1、明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行本章学习重点：本章学习重点：1.了解数控加工工艺分析，熟悉数控加工工艺路线设计及了解数控加工工艺分析，熟悉数控加工工艺路线设计及工序设计；工序设计；2.掌握数控编程的基本概念；掌握数控编程的基本概念；3.熟悉数控机床坐标系统。熟悉数控机床坐标系统。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 2.1.1 数控加工工艺概述数控加工工艺概述（1）数控加工工艺的概念）数控加工工艺的概念&.数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。法和技术手段的总和，应用于整个数控加工
2、工艺过程。&.数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。验总结。（2）数控加工的过程）数控加工的过程数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直接改变数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程（如图为成品或半成品的过程（如图2-1数控加工过程简图）。数控加工过程简图）。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行图
3、图2-1 数控加工过程简图数控加工过程简图明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行（3）数控加工工艺的基本特点）数控加工工艺的基本特点 由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短、设备使用费用高等特点。在数控加生成效率高、周期短、设备使用费用高等特点。在数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。基本特点归工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。基本特点归纳如下：纳如下：a.内容十分明确而具体；内容十分明确而具体；b.工艺工作要
4、求相当准确而严密；工艺工作要求相当准确而严密；c.采用多坐标联动自动控制加工复杂表面；采用多坐标联动自动控制加工复杂表面；d.采用先机的工艺装备；采用先机的工艺装备；e.采用工序集中。采用工序集中。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行（4）数控加工工艺的主要内容）数控加工工艺的主要内容:a.选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。b.分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。c.确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。d.加工工序的设计。加工工序的
5、设计。e.数控加工程序的调整。数控加工程序的调整。f.分配数控加工中的容差。分配数控加工中的容差。g.处理数控机床上的部分工艺指令。处理数控机床上的部分工艺指令。h.数控加工工艺文件的编写。数控加工工艺文件的编写。具体内容及流程见下页图具体内容及流程见下页图2-2所示，数控加工工艺设计所示，数控加工工艺设计的主要内容流程图。的主要内容流程图。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 图图2-2 数控加工工艺设计的主要内容流程图数控加工工艺设计的主要内容流程图明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 随着计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断采随着计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断采用计算机
6、、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展。整体数控加工技术向着等方向发展。整体数控加工技术向着CIMS（计算机集成（计算机集成制造系统）方向发展。制造系统）方向发展。3.1.2 数控加工工艺分析数控加工工艺分析 数控加工前对工件进行工艺设计是必不可少的准备工数控加工前对工件进行工艺设计是必不可少的准备工作。无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加作。无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的工件进行工艺分析、拟定工艺路线
7、、设计加工工序。工的工件进行工艺分析、拟定工艺路线、设计加工工序。因此，合理的工艺设计方案是编制加工程序的依据，工艺因此，合理的工艺设计方案是编制加工程序的依据，工艺设计做不好是数控加工出差错的主要原因之一，往往造成设计做不好是数控加工出差错的主要原因之一，往往造成明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行工作反复，工作量成倍增加的后果。编程人员必须首先搞工作反复，工作量成倍增加的后果。编程人员必须首先搞好工艺设计，再考虑编程。好工艺设计，再考虑编程。（1）数控加工内容的选择）数控加工内容的选择 当选择并决定对某个零件进行数控加工后，并非其全部当选择并决定对某个零件进行数控加工后，并非其全部加工内
8、容都采用数控加工，数控加工可能只是零件加工工加工内容都采用数控加工，数控加工可能只是零件加工工序中的一部分。因此，有必要对零件图样进行仔细分析，序中的一部分。因此，有必要对零件图样进行仔细分析，立足于解决难题、提高生产效率，注意充分发挥数控的优立足于解决难题、提高生产效率，注意充分发挥数控的优势，选择那些最适合、最需要的内容和工序进行数控加工。势，选择那些最适合、最需要的内容和工序进行数控加工。一般可按下列原则选择数控加工内容：一般可按下列原则选择数控加工内容：a.普通机床普通机床无法加工无法加工的内容应作为优先选择内容。的内容应作为优先选择内容。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行b.普通
9、机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。内容。c.普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择。可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择。相比之下，下列一些加工内容则不宜选择数控加工：相比之下，下列一些加工内容则不宜选择数控加工：a.需要用较长时间占机调整的加工内容。需要用较长时间占机调整的加工内容。b.加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。标位置的加工内容。
10、c.不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显，可以安排普通机床补充加工。工很不方便，效果不明显，可以安排普通机床补充加工。此外，在选择数控加工内容时，还要考虑生产批量、此外，在选择数控加工内容时，还要考虑生产批量、明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行生产周期、工序间周转情况等因素，要尽量合理使用数控机生产周期、工序间周转情况等因素，要尽量合理使用数控机床，达到产品质量、生产率及综合经济效益等指标都明显提床，达到产品质量、生产率及综合经济效益等指标都明显提高的目的，要防止将数控机床降格为普通机床使用。高的目的，要
11、防止将数控机床降格为普通机床使用。（2）零件数控加工的工艺性分析）零件数控加工的工艺性分析a.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，如图零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点，如图2-3(a)所示，在数控加工零件图上，应以同一基准标注尺寸或所示，在数控加工零件图上，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既方便于编程，也方便于直接给出坐标尺寸。这种标注方法既方便于编程，也方便于尺寸之间的相互协调，又有利于设计基准、工艺基准、测量尺寸之间的相互协调，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。零件设计人员在尺寸标注时，一般基准和编程原点的统一。
12、零件设计人员在尺寸标注时，一般总是较多地考虑装配等使用特性，因而常采用如图总是较多地考虑装配等使用特性，因而常采用如图2-3(b)所所明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行（a）同基准标注）同基准标注 （b）分散标注）分散标注图图2-3 零件尺寸标注分析零件尺寸标注分析明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行示的局部分散的标注方法，这样就给工序安排和数控加工带示的局部分散的标注方法，这样就给工序安排和数控加工带来诸多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不来诸多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的累积误差而破坏零件的使用特性，因此，可会因产生较大的累积误差而破坏零件
13、的使用特性，因此，可将局部分散标注法改为同一基准标注或直接标注坐标尺寸。将局部分散标注法改为同一基准标注或直接标注坐标尺寸。分析被加工零件的设计图纸，根据标注的尺寸公差和形位分析被加工零件的设计图纸，根据标注的尺寸公差和形位公差等信息，将加工表面区分为重要表面和次要表面，并找公差等信息，将加工表面区分为重要表面和次要表面，并找出其设计基准，进而遵循基准选择的原则，确定加工零件的出其设计基准，进而遵循基准选择的原则，确定加工零件的定位基准，分析零件的毛坯是否便于定位和装夹，夹紧方式定位基准，分析零件的毛坯是否便于定位和装夹，夹紧方式和夹紧点的选取是否会有碍刀具的运动，夹紧变形是否对加和夹紧点的选
14、取是否会有碍刀具的运动，夹紧变形是否对加工质量有影响等。为工件定位、安装和夹具设计提供依据。工质量有影响等。为工件定位、安装和夹具设计提供依据。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行b.构成零件轮廓的几何元素构成零件轮廓的几何元素(点、线、面点、线、面)的条件的条件(如相切、相如相切、相交、垂直和平行等交、垂直和平行等)，是数控编程的重要依据。手工编程时，是数控编程的重要依据。手工编程时，要依据这些条件计算每一个节点的坐标；自动编程时，则要依据这些条件计算每一个节点的坐标；自动编程时，则要根据这些条件对构成零件的所有几何元素进行定义，无要根据这些条件对构成零件的所有几何元素进行定义，无论哪一个
15、条件不明确，都会导致编程无法进行。因此，在论哪一个条件不明确，都会导致编程无法进行。因此，在分析零件图样时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分析零件图样时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题及时与设计人员协商解决。分，发现问题及时与设计人员协商解决。c.零件的结构工艺性分析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格和换刀次数，方便编程，提高生产这样可以减少刀具规格和换刀次数，方便编程，提高生产效益。效益。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆
16、角半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。对于图径不应太小。对于图2-4所示零件，其结构工艺性的好坏与所示零件，其结构工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转角圆弧半径的大小等因素有关。图被加工轮廓的高低、转角圆弧半径的大小等因素有关。图(b)与与(a)相比，转角圆弧半径相比，转角圆弧半径R大，可以采用直径较大的立铣刀大，可以采用直径较大的立铣刀来加工；加工平面时，进给次数也相应减少，表面加工质量来加工；加工平面时，进给次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，因而工艺性较好。反之，工艺性较差。通常也会好一些，因而工艺性较好。反之，工艺性较差。通常R0.2H(H为被加工工件轮廓
17、面的最大高度为被加工工件轮廓面的最大高度)时，可以判定零时，可以判定零件该部位的工艺性不好。件该部位的工艺性不好。零件铣槽底平面时，槽底圆角半径零件铣槽底平面时，槽底圆角半径r不要过大。如图不要过大。如图2-5所所示，铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径示，铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径dD-2r(D为铣为铣刀直径刀直径)，当，当D一定时，一定时，r越大，铣刀端面刃铣削平面的面积越大，铣刀端面刃铣削平面的面积明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工艺性也越差。越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工艺性也越差。当当r大到一定程度时，甚至必须用球头铣刀加工
18、，这是应该大到一定程度时，甚至必须用球头铣刀加工，这是应该尽量避免的。尽量避免的。（a）工艺性不好（）工艺性不好（b）工艺性好）工艺性好 图图2-5 零件底面圆弧半径对工艺性的影响零件底面圆弧半径对工艺性的影响 图图2-4 内槽结构工艺性对比内槽结构工艺性对比明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行d.应尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面的加工，为此应尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面的加工，为此要选择便于各个表面都能加工的定位方式；若需要二次装夹，要选择便于各个表面都能加工的定位方式；若需要二次装夹，应采用统一的基准定位。在数控加工中若没有统一的定位基应采用统一的基准定位。在数控加工中若没
19、有统一的定位基准，会因工件重新安装产生定位误差，从而使加工后的两个准，会因工件重新安装产生定位误差，从而使加工后的两个面上的轮廓位置及尺寸不协调，因此，为保证二次装夹加工面上的轮廓位置及尺寸不协调，因此，为保证二次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的定位基准。而且，定后其相对位置的准确性，应采用统一的定位基准。而且，定位基准力求与设计基准重合。位基准力求与设计基准重合。e.分析零件的加工精度与尺寸公差分析零件的加工精度与尺寸公差 零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热表处理要求等，这些技术要求应当是能度、表面粗糙
20、度及热表处理要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术要求分够保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术要求分明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行析，主要是分析这些技术要求的合理性以及实现的可能性，析，主要是分析这些技术要求的合理性以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺
21、过程变得复杂，加工难度加大，增加不必要的成本。艺过程变得复杂，加工难度加大，增加不必要的成本。3.1.3 数控加工工艺路线设计数控加工工艺路线设计 数控加工工艺必须全面考虑，注意工序的正确划分、顺数控加工工艺必须全面考虑，注意工序的正确划分、顺序的合理安排和数控加工工序与普通工序的衔接。据以往数序的合理安排和数控加工工序与普通工序的衔接。据以往数控加工的经验总结确定加工路线的原则，有如下几点：控加工的经验总结确定加工路线的原则，有如下几点：加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。设计加工路线要减少空行程时间，提高加工效率。设计加工路线要减少空行程
22、时间，提高加工效率。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 简化数值计算和减少程序段，降低编程工作量。简化数值计算和减少程序段，降低编程工作量。据工件的形状、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，据工件的形状、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数。确定循环加工次数。合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方法，避免传动系统反向间隙而产生的定位误差。法，避免传动系统反向间隙而产生的定位误差。合理选用铣削加工中的顺铣或逆铣方式，一般来说，数控合理选用铣削加工中的顺铣或逆铣方式，一般来说，数控机床采用滚珠丝杠，运动间隙很小，
23、因此顺铣优点多于逆铣。机床采用滚珠丝杠，运动间隙很小，因此顺铣优点多于逆铣。（1）数控加工方法的选择）数控加工方法的选择 加工方法的选择应以满足加工精度和表面粗糙度的要求加工方法的选择应以满足加工精度和表面粗糙度的要求为原则。由于获得同一级加工精度及表面粗糙度的加工方法为原则。由于获得同一级加工精度及表面粗糙度的加工方法明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行一般有许多，在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸和热一般有许多，在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸和热处理要求等全面考虑。处理要求等全面考虑。1）旋转体零件的加工旋转体零件的加工在编写程序时，主要考虑的问题是粗车时的加工路线。在编写程序时
24、，主要考虑的问题是粗车时的加工路线。2）孔隙零件的加工）孔隙零件的加工3）平面和曲面轮廓零件的加工）平面和曲面轮廓零件的加工在加工过程中，工件按表面轮廓可分为平面类零件和曲面类在加工过程中，工件按表面轮廓可分为平面类零件和曲面类零件。其中平面类零件中的斜面轮廓，有固定斜角的外形轮零件。其中平面类零件中的斜面轮廓，有固定斜角的外形轮廓和变斜角的外形轮廓两种。廓和变斜角的外形轮廓两种。4）模具型腔的加工）模具型腔的加工5）平板型零件的加工）平板型零件的加工明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行（2）工序的划分 工序划分的原则有两种：工序集中原则和工序分散原则。数控机床与普通机床加工相比较，加工工序
25、更加集中，根据数控机床的加工特点，加工工序的划分有以下几种方式：1）根据装夹定位划分工序这种方法一般适应于加工内容不多的工件，主要是将加工部位分为几个部分，每道工序加工其中一部分。如加工外形时，以内腔夹紧；加工内腔时，以外形夹紧。2）按所用刀具划分工序为了减少换刀次数和空程时间，可以采用刀具集中的原则划分工序，在一次装夹中用一把刀完成可以加工的全部加工部位，然后再换第二把刀，加工其他部位。在专用数控机床或加工中心上大多采用这种方法。3）以粗、精加工划分工序对易产生加工变形的零件，考虑到工件的加工精度，变形等因素，可按明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后
26、精。在工序的划分中，要根据工件的结构要求、工件的安装方式、工件的加工工艺性、数控机床的性能以及工厂生产组织与管理等因素灵活掌握，力求合理。4）按加工部位划分：以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。（3）数控加工余量的选择1）加工余量指加工过程中，所切去的金属层厚度。分工序加工余量（相邻两工序的工序尺寸之差）和加工总余量（毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差），加工总余量等于各工序加工余量之和。2）影响加工余量的因素上工序表面粗糙度和缺陷层上工序的尺寸公差上工序的形位误差本工序的装夹误差明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3）确定加工余量的方法经验估算法凭借工艺人员的实践经验估计加工余量，所估余
27、量一般偏大，仅用于单件小批生产。查表修正法先从加工余量手册中查得所需数据，然后再结合工厂得实际情况进行适当修正。此方法目前应用最广。分析计算法根据加工余量的计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定加工余量的一种方法。适用于贵重材料和军工生产。4）确定加工余量时应该注意的几个问题采用最小加工余量原则在保证加工精度和加工质量的前提下，余量越小越好，以缩短加工时间、减少材料消耗、降低加工费用。余量要充分防止因余量不足而造成废品。余量中应包含热处理引起的变形。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行大零件取大余量零件愈大，切削力、内应力引起的变形愈大。因此工序加工余量应
28、取大一些，以便通过本道工序消除变形量。总加工余量（毛坯余量）和工序余量要分别确定总加工余量的大小与所选择的毛坯制造精度有关。粗加工工序的加工余量不能用查表法确定，应等于总加工余量减去其他各工序的余量之和。（4）加工顺序的安排1）切削加工顺序安排应遵循的原则基面先行原则先粗后精原则先主后次原则先面后孔原则上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。在同一次安装中进行的多道工序，应
29、先安排对工件刚性破坏小的工序。（2）数控加工工序与普通工序的衔接 由于数控加工工序穿插在工件加工的整个工艺过程之中，各道工序需要相互建立状态要求，如加工余量的预留，定位面与孔的精度和形位公差要求，矫形工序的技术要求，毛坯的热处理等要求，各道工序必须前后兼顾综合考虑。3.1.4 数控加工工序设计 数控加工工序设计的主要任务是为每一道工序选择机床、夹具、刀具及量具，确定定位夹紧方案、走刀路线、工步顺序、加工余量、工序尺寸及其公差、切削用量和工时定额等，为编制加工程序做好充分准备。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行1.机床的选择 当工件表面加工方法确定之后，机床的种类就基本上确定了。2.工件安装
30、与夹具的选择（1）工件的定位与夹紧方案的确定 工件的定位基准与夹紧方案的确定，应遵循前面所述有关定位基准的选择原则与工件夹紧的基本要求。此外，还应该注意下列三点：力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。设法减少装夹次数，尽可能做到在一次定位装夹中，能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，充分发挥数控机床的效率。避免采用占机人工调整方案，以免占机时间太多，影响加工效率。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行（2）夹具的选择 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固
31、定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，重点考虑以下几点：单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用；在成批生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单；零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间，减少辅助时间；为满足数控加工精度，要求夹具定位、夹紧精度高；夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工中的走刀(如产生碰撞等)；为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工可采用气动或液压夹具、多工位夹具。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行3.数控刀具的选择 刀具的选择是数控加工工艺中重要
32、的内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。与传统加工方法相比，数控加工对刀具的要求，尤其在刚性和耐用度方面更为严格。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：既要求精度高、强度大、刚性好、耐用度高，又要求尺寸稳定，安装调整方便。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具的刚性。当代所使用的金属切削刀具材料主要有五类：高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶金刚石。根据数控加工对刀具的要求，选择刀具材料的一般原则是尽可能选用硬质合金刀具。只要加工情况允许选用硬质合金刀具，就不用高速钢刀具。
33、明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行陶瓷刀具不仅用于加工各种铸铁和不同钢料，也适用于加工有色金属和非金属材料。使用陶瓷刀片，无论什么情况都要用负前角，为了不易崩刃，必要时可将刃口倒钝。陶瓷刀具在下列情况下使用效果欠佳：短零件的加工；冲击大的断续切削和重切削；铍、镁、铝和钛等的单质材料及其合金的加工(易产生亲合力，导致切削刃剥落或崩刃)。金刚石和立方氮化硼都属于超硬刀具材料，它们可用于加工任何硬度的工件材料，具有很高的切削性能，加工精度高，表面粗糙度值小。一般可用切削液。聚晶金刚石刀片一般仅用于加工有色金属和非金属材料。从刀具的结构应用方面，数控加工应尽可能采用镶块式机夹可转位刀片以减少刀具磨
34、损后的更换和预调时间。选用涂层刀具以提高耐磨性和耐用度。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行4.确定走刀路线和工步顺序 走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，不但包括了工步的内容，而且也反映出工步的顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。在确定走刀路线时，主要遵循以下原则：保证零件的加工精度和表面粗糙度。使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率。最终轮廓一次走刀完成。图3-6(a)所示为采用行切法加工内轮廓。加工时不留死角，在减少每次进给重叠量的情况下，走刀路线较短，但两次走刀的起点和终点间留有残余高度，影响表面粗糙度。图(b)是采用环切法加工，表面粗糙度较小，但刀位计算略
35、为复杂，走刀路线也较行切法长。采用图(c)所示的走刀路线，先用行切法加工，最后再沿轮廓切削一周，使轮廓表面光整。三种方案中，图(a)方案最差，图(c)方案最佳。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行图图3-6 封闭内轮廓加工走刀路线封闭内轮廓加工走刀路线(a)行切法 (b)环切法 (c)先行切再环切5.切削用量选择切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量和进给量(进给速度)。主轴转速要根据机床和刀具允许的切削速度来确定；背吃刀量主要受机床刚度的制约，在机床刚度允许的情况下，尽可能加大背吃刀量；进给量要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。切削用量的合理选择将直接影响加工精度、表
36、面质量、明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行生产率和经济性，其确定原则与普通加工相似。具体数据应根据机床使用说明书、切削用量手册，并结合实际经验加以修正确定。切削用量的确定除了遵循“切削用量的选择”的有关规定外，还应考虑如下因素：刀具差异 不同厂家生产的刀具质量差异较大，因此切削用量须根据实际所用刀具和现场经验加以修正。机床特性 切削用量受机床电动机的功率和机床刚性的限制，必须在机床说明书规定的范围内选取。避免因功率不够而发生闷车、刚性不足而产生大的机床变形或振动，影响加工精度和表面粗糙度。数控机床的生产率 数控机床的工时费用较高，刀具损耗费用所占比重较低，应尽量用高的切削用量，通过适当降低
37、刀具寿命来提高数控机床的生产率。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行6.对刀点与换刀点的确定 在编程时，应正确地选择“对刀点”和“换刀点”的位置。“对刀点”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，所以对刀点又称为“程序起点”或“起刀点”。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）。但必须与零件的定位基准有一定的关系。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为对刀面。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。刀具的位置则以此孔来找正，使“刀位点”与“对刀
38、点”重合。所谓“刀位点”是指车刀、镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀、端铣刀刀头底面的中心，球头铣刀的球头中心。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的重复精度。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 2.2.1 数控加工程序的认识数控加工程序的认识 数控机床的加工过程是按照编制好的数控程序来完数控机床的加工过程是按照编制好的数控程序来完成的，数控加工程序的好坏不但直接影响零件的质量和成的，数控加工程序的好坏不但直接影响零件的质量和加工的成本等，而且会影响数控机床的正确使用和数控加工的成本等，而且会影响数控机床的正确使用和数控特点的发挥。这就要求数控加工人员不但要掌握机械
39、加特点的发挥。这就要求数控加工人员不但要掌握机械加工工艺以及机床、刀夹具、数控系统的性能，而且要掌工工艺以及机床、刀夹具、数控系统的性能，而且要掌握数控程序的特点及组成等信息，下面我们就先来以一握数控程序的特点及组成等信息，下面我们就先来以一个现成的数控程序来感性地认识数控程序。以便于我们个现成的数控程序来感性地认识数控程序。以便于我们更进一步的学习编程。更进一步的学习编程。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行材料 45号钢1.5其余图图2-6 零件图样零件图样明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行O0001 程序名 N01 G54 G00 X 150.0 250.0；设定坐标系 N02 T
40、0101 F0.4;粗车刀 N03 G00 X66.0 Z 1.0 M03 S 1500;车端面 N04 G96 G01X-1.6 S160;N05 G00Z2.0;N06 X66.0;N07 G01 Z0.0;N08 X-1.6;N09 G00 Z1.0;N10 X67.0;N11 G71 U1.5 R0.5;粗车外圆循环N12 G71 P13 Q21 U0.5 W0.1 FOA;明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行N13 G00 X23.8;N14 G01X29.8 Z-2.0;N15 Z-25.2;N16 X36.0;N17 G03 X41.965 Z-28.2 R3.0;N18 G0
41、1 Z-40.0;N19 X56.95 Z-50.0;N20 Z-71.0;N21 X67.OZ-76.0;N22 G00 X150.OG50.0 S 1500；N23 T0303 F0.15 M03；精车刀 N24 G42 X21.8Z2.0;精车外圆明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行N25 G01 X29.8 Z-2.0 F0.15;N26 Z-20.0;N27 G01 X27.5;N28 Z-24.4;N29 G02 X29.1 Z-25.210.8 K0;N30 G01 X35.963;N31 G03 X41.963 Z-28.2 10 K-3;N32 G01 Z-40.0;N33
42、 X56.95 Z-50.0;N34 Z-71.0;N35 X67.0Z-76.0;N36 G40 G00 X150.0 250.0；明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行图图2-7 数控加工过程模拟数控加工过程模拟明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行2.2.2 数控编程的内容和步骤数控编程的内容和步骤（1）数控编程概念数控编程概念 数控编程是指根据被加工零件的图纸和技术要求、工数控编程是指根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求，将零件加工的工艺顺序、工序内的工步安排、刀艺要求，将零件加工的工艺顺序、工序内的工步安排、刀具相对于工件运动的轨迹与方向、工艺参数及辅助动作等，具相对于工件运动的
43、轨迹与方向、工艺参数及辅助动作等，用数控系统所规定的规则、代码和格式编制成文件，并将用数控系统所规定的规则、代码和格式编制成文件，并将程序单的信息制作成控制介质的整个过程。程序单的信息制作成控制介质的整个过程。（2）数控编程步骤数控编程步骤 数控编程步骤主要有：分析零件图纸，确定加工工艺数控编程步骤主要有：分析零件图纸，确定加工工艺过程，进行数学处理，编写程序清单，制作控制介质，进过程，进行数学处理，编写程序清单，制作控制介质，进行程序检查，输入程序以及工件试切。（见图行程序检查，输入程序以及工件试切。（见图2-8 数控机数控机床编程步骤和图床编程步骤和图2-9 数控机床加工过程）数控机床加工
44、过程）明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行分分析析零零件件图图样样工工艺艺处处理理数数学学处处理理编编写写程程序序清清单单程程序序输输入入程程序序检检查查数数控控系系统统数数控控机机床床试试切切零件零件毛坯毛坯成品成品零件零件图图2-8 数控机床编程步骤数控机床编程步骤明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行图图3-8 数控机床加工过程数控机床加工过程加工方案工艺处理数学处理明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 数控编程分为手工编程和自动编程数控编程分为手工编程和自动编程.手工编程是指编程手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。对于几何形状复杂的零件需借的各个阶段均由人工完成。对于几何形状复
45、杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序，称为自动编程。后生成加工程序，称为自动编程。（1）手工编程（）手工编程（Manual Programming）手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序工作。一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。2.2.2 数控编程方法数控编程方法明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行 手工编程的特点
46、：耗费时间较长，容易出现错误，无手工编程的特点：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。据国外资料统计，当采用手法胜任复杂形状零件的编程。据国外资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实际时间之比，平均约为实际时间之比，平均约为30：1，而数控机床不能开动的原，而数控机床不能开动的原因中有因中有20%30%是由于加工程序编制困难，编程时间较长。是由于加工程序编制困难，编程时间较长。手工编程的流程（如图手工编程的流程（如图2-10所示）：分析工件图样所示）：分析工件图样确确定加工工艺过程定加工工艺过程数
47、值计算数值计算 编写零件的加工程序单编写零件的加工程序单 程程序输入数控系统序输入数控系统 校对加工程序校对加工程序 首件试加工首件试加工。明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行图图2-10 手工编程流程手工编程流程明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行（2）APT语言自动编程语言自动编程APT是自动编程工具（是自动编程工具（Automatically Programmed Tool）的简称，是对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的的简称，是对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。在运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。在编程时编程人
48、员依据零件图样，以编程时编程人员依据零件图样，以APT语言的形式表达出语言的形式表达出加工的全部内容，再把用加工的全部内容，再把用APT语言书写的零件加工程序输语言书写的零件加工程序输入计算机，经入计算机，经APT语言编程系统编译产生刀位文件语言编程系统编译产生刀位文件（CLDATA file），通过后置处理后，生成数控系统能接），通过后置处理后，生成数控系统能接受的零件数控加工程序的过程，称为受的零件数控加工程序的过程，称为APT语言自动编程。语言自动编程。采用采用APT语言自动编程时，计算机（或编程机）代替语言自动编程时，计算机（或编程机）代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算工作，并省去了
49、编写程序编制人员完成了繁琐的数值计算工作，并省去了编写明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行图图2-11 自动编程的流程自动编程的流程程序单的工作量，因而程序单的工作量，因而可将编程效率提高数倍可将编程效率提高数倍到数十倍，同时解决了到数十倍，同时解决了手工编程中无法解决的手工编程中无法解决的许多复杂零件的编程难许多复杂零件的编程难题。（图题。（图3-10为自动编为自动编程的流程）程的流程）明德明德 砺志砺志 博学博学 笃行笃行（3）CAD/CAM集成系统数控编程集成系统数控编程 交互式交互式CAD/CAM集成系统自动编程是现代集成系统自动编程是现代CAD/CAM集成系统中常用的方法，在编程时
50、编程人员首集成系统中常用的方法，在编程时编程人员首先利用计算机辅助设计先利用计算机辅助设计(CAD)或自动编程软件本身的零件或自动编程软件本身的零件造型功能，构建出零件几何形状，然后对零件图样进行工造型功能，构建出零件几何形状，然后对零件图样进行工艺分析，确定加工方案，其后还需利用软件的计算机辅助艺分析，确定加工方案，其后还需利用软件的计算机辅助制造制造(CAM)功能，完成工艺方案的制订、切削用量的选择、功能，完成工艺方案的制订、切削用量的选择、刀具及其参数的设定，自动计算并生成刀位轨迹文件，利刀具及其参数的设定，自动计算并生成刀位轨迹文件，利用后置处理功能生成指定数控系统用的加工程序。因此我
