【正文】 加工出來的工件能獲得正確尺寸，這種修正方法稱為刀尖半徑補償。（由圖114說明）在實際輪廓加工過程中，刀具半徑補償執(zhí)行過程一般分為三步：a、刀具半徑補償建立——刀具由起刀點以進給速度接近工件，刀具半徑補償偏置方向由G41（左補償）或G42（右補償）確定。在加工過程中，CNC系統(tǒng)根據零件程序和刀具半徑自動計算刀具中心軌跡，完成對零件的加工。如果之間采用刀心軌跡編程（cutter centerline programming），則需要根據零件的輪廓形狀及刀具半徑采用一定的計算方法計算刀具中心軌跡。使用非零的Hnn代碼選擇正確的刀具長度偏置寄存器號，正補償將刀具長度值加到指令的軸坐標位置，負補償則將刀具長度值從指令的軸坐標位置減去。當程序運行時，數控系統(tǒng)根據刀具長度基準使刀具自動離開工件一個刀具長度距離，從而完成刀具長度補償。對于四、五坐標聯(lián)動數控加工，還不具備刀具半徑補償功能，必須在刀位計算時考慮刀具半徑。增量坐標編程——在程序中用G91指定，刀具運動的指令數值是按刀具當前所在位置到下一個位置之間的增量給出的。但對于機床操作者來說，必須十分清楚所選用的數控機床上上述各原點及其之間的偏移關系。 、原點偏移（由圖18說明）現(xiàn)代CNC系統(tǒng)一般都要求機床在回零操作，即使機床回到機床原點或機床參考點之后，通過手動或程序命令（比如G92X0 Y0 Z0）初始化控制系統(tǒng)后，才能啟動。程序原點——對于數控編程和數控加工來說，還有一個重要的原點就是程序原點（program origin），是編程人員在數控編程過程中定義在工件上的幾何基準點，有時也稱為工件原點（part origin）。旋轉坐標軸A、B、C相應地在X、Y、Z坐標軸正方向上，按右手螺紋前進方向來確定。每一個數控編程員和數控機床的操作者，都必須對數控機床的坐標系統(tǒng)有一個完整且正確的理解，否則，程序編制將發(fā)生混亂，操作時更會發(fā)生事故。 、數控加工及數控編程數控加工（NC Machining）——根據零件圖樣及工藝要求等原始條件編制零件數控加工程序（簡稱為數控程序），輸入數控系統(tǒng)，控制數控機床中刀具與工件的相對運動，從而完成零件的加工。二維輪廓控制數控機床的數控系統(tǒng)能同時對兩個坐標軸進行連續(xù)軌跡控制，加工時不僅要控制刀具運動的起點和終點，而且要控制整個加工過程中的走刀路線和速度。數控加工理論與編程技術第一節(jié) 、數控機床的基本概念 、數控機床分類數控機床的種類、型號繁多，按機床的運動方式進行分類，現(xiàn)代數控機床可分為點位控制（Position Control）、二維輪廓控制（2D Contour Control）和三維輪廓控制（3D Contour Control）數控機床三大類。二維輪廓控制數控機床也稱為兩坐標聯(lián)動數控機床。數控程序（NC Program）——輸入NC或CNC機床，執(zhí)行一個確定的加工任務的一系列指令，稱為數控程序或零件程序。 、坐標系數控機床的坐標系采用右手直角坐標系，其基本坐標軸為X、Y、Z直角坐標，相對于每個坐標軸的旋轉運動坐標為A、B、C。 、坐標原點機床原點——現(xiàn)代數控機床一般都有一個基準位置（set location），稱為機床原點（machine origin 或home position）或機床絕對原點（machine absolute origin），是機床制造商設置在機床上的一個物理位置，其作用是使機床與控制系統(tǒng)同步，建立測量機床運動坐標的起始點。程序原點一般用G92或G54~G59（對于數控鏜銑床）和G50（對于數控車床）指定。機床參考點和機床原點之間的偏移值存放在機床常數中。數控機床的原點偏移，實質上是機床參考點向編程員定義在工件上的程序原點的偏移。第三節(jié) 、現(xiàn)代數控機床的刀具補償為了簡化零件的數控加工編程，使數控程序與刀具形狀和刀具尺寸盡量無關，CNC系統(tǒng)一般都具有刀具長度和刀具半徑補償功能。刀具長度補償也要視情況而定，一般而言，刀具長度補償對于二坐標和三坐標聯(lián)動數控加工是有效的，但對于刀具擺動的四、五坐標聯(lián)動數控加工，刀具長度補償則無效，在進行刀位計算時可以不考慮刀具長度，但后置處理計算過程中必須考慮刀具長度。在加工過程中，為了控制切削深度，或進行試切加工，也經常使用刀具長度補償。值得進一步說明的是，數控編程員則應記?。毫慵悼丶庸こ绦蚣僭O的是刀尖（或刀心）相對于工件的運動，刀具長度補償的實質是將刀具相對于工件的坐標由刀具長度基準點（或稱刀具安裝定位點）移到刀尖（或刀心）位置。因此，這一編程方法也稱為對刀具的編程（programming the tool）。當刀具半徑發(fā)生變化時，不需要修改零件程序，只需修改存放在刀具半徑偏置寄存器中的刀具半徑值或者選用存放在另一個刀具半徑寄存器中的刀具半徑所對應的刀具即可。b、刀具半徑補償進行——一旦建立了刀具半徑補償狀態(tài)，則一直維持該狀態(tài)，直到取消刀具半徑補償為止。（由圖117說明）與銑削加工刀具半徑補償一樣，車削加工刀尖半徑補償也分為左補償（G41指令）和右補償（用G42指令）。 、三維刀具半徑補償⑴若干概念加工表面上切觸點坐標及單位矢量（由圖118說明）刀具類型及刀具參數（由圖119說明）刀具中心（由圖119說明）⑵三維刀具補償原理（由圖112122說明）設刀具與加工表面切觸點的坐標為，加工表面在點的單位法矢向量為，對于環(huán)形刀，其刀心坐標為： 對于端銑刀，其刀心坐標為： 對于球形刀，其刀心坐標為： 需要注意的是：當時，其刀心坐標為： 第四節(jié) 、數控編程概述 、數控編程的定義生成用數控機床進行零件加工的數控程序的過程，稱為數控空編程（NC programming），有時也稱為零件編程（part programming）。（由圖123說明）圖123 數控編程過程 、數控編程的方法數控編程的分類方法有多種，大致可歸納為：根據編程地點進行分類：辦公室和車間；根據變成計算機進行分類：CNC內部計算機，個人計算機（PC）或工作站；根據變成軟件進行分類：CNC內部編程軟件，APT語言或CAD/CAM集成數控編程軟件。⑶CAD/CAM集成系統(tǒng)數控編程是以待加工零件CAD模型為基礎的一種集加工工藝規(guī)劃及數控編程為一體的自動編程方法。第二章 、手工編程第一節(jié) 、數控編程常用指令及其格式 、程序段的一般格式一個程序段中各指令的格式為：N35 G01 Y32. F152.其中N35為程序段號，現(xiàn)代CNC系統(tǒng)中很多都不要求程序段號，即程度段號可有可無；G代碼為準備功能；X、Y、Z為刀具運動的終點坐標位置；F為進給速度代碼。常用的G指令如下：a、坐標快速定位與插補指令這是一組模態(tài)指令，即同時只能有一個有效，缺省為G00。數控車削加工與普通車削加工的工藝和刀具選擇沒有本質的區(qū)別。（2）數控車削加工的程序原點 一般取工件裝夾端面（定位面）的中心位置為程序原點，工件坐標系的坐標方向與車床坐標系一致，當工件裝在車床上時，其程序原點與工件坐標素如圖所示。（3）X和Z坐標指令 在按絕對坐標編程時使用代碼X和Z，按增量坐標編程時使用代碼U和W。 、軸類零件數控車削加工及其編程舉例已知某立由的待加工零件圖如圖所示，要求精車所有外形（不包括螺紋），一次成形，不留加工余量。b、零件的安裝方式 零件裝夾于機床主由與尾架頂尖間，采用雙頂雞心夾方式定位。d、切削用量 車外圓主軸轉速定了S630，進給速度為F140；車端面主軸速度定為S400，進給速度為F100；車倒角和圓弧過渡面主由速度定為S500，進給速度為F100；切槽時，主軸速度為S300，進給速度為F10。強力車刀刀尖的起始位置為（300，），其車削加工程序及程序說明如下： 、盤類零件數控車削加工及其手工編程已知某調節(jié)盤的待加工零件圖樣，其中兩端面和中心孔已加工好，要求精車其它外形，一次成形，不留加工余量。選用具有直線—圓弧插補功能的數控車床加工該零件，編制精加工程序。刀具布置如圖所示。（3）確定切削用量 車外圓，主軸轉速為S630，進給速度為F150。該零件的加工程序及程序說明如下：第三節(jié) 、鏜銑數控加工及其手工編程 、鏜銑數控加工中的基本工藝問題（1）工件坐標系的確定及程序原點的設置——工件坐標系采用與機床運動坐標系一致的坐標方向，工件坐標系的原點（即程序原點）要選擇便于測量或對刀的基準位置，同時要便于編程計算。對于二維輪廓加工，一般要求從側向進刀或沿切線方向進刀，盡量避免垂直進刀，如圖所示。（4）刀具半徑補償——二維輪廓加工，一般均采用刀具半徑補償。對于粗加工，如果加工輪廓個別地方圓弧半徑很小，可以考慮采用較大的刀具進行粗加工，但必須避免加工中的干涉?？住ㄣ@孔、鏜孔和攻螺紋等操作，要求的幾何信息僅為平面上的二維坐標點，至于孔的大小一般由刀具來保證。采用計算機輔助數控編程，刀具半徑補償除了可由數控系統(tǒng)實現(xiàn)外，還可由數控編程系統(tǒng)實現(xiàn)，即根據給定的刀具半徑值和待加工零件的外形輪廓，由數控編程系統(tǒng)計算出實際的刀具中心軌跡。主軸轉速。第二節(jié) 、外形輪廓銑削加工刀具軌跡生成外形輪廓銑削數控加工的刀具軌跡是刀具沿著預先定義好的工件外形輪廓運動而生成的刀具路徑。分段有序曲線的數據結構——在二維外形輪廓中，曲線一般包括直線、圓弧和自由曲線。串聯(lián)生成的曲線可以是封閉的，也可以是開放的。另外，也可以通過設置粗精加工次數及步進距離來規(guī)劃粗精加工刀具軌跡。當型腔較深時，則要分層進行粗加工，這時還需要定義每一層粗加工的深度以及型腔的實際深度，以便計算需要分多少層進行粗加工。（2）邊界（含島嶼的邊界）輪廓等距線的生成：該等距線距離邊界輪廓的距離為精加工余量與刀具半徑之和。平面型腔的環(huán)切法加工刀具軌跡的計算在一定意義上可以歸納為平面封閉輪廓曲線的等距線計算。這種算法可以處理邊界為任意曲線的封閉輪廓，其不足之處是必須對各段偏置曲線的連接處進行復雜的處理，去掉偏置過程中產生的多余環(huán)，進行大量的有效性測試以避免干涉，算法效率布告，而且在某些情況下多余環(huán)的判斷處理是相當困難的。遇到凸角時，分別作兩相鄰邊的垂線作為Voronoi邊。一個Voronoi節(jié)點至少與兩條Voronoi邊相連。遍歷型腔所有的邊界元素，并將參數為d的所有等距線在Voronoi邊的交點處連接起來，當遍歷過程回到起始邊界元素時，即形成一條封閉的刀具軌跡。對于線條型字符和斜體字符，直接利用字符輪廓生成字符雕刻加工刀具軌跡，同一字符不同筆劃間和不同字符間采用抬刀——移位——下刀的方法將分段刀具軌跡連接起來。第四章 、多坐標數控加工刀具軌跡生成第一節(jié) 、概述 、多坐標數控加工的加工對象多坐標數控加工可以解決任何復雜曲面零件的加工問題。組合曲面加工。復雜多曲面加工。目前，比較常用的刀具軌跡生成方法主要有如下幾種：（1）參數線法——適用于曲面區(qū)域和組合曲面的加工編程；（2）截平面法——適用于曲面區(qū)域、組合曲面、復雜多曲面和曲面型腔的加工編程；（3）回轉截面法——適用于曲面區(qū)域、組合曲面、復雜多曲面和曲面型腔的加工編程。對于曲面加工，不論采用什么刀具，從幾何學的角度來看，刀具與加工曲面的接觸關系均為接觸。（3）刀位點數據（cutter location data，簡稱為CLData）指準確確定刀具在加工過程中的每一位置所需的數據。（5）導動規(guī)則指曲面上切觸點曲線的生成方法（如參數線法、截平面法）及一些有關加工精度的參數，如步長、行距、兩切削行間的殘余高度、曲面加工的盈余容差（out tolerance）和過切容差（inner tolerance）等。在個別情況下也有例外，如用球形刀三坐標加工比較光順的曲面時，可以直接根據曲面計算得到其等距面，刀具軌跡曲線完全由等距面確定。因此，曲面參數線加工方法也稱為Bezier曲線離散算法。刀具沿切削行走刀是所覆蓋的一個帶狀曲面區(qū)域，稱為加工帶。基于參數線加工的刀具軌跡計算方法有多種，比較成熟的有等參數步長法、參數篩選法、局部等參數步長法、參數線的差分算法及參數線的對分算法等。由于點位信息按等參數步長計算，沒有用曲面的曲率來估計步長，因此，等參數步長法沒有考慮曲面的局部平坦性。這個方法的優(yōu)點是計算的點位信息比較合理且具有一定的通用性。因此，在滿足加工精度要求的前提下，盡量加大走刀步長，提高編程速度和加工效率。無論u向或v向，離散只能在原曲面片內進行，不能跨越曲面邊界或整個曲面片，故刀位點也較多，這在一定程度上增加了后續(xù)處理的計算量。參數線的對分算法適用于刀具詭計的局部加密（在刀具軌跡的交互編輯中可用到）。截平面可以定義為一組平行的平面，也可以定義為一組繞某直線旋轉的平面。對于采用球形刀加工曲面，由于刀心實際上是在加工表面的等距面上運動。對于復雜曲面及曲面型腔的加工，采用截平面與加工表面等距面的求交生成刀具軌跡計算方法要簡單得多，這是因為：當兩曲面相交時，截平面與兩加工表面的交線在同一截平面內，而兩條刀心軌跡是兩條空間曲線，并不在同一截平面內，一般情況下不相交，這樣在曲面相交處的刀位點計算很困難。 、截平面的選擇截平面法加工中最常用的截平面為平行于XZ平面或YZ平面的一組平行平面，有的情況下也采用與X軸成一定角度的一組平行平面作為截平面。目前還沒有比較好的等距面表示方法。一般情況下，作為截面的回轉圓柱面的軸心線平行于Z坐標軸。第五節(jié) 、投影法投影法加工的基本思想是使刀具沿一組事先定義好的導動曲線運動，同時跟蹤待加工表面的形狀。導動曲線的定義依加工對象而定。投影法加工以其靈活且易于控制等特點在現(xiàn)代CAD/CAM系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用，常用來處理其它方法難以取得滿意效果的組合曲面和曲面型腔的加工。第七節(jié) 、曲面交線加工刀具軌跡生成 、曲面交線加工概述曲面交線加工的典型情況是刀具沿零件面（Part Surface，簡稱PS）和導動面（Drive Surface，簡稱DS）的交線，以一定的步長控制方式，走到檢查面（Check Surface，簡稱CS）。按交