1、加工中心（数控铣床）编程及应用掌握数控机床的组成及结构特点掌握加工中心（数控铣床）的手工编程与操作掌握数控机床的基本操作，能够独立完成零件的编程与加工掌握CAM软件零件造型及后置处理方法，能通过自动编程独立完成零件的编程与加工第1章 数控机床基本知识1.1 数控机床的产生与发展l随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷。机械制造产业作为国民工业的基础，其产品更是日趋精密复杂，特别是在宇航、航海、军事（东芝事件）等领域所需的机械零件，精度要求更高，形状更为复杂且往往批量较小，加工这类产品需要经常改装或调整设备，l普通机床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应这些要求。同时，随着市
2、场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。 l一种新型的生产设备数控机床就应运而生了 。l帕森斯公司正式接受委托，与麻省理工学院伺服机构实验室（ServoMechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）合作，于1952年试制成功世界上第一台数控机床试验性样机。 1959年，美国克耐杜列克公司（Keaney & Trecker）首次成功开发了加工中心（Machining Center） 。东芝事件20世纪80年代初，由于日本东芝机械公司背着巴黎统筹委员会，向前苏联出售高
3、精密的加工船用螺旋桨的数控机床一事，造成了震动国际政坛的“东芝事件”。背景始于美国和前苏联核潜艇技术的竞争。据统计，前苏联有256艘攻击型核潜艇，而美国只有96艘，但美国的核潜艇噪声小，苏联的核潜艇噪声大。一般情况下，美国的反潜系统在距前苏联核潜艇200海里时，便能发现它并辨别其特征，因此，前苏联若不尽快设法清除噪声，一旦爆发战争，前苏联的核潜艇将是一推废铁。核潜艇的噪音主要是由螺旋桨造成的。1981年，前苏联谋求从日本东芝机械公司进口MBP10铣床。东芝机械公司明知这种机床在巴黎统筹委员会的货单上是绝对禁止向经互会成员国出口的，便以符合巴统规定的TDP70110机床申请出口。在装船时，耍个掉
4、包计，骗过日本通产省和海关的所有官员，甚至还派人员到列宁格勒安装调试机床。效果很快显示出来：前苏联新型攻击核潜艇的噪声降到原来的110及到1，美国潜艇必须靠近到20海里以内才能发现并跟踪前苏联潜艇。美国若要保持其优势，必须改进反潜系统，估计需要花费200至400亿美元。事情败露后，日本通产省宣布在一年内禁止东芝机械公司向14个国家出口产品，仅此一项使东芝机械公司损失1亿美元。 美国对见利忘“义”的东芝报复更为激烈，国会通过法案，禁止东芝公司电子产品进入美国市场。在日本，许多当事人被捕，东芝机械公司乃至东芝公司首脑先后引咎辞职，一时间东芝股票价格猛跌，企业陷入困境。 1.2 数控机床的构成与工作
5、原理1.2.1数控机床的组成1控制介质数控机床工作时，不需要操作工人直接操纵机床，但机床又必须执行人的意图，这就需要在人与机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物即称为控制介质。 2数控系统数控装置是一种控制系统，是数控机床的中心环节。它能自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而使机床进给并加工零件，数控系统通常由输入装置、控制器、运算器和输出装置4大部分组成 。3伺服系统伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成，它是数控系统的执行部分。伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或使执行部分动作，以加工出符合要求的工件。每一个脉冲使机床移动部件产生
6、的位移量叫做脉冲当量。目前所使用的数控系统脉冲当量通常为0.001mm/脉冲。 4辅助控制系统辅助控制系统是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。 5机床本体机床本体是数控机床的主体，由机床的基础大件（如床身、底座）和各运动部件（如工作台、床鞍、主轴等）所组成。 1.2.2 数控机床的关键结构部件1伺服系统驱动电机（1）步进电动机步进电动机通常用于开环伺服系统机床。 （2）直流伺服电动机 小惯量直流电动机 宽调速直流电动机 无刷直流电动机 （3）交流伺服电动机近年来新型功率开关器件、专用集成电路和新的控制算法等的发展带动了交流驱动电源的发展，使其调速性能更能适应数控机床伺服系统的
7、要求。交流速度控制系统正逐步取代直流速度控制系统。2位置检测装置检测装置是把位移和速度测量信号作为反馈信号，并将反馈信号转换成数字送回计算机，和脉冲指令信号相比较，以控制驱动元件正确运转。 （1）感应同步器感应同步器是一种电磁式的高精度位移检测元件，按其结构方式的不同可分为直线式和旋转式两种，前者用于长度测量，后者用于角度测量。 感应同步器的特点是：精度高，工作可靠，抗干扰性强，维护简单，寿命长，可测量长距离位置，成本低，易于批量生产。（2）光栅光栅就是在一块长条形的光学玻璃上均匀地刻划很多条与运动方向垂直的条纹，条纹之间的距离成为栅距。 光栅测量装置是一种非接触式测量，利用光路减少了机械误差
8、，具有精度高，响应速度快等特点，因此是数控机床和数显系统常用的检测元件。（3）磁栅磁栅是用电磁的方法计算磁波数目的一种位置检测元件，磁栅测量装置由磁性标尺、读取磁头和检测电路组成。磁栅位置检测电路的特点是：容易制造，检测精度高（能达到每米3mm），安装使用方便，对环境条件要求较低，若磁性标尺膨胀系数与机床一致，可在一般车间使用。由于磁头与磁栅为有接触的相对运动，因而有磨损，使用寿命受到一定的限制。一般使用寿命可达到5年，涂上保护膜后寿命则可进一步延长。（4）旋转变压器旋转变压器是一种角位移检测元件，由定子和转子组成，分为有刷和无刷两种形式。有刷旋转变压器定子和转子均为两相交流分布绕组。 数控机
9、床检测装置主要使用无刷旋转变压器，因为无刷旋转变压器具有可靠性高、寿命长、体积小、不用维修以及输出信号大、抗干扰能力强等优点。 （5）脉冲编码器脉冲编码器是把机械转角转化为电脉冲的一种常用角位移传感器。（6）测速发电机测速发电机是速度反馈元件，相当于一台永磁式直流电动机。 3进给运动传动部件滚珠丝杠螺母副是回转运动与直线运动相互转换的新型理想传动装置。 o具有如下优点。o（1）传动效率高。o（2）摩擦力小。o（3）使用寿命长。o（4）经预紧后可以消除轴向间隙，提高系统的刚度。o（5）反向运动时无空行程，可以提高轴向运动精度。4CRT显示及其接口5数控机床通信RS-232接口1.3 数控机床加工
10、过程的控制与特点o数控系统的主要任务之一就是控制执行机构按预定的轨迹运动。一般情况是已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标和曲线方程，由数控系统实时地算出各个中间点的坐标。即需要“插入、补上”运动轨迹各个中间点的坐标，通常这个过程就称为“插补”。 1. 逐点比较法直线插补2. 数字积分法圆弧插补 插补计算过程 偏差判断坐标进给偏差计算终点判别1.4 数控机床的分类 1.4.1 按控制系统的特点分类1点位控制数控机床这类机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控点焊机和数控折弯机等，其相应的数控装置称为点位控制数控装置。2直线控制数控机床这类机床主要有数控车床、数控磨床和数控镗铣床等，相应的数控装置称为直
11、线控制装置。3轮廓控制数控机床o属于这类机床的有数控车床、数控铣床、加工中心等。其相应的数控装置称为轮廓控制装置。轮廓数控装置比点位、直线控制装置结构复杂得多，功能齐全得多。1.4.2 按进给伺服系统的类型分类1开环进给伺服系统数控机床o开环进给伺服系统通常不带有位置检测元件，伺服驱动元件一般为步进电动机。 2闭环进给伺服系统数控机床o闭环进给控制系统带有位置检测元件，随时可以检测出工作台的实际位移，并反馈给数控装置，并与设定的指令值进行比较，利用其差值控制伺服电动机，直至差值为零为止。 3半闭环进给伺服系统数控机床o半闭环进给伺服系统是将位置检测元件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠的端部，不
12、直接反馈机床的位移量，而是检测伺服机构的转角，将此信号反馈给数控装置进行指令值比较，用差值控制伺服电动机。 1.4.3 按工艺用途分类1金属切削类数控机床o金属切削类数控机床包括数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。 2金属成型类数控机床o金属成型类数控机床包括数控折弯机、数控组合冲床和数控回转头压力机等。这类机床起步晚，但目前发展很快。3数控特种加工机床o数控特种加工机床如数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、火焰切割机和数控激光切割机床等。4其他类型的数控机床o其他类型的数控机床如数控三坐标测量机等。1.4.4 按所用数控装置的构成方式分类o1硬线数控系统o2
13、软线数控系统 （省略）1.5 机床数控技术发展趋势1.5.1 数控机床的发展第1代数控机床：1952年1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）。o第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。o第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。o第4代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（CNC）。o第5代数控机床：从1974年开始采用微型计算机控制的系统（MNC）。 1.5.2 数控系统分类1计算机直接数控系统o所谓计算机直接数控（Direct Numerical Control，DNC）系统，即使用一台计算机为数台
14、数控机床进行自动编程，编程结果直接通过数据线输送到各台数控机床的控制箱。 2柔性制造系统o柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）也叫做计算机群控自动线，它是将一群数控机床用自动传送系统连接起来，并置于一台计算机的统一控制之下，形成一个用于制造的整体。 3计算机集成制造系统o计算机集成制造系统（Computer-Integrated Manufacturing System，CIMS），是指用最先进的计算机技术，控制从定货、设计、工艺、制造到销售的全过程，以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统。 1.5.3 我国数控机床发展概况o1958年开始
15、并试制成功第一台电子管数控机床。1965年开始研制晶体管数控系统，直到20世纪60年代末至70年代初成功。从20世纪80年代开始，先后从日本、美国、德国等国家引进先进的数控技术。如北京机床研究所从日本FANUC公司引进FANUC3、FANUC5、FANUC6、FANUC7系列产品的制造技术；上海机床研究所引进美国GE公司的MTC-1数控系统等。 1.5.4 数控机床的发展趋势o从数控机床技术水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自动化是数控机床的重要发展趋势。 o数控系统都采用了16位和32位微处理器，标准总线及软件模块和硬件模块结构，内存容量扩大到1MB以上，机床分辨率可达0.1mm，高
16、速进给可达100m/min，控制轴数可达16个。本章小结o重点：掌握数控机床的组成与工作原理，了解位置检测元件工作原理、插补原理与插补过程。o难点：插补原理 插补过程 插补方法本章作业n数控装置常采用的插补方法有哪两大类？插补过程分哪几步？nFMC FMS DNC CIMS 含义如何？n解释开环、闭环、半闭环？第2章数控机床编程基础2.1 数控编程的方法与内容2.1.1 程序编制的内容和步骤v数控加工，是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。 v数控机床程序编制过程的主要内容包括：1.零件图的分析、2.数控机床的选择、3.工件装夹方法的确定、4.加工工艺的确定、5.刀具的选择、6.程序的编
17、制、7.程序的调试。从零件图的分析开始到零件加工完毕 。 2.1.2 程序编制的方法 1手工编程v利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。2自动编程v（1）自动编程软件编程v利用通用的微型计算机及专用的自动编程软件，以人机对话方式确定加工对象和加工条件自动进行运算和生成指令。 v专用软件多为在开放式操作系统环境下，在微型计算机上开发的，成本低、通用性强。v（2）CAD/CAM集成数控编程系统自动编程v利用CAD/CAM系统进行零件的设计、分析
18、及加工编程。该种方法适用于制造业中的CAD/CAM集成编程数控系统，目前正被广泛应用。该方式适应面广、效率高、程序质量好适用于各类柔性制造系统（FMS）和集成制造系统（CIMS），但投资大，掌握起来需要一定时间。2.2数控编程的有关标准及术语2.2.1程序的结构与格式程序的组成 一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成,程序名 程序名是一个程序必需的标识符。组成：由地址符后带若干位数字组成。地址符常见的有：“%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。示例：国产华中I型系统“%”，日本FANUC 系统 “O”。后面所带的数字一般为48位。如：%2000程序体它表示数控加工要完
19、成的全部动作，是整个程序的核心。组成：它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成。程序结束 它是以程序结束指令M02或M30，结束整个程序的运行。程序段的格式v定义：程序段中指令的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式。目前广泛采用地址符可变程序段格式（字地址程序段格式）。2.2.2 数控机床的坐标轴与运动方向1标准坐标系和运动方向标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则。 v基本坐标轴X、Y、Z的关系及其正方向用右手直角定则判定。拇指为X轴，食指为Y轴，中指为Z轴，围绕X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+A、 +B、 +C分别用右手螺旋定则判定，拇指为X、Y、Z的正向，四指
20、弯曲的方向为对应的A、B、C的正向 v拇指为X轴， v食指为Y轴，v中指为Z轴。ISO标准规定：v (1)不论机床的具体结构，一律看作是刀具相对静止的工件运动。v (2)机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。v (3)增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向v坐标轴判定的方法和步骤v(1)Z轴 规定平行于机床主轴轴线的坐标轴为Zv对于有多个主轴或没有主轴的机床规定垂直于工件装夹面的轴为Z轴 v对于能摆动的主轴，若在摆动范围内仅有一个坐标轴平行主轴轴线，则该轴即为Z轴v规定刀具远离工件的方向为Z轴的正方向v2)X轴 v对于工件旋转的机床，x轴的方向是在
21、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v对于刀具旋转的立式机床，规定水平方向为x轴方向，且当从刀具(主轴)向立柱看时，x轴正向在右边v对于刀具旋转的卧式机床，规定水平方向仍为x轴方向，且从刀具(主轴)尾端向工件看时，右手所在方向为X轴正方向 (3)Y轴Y轴垂直于X、Z坐标轴。Y轴的正方向根据X和Z坐标轴的正方向按照右手直角笛卡儿定则 v(4)旋转运动A、B和CvA、B和C表示其轴线分别平行于X、Y和Z坐标的旋转运动。A、B和C的正方向可按右手螺旋定则确定(5)附加坐标轴的定义 如果在X、Y、Z坐标以外，还有平行于它们的坐标,则分别指定为U、V、W。2.2.3数控机
22、床坐标系的原点与参考点1机床坐标系与机床原点、机床参考点 v(1)机床坐标系 v机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具(刀架)或工件(工作台)位置的参考系，并建立在机床原点上 v数控装置上电时并不知道机床零点每个坐标轴的机械行程是由最大和最小限位开关来限定的。v(2)机床原点v数控机床都有一个基准位置，称为机床原点，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。v(3)机床参考点 v也是机床上的一个固定点，不同于机床原点 v机床参考点对机床原点的坐标是已知值，既可根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接
23、确定机床原点的位置v回零操作后表明机床坐标系建立v机床参考点可以与机床零点重合也可以不重合通过参数指定机床参考点到机床零点的距离。v机床回到了参考点位置也就知道了该坐标轴的零点位置找到所有坐标轴的参考点CNC 就建立起了机床坐标系v2工件坐标系与工件坐标系原点v(1)工件坐标系 v编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系 (2)工件坐标系原点 也称为工件原点或编程原点，由编程人员根据编程计算方便性、机床调整方便性、对刀方便性、在毛坯上位置确定的方便性等具体情况定义在工件上的几何基准点，一般为零件图上最重要的设计基准点 v工件原点选择：v1.与设计基准一致v2.尽量选在尺寸精度高，粗糙度低
24、的工件表面v3.最好在工件的对称中心上v4.要便于测量和检测2.2.4 绝对坐标编程和相对坐标编程定义v绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件） 零点计量的编程方式v相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。v图中A、B 两点的编程值在绝对坐标编程中为：A（10，20）、B（25，50），在相对坐标编程中：A（0，0）、B（15，30） 2.2.5 程序代码v1. 准备功能G代码v功能：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。组成：G后带二位数字组成，共有100种（G00G99）。有模态（续效）指令与非模态指令之分。示例
25、：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等。v2. 辅助功能M代码v 功能：控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、停冷却泵；主轴正反转、停转；程序结束等。 组成：M后带二位数字组成，共有100种（M00M99）。有模态（续效）指令与非模态指令之分。示例：M02，M03，M08等v3. FST功能代码：v F：进给速度，单位：mm/min, mm/rv S：主轴转速, 单位：r/minv T、D 指令： 指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令。组成：T、D 后跟两位数字，如 T11、D02等。其中数字分别表示存放在库中的刀具号和刀具长度、半径补偿寄存器号。4. 模态代码：代
26、码一经定义，其功能一直保持有效，直到被相应的代码取消或被同组的代码所取代。v5. 尺寸指令 指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令X、Y、Z 、U、V、W指令指定沿直线坐标轴移动方向和目标位置指令。组成：后带符号的数字组成。如X100、Y-340等 ，其中数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。单位： mm、m（公制）或 inch（英制） 。视用户选定的编程单位而定。vA、B、C 指令 指定沿回转坐标轴移动方向和目标位置指令组成：后带符号的数字组成。如A100、C-340等 ，其中数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。单位： 度 、弧度
27、。视用户选定的编程单位而定。v6. I、J、K、R 指令 圆弧插补圆心位置和半径指定指令组成：后带符号的数字组成。如I10、J-34、R30等 ，其中带符号数字表示圆心位置和半径值。单位：mm、m（米制）或 in（英制） 。视用户选定的编程单位而定。2.3数控系统的编程功能v子程序技术v子程序名和子程序调用指令 用于给子程序命名和在主程序中调用该子程序，该指令的标准化程度不高，不同系统有不同的规定。组成： 子程序名指令地址符（字母或符号，如O、%等）后带若干数字组成；子程序调用指令 地址符 +调用子程序名部分 +调用次数部分。示例： M98P08L12（FANUC、华中数控系统）v程序段标号，
28、程序段结束字符以及变量组成：程序段标号指令地址符 N 后带若干数字组成； v 程序段结束指令 每一个程序段都应有结束符，它是数控系统编译程序的标志。常 用的有：“ * ” 、“；”、“LF”、“NL”、“CR”等，视具体数控系统而定。 变量：为简化编程有些系统还允许采用变量编程，从而可简化编程。它由地址符 （字母或符号如#、R等）后带若干数字组成；2.4 数控编程的工艺基础2.4.1 数控加工工艺基本特点v数控加工的程序是数控机床的指令性文件。数控机床受控于程序指令，加工的全过程都是按程序指令自动进行的。因此，数控加工程序与普通机床工艺规程有较大差别，涉及的内容也较广。v数控机床加工程序不仅要
29、包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量，走刀路线，刀具尺寸以及机床的运动过程。因此，要求编程人员对数控机床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法都要非常熟悉。 2.4.2 数控加工工艺分析主要内容v数控加工工艺概括起来主要包括如下内容。v（1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。v（2）分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。v（3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序以及处理与非数控加工工序的衔接等。v（4）加工工序的设计。如选取零件的定位基准、夹具方案的确定、划分工步、选取刀辅具和确定切削用量等。v（5）数控加工程序的调
30、整。选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿，确定加工路线。v（6）分配数控加工中的容差。v（7）处理数控机床上的部分工艺指令。v虽然数控加工工艺内容较多，但有些内容与普通机床加工工艺非常相似。2.4.3 数控加工工艺分析的一般步骤与方法2.4.3.1 数控加工内容及加工方法的选择v1选择数控加工内容v选择数控加工内容时，应考虑以下问题v（1）优先选择普通机床上无法加工的内容，作为数控加工的内容；v（2）重点选择普通机床难加工、质量也难以保证的内容，作为数控加工的内容；v（3）普通机床加工效率低、工人操作劳动强度大的内容，可考虑在数控机床上加工。v与上述内容比较，下列一些内容则不宜选择采用数控机床加工
31、：v（1）需要通过较长时间占机调整的内容，如以毛坯的粗基准定位来加工第一个精基准的工序等；v（2）必须按专用工装协调的孔及其他加工内容。主要原因是采集编程用的资料有困难，协调效果也不一定理想；v（3）不能在一次装夹中加工完成的其他零星部位，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排在普通机床进行补加工。v2选择数控加工方法v（1）旋转体零件的加工v这类零件一般在数控车床上加工 。v（2）孔系零件的加工v宜用点位元直线控制的数控钻镗床或数控加工中心加工。 （3）平面和曲面轮廓零件的加工v加工曲面轮廓的零件，多采用三个或三个以上坐标联动的数控铣床或加工中心加工。 （4）模具型腔的加工v此时可考虑选用数
32、控电火花机床成形加工。（5）平板形零件的加工v该类零件可考虑选择数控线切割机床加工。 2.4.3.2 加工工序的划分v工序划分的原则有两种：工序集中原则和工序分散原则。v工序集中的特点是：v（1）有利于采用高生产率的专用设备和数控机床，可大大提高劳动生产率；v（2）设备数量少，减少了操作工人和操作面积： v（3）工序数目少，工艺路线短，简化了生产计划和生产组织工作；v（4）工件安装次数少，缩短了辅助时间，容易保证加工表面的相互位置精度；v（5）数控机床、专用设备和工艺装备投资大，尤其是专用设备和工艺装备调整和维修比较麻烦，生产准备工作量大，新产品转换周期长。v工序分散的特点是：v（1）设备与工
33、艺装备比较简单，调整方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，容易适应产品的更换；v（2）便于采用最合理的切削用量，减少基本时间；v（3）设备数量少，操作人员多，生产面积大。v加工工序划分时，除应考虑工序集中和工序分散外，还需考虑如下一些原则。v（1）按粗、精加工划分工序v（2）按先面后孔划分工序v（3）按所用刀具划分工序2.4.3.3 工件的装夹方式v（1）尽可能选用标准夹具（组合夹具），在成批生产时才考虑专用夹具，并力求夹具结构简单。v（2）装卸工件要方便可靠，以缩短辅助时间和保证安全。v（3）工件定位夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换及重要部位的测量。尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具产
34、生碰撞的现象。v（4）夹具的安装要准确可靠，同时应具备足够的强度和刚度，以减小其变形对加工精度的影响。v（5）应尽可能采用气、液压夹具。 2.4.3.4 对刀点和换刀点的确定v“对刀点”是指数控加工时，刀具相对工件运动的起点，这个起点也是编程时程序的起点。因此，“对刀点”也称“程序起点”或“起刀点”。在编程时应正确选择对刀点的位置。选择的原则如下：v（1）选定的对刀点位置应便于数学处理和使程序编制简单；v（2）在机床上容易找正；v（3）加工过程中便于检查；v（4）引起的加工误差小。v对刀时，应使刀位点与对刀点重合。“刀位点”一般是指车刀、镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀、面铣刀刀头底面的中心；球
35、头铣刀的球头中心。2.4.3.5 进给路线的选择v1数控车床进给路线的选择v（1）最短的切削进给路线v（2）最短的空行程路线v（3）大余量毛坯的阶梯切削进给路线2数控铣床（加工中心）进给路线的选择v（1）铣削外轮廓表面的进给路线 v（2）铣削内轮廓表面的进给路线v3顺铣和逆铣的选择v当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，应选用顺铣，按照顺铣安排进给路线。 v当工件表面有硬皮，机床的进给机构有间隙时，应选用逆铣，按照逆铣安排进给路线。因为逆铣时，刀齿是从已加工表面切入，不会崩刀；机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行。2.4.3.6数控加工余量的选择v1查表法v查表法是根据各工厂的生产实践和实验
36、研究积累的资料，先制成各种表格，再汇集成手册。 v2经验估算法v经验估算法是根据工艺编制人员的实际经验确定加工余量。 3分析计算法v分析计算法是根据一定的试验资料和上述的加工余量计算公式，分析影响加工余量的各项因素，并计算确定加工余量。 2.4.3.7数控加工刀具的选择v1数控刀具的选择v目前涂镀刀具，立方氮化硼等刀具已广泛用于加工中心，陶瓷刀具与金刚石刀具也开始在加工中心上运用。v2数控刀具的使用特点v数控刀具应具有较高的耐用度和刚度，刀头材料热脆性好，有良好断屑性能，和可调、易更换等特点。（1）铣削加工的刀具v平面铣削应该用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。 v立铣刀和镶硬质合金刀片的立铣刀主
37、要用于加工凸轮，凹槽和箱口面。 v为了提高槽宽的加工精度减少铣刀的种类，加工时可采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后用刀具半径补偿功能来铣槽的两边，以达到提高槽的加工精度的目的。（2）钻孔刀具的使用特点v在加工中心上钻孔都是无钻模直接钻孔，因此一般钻孔深度约为直径的5倍左右，细长孔的加工易于折断，要注意冷却和倒屑 。（3）镗孔刀具的使用特点v在加工中心上进行镗削加工通常是采用悬臂式的加工，因此要求镗刀有足够的刚性和较好的精度。v在镗孔过程中一般采用移动工作台或立柱完成Z向进给（卧式），保证悬伸不变，从而获得进给的刚性。（4）螺孔攻丝刀具的使用特点 （5）数控车刀特点及选用v图2-20
38、所示为一现代数控车刀，它主要由刀体、刀片和刀片紧固系统3部分组成。v机夹式车刀按刀片紧固方法的差异可分为杠杆式、契块式、螺钉式、上压式。图2-21是上压式紧固系统结构图，它由楔块式夹具、销、刀垫和螺丝钉组成。v车刀刀片的材料主要有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷和金刚石等，其中应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。 2.4.3.8 切削用量的选择v影响切削条件的因素有：v（1）机床、工具、刀具及工件的刚性；v（2）切削速度、切削深度、切削进给率；v（3）工件精度及表面粗糙度；v（4）刀具预期寿命及最大生产率；v（5）切削液的种类、冷却方式；v（6）工件材料的硬度及热处理状况；v（7）工件
39、数量；v（8）机床的寿命。v上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要因素。v决定切削速度的因素很多，概括起来有如下几种。v（1）刀具材质。v（2）工件材料。v（3）刀具寿命。v（4）切削深度与进刀量。v（5）刀具的形状。v（6）冷却液使用。v（7）机床性能。 2.4.4 数控加工工艺文件v数控加工工艺文件是编程员编制的与程序单配套的有关技术文件，它是操作者必须遵守、执行的规程。 v1工艺规程卡v数控加工工艺规程卡是数控加工工艺文件重要组成部分之一，它规定了工序内容、加工顺序、加工面回转中心的距离（立式加工中心无此项）、刀具编号（码）、刀具类型和规格、刀辅具（工具）型号和规格、主轴转速
40、、进给量和切削深度等。 v2刀具调整卡v刀具调整卡是指导机外对刀、预置、调整或修改刀具尺寸的工艺性文件。 v3数控加工程序单v数控加工程序单是数控机床运动的指令，也是技术准备和生产作业指令性文件。该文件记录了数控加工的工艺过程、切削用量、走刀路线、刀具尺寸以及机床运动的全过程。 . 数控程序编制中的数学处理2.5.1 数学处理的概念v根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算编程时所需要的资料，称为数控加工的数值计算。数值计算的内容包括计算零件轮廓的基点和节点的坐标以及刀具中心运动轨迹的坐标。v所谓基点，是指各几何元素间的连接点，如直线与直线的交点，直线与圆弧的交点或切点，圆弧与
41、圆弧的交点或切点等。 v逼近直线小段和圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点称为节点。 2.5.2 常见的数学处理方法2.5.2.1 直线和圆弧轮廓基点计算方法1联立方程组法求解基点坐标2三角函数法求解基点坐标2.5.2.2 非圆曲线的节点计算1直线逼近零件轮廓曲线时的节点计算（1）等间距直线逼近的节点计算（2）等步长法直线逼近的节点计算 （3）等误差法（变步长法）2圆弧逼近零件轮廓时节点计算（1）圆弧分割法（2）三点作图法 2.5.2.3 列表曲线的数学处理方法v1牛顿插值法v2双圆弧法v3样条函数法（1）三次样条函数拟合 （2）圆弧样条拟合 2.5.2.4 空间曲面的加工v1三坐标数控加工v2五坐
42、标数控加工本章小结v重点：理解机床原点、机床参考点、编程原点、刀位点的概念 掌握数控加工中工序的划分v难点：手工编程的过程、机床坐标系的判定、机床原点、参考点、刀位点 作业v手工编程的过程如何？v简述数控机床X、Y、Z各轴如何判定？v何谓机床原点、机床参考点、编程原点？v数控加工工序的划分原则是什么？各有何特点？第章 数控铣床（加工中心）的编程与操作3.1数控铣床（加工中心）简介3.1.1 数控铣床（加工中心）概述数控铣床是一类很重要的、加工能力很强的数控机床，在数控机床中所占的比重最大。是机械加工中最常用的和最主要的数控加工方法之一。数控铣床主要以铣削方式加工工件，一般以三轴联动，能够进行外
43、形轮廓，各类复杂的平面、曲面类零件的加工。如各种模具、凸轮、叶片、螺旋浆等。另外，数控铣床还具有孔加工的功能。随着高速铣削技术的发展，数控铣床可以加工形状更为复杂的零件，精度也更高。 3.1.2 数控铣床（加工中心）的分类（1）数控立式铣床（加工中心）立式数控铣床（加工中心）的主轴轴线垂直于水平面，是数控铣床（加工中心）中最常用的一种布置方式，应用为广泛。一般适用于盘、套、板类零件的加工 （2）卧式数控铣床（加工中心）卧式数控铣床（加工中心）的主轴轴线平行于水平面，为了扩大功能和加工范围，通常都带有回转工作台实现4轴或5轴加工。一次装夹后可完成除安装面以外的其他的各面的加工，适用于箱体类零件加
44、工 （3）立卧两用数控铣床（加工中心）立卧两用式数控铣床的主轴轴线方向可以变换，例如主轴可以旋转90。使一台数控铣床（加工中心）同时具有立式数控铣床（加工中心）和卧式数控铣床（加工中心）的功能。这类数控铣床（加工中心）适用性更强、加工范围更广。3.1.3数控铣床（加工中心）的基本构成（1）本章以XK5025型数控立式铣床为例。该铣床配置了FANUC0i-MA数控系统。（2）本章以VC600型数控立式加工中心为例。该铣床配置了FANUC0i-MATE-MC数控系统。3.2数控铣床（加工中心）编程的方法和特点3.2.1常用辅助功能和其他功能功能：控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、停冷却泵；主
45、轴正反转、停转；程序结束等。 组成：M后带二位数字组成，共有100种（M00M99）。有模态（续效）指令与非模态指令之分。示例：M03：主轴正转 M02: 程序结束M04：主轴反转 M00: 程序停止M05：主轴停止 M30: 程序结束3.2.2 准备功能指令在铣床（加工中心）上的应用（1）尺寸数据输入方式G90/G91绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件） 零点计量的编程方式相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。图中A、B 两点的编程值在绝对坐标编程中为：A（10，20）、B（25，50），在相对坐标编程中：A（0，0）、B（15，30） （2）英制/公制选择G20/G21G20设定为英制尺寸、G
