1、第1章数控加工实用基础第第1 1章数控加工实用基础章数控加工实用基础1.1 数控加工概述数控加工概述1.2 数控系统控制原理数控系统控制原理1.3 数控机床及其坐标系统数控机床及其坐标系统1.4 数控编程基础数控编程基础1.5 数控加工的工艺处理数控加工的工艺处理1.6 数控加工的工艺指令和工艺文件数控加工的工艺指令和工艺文件思考与练习题思考与练习题第1章数控加工实用基础1.1 数控加工概述数控加工概述1.1.1 数控加工原理和特点数控加工原理和特点 1数控加工原理数控加工原理当我们使用机床加工零件时，通常都需要对机床的各种动作进行控制，一是控制动作的先后次序，二是控制机床各运动部件的位移量。
2、采用普通机床加工时，这种开车、停车、走刀、换向、主轴变速和开关切削液等操作都是由人工直接控制的。采用自动机床和仿形机床加工时，上述操作和运动参数则是通过设计好的凸轮、靠模和挡块等装置以模拟量的形式来控制的，它们虽能加工比较复杂的零件，且有一定的灵活性和通用性，但是零件的加工精度受凸轮、靠模制造精度的影响，而且工序准备时间也很长。第1章数控加工实用基础采用数控机床加工零件时，只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件协调动作，自动地加工出零件来。当更换加工对象时，只需要重新编写程序代
3、码，输入给机床，即可由数控装置代替人的大脑和双手的大部分功能，控制加工的全过程，制造出任意复杂的零件。数控加工的原理如图1-1所示。第1章数控加工实用基础图1-1 数控加工原理框图第1章数控加工实用基础2数控加工的特点数控加工的特点总的来说，数控加工有如下特点：(1)自动化程度高，具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外，其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。若配合自动装卸手段，则是无人控制工厂的基本组成环节。数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件；省去了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助操作，有效地提高了生产效率。(2)对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯装
4、夹方式外，只需重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了生产准备周期。第1章数控加工实用基础(3)加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在0.0050.01 mm之间，不受零件复杂程度的影响。由于大部分操作都由机器自动完成，因而消除了人为误差，提高了批量零件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了位置检测装置，更加提高了数控加工的精度。(4)易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。由于机床采用数字信息控制，易于与计算机辅助设计系统连接，形成CAD/CAM一体化系统，并且可以建立各机床间的联系，容易实现群控。第1章数控加工实用基础1.1.2 数控加工常用术语数控加工常用术语1坐标联动
5、加工坐标联动加工数控机床加工时的横向、纵向等进给量都是以坐标数据来进行控制的。像数控车床、数控线切割机床等是属于两坐标控制的，数控铣床则是三坐标控制的(如图1-2所示)，还有四坐标、五坐标甚至更多的坐标控制的加工中心等。坐标联动加工是指数控机床的几个坐标轴能够同时进行移动，从而获得平面直线、平面圆弧、空间直线和空间螺旋线等复杂加工轨迹的能力(如图1-3所示)。当然也有一些早期的数控机床尽管具有三个坐标轴，但能够同时进行联动控制的可能只是其中两个坐标轴，那就属于两坐标联动的三坐标机床。像这类机床就不能获得空间直线、空间螺旋线等复杂加工轨迹。要想加工复杂的曲面，只能采用在某平面内进行联动控制，第三
6、轴作单独周期性进给的“两维半”加工方式。第1章数控加工实用基础图1-2 数控机床的控制坐标数(a)两坐标数控车床；(b)三坐标数控铣床 第1章数控加工实用基础图1-3 坐标联动加工第1章数控加工实用基础2脉冲当量、进给速度与速度修调脉冲当量、进给速度与速度修调数控机床各轴采用步进电机、伺服电机或直线电机驱动，是用数字脉冲信号进行控制的。每发送一个脉冲，电机就转过一个特定的角度，通过传动系统或直接带动丝杠，从而驱动与螺母副连结的工作台移动一个微小的距离。单位脉冲作用下工作台移动的距离就称之为脉冲当量。手动操作时数控坐标轴的移动通常是采用按键触发或采用手摇脉冲发生器(手轮方式)产生脉冲的，采用倍频
7、技术可以使触发一次的移动量分别为0.001 mm、0.01 mm、0.1mm、1mm等多种控制方式，相当于触发一次分别产生1、10、100、1000个脉冲。第1章数控加工实用基础3插补与刀补插补与刀补数控加工直线或圆弧轨迹时，程序中只提供线段的两端点坐标等基本数据，为了控制刀具相对于工件走在这些轨迹上，就必须在组成轨迹的直线段或曲线段的起点和终点之间，按一定的算法进行数据点的密化工作，以填补确定一些中间点，如图1-4(a)、(b)所示，各轴就以趋近这些点为目标实施配合移动，这就称之为插补。这种计算插补点的运算称为插补运算。早期NC硬线数控机床的数控装置中是采用专门的逻辑电路器件进行插补运算的，
8、称之为插补器。在现代CNC软线数控机床的数控装置中，则是通过软件来实现插补运算的。现代数控机床大多都具有直线插补和平面圆弧插补的功能，有的机床还具有一些非圆曲线的插补功能。插补加工原理见本章1.2节。第1章数控加工实用基础图1-4 插补和刀补(a)直线插补；(b)圆弧插补；(c)刀具半径补偿 第1章数控加工实用基础1.1.3 数控加工技术的发展数控加工技术的发展1数控加工技术的发展历程数控加工技术的发展历程1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作，历时三年，于1952年研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名“Numerical Control”。1953年麻省理工学院开发出只需确
9、定零件轮廓、指定切削路线，即可生成NC程序的自动编程语言。1956年德、日、苏等国分别研制出本国第一台数控机床。1959年美国Keaney&Trecker公司开发成功了带刀库，能自动进行刀具交换，一次装夹中即能进行铣、钻、镗、攻丝等多种加工功能的数控机床，这就是数控机床的新种类加工中心。第1章数控加工实用基础我国虽然早在1958年由清华大学和北京第一机床厂合作研制了第一台数控铣床，但由于历史原因，一直没有取得实质性成果。20世纪70年代初期，曾掀起研制数控机床的热潮，但当时采用的是分立元件，性能不稳定，可靠性差。1980年北京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海机床研究所引
10、进美国GE公司的MTC1数控系统，辽宁精密仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，北京机床研究所又开发出BS03经济型数控和BS04全功能数控系统，航天部706所研制出MNC864数控系统。“八五”期间国家又组织近百个单位进行以发展自主版权为目标的“数控技术攻关”，从而为数控技术产业化奠定了基础。20世纪90年代末，华中数控自主开发出基于PC-NC的HNC数控系统，达到了国际先进水平，加大了我国数控机床在国际上的竞争力度。第1章数控加工实用基础2数控加工技术的发展方向数控加工技术的发展方向1)高速切削受高生产率的驱使，高速化已
11、是现代机床技术发展的重要方向之一。高速切削可通过高速运算技术、快速插补运算技术、超高速通信技术和高速主轴等技术来实现。高主轴转速可减少切削力，减小切削深度，有利于克服机床振动，传入零件中的热量大大减低，排屑加快，热变形减小，加工精度和表面质量得到显著改善。因此，经高速加工的工件一般不需要精加工。日本新泻铁工所生产的UHSIO型超高速数控立式铣床主轴最高转速高达100000r/min。中等规格加工中心的快速进给速度从过去的812m/min提高到60m/min。第1章数控加工实用基础2)高精度控制高精度化一直是数控机床技术发展追求的目标。它包括机床制造的几何精度和机床使用的加工精度控制两方面。提高
12、机床的加工精度，一般是通过减少数控系统误差，提高数控机床基础大件结构特性和热稳定性，采用补偿技术和辅助措施来达到的。目前精整加工精度已提高到0.1m，并进入了亚微米级，不久超精度加工将进入纳米时代(加工精度达0.01m)。第1章数控加工实用基础3)高柔性化柔性是指机床适应加工对象变化的能力。目前，在进一步提高单机柔性自动化加工的同时，正努力向单元柔性和系统柔性化发展。数控系统在21世纪将具有最大限度的柔性，能实现多种用途。具体是指具有开放性体系结构，通过重构和编辑，视需要系统的组成可大可小；功能可专用也可通用，功能价格比可调；可以集成用户的技术经验，形成专家系统。第1章数控加工实用基础4)高一
13、体化CNC系统与加工过程作为一个整体，实现机电光声综合控制，测量造型、加工一体化，加工、实时检测与修正一体化，机床主机设计与数控系统设计一体化。5)网络化实现多种通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMS(柔性制造系统)、CIMS(计算机集成制造系统)对基层设备的要求。配置网络接口，通过Internet可实现远程监视和控制加工，进行远程检测和诊断，使维修变得简单。建立分布式网络化制造系统，可便于形成“全球制造”。第1章数控加工实用基础6)智能化21世纪的CNC系统将是一个高度智能化的系统。具体是指系统应在局部或全部实现加工过程的自适应、自诊断和自调整；多媒体人机接口使用户操作简单，智能编程使编程
14、更加直观，可使用自然语言编程；加工数据的自生成及智能数据库；智能监控；采用专家系统以降低对操作者的要求等。第1章数控加工实用基础1.2 数控系统控制原理数控系统控制原理1.2.1 CNC硬件组成与控制原理硬件组成与控制原理CNC即计算机数控系统(Computerized Numerical Control)的缩写，它是在硬线数控(NC)系统的基础上发展起来的，由一台计算机来完成早期NC机床数控装置的所有功能，并用存储器实现零件加工程序的存储。第1章数控加工实用基础图1-5是小型计算机CNC系统构成。数控系统的核心是计算机数字控制装置，即CNC装置。它由硬件(数控系统本体器件)和软件(系统控制程
15、序如编译、中断、诊断、管理、刀补和插补等)组成。系统中的一种功能，可用硬件电路实现，也可用软件实现。新一代的CNC系统，大都采用软件来实现数控系统的绝大部分功能。要增加或更新系统功能时，则只需要更换控制软件即可，因此，CNC系统较之NC系统具有更好的通用性和灵活性。第1章数控加工实用基础图1-5 CNC系统构成第1章数控加工实用基础图1-6是典型的微处理器数控系统框图。其各组成部分功用如下所述：图1-6 微处理器数控系统框图第1章数控加工实用基础(1)微处理器CPU及其总线。它是CNC装置的核心，由运算器及控制器两大部分组成。运算器负责数据运算；而控制器则是将存储器中的程序指令进行译码并向CN
16、C装置的各部分发出执行操作的控制信号，且根据所接收的反馈信息决定下一步的命令操作。总线则是由物理导线构成的，分成数据线、地址线和控制线等三组。(2)存储器。它用以存放CNC装置的数据、参数和程序。它包括存放系统控制软件的只读存储器EPROM和存放中间运算结果的随机读写存储器RAM和存放零件加工程序信息的磁泡存储器或带后备电池的CMOS RAM。(3)MDI/CRT接口。MDI即手动数据输入单元，CRT为显示器。由数控操作面板上的键盘输入、修改数控程序和设定加工数据，同时通过CRT显示出来。CRT常用于显示字符或图形信息。第1章数控加工实用基础(4)输入装置(纸带读入和穿孔输出接口)。光电阅读机
17、可将由其他纸带凿孔机所制作的纸带上的程序信息读入到CNC装置中，可直接用于控制加工或将程序转存到存储器中。有的机床还备有穿孔输出的纸带凿孔机，可将本机上编好的程序制成纸带，用于其他数控系统中。纸带输入/输出曾经是数控机床和其他计算机控制系统交换信息的主要媒介。也有的机床采用磁带机或磁盘驱动器等媒介，较之纸带输入/输出更方便。第1章数控加工实用基础(5)数据输入/输出(I/O)接口。它是CNC装置和机床驱动部件之间来往传递信息的接口，主要用于接收机械操作面板上的各种开关、按钮以及机床上各行程限位开关等信号；或将CNC装置发出的控制信号送到强电柜，以及将各工作状态指示灯信号送到操作面板等。(6)位
18、置控制及主轴控制。它将插补运算后的坐标位置与位置检测器测得的实际位置值进行比较、放大后得到速度控制指令，去控制速度控制单元，驱动进给电机，修正进给误差，保证精度，主要在闭环或半闭环数控机床上使用。第1章数控加工实用基础(7)可编程控制器(PLC)接口。它用来代替传统机床强电部分的继电器控制，利用逻辑运算实现各种开关量的控制。上述(1)、(2)、(3)、(4)几部分和PC电脑的功用一样，所以现代PC-NC数控系统是直接用通用PC机来取代这几个组成部分的。当操作者按下机床操作面板上的“循环启动”按钮后，就向CNC装置发出中断请求。一旦CNC装置所处状态符合启动条件，则CNC装置就响应中断，控制程序
19、转入相应的控制机床运动的中断服务程序，进行插补运算，逐段计算出各轴的进给速度、插补轨迹等，并将结果输出到进给伺服控制接口及其他输出接口，控制工作台(或刀具)的位移或其他辅助动作。这样机床就自动地按照零件加工程序的要求进行切削运动。第1章数控加工实用基础1.2.2 CNC系统的软件结构系统的软件结构CNC系统软件是为实现CNC系统各项功能所编制的专用软件，也叫控制软件，存放在计算机EPROM中。各种CNC系统的功能设置和控制方案各不相同，它们的系统软件在结构和规模上差别很大，但是一般都包括输入数据处理程序、插补运算程序、速度控制程序、管理程序和诊断程序。第1章数控加工实用基础1输入数据处理程序输
20、入数据处理程序它接收输入的零件加工程序，将标准代码表示的加工指令和数据进行译码、数据处理，并按规定的格式存放。有的系统还要进行补偿计算，或为插补运算和速度控制等进行预计算。2插补计算程序插补计算程序CNC系统根据零件加工程序中提供的数据，如线段轨迹的种类、起点和终点坐标等进行运算。根据运算结果，分别向各坐标轴发出进给脉冲。进给脉冲通过伺服系统驱动工作台或刀具作相应的运动，完成程序规定的加工任务。第1章数控加工实用基础3速度控制程序速度控制程序速度控制程序根据给定的速度值控制插补运算的频率，以保证预定的进给速度。在速度变化较大时，需要进行自动加减速控制，以避免因速度突变而造成驱动系统失步。4管理
21、程序管理程序管理程序负责对数据输入、数据处理和插补运算等为加工过程服务的各种程序进行调度管理。管理程序还要对由面板命令、时钟信号和故障信号等引起的中断进行处理。有的管理程序可以使多道程序并行工作，如在插补运算与速度控制的空闲时间进行数据输入处理，即调用各种功能子程序，完成下一数据段的读入、译码和数据处理工作，并且保证在数据段加工过程中将下一数据段准备完毕，一旦本数据段加工完毕，就立即开始下一数据段的插补加工。第1章数控加工实用基础5诊断程序诊断程序诊断程序的功能是在程序运行中及时发现系统的故障，并指出故障的类型。也可以在运行前或故障发生后，检查系统各主要部件(如CPU、存储器、接口、开关和伺服
22、系统等)的功能是否正常，并指出发生故障的部位。在整体结构上，CNC系统软件可有前后台型和中断型两种不同的处理方式。第1章数控加工实用基础1.2.3 插补原理插补原理如前所述，插补是在组成轨迹的直线段或曲线段的起点和终点之间，按一定的算法进行数据点的密化工作，以确定一些中间点。将它应用于数控加工中就是：CNC装置根据程序中给定的线段方式和端点信息进行相应的数学计算，以插补运算出的中间密化点为趋近目标，不断地向各个坐标轴发出相互协调的进给脉冲或数据，使被控机械部件按趋近指定的路线移动，从而最大限度地保证加工轨迹与理想轨迹相一致。第1章数控加工实用基础如图1-7所示的直线OA，取起点O为坐标原点，终
23、点为A(Xe，Ye)。已知M(Xm，Ym)点为动态加工点，若m点正好在OA直线上，则有：eemmYXYX0YXYXemme即 第1章数控加工实用基础可取Fm=XeYm-XmYe 作为直线插补的偏差判别式。若Fm=0，则表明m点正好在直线上；若Fm 0，则表明m点在直线的上方；若Fm 0，则表明m点在直线下方。对于第一象限的直线，从起点(原点)出发，当Fm0时，应沿+X方向走一步；当Fm0时，则应沿+Y方向走一步；当两个方向所走的步数和终点坐标(Xe,Ye)值相等时，发出终点到达信号，停止插补。由于Fm的计算式中同时有乘法和减法，计算处理较为复杂，因此实际应用中常采用迭代法或递推法进一步推算。第
24、1章数控加工实用基础若某处有Fm0，应沿+X方向走一步到达新点m+1(Xm+1,Ym)，则新偏差为Fm+1=XeYm-Xm+1Ye=XeYm-(Xm+1)Ye=Fm-Ye若某处有Fm 600 Mpa 切断(宽度 5 mm)70110 0.10.2 YT 类 粗加工 23 5080 0.20.4 精加工 0.10.15 60100 0.10.2 合金钢 b=1470 MPa 切断(宽度 5 mm)4070 0.10.2 YT 类 粗加工 23 5070 0.20.4 精加工 0.10.15 70100 0.10.2 铸 铁 200 HBS 以 下 切断(宽度 5 mm)5070 0.10.2 Y
25、G 类 粗加工 23 6001000 0.20.4 精加工 0.20.3 8001200 0.10.2 铝 切断(宽度 5 mm)6001000 0.10.2 YG 类 粗加工 24 400500 0.20.4 精加工 0.10.15 450600 0.10.2 黄铜 切断(宽度 5 mm)400500 0.10.2 YG 类 第1章数控加工实用基础表表1-3 铣刀的切削速度铣刀的切削速度 m/min铣 刀 材 料 工 件 材 料 碳素钢 高速钢 超高速钢 Stellite YT YG 铝 75150 150300 240460 300600 黄铜 1225 2050 4575 100180
26、青铜(硬)1020 2040 3050 60130 青铜(最硬)1015 1520 4060 铸铁(软)1012 1525 1835 2840 75100 铸铁(硬)1015 1020 1828 4560 铸铁(冷硬)1015 1228 3060 可锻铸铁 1015 2030 2540 3545 75110 铜(软)1014 1828 2030 4575 铜(中)1015 1525 1828 4060 铜(硬)1015 1220 3045 第1章数控加工实用基础表表1-4 铣铣刀刀进进给给量量 mm/z工件材料 圆柱 铣刀 面铣刀 立铣刀 杆铣刀 成形铣刀 高速钢 嵌齿铣刀 硬质合金 嵌齿铣刀
27、 铸铁 0.2 0.2 0.07 0.05 0.04 0.3 0.1 软(中硬)钢 0.2 0.2 0.07 0.05 0.04 0.3 0.09 硬钢 0.15 0.15 0.06 0.04 0.03 0.2 0.08 镍铬钢 0.1 0.1 0.05 0.02 0.02 0.15 0.06 高镍铬钢 0.1 0.1 0.04 0.02 0.02 0.1 0.05 可锻铸铁 0.2 0.15 0.07 0.05 0.04 0.3 0.09 铸铁 0.15 0.1 0.07 0.05 0.04 0.2 0.08 青铜 0.15 0.15 0.07 0.05 0.04 0.3 0.1 黄铜 0.
28、2 0.2 0.07 0.05 0.04 0.3 0.21 铝 0.1 0.1 0.07 0.05 0.04 0.2 0.1 Al-Si 合金 0.1 0.1 0.07 0.05 0.04 0.18 0.08 Mg-Al-Zn 合金 0.1 0.1 0.07 0.04 0.03 0.15 0.08 Al-Cu-Mg 合金 Al-Cu-Si 合金 0.15 0.1 0.07 0.05 0.04 0.2 0.1 第1章数控加工实用基础表表1-5 高速钢钻头的切削用量高速钢钻头的切削用量切削速度v：m/min，进给量f：mm/r 钻头直径/mm 25 611 1218 1925 2650 工件 材料
29、 b/MPa v f v f v f v f v f 490 2025 0.1 2025 0.2 3035 0.2 3035 0.3 2530 0.4 490686 2025 0.1 2025 0.2 2025 0.2 2530 0.2 25 0.2 686882 1518 0.05 1518 0.1 1518 0.2 1822 0.3 1520 0.35 钢 8821078 1014 0.05 1014 0.1 1218 0.15 1620 0.2 1416 0.3 118176 2530 0.1 3040 0.2 2530 0.35 20 0.6 20 1.0 铸铁 176294 1518
30、 0.1 1418 0.15 1620 0.2 16 0.3 1618 0.4 黄铜 软 50 0.05 50 0.15 50 0.3 50 0.45 50 青铜 软 35 0.05 35 0.1 35 0.2 35 0.35 35 第1章数控加工实用基础实际上现代数控机床的操作面板上一般都有主轴转速和进给速度等修调(倍率)开关，可在加工过程中人工随时调整修正，有较大的灵活性。第1章数控加工实用基础1.6 数控加工的工艺指令和工艺文件数控加工的工艺指令和工艺文件1.6.1 程序中常用的工艺指令程序中常用的工艺指令1准备功能准备功能G指令指令G指令是用来规定刀具和工件的相对运动轨迹(即指令插补功
31、能)、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿和坐标偏置等多种加工操作。它由字母G及其后面的两位数字组成，G00G99共有100种代码。这些代码中虽然有些常用的准备功能代码的定义几乎是固定的，但也有很多代码其含义及应用格式对不同的机床系统有着不同的定义，因此，在编程前必须熟悉了解所用机床的使用说明书或编程手册。常用G指令代码见表1-6。第1章数控加工实用基础表表1-6 常用常用G指令代码指令代码代 码 组 意 义 代 码 组 意 义 代 码 组 意 义 G00 快速点定位 G20 英制单位 G80 固定循环取消 G01 直线插补 G21 b 公制单位 G02 顺圆插补 G27 回参考点检查 G81G89
32、 e 固定循环 G03 逆圆插补 G28 回参考点 G90 绝对坐标编程 G29 00 参考点返回 G91 i 增量坐标编程 G32G33 aa 螺纹切削 G40 刀补取消 G92 00 预置寄存 G04 00 暂停延时 G41 左刀补 G17 XY 平面选择 G42 d 右刀补 G18 ZX 平面选择 G19 c YZ 平面选择 G54G59 f 零点偏置 注：组别为“00”的属非模态代码；其余为模态代码，同组可相互取代。第1章数控加工实用基础2辅助功能辅助功能M指令指令M指令也是由字母M和两位数字组成的。该指令与控制系统插补器运算无关，一般书写在程序段的后面，是加工过程中对一些辅助器件进行
33、操作控制用的工艺性指令。例如，机床主轴的启动、停止、变换；冷却液的开关；刀具的更换；部件的夹紧或松开等；在M00M99的100种代码中，同样也有些因机床系统而异的代码，也有相当一部分代码是不指定的。常用M指令代码见表1-7。第1章数控加工实用基础表表1-7 常用常用M指令代码指令代码代 码 作用 时间 组 别 意 义 代 码 作用 时间 组 别 意 义 代 码 作用 时间 组 别 意 义 M00 00 程序暂停 M06 00 自动换刀 M19 主轴准停 M01 00 条件暂停 M07 开切削液 M30 00 程序结束并返回 M02 00 程序结束 M08 开切削液 M60 00 更换工件 M0
34、3 主轴正转 M09 b 关切削液 M98 00 子程序调用 M04 主轴反转 M10 夹紧 M99 00 子程序返回 M05 a 主轴停转 M11 c 松开 注：组别为“00”的属非模态代码；其余为模态代码，同组可相互取代。作用时间为“”号者，表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用；为“”号者，则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。第1章数控加工实用基础3F、S、T指令指令F指令为进给速度指令，是表示刀具向工件进给的相对速度，单位一般为mm/min，当进给速度与主轴转速有关(如车螺纹)时，单位为mm/r。进给速度一般有如下两种表示方法。代码法：即F后跟的两位数字并不直接表示进给速度
35、的大小，而是机床进给速度序列的代号，可以是算术级数，也可以是几何级数。直接指定法：即F后跟的数字就是进给速度的大小。如F100表示进给速度是100 mm/min。这种方法较为直观，目前大多数数控机床都采用此方法。第1章数控加工实用基础S指令为主轴转速指令，用来指定主轴的转速，单位为r/min。同样也可有代码法和直接指定法两种表示方法。T指令为刀具指令，在加工中心机床中，该指令用以自动换刀时选择所需的刀具。在车床中，常为T后跟4位数，前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号。在铣镗床中，T后常跟两位数，用于表示刀具号，刀补号则用H代码或D代码表示。第1章数控加工实用基础在上述这些工艺指令代码中，有相当
36、一部分属于模态代码(又称续效代码)。这种代码一经在一个程序段中指定，便保持有效到被以后的程序段中出现同组类的另一代码所替代。在某一程序段中，一经应用某一模态代码，如果其后续的程序段中还有相同功能的操作，且没有出现过同组类代码，则在后续的程序段中可以不再指令和书写这一功能代码。比如，接连几段直线的加工，可在第一段直线加工时用G01指令，后续几段直线就不需再书写G01指令，直到遇到G02圆弧加工指令或G00快速空走等指令。第1章数控加工实用基础另一部分非模态代码功能只对当前程序段有效，如果下一程序段还需要使用此功能则还需要重新书写。上述F、S指令和部分G、M指令代码都属于模态代码。第1章数控加工实
37、用基础1.6.2 数控加工的工艺文件数控加工的工艺文件数控加工工艺文件既是数控加工、产品验收的依据，又是操作者要遵守、执行的规程，同时还为产品零件重复生产作了技术上的必要工艺资料积累和储备。目前数控加工工艺文件尚未制定国家统一标准，各企业一般都根据本单位的特点制定了一些必要的工艺文件，主要包括数控加工工序卡、数控刀具调整单、机床调整单和零件加工程序单等。现以图1-32所示零件加工为例作简单介绍，以供参考。第1章数控加工实用基础图1-32 座架零件图样第1章数控加工实用基础1数控加工工件安装和零点设定卡片数控加工工件安装和零点设定卡片它应表示出数控加工零件定位方法和夹紧方法，并应标明工件零点设定
38、位置和坐标方向、使用的夹具名称和编号等。假设上图座架零件的下台阶面已在其他机床上加工出，现需要在数控机床上一次装夹后加工剩下的表面和各个孔，采用通用台钳作为夹具，其工件装夹和零点设定卡如表1-8所示。第1章数控加工实用基础表表1-8 工件安装和零点设定卡片工件安装和零点设定卡片 零件图号 WD?9901 工 序 号 零件名称 座 架 数控加工工件安装和零点设定卡 装夹次数 2 台 钳 编 制 审 核 批 准 第 页 1 紧定螺栓 共 页 序 号 夹具名称 夹具图号 第1章数控加工实用基础2工序卡工序卡由编程员根据图纸和加工任务书编制数控加工工艺和作业内容，并反映使用的辅具、刃具和切削参数、切削
39、液等，工序卡中应按已确定的工步顺序填写。如果在数控机床上只加工零件的一个工步时，也可不填写工序卡。不同的数控机床，其工序卡也有差别。上述座架零件在数控机床上的加工安排是：先用端面铣刀铣出上表面，再用立铣刀铣四周侧面及A、B工作面，最后用钻头分别钻6个小孔和两个大孔。填写工序卡如表1-9所示。第1章数控加工实用基础表表1-9 数控加工工序卡片数控加工工序卡片产品名称代号 零件名称 零件图号 厂 数控加工工序卡片 座 架 WD?9901 工艺序号 程序编号 夹具名称 夹具编号 使用设备 车 间 台 钳 XH713A 数 控 工步号 工步作业内容 加工面 刀具号 刀具规格 主轴 转速 进给 速度 切
40、削 深度 备 注 1 40 面铣刀铣上表面 上表面 T01 40 面铣刀 500 200+15 2 20 立铣刀铣四周侧面 四侧面 T02 20 立铣刀 600 200-11 3 20 立铣刀铣 A、B 台阶面 A、B 面 T02 20 立铣刀 600 200 0 4 6 钻头钻 6 个小孔 小孔 6 T03 6 钻头 800 100-27 5 14 钻头钻 2 个大孔 大孔 2 T04 14 钻头 600 80-28 编 制 审 核 批 准 年 月 日 共 页 第 页 第1章数控加工实用基础3数控刀具调整单数控刀具调整单数控刀具调整单主要包括数控刀具卡片和数控刀具明细表(简称刀具表)两部分。
41、数控加工时，对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上，事先调整好刀具直径和长度。刀具卡主要反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等，它是组装刀具和调整刀具的依据。其格式如表1-10所示。第1章数控加工实用基础表表1-10 数控刀具卡片数控刀具卡片零件图号 WD?9901 使用设备 刀具名称 立铣刀 数控刀具卡片 XH713A 刀具编号 T02 换刀方式 自 动 程序编号 序号 编 号 刀具名称 规 格 数 量 备 注 1 vfd.175504 拉 钉 2 GB 1106?85 刀 柄 3 铣 刀 2080 1 刀 具 组 成 4 筒 夹 ER40-20 1 备 注
42、编 制 审 核 批 准 共 页 第 页 第1章数控加工实用基础数控刀具明细表是调刀人员调整刀具输入的主要依据。其格式如表1-11所示。表表1-11 数控刀具明细表数控刀具明细表零件图号 零件名称 材 料 程序编号 车间 使用设备 WD?9901 座 架 20#数控刀具明细表 数控 XH713A 刀 具 刀 补 换 刀 直径/mm 长度 地 址 方 式 刀号 刀位号 刀 具 名 称 刀 具 图 号 实用 补偿 设定 直径 长度 自动/手动 加工 部位 T01 面铣刀 40 -310 H01 自动 上表面 T02 立铣刀 20 R10-295 D02 H02 自动 侧面/A、B 面 T03 钻头
43、6 -255 H03 自动 小孔 T04 钻头 14 -230 H04 自动 大孔 编 制 审 核 批 准 年 月 日 共 页 第 页 第1章数控加工实用基础思考与练习题思考与练习题1数控机床与普通机床加工的过程有什么区别？2数控系统主要组成部分有哪些？功用如何？3说说NC与CNC的区别。4什么是插补？试由直线的逐点比较工作节拍说明其插补过程。5某机床允许使用的程序格式为：N04 G02 X053 Y053 F32 M02。试解释其含义。6试区别一下手工编程和自动编程的过程以及适用场合。第1章数控加工实用基础7数控机床常用的程序输入方法有哪些？8华中HNC数控系统的组成有什么特点？其程序传送、
44、存储有何优势？9MDI是什么？为什么说MDI输入是每种数控系统不可缺少的？10数控加工机床按加工控制路线应分为哪几类？其控制过程有何不同？11数控加工机床按使用的进给伺服系统不同应分为哪几类？哪类的控制质量高，为什么？12简要说明数控机床坐标轴的确定原则。13试标出题图1-1中各机床的坐标系。第1章数控加工实用基础题图1-1第1章数控加工实用基础14数控车床、数控铣床的机械原点和参考点之间的关系各如何？15试画出表示数控机床各坐标系零点及参考点的图形符号。16绝对值编程和增量值编程有什么区别？17数控加工工艺处理的内容有哪些？18数控加工的工序可有哪几种划分方法？19对刀点、换刀点指的是什么？一般应如何设置？常用刀具的刀位点怎么规定？20加工路线的确定应遵循哪些主要原则？第1章数控加工实用基础21槽形铣削有哪些方法？22什么是二维半坐标加工和三坐标加工？分别用于什么加工场合？23说说常用立铣刀具参数的确定原则。24粗、精加工时选用切削用量的原则有什么不同？25程序中常用的工艺指令有哪些？什么叫模态指令和非模态指令？26数控加工常用的工艺文件有哪些？
