【正文】 開。對于加工內(nèi)容很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點將加工部位分成幾個部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。因此程序不能太長，一道工序的內(nèi)容不能太多。有些零件雖然能在一次安裝加工出很多待加工面，但考慮到程序太長，會受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內(nèi)存容量），機床連續(xù)工作時間的限制（如一道工序在一個班內(nèi)不能結(jié)束）等。但目前尚無統(tǒng)一的國家標準，各企業(yè)可根據(jù)本部門的特點制訂上述有關(guān)工藝文件。前者是說明數(shù)控加工順序和加工要素的文件；后者是刀具使用的依據(jù)。（6）數(shù)控加工程序單。（4）數(shù)控加工刀具卡片。（2）數(shù)控加工工序卡片。不同的數(shù)控機床，工藝文件的內(nèi)容也有所不同。這些由工藝人員做出的工藝文件是編程員在編制加工程序單時所依據(jù)的相關(guān)技術(shù)文件。（5）數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫。（3）數(shù)控加工的工藝路線設(shè)計。根據(jù)實際應(yīng)用中的經(jīng)驗，數(shù)控加工工藝設(shè)計主要包括下列內(nèi)容：（1）選擇并決定零件的數(shù)控加工內(nèi)容?？梢哉f，數(shù)控加工工藝分析決定了數(shù)控程序的質(zhì)量。否則，由于工藝方面的考慮不周，將可能造成數(shù)控加工的錯誤。 數(shù)控加工工藝設(shè)計內(nèi)容工藝設(shè)計是對工件進行數(shù)控加工的前期準備工作，它必須在程序編制工作之前完成。根據(jù)大量加工實例分析，數(shù)控加工中失誤的主要原因多為工藝方面考慮不周和計算與編程時粗心大意。一般情況下，在選擇和決定數(shù)控加工內(nèi)容的過程中，有關(guān)工藝人員必須對零件圖或零件模型作足夠具體與充分的工藝性分析。由于數(shù)控加工自動化程度高、質(zhì)量穩(wěn)定、可多坐標聯(lián)動、便于工序集中，但價格昂貴，操作技術(shù)要求高等特點均比較突出，加工方法、加工對象選擇不當(dāng)往往會造成較大損失。在實際工作中，由于一個小數(shù)點或一個逗號的差錯就可能釀成重大機床事故和質(zhì)量事故。所以，在數(shù)控加工的工藝設(shè)計中必須注意加工過程中的每一個細節(jié)。即使現(xiàn)代數(shù)控機床在自適應(yīng)調(diào)整方面作出了不少努力與改進，但自由度也不大。2．工藝的設(shè)計非常嚴密數(shù)控機床雖然自動化程度較高，但自適性差。而在數(shù)控加工時，上述這些具體工藝問題，不僅僅成為數(shù)控工藝設(shè)計時必須認真考慮的內(nèi)容，而且還必須作出正確的選擇并編入加工程序中。表 15序 號程 序說 明N0010N0020N0030N0040N0050 N0060G54 X70 Y100 Z140 S1500 M03G00 X0 Y0 Z2 T01G01 Z3 F150G41 X20 Y14Y62 G02 X44 Y86 I24 J0設(shè)工件零點于O點，主軸正轉(zhuǎn)，1500r/min刀具快進至（0，0，2）刀具工進至深3mm處建立左刀補O→A直線插補A→B圓弧插補B→CN0070N0080N0090N0100N0110N0120N0130N0140N0150G01 X96G03 X120 Y62 I24 J0G01 Y40X100 Y14X20G40 X0 Y0G00 Z100G53M02直線插補C→D圓弧插補D→E直線插補E→F直線插補F→G直線插補G→A取消刀補A→O刀具Z向快退取消工件零點偏置程序結(jié)束圖 120 數(shù)控工藝流程數(shù)控加工與通用機床加工相比較，在許多方面遵循的原則基本一致。首次試切時，應(yīng)該以單程序段的運行方式進行加工，監(jiān)視加工狀況，調(diào)整切削參數(shù)和狀態(tài)。若數(shù)控機床有圖形顯示功能，可以采用模擬刀具切削過程的方法進行檢驗。5．程序校驗與首件試切程序清單必須經(jīng)過校驗和試切才能正式使用。4．程序輸入以前的數(shù)控機床的程序輸入一般使用穿孔紙帶，穿孔紙帶上的程序代碼通過紙帶閱讀裝置送入數(shù)控系統(tǒng)。對于形狀復(fù)雜的零件（如非圓曲線、曲面組成的零件），數(shù)控系統(tǒng)的插補功能不能滿足零件的幾何形狀時，必須計算出曲面或曲線上一定數(shù)量的離散點，點與點之間用直線或圓弧逼近，根據(jù)要求的精度計算出節(jié)點間的距離。2．?dāng)?shù)學(xué)處理編程前根據(jù)零件的幾何特征，建立一個工件坐標系，根據(jù)圖紙要求制定加工路線，在工件坐標系上計算出刀具的運動軌跡。1．分析零件圖樣和工藝處理首先根據(jù)圖紙對零件的幾何形狀尺寸、技術(shù)要求進行分析，明確加工內(nèi)容，決定加工方案、加工順序，設(shè)計夾具，選擇刀具、確定合理的走刀路線和切削用量等。 手工編程盡管交互式圖形編程已成為當(dāng)前數(shù)控編程的主流方法，但在某些場合下手工編程仍有其應(yīng)用的必要性。（4）刀具功能字：用字符T及隨后的號碼表示，因此也稱為T指令。（3）主軸轉(zhuǎn)速功能字：以字符S開頭，因此又稱為S指令。如X、Y、Z主要用于表示刀位點的坐標值，而I、J、K用于表示圓弧刀軌的圓心坐標值（參見G0G03指令中的內(nèi)容）。表14所示是部分輔助功能M代碼。（2）M0M0M05：主軸順時針轉(zhuǎn)、主軸逆時針轉(zhuǎn)、主軸停止轉(zhuǎn)動。常用的M指令有以下幾種。3．輔助功能字輔助功能字一般由字符M及隨后的2位數(shù)字組成，因此也稱為M指令。表13是FANUC數(shù)控系統(tǒng)的準備功能G代碼列表。G92是根據(jù)刀具起始點與加工坐標系的相對關(guān)系確定加工坐標系，其格式示例為G92 X20 Y30 Z40。G54是數(shù)控系統(tǒng)上設(shè)定的寄存器地址，其中存放了加工坐標系（一般是對刀點）相對于機床坐標系的偏移量。所謂左補償，是指沿著刀具前進的方向，刀軌向左側(cè)偏置一個刀半徑的距離。如果采用G4G42指令，刀具路徑會被自動偏移一個R距離，而編程只要按工件輪廓考慮即可。（5）G4G4G40：刀具半徑左補償、右補償和取消半徑補償。其中G90指定NC程序中的刀位坐標是以工作坐標系原點為基準來計算和表達的。例如G02 X100 Y100 Z100 I50 J50 K50 F250表示刀具以250mm/min的速度沿一順時針圓弧運動至點（100，100，100），該圓弧的圓心相對于起點的坐標增量為（50，50，50）。；R值為負值時，刀位起點到刀位終點的角度大于或等于180176。G02/G03有兩種表達格式，一種為半徑格式，使用參數(shù)值R，如G02 X100 Y100 Z100 R50 F250表示刀具以250mm/min的速度沿半徑50的順時針圓弧運動至終點（100，100，100）。如刀具快速移動到點（100，100，100）的指令格式為：G00 （2）G01：直線插補，即刀具以指定的速度直線運動到指定的坐標位置，是進行切削運動的兩種主要方式之一。常用的G指令有以下幾種。2．準備功能字以字母G開頭，后接一個兩位數(shù)字，因此又稱為G指令。在程序段之首，以字母N開頭，其后為一個2～4位的數(shù)字。進給功能F1～～主軸轉(zhuǎn)速功能S0～99990～9999刀具功能T0～990～99輔助功能M0～990～99暫停X、P0～0～子程序號P1～99991～9999重復(fù)次數(shù)L1～99991～9999補償號D、H0～320～32下面簡要介紹各種數(shù)控指令的用法。A、B、C177。表 12功 能地 址公制單位英制單位程序號：(ISO) O (EIA)1～99991～9999順序號N1～99991～9999準備功能G0～990～99尺寸X、Y、Z、Q、R、 I、J、K177。但實際上數(shù)控機床的X軸行程可能只有650mm，但實際上數(shù)控機床可能限制在3000mm/min以下。表12列出了一般數(shù)控機床所能輸入的指令數(shù)值范圍，而數(shù)控機床實際使用范圍受到機床本身的限制，因此需要參考數(shù)控機床的操作手冊而定。一般的數(shù)控機床可以選擇公制單位毫米（mm）或者英制單位英寸（inch）為數(shù)值單位。數(shù)控程序中的地址代碼意義如表11 所示。程序結(jié)束的標記符，一般與程序起始符相同。在程序末尾一般有程序結(jié)束指令，如M30，用于停止主軸、冷卻液和進給，并使控制系統(tǒng) 復(fù)位。字首是一個英文字母，稱為字的地址，它決定了字的功能類別。由多個程序段組成，程序段是數(shù)控程序中的一句，單列一行，用于指揮機床完成某一個動作。程序名具體采用何種形式由數(shù)控系統(tǒng)決定。單列一行，有兩種形式，一種是以規(guī)定的英文字母（通常為O）為首，后面接若干位數(shù)字（通常為2位或者4位），如O0600，也可稱為程序號。程序起始符單列一行。圖 119一般情況下，一個基本的數(shù)控程序由以下幾個部分組成：（1）程序起始符。程序由程序號、程序段號、準備功能、尺寸字、進給速度、主軸功能、刀具功能、輔助功能、刀補功能等構(gòu)成的。程序是由程序段（Block）所組成，每個程序段是由字（word）和“；”所組成。 數(shù)控程序結(jié)構(gòu)數(shù)控程序是由為使機床運轉(zhuǎn)而給與數(shù)控裝置的一系列指令的有序集合所構(gòu)成的。盡管現(xiàn)有的CAD/CAM軟件都具備對數(shù)控程序進行仿真的功能，但一些有經(jīng)驗的程序員往往還是會對編制好的程序進行一次人工檢查，以確認其正確性。掌握手工編程對深刻理解自動編程有重要的作用。盡管交互式圖形編程已成為數(shù)控編程的主要手段，但作為一名數(shù)控編程工程師，仍然有必要掌握一定的手工編程知識。這種軟件通常以機械計算機輔助設(shè)計（CAD）軟件為基礎(chǔ)，利用CAD軟件的圖形編輯功能將零件的幾何圖形繪制到計算機上，形成零件的圖形文件，然后調(diào)用數(shù)控編程模塊，采用人機交互的方式在計算機屏幕上指定被加工的部位，再輸入相應(yīng)的加工參數(shù)，計算機便可自動進行必要的數(shù)學(xué)處理并編制出數(shù)控加工程序，同時在計算機屏幕上動態(tài)地顯示出刀具的加工軌跡。圖形交互自動編程是一種計算機輔助編程技術(shù)。然而，由于APT語言是開發(fā)得比較早的計算機數(shù)控編程語言，而當(dāng)時計算機的圖形處理能力不強，因而必須在APT源程序中用語言的形式去描述本來十分直觀的幾何圖形信息及加工過程，再由計算機處理生成加工程序，致使其直觀性差，編程過程比較復(fù)雜不易掌握。由于手工編程難以承擔(dān)復(fù)雜曲面的編程工作，因此自第一臺數(shù)控機床問世不久，美國麻省理工學(xué)院即開始研究自動編程的語言系統(tǒng)，稱為APT（Automatically Programmed Tools）語言。測量原點偏置實際上就是我們在數(shù)控機床操作中通常所說的“對刀”操作。數(shù)控編程采用的坐標系稱為編程坐標系，數(shù)控程序中的加工刀位點坐標均以編程坐標系為參照進行計算。關(guān)于數(shù)控機床坐標和運動方向命名的詳細內(nèi)容，可參閱JB305282部頒標準。對于龍門式機床，當(dāng)從主軸向左側(cè)立柱看時，刀具相對工件向右運動的方向為X坐標的正方向。= y、z39。表示工作臺相對于刀具的運動坐標，而以X、Y、Z表示刀具相對于工件的運動坐標，則顯然有x39。、Y39。Y坐標的方向可用右手法則確定。機床坐標系的Z坐標是刀具運動方向，并且刀具向上運動為正方向。圖118所示是典型的單立柱立式數(shù)控銑床加工運動坐標系示意圖。機床坐標系通常采用如圖117所示的右手直角笛卡兒坐標系。然而不管是刀具移動還是工件移動，機床坐標系永遠假定刀具相對于靜止的工件而運動。它是考察刀具在機床上的實際運動位置的基準坐標系。它是在數(shù)控銑床上配置刀庫，其中存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具，在加工過程中由程序自動選用和更換，從而將銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋等功能集中在一臺設(shè)備上完成，使其具有多種工藝手段。這種加工的編程計算相當(dāng)復(fù)雜。由于葉面的曲率半徑較大，所以常用端面銑刀加工，以提高生產(chǎn)率并簡化程序。逼近線段mn是由C坐標旋轉(zhuǎn)Δθ與Z坐標位移ΔZ的合成。在半徑為Ri的圓柱面上與葉面的交線AB為螺旋線的一部分，螺旋角為φi，葉片的徑向葉型線（軸向剖面）EF的傾角α為后傾角。除了X、Y、Z三軸的平動外還有刀具旋轉(zhuǎn)、工作臺的旋轉(zhuǎn)。由于擺角運動，導(dǎo)致直角坐標系（圖中Y）需作附加運動，其編程計算較為復(fù)雜。若在三坐標聯(lián)動的機床上用圓頭銑刀按行切法加工時，不但生產(chǎn)率低，而且光潔度差。除了X、Y、Z三軸平動之外，還有工作臺或者刀具的轉(zhuǎn)動。但編程計算較為復(fù)雜，所用的數(shù)控裝置還必須具備三軸聯(lián)動功能。如 圖114所示，三軸聯(lián)動的數(shù)控刀軌可以是平面曲線或者空間曲線。X、Y、Z三軸可同時插補聯(lián)動。故編程計算較為簡單，數(shù)控邏輯裝置也不復(fù)雜，常用于曲率變化不大以及精度要求不高的粗加工。ABCD為被加工曲面，P平面為平行于YZ做表面的一個平行面，其刀心軌跡O1O2為曲面ABCD的等距面IJKL與行切面Pyz的交線，顯然，O1O2是一條平面曲線。用球頭銑刀加工曲面時，總是用刀心軌跡的數(shù)據(jù)進行編程。球狀銑刀的刀頭半徑應(yīng)選得大一些，有利于提高加工光潔度、增加刀具剛度、散熱等。行切法加工所用的刀具通常是球刀銑頭（即指狀銑刀）。如圖112所示，將X向分成若干段，圓頭銑刀沿YZ面所截的曲線進行銑削，每一段加工完后進給ΔX，再加工另一相鄰曲線，如此依次切削即可加工出整個曲面，故稱為行切法。（3）按聯(lián)動坐標軸數(shù)劃分q 兩軸聯(lián)動數(shù)控機床。q 半閉環(huán)控制數(shù)控機床：精度及穩(wěn)定性較高，價格適中，應(yīng)用最普及。在模具行業(yè)中這類機床應(yīng)用最多，如三坐標以上的數(shù)控銑或加工中心。q 點位直線控制數(shù)控機床：在點位控制的基礎(chǔ)上，還要保證運動一條直線，且刀具在運動過程中還要進行切削加工。 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類有多種方式。4．大大減輕了操作者的勞動強度數(shù)控銑床對零件加工是按事先編好的程序自動完成的。據(jù)統(tǒng)計，采用數(shù)控銑床比普通銑床可提高生產(chǎn)率3～5倍。另外，數(shù)控銑床的主軸轉(zhuǎn)速和進給量都是無級變速的，因此有利于選擇最佳切削用量。在更換工件時，只需調(diào)用儲存于計算機中的加工程序、裝夾工件和調(diào)整刀具數(shù)據(jù)即可，可大大縮短生產(chǎn)周期。3．高效率數(shù)控機床的高效率主要是由數(shù)控機床高柔性帶來的。因此一般情況下，絕對能保證工件的加工精度。這就是數(shù)控機床高柔性帶來的特殊優(yōu)點。更重要的是，如果開發(fā)新產(chǎn)品或更改設(shè)計需要將齒輪箱上2個孔改為3個孔，8M6螺孔改為12M6孔，采用傳統(tǒng)的加工方法必須重新設(shè)計制造鏜模和鉆模，則生產(chǎn)周期長。以上工件至少需要6道工序才能完成。（5）劃線（或用鉆模） 劃8M6孔線。（3）平磨（或括削）底