数控加工基础知识课件
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数控加工知识
数控加工知识1.简述立式数控加工中心机床和数控车床的机械的组成结构及其部件，并且简要说明各组成部件的作用。
加工中心：基础部件〔承受静载荷以及加工时产生的切削负载〕；主轴部件〔功率输出部件〕；进给机构；数控系统〔控制中心〕；自动换刀系统〔减少加工时间〕；辅助装置〔对加工效率、精度等起确保作用〕车床：控制系统；床身组件〔床鞍、主轴箱、刀架、尾座等〕；传动系统〔滚珠丝杆〕；辅助装置 2.说明数控机床与一般机床结构上的不同，为什么？ 1〕一般机床有变速箱，数控机床无变速箱2〕一般机床有一个电机，而数控机床每个轴一个电机3〕机床结构不同4〕传动系统不同3.框图描述一下数控系统的基本构成，并且说明其主要作用是什么？〔进行刀具和工件间相对运动的控制〕构成：I/O装置—数控装置—驱动控制装置〔机床电器、PLC〕—机床4.用框图描述一下伺服控制系统的基本构成。
〔见附图〕作用：接受来自CNC装置的进给脉冲，经变幻和扩展，再驱动格加工坐标轴，按指令脉冲运动，进给伺服系统是数控装置和机床机械传动部件间的联系环节。
5.简述三相异步交流电机的基本结构，绘出其速度-扭矩特性图。
数控加工技术员必需要掌握以下知识和技能：1、能够看懂、会画图纸。
机械绘图是数控技术员必备的知识和技能，应熟练掌握绘图软件，如CAD等。
2、依据图纸进行数控编程，是技术员的日常工作行为，熟练掌握机床的操作方法，3、合格的沟通技巧，因必需要与一线工人技术交流，所以应该具备一定的交流技巧。
4、能够修理数控机床，关于换刀、调试机床工作，应该熟练，熟悉工件的加工工艺，能够选择合适的刀具进行加工，明白加工流程，掌握机床的核心技术。
1.简述立式数控加工中心机床和数控车床的机械的组成结构及其部件，并且简要说明各组成部件的作用。
加工中心：基础部件〔承受静载荷以及加工时产生的切削负载〕；主轴部件〔功率输出部件〕；进给机构；数控系统〔控制中心〕；自动换刀系统〔减少加工时间〕；辅助装置〔对加工效率、精度等起确保作用〕车床：控制系统；床身组件〔床鞍、主轴箱、刀架、尾座等〕；传动系统〔滚珠丝杆〕；辅助装置 2.说明数控机床与一般机床结构上的不同，为什么？ 1〕一般机床有变速箱，数控机床无变速箱2〕一般机床有一个电机，而数控机床每个轴一个电机3〕机床结构不同4〕传动系统不同3.框图描述一下数控系统的基本构成，并且说明其主要作用是什么？〔进行刀具和工件间相对运动的控制〕构成：I/O装置—数控装置—驱动控制装置〔机床电器、PLC〕—机床4.用框图描述一下伺服控制系统的基本构成。
数控机床基础知识
重型机械以及国防工业中使用的零件，精度要
求高、形状复杂、加工批量小，用普通机床加
工这些零件效率低、劳动强度大，有时甚至不
能加工。为了解决这些问题，一种具有高精度、
高效率、灵活、通用性强的自动化加工设备—
—数控机床应运而生，它为多品种、小批量，
特别是结构复杂、精度要求高的零件提供了自
动化加工手段。
3/20/202 0
计算机数控（Computer Numerical Control）系统是 采用计算机控制加工功能，实现数字控制，并通 过接口与外围设备连接。简称3/20/C2020NC系统4 。
1.2 数控机床的组成
数控机床主要由控制介质、
数控装置、伺服装置、辅
助控制装置、检测装置和
电气柜
机床本体组成。如图1—1
数控加工基础
工程实训中心
1
第一章 数控机床基础知识
§1—1 数控与数§1—3 数控机床的加工特点
3/20/202 0
2
引入
在机械制造工业中，单件与小批量生产的零
件（批量在10～100件）约占机械加工总量的
75%～80%。尤其是航空航天、造船、机床、
3
§1—1 数控与数控机床
1.1 数控与数控机床的概念
数控即数字控制（Numerical Control，简称NC）， 是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是用 数字化信号进行控制的一种方法。
数控机床（Numerical Control Tool）是用数字化信 号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床， 或者说是装备了数控系统的机床。
3）围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根 据右手螺旋定则，大拇指的指向为Z、Y、Z坐标中任意轴的正向， 则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向，如图1— 10b所示。
数控加工与编程技术PPT课件
复合材料加工
数控技术能够实现复合材 料的精确切割和加工，提 高航空器的性能。
快速原型制造
通过数控技术快速制造出 原型件，缩短产品研发周 期。
在汽车工业领域的应用
发动机制造
数控加工与编程技术能够制造出高精度、高质量 的汽车发动机。
汽车零部件加工
数控技术能够高效地加工汽车零部件，提高生产 效率和产品质量。
测量手段。同时，加强操作人员的技能培训和质量控制意识也至关重要。
03
加工效率提升
通过优化加工工艺、选用合适的切削参数和刀具、合理安排工序等方式，
可以有效提高数控加工效率。
技术发展趋势与展望
智能化
随着人工智能技术的发展，数控加工技术将逐渐实现智能化，包括 自适应加工、智能故障诊断与远程监控等功能。
高精度与高效率
数控编程的必要性
数控编程能够提高加工效率、降低成 本、保证加工精度，是现代制造业中 不可或缺的一环。
数控编程语言与代码
数控编程语言的种类
常见的数控编程语言有G代码、M代码、S代码等，每种语言都有 其特定的用途和语法规则。
数控编程语言的语法规则
数控编程语言的语法规则包括指令格式、参数设置、坐标系使用等 方面，需要严格按照规定进行编写。
根据零件的结构、加工精度和材料等因素，将整 个加工过程划分为若干个工序。
数控加工中的检测与控制
在加工过程中，需要对工件进行检测和控制，以 确保加工精度和表面质量。
数控刀具与材料
数控刀具的种类与特点
根据不同的加工需求，可以选 择不同类型的数控刀具，如铣 刀、钻头、车刀等。
数控刀具的材料
常用的数控刀具材料有高速钢 、硬质合金、陶瓷和金刚石等 。
数控编程经验总结
数控车床培训PPT幻灯片(精)
学习氛围浓厚，收获颇丰。
03
建议和意见
部分学员提出，希望今后能增加更多实际操作的机会，以便更好地掌握
数控车床的操作技能；还有学员建议加强数控编程方面的培训，提高编
程水平。
行业发展趋势分析预测
智能化发展
随着人工智能技术的不断发展，数控 车床将实现更高程度的智能化，提高 加工精度和效率。
绿色环保
环保意识的提高将促使数控车床行业 朝着更加环保的方向发展，如采用环 保材料、降低能耗等。
复合加工技术
复合加工技术将成为未来数控车床发 展的重要趋势，实现一台机床完成多 种加工任务，提高加工效率。
高精度、高速度
随着制造业对加工精度和效率的要求 不断提高，高精度、高速度的数控车 床将成为市场主流。
THANKS.
案例二
箱体类组合件加工
难点与问题
箱体类组合件结构复杂，需要保证较高的形位公差和配合 精度。
解决方案
采用高精度数控车床进行加工，使用CAD/CAM技术进行 编程和仿真。合理安排加工工艺和切削参数，保证加工精 度和效率。同时采用专用夹具和测量设备来保证定位和测 量精度。
数控车床维护与保
04
养
设备日常检查内容及方法
案例二：模具型腔加工
在此添加您的文本16字
难点与问题：模具型腔形状复杂，精度要求高。
在此添加您的文本16字
解决方案：采用高精度数控车床和专用刀具进行加工，使 用CAD/CAM技术进行编程和仿真。
组合件加工案例
案例一
轴承座与轴承盖组合件加工
难点与问题
组合件需要保证较高的配合精度和位置精度。
解决方案
采用一次装夹完成多个面的加工方式，使用专用夹具保证 定位精度和重复定位精度。同时合理安排加工工艺和切削 参数，保证加工精度和效率。
机床数控技术第9章数控加工编程ppt课件
3
9.8 FANUC 0i系统宏程序编程
9.8.1
用户变量
1. 变量的定义
使用用户宏程序时，数值可以直接指定或用变量指定。
例：G01 X#1 Y66 F100。
当用变量时，变量值可用程序或用MDI面板上的操作改变。
2. 变量的表示
变量符号“#”+变量号 。
例：#1。
用表达式（必须在封闭方括号中）指定变量号。 例如：#[#1+#2-3]。
局部变量 用时，（调用）参数被赋值给局部变量。
#1~#33 Local #1~#33为局部变量，局部变量只能在宏程序中存储数据。
Variables 当断电时局部变量被初始化为空，调用宏程序时，自变量
对局部变量赋值。局部变量的数值范围10-29~1047或-1047~
-10-29，如果计算结果超过该范围则发出P/S报警No.111。
1）引用 当引用一个未定义的变量时，地址本身也被忽略。
当#1=<空> G90 X100 Y#1；执行结果
为G90 X100；
当#1＝0 G90 X100 Y#1；执行结果
为G90 X100 Y0；
10
9.8.1
用户变量
2）运算 除了用<空>赋值以外，其余情况下<空>与0相同。
当#1=<空>时
D为对应关系I，所以#7使用对应关系中的D5，而不使用对应关系II中的I74。
9.8.1
用户变量
5. 变量的使用 1）表示方法
#i=<表达式>； #i——将计算结果赋值给对应的变量号； <表达式>——常数、变量、函数和运算符的组合。 例如：#1=#2+3；
9.8 FANUC 0i系统宏程序编程
9.8.1
用户变量
1. 变量的定义
使用用户宏程序时，数值可以直接指定或用变量指定。
例：G01 X#1 Y66 F100。
当用变量时，变量值可用程序或用MDI面板上的操作改变。
2. 变量的表示
变量符号“#”+变量号 。
例：#1。
用表达式（必须在封闭方括号中）指定变量号。 例如：#[#1+#2-3]。
局部变量 用时，（调用）参数被赋值给局部变量。
#1~#33 Local #1~#33为局部变量，局部变量只能在宏程序中存储数据。
Variables 当断电时局部变量被初始化为空，调用宏程序时，自变量
对局部变量赋值。局部变量的数值范围10-29~1047或-1047~
-10-29，如果计算结果超过该范围则发出P/S报警No.111。
1）引用 当引用一个未定义的变量时，地址本身也被忽略。
当#1=<空> G90 X100 Y#1；执行结果
为G90 X100；
当#1＝0 G90 X100 Y#1；执行结果
为G90 X100 Y0；
10
9.8.1
用户变量
2）运算 除了用<空>赋值以外，其余情况下<空>与0相同。
当#1=<空>时
D为对应关系I，所以#7使用对应关系中的D5，而不使用对应关系II中的I74。
9.8.1
用户变量
5. 变量的使用 1）表示方法
#i=<表达式>； #i——将计算结果赋值给对应的变量号； <表达式>——常数、变量、函数和运算符的组合。 例如：#1=#2+3；
数控加工技术基础知识
特点
高精度、高效率、高柔性、自动 化程度高、适应性强。
数控加工技术的发展历程
起源
20世纪40年代，数控技术的概 念开始出现。
初步发展
20世纪50年代，第一台数控机 床诞生。
成熟阶段
20世纪80年代，随着计算机技 术的发展，数控加工技术逐渐 成熟。
发展趋势
智能化、网络化、复合化、环 保化。
数控加工技术的应用领域
数控加工刀具与材料
刀具材料
刀具磨损与寿命
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、 陶瓷和金刚石等，不同材料具有不同 的硬度、耐磨性和耐热性等特点。
刀具磨损与切削参数、切削材料、刀 具材料等因素有关，合理选择切削参 数和刀具材料可以延长刀具寿命。
刀具种类
数控加工中常用的刀具有铣刀、钻头、 铰刀、丝锥等，根据不同的加工需求 选择合适的刀具。
对零件图样进行工艺性分析，明确加 工要求、定位基准、加工余量等信息。
工艺方案制定
根据零件特点和加工要求，制定合理 的加工工艺方案，包括加工方法、工 序安排、装夹方式等。
数控加工工序设计
对每个工序进行详细设计，包括刀具 选择、切削参数确定、冷却方式等。
数控编程
根据工序设计结果，进行数控编程， 生成加工程序。
感谢您的观看
数控加工切削参数的选择
主轴转速
根据切削材料和刀具材料的不同， 选择合适的主轴转速，以保证切 削效率和加工质量。
进给速度
进给速度应根据切削深度和切削材 料来确定，合理的进给速度可以提 高加工效率和表面质量。
切削深度与宽度
切削深度与宽度应根据加工需求和 刀具承受能力进行选择，过大或过 小的切削参数都可能影响加工质量 和效率。
辅助装置提供必要的加工条件和保障 操作安全。
高精度、高效率、高柔性、自动 化程度高、适应性强。
数控加工技术的发展历程
起源
20世纪40年代，数控技术的概 念开始出现。
初步发展
20世纪50年代，第一台数控机 床诞生。
成熟阶段
20世纪80年代，随着计算机技 术的发展，数控加工技术逐渐 成熟。
发展趋势
智能化、网络化、复合化、环 保化。
数控加工技术的应用领域
数控加工刀具与材料
刀具材料
刀具磨损与寿命
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、 陶瓷和金刚石等，不同材料具有不同 的硬度、耐磨性和耐热性等特点。
刀具磨损与切削参数、切削材料、刀 具材料等因素有关，合理选择切削参 数和刀具材料可以延长刀具寿命。
刀具种类
数控加工中常用的刀具有铣刀、钻头、 铰刀、丝锥等，根据不同的加工需求 选择合适的刀具。
对零件图样进行工艺性分析，明确加 工要求、定位基准、加工余量等信息。
工艺方案制定
根据零件特点和加工要求，制定合理 的加工工艺方案，包括加工方法、工 序安排、装夹方式等。
数控加工工序设计
对每个工序进行详细设计，包括刀具 选择、切削参数确定、冷却方式等。
数控编程
根据工序设计结果，进行数控编程， 生成加工程序。
感谢您的观看
数控加工切削参数的选择
主轴转速
根据切削材料和刀具材料的不同， 选择合适的主轴转速，以保证切 削效率和加工质量。
进给速度
进给速度应根据切削深度和切削材 料来确定，合理的进给速度可以提 高加工效率和表面质量。
切削深度与宽度
切削深度与宽度应根据加工需求和 刀具承受能力进行选择，过大或过 小的切削参数都可能影响加工质量 和效率。
辅助装置提供必要的加工条件和保障 操作安全。
数控基础知识
任务2 数控机床的组成和工作原理
•
1.
数
控 机
图3
床
的
组
成
JCS-018A型立式加工中心外观图
1-X轴伺服电机 2-换刀机械手 3-数控柜 4-盘式刀库 5-主轴箱
6-操作面板 7-驱动电源柜 8-工作台 9-鞍座 10-床身
任务2 数控机床的组成和工作原理
2.数控机床的工作原理 •
任务3 数控机床的分类
任务1 数控机床的坐标系统
•
2.机床坐标轴的确定
立式数控机床坐标系统
卧式数控机床坐标系统
任务1 数控机床的坐标系统
3.机床坐标系•与工件坐标系
任务2 程序结构
•
1.数控编程的步骤
任务2 程序结构
2.数控机• 床程序的结构
文字地址程序段格式 程序段格式：N__G__X（U）__Z（W）__F__M__S__T__； 其中：N__表示程序段顺序号；
过 其它各运动部件的控制与操作；
程 （5）首件试切加工，检验零件的合格性，并修改程
序；
（6）在机床上加工出合格的零件。
任务2 数控机床的组成和工作原理
数控机床由数控程•序、输入装置、数控装置（CNC）、伺 服驱动及位置检测、辅助控制装置、机床本体等几部分组成
。
1. （1）数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令；
任务4 车削工艺基础
•
3.工序的划分
（1）普通零件按工序集中的原则划分工序； （2）薄壁类零件按粗、精加工分序原则划分工序。
4.加工顺序的确定
(1)先粗加工后精加工； (2)由近及远； (3)内外表面加工交叉进行； (4)最后加工槽、螺纹等表面。
任务4 车削工艺基础
数控加工基础知识
8、5大功能指令 1）辅助功能指令（M指令） M03: 主轴正传 M04：主轴反转 M05：主轴停止 M06: 换刀 M08: 切削液打开 M09: 切削液关闭 M30: 程序结束
2）进给功能指令（F指令）：指定进给速 度的大小。 有两种控制方式： 每分钟进给方式：（mm/min) 如：F100 每转进给方式：(mm/r) 如：F0.1 一般的数控系统默认为每分钟进给方式。 3）刀具功能指令（T指令） 车床一般用四位数字。如：T0101，前两位 表示刀具号，后两位表示刀补号。 铣床一般用两位数字。如：T02，表示刀具 号为02.
2、数控技术的发展
1952年在美国麻省理工学院诞生了世界上第一台三 坐标联动的数控铣床 第一代 电子管NC
第二代 晶体管NC
第三代 小规模集成电路NC
CNC
第四代 小型计算机NC
MNC
第五代 微机NC
二、数控机床的组成
机床本体 数控机床 数控系统 输入输出装置 数控装置（核心） 伺服驱动系统 位置检测反馈装置 可编程逻辑控制器（PLC)
3）工件原点（编程原点） 工件坐标系是在数控编程时用来定义工件形 状和刀具相对工件运动的坐标系。 工件坐标系的原点称为工件原点或编程原点 数控车床上加工工件时，工件原点一般设在 主轴中心线与工件右端面(或左端面)的交点处。 数控铣床上加工工件时，工件原点一般设在 进刀方向一侧工件外轮廓表面的某个角上或对称 中心上。
2）机床参考点 机床原点相对应的还有一个机床参考点， 它也是机床上的一个固定点，通常不同于机 床原点。一般来说，加工中心的参考点设在 工作台位于极限位置时的一基准点上。该极 限位置通过机械挡块来调整和确定，但必须 位于各坐标轴的移动范围内。为了在机床工 作时建立机床坐标系，要通过参数来指定参 考点到机床原点的距离，此参数通过精确测 量来确定。一般，机床工作前，必须先进行 回参考点动作，各坐标轴回零，才可建立机 床坐标系
数控加工基础知识
高的尺寸。 单击“Select corners”按钮，在绘图区选取工件的两个对角点。 单击“Bounding box”按钮后，在绘图区选取几何对象，系统
用选取对象的包络外形来定义工件的大小。 在 Mastercam 铣 床 加 工 系 统 中 ， 工 件 坐 标 原 点 可 以 直 接 在
“ Stock Origin” 输 入 框 中 输 入 工 件 原 点 的 坐 标 ， 也 可 单 击 “Select origin”按扭，在绘图区选取一点作为工件的原点。 在 “Job setup”对话框中选Display stock复选框后，将在屏 幕中显示出毛坯边界。进行全屏显示时毛坯边界不作为图形显示。 选中Fit screen to stock复选框后，在进行全屏显示操作时，显示 对象包括毛坯边界。
（5）在数控铣床上钻孔，一般不采用钻模。钻深孔时， 可采用固定循环指令，多次自动进退，以利于冷却和排屑。 钻孔前最好先用中心钻钻一个中心孔或采用一个刚性好的 短钻头锪孔引正，锪窝除了可以解决毛坯表面钻孔引正问 题外，还可以替代孔口倒角。
Mastercam
18
粗、精加工时切削用量的选择原 则如下：
编制
审核
批准
Mastercam
共页 第页
23
MasterCam 加工
由MasterCam生成NC加工程序，首先要生成NCI刀具 路径文件，即含有刀具轨迹数据以及辅助加工数据的 文件，它是由已建立的工件几何模型生成的，然后由 后处理器将零件的NCI文件翻译成具体的NC加工程序。
在数控机床加工系统中，生成刀具路径之前首先需 要对加工工件的大小、材料及刀具等参数进行设置。
加工表面
零件图号 刀尖半径/mm 备注
编制
审核
用选取对象的包络外形来定义工件的大小。 在 Mastercam 铣 床 加 工 系 统 中 ， 工 件 坐 标 原 点 可 以 直 接 在
“ Stock Origin” 输 入 框 中 输 入 工 件 原 点 的 坐 标 ， 也 可 单 击 “Select origin”按扭，在绘图区选取一点作为工件的原点。 在 “Job setup”对话框中选Display stock复选框后，将在屏 幕中显示出毛坯边界。进行全屏显示时毛坯边界不作为图形显示。 选中Fit screen to stock复选框后，在进行全屏显示操作时，显示 对象包括毛坯边界。
（5）在数控铣床上钻孔，一般不采用钻模。钻深孔时， 可采用固定循环指令，多次自动进退，以利于冷却和排屑。 钻孔前最好先用中心钻钻一个中心孔或采用一个刚性好的 短钻头锪孔引正，锪窝除了可以解决毛坯表面钻孔引正问 题外，还可以替代孔口倒角。
Mastercam
18
粗、精加工时切削用量的选择原 则如下：
编制
审核
批准
Mastercam
共页 第页
23
MasterCam 加工
由MasterCam生成NC加工程序，首先要生成NCI刀具 路径文件，即含有刀具轨迹数据以及辅助加工数据的 文件，它是由已建立的工件几何模型生成的，然后由 后处理器将零件的NCI文件翻译成具体的NC加工程序。
在数控机床加工系统中，生成刀具路径之前首先需 要对加工工件的大小、材料及刀具等参数进行设置。
加工表面
零件图号 刀尖半径/mm 备注
编制
审核
数控加工工艺教程PPT课件
总结
数控加工工艺的发展历程
从传统的手动加工到现代的数控加工， 技术的不断进步使得加工效率和精度 得到了显著提升。
数控加工工艺的应用领域
从机械制造到航空航天，数控加工工 艺在各个领域都得到了广泛应用，为 产业的发展做出了巨大贡献。
数控加工工艺的基本原理
介绍了数控加工工艺的基本原理，包 括数字控制技术、加工参数设置、加 工路径规划等方面的知识。
工件装夹
冷却液使用
工件装夹是数控加工中的重要环节，合理 的装夹方式可以减少加工误差，提高加工 精度。
冷却液在数控加工中起到冷却、润滑和清 洗的作用，可以有效降低切削温度，减少 刀具磨损，提高加工表面质量。
03 数控加工工艺流程
零件图工艺分析
总结词
零件图工艺分析是数控加工的第一步，主要对零件图样进行审查，确保其符合加 工要求。
数控编程的基本概念
01 02
数控编程定义
数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一，它是以零件图样为基础， 根据零件的工艺要求，利用数控编程语言，按照规定的格式和标准，编 写零件的加工程序的过程。
数控编程的步骤
分析零件图样、确定加工工艺、建立数学模型、编写加工程序、程序校 验与修改。
03
数控编程的方法
模具类零件的数控加工实例
总结词：质量保障
详细描述：在模具类零件的数控加工中，质量保障是非常重要的。为了提高加工质量和效率，可以采 用先进的测量和控制技术，如三坐标测量机、激光干涉仪等，对工件进行精确测量和误差补偿；同时 ，要加强生产过程的监控和管理，确保各道工序的加工质量和稳定性。
07 总结与展望
详细描述
数控加工中常用的刀具种类包括铣刀、钻头、车刀、铰刀等，每种刀具都有不同的切削原理和应用范 围。在选择刀具时，需要考虑刀具的材料、切削刃的几何形状、切削用量和刀具使用寿命等因素，以 确保加工质量和效率。
UG NX 8.0数控加工基础教程ppt课件
NX POST通过建立与机床控制系统相匹配的两个文件——事件处理 文件和定义文件，可以轻松完成从简单到任意复杂机床控制系统的后处 理，用户甚至可以直接修改这两个文件实现用户特定的信息处理。
3
图形后置处理器（GPM）是一个可执行文件，其名称为 GPM.EXE。图形后置处理器可以将机床数据文件转换为特定 格式的数控程序，从而控制特定的数控机床进行加工。机床数 据文件（Machine Date File，简写MDFA）是一种包括特定数 控机床信息和数据程序输出规则等内容的文件，其后缀有两种： MDF和MDFA，其中MDF为二进制文件，MDFA为文本文件， 这两类文件都可以用图形后置处理器进行后置处理。图形后置 处理器后置处理过程如图7-2所示，首先在加工应用中生成刀 具位置源文件（CLSF），并用机床数据文件生成器（MDFC） 建立机床数据文件（MDF），然后，进入GPM模块，对刀具 位置源文件进行后置处理。GPM和MDF文件相互依赖，GPM 必须根据MDF文件中的数据来设置其开关量，同时MDF文件 也只能用于GPM进行后置处理，最后利用图形后置处理器对 机床数控文件进行处理，输出特定格式的数控程序。
标轴代码、准备功能代码、进给量代码、刀具代码等分别采用哪个字符 表示，以及它们的格式等。
（3）FORMAT（格式） 该选项定义数控程序中可能出现的各种数据格式。如坐标值、准
备功能代码、进给量、主轴转速等参数的数据格式。 （4）Other Data Elements（其它数据元素） 该选项定义其他数据，如程序序号的起始值、增量以及跳过程序段
12
图7-10 新建机床后对话框
13
图7-11 机床对话框
14
2. 机床参数设置 如图7-11所示的对话框，即可进行所选机床后置处理
3
图形后置处理器（GPM）是一个可执行文件，其名称为 GPM.EXE。图形后置处理器可以将机床数据文件转换为特定 格式的数控程序，从而控制特定的数控机床进行加工。机床数 据文件（Machine Date File，简写MDFA）是一种包括特定数 控机床信息和数据程序输出规则等内容的文件，其后缀有两种： MDF和MDFA，其中MDF为二进制文件，MDFA为文本文件， 这两类文件都可以用图形后置处理器进行后置处理。图形后置 处理器后置处理过程如图7-2所示，首先在加工应用中生成刀 具位置源文件（CLSF），并用机床数据文件生成器（MDFC） 建立机床数据文件（MDF），然后，进入GPM模块，对刀具 位置源文件进行后置处理。GPM和MDF文件相互依赖，GPM 必须根据MDF文件中的数据来设置其开关量，同时MDF文件 也只能用于GPM进行后置处理，最后利用图形后置处理器对 机床数控文件进行处理，输出特定格式的数控程序。
标轴代码、准备功能代码、进给量代码、刀具代码等分别采用哪个字符 表示，以及它们的格式等。
（3）FORMAT（格式） 该选项定义数控程序中可能出现的各种数据格式。如坐标值、准
备功能代码、进给量、主轴转速等参数的数据格式。 （4）Other Data Elements（其它数据元素） 该选项定义其他数据，如程序序号的起始值、增量以及跳过程序段
12
图7-10 新建机床后对话框
13
图7-11 机床对话框
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2. 机床参数设置 如图7-11所示的对话框，即可进行所选机床后置处理
数控加工编程的基础知识
2021/7/16
§2-1 数控加工编程概述
二、手工编程的步骤和方法
图纸工艺分析 这一步与普通机床
加工零件时的工艺分 析相同，即在对图纸 进行工艺分析的基础 上，选定机床、刀具 与夹具；确定零件加 工的工艺线路、工步 顺序及切削用量等工 2021/7艺/16 参数等。
零件图纸
图纸工艺分析
计算运动轨迹
，若按通常的方法编程，则有一定量的连续程序段在 几处完全重复的出现，则可以将这些重复的程序串， 单独地担出来按一定格式做成子程序，程序中子程序 以处的部分便称为主程序。
子程序可以被多次重复调用。而且有些数控系统中可 以进行子程序的“多层嵌套”，子程序可以调用其它 子程序，从而可以大大地简化编程工作，缩短程序长 度，节约程序存贮器的容量。
2021/7/16
§2-2 数控机床的坐标系
2021/7/16
§2-2 数控机床的坐标系
三.绝对坐标和相对坐标
1．绝对坐标系 所有的坐标值均从同一固定坐标点计量的坐标系。 2．相对坐标系 运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系 （或增量坐标系）。
2021/7/16
以绝对坐标计算：XA=12, YA=15, XB=30, YB=35
2021/7/16
图2-3 卧式升降台铣床
§2-2 数控机床的坐标系
2021/7/16
图2-4 卧式镗床
§2-2 数控机床的坐标系
②当Z轴为铅垂方向 （ 立式主轴）时
a．对于单立柱机床，X 轴的正方向指向右边。
2021/7/16
图2-5 数控铣床
§2-2 数控机床的坐标系
b．对于双立柱机床 （如龙门机床），当 站在操作台一侧从主 轴向左侧立柱看时， X轴的正方向指向右 边。
§2-1 数控加工编程概述
二、手工编程的步骤和方法
图纸工艺分析 这一步与普通机床
加工零件时的工艺分 析相同，即在对图纸 进行工艺分析的基础 上，选定机床、刀具 与夹具；确定零件加 工的工艺线路、工步 顺序及切削用量等工 2021/7艺/16 参数等。
零件图纸
图纸工艺分析
计算运动轨迹
，若按通常的方法编程，则有一定量的连续程序段在 几处完全重复的出现，则可以将这些重复的程序串， 单独地担出来按一定格式做成子程序，程序中子程序 以处的部分便称为主程序。
子程序可以被多次重复调用。而且有些数控系统中可 以进行子程序的“多层嵌套”，子程序可以调用其它 子程序，从而可以大大地简化编程工作，缩短程序长 度，节约程序存贮器的容量。
2021/7/16
§2-2 数控机床的坐标系
2021/7/16
§2-2 数控机床的坐标系
三.绝对坐标和相对坐标
1．绝对坐标系 所有的坐标值均从同一固定坐标点计量的坐标系。 2．相对坐标系 运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系 （或增量坐标系）。
2021/7/16
以绝对坐标计算：XA=12, YA=15, XB=30, YB=35
2021/7/16
图2-3 卧式升降台铣床
§2-2 数控机床的坐标系
2021/7/16
图2-4 卧式镗床
§2-2 数控机床的坐标系
②当Z轴为铅垂方向 （ 立式主轴）时
a．对于单立柱机床，X 轴的正方向指向右边。
2021/7/16
图2-5 数控铣床
§2-2 数控机床的坐标系
b．对于双立柱机床 （如龙门机床），当 站在操作台一侧从主 轴向左侧立柱看时， X轴的正方向指向右 边。
数控加工基本知识
在一次装夹中，尽可能用一把刀加工出可能加工的所有部 位，然后再换刀。专用数控机床和加工中心上常用此法。
2）粗精加工分序法 根据零件的形状、尺寸精度等因素，将零件的粗精加 工分开进行。先粗加工、半精加工，而后精加工。粗精加 工最好间隔一段时间。 3）加工部位分序法
对于加工内容较多、零件轮廓的表面结构差异较大的 零件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内型、 外型、平面、曲面等。在一道工序中完成所有相同型面的 加工，然后再在另一道工序中加工其他型面。 4）零件装夹分序法 以一次安装作为一道工序。 总之，加工零件时，其加工工序的划分要视加工零件的具 体情况具体分析。
2）X坐标
X坐标平行于工件的装夹平面，位于水平面内。 a）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X轴正方向。 b）如果刀具做旋转运动，则分为2种情况： ① Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看 时，+X运动方向 指向右方。 ②Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向 指向右方。
2）加工工艺分析 加工工艺分析的目的是制定工艺方案，包括：确定工件 的定位基准，夹具的选择及装夹；确定所选用的刀具，安 排合理的走刀路线，选用合理的切削量、进给速度和主轴 转速等切削参数；确定加工过程中是否需要提供冷却液， 是否需要换刀，何时换刀等。在安排工序时，要根据数控 加工的特点按照工序集中的原则，尽可能在一次装夹中完 成所有的加工内容。
2、工步的划分 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。合理 的加工工艺，不仅要保证加工出符合图纸要求的零件，而 且要使机床的功能得到充分发挥，因此往往要将一道工序 分为多个工步来加工。 1）按粗加工、精加工分 某一表面的尺寸精度要求较高时，按粗加工、半精加工、 精加工一次完成；位置精度要求较高时，全部加工表面按 粗、精加工分开进行。
2）粗精加工分序法 根据零件的形状、尺寸精度等因素，将零件的粗精加 工分开进行。先粗加工、半精加工，而后精加工。粗精加 工最好间隔一段时间。 3）加工部位分序法
对于加工内容较多、零件轮廓的表面结构差异较大的 零件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内型、 外型、平面、曲面等。在一道工序中完成所有相同型面的 加工，然后再在另一道工序中加工其他型面。 4）零件装夹分序法 以一次安装作为一道工序。 总之，加工零件时，其加工工序的划分要视加工零件的具 体情况具体分析。
2）X坐标
X坐标平行于工件的装夹平面，位于水平面内。 a）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X轴正方向。 b）如果刀具做旋转运动，则分为2种情况： ① Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看 时，+X运动方向 指向右方。 ②Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向 指向右方。
2）加工工艺分析 加工工艺分析的目的是制定工艺方案，包括：确定工件 的定位基准，夹具的选择及装夹；确定所选用的刀具，安 排合理的走刀路线，选用合理的切削量、进给速度和主轴 转速等切削参数；确定加工过程中是否需要提供冷却液， 是否需要换刀，何时换刀等。在安排工序时，要根据数控 加工的特点按照工序集中的原则，尽可能在一次装夹中完 成所有的加工内容。
2、工步的划分 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。合理 的加工工艺，不仅要保证加工出符合图纸要求的零件，而 且要使机床的功能得到充分发挥，因此往往要将一道工序 分为多个工步来加工。 1）按粗加工、精加工分 某一表面的尺寸精度要求较高时，按粗加工、半精加工、 精加工一次完成；位置精度要求较高时，全部加工表面按 粗、精加工分开进行。
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计算机数控（Computer Numerical Control）系 统是采用计算机控制加工功能，实现数字控制， 并通过接口与外围设备连接。简称CNC系统。
1.2 数控机床的组成
数控机床主要由控制介
质、数控装置、伺服装置、
辅助控制装置、检测装置
电气柜
和机床本体组成。如图1—
1所示。
工作台
控
数
制
控
介
装
质
置
伺服机构 辅助控制装置
检测装置
机 床 本 体
冷却液箱
主轴箱 控制面板 主轴
图1—1
床身
1. 控制介质
控制介质是指将零件加工信息传送到数控装置 去的程序载体。随数控装置类型的不同而不同， 常用的有磁盘、移动硬盘、Flash（U盘）等（见 图1—2）。
a)
b)
c)
图1—2 常用的控制介质
a) 磁盘 b) 移动硬盘 c) U盘
2. 数控装置
数控装置是数控机床的核心。如图1—3所 示是某数控车床的数控装置。它由输入装置 （如键盘）、控制运算器和输出装置（如显 示器）等构成。
图1—3 数控装置
3. 伺服机构
伺服机构是数控 机床的执行机构， 由驱动装置和执 行部件（如伺服 电动机）两大部 分组成，如图1—4 所示。
a) 驱动装置
（4） 坐标轴方向的确定
1）Z坐标的运动方向：是由传递切削的动力的主 轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴发即为Z 坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。如图 1—11所示的数控车床的Z坐标。
2）X坐标
X坐标平行于工件的装夹平面，一般 在水平面内。确定X坐标的方向时， 要考虑两种情况： ①如果工件做旋转运动，则刀具离 开工件回转中心的方向为X坐标的正 方向。如图1—11所示的数控车床的X 坐标。 ②如果刀具做旋转运动，则分为两 种情况：Z坐标水平时，观察者沿刀 具 主 轴 向 工 件 看 时 ， +X 运 动 方 向 指 向右方；Z坐标垂直时，观察者面对 刀 具 主 轴 向 立 柱 看 时 ， +X 运 动 方 向 指向右方，如图1—12所示的立式数 控铣床的X坐标。
§1—1 数控与数控机床
1.1 数控与数控机床的概念
数控即数字控制（Numerical Control，简称NC）， 是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是 用数字化信号进行控制的一种方法。
数控机床（Numerical Control Tool）是用数字化 信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床， 或者说是装备了数控系统的机床。
（4）伺服机构接到执行信号指令后，驱动机床的各个运 动部件，并控制所需的辅助动作。
（5）机床自动加工出合格的零件。
图
①
② 数控 ③ 伺服 ④ 机床 ⑤
样
装置Байду номын сангаас
机构
本体
程序
工件
1.4 数控机床的坐标系
数控机床的坐标系通常分为机床坐标系和编 程坐标系。
（1）机床坐标系 （2）编程坐标系 （3）对刀点与换刀点
1.4.1 机床坐标系
（1）机床相对运动的规定 （2）机床坐标系的规定 （3）运动方向的规定 （4）坐标轴方向的确定 （5）机床原点 （6）机床参考点
（1） 机床相对运动的规定
数控机床的加工动作主要分刀具的动作和工件 的动作两部分，在确定机床坐标系的方向时，始 终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人 员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下， 就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。
数控加工基础
工程实训中心
第一章 数控机床基础知识
§1—1 数控与数控机床 §1—2 数控机床的分类和常见数控机
床简介 §1—3 数控机床的加工特点
引入
在机械制造工业中，单件与小批量生产的零 件（批量在10～100件）约占机械加工总量的 75%～80%。尤其是航空航天、造船、机床、重 型机械以及国防工业中使用的零件，精度要求 高、形状复杂、加工批量小，用普通机床加工 这些零件效率低、劳动强度大，有时甚至不能 加工。为了解决这些问题，一种具有高精度、 高效率、灵活、通用性强的自动化加工设备— —数控机床应运而生，它为多品种、小批量， 特别是结构复杂、精度要求高的零件提供了自 动化加工手段。
b ) 伺服电动机
图1—4 伺服机构
4.辅助控制装置
辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压 部件之间的强电控制装置。由于可编程控制器 （PLC）具有响应快、性能可靠、易于使用、编程 和修改程序，并可直接驱动机床电气等特点，现已 广泛用作数控机床的辅助控制装置。图1—5所示为 某可编程控制器的外观图。
图1—5 辅助控制装置
5. 检测装置
检测反馈装置将数控机床 各个坐标轴的实际位移量、 速度参数检测出来，转换 成电信号，并反馈到机床 的数控装置中。
检测装置的检测元件有多 种，常用的有直线光栅 （见 图1—6）、光电编码 器（见图1—7）、圆光栅、 绝对编码尺等。
图1—6 直线光栅 图1—7 光电编码器
3）围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据 右手螺旋定则，大拇指的指向为Z、Y、Z坐标中任意轴的正向， 则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向，如图1— 10b所示。
a)
b)
图1—10 右手直角坐标系
(3) 运动方向的规定
对于机床坐标系的方向，均将增大刀具与工件距 离的方向确定为各坐标轴的正方向，如图1—11所 示为数控车床上两个运动的方向。
（2） 机床坐标系的规定
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系由右手笛卡儿直角 坐标系决定，如图1—10a 所示。
1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。大拇指代表 X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。
2） 大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方 向，中指的指向为Z坐标的正方向。
6.机床本体
机床本体是数控机床的主体，是用于完成 各种切削加工的机械部分，包括主运动部 件、进给运动执行部件（如工作台、滑板 及其传动部件）和床身、立柱、支承部件 等。
1.3 数控机床的工作原理
数控机床加工零件的工作过程如图1—8所示。加工步 骤如下： （1）根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码 和程序段格式编写出加工程序。 （2）将所编写加工程序指令输入到机床数控装置中。 （3）数控装置对程序（代码）进行处理之后，向机床各 个坐标的伺服驱动机构和辅助控制装置发出控制信号。
1.2 数控机床的组成
数控机床主要由控制介
质、数控装置、伺服装置、
辅助控制装置、检测装置
电气柜
和机床本体组成。如图1—
1所示。
工作台
控
数
制
控
介
装
质
置
伺服机构 辅助控制装置
检测装置
机 床 本 体
冷却液箱
主轴箱 控制面板 主轴
图1—1
床身
1. 控制介质
控制介质是指将零件加工信息传送到数控装置 去的程序载体。随数控装置类型的不同而不同， 常用的有磁盘、移动硬盘、Flash（U盘）等（见 图1—2）。
a)
b)
c)
图1—2 常用的控制介质
a) 磁盘 b) 移动硬盘 c) U盘
2. 数控装置
数控装置是数控机床的核心。如图1—3所 示是某数控车床的数控装置。它由输入装置 （如键盘）、控制运算器和输出装置（如显 示器）等构成。
图1—3 数控装置
3. 伺服机构
伺服机构是数控 机床的执行机构， 由驱动装置和执 行部件（如伺服 电动机）两大部 分组成，如图1—4 所示。
a) 驱动装置
（4） 坐标轴方向的确定
1）Z坐标的运动方向：是由传递切削的动力的主 轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴发即为Z 坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。如图 1—11所示的数控车床的Z坐标。
2）X坐标
X坐标平行于工件的装夹平面，一般 在水平面内。确定X坐标的方向时， 要考虑两种情况： ①如果工件做旋转运动，则刀具离 开工件回转中心的方向为X坐标的正 方向。如图1—11所示的数控车床的X 坐标。 ②如果刀具做旋转运动，则分为两 种情况：Z坐标水平时，观察者沿刀 具 主 轴 向 工 件 看 时 ， +X 运 动 方 向 指 向右方；Z坐标垂直时，观察者面对 刀 具 主 轴 向 立 柱 看 时 ， +X 运 动 方 向 指向右方，如图1—12所示的立式数 控铣床的X坐标。
§1—1 数控与数控机床
1.1 数控与数控机床的概念
数控即数字控制（Numerical Control，简称NC）， 是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是 用数字化信号进行控制的一种方法。
数控机床（Numerical Control Tool）是用数字化 信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床， 或者说是装备了数控系统的机床。
（4）伺服机构接到执行信号指令后，驱动机床的各个运 动部件，并控制所需的辅助动作。
（5）机床自动加工出合格的零件。
图
①
② 数控 ③ 伺服 ④ 机床 ⑤
样
装置Байду номын сангаас
机构
本体
程序
工件
1.4 数控机床的坐标系
数控机床的坐标系通常分为机床坐标系和编 程坐标系。
（1）机床坐标系 （2）编程坐标系 （3）对刀点与换刀点
1.4.1 机床坐标系
（1）机床相对运动的规定 （2）机床坐标系的规定 （3）运动方向的规定 （4）坐标轴方向的确定 （5）机床原点 （6）机床参考点
（1） 机床相对运动的规定
数控机床的加工动作主要分刀具的动作和工件 的动作两部分，在确定机床坐标系的方向时，始 终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人 员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下， 就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。
数控加工基础
工程实训中心
第一章 数控机床基础知识
§1—1 数控与数控机床 §1—2 数控机床的分类和常见数控机
床简介 §1—3 数控机床的加工特点
引入
在机械制造工业中，单件与小批量生产的零 件（批量在10～100件）约占机械加工总量的 75%～80%。尤其是航空航天、造船、机床、重 型机械以及国防工业中使用的零件，精度要求 高、形状复杂、加工批量小，用普通机床加工 这些零件效率低、劳动强度大，有时甚至不能 加工。为了解决这些问题，一种具有高精度、 高效率、灵活、通用性强的自动化加工设备— —数控机床应运而生，它为多品种、小批量， 特别是结构复杂、精度要求高的零件提供了自 动化加工手段。
b ) 伺服电动机
图1—4 伺服机构
4.辅助控制装置
辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压 部件之间的强电控制装置。由于可编程控制器 （PLC）具有响应快、性能可靠、易于使用、编程 和修改程序，并可直接驱动机床电气等特点，现已 广泛用作数控机床的辅助控制装置。图1—5所示为 某可编程控制器的外观图。
图1—5 辅助控制装置
5. 检测装置
检测反馈装置将数控机床 各个坐标轴的实际位移量、 速度参数检测出来，转换 成电信号，并反馈到机床 的数控装置中。
检测装置的检测元件有多 种，常用的有直线光栅 （见 图1—6）、光电编码 器（见图1—7）、圆光栅、 绝对编码尺等。
图1—6 直线光栅 图1—7 光电编码器
3）围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据 右手螺旋定则，大拇指的指向为Z、Y、Z坐标中任意轴的正向， 则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向，如图1— 10b所示。
a)
b)
图1—10 右手直角坐标系
(3) 运动方向的规定
对于机床坐标系的方向，均将增大刀具与工件距 离的方向确定为各坐标轴的正方向，如图1—11所 示为数控车床上两个运动的方向。
（2） 机床坐标系的规定
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系由右手笛卡儿直角 坐标系决定，如图1—10a 所示。
1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。大拇指代表 X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。
2） 大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方 向，中指的指向为Z坐标的正方向。
6.机床本体
机床本体是数控机床的主体，是用于完成 各种切削加工的机械部分，包括主运动部 件、进给运动执行部件（如工作台、滑板 及其传动部件）和床身、立柱、支承部件 等。
1.3 数控机床的工作原理
数控机床加工零件的工作过程如图1—8所示。加工步 骤如下： （1）根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码 和程序段格式编写出加工程序。 （2）将所编写加工程序指令输入到机床数控装置中。 （3）数控装置对程序（代码）进行处理之后，向机床各 个坐标的伺服驱动机构和辅助控制装置发出控制信号。