数控技术 第二章 零件加工程序的编制
数控加工工艺及程序编制
第1章 数控机床加工程序编制基础
一、 选择编程原点 从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可 以，但实际上，为了换算尺寸尽可能简便，减少计算 误差，应选择一个合理的编程原点。
第1章 数控机床加工程序编制基础
2）编程坐标系
编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的 坐标系。 编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考 虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。如下图所示，其中O2 即为编程坐标系原点。
第1章 数控机床加工程序编制基础
编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选 定的编程坐标系的原点。
其中： X、Y、Z的值是指圆弧 插补的终点坐标值； I、J、K是指圆弧起点 到圆心的增量坐标， 与G90,G91无关； R为指定圆弧半径，当 圆弧的圆心角≤180o 时，R值为正，
G18 G02 X～ Z～ I～ K～ (R～) F～
G18 G03 X～ Z～ I～ K～ (R～) F～ YZ平面：
六、
圆弧插补指令-G02、G03
G02为按指定进给速度的顺时针圆弧插补。G03为按指定进 给速度的逆时针圆弧插补。 圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由 正方向向负方向看，顺时针方向G02，逆时针方向G03，如下图 所示。
第1章 数控机床加工程序编制基础
程序格式： XY平面： G17 G02 X～ Y～ I～ J～ (R～) F～ G17 G03 X～ Y～ I～ J～ (R～) F～ ZX平面：
。
第1章 数控机床加工程序编制基础
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔 直角坐标系决定： 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指 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。 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 X、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。
数控技术介绍及应用(ppt 54页)
开环控制系统没有反馈装置，不能消除步进电机失步产生 的误差。因此开环控制系统一般用于运动速度较低和加工精度 不高的机床。
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2)闭环控制系统(Closed Loop Control System)
装置等。数控机床的刚度要求更高，传动装置间隙要小，
摩擦系数要小且要有恰当的阻尼。
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1.3 数字控制系统
1.3.1 数控系统的组成和分类 （1）数控系统：
是一种能控制机器运动的装置。加工程序输入系统 后能够自动解释指令，进行运算，并由系统的输出装置 向机床的执行机构发出指令，完成规定的运动或动作。
改革开放以来，通过技术引进、科学攻关和技术改造， 我国的数控技术有了较大的进步，逐步形成产业。 1980年北 京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海 机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密 仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。
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第一章 绪论
数控技术是现代制造技术的基础，数控技术水平的高低、 数控设备的拥有量以及数控技术的普及程度，已经成为衡 量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
数控技术经过几十年的发展（1952年第一台数控机床问世 ），已广泛应用于现代工业的各领域，成为制造业现代化 的基础。数控技术不仅应用于金属切削机床，还应用于其 他多种设备。如机器人、坐标测量机、数控雕刻机、数控 绘图机、电火花加工机床等。
闭环控制系统在机床运动方向上增加测量工作台实际 位移的传感器，将工作台实际位置的信息反馈给CNC 的比较器，如有误差，由CNC发指令，使工作台运动 直至误差消失。 采用闭环控制系统的机床的位置精度大大提高。
第二章_数控加工编程基础
2.2 编程的基础知识
2.辅助功能M代码 M指令构成：
地址码M后跟2位数字组成，从M00-M99共100种。
(1) M00—程序停止。
(2) M01—计划（任选）停止。 程序运行前，在操作面板上按下“任选停止” 键时，
才执行M01指令，主轴停转、进给停止、冷却液关 断、程序停止执行。若“任选停止”处于无效状态 时，M01指令不起作用。利用启动按钮才能再次自 动运转，继续执行下一个程序段。
零件图纸
图纸工艺分析 确定工艺过程
数值计算
修
编写程序
改
制备控制介质
校验和试切 错误
4、制备控制介质
将程序单上的内容，经转 换记录在控制介质上，作为 数控系统的输入信息。 注意：若程序较简单，也可 直接通过键盘输入。
零件图纸
图纸工艺分析 确定工艺过程
数值计算
修
编写程序
改
制备控制介质
校验和试切 错误
5、程序的校验和试切
轴转动的圆进给坐标轴分别 用A、B、C表示。
坐标轴正向：由右手螺旋 法则而定。
右手直角笛卡尔坐标系
数控机2.床2的进编给程运动的是基相对础运动知。Y识
具体规定：
①坐标系是假定工件 不动，刀具相对于 工件做进给运动的 坐标系。
+B
X、Y、Z
Y
+A X
Z +C
②以增大工件与刀具
之间距离的方向为 坐标轴的正方向。 Z
a. 在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床）
Z轴水平时（卧式），则从刀具(主轴)向工件看时， X坐标的正方向指向右边。
＋X
Z轴垂直时（立式），对单立柱机床，面向刀具主轴 向立柱看时， X轴的正方向指向右边
数控加工的程序编制
第2章 数控加工的程序编制1．概述2.1.1 数控编程的基本概念在数控机床上加工零件时，一般首先需要编写零件加工程序，即用数字形式的指令代码来描述被加工零件的工艺过程、零件尺寸和工艺参数(如主轴转速、进给速度等)，然后将零件加工程序输入数控装置，经过计算机的处理与计算，发出各种控制指令，控制机床的运动与辅助动作，自动完成零件的加工。
当变更加工对象时，只需重新编写零件加工程序，而机床本身则不需要进行调整就能把零件加工出来。
这种根据被加工零件的图纸及其技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定的指令和格式编制的数控加工指令序列，就是数控加工程序，或称零件程序。
要在数控机床上进行加工，数控加工程序是必须的。
制备数控加工程序的过程称为数控加工程序编制，简称数控编程（NC programming），它是数控加工中的一项极为重要的工作。
2.1.2 数控编程方法简介数控编程方法可以分为两类，一类是手工编程；另一类是自动编程。
手工编程1.手工编程是指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图纸分析、工艺决策、确定加工路线和工艺参数、计算刀位轨迹坐标数据、编写零件的数控加工程序单直至程序的检验，均由人工来完成。
对于点位加工或几何形状不太复杂的平面零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。
但对轮廓形状由复杂曲线组成的平面零件，特别是空间复杂曲面零件，数值计算则相当繁琐，工作量大，容易出错，且很难校对。
据资料统计，对于复杂零件，特别是曲面零件加工，用手工编程时，一个零件的编程时间与在机床上实际加工时间之比，平均约为30：1。
数控机床不能开动的原因中，有20～30％是由于加工程序不能及时编制出来而造成的。
因此，为了缩短生产周期，提高数控机床的利用率，有效地解决各种模具及复杂零件的加工问题，采用手工编程已不能满足要求，而必须采用自动编程方法。
2. 自动编程进行复杂零件加工时，刀位轨迹的计算工作量非常大，有些时候，甚至是不现实的。
数控技术第二版课后答案
数控技术第二版章节练习答案第一章绪论数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工数控机床的组成及各部分基本功能答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。
测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。
机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。
．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床三者如何区别答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
．数控机床有哪些特点答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。
适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床各有何特点答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
（2）闭环控制系统；其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。
数控加工与编程章节习题
数控加工与编程章节习题第一章数控加工技术概述1、（）开环控制系统没有位置反馈，只能应用于精度要求不高的经济型数控系统中。
、2（）半闭环控制系统一般采用角位移检测装置间接地检测移动部件的直线位移。
3、（）数控技术是FMS不可缺少的工作单元，但在CIMS中运用不多。
4、（）全功能数控系统应配置高速、功能强的可编程序控制器。
5、（）数控机床要完成的任务只是控制机床的进给运动，达到能加工复杂零件的要求。
1、数控机床的传动系统比通用机床的传动系统_________。
A、复杂； B、简单； C、复杂程度相同； D、不一定； 2、数控机床的进给运动是由__________完成的。
A、进给伺服系统；B、主轴伺服系统；C、液压伺服系统；D、数字伺服系统； 3、数控折弯机床按用途分是一种_____数控机床。
A、金属切削类；B、金属成型类；C、电加工；D、特殊加工类； 4、只有装备了________的数控机床才能完成曲面的加工。
A、点位控制；B、直线控制；C、轮廓控制；D、 B-SURFACE 控制 5、闭环与半闭环控制系统的区别主要在于_________的位置不同。
A、控制器； B、比较器； C、反馈元件； D、检测元件； 1、数控机床由哪些部分组成？各组成部分有什么作用？2、什么叫点位控制、直线控制和连续控制？它们的主要特点与区别是什么？3、什么叫开环、闭环、半闭环系统？它们之间有什么区别？4、简述数控机床的工作原理。
5、和普通机床控制相比较，数控机床有何特点？控制的对象有哪些？6、简述现代全功能数控系统的特点。
第二章数控机床加工程序编制的基础一、判断题1.（）对几何形状不复杂的零件，自动编程的经济性好。
2.（）数控加工程序的顺序段号必须顺序排列。
3.（）增量尺寸指机床运动部件坐标尺寸值相对于前一位置给出。
4.（）G00快速点定位指令控制刀具沿直线快速移动到目标位置。
5.（）用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线，逼近线段与被加工曲线交点称为基点。
《数控技术》课程教学大纲(本科)
《数控技术》课程教学大纲课程编号:08435111课程名称：数控技术英文名称：NC Technology课程类型：专业课课程要求：必修学时/学分：48/3 （讲课学时：40实验学时：8上机学时：0）适用专业：机械设计制造及其自动化一、课程性质与任务本课程为机械类本科学生的专业课。
通过本课程各教学环节的学习，使学生建立数控技术的总体概念。
了解现代数控机床的组成与工作原理，理解数控机床的插补原理和伺服系统的控制原理。
掌握典型的数控机床机械结构和工作原理、数控编程基本理论知识和典型零件的手工编程方法及CAM软件自动编程方法。
培养学生创新意识，使学生具有初步的科学研究和科技开发能力，以及具有对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力。
培养学生综合运用机械设计、机械制造和机电控制的理论和技术手段分析并解决复杂工程问题的能力。
二、课程与其他课程的联系先修课程：机电传动与控制技术、测试技术、机械制造技术基础I、机械制造技术基础II。
后续课程：数控加工综合实验、先进制造技术、机械制造装备设计。
三、课程教学目标1.学习数控机床的基本理论知识。
掌握数控机床的组成与工作原理，了解数控技术的最新发展。
（毕业要求指标点3.1、7.1、10.1）2.学习数控机床机械结构的基本理论知识。
掌握典型的数控机床机械结构和工作原理，培养学生运用文献资料，分析现有结构并综合改进，解决实际工程实践能力。
（毕业要求指标点 2.2、2.3、3.1）3.学习数控技术、数控编程基本理论知识。
掌握简单零件的手工编程方法，通过实践教学环节，使学生能够结合具体实例，综合考虑环境、经济等因素，完成零件数控加工程序的编制。
（毕业要求指标点2.2、4.1、7.2）4.学习典型零件的数控加工工艺和CAM软件自动编程方法。
使学生能够根据各种制约条件，分析加工要求，提出解决方案，选择合理的参数，运用CAM软件模拟仿真并完成典型零件的数控加工程序编制。
数控技术第二版课后答案完整版
数控技术第二版课后答案HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】数控技术第二版章节练习答案第一章绪论数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么？答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工数控机床的组成及各部分基本功能答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。
测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。
机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。
．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
．数控机床有哪些特点？答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。
适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
数控技术 ppt课件
+Z +X/
– 在工件旋转的机床上（车床、磨床等）。X轴的运 动方向是主工要件内的容 径向并平行于横向拖板，且刀具离 开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。
+X +Z
6. Y坐标的确定主要内容 – 利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手 螺旋法则，确定Y坐标的正方向。
• 右手定则：大姆指指向+X，中指指向+Z，则+Y 方向为食指指向。
➢ Z轴水平（卧式）： 则从刀具(主轴)向
工件看时，X座标的 正方向指向右边。
+Z +X/
➢Z轴垂直（立式）：
单立柱机床主，要从内刀容具向立柱看时，X的正方向指向右边； +Z +Z
+X/ +X/
立式5轴数控铣床的坐标系
➢Z轴垂直（立式）：
主要内容
双立柱机床(龙门机床)，
从刀具向左立柱看时，
X轴的正方向指向右边。
Y
Z
SHI
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7
8
9
0 ALT
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Байду номын сангаас
1
2
3 INS CTR
L
电源
步进 点动
单段
手摇
30 40 50 20 10
10
关
开 自动
回零 0
160
1
驱动器
160 XY Z A
电源
报警
方式选择
进给修调
主轴修调
机床 NC 超程 主轴
超程解除
Y
10
100
循环驱动 进给保持 冷却液开关 刀松/刀紧 X
数控车床编程基础教案
图17圆弧插补b
A.绝对坐标编程
半径法：G02 R23. F30;
圆心法：G02 I23. K0 F30;
B.相对坐标编程
半径法：G02 R23. F30;
圆心法：G02 I23. K0 F30;
图18圆弧插补C
A.绝对坐标编程
半径法：G03 R30 F30;
圆心法：G03 I0 K-30 F30;
为了确定机床的运动方向和移动的距离,要在机床上建立一个坐标系,这个坐标系就是标准坐标系,也叫机床坐标系,机床坐标系采用右手笛卡尔坐标系;
图2右手笛卡尔坐标系
图3机床坐标系的建立
2.机床坐标轴方向和方位的确定
1Z轴的规定
平行于机床主轴轴线的坐标轴为Z轴,如数控铣床主轴带动刀具旋转,与主轴平行的坐标即为Z坐标,如图4所示；
相对坐标编程为：G01-25.9 F;
作业
课后习题
教学后记
绝对编程与增量编程的方法和区别、单位设置、进给量设置、主轴转速设置、是编程的前题条件,基本指令G00、G01是最常用的两条指令,要注意各自的适用场合;
第二章 数控车床编程基础教案
课题
第三节圆弧插补指令
课时
2
教学目标
1.圆弧顺逆的判断前置刀架与后置刀架
图6卧式数控铣床的机床坐标系
3Y轴的确定
Y轴方向可根据已确定的Z轴、X轴方向,用右手直角笛卡儿坐标系来确定;
4回转轴
绕X轴回转的坐标轴为A,绕Y轴回转的坐标轴为B,绕Z轴回转的坐标轴为C,方向采用右手螺旋定则;
5附加坐标轴
如果机床除有X、Y、Z主要的直线运动坐标外,还有平行于它们的坐标运动,则应分别命名为U、V、W;
适用范围：适用于加工形状复杂的如具有非圆曲线、列表曲线和曲面组成的零件编程,以及各类柔性制造系统FMS和集成制造系统CIMS,应用广泛;
数控技术第二版 课后答案
数控技术第二版章节练习答案第一章绪论1、1数控机床就是由哪几部分组成,它的工作流程就是什么？答:数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统与机床的机械部件构成。
数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制与机床加工1、2 数控机床的组成及各部分基本功能答:组成:由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置与机床本体组成输入输出设备:实现程序编制、程序与数据的输入以及显示、存储与打印数控装置:接受来自输入设备的程序与数据,并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断与输入输出控制等功能。
伺服系统:接受数控装置的指令,驱动机床执行机构运动的驱动部件。
测量反馈装置:检测速度与位移,并将信息反馈给数控装置,构成闭环控制系统。
机床本体:用于完成各种切削加工的机械部分。
1、3.什么就是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答:(1)点位控制数控机床特点:只与运动速度有关,而与运动轨迹无关。
如:数控钻床、数控镗床与数控冲床等。
(2)直线控制数控机床特点:a、既要控制点与点之间的准确定位,又要控制两相关点之间的位移速度与路线。
b、通常具有刀具半径补偿与长度补偿功能,以及主轴转速控制功能。
如:简易数控车床与简易数控铣床等。
(3)连续控制数控机床(轮廓控制数控机床):对刀具相对工件的位置,刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能,适用于连续轮廓、曲面加工。
1、4.数控机床有哪些特点？答:a.加工零件的适用性强,灵活性好;b.加工精度高,产品质量稳定;c.柔性好;d.自动化程度高,生产率高;e.减少工人劳动强度;f.生产管理水平提高。
适用范围:零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等1、5.按伺服系统的控制原理分类,分为哪几类数控机床？各有何特点？答:(1)开环控制的数控机床;其特点:a、驱动元件为步进电机;b、采用脉冲插补法:逐点比较法、数字积分法;c、通常采用降速齿轮;d、价格低廉,精度及稳定性差。
数控车零件工艺设计及程序编制
数控车零件工艺设计及程序编制————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：个人收集整理勿做商业用途题目: 数控车零件工艺设计及程序编制姓名: 李胜胜学院: 工学院专业：机电一体化班级：09机电一体化学号：指导教徐秀英职称: 讲师师：20 年月日成人教育学院制个人收集整理勿做商业用途摘要：本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工,首先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。
第一，根据本零件材料的加工工序、切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需要7把刀具分别为外圆粗车刀、外圆精车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内镗孔刀、内切槽刀.第二，针对零件图图形进行编制程序，此零件为轴类零件,外轮廓由直线、圆弧和螺纹组成，零件的里面要镗出一个锥孔，在加工过程中，工件需要调头钻孔再镗孔,第三，早钻孔对刀时要先回参考点，要以孔中心作为对刀点,刀具的位置要以此来找正,使刀位点与换刀点重合.关键字:刀具的确定、走刀路线的选择、刀具的对刀点、工件的定位。
Abstract: The design of the CNC machining process analysis and processing of specific parts diagram, a brief introduction, the first CNC machining technology and CNC machining parts diagram analysis. First, according to the parts and materials processing operations，the cutting parameters and other relevant factors, selection of tools and tool holders and parts of the outline of the characteristics of seven tools to determine the need for cylindrical rough turning tool，Finish Turning Tool, external grooving knife external thread cutter，within boring knife, cut inside slot knife。
《数控原理与数控技术运用》(课程代码：05785)课程考试大纲要点
广东省高等教育自学考试《数控原理与数控技术运用》（课程代码：05785）课程考试大纲目录一、课程性质与设置目的二、考试内容与考核目标第一章概述第一节数字控制与数控机床第二节数控机床的分类第三节数控机床的选型第四节数控技术的发展第二章零件加工程序的编制第一节数控编程的基本知识第二节数控加工工艺基础第三节数控加工指令第四节数控编程典型实例第五节自动编程第三章数控机床加工控制原理第一节数控装置的工作过程第二节插补原理第三节进给速度控制原理第四节刀具补偿原理第四章数控装置第一节数控装置的组成及作用第二节数控装置的硬件系统第三节数控装置的软件系统第四节数控装置的输入/输出接口第五节数控装置的PLC控制功能第六节基于PC的数控系统开发实例第五章位置检测装置第一节概述第二节光栅第三节脉冲编码器第四节旋转变压器第五节感应同步器第六节磁栅第七节球栅第六章数控机床的伺服系统第一节伺服系统的基本概念第二节步进电动机及其驱动装置第三节交流伺服系统第四节机床进给伺服系统设计第五节伺服系统的性能对加工精度的影响第七章机床的数控化改造第一节机床数控化改造的意义第二节数控化改造的内容与改造方案第三节机械部分改造设计第四节数控系统的选型第五节普通车床数控化改造实例三、关于大纲的说明与考核实施要求【附录】题型举例一、课程性质与设置目的（一）课程性质与特点《数控原理与数控技术运用》是全国高等教育自学考试机械制造与自动化专业一门重要的专业课，它以数控机床为对象，研究数控加工程序编制、数字控制系统的工作原理、组成及其在数控机床上的应用，是为培养自学应考者在掌握数控机床基本结构、工作原理的基础上熟练进行数控加工编程而设置的一种应用型课程，共5个学分。
本课程注重实践教学环节，岗位适应性与实用性强。
（二）课程的基本要求通过本课程的学习，自学应考者应掌握数控加工程序编制、数控技术的基本原理和基础知识；学会合理地选用和设计组成数控机床的数控装置及伺服系统，具备编写典型零件数控加工程序、正确使用数控设备的能力。
数控技术编程的基础知识
数控编程定义根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定的指令和格式编制成加工程序文件。
常用编程方法手工编程自动编程（图形交互式）§2.1 概述第二章 数控加工程序编制基础C N C利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。
这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。
适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。
手工编程手工编程编程步骤人工完成零件加工的数控工艺分析零件图纸制定工艺决策确定加工路线选择工艺参数计算刀位轨迹坐标数据编写数控加工程序单验证程序手工编程优点主要用于点位加工（如钻、铰孔）或几何形状简单（如平面、方形槽）零件的加工，计算量小，程序段数有限，编程直观易于实现的情况等。
缺点对于具有空间自由曲面、复杂型腔的零件，刀具轨迹数据计算相当繁琐，工作量大，极易出错，且很难校对，有些甚至根本无法完成。
数控钻床编程举例图纸分析工艺处理钻孔——攻丝，确定“对刀点O”和“换刀点C”加工路线：对刀点O—A—B—C（换刀）—B—A—O手工编程举例手工编程举例数控钻床编程举例切削参数:主轴转速(S)：钻孔880r/min，攻丝170r/min进给速度(F)：钻孔0.125mm/r=0.125×880=110mm/min攻丝1.75mm/r= 1.75 ×170=297.5mm/min数学计算O （0，0），A （+85，+72）B （+195，+50），C （+293，+50）手工编程举例第二章 数控加工程序编制基础 CN C第二章数控加工程序编制基础C N C手工编程举例编程序号 G X Y Z R F S T M 备注N001 G92 X0 Y0 Z50 设定坐标系N002 G00 X0 Y0 S880 T01 M03 走到ON003 G81 G99 X85 Y72 Z-15 R3 F110 O--A钻孔N004 X195 Y50 A--B钻孔N005 G00 X293 Y50 B--CN006 T02 M00 换刀N007 G84 G99 X195 Y50 Z-15 R3 F297.5 C—B攻丝N008 X85 Y72 B—A攻丝N009 G00 X0 Y0 M02 回到O利用通用的微型计算机及专用的自动编程软件，以人机对话方式确定加工对象和加工条件自动进行运算和生成指令。
J004数控技术课件-第二章 第三节--
单位： mm、μm（公制）或 p （脉冲当量）
注意： FANUC 系统采用小数点表示为 mm 单位，如无
小数点则表示以脉冲当量 p 为单位。 如：X10.0 为向X正向运动 10 mm 若：X10 为向X正向运动10 个脉冲当量p
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A、B、C 指令 作用：指定旋转坐标轴的角位移方向和目标位置指令 组成：旋转坐标轴后带上有符号的数字组成
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2.代码（指令）分类
G指令 —— 准备功能
功能：规定机床做某种操作的指令，包括运动线型、
坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。
组成：“G” 后带2位数字组成（G00~G99），有续
效指令与非续效指令之分。
续效指令一旦执行就保持有效，直到同组另一续
效指令出现，才被取消或替代。
非续效指令只在其所在的程序段内有效（一次性）
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3、工件坐标系选择指令
作用：选择编程尺寸是建立在机床坐标系上 还是建立在工件坐标系上
指令：G53——机床坐标系选择指令 G54 ~ G59——工件坐标系1~6选择指令 使用该指令后，其后程序段的编程尺寸都是对应
于相应坐标系的。这类指令是续效指令，缺省值是G53 。 注意：这类指令只在绝对坐标下有意义（G90），在G91 下无效。
说明：
① G92只是设定编程原点，不产生刀具运动。加工前，必须 将刀具调到指定位置。（如需改变程序原点位置，则必须重 新设定）
② 坐标原点的位置设定要便于调刀、换刀和尺寸的计算。 ③ 数控车床的X坐标值取值根据机床数控系统的不同（参见 机床编程说明书）可以用直径值或半径值来表示。并且数控 车床的坐标原点一般总是在主轴轴线与零件前端面交汇点处。 ④ G92为非续效指令，一般放在零件程序的第一段。 ⑤ G92通常用于临时工件加工时的找正，不具有记忆功能， 如果关机，建立的工件坐标系将丢失，重新开机后必须重新 对刀以建立工件坐标系。
数控第二章
（6）圆弧插补指令（G02、G03)
指令格式：①用I、J、K指定圆心位置 G02（G03） X__Y__Z__I__J__K__F__；
②用R指定圆心位置 G02（G03） X__Y__Z__R__F__； 功能：以F给定的进给速度，在平面内从当前位置沿圆弧轨迹运动到终点位置。
（2）工件坐标系设定（G92、G50） 指令格式：G92(或G50) X__Y__Z__；
功能：G50和G92是用来设置刀具的对刀点在编程坐标系里的位置的。 G50用于车床 G92用于铣床或车床
第二章 数控编程基础知识
说明： ①X、Y、Z表示编程原点与对刀点的距离。 ②应在刀具的其它运动指令之前使用G92和G50，先设定编程坐标系。 ③系统执行该指令后，刀具并不运动，系统会根据指令中的X、Y、Z 推算出编程原点。
第二章 数控编程基础知识
（6）分配数控加工中的容差，规定编程误差，处理数控机床上的部分工艺指令。 （7）编制加工工艺文件
二、 数控加工工艺分析与设计
数控加工工艺的实质： 就是在分析零件精度和表面粗糙度的基础上，对数控加工的方法、装夹 方式、切削加工进给路线、刀具使用以及切削用量等工艺内容进行正确 合理的选择。
那么，两个坐标系是如何转换的？
对刀点
机床坐标系
编程坐标系
因此，数控机床坐标系统可概述为两系一点。
第二章 数控编程基础知识
四、数控编程的特征点
1.刀位点：刀位点相对运动的轨迹即加工路线，也称编程轨迹。 车刀：刀尖或刀尖圆弧中心 铣刀：刀具端面中心或球心
2.对刀点：是指在加工零件时，刀具相对工件运动的起点。 也称为程序起始点或起刀点。
包括内容
零件轮廓中几何元素的基点 插补线段的节点 刀具中心位置 辅助计算
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一 数控机床程序编制的内容和步骤
选择对刀点的原则: (1)为了提高零件加工精度，刀具的起点应尽量选在零件的设计
基准或工艺基准上。 (2)对刀点应选在对刀方便的位置，便于观察和检测。 (3)对刀点的选择应便于坐标值的计算。 (4)在加工中心上，由于加工过程中要进行换刀，每次换刀所选
择的换刀位置要在工件的外部，以免换刀时刀具与工件相碰。
加工过程中，工件、刀具、夹具、机床系统处于弹性变形的平 衡状态下，进给停顿时，切削力减小，会改变系统的平衡状态。刀 具会在进给停顿处的零件表面留下划痕，因此在轮廓加工中应避免 进给停顿。
一 数控机床程序编制的内容和步骤
3)要选择工件在加工后变形较小的路线。例如对细长零件或薄板零 件，应采用分几次走刀加工到最后尺寸。
此检查机床运动轨迹与动作的正确性。 在具有图形显示的机床上，用模拟刀具进行试削过程的
方法进行校验。
二 数控机床的编程方法
手动编程 定义：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高 （熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺 知识和数值计算能力） 适用：① 几何形状不太复杂的零件； ② 三坐标联动以下加工程序
一 数控机床程序编制的内容和步骤
(一)分析零件图样和工艺处理 1 选择合适的对刀点 对刀点----刀具相对零件运动的起点，又称起刀点。 刀位点----刀具在机床上的位置是由刀位点的位置来表示的。 立铣刀、端铣刀和钻头而言，是指他们的底面中心； 球头铣刀，是指球头球心； 对车刀和镗刀是指它们的刀尖。
二 数控机床的编程方法
自动编程： 定义：编程人员根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系 统的规定，将零件的加工信息用较简便的方式送入计算 机，编程系统将能根据数控系统的类型输出数控加工程 序。 适用： ① 形状复杂的零件 ② 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数 千个孔的零件） ③ 虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲 线轮廓的计算）
Δ c为圆整误差，它表示在编程中，因数据处理、小数圆整而产生 的误差，为减小误差值，一般采用“累计进位法”代替传统的四舍五 入法，可避免产生累积误差。
一 数控机床程序编制的内容和步骤
(二)数学处理 先建立一个工件坐标系，根据图纸的要求，计算出刀
具的运动轨迹。 (三)编写零件程序清单
加工路线和工艺参数确定后，编写程序清单。 (四)程序输入
一 数控机床程序编制的内容和步骤
铣内圆轮廓，路线为1→A→2→3（偏心圆）→B→4（工件轮廓） →B→5（偏心圆）→C→6→1。
非圆曲线平面轮廓的铣削同样要切入和切出延伸。
一 数控机床程序编制的内容和步骤
铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿零件 轮廓的法线方向切入和切出，并将其切入、切出点选在零件轮廓两 几何元素的交点处。
此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀 具的刚度等情况，确定是一次走刀还是多次走刀来完成加工，以及 在铣削加工中是采用顺铣还是采用逆铣等。
一 数控机床程序编制的内容和步骤
铣内槽走刀路线 a 行切法 b 环切法 c 行切法最后环切一刀光整轮廓表面
图a用行切法，路线短，但工件轮廓周边有较大的残留余量。 图b为环切法，计算较复杂且路线较长。 图c用行切法粗铣，最后精铣轮廓一周，既保证了加工质量，又使计算
现代数控机床，多采用键盘把程序输入到计算机中。在 通信控制的机床中，程序可以由计算机接口传送。
一 数控机床程序编制的内容和步骤
(五)程序校验和试切削 校验通常的方法是将控制的内容输入到数控装置中进行
机床的空运转检查。 对于平面轮廓的工件，可在机床上用笔代替刀具。坐标
纸代替工件进行空运行进行绘图。 对于空间曲面零件，可用木料或塑料工件进行试切，以
一 数控机床程序编制的内容和步骤
2 确定加工路线 加工路线——加工过程中刀具相对于工件运动的轨迹。 加工线路的确定应考虑以下几方面的问题: (1)应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀 时间
一 数控机床程序编制的内容和步骤
b
b
a n个
蓝线长=nb+(n-1)a +切入段+切出段
a n个
二 数控机床的编程方法
图形交互式自动编程 定义：利用被加工零件的二维和三维图形，由专用软 件用窗口对话框的方式生成的加工程序。 适用：对复杂的曲面加工更为方便。
第二节 数控机床编程的基础知识
一 程序的结构与格式
加工程序 主程序和子程序 程序段(block) 字(word) 字母和数据
N××××G××X±××××.×××Y±××××.×××F×× S××T××M×× ;
第二章 零件加工程序的编制
第一节 概述
一 数控机床程序编制的内容和步骤
主要内容；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，进行程序检查，输入程序 以及工件试切。
分
编
数
析工数写程程数控
零艺学程序序控机
件处处序输检系床
图理理清入查统试
样
单
切
零件 毛坯
成品 零件
2-1 数控机床的编程步骤
红线长=b+2（n-1）a+切入段+切出段
一 数控机床程序编制的内容和步骤
大余量切除的走刀次数要少，每一次走刀应切除尽 可能多的加工内容，尽量减少或缩短空行程。
车削大余量走刀路线
用4次大的背吃刀 量，再用一次精车 全部外表面。
一 数控机床程序编制的内容和步骤
(2)在车削与铣削零件时，应尽量避免径向切入和切出，而应 沿零件的切向切入和切出。
简单，路线
数 控 车 床 加 工 陀 螺 转 子
图a为矩形走刀路线，当轴向进刀时切削力陡增，排屑不畅，易崩刀 图b为斜线走刀路线，切削截面由小逐渐增大，切削力渐增，排屑也
畅，切削条件得以改善。由于取消了轴向进刀，程序段数可减少
一半。
一 数控机床程序编制的内容和步骤
3 程序编制中的误差
编程误差：程序编制的允许误差。一般为工件允许误差的1/5~1/10。
式中：
SP =f（Δa， Δ b， Δ c）
Δa为用近似计算法逼近零件轮廓时产生的误差，它出现在用直线 或圆弧去逼近零件轮廓的情况；
Δ b为插补误差，它表示插补加工出的线段与理论线段的误差，该 误差与数控系统的插补功能即插补算法及某些参数有关。