a a，選得等于工件的加，選得等于工件的加工余量。這樣可以減少走刀次數，提高加

59、工效率。當零件的工余量。這樣可以減少走刀次數，提高加工效率。當零件的精度要求較高時，則考慮留出精度要求較高時，則考慮留出半精加工和精加工的切削余量，半精加工和精加工的切削余量，一般取一般取0. 2 -0. 5 mm0. 2 -0. 5 mm。切削速度確定后，計算主軸轉速切削速度確定后，計算主軸轉速( (主軸轉速要根據計算值在機主軸轉速要根據計算值在機床說明書中選定相近的標準值床說明書中選定相近的標準值) )。下一頁上一頁返回5.3 數控機床加工工藝分析數控機床加工工藝分析3.3.進給速度進給速度f f的確定的確定進給速度是指單位時間內或主軸旋轉一周，刀具沿進給方向進給速度是指單位時間內或主軸旋

60、轉一周，刀具沿進給方向移動的距離。它是數控機床切削用量中的一個重要參數，通移動的距離。它是數控機床切削用量中的一個重要參數，通常根據零件加工精度和表面粗糙度要求來選取。要求較高時，常根據零件加工精度和表面粗糙度要求來選取。要求較高時，進給速度應取小一些，一般取進給速度應取小一些，一般取20-5Omm/min20-5Omm/min。另外，在選取進給速度時，還應考慮以下幾點另外，在選取進給速度時，還應考慮以下幾點: : . .為了提高生產率，在保證加工質量的前提下，盡量選較大為了提高生產率，在保證加工質量的前提下，盡量選較大的進給速度的進給速度; ;切斷、精加工、深孔加工或高速鋼刀具切削時，應選用