1、第一章数控车削编程基础第一章数控车削编程基础数控车床又称数控车床又称 CNC（Computer Numerical Control）车床，即用计算机数字控制的车床。它是目前国内外使车床，即用计算机数字控制的车床。它是目前国内外使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床。用量最大、覆盖面最广的一种数控机床。数控车床实物图数控车床实物图数控车床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、数控车床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床主体组成，如图所示。测量反馈装置和机床主体组成，如图所示。数控车床的组成数控车床的组成控制介质是指将零件加工信息传送到数控装置去的控制介质是指将零件加工信息传送到数控
2、装置去的程序载体。控制介质有多种形式，随数控装置类型的不程序载体。控制介质有多种形式，随数控装置类型的不同而不同，常用的有闪存卡、移动硬盘、同而不同，常用的有闪存卡、移动硬盘、U 盘等盘等。控制介质控制介质a)闪存卡闪存卡b)移动硬盘移动硬盘c)U 盘盘数控装置是数控机床的核心，它由输入装置（如数控装置是数控机床的核心，它由输入装置（如键盘）、控制运算器和输出装置（如显示器）等构成。键盘）、控制运算器和输出装置（如显示器）等构成。数控装置数控装置 伺服系统由伺服系统由驱动装置驱动装置和和执行部件执行部件组成，它是数控系组成，它是数控系统的执行机构。伺服系统分统的执行机构。伺服系统分为为进给伺服
3、系统进给伺服系统和和主轴伺服主轴伺服系统系统。伺服系统的作用是把。伺服系统的作用是把来自来自CNC的指令信号转换为的指令信号转换为机床移动部件的运动。机床移动部件的运动。伺服系统伺服系统a)伺服电动机伺服电动机b)驱动装置驱动装置测量反馈装置的测量反馈装置的作用作用是通过测量元件将机床移动是通过测量元件将机床移动的实际位置、速度参数检测出来，转换成电信号，并的实际位置、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到反馈到CNC装置中，使装置中，使CNC能随时判断机床的实际位能随时判断机床的实际位置、速度是否与指令一致，并发出相应指令，纠正所置、速度是否与指令一致，并发出相应指令，纠正所产生的误差。产
4、生的误差。机床主体是数控机床的本体，主要包括床身、主机床主体是数控机床的本体，主要包括床身、主轴、进给机构等机械部件，还有冷却、润滑、转位轴、进给机构等机械部件，还有冷却、润滑、转位部件，如换刀装置、夹紧装置等辅助装置。部件，如换刀装置、夹紧装置等辅助装置。数控车床的基本工作原理数控车床的基本工作原理（1）立式数控车床）立式数控车床立式数控车床立式数控车床（2）卧式数控车床）卧式数控车床卧式数控车床又分为卧式数控水平导轨车床和卧卧式数控车床又分为卧式数控水平导轨车床和卧式数控倾斜导轨车床。倾斜导轨可使数控车床具有更式数控倾斜导轨车床。倾斜导轨可使数控车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。大的刚性
5、，并易于排除切屑。倾斜导轨数控车床倾斜导轨数控车床（1）单刀架数控车床）单刀架数控车床自动转位刀架自动转位刀架a)四工位卧式自动转位刀架四工位卧式自动转位刀架b)多工位转塔式自动转位刀架多工位转塔式自动转位刀架（2）双刀架数控车床）双刀架数控车床 双刀架数控车床双刀架数控车床（1）开环控制数控车床）开环控制数控车床开环控制系统框图开环控制系统框图（2）闭环控制数控车床）闭环控制数控车床 全闭环控制系统框图全闭环控制系统框图（3）半闭环控制数控车床）半闭环控制数控车床半闭环控制系统框图半闭环控制系统框图（1）经济型数控车床）经济型数控车床 经济型数控车床经济型数控车床（2）全功能型数控车床）全功
6、能型数控车床全功能型数控车床全功能型数控车床（3）车削中心）车削中心车削中心铣削端面和外圆车削中心铣削端面和外圆 a）铣削端面）铣削端面 b）铣削外圆）铣削外圆车削中心车削中心 数控车床是实现柔性自动化的重要设备，与普数控车床是实现柔性自动化的重要设备，与普通车床相比，数控车床具有如下特点：通车床相比，数控车床具有如下特点：1适应性强适应性强2加工精度高加工精度高3生产效率高生产效率高4自动化程度高，劳动强度低自动化程度高，劳动强度低这一原则使编程人员能在不知道是刀具移近工这一原则使编程人员能在不知道是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就可根据零件图样，件还是工件移近刀具的情况下，就可根据
7、零件图样，确定零件的加工过程。确定零件的加工过程。右手笛卡儿直角坐标系右手笛卡儿直角坐标系对于各坐标轴的运动方向，均将增大刀具与工对于各坐标轴的运动方向，均将增大刀具与工件距离的方向确定为各坐标轴的正方向。件距离的方向确定为各坐标轴的正方向。Z坐标轴的运动方向是由坐标轴的运动方向是由传递切削力传递切削力的的主轴主轴所决所决定的，与主轴轴线平行的标准坐标轴即为定的，与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z坐标轴，坐标轴，其其正方向正方向是增加刀具和工件之间距离的方向。是增加刀具和工件之间距离的方向。卧式数控车床的坐标系卧式数控车床的坐标系 X坐标轴平行于工件装夹面，一般在水平面内，它坐标轴平行于工件装夹
8、面，一般在水平面内，它是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。对于数控车是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。对于数控车床，床，X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座。坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座。在确定在确定X和和Z坐标轴后，可根据坐标轴后，可根据X和和Z坐标轴的正方向，坐标轴的正方向，按照右手笛卡儿坐标系来确定按照右手笛卡儿坐标系来确定Y坐标轴及其正方向。坐标轴及其正方向。机床坐标系是数控车床的基本坐标系，它是以机床机床坐标系是数控车床的基本坐标系，它是以机床原点为坐标原点建立起来的原点为坐标原点建立起来的X，Z轴直角坐标系，如图轴直角坐标系，如图所示。所示。机床坐标系机
9、床坐标系 工件坐标系是人为设定的，设定的依据是既要工件坐标系是人为设定的，设定的依据是既要符合尺寸标注的习惯，又要便于坐标计算和编程。符合尺寸标注的习惯，又要便于坐标计算和编程。一般工件坐标系的原点最好选择在工件的定位基准、一般工件坐标系的原点最好选择在工件的定位基准、尺寸基准或夹具的适当位置上。尺寸基准或夹具的适当位置上。工件原点和工件坐标系工件原点和工件坐标系实际加工时的工件坐标系实际加工时的工件坐标系 GSK980TDb系统是通过G50指令来设置工件坐标系。当零件装夹到机床上后，根据工件的尺寸用G50设置刀具当前位置的绝对坐标，在CNC中建立工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到
10、被新的工件坐标系所取代。用G50设定工件坐标系的当前位置称为程序零点，执行程序回零操作后就回到此位置。注注：在上电后如果没有用G50 设定工件坐标系,请不要执行回程序零的操作，否则会产生报警。刀具在机床上的位置是由刀具在机床上的位置是由“刀位点刀位点”的位置来表示的位置来表示的。所谓刀位点，是指刀具的定位基准点。的。所谓刀位点，是指刀具的定位基准点。刀位点刀位点 对刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点，也对刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点，也可以叫做程序起点或起刀点。可以叫做程序起点或起刀点。对刀点对刀点对刀是数控加工中一项很重要的准备工作。所谓对刀,是指使“刀位点”与“对刀点”重合的
11、操作。换刀点是零件程序开始加工或是加工过程中更换换刀点是零件程序开始加工或是加工过程中更换刀具的相关点刀具的相关点。换刀点换刀点1卡盘卡盘2工件工件数控编程就是把零件的外形尺寸、加工工艺过程、数控编程就是把零件的外形尺寸、加工工艺过程、工艺参数、刀具参数等信息，按照工艺参数、刀具参数等信息，按照CNC专用的编程代码专用的编程代码编写加工程序的过程。编写加工程序的过程。数控程序编制的主要步骤数控程序编制的主要步骤（1）分析零件图样和制定工艺方案）分析零件图样和制定工艺方案（2）数学处理）数学处理（3）编写零件加工程序）编写零件加工程序（4）程序检验）程序检验（1）手工编程）手工编程定义定义：是指
12、编程的各个阶段均由人工完成。：是指编程的各个阶段均由人工完成。优点优点：编程快捷、简便，不需要具备特别的条件，对：编程快捷、简便，不需要具备特别的条件，对机床操作或程序员不受特殊条件的制约，还具有较大的灵机床操作或程序员不受特殊条件的制约，还具有较大的灵活性和编程费用少等。活性和编程费用少等。缺点缺点：耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂：耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。形状零件的编程。（2）计算机自动编程）计算机自动编程定义定义：利用计算机专用软件来编制数控加工程序。：利用计算机专用软件来编制数控加工程序。分类分类：为数控语言自动编程、图形交互自动编程和：为数控语
13、言自动编程、图形交互自动编程和语音提示自动编程等。语音提示自动编程等。应用应用：图形交互自动编程。：图形交互自动编程。简单零件简单零件执行完上述程序执行完上述程序,刀具将沿轨迹刀具将沿轨迹ABCDA 完成加工。完成加工。数控加工程序的构成数控加工程序的构成（1）程序名）程序名GSK980TDb最多可以存储最多可以存储10000个程序，为了识别区个程序，为了识别区分各个程序，每个程序都有唯一的程序名（程序名不允分各个程序，每个程序都有唯一的程序名（程序名不允许重复），程序名位于程序的开头由许重复），程序名位于程序的开头由O及其后的四位数及其后的四位数字构成，如图所示。字构成，如图所示。程序名的构
14、成程序名的构成（2）程序段）程序段程序段由若干个代码字构成，以程序段由若干个代码字构成，以“；”或或“*”结束，结束，是是CNC程序运行的基本单位，本书中用程序运行的基本单位，本书中用“；”表示，如表示，如图所示。图所示。程序段的构成程序段的构成（3）代码字）代码字（4）程序段号）程序段号程序段号由地址程序段号由地址N和后面四位数构成：和后面四位数构成：N0000N9999，前导零可省略。程序段号应位于程序段的开，前导零可省略。程序段号应位于程序段的开头，否则无效。头，否则无效。程序段号可以不输入，但程序调用、跳转的目标程序段号可以不输入，但程序调用、跳转的目标程序段必须有程序段号。程序段必须
15、有程序段号。（5）程序段选跳符）程序段选跳符程序段选跳符程序段选跳符“/”，程序执行时此程序段将被跳过、，程序执行时此程序段将被跳过、不执行。如果程序段选跳开关未打开，即使程序段前不执行。如果程序段选跳开关未打开，即使程序段前有有“/”该程序段仍会执行。该程序段仍会执行。（6）程序结束符）程序结束符“”为程序文件的结束符，在通信传送程序时，为程序文件的结束符，在通信传送程序时，“”为通信结束标志。新建程序时，为通信结束标志。新建程序时，CNC自动在程自动在程序尾部插入序尾部插入“”。（7）程序注释）程序注释程序注释位于程序名之后的括号内，在程序注释位于程序名之后的括号内，在CNC上只上只能用英
16、文字母和数字编辑程序注释；在能用英文字母和数字编辑程序注释；在PC机上可用中机上可用中文编辑程序注释，程序下载至文编辑程序注释，程序下载至CNC后，后，CNC可以显示可以显示中文程序注释。中文程序注释。由于各数控系统生产厂家及功能要求不同，系由于各数控系统生产厂家及功能要求不同，系统中的统中的G G功能指令名称、格式、参数含义可能存在功能指令名称、格式、参数含义可能存在很大差别，因此在编制程序时，必须预先了解所很大差别，因此在编制程序时，必须预先了解所使用的数控系统本身所具有的使用的数控系统本身所具有的G G功能指令，不能生功能指令，不能生搬硬套。搬硬套。进给功能字的地址符为进给功能字的地址符
17、为F，所以又称为，所以又称为F功能或功能或F指指令，它的功能是指令切削的进给速度。现在令，它的功能是指令切削的进给速度。现在CNC 机床机床一般都能使用直接指定方式，即可用一般都能使用直接指定方式，即可用F 后面的数字直接后面的数字直接指定进给速度，为用户编程带来方便。指定进给速度，为用户编程带来方便。GSK980TDbGSK980TDb数控系统，进给量单位用数控系统，进给量单位用G98G98和和G99G99指定，系统开机默认指定，系统开机默认G98G98。G98G98表示进给速度与主表示进给速度与主轴速度无关的每分钟进给量，单位为轴速度无关的每分钟进给量，单位为mm/minmm/min或或i
18、n/minin/min；G99G99表示与主轴速度有关的主轴每转进给表示与主轴速度有关的主轴每转进给量，单位为量，单位为mm/rmm/r或或in/rin/r。主轴转速功能字的地址符为主轴转速功能字的地址符为S，所以又称为，所以又称为S功能或功能或S指令，它主要用来指定主轴转速或速度，单位为指令，它主要用来指定主轴转速或速度，单位为r/min或或m/min。对于中档以上的数控车床对于中档以上的数控车床,还有一种使切削速度保持还有一种使切削速度保持不变的恒线速度功能。不变的恒线速度功能。GSK980TDb GSK980TDb 数控系统的恒线速控制指令为数控系统的恒线速控制指令为G96,G96,恒转
19、速控制指令为恒转速控制指令为G97,G97,系统开机默认系统开机默认G97G97。恒线。恒线速控制有效时速控制有效时,G50 S,G50 S 可限制主轴最高转速可限制主轴最高转速(r/(r/min),min),当按线速度和当按线速度和X X轴坐标值计算的主轴转速高轴坐标值计算的主轴转速高于于G50 S G50 S 设置的主轴最高转速限制值时设置的主轴最高转速限制值时,实际主轴实际主轴转速为主轴最高转速限制值。转速为主轴最高转速限制值。CNC CNC 上电时上电时,主轴最高转速限制值未设定、主主轴最高转速限制值未设定、主轴最高转速限制功能无效。轴最高转速限制功能无效。G50 S G50 S 定义
20、的主轴最定义的主轴最高转速限制值在重新指定前被保持高转速限制值在重新指定前被保持,最高转速限最高转速限制功能在制功能在G96 G96 状态下有效状态下有效,在在G97 G97 状态下状态下G50 S G50 S 设设置的主轴最高转速不起限制作用置的主轴最高转速不起限制作用,但主轴最高转但主轴最高转速限制值仍然保持。速限制值仍然保持。刀具功能字用地址符刀具功能字用地址符T及随后的数字代码表示，所及随后的数字代码表示，所以也称为以也称为T功能或功能或T指令，它主要用来指令加工中所用指令，它主要用来指令加工中所用刀具号及自动补偿编组号。其自动补偿内容主要指刀刀具号及自动补偿编组号。其自动补偿内容主要
21、指刀具的刀位偏差或长度补偿及刀具半径补偿。具的刀位偏差或长度补偿及刀具半径补偿。（1 1）GSK980TDb GSK980TDb 的刀具功能（的刀具功能（T T代码）具有两个代码）具有两个作用：自动换刀和执行刀具偏置。作用：自动换刀和执行刀具偏置。（2 2）GSK980TDbGSK980TDb刀具代码为刀具代码为T T ，前两，前两位数字为刀具号，后两位数字为刀具偏置号。系统位数字为刀具号，后两位数字为刀具偏置号。系统执行该功能时，自动刀架换刀到目标刀具号刀位，执行该功能时，自动刀架换刀到目标刀具号刀位，并按代码的刀具偏置号执行刀具偏置。并按代码的刀具偏置号执行刀具偏置。（3 3）在一个程序段
22、中只能有一个）在一个程序段中只能有一个T T代码，在程代码，在程序段中出现两个或两个以上的序段中出现两个或两个以上的T T代码时，代码时，CNCCNC产生产生报警。报警。数控车床编程时，可以采用绝对值编程、增量值（也数控车床编程时，可以采用绝对值编程、增量值（也称相对值）编程或混合值编程。称相对值）编程或混合值编程。用绝对值编程：用绝对值编程：X70.0 Z40.0；（；（AB）用增量值编程：用增量值编程：U40.0 W60.0；（；（AB）混合编程：混合编程：X70.0 W60.0；或；或U40.0 Z40.0；（；（AB）绝对值和增量值编程绝对值和增量值编程因为车削零件的横截面一般都为圆形
23、，所以尺寸有因为车削零件的横截面一般都为圆形，所以尺寸有直径指定和半径指定两种方法。当用直径指定时称为直径指定和半径指定两种方法。当用直径指定时称为直径编程，当用半径指定时称为半径编程。具体是用直径编程，当用半径指定时称为半径编程。具体是用直径指定还是半径指定，可以用参数设置。直径指定还是半径指定，可以用参数设置。(1)(1)在后面的编程中在后面的编程中,凡是没有特别指出是直径编凡是没有特别指出是直径编程还是半径编程的程还是半径编程的,均为直径编程。均为直径编程。(2)(2)当切削外径时当切削外径时,如用直径编程如用直径编程,位置偏置值的位置偏置值的变化量与零件外径的直径变化量相同变化量与零件
24、外径的直径变化量相同,即刀具位置偏即刀具位置偏置值变化置值变化10 mm,10 mm,则零件外径的直径也变化则零件外径的直径也变化10 mm10 mm。程序运行顺序程序运行顺序 在子程序的开头，在地址在子程序的开头，在地址O后写上子程序号，在后写上子程序号，在子程序最后是子程序最后是M99指令。如图所示。指令。如图所示。子程序的格式子程序的格式子程序由主程序或子程序调用指令调出执行。子程序由主程序或子程序调用指令调出执行。调用子程序的指令格式如图所示。调用子程序的指令格式如图所示。子程序的调用格式子程序的调用格式子程序调用说明：子程序调用说明：（1）如果省略了重复次数）如果省略了重复次数,则认
25、为重复次数为则认为重复次数为1次。次。如：如：M98 P1002；（表示号码为；（表示号码为1002的子程序连续的子程序连续调用调用1次。）次。）（2）M98 P_ 也可以与移动指令同时存在于一个也可以与移动指令同时存在于一个程序段中。程序段中。如：如：G0 X1000 M98 P1200；（此时，；（此时，X移动完成移动完成后，调用后，调用1200号子程序。）号子程序。）（3）主程序调用子程序执行的顺序如图所示。在子程）主程序调用子程序执行的顺序如图所示。在子程序中调用子程序与在主程序中调用子程序的情况一样。序中调用子程序与在主程序中调用子程序的情况一样。主程序调用子程序执行的顺序主程序调用
26、子程序执行的顺序 子程序特殊的使用方法子程序特殊的使用方法（1）尺寸标注方法分析）尺寸标注方法分析零件尺寸的标注零件尺寸的标注（2）轮廓几何要素分析）轮廓几何要素分析在手工编程时，要计算每个基点坐标；在自动在手工编程时，要计算每个基点坐标；在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此，在分析零件图样时，要分析几何元定义。因此，在分析零件图样时，要分析几何元素的给定条件是否充分。素的给定条件是否充分。（3）精度及技术要求分析）精度及技术要求分析主要内容有：分析精度及各项技术要求是否齐全、是主要内容有：分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理
27、；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样否合理；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其他措施（如磨削）弥补时，要求，若达不到，需采取其他措施（如磨削）弥补时，则应给后续工序留有余量；找出图样上有位置精度要求则应给后续工序留有余量；找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成；对表面粗糙度的表面，这些表面应在一次安装下完成；对表面粗糙度要求较高的表面、应确定用恒线速切削要求较高的表面、应确定用恒线速切削。（1）定位与夹紧方案的确定）定位与夹紧方案的确定1）力求设计基准、工艺基准与编程原点统一）力求设计基准、工艺基准与编程原点统一,以以减少基准不重合误差和
28、数控编程中的计算工作量。减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。2）设法减少装夹次数）设法减少装夹次数,尽可能做到一次装夹后能尽可能做到一次装夹后能加工出工件上全部或大部分待加工表面。加工出工件上全部或大部分待加工表面。3）避免采用占机人工调整的方案）避免采用占机人工调整的方案,以免占机时间以免占机时间太多太多,影响加工效率。影响加工效率。（2）夹具的选择）夹具的选择数控车床主要用于加工工件的内外圆柱面、圆数控车床主要用于加工工件的内外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹及端面等。车床夹具分为锥面、回转成形面、螺纹及端面等。车床夹具分为两种基本类型两种基本类型:一类是安装在数控车床主轴上的夹一
29、类是安装在数控车床主轴上的夹具具;另一类是安装在滑板或床身上的夹具。另一类是安装在滑板或床身上的夹具。（1）常用车刀种类及其选择）常用车刀种类及其选择1）尖形车刀）尖形车刀尖形车刀是以直线形切削刃为尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。特征的车刀。2）圆孤形车刀）圆孤形车刀圆孤形车刀是以一圆度误差或圆孤形车刀是以一圆度误差或线轮廓误差很小的圆弧形切削刃线轮廓误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。为特征的车刀。圆弧形车刀圆弧形车刀3）成型车刀）成型车刀成型车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完成型车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。在数控车削加工中，全由车刀刀刃
30、的形状和尺寸决定。在数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形槽车刀和常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形槽车刀和螺纹车刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型螺纹车刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀，当确有必要选用时，则应在工艺准备文件或加车刀，当确有必要选用时，则应在工艺准备文件或加工程序单上进行详细说明。工程序单上进行详细说明。（2）机夹可转位车刀的选用）机夹可转位车刀的选用机夹可转位车刀的结构形式机夹可转位车刀的结构形式1刀柄刀柄2刀片刀片3刀垫刀垫4夹紧元件夹紧元件1）刀片材质的选择）刀片材质的选择2）刀片尺寸的选择）刀片尺寸的选择 切削刃长度、背吃刀量与主偏
31、角的关系切削刃长度、背吃刀量与主偏角的关系3）刀片形状的选择）刀片形状的选择常见可转位车刀刀片的形状及角度常见可转位车刀刀片的形状及角度a)T 型型b)W 型型c)S 型型d)P 型型e)R 型型f)D 型型 切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具的切削性能，保证合理的刀具粗糙度，充分发挥刀具的切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。率，降低成本。（1）背吃刀量）背吃刀量ap的确定的确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来确定。背吃刀量
32、根据机床、工件和刀具的刚度来确定。（2）主轴转速）主轴转速n的确定的确定车削加工主轴转速车削加工主轴转速n应根据允许的切削速度应根据允许的切削速度vc和工件直和工件直径径d来选择，按式来选择，按式vc=dn/1000（m/min）计算。）计算。实际上在数控车床上车削螺纹时会受到以下几方实际上在数控车床上车削螺纹时会受到以下几方面的影响面的影响:1)螺纹加工程序段中指令的螺距值相当于以进给螺纹加工程序段中指令的螺距值相当于以进给量量f(mm/r)表示的进给速度表示的进给速度F,如果将机床的主轴转如果将机床的主轴转速选择得过高速选择得过高,其换算后的进给速度其换算后的进给速度vf(mm/min)必
33、必定大大超过正常值。定大大超过正常值。2）刀具在其位移过程的始终都将受到伺服驱动）刀具在其位移过程的始终都将受到伺服驱动系统升降频率和数控装置插补运算速度的约束系统升降频率和数控装置插补运算速度的约束,由于由于升降频率特性满足不了加工需要等原因升降频率特性满足不了加工需要等原因,则可能因主则可能因主进给运动产生的进给运动产生的“超前超前”和和“滞后滞后”而导致部分牙而导致部分牙型的螺距不符合要求。型的螺距不符合要求。3）车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能才能）车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能才能实现实现,即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器（编码器）。即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器（编码器）。当主
34、轴转速选择得过高时当主轴转速选择得过高时,通过编码器发出的定位脉通过编码器发出的定位脉冲（即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号）冲（即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号）将可能因将可能因“过冲过冲”（特别是当编码器的质量不稳定（特别是当编码器的质量不稳定时）而导致工件螺纹产生乱牙（俗称时）而导致工件螺纹产生乱牙（俗称“烂牙烂牙”）。）。鉴于上述原因鉴于上述原因,用不同的数控系统车削螺纹时推荐用不同的数控系统车削螺纹时推荐使用不同的主轴转速范围。大多数经济型数控车床的使用不同的主轴转速范围。大多数经济型数控车床的数控系统推荐车削螺纹时主轴转速数控系统推荐车削螺纹时主轴转速n 为为:nn允
35、允/P式中式中n允允编码器允许的最高工作转速编码器允许的最高工作转速,r/min;P 被加工螺纹的螺距被加工螺纹的螺距,mm。（3）进给速度）进给速度vf的确定的确定 1)当工件的质量要求能够得到保证时当工件的质量要求能够得到保证时,为提高生产为提高生产效率效率,可选择较高的进给速度可选择较高的进给速度,一般在一般在100 200 mm/min 范围内选取。范围内选取。2)在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时,宜选宜选择较低的进给速度择较低的进给速度,一般在一般在20 50 mm/min范围内选取。范围内选取。3）当加工精度、表面质量要求较高时）当加工精度、
36、表面质量要求较高时,进给速进给速度应选小些度应选小些,一般在一般在20 50 mm/min 范围内选取。范围内选取。4）刀具空行程时）刀具空行程时,特别是远距离特别是远距离“回零回零”时时,可以选择该机床数控系统设定的最高进给速度。可以选择该机床数控系统设定的最高进给速度。根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等因素，选用相应的加工方法形状、尺寸及生产类型等因素，选用相应的加工方法和加工方案和加工方案。零件的加工过程通常按工序性质不同，可分为粗加零件的加工过程通常按工序性质不同，可分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。
37、工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。（1）工序划分原则）工序划分原则1）工序集中原则）工序集中原则工序集中原则是指每道工序包括尽可能多的加工工序集中原则是指每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少。内容，从而使工序的总数减少。2）工序分散原则）工序分散原则工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。进行，每道工序的加工内容很少。（2）工序划分方法）工序划分方法1）按零件加工表面划分）按零件加工表面划分轴承内圈加工方案轴承内圈加工方案 2）按粗、精加工划分）按粗、精加工划分 手柄的加工手柄的加工（1）先粗后精原
38、则）先粗后精原则按照粗车按照粗车半精车半精车精车的顺序进行精车的顺序进行,逐步提高逐步提高加工精度。加工精度。先粗后精车削示例先粗后精车削示例（2）先近后远原则）先近后远原则在一般情况下在一般情况下,离对刀点近的部位先加工离对刀点近的部位先加工,离对刀点离对刀点远的部位后加工远的部位后加工,以便于缩短刀具移动距离以便于缩短刀具移动距离,减少空行减少空行程时间。程时间。先近后远车削示例先近后远车削示例（3）内外交叉原则）内外交叉原则对于既有内表面（内型腔），又有外表面需加工的对于既有内表面（内型腔），又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时零件，安排加工顺序时,应先进行内表面粗加工，后进应先进行内
39、表面粗加工，后进行外表面精加工。切不可将零件上一部分表面（外表面行外表面精加工。切不可将零件上一部分表面（外表面或内表面）加工完毕再加工其他表面或内表面）加工完毕再加工其他表面(内表面或外表面内表面或外表面)。（4）基面先行原则）基面先行原则用做精基准的表面应优先加工，因为定位基准的表用做精基准的表面应优先加工，因为定位基准的表面越精确面越精确,装夹误差就越小。装夹误差就越小。编程时，进给路线的确定原则主要有以下几点：编程时，进给路线的确定原则主要有以下几点：（1）保证加工质量）保证加工质量（2）程序段越少越好）程序段越少越好（3）进给路线越短越好）进给路线越短越好最短的切削进给路线最短的切削
40、进给路线直接换算是指直接通过图样上的标注尺寸即可获直接换算是指直接通过图样上的标注尺寸即可获得编程尺寸的一种方法。得编程尺寸的一种方法。进行直接换算时进行直接换算时,可将图样上给定的基本尺寸或可将图样上给定的基本尺寸或极限尺寸的中值经过简单的加、减运算后完成。极限尺寸的中值经过简单的加、减运算后完成。标注尺寸换算标注尺寸换算在取极限尺寸中值时，如果遇到有第三位小数值（或在取极限尺寸中值时，如果遇到有第三位小数值（或更多位小数），基准孔按照更多位小数），基准孔按照“四舍五入四舍五入”的方法处理，基的方法处理，基准轴则将第三位进上一位，例如：准轴则将第三位进上一位，例如：（1）当孔尺寸为）当孔尺寸
41、为 mm时时,其中值尺寸取其中值尺寸取?20.03 mm。（2）当轴尺寸为）当轴尺寸为 mm 时时,其中值尺寸取其中值尺寸取?15.97 mm。（3）当孔尺寸为）当孔尺寸为 mm 时时,其中值尺寸取其中值尺寸取?16.04 mm。间接换算是指需要通过平面几何、三角函数等计算间接换算是指需要通过平面几何、三角函数等计算方法进行必要计算后才能得到其编程尺寸的一种方法。方法进行必要计算后才能得到其编程尺寸的一种方法。用间接换算方法所换算出来的尺寸可以是直接编程时用间接换算方法所换算出来的尺寸可以是直接编程时所需的基点坐标尺寸所需的基点坐标尺寸,也可以是为计算某些基点坐标值也可以是为计算某些基点坐标值
42、所需要的中间尺寸。所需要的中间尺寸。（1）基点的含义）基点的含义构成零件轮廓的不同几何素线的交点或切点称为基点。构成零件轮廓的不同几何素线的交点或切点称为基点。零件轮廓上的基点零件轮廓上的基点（2）基点直接计算的内容）基点直接计算的内容基点直接计算的内容主要包括计算每条运动轨迹基点直接计算的内容主要包括计算每条运动轨迹(线段线段)的起点或终点在选定坐标系中的坐标值和圆弧的起点或终点在选定坐标系中的坐标值和圆弧运动轨迹的圆心坐标值。基点直接计算的方法比较简运动轨迹的圆心坐标值。基点直接计算的方法比较简单单,一般根据零件图样所给的已知条件由人工完成。一般根据零件图样所给的已知条件由人工完成。（1）
43、节点的含义）节点的含义拟合线段的交点或切点称为节点。拟合线段的交点或切点称为节点。零件轮廓上的节点零件轮廓上的节点（2）节点拟合计算的内容）节点拟合计算的内容节点拟合计算的难度及工作量都很大节点拟合计算的难度及工作量都很大,故宜通过计故宜通过计算机完成。必要时算机完成。必要时,也可由人工计算完成也可由人工计算完成,但对编程者但对编程者的数学处理能力要求较高。拟合结束后的数学处理能力要求较高。拟合结束后,还必须通过还必须通过相应的计算对每条拟合线段的拟合误差进行分析。相应的计算对每条拟合线段的拟合误差进行分析。式中式中,a、b、c 分别为直角三角形的边长，其中分别为直角三角形的边长，其中c 为斜
44、边。为斜边。式中，式中，a、b、c 分别为角分别为角A、B、C 所对边的边长所对边的边长;R 为三角形外接圆半径。为三角形外接圆半径。正弦定理一般用在已知两边一角求另两个角或正弦定理一般用在已知两边一角求另两个角或已知两角一边求另两边已知两角一边求另两边;而余弦定理一般用在已知而余弦定理一般用在已知三边求角度。三边求角度。例例1如图所示零件，用三角函数计算法求基点及如图所示零件，用三角函数计算法求基点及圆心的坐标。圆心的坐标。基点计算（一）基点计算（一）（1）分析）分析1）图）图b 中的直线中的直线BC 与与R7 mm 圆弧相切圆弧相切,R7 mm 与与R4 mm 圆弧相切圆弧相切,R4 mm
45、 圆弧与圆弧与?44 mm 外圆相切。外圆相切。2）根据图中的关系作相关的辅助线）根据图中的关系作相关的辅助线:连接连接R4 mm、R7 mm 的圆心交于切点的圆心交于切点E,过过R7 mm的圆心作辅助线的圆心作辅助线与锥体垂直交于切点与锥体垂直交于切点C;再将相关的辅助线连起来再将相关的辅助线连起来,如如图图b 所示。所示。3）图中没有给出）图中没有给出C、E 两点的坐标两点的坐标,就必须求出就必须求出AG、DE、EF、CH、AH 的长度。的长度。（2）解题方法）解题方法根据已知条件，可以利用三角形相似和勾股定理根据已知条件，可以利用三角形相似和勾股定理来计算。来计算。（3）解题步骤）解题步
46、骤1）求）求AG 的长度。已知的长度。已知AE=7、DE=4,那么那么AD=AE+DE=7+4=11根据勾股定理可得根据勾股定理可得:2）求）求DF、EF 的长度。在的长度。在RtADG 与与RtEDF 中中,ADG=EDF，所以，所以ADGEDF3）求）求AH、CH 的长度。已知的长度。已知AC=7、AB=15在在RtACH 与与RtABC 中中,ACH=ABC所以所以ACHABC在在ACH 中，根据勾股定理可得中，根据勾股定理可得:4）E 点坐标点坐标 XE=36+2DF =36+4.64 =40.364 ZE=40-10-AB-AG+EF =40-10-15-9.221+3.353 =9
47、.132所以所以E 点坐标为（点坐标为（X40.364，Z-9.1321）。）。5）C 点坐标点坐标 XC=48-2CH =48-12.382 =35.618 ZC=40-（10+AB AH）=40-10-15+3.267 =18.267所以所以C 点坐标为（点坐标为（X35.618，Z-18.267）。）。Ax+By+C=0式中式中,A、B、C 为任意实数，并且为任意实数，并且A、B 不能同时为零。不能同时为零。y=kx+b式中，式中，k 为直线的斜率，即直线与为直线的斜率，即直线与X 轴正向夹角的正切轴正向夹角的正切值值tan,如图如图 所示。所示。直线的斜率直线的斜率y-y1=k（x-x
48、1）式中，式中，x1、y1 为直线通过已知点的坐标。为直线通过已知点的坐标。式中，式中，a、b 分别为直线在分别为直线在X、Y 轴上的截距。轴上的截距。点点P（x0,y0）到直线）到直线Ax+By+C=0 的距离：的距离：化简得：化简得：点到直线的距离点到直线的距离(x-a)2+(y-b)2=R2式中，式中，a、b 分别为圆心横坐标、纵坐标，分别为圆心横坐标、纵坐标，R 为圆的为圆的半径。半径。圆心在坐标原点上的圆方程圆心在坐标原点上的圆方程:x2+y2=R2例例2如图如图a 所示的零件，用平面解析几何计算法求所示的零件，用平面解析几何计算法求基点及圆心的坐标。基点及圆心的坐标。基点计算（二）
49、基点计算（二）（1）分析）分析1）该零件为圆弧与直线相切的例子）该零件为圆弧与直线相切的例子,解题的重点是解题的重点是求出求出R25 mm 圆弧的圆心坐标。圆弧的圆心坐标。2）将已知直线）将已知直线AB 向下平移向下平移25 mm 得直线得直线L1,以以O 点为圆心作点为圆心作R25 mm 的圆弧；圆弧与直线的交点则为的圆弧；圆弧与直线的交点则为R25 mm 圆弧的圆心。圆弧的圆心。（2）解题方法）解题方法根据已知条件，用直线根据已知条件，用直线L1 与与R25 mm 圆弧组成方圆弧组成方程求出程求出C 点的坐标，再利用三角函数进行计算。点的坐标，再利用三角函数进行计算。（3）解题步骤）解题步
50、骤1）设直角坐标系（以）设直角坐标系（以O 点为原点）如图点为原点）如图b 所示所示,A 点坐标为（点坐标为（60，30），建立），建立AB 的点斜式直线方程的点斜式直线方程:y-30=tan15（x-60）化简得化简得y=0.268x+13.9232）根据点到直线距离公式，建立）根据点到直线距离公式，建立L1 的直线方程的直线方程:由于直线向下平移，点到直线距离式取负值。由于直线向下平移，点到直线距离式取负值。所以所以 y=0.268x-11.963）建立）建立R25 mm 圆弧方程圆弧方程:x2+y2=2524）建立）建立L1 与与R25 mm 圆弧方程组圆弧方程组:把式代入式把式代入式x
