【正文】 ()( 對(duì)于端銑刀 01?R ，其刀心坐標(biāo)為： 中國最龐大的下載資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 6 頁 共 47 頁 ????????????????????zzRRnnnyyRRnnnxxyxyyxx012201220)()( 對(duì)于球形 刀 RR?1 ，其刀心坐標(biāo)為： ???????????101010RnzzRnyyRnxxzyx 需要注意的是：當(dāng) 0?? yx nn 時(shí)，其刀心坐標(biāo)為： ?????????1000Rnzzyyxxz 、數(shù)控編程概述 、數(shù)控編程的定義 生成用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的數(shù)控程序的過程，稱為數(shù)控空編程（ NC programming），有時(shí)也稱為零件編程（ part programming）。 二維刀具半徑補(bǔ)償僅在指定的二維走刀平面內(nèi)進(jìn)行，走刀平面由 G17（ XY 平面）、 G18（ YZ 平面）和 G19（ ZX 平面）指定，刀具半徑或刀 刃半徑值則通過調(diào)用相應(yīng)的刀具半徑偏置寄存器（用 H 或 D 指定）來取得。 （由圖 117 說明）與銑削加工刀具半徑補(bǔ)償一樣，車削加工刀尖半徑補(bǔ)償也分為左補(bǔ)償（ G41 指令）和右補(bǔ)償（用 G42 指令）。 ⑵ 車削加工刀尖半徑補(bǔ)償 對(duì)于車削數(shù)控加工，由于車刀的刀尖通常是一段半徑很小的圓弧，而假設(shè)的刀尖點(diǎn)并不是刀刃圓弧上的一點(diǎn)，因此，在車削錐面、倒角或圓弧時(shí)，可能會(huì)切削不足或切削過量的現(xiàn)象。 b、刀具半徑補(bǔ)償進(jìn)行 —— 一旦建立了刀具半徑補(bǔ)償狀態(tài)，則一直維持該狀態(tài)，直到取消刀具半徑補(bǔ)償為止。根據(jù) ISO標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)?shù)毒咧行能壽E沿前進(jìn)方向位于零件輪廓右邊時(shí)稱為刀具半徑右補(bǔ)償；反之稱為刀具半徑左補(bǔ)償；當(dāng)不需要進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，則用 G40 取消刀具半徑補(bǔ)償。當(dāng)?shù)毒甙霃桨l(fā)生變化時(shí)，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(gè)刀具半徑寄存器中的刀具半徑所對(duì)應(yīng)的刀具即可。 數(shù)控系統(tǒng)的刀具半徑補(bǔ)償（ cutter radius pensation）就是將計(jì)算刀具中心軌跡的過程交由 CNC 系統(tǒng)執(zhí)行，編程員假設(shè)刀具半徑為零，直接根據(jù)零件的輪廓形狀進(jìn)行編程，因此，這種編程方法也稱為對(duì)零件的編程（ programming the part），而實(shí)際的刀具半徑則存放在一個(gè)可變成刀具半徑偏置寄存器中。因此，這一編程方法也稱為對(duì)刀具的編程（ programming the tool）。 ⑴ 銑削加工刀具半徑補(bǔ)償 在二維輪廓數(shù)控銑削加工過程中， 由于旋轉(zhuǎn)刀具具有一定的刀具半徑，刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡并不等于所需加工零件的實(shí)際輪廓，而是偏移零件輪廓表面一個(gè)刀具半徑值。 值得進(jìn)一步說明的是，數(shù)控編程員則應(yīng)記?。毫慵?shù)控加工程序假設(shè)的是刀尖（或刀心）相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)膶?shí)質(zhì)是將刀具相對(duì)于工件的坐標(biāo)由刀具長(zhǎng)度基準(zhǔn)點(diǎn)（或稱刀具安裝定位點(diǎn)）移到刀尖（或刀心）位置。 （由圖 111 說明）程序命令方式由刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令 G43 和 G44實(shí)現(xiàn)： G43為刀具長(zhǎng)度正補(bǔ)償或離開工件補(bǔ)償， G44 為刀具長(zhǎng)度負(fù)步長(zhǎng)或趨向工件補(bǔ)償。 在加工過程中，為了控制切削深度，或進(jìn)行試切加工，也經(jīng)常使用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。 在現(xiàn)代 CNC 系統(tǒng)中，用 MDI 方式進(jìn)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)倪^程是：機(jī)床操作者在完成零件裝夾、程序原點(diǎn)設(shè)置之后，根據(jù)刀具長(zhǎng)度測(cè)量基準(zhǔn)采用對(duì)刀儀測(cè)量刀具長(zhǎng)度，然后在相應(yīng)的刀具長(zhǎng)度偏置寄存器中，寫入相應(yīng)的刀具長(zhǎng)度參數(shù)值。刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償也要視情況而定，一般而言，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償對(duì)于二坐標(biāo)和三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工是有效的，但對(duì)于刀具擺動(dòng)的四、五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償則無效，在進(jìn)行刀位計(jì)算時(shí)可以不考慮刀具長(zhǎng)度， 但后置處理計(jì)算過程中必須考慮刀具長(zhǎng)度。 在現(xiàn)代 CNC 系統(tǒng)中，有的已具備三維刀具半徑補(bǔ)償功能。 、現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償 為了簡(jiǎn)化零件的數(shù)控加工編程，使數(shù)控程序與刀具形狀和刀具尺寸盡量無關(guān)， CNC 系統(tǒng)一般都具有刀具長(zhǎng)度和刀具半徑補(bǔ)償功能 。 絕對(duì)坐標(biāo)編程 —— 在程序中用 G90 指定，刀具運(yùn)動(dòng)過程中所有的刀具位置坐標(biāo)是以一個(gè)固定的編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)給出的，即刀具運(yùn)動(dòng)的指令數(shù)值（刀具運(yùn)動(dòng)的位置坐標(biāo)），與某一固定的編程原點(diǎn)之間的距離給出的。數(shù)控機(jī)床的原點(diǎn)偏移，實(shí)質(zhì)上是機(jī)床參考點(diǎn)向編程員定義在工件上的程序原點(diǎn)的偏移。 對(duì)于程序員而言，一般只要知道工件上的程序原點(diǎn)就夠了，與機(jī)床原點(diǎn)、機(jī)床參考點(diǎn)及裝夾原點(diǎn)無關(guān)，也與所選用的數(shù)控機(jī)床型號(hào)無關(guān)。機(jī)床參考點(diǎn)和機(jī)床原點(diǎn)之間的偏 移值存放在機(jī)床常數(shù)中。裝夾原點(diǎn)常見于帶回轉(zhuǎn)（或擺動(dòng)）工作臺(tái)的數(shù)控機(jī)床或加工中心，一般是機(jī)床工作臺(tái)上的一個(gè)固定點(diǎn)，比如回轉(zhuǎn)中心，與機(jī)床參考點(diǎn)的偏移量可通過測(cè)量存入 CNC系統(tǒng)的原點(diǎn)偏移寄存器（ origin offset register）中，供 CNC 系統(tǒng)原點(diǎn)偏移計(jì)算用。程序原點(diǎn)一般用 G92 或 G54~G59（對(duì)于數(shù)控鏜銑床）和 G50（對(duì)于數(shù)控車床）指定。一般來說，加工中心的參考點(diǎn)為機(jī)床的自動(dòng)換刀位置。 、坐標(biāo)原點(diǎn) 機(jī)床原點(diǎn) —— 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床一般都有一個(gè)基準(zhǔn)位置（ set location），稱為機(jī)床原點(diǎn)（ machine origin 或 home position）或機(jī)床絕對(duì)原點(diǎn)（ machine absolute origin），是機(jī)床制造商設(shè)置在機(jī)床上的一個(gè)物理位置，其作用是使機(jī)床與控制系統(tǒng)同步，建立測(cè)量機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的起始點(diǎn)。 （由圖 1 16 說明） ISO 對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸及其運(yùn)動(dòng)方向均有一定的規(guī)定： Z 軸定義為平行于機(jī)床主軸的坐標(biāo)軸，如果機(jī)床有一系列主軸，則選盡可能垂直于工件裝夾面的主要軸為 Z 軸，其正方向定義為從工作臺(tái)到刀具夾持的方向，即刀具遠(yuǎn)離工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向； X 軸作為水平的，平行于工件裝夾平面的坐標(biāo)軸，它 平行于主要的切削方向，且以此方向?yàn)橹鞣较颍?Y軸的運(yùn)動(dòng)方向則根據(jù) X 軸和 Z軸按右手法則確定。 中國最龐大的下載資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 2 頁 共 47 頁 、坐標(biāo)系 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系采用右手直角坐標(biāo)系，其 基本坐標(biāo)軸為 X、 Y、 Z 直角坐標(biāo)，相對(duì)于每個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)為 A、 B、 C。 、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)，包括坐標(biāo)系、坐標(biāo)原點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)于數(shù)控加工及編程，是一個(gè)十分重要的概念。 數(shù)控程序（ NC Program） —— 輸入 NC 或 CNC 機(jī)床，執(zhí)行一個(gè)確定的加工任務(wù)的一系列指令，稱為數(shù)控程序或零件程序。三維輪廓控制數(shù)控機(jī)床又可進(jìn)一步分為三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)、四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)和五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。二維輪廓控制數(shù)控機(jī)床也稱為兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖孔機(jī)床等。 中國最龐大的下載資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 1 頁 共 47 頁 數(shù)控加工理論與編程技術(shù) 、數(shù)控機(jī)床的基本概念 、數(shù)控機(jī)床分類 數(shù)控機(jī)床的種類、型號(hào)繁多，按機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行分類，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床可分為點(diǎn)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(shù)控機(jī)床三大類。 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置只能控制刀具從一個(gè)位置精確地移動(dòng)到另一個(gè)位置，在移動(dòng)過程中不作任何加工。 二維輪廓控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)能同時(shí)對(duì)兩個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù) 軌跡控制，加工時(shí)不僅要控制刀具運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，而且要控制整個(gè)加工過程中的走刀路線和速度。 三維輪廓控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)能同時(shí)對(duì)三個(gè)或三個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)軌跡控制。 、數(shù)控加工及數(shù)控編程 數(shù)控加工（ NC Machining） —— 根據(jù)零件圖樣及工藝要求等原始條件編制零件數(shù)控加工程序（簡(jiǎn)稱為數(shù)控程序），輸入數(shù)控系統(tǒng)，控制數(shù)控機(jī)床中刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而完成零件的加工。 數(shù)控編程（ NC Programming） —— 生成用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的數(shù)控程序的過程，稱為數(shù)控編程。每一個(gè)數(shù)控編程員和數(shù)控機(jī)床的操作者，都必須對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)有一個(gè)完整且正確的理解，否則，程序編制將發(fā)生混亂，操作時(shí)更會(huì)發(fā)生事故。 、坐標(biāo)軸及其運(yùn)動(dòng)方向 不論機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)是工件靜止、刀具運(yùn)動(dòng)，還是工件運(yùn)動(dòng)、刀具靜止，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)指的是刀具相對(duì)靜止的工件坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸 A、 B、 C 相應(yīng)地在 X、 Y、 Z 坐標(biāo)軸正方向上，按右手螺紋前進(jìn)方向來確定。 機(jī)床參考點(diǎn) —— 與機(jī)床原點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的還有一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)（ reference point），它也是機(jī)床上的一個(gè)固定點(diǎn)，一般不同于機(jī)床原點(diǎn)。 程序原點(diǎn) —— 對(duì)于數(shù)控編程和數(shù)控加工來說，還有一個(gè)重要的原點(diǎn)就是程序原點(diǎn)（ program origin），是編程人員在數(shù)控編程過程中定義在工件上的幾何基準(zhǔn)點(diǎn)，有時(shí)也稱為工件原點(diǎn)（ part origin）。 裝夾原點(diǎn) —— 除了上述三個(gè)基本原點(diǎn)以外，有的機(jī)床還有一個(gè)重 要的原點(diǎn)，即裝夾原點(diǎn)（ fixture origin）。 、原點(diǎn)偏移 （由圖 18 說明）現(xiàn)代 CNC系統(tǒng)一般都要求機(jī)床在回零操作，即使機(jī)床回到機(jī)床原點(diǎn)或機(jī)床參考點(diǎn)之后，通過手動(dòng)或程序命令（比如 G92X0 Y0 Z0）初始化控制系統(tǒng)后，才能啟 中國最龐大的下載資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 3 頁 共 47 頁 動(dòng)。初始化控制系統(tǒng)是指設(shè)置機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo) X， Y， Z， A， B 等的顯示為零。但對(duì)于機(jī)床操作者來說，必須十分清楚所選用的數(shù)控機(jī)床上上述各原點(diǎn)及其之間的偏移關(guān)系。 、絕對(duì)坐標(biāo)編程及增量坐標(biāo)編程 數(shù)控系統(tǒng)的位置 /運(yùn)動(dòng)控制指令可采用兩種編程坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行編程，即絕對(duì)坐標(biāo)編程（ absolute programming）和增量坐標(biāo)編程（ incremental programming）。 增量坐標(biāo)編程 —— 在程序中用 G91 指定，刀具運(yùn)動(dòng)的指令數(shù)值是按刀具當(dāng)前所在位置到下一個(gè)位置之間的增量給出的。前者可使刀具垂直于走刀平面（比如 XY 平面，由 G17 指定）偏移一個(gè)刀具長(zhǎng)度修正值；后者可使刀具中心軌跡在走刀平面內(nèi)偏移零件輪廓一個(gè)刀具半徑修正值，兩者均是對(duì)二坐標(biāo)數(shù)控加工情況下的刀具補(bǔ)償。對(duì)于四、五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工，還不具備刀具半徑補(bǔ)償功能，必須在刀位計(jì)算時(shí)考慮刀具半徑。 、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償可由數(shù)控機(jī)床操作者通過手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式實(shí)現(xiàn)，也可通過程序命令方式實(shí)現(xiàn)，前者一般用于定長(zhǎng)刀具的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，后者則用于由于夾具高度、刀具長(zhǎng)度、加工深度等的變化而需要對(duì)切削深度用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行調(diào)整。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)刀具長(zhǎng)度 基準(zhǔn)使刀具自動(dòng)離開工件一個(gè)刀具長(zhǎng)度距離，從而完成刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。采 中國最龐大的下載資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 4 頁 共 47 頁 用的方法是：加工之前在實(shí)際刀具長(zhǎng)度上加上退刀長(zhǎng)度，存入刀具長(zhǎng)度偏置寄存器中，加工時(shí)使用同一把刀具，而調(diào)整加長(zhǎng)后的刀具長(zhǎng)度值，從而可以控制切削深度，而不用修正零件加工程序。使用非零的 Hnn 代碼選擇正確的刀具長(zhǎng)度偏置寄存器號(hào)，正補(bǔ) 償將刀具長(zhǎng)度值加到指令的軸坐標(biāo)位置，負(fù)補(bǔ)償則將刀具長(zhǎng)度值從指令的軸坐標(biāo)位置減去。 、二維刀具半徑補(bǔ)償 對(duì)于銑削和車削數(shù)控加工，盡管二維刀具半徑補(bǔ)償?shù)脑硐嗤?，但由于刀具形狀和加工方法區(qū)別較大，刀具半徑補(bǔ)償方法仍有一定的區(qū)別。如果之間采用刀心軌跡編程（ cutter centerline programming），則需要根據(jù)零件的輪廓形狀及刀具半徑采用一定的計(jì)算方法計(jì)算刀具中心軌跡。當(dāng)?shù)毒甙霃礁淖儠r(shí)，需要重新計(jì)算刀具中心軌跡；當(dāng)計(jì)算量較大時(shí)，也容易產(chǎn)生計(jì)算錯(cuò)誤。在加工過程中， CNC 系統(tǒng)根據(jù)零件程序和刀具半徑自動(dòng)計(jì)算刀具中心軌跡，完成對(duì)零件的加工。 （由圖 113 說明）銑削 加工刀具半徑補(bǔ)償分為刀具半徑左補(bǔ)償，用 G41定義，和刀具半徑右補(bǔ)償，用 G42定義，使用非零的 Dnn 代碼選擇正確的刀具半徑偏置寄存器。 （由圖 114 說明）在實(shí)際輪廓加工過程中，刀具半徑補(bǔ)償執(zhí)行過程一般分為三步： a、刀具半徑補(bǔ)償建立 —— 刀具由起刀點(diǎn)以進(jìn)給速度接近工件，刀具半徑補(bǔ)償偏置方向由 G41（左補(bǔ)償）或 G42（右補(bǔ)償）確定。 中國最龐大的下載資料庫 (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 5 頁 共 47 頁 c、刀具半徑補(bǔ)償取消 —— 刀具撤離工件，回到退刀點(diǎn)，取消刀具半徑補(bǔ)償。因此，當(dāng)使用車刀來切 削加工錐面時(shí)，必須將假設(shè)的刀尖點(diǎn)的路徑作適當(dāng)?shù)男拚?，使之切削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(bǔ)償。與二維銑削加工方法一樣，采用刀尖半徑補(bǔ)償時(shí)，刀具運(yùn)動(dòng)詭計(jì)指的不是刀尖，而是刀尖上刀刃圓弧的中心位置，這在程序原點(diǎn)設(shè)置時(shí)就需要考慮。 現(xiàn)代 CNC系統(tǒng)的二維刀具半徑補(bǔ)償不僅可以自動(dòng)完成刀具中心軌跡的偏置，而且還能自動(dòng)完成直線與直線轉(zhuǎn)接、圓弧與圓弧轉(zhuǎn)接和直線與圓弧轉(zhuǎn)接等尖角過渡功能。 數(shù)控編程可以手工完成，即手工編程（ manual programming），也可以由計(jì)算機(jī)輔助完成，即計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程（ pu