1、第二章 数控程序编制 2021年10月18日 数控技术数控技术数控技术数控技术数控技术数控技术 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章第二章 数控加工编程基础数控加工编程基础 2-1 2-1 概述概述 2.1.1 2.1.1 数控编程的基本概念数控编程的基本概念 所谓程序编制，就是将零件的工艺过程、工艺参数所谓程序编制，就是将零件的工艺过程、工艺参数(F(F、S S、T)T)、 刀具位移量与方向以及辅助动作（换刀、冷却、夹紧等），按刀具位移量与方向以及辅助动作（换刀、冷却、夹紧等），按 运动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编写加工运动顺序和所用数控机床规定的指令代
2、码及程序格式编写加工 程序单（相当于普通机床加工的工艺过程卡），再将程序单中程序单（相当于普通机床加工的工艺过程卡），再将程序单中 的全部内容记录在控制介质上（如穿孔带、磁带等）然后输给的全部内容记录在控制介质上（如穿孔带、磁带等）然后输给 数控装置，从而指挥数控机床加工。这种数控装置，从而指挥数控机床加工。这种从零件图纸到制成控从零件图纸到制成控 制介质的过程称为数控加工的程序编制制介质的过程称为数控加工的程序编制。 u在数控机床上加工零件时，从分析零件图纸到获得数在数控机床上加工零件时，从分析零件图纸到获得数 控机床所需要的控制介质的全部过程为程序编制，简称控机床所需要的控制介质的全部过程
3、为程序编制，简称 “编程编程”。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 u记录数控加工程序的控制介质早期都用穿孔纸带。记录数控加工程序的控制介质早期都用穿孔纸带。 目前在大多数情况下，都以磁盘、磁带取代了纸目前在大多数情况下，都以磁盘、磁带取代了纸 带；或者通过计算机通信接口，将编好的程序传带；或者通过计算机通信接口，将编好的程序传 送到机床数控系统中；一些简单的零件程序，一送到机床数控系统中；一些简单的零件程序，一 般都在数控系统的键盘上用手动数据输入方式般都在数控系统的键盘上用手动数据输入方式 （MDIMDI）传送到数控系统中。）传送到数控系统中。 u 在编程过程中，用来记录
4、工艺过程、工艺参数在编程过程中，用来记录工艺过程、工艺参数 和位移数据的表格文件称为和位移数据的表格文件称为“零件加工程序单零件加工程序单”， 简称简称“程序单程序单”，它是制备介质的依据。编程的，它是制备介质的依据。编程的 关键问题是如何根据零件图纸正确地编写出程序关键问题是如何根据零件图纸正确地编写出程序 单。单。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 图纸工艺分析（分析图样，确定加图纸工艺分析（分析图样，确定加 工工艺过程）工工艺过程） 在确定加工工艺过程时，编程人员在确定加工工艺过程时，编程人员 要根据零件图样进行工艺分析，然要根据零件图样进行工艺分析，然 后选定机床、刀
5、具与夹具；确定零后选定机床、刀具与夹具；确定零 件加工的工艺线路、工步顺序及切件加工的工艺线路、工步顺序及切 削用量等工艺参数等。削用量等工艺参数等。 确定加工方法确定加工方法 加工路线的设计加工路线的设计 加工工序内容设计加工工序内容设计 1、数控编程的内容和步骤、数控编程的内容和步骤 2.1.2 2.1.2 数控编程内容数控编程内容 计算运动轨迹计算运动轨迹 程序编制程序编制 制备控制介质制备控制介质 校验和试切校验和试切 零件图纸零件图纸 错误错误 修修 改改 这些工作与普通机床加工零件时工这些工作与普通机床加工零件时工 艺规程的编制基本上是相似的，但艺规程的编制基本上是相似的，但 也有
6、自身的一些特点。也有自身的一些特点。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 q按已确定的加工路线和允许的零件按已确定的加工路线和允许的零件 加工误差，计算出所需的输入数控加工误差，计算出所需的输入数控 装置的数据，称为数值计算。装置的数据，称为数值计算。数值数值 计算的主要内容是在规定的坐标系计算的主要内容是在规定的坐标系 内计算零件轮廓和刀具运动的轨迹内计算零件轮廓和刀具运动的轨迹 的坐标值。的坐标值。数值计算的复杂程序取数值计算的复杂程序取 决于零件的复杂程度和数控装置功决于零件的复杂程度和数控装置功 能的强弱，差别很大。对于点位控能的强弱，差别很大。对于点位控 制的数控机床
7、（如数控冲床等）加制的数控机床（如数控冲床等）加 工的零件，一般不需要计算，只是工的零件，一般不需要计算，只是 当零件图样坐标系与编制坐标系不当零件图样坐标系与编制坐标系不 一致时，才需要对坐标进行换算。一致时，才需要对坐标进行换算。 错误错误 计算运动轨迹计算运动轨迹 图纸工艺分析图纸工艺分析 程序编制程序编制 制备控制介质制备控制介质 校验和试切校验和试切 零件图纸零件图纸 修修 改改 计算运动轨迹（刀具运动轨迹的坐标数值计算）计算运动轨迹（刀具运动轨迹的坐标数值计算） 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 编制零件加工程序单编制零件加工程序单 加工路线、工艺参数及刀具运动加
8、工路线、工艺参数及刀具运动 轨迹确定以后，编程人员可以根轨迹确定以后，编程人员可以根 据数控系统规定指令代码及程序据数控系统规定指令代码及程序 格式，编写零件加工程序单。此格式，编写零件加工程序单。此 外，还应填写有关的工艺文件，外，还应填写有关的工艺文件， 如数控加工工序卡片、数控刀具如数控加工工序卡片、数控刀具 卡片、数控刀具明细表等。卡片、数控刀具明细表等。 计算运动轨迹计算运动轨迹 图纸工艺分析图纸工艺分析 程序编制程序编制 制备控制介质制备控制介质 校验和试切校验和试切 零件图纸零件图纸 错误错误 修修 改改 2.1.2 2.1.2 数控编程内容数控编程内容 第二章 数控加工的程序编
9、制 2021年10月18日 制备控制介质制备控制介质 将程序单上的内容记将程序单上的内容记 录在控制介质上，作为录在控制介质上，作为 数控系统的输入信息，数控系统的输入信息， 若程序较简单，也可直若程序较简单，也可直 接通过键盘输入。接通过键盘输入。 2.1.2 数控编程内容数控编程内容 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 q程序的校验和试切程序的校验和试切 所制备的控制介质，必须经过进一步的校验所制备的控制介质，必须经过进一步的校验 和试切削，才能用于正式加工。一般采用和试切削，才能用于正式加工。一般采用 空走刀校验、空运转画图校验以检查机床空走刀校验、空运转画图校验以检查机
10、床 运动轨迹与动作的正确性。运动轨迹与动作的正确性。 2.1.2 数控编程内容数控编程内容 常用的校验和试切方法：常用的校验和试切方法： 对于平面轮廓零件可在机床上用笔代替刀具、坐对于平面轮廓零件可在机床上用笔代替刀具、坐 标纸代替工件进行空运转空运行绘图。标纸代替工件进行空运转空运行绘图。 对于空间曲面零件，可用蜡块、塑料或木料或价对于空间曲面零件，可用蜡块、塑料或木料或价 格低的材料作工件，进行试切，以此检查程序的格低的材料作工件，进行试切，以此检查程序的 正确性。正确性。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 在具有图形显示功能的机床上，用静态显示（机床不动在具有图形显示功
11、能的机床上，用静态显示（机床不动 ）或动态显示（模拟工件的加工过程）的方法，则更）或动态显示（模拟工件的加工过程）的方法，则更 为方便。为方便。 上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别工件上述方法只能检查运动轨迹的正确性，不能判别工件 的加工误差。的加工误差。首件试切首件试切(在允许的条件下在允许的条件下)方法不仅可查方法不仅可查 出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是 否符合要求。否符合要求。 当发现错误时，应分析错误的性质，或修改程序单，当发现错误时，应分析错误的性质，或修改程序单， 或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求或
12、调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求 为止。为止。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 从以上内容来看，作为一名编程人员，从以上内容来看，作为一名编程人员， 不但要熟悉数控机床的结构、数控系统不但要熟悉数控机床的结构、数控系统 的功能及有关标准，而且还必须是一名的功能及有关标准，而且还必须是一名 好的工艺人员，要熟悉零件的加工工艺、好的工艺人员，要熟悉零件的加工工艺、 装卡方法、刀具、切削用量的选择等方装卡方法、刀具、切削用量的选择等方 面的知识。面的知识。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 数控编程的方法有两种：手工编程和自动编程两种。数控编程的方法
13、有两种：手工编程和自动编程两种。 手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要 求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具 备机械加工工艺知识和数值计算能力）备机械加工工艺知识和数值计算能力） 手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件，程序段不手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件，程序段不 多，采用手工编程容易完成，而且经济、及时。在点位多，采用手工编程容易完成，而且经济、及时。在点位 加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广 泛使用
14、。泛使用。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 （2 2）自动编程：利用）自动编程：利用“数控语言数控语言”编写编写“零件源程序零件源程序”，经自动编程，经自动编程 系统软件编译运行，并根据选定的数控机床控制系统的特定要求进行系统软件编译运行，并根据选定的数控机床控制系统的特定要求进行 “后置处理后置处理”，后生成，后生成“目标程序目标程序”，制成加工介质（如：纸带、软，制成加工介质（如：纸带、软 盘）或工艺文件，这一过程称为盘）或工艺文件，这一过程称为“自动编程自动编程”。 自动编程也称计算机辅助编程；即程序编制工作的大部分或全部自动编程也称计算机辅助编程；即程序编制工作的大
15、部分或全部 由计算机来完成。如完成坐标值计算、编写零件加工程序单、自动地由计算机来完成。如完成坐标值计算、编写零件加工程序单、自动地 输出打印加工程序单和制备控制介质等。自动编程方法减轻了编程人输出打印加工程序单和制备控制介质等。自动编程方法减轻了编程人 员的劳动强度，缩短了编程时间，提高了编程质量，同时解决了手工员的劳动强度，缩短了编程时间，提高了编程质量，同时解决了手工 编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。工件表面形状愈复杂，工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。工件表面形状愈复杂，工 艺过程愈繁琐，自动编程的优势愈明显。艺过程愈繁琐，自动编程的优势愈明显。 自动编程的方法种类很多，发
16、展也很迅速。根据编程信息的输入自动编程的方法种类很多，发展也很迅速。根据编程信息的输入 和计算机对信息的处理方式的不同，可以分为语言式自动编程和图形和计算机对信息的处理方式的不同，可以分为语言式自动编程和图形 交互式自动编程。交互式自动编程。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 自动编程适用于：自动编程适用于： 形状复杂的零件，特别是非圆曲线、列形状复杂的零件，特别是非圆曲线、列 表曲线或曲面的零件表曲线或曲面的零件 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如虽不复杂但编程工作量很大的零件（如 有数千个孔的零件）有数千个孔的零件） 虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮虽不复杂但计算工作量
17、大的零件（如轮 廓加工时，非圆曲线的计算）廓加工时，非圆曲线的计算） 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 据据国外统计：国外统计： 用手工编程时，一个零件的编程时间与机床用手工编程时，一个零件的编程时间与机床 实际加工时间之比，平均约为实际加工时间之比，平均约为 3030：1 1。 数控机床不能开动的原因中，有数控机床不能开动的原因中，有2030%2030%是由是由 于加工程序不能及时编制出于加工程序不能及时编制出造成的造成的 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18
18、日 机床在实际加工时不论是刀具移动还是工件移机床在实际加工时不论是刀具移动还是工件移 动，一律假定工件静止不动，而刀具在移动。动，一律假定工件静止不动，而刀具在移动。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 （3）坐标轴的确定方法）坐标轴的确定方法 确定机床坐标轴时，一般先确定确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴，再确定轴，再确定X轴和轴和Y轴。轴。 1) Z轴。平行于机床主轴（传递切削动力）的轴线作为轴。平行于机床主轴（传递切削动力）的轴线作为Z轴，轴，刀具远刀具远 离工件的方向为
19、离工件的方向为Z轴的正方向轴的正方向。 对于有主轴的机床对于有主轴的机床：如卧式车床和立式升降台铣床等，以机床主轴轴线：如卧式车床和立式升降台铣床等，以机床主轴轴线 作为作为Z轴；轴； 对于没有主轴的机床对于没有主轴的机床：如牛头刨床，规定垂直于装夹面的坐标轴为：如牛头刨床，规定垂直于装夹面的坐标轴为Z轴。轴。 对于有几根主轴的机床对于有几根主轴的机床：如龙门铣床，选择其中一个与工作台面相垂直：如龙门铣床，选择其中一个与工作台面相垂直 的主轴为主要主轴，并以它来确定的主轴为主要主轴，并以它来确定z轴方向轴方向 若主轴能摆动：若主轴能摆动： 在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这在
20、摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则这 个坐标便是个坐标便是Z Z坐标；坐标； 若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面 的方向为的方向为Z Z坐标坐标 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 立式5轴数控铣床的坐标系 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 2 2） X X坐标坐标 标准规定：标准规定：X X轴为水平方向，且垂直于轴为水平方向，且垂直于Z Z轴并平行于工件的夹装面轴并平行于工件的夹装面 q在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等
21、）。在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。 Z Z轴水平（卧式），则从刀具主轴后端向工件看时，轴水平（卧式），则从刀具主轴后端向工件看时，X X坐标的坐标的 正方向指向右边。正方向指向右边。 Z Z轴垂直（立式）：轴垂直（立式）： 单立柱机床，面对刀具主轴向立柱看时，单立柱机床，面对刀具主轴向立柱看时，X X的正方向指向的正方向指向 右边；右边； 双立柱机床双立柱机床( (龙门机床龙门机床) )，从刀具向左立柱看时，从刀具向左立柱看时，X X轴的正轴的正 方向指向右边。方向指向右边。 p在工件旋转的机床上（车床、磨床等），在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X X轴的运动方向是工件轴的运动
22、方向是工件 的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X X 轴的正方向。轴的正方向。 p对于无主轴的机床：对于无主轴的机床：如刨床等，则选定主要切削方向为如刨床等，则选定主要切削方向为X轴方向。轴方向。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 则则 从刀具主轴后端向从刀具主轴后端向 工件看时，工件看时，X X坐标的坐标的 正方向指向右边。正方向指向右边。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 单立柱机床单立柱机床面对刀具主轴向立柱看时面对刀具主轴向立柱看时 立式5轴数控铣床的坐标系 第二章 数控加工的
23、程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 4） 旋转运动旋转运动 围绕坐标轴围绕坐标轴X、Y、Z旋转的运动，分别用旋转的运动，分别用 A、B、C表示。它们的正方向用右手螺旋法则判定。表示。它们的正方向用右手螺旋法则判定。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 立式5轴数控铣床的坐标系 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18
24、日 对于工件运动而不是刀具运动的基础，必须将前对于工件运动而不是刀具运动的基础，必须将前 述为刀具运动所作的规定作相反的安排。用述为刀具运动所作的规定作相反的安排。用加加 “”字母，如字母，如+X+X，表示工件相对刀具正方向，表示工件相对刀具正方向 运动指令。而不加运动指令。而不加“”字母，如字母，如+X+X，则表示刀，则表示刀 具相对于工件负向运动指令。二者表示的运动方具相对于工件负向运动指令。二者表示的运动方 向相反。向相反。对于编程人员之考虑不加对于编程人员之考虑不加“”的运动的运动 方向，对于机床制造者，则需要考虑带方向，对于机床制造者，则需要考虑带“”的的 运动方向。运动方向。 第二
25、章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 （4 4）分辨率（）分辨率（ResolutionResolution） q分辨率：两个相邻分散细节之间可以分辨的最小间隔。分辨率：两个相邻分散细节之间可以分辨的最小间隔。 q分辨率对控制系统而言，它是可以控制的最小位移量。分辨率对控制系统而言，它是可以控制的最小位移量。 q数控机床的最小位移量（最小设定单位，最小编程单位，最小指令增量，数控机床的最小位移量（最小设定单位，最小编程单位，最小指令增量， 脉冲当量（步进电机）是指数控机床的最小移动单位，它是数控机床脉冲当量（步进电机）是指数控机床的最小移动单位，它是数控机床 的一个重要技术指标。一般为
26、的一个重要技术指标。一般为0.00010.01mm0.00010.01mm，视具体机床而定。），视具体机床而定。） q脉冲当量脉冲当量对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）机床位移部件的对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）机床位移部件的 运动量。运动量。 编程时，所有的编程尺寸都应转换成与最小设定单位相对应的数量编程时，所有的编程尺寸都应转换成与最小设定单位相对应的数量。 编程尺寸有两种表示法：编程尺寸有两种表示法： 1 1、 以最小设定单位为最小单位来表示；以最小设定单位为最小单位来表示； 2 2、 以毫米为单位，以有效位小数来表示。以毫米为单位，以有效位小数来表示。 如：如：X=524.29
27、5X=524.295，Y=36.52Y=36.52，最小设定单位为，最小设定单位为0.010.01，则：，则： 1 1 法表示：法表示：X52430 Z3652X52430 Z3652 2 2 法表示：法表示：X524.30 Z36.52X524.30 Z36.52 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 2、绝对坐标系与相对坐标系绝对坐标系与相对坐标系 q绝对坐标系：所有坐标值均从坐标原点计量的坐标系。所用的编绝对坐标系：所有坐标值均从坐标原点计量的坐标系。所用的编 程指令称为绝对指令。绝对坐标常用程指令称为绝对指令。绝对坐标常用X X、Y Y、Z Z代码表示。代码表示。 q增量
28、坐标系：运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系，增量坐标系：运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系， 其坐标原点是移动的。所用的编程指令称为增量指令。增量坐标其坐标原点是移动的。所用的编程指令称为增量指令。增量坐标 常用常用U U、V V、W W代码表示。代码表示。 q如图如图210210，加工直线，加工直线ABAB，在绝对坐标系中表示，在绝对坐标系中表示B B点坐标值：点坐标值：XBXB 3030，YBYB5050；在增量坐标系中表示；在增量坐标系中表示B B点坐标值为：点坐标值为：UBUB2020，VBVB 3030 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 编程总是基于
29、某一坐标系统的，因此，编程总是基于某一坐标系统的，因此， 弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概 念及相互关系是至关重要的。念及相互关系是至关重要的。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 1）机床坐标系与机床原点及机床参考点）机床坐标系与机床原点及机床参考点 机床坐标系：机床坐标系：数控机床安装调试时便设定好的固定坐标数控机床安装调试时便设定好的固定坐标 系，并设有固定的坐标原点，就是系，并设有固定的坐标原点，就是机床原点机床原点（机械原（机械原 点），定义是：数控机床进行加工运动的基准参考点点），定义是：数控机床进行加工运动的基准参考点. 机
30、床坐标系机床坐标系以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床 固有的座标系，它具有唯一性。固有的座标系，它具有唯一性。 机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的 参考坐标系。参考坐标系。 注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐 标系的参考坐标系。标系的参考坐标系。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 机床参考点机床参考点：用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。是机：用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。是机 床坐标系中一个固定不变的
31、极限点，其固定位置由各轴向的机械挡床坐标系中一个固定不变的极限点，其固定位置由各轴向的机械挡 块来确定。对数控铣床、加工中心而言，机床参考点与机床原点重块来确定。对数控铣床、加工中心而言，机床参考点与机床原点重 合，一般取在合，一般取在X X、Y Y、Z Z坐标的正方向极限位置上；对数控车床（如坐标的正方向极限位置上；对数控车床（如 图图2-82-8），机床原点取在卡盘右端面与旋转中心线的交点之处，机），机床原点取在卡盘右端面与旋转中心线的交点之处，机 床参考点在车刀退离主轴端面和旋转中心线最远的某一固定点。床参考点在车刀退离主轴端面和旋转中心线最远的某一固定点。 +X 第二章 数控加工的程序
32、编制 2021年10月18日 2）工件原点与工件坐标系）工件原点与工件坐标系 q工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定 的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点 重合。重合。 q工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标 系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。 q工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工 件原点与机床原点间的距离。件原点与机床原点间的距离。 q现代数控机床均可
33、设置多个工件坐标系，在加工现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工 时通过时通过G指令进行换。指令进行换。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 工件原点只与工件有关，而与机床坐标系无关。但考工件原点只与工件有关，而与机床坐标系无关。但考 虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该 与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。工件原点工件原点 的设置一般应遵循下列原则的设置一般应遵循下列原则： （1）工件原点与设计基准或装配基准重合，以利于）工件原点与设计基准或装配基准重合，以利于 编程；编程； （2）工
34、件原点尽量选在尺寸精度高、表面粗糙度值）工件原点尽量选在尺寸精度高、表面粗糙度值 小的工件表面上；小的工件表面上； （3）工件原点最好选在工件的对称中心上；）工件原点最好选在工件的对称中心上； （4）要便于测量和检验。）要便于测量和检验。 注意：设定编程坐标系时，注意：设定编程坐标系时， 假定工件固定不动，用刀具运假定工件固定不动，用刀具运 动的坐标系来编程。动的坐标系来编程。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 3） 机床坐标系与工件坐标系的关系机床坐标系与工件坐标系的关系 机床坐标系与工件坐标系的相应坐标轴一般相平行，方机床坐标系与工件坐标系的相应坐标轴一般相平行，方 向也
35、相同，但原点不同。工件原点与机床原点间的距离向也相同，但原点不同。工件原点与机床原点间的距离 称为工件原点偏置，加工时，这个偏置值需预先输入到称为工件原点偏置，加工时，这个偏置值需预先输入到 数控系统中。（图数控系统中。（图29） 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 Y 轴 偏 置 量 X轴偏置量 工件原点 Z轴偏置量 Y轴 机床原点 X轴 Z轴 卧式数控机床的坐标系 X轴 Z 轴 偏 置 量 Y轴 Y轴偏置量 X轴偏置量 机床原点 工件原点 立式数控机床的坐标系 Z轴 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二
36、章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 1. 1. 数控加工工艺特点数控加工工艺特点 1 1数控加工工艺的内容十分具体数控加工工艺的内容十分具体 通用机床上由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来通用机床上由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来 处理的许多工艺问题，在数控加工时转变成为编程人员必须事先具处理的许多工艺问题，在数控加工时转变成为编程人员必须事先具 体设计和具体安排的内容。体设计和具体安排的内容。 2 2数控加工的工艺处理相当严密数控加工的工艺处理相当严密 在进行数控加工的工艺处理时，必须注意到加工过程中的每在进行数控加工的工艺处理时，必须注意到加工过程中的每 一
37、个细节，考虑要十分严密。编程人员不仅必须具备较扎实的工艺一个细节，考虑要十分严密。编程人员不仅必须具备较扎实的工艺 基础知识和较丰富的工艺设计经验，而且必须具有严谨踏实的工作基础知识和较丰富的工艺设计经验，而且必须具有严谨踏实的工作 作风。作风。 2.1.4 2.1.4 数控编程的工艺处理数控编程的工艺处理 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 （3 3）对刀点）对刀点 “对刀点对刀点”就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件 运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点 又称为又称为
38、“程序起点程序起点”或或“起刀点起刀点”。对刀点可选在工件。对刀点可选在工件 上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上） 选择对刀点的原则：选择对刀点的原则： 1).1).要便于数学处理和简化编程；要便于数学处理和简化编程； 2).2).在机床上找正容易，加工中检查方便；在机床上找正容易，加工中检查方便； 3).3).引起的加工误差小。引起的加工误差小。 注：对刀点可选在零件上或零件外，应与零件的定位基准有注：对刀点可选在零件上或零件外，应与零件的定位基准有 一定的尺寸关系。尽量选在零件的设计基准或工艺基准一定的尺寸关系。尽量选在零件的设计基准或工
39、艺基准 上。上。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 若对刀精度要求不高时，可直接选若对刀精度要求不高时，可直接选 用零件上或夹具上的某些表面作用零件上或夹具上的某些表面作 为对刀面。为对刀面。 对刀点即是程序的起点又是程序的终对刀点即是程序的起点又是程序的终 点。因此在成批生产中要考虑对刀点。因此在成批生产中要考虑对刀 点的重复精度，该精度可用对刀点点的重复精度，该精度可用对刀点 相距机床原点的坐标值（相距机床原点的坐标值（x0 x0，y0y0） 来校核。来校核。 若对刀精度要求较高时，对刀点应尽若对刀精度要求较高时，对刀点应尽 量选在零件的设计基准或工艺基准量选在零件的设计
40、基准或工艺基准 上。如以孔定位的工件，可选孔的上。如以孔定位的工件，可选孔的 中心作为对刀点。刀具的位置则以中心作为对刀点。刀具的位置则以 此孔来找正，使此孔来找正，使“刀位点刀位点”与与“对对 刀点刀点”重合。重合。 Y Z 35 30 工件对刀示意图 刀具 夹具 垫板 螺栓 工件 螺帽 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 “换刀点换刀点”是指刀架转位换刀时的位置。是指刀架转位换刀时的位置。 该点可以是某一固定点（如加工中心机床，其换刀机械该点可以是某一固定点（如加工中心机床，其换刀机械 手的位置是固定的），也可以是任意的一点（如车手的位置是固定的），也可以是任意的一点（如车
41、 床）。换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转位床）。换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转位 时不碰工件及其他部件为准。其设定值可用实际测量时不碰工件及其他部件为准。其设定值可用实际测量 方法或计算确定。方法或计算确定。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 立铣立铣 刀指刀具轴线与刀具底面的交点，球头铣刀指球头铣刀的球心，刀指刀具轴线与刀具底面的交点，球头铣刀指球头铣刀的球心， 车刀和镗刀指刀尖，钻头指钻尖。车刀和镗刀指刀尖，钻头指钻尖。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 数控加工工艺的内容：数控加工工艺的内容： 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月
42、18日 3.零件的加工工艺分析零件的加工工艺分析 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 3.零件的加工工艺分析零件的加工工艺分析 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 包括内容包括内容：产品的零件图样分析和结构工艺性分析两部分。：产品的零件图样分析和结构工艺性分析两部分。 2) 零件图样分析零件图样分析 零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点。对数控加工来说，最零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点。对数控加工来说，最 倾向于以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。设计人员在尺寸倾向于以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。设计人员在尺寸 标注中考虑到装配等使用特性
43、方便，而不得不采用局部分散的标注标注中考虑到装配等使用特性方便，而不得不采用局部分散的标注 方法，这样会给工序安排与数控加工带来诸多不便。方法，这样会给工序安排与数控加工带来诸多不便。 图图1 分析被加工零件的设计图纸，审查与分析定位基准的可靠性。分析被加工零件的设计图纸，审查与分析定位基准的可靠性。 各图形几何元素各图形几何元素(点、线、面点、线、面)的相互关系的相互关系(如相切、相交、垂直和平如相切、相交、垂直和平 行等行等)应明确，各种几何元素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺应明确，各种几何元素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺 寸或影响工序安排的封闭尺寸等。寸或影响工序安排的封闭尺寸
44、等。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 (2) 零件的结构工艺性分析 零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸 ，这样可以减少刀具规，这样可以减少刀具规 格和换刀次数，使编程简单，效益提高。格和换刀次数，使编程简单，效益提高。 尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸 1）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应太小。如）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应太小。如 图图2.7所示，工件的被加工轮廓高度低，转接圆弧半径也大，可以采用较大所示，工件的被加工轮廓高度低，
45、转接圆弧半径也大，可以采用较大 直径的铣刀来加工，且加工其底板面世，进给次数也相应减少，表面加工直径的铣刀来加工，且加工其底板面世，进给次数也相应减少，表面加工 质量也会好一些，因此工艺性较好。一般来说，当质量也会好一些，因此工艺性较好。一般来说，当R0.2H（H为被加工为被加工 轮廓的最大高度）时，可以判定零件上该部位的工艺性不会。轮廓的最大高度）时，可以判定零件上该部位的工艺性不会。图图1 2）铣削面的槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径）铣削面的槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径r越大，铣刀端刃铣削越大，铣刀端刃铣削 平面的能力越差，效率越低。零件铣槽底平面时，槽底圆角半径平面的能
46、力越差，效率越低。零件铣槽底平面时，槽底圆角半径r不要过大。不要过大。 当当r大到一定程度时甚至必须用球头铣刀加工，这是应当避免的。大到一定程度时甚至必须用球头铣刀加工，这是应当避免的。 图图2 在一个零件上的这种凹圆弧半径在数值上的一致性对数控铣削的工艺在一个零件上的这种凹圆弧半径在数值上的一致性对数控铣削的工艺 性显得相当的重要。一般来说，即使不能寻求完全统一，也要力求将数性显得相当的重要。一般来说，即使不能寻求完全统一，也要力求将数 值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀规格与换值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀规格与换 刀次数，并避免因频繁换刀而增加
47、的零件加工面上的接刀痕，降低表面刀次数，并避免因频繁换刀而增加的零件加工面上的接刀痕，降低表面 质量。质量。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 4.零件毛坯的工艺性分析零件毛坯的工艺性分析 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 5.加工方法选择及加工方案确定加工方法选择及加工方案确定 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 （2）加工方法的选择）加工方法的选择 加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求。加工方法的选择原则是保证加工表
48、面的精度和表面粗糙度的要求。平面、平面轮廓及平面、平面轮廓及 曲面在镗铣类加工中心上惟一的加工方法是铣削。经粗铣的平面，曲面在镗铣类加工中心上惟一的加工方法是铣削。经粗铣的平面， 尺寸精度可达尺寸精度可达IT12IT14级级(指两平面之间的尺寸指两平面之间的尺寸)，表面粗糙度，表面粗糙度 Ra值可达值可达12.525。经粗、精铣的平面，尺寸精度可达。经粗、精铣的平面，尺寸精度可达IT7IT9 级，表面粗糙度级，表面粗糙度B9值可达值可达1.63.2。 孔加工的方法比较多，有钻削、扩削、铰削和镗削等。孔加工的方法比较多，有钻削、扩削、铰削和镗削等。 平面轮廓多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用
49、三坐标数控铣床进行两轴半坐标加工。平面轮廓多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用三坐标数控铣床进行两轴半坐标加工。 在加工过程中，工件按表面轮廓可分为平面类和曲面类零件，其中平面类零件中的斜面轮在加工过程中，工件按表面轮廓可分为平面类和曲面类零件，其中平面类零件中的斜面轮 廓又分为两种：廓又分为两种： 1）有固定斜角的外形轮廓面：）有固定斜角的外形轮廓面： 固定斜角平面是与水平面成一固定夹角的斜面，常用如下的固定斜角平面是与水平面成一固定夹角的斜面，常用如下的 加工方法。加工方法。 (1)当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工；如果机床主轴可以摆角，则可以摆成适当当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫
50、平后加工；如果机床主轴可以摆角，则可以摆成适当 的定角，用不同的刀具来加工的定角，用不同的刀具来加工(见图见图2.14)。当零件尺寸很大时，斜面加工后会留下残留面。当零件尺寸很大时，斜面加工后会留下残留面 积，需要用钳修方法加以清除，用三坐标数控立铣加工飞机整体壁板零件时常用此法。当积，需要用钳修方法加以清除，用三坐标数控立铣加工飞机整体壁板零件时常用此法。当 然，加工斜面的最佳方法是采用五坐标数控铣床，主轴摆角后加工，可以不留残留面积。然，加工斜面的最佳方法是采用五坐标数控铣床，主轴摆角后加工，可以不留残留面积。 第二章 数控加工的程序编制 2021年10月18日 2）有变斜角的外形轮廓面：
