第一章数控加工编程基础
电大数控编程技术课后习题答案
第一章数控加工的编程基础课后习题答案一、填空题1、为了准确地判断数控机床的运动方向，特规定永远假设刀具相对于（静止的工件）坐标而运动。
2、目前，数控编程所采用的格式为（字－地址）程序段格式。
3、用于编写程序段的字为（N）4、尺寸字U、V、W表示增量（相对）坐标，A、B、C表示（旋转）坐标。
5、数控系统通常分为车削和铣削两种，用于车削的数控系统在系列号后加字母（T）用于铣削的数控系统在系列号后加字母（M）二、选择题1、下列叙述中，（确定机床坐标系），不属于数控编程的基本步骤。
A）分析图样、确定加工工艺过程B）数值计算C）编写零件加工程序单D）确定机床坐标系2、程序校验与首件试切的作用是（检验程序是否正确及零件的加工精度是否满足图纸要求）。
（A）检查机床是否正常（B）提高加工质量（C）检验参数是否正确（D）检验程序是否正确及零件的加工精度是否满足图纸要求3、数控编程时，应首先设定（工件坐标系）。
（A）机床原点（B）工件坐标系（C）机床坐标系（D）固定参考点三、判断题1、数控加工的主程序号都是由O××××构成，而子程序由P××××构成。
（×）2、M功能不能编程变化量（如尺寸、进给速度、主轴转速等），只能控制开关量（如冷却液开、关，主轴正、反转，程序结束等）。
（√）3、国际标准化组织ISO规定，任何数控机床的指令代码必须严格遵守统一格式。
（×）4、大部分代码都是非续效（模态）代码。
（×）四、简答题1、编制数控加工程序的主要步骤？答：①对零件图加工工艺分析②数值计算（数学处理）③编写零件加工程序单④制备控制介质⑤程序校对与首件试切2、数控编程有哪些种类？分别适合什么场合？答：数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。
①手工编程。
对于加工形状简单、计算量小、程序不多的零件，采用手工编程较容易，而且经济、及时。
《数控加工编程与操作》教学教案
《数控加工编程与操作》教学教案第一章：数控加工概述1.1 数控加工的定义和发展历程1.2 数控系统的组成及工作原理1.3 数控加工的应用范围及优势1.4 数控加工的基本术语和概念第二章：数控编程基础2.1 数控编程的基本方法2.2 数控编程的指令系统2.3 数控编程的格式与规则2.4 数控编程的工艺分析与规划第三章：数控机床与刀具选择3.1 数控机床的分类与结构3.2 数控机床的选择原则3.3 刀具的选择与补偿3.4 数控机床的坐标系与运动控制第四章：数控车削编程与操作4.1 数控车削编程的基本方法4.2 数控车削编程的实例解析4.3 数控车削操作步骤与注意事项4.4 数控车削加工实训第五章：数控铣削编程与操作5.1 数控铣削编程的基本方法5.2 数控铣削编程的实例解析5.3 数控铣削操作步骤与注意事项5.4 数控铣削加工实训第六章：数控加工工艺与编程6.1 数控加工工艺的概念与重要性6.2 数控加工工艺参数的选择6.3 数控编程中的工艺处理6.4 典型零件的数控加工工艺分析第七章：数控编程高级应用7.1 复合刀具路径的编程7.2 高速数控加工编程7.3 数控加工中的仿真与模拟7.4 自动化编程与数控加工第八章：数控机床的维护与故障诊断8.1 数控机床的日常维护与保养8.2 数控机床故障的常见类型8.3 数控机床故障诊断与排除方法8.4 数控机床安全操作与事故预防第九章：数控加工质量控制9.1 数控加工质量的定义与指标9.2 数控加工误差分析与控制9.3 数控加工表面质量的控制9.4 数控加工过程的质量检测与评价第十章：数控加工编程与操作实践案例10.1 数控车削加工案例分析10.2 数控铣削加工案例分析10.3 多轴数控加工案例分析10.4 数控加工综合实训与评价第十一章：CAM软件与应用11.1 CAM软件的功能与作用11.2 常见CAM软件的使用方法11.3 CAM软件与数控编程的结合11.4 利用CAM软件进行数控编程实例第十二章：数控加工项目管理12.1 数控加工项目的定义与特点12.2 数控加工项目管理的流程与方法12.3 数控加工项目中的团队协作与沟通12.4 数控加工项目的风险管理第十三章：数控加工技术的发展趋势13.1 数控加工技术的历史与发展13.2 现代数控加工技术的新进展13.3 数控加工技术在未来的发展趋势13.4 我国数控加工技术的现状与展望第十四章：数控加工安全与环保14.1 数控加工安全的重要性14.2 数控加工安全操作规程14.3 数控加工中的环境保护14.4 数控加工事故的预防与处理第十五章：综合练习与课程设计15.1 数控加工编程与操作的练习题15.2 数控加工编程与操作的课程设计任务书15.3 数控加工编程与操作的课程设计指导15.4 数控加工编程与操作的课程设计评价重点和难点解析本文档详细编写了《数控加工编程与操作》教学教案，共包含十五个章节。
教案2数控机床的坐标系统与刀具运动
第一章 数控加工的编程基础
数控镗铣床、加工中心等机床， 数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐 标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调 兼有点位和直线控制加工的功能， 整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床 应该称为点位/直线控制的数控机床 直线控制的数控机床。 应该称为点位 直线控制的数控机床。
ห้องสมุดไป่ตู้
第一章 数控加工的编程基础
2．直线控制数控机床 ． 直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进 给速度， 给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加 进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。 工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。 直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴， 直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加 工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴， 工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于 平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统， 平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统， 驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工， 驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可 算是一种直线控制数控机床。 算是一种直线控制数控机床。
第一章 数控加工的编程基础
3．轮廓控制数控机床 ． 轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移 及速度进行连续相关的控制， 及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动 轨迹能满足零件轮廓的要求。 轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件 的起点与终点坐标， 的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速 度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。 度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。
第一章 数控加工的编程基础
第一章 数控加工的编程基础
标准机床坐标系中X、 、 坐标轴的相互关系 标准机床坐标系中 、Y、Z坐标轴的相互关系 用右手笛卡尔直角坐标系决定： 用右手笛卡尔直角坐标系决定：
电子课件-《数控铣床加工中心编程与操作(华中系统)》第二版-A02-3941-3
第一章 数控铣床/加工中心编程基础知识
程序号 程序结束
第一章 数控铣床/加工中心编程基础知识
（1）程序号 华中系统用地址符%及后续的四位数字表示程序号，取 值范围为%0000～%9999。 在书写程序号时应注意： 1）程序号必须写在程序的最前面，并单独占一行。 2）%0000和%8000以后的程序号，在系统中有特殊的用 途，因此应尽量避免在普通数控加工程序中使用。 3）数字前的零可以省略不写。如%0001可以省略为%1。
第一章 数控铣床/加工中心编程基础知识
（2）程序内容 程序内容是整个程序的核心，由许多程序段组成。它包含 了所有的加工信息，如加工轨迹、主轴和切削液开关等。 （3）程序结束 程序的结束在数控系统中由M代码来表示，写在程序的最 后一行。用M02或M30来指定。使用M02作为程序的结束，数 控程序运行到M02指令时，整个程序运行结束，光标停留在此 位置。使用M30指令作为程序的结束，数控程序运行到M30指 令时，整个程序结束，并且光标回到程序头。
（2）确定加工工艺
根据图样分析拟定加工方案，确定机床、夹具和刀具， 选择适合的对刀点和换刀点，确定合理的切削用量及设定 最佳的加工路线。
第一章 数控铣床/加工中心编程基础知识
（3）数值处理
在编写程序前，还需要根据确定的编程原点对一些加 工轨迹中未知的基点（即图素之间交点或切点）的坐标进 行计算，为编程做好准备。
第一章 数控铣床/加工中心编程基础知识
数控编程教程(共95张PPT)
第二节 数控编程常用的指令及其格式
主程序、子程序
在一个零件的加工程序 中，若有一定量的连续 的程序段在几处完全重 复出现，则可将这些重 复的程序串单独抽出来， 按一定的格式做成子程 序。
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第二节 数控编程常用的指令及其格式
码的程序段中有效； ● 模态M功能（续效代码）：一组可相互注销的 M功
能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直 有效。
第三章 数控系统编程指令体系
模态 M功能组中包含一个缺省功能，系统上电时 将被初始化为该功能。
M 功能还可分为前作用 M 功能和后作用 M 功能二类。 ● 前作用 M 功能：在程序段编制的轴运动之前执行； ● 后作用 M 功能：在程序段编制的轴运动之后执行。
迹生成功能进行数控编程。
4．后置代码生成 后置处理的目的是形成数控指令文件，利用CAM系统提供的后置
处理器可方便地生成和特定机床相匹配的加工代码。
5．加工代码输出
第一节 数控编程的几何基础
1.1 机床坐标系 为了确定机床个运动部件的运动方向和移动距离，需要
在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫做机床坐标系 1.2 机床坐标轴及其方向
常用地址码的含义如表所示
机能 程序号 顺序号 准备机能
坐标指令
进给机能 主轴机能 刀具机能
辅助机能
补偿 暂停 子程序调用 重复 参数
地址码
O N G X.Y.Z A.B.C.U.V.W R I.J.K F S T
M B
H.D P.X
I P.Q.R
意义
程序编号 顺序编号 机床动作方式指令 坐标轴移动指令 附加轴移动指令 圆弧半径 圆弧中心坐标 进给速度指令 主轴转速指令 刀具编号指令
辽宁石油化工大学数控加工编程与操作1
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第三节 坐标系的确定
为了简化编制程序的方法和保证记录 数据的互换性。对数控机床的坐标和方 向的命名国际上很早就制定有统一标 准，我国于1982 年制定了JB3051—82 《数控机床坐标和运动方向的命名》标 准。
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一.坐标系
在标准中统一规定采用右手直角笛卡儿坐标系对 机床的坐标系进行命名。用X，Y，Z 表示直线进给 坐标轴，X，Y，Z 坐标轴的相互关系由右手法则决 定，如图所示。
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二.程序段格式
程序段格式是指一个程序段中字、字符、数据的书写规 则，通常有字—地址程序段格式、使用分隔符的程序段格 式和固定程序段格式，最常用的为字—地址程序段格式。
NXXXX GXX X _Y_ Z_I_J_K_F_S_T_MXX
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二.程序段格式
地址字的说明
N G M X Y Z I J K F S T
程序段号，后跟2～4位数字； 准备功能代码，后跟2位数字； 辅助指令代码，后跟2位数字； ±XXXX· XXX坐标值，其值可正或负；
±XXXX· XXX——圆弧的圆心坐标； 进给速度功能； 主轴功能； 刀具功能。
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三.数控系统的准备功能和辅助功能
◆辅助功能M代码
控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、停冷却 泵；主轴正反转、停转；程序结束等。 组成：M后带二位数字组成，共有100种（M00～M99）， 有模态（续效）指令与非模态指令之分。
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第1章 数控加工基础(第二版)习题册 参考答案
第一章数控机床基础知识一、填空题：1、数字化信号数控系统2、计算机数控系统具有CNC系统的机床3、控制介质数控装置伺服机构辅助控制装置检测装置机床本体4、零件加工信息5、一台带有专门系统软件输入装置（如键盘）控制运算器6、驱动装置执行部件7、功率步进直流伺服交流伺服8、位移量9、实际位移量、速度参数数控装置10、机床坐标系编程坐标系11、工件刀具12、右手笛卡尔直角坐标系大拇指食指中指13、A、B、C右手螺旋定则14、增大刀具与工件距离的15、传递切削动力的主轴主轴轴线的坐标轴16、固定点17、机床参考点机床原点18、工件坐标系19、刀具相对工件起刀点程序起点20、点位控制直线控制轮廓控制21、开环闭环22、低档中档高档二、判断题：1. √2.×3. √4.×5. √6.×7. √8.×9.×10. √11.×12.×13.×14.×15.×16.×17. √18.×19.×20. √21.×22. √23.×24. √25.×26.×27.×28.×29. √30. √三、选择题：1.B2.C3.C4.B5.C6.C7.A8.B9.B10.B11.B12.C13.B14.A 15.A16.C17.B18.A19.C20.B21.A22.C23.C24.C25.A26.D27.C28.B29.D四、名词解释：1、数控数控即数字控制（Numerical Control，简称NC），是用数字化信号进行控制的一种方法。
2、脉冲当量数控装置发出的一个进给脉冲使机床移动部件产生的位移量称为脉冲当量。
3、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。
4、点位控制点位控制是只控制从一点到另一点位置的精确定位，而不控制移动轨迹，在移动和定位过程中不进行任何加工。
数控机床编程与操作教学课件(全)
（4）可以获得较好的表面质量。电火花成形加工的表面质量较好， 加工表面微观形貌光滑，工件的棱边、尖角处无毛刺。
动主轴头型（见图1）和十字工作
台型（见图2）两种形式。
24 第 一 章 数 控 电 加 工 基 础
2-十字工作台型双立柱式电火花成形机床 1—床身2—立柱３—工作台(Y′轴) ４—滑板（X′轴） ５—工作液槽６—主轴头（W轴）７—主轴（Z轴）８—电极安装板
９—旋转轴（Ｃ轴）10—电极11—槽梁
第二节 数控电火花加工机床
20世纪80年代后期，大型高速线切割机床（加工速度在200 mm2/min以上）和四轴联动线切割机床研制成功，可切割锥度在6°以上 的零件。
4 第一章 数控电加工基础
第一节 数控电加工概述
一、电加工技术的发展
20世纪90年代，国内快走丝线切割机床的加工速度达到了60～80 mm2/min，进一步拓宽了电加工技术的应用范围。
电火花加工原理及应用 a）电火花加工原理 b)电火花镜面加工
1—工具电极 2—工件
8 第一章 数控电加工基础
第一节 数控电加工概述
1.电火花线切割加工原理 电火花线切割加工简称线切割加工，属于电火花加工方法之一。它
是以一根移动的金属丝（电极丝）作为工具电极，与工件之间产生火花 放电，对工件进行切割，故称为线切割加工。在正常的线切割加工过程 中，电极丝与工件保持较小的间隙，彼此不接触。在电极丝与工件之间 施加一定的电压，使其与工件之间产生局部的击穿放电，放电产生的瞬 时高温使工件局部熔化甚至汽化而被蚀除。同时，电极丝不断进给直至 加工出理想的工件形状。
第一章数控编程基础
第一章数控编程基础1.4编程格式及内容国际上已形成了两个通用标准：国际标准化组织（ISO）标准和美国电子工业学会（EIA）标准。
我国根据ISO标准制定了JB3051-82《数字控制机床坐标和运动方向的命名》等国标。
由于生产厂家使用标准不完全统一，使用代码、指令含义也不完全相同，因此需参照机床编程手册1.4.1数控程序的结构一个完整的数控程序由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。
例如，％Ｏ0029N10 G00 Z100；N20 G17 T02；N30 G00 X70 Y65 Z2 S800；N40 G01 Z-3 F50；N50 G03 X20 Y15 I-10 J-40；N60 G00 Z100；N70 M30；％1.程序名程序名是一个程序必需的标识符。
组成：由地址符后带若干位数字组成。
地址符常见的有：“%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。
示例：国产华中I型系统“%”，日本FANUC 系统“O”。
后面所带的数字一般为4～8位。
如：%20002.程序体它表示数控加工要完成的全部动作，是整个程序的核心。
组成：它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成。
3.程序结束它是以程序结束指令M02或M30，结束整个程序的运行。
表示一个完整的加工程序，由14个程序段组成。
开头有程序名O0000，结束有M02结束指令。
1.4.2程序段格式零件的加工程序是由程序段组成。
程序段格式是指一个程序段中字、字符、数据的书写规则，通常有字—地址程序段格式、使用分隔符的程序段格式和固定程序段格式，最常用的为字—地址程序段格式。
一个程序段由若干个“字”组成；字则由地址字（字母）和数值字（数字及符号）组成。
如上述程序的第一个程序段，由8个字组成，其中N、G、X、Y、2、T、S、M为地址字，后面跟相应的数值字。
每个字均有一定的功能含义。
如OXX X XNXXXX GXX X _Y_ Z_I_J_K_F_S_T_MXX其中O——程序名（号），由字母O或P或符号（如％）以及3～4位数字组成；N——程序段号，后跟2～4位数字；G、M——指令代码，后跟2位数字；XY ±XXXX·XXX——坐标值，其值可正或负，小数点前4位，后3位；ZIJ ±XXXX·XXX——圆弧的圆心坐标；KF——进给速度功能；S——主轴功能；T——刀具功能。
数控加工工艺与编程习题答案
《数控加工工艺与编程》习题集王燕编著沈阳航空航天大学北方科技学院第1章数控编程基础——习题一、解释下列名词术语：数控编程、手工编程、自动编程、机床坐标系、工件坐标系、机床原点、工件原点、机床参考点、基点、节点、CIMS、FMS、FA、CNC。
二、简答题1.数控机床有哪些主要特点？2.数控机床有那几部分组成？3.数控机床按运动控制方式的不同可分为哪几类？各有何特点？4.试述开环、闭环控制系统的主要区别和适用场合。
5.数控车削加工的主要对象有哪些？6.数控铣削加工的主要对象有哪些？7.加工中心的主要对象有哪些？8.简述零件的数控加工过程。
9.用直线段逼近非圆曲线时节点的计算常用有哪些方法，各有何特点？10.非圆曲线如图1所示，试根据等误差法进行非圆曲线逼近时的特点，在图上绘出相邻的三个节点，并写出节点坐标的计算步骤。
11.已知由三次样条函数Ｓ（x）描述的曲线轮廓上相邻二个节点Ｐ1、Ｐ2的坐标及其一阶导数，如图2所示。
（1）试用作图法画出两相切的两段圆弧圆弧（附简要作图步骤）。
（2）对两圆弧的公切点T的轨迹进行分析，并加以证明。
图1 等误差法求节点坐标图2 双圆弧法求节点坐标三、选择题（选择正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。
）1．车床的主运动是指( )。
A．车床进给箱的运动； B．车床尾架的运动；C．车床主轴的转动； D．车床电机的转动。
2．车床主运动的单位为( )。
A．mm／r； B．m/r; C．mm／min； D．r／min。
3．下列叙述中，除( )外，均适用数控车床进行加工。
A．轮廓形状复杂的轴类零件 B．精度要求高的盘套类零件C．各种螺旋回转类零件 D．多孔系的箱体类零件4．下列叙述中，( )是数控编程的基本步骤之一。
A．零件图设计 B．确定机床坐标系C．传输零件加工程序 D．分析图样、确定加工工艺过程5．进给率的单位有( )和( )两种。
A．mm/min，mm／r； B．mm／h，m／r；C．m／min，mm／min； D．mm／min，r／min。
【机械课件】第一章数控机床--加工程序编制基础
夹紧力作用点与夹紧变形的关系
夹紧力作用点与夹紧变形的关系
a) 薄壁套
b) 改进方法2
c)改进方法2
§1.3 数控机床的坐标系
4 数控加工工艺设计方法
（3）确定刀具与工件的相对位置 对刀点的选择原则如下： （1）所选的对刀点应使程序编制简单； （2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零 件加工原点的位置； （3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的 位置； （4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。
§1.1 数控程序编制的概念
数控程序编制的定义和方法 字符与代码 与字的功能类别
程序格式
§1.1 数控程序编制的概念
一 数控程序编制的定义和方法
数控加工相关基本概念的介绍： （1）数控机床： （2）NC（Numarical Control）: （3）CNC： （4）数控系统： （5）数控编程：
刀具切入和切出时的外延
§1.3 数控机床的坐标系
4 数控加工工艺设计方法
（2）确定定位和夹紧方案
在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题： 1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基 准的统一； 2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次 装夹后能加工出全部待加工表面； 3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；
§1.2 数控机床的坐标系
二 机床坐标系的原点
1）数控车床的原点
图1.6 车床的机床原点
§1.2 数控机床的坐标系
（2）数控铣床的原点
图1.7 铣床的机床原点
§1.2 数控机床的坐标系
（3）机床参考点
图1.8机床参考点
§1.2 数控机床的坐标系
（4）编程坐标系
图1.9 编程坐标系
§1.2 数控机床的坐标系
《数控加工编程与操作》教案
《数控加工编程与操作》教案第一章：数控加工概述1.1 数控加工的定义与发展1.2 数控系统的组成与工作原理1.3 数控加工的应用范围与优势1.4 数控加工的基本术语与分类第二章：数控编程基础2.1 数控编程的基本概念与方法2.2 数控编程的指令系统与功能指令2.3 数控编程的坐标系与刀具补偿2.4 数控编程的工艺分析与参数设置第三章：数控机床与刀具选择3.1 数控机床的分类与结构特点3.2 数控机床的选择原则与方法3.3 刀具的选择原则与类型3.4 刀具补偿的计算与设定第四章：数控加工工艺与编程实例4.1 数控车削加工工艺与编程实例4.2 数控铣削加工工艺与编程实例4.3 数控钻孔加工工艺与编程实例4.4 数控镗孔加工工艺与编程实例第五章：数控编程软件的使用5.1 数控编程软件的功能与选择5.2 数控编程软件的安装与使用方法5.3 数控编程软件的编程操作实例5.4 数控编程软件的故障处理与维护第六章：数控编程的仿真与操作6.1 数控编程仿真的意义与作用6.2 数控编程仿真软件的介绍与使用6.3 数控编程仿真操作的步骤与技巧6.4 数控编程仿真中的常见问题与解决方法第七章：数控机床的操作与维护7.1 数控机床操作的基本步骤与要求7.2 数控机床常见操作面板与功能7.3 数控机床维护的内容与方法7.4 数控机床故障的诊断与排除第八章：数控加工编程的优化8.1 数控加工编程优化的目的与意义8.2 数控加工路径的优化方法8.3 数控加工参数的优化设置8.4 数控加工编程的效率评估与改进第九章：数控加工编程的应用案例9.1 复杂零件的数控加工编程案例9.2 高速数控加工编程的应用案例9.3 五轴数控加工编程的应用案例9.4 数控加工编程在模具制造中的应用案例第十章：数控加工编程的发展趋势10.1 数控加工编程技术的发展概述10.2 智能制造与数控加工编程10.3 云计算与大数据在数控加工编程中的应用10.4 数控加工编程的未来发展趋势与挑战重点和难点解析一、数控加工概述难点解析：数控系统的组成和工作原理较为复杂，需要理解CNC、PLC、NC等之间的关系；数控加工的应用范围与优势需要结合实际案例进行分析；数控加工的基本术语与分类需要记忆并理解其含义。
第1章数控加工基础教案
第1章数控加工基础教案第1章数控加工基础本章要紧介绍数控加工的基础知识，内容包含数控编程简述、数控机床、数控加工工艺概述、高度与安全高度与走刀路线的选择等。
1.1 数控加工概论数控技术即数字操纵技术（numerical control technology），指用计算机以数字指令方式操纵机床动作的技术。
数控加工具有产品精度高、自动化程度高、生产效率高与生产成本低等特点，在制造业及航天加工业，数控加工是所有生产技术中相当重要的一环。
特别是汽车与航天产业的零部件，其几何外形复杂且精度要求较高，更突出了数控加工制造技术的优点。
数控加工技术集传统的机械制造、计算机、信息处理、现代操纵、传感检测等光机电技术于一体，是现代机械制造技术的基础。
它的广泛应用给机械制造业的生产方式及产品结构带来了深刻的变化。
近年来，由于计算机技术的迅速进展，数控技术的进展相当迅速。
数控技术的水平与普及程度，已经成为衡量一个国家综合国力与工业现代化水平的重要标志。
1.2 数控编程简述数控编程通常能够分为手工编程与自动编程。
手工编程是指从零件图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序到程序校核等各步骤的数控编程工作，均由人工完成的全过程。
该方法适用于零件形状不太复杂、加工程序较短的情况，而关于复杂形状的零件，如具有非圆曲线、列表曲面或者组合曲面的零件，或者者零件形状虽不复杂，但是程序很长，则比较适合于自动编程。
自动数控编程是从零件的设计模型（即参考模型）获得数控加工程序的全部过程。
其要紧任务是计算加工走刀过程中的刀位点（Cutter Location Point，简称CL点），从而生成刀位数据文件。
使用自动编程技术能够帮助人们解决复杂零件的数控加工编程问题，其大部分工作由计算机来完成，编程效率大大提高，还能解决手工编程无法解决的许多复杂形状零件的加工编程问题。
CA TIA V5数控模块提供了多种加工类型用于各类复杂零件的粗精加工，用户能够根据零件结构、加工表面形状与加工精度要求选择合适的加工类型。
数控加工编程基础
1.1 数控加工概述
《 1.1.1 数控加工原理和特点
数 控
1．数控加工原理
上 一
编 程
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采用数控机床加工零件时，只需要将零件图形和
与 工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序 下
操 作 代码输入到机床控制系统中，再由其进行运算处理后
一 页
》 胡
转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件
》 胡
1959年美国K&T公司开发成功了带刀库，能自动
结
毅 进行刀具交换，一次装夹中即能进行多种加工功能的 光 数控机床，这就是数控机床的新种类——加工中心。
束
第1章 数控加工编程基础
1968年英国首次推出柔性制造系统FMS。
《
1974年微处理器开始用于机床的数控系统中，从
数
上
控 此CNC快速发展。
《 数
脉冲，那么其进给速度应为：20 000×0.002/0.5=80
上
控 mm/min。
一
编
页
程
加工时的进给速度由程序代码中的F指令控制，但
与 实际进给速度还是可以根据需要作适当调整的，这就 操 作 是进给速度修调。修调是按倍率来进行计算的，如程
下 一 页
》 胡
序中指令为F80，修调倍率调在80%挡上，则实际进给
结
毅 数控机床已成为无人控制工厂的基本组成单元。 光
束
第1章 数控加工编程基础
我国在20世纪70年代初期，当时是采用分立元件，
性能不稳定，可靠性差。
《 数
1980年在引进、消化、吸收国外先进技术的基础
上
控 上，北京机床研究所又开发出BS03经济型数控和
《数控加工编程与操作》教案
《数控加工编程与操作》教案第一章：数控加工概述1.1 数控加工的定义与发展1.2 数控系统的组成与工作原理1.3 数控加工的应用领域及优势1.4 数控加工的基本术语和概念第二章：数控编程基础2.1 数控编程的基本方法2.2 数控编程的指令系统2.3 数控编程的坐标系与刀具补偿2.4 数控编程的工艺参数选择第三章：常用数控机床及其编程3.1 数控车床及其编程3.2 数控铣床及其编程3.3 数控加工中心及其编程3.4 数控电火花线切割机床及其编程第四章：数控加工工艺与编程实例4.1 数控车削加工工艺与编程实例4.2 数控铣削加工工艺与编程实例4.3 数控加工中心加工工艺与编程实例4.4 数控电火花线切割加工工艺与编程实例第五章：数控编程软件及其应用5.1 数控编程软件的功能与特点5.2 常见数控编程软件介绍5.3 数控编程软件的应用实例5.4 数控编程软件的选用与维护第六章：数控编程高级应用6.1 复杂零件的数控编程6.2 数控编程中的仿真与模拟6.3 路径优化与切削参数选择6.4 用户宏程序的编制与应用第七章：数控机床的维护与故障诊断7.1 数控机床的日常维护与保养7.2 数控机床故障的类型与诊断方法7.3 常见数控机床故障分析与处理7.4 数控机床的安全操作与事故预防第八章：数控加工质量控制8.1 数控加工质量的内涵与指标8.2 加工误差的分析与补偿8.3 数控加工过程的质量控制方法8.4 数控加工质量的检验与评估第九章：数控加工技术的发展趋势9.1 数控技术在制造业中的应用与发展9.2 智能制造与数控技术的融合9.3 数控加工技术在航空航天领域的应用9.4 数控加工技术在模具制造中的应用第十章：综合实训与案例分析10.1 数控加工编程与操作的实训项目10.2 实训过程中的安全操作与注意事项10.3 数控加工实训成果的评估与分析10.4 典型数控加工案例分析与讨论第十一章：数控加工编程与操作的安全性11.1 数控加工环境安全11.2 数控机床操作安全11.3 编程过程中的安全问题11.4 紧急情况处理与事故预防第十二章：数控加工编程与操作的环保性12.1 数控加工对环境的影响12.2 绿色数控加工技术12.3 数控加工中的节能减排措施12.4 环境友好型数控加工的未来发展第十三章：数控加工编程与操作的数字化与智能化13.1 数控加工的数字化技术13.2 数控加工的智能化技术13.3 数控加工中的大数据与云计算13.4 数控加工的物联网技术应用第十四章：数控加工编程与操作的国际标准14.1 国际数控加工标准概述14.2 ISO代码及其在数控编程中的应用14.3 常见国际数控加工标准的比较14.4 我国数控加工标准的制定与实施第十五章：数控加工编程与操作的未来展望15.1 新型数控加工技术的发展15.2 数控加工技术的创新与应用15.3 数控加工与的结合15.4 数控加工技术在未来的挑战与机遇重点和难点解析本文教案《数控加工编程与操作》共包含十五个章节，全面覆盖了数控加工的基本概念、编程基础、机床操作、工艺应用、编程软件使用、高级应用、质量控制、发展趋势、安全性、环保性、数字化与智能化、国际标准以及未来展望等方面。
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1.1 数控加工的基本概念
一、数控系统及数控机床
二、数控加工原理
一、数控系统及数控机床 1、数字控制
数 控 编 程 与 加 工 技 术
用数字化信号对机构的运动过程进行控制。
2、数控系统
实现数字控制相关功能的软、硬件模块的集成。
3、计算机数控系统
以计算机为核心的数控系统
4、数控机床
应用数控技术对其运动和辅助动作进行自动控制的机床。
LGDZY
二、数控加工原理 1、数控加工过程
数 控 编 程 与 加 工 技 术
2、数据转换与控制过程
①译码 ②刀补运算 ③插补计算 ④PLC控制
1.2 数控机床的坐标系
一、机床坐标系 二、坐标轴及其运动方向 三、工件坐标系 四、坐标原点 五、工件坐标系的设定 六、绝对坐标编程及增量坐标编程
一、机床坐标系
三、工件坐标系
建立在零件图上，编程使用的坐标系，又称为编程坐标系。
数 控 编 程 与 加 工 技 术
四、坐标原点 1、机床坐标系原点
机床坐标系原点也称机械原点 或零点，用“M”表示。
2、机床参考点
机床参考点也称基准点，是 大多数具有增量位置测量系统的 数控机床所必须具有的。它是数 控机床工作区确定的一个固定点， 与机床原点有确定的尺寸联系， 用“R”表示。
• 4.效率高 • 零件加工所需要的时间包括在线加工时间与辅助时间两部 分。数控机床能够有效地减少这两部分时间，因而加工生 产率比一般机床高得多。数控机床主轴转速和进给量的范 围比普通机床的范围大，每一道工序都能选用最有利的切 削用量，良好的结构刚性允许数控机床进行大切削用量的 强力切削，有效地节省了在线加工时间。数控机床移动部 件的快速移动和定位均采用了加速与减速措施，由于选用 了很高的空行程运动速度，因而消耗在快进、快退和定位 的时间要比一般机床少得多。 • 5.有利于生产管理的现代化 • 用数控机床加工零件，能准确地计算零件的加工工时，并 有效地简化了检验和工夹具、半成品的管理工作。这些特 点都有利于使生产管理现代化。数控机床在应用中也有不 利的一面，如提高了起始阶段的投资，对设备维护的要求 较高，对操作人员的技术水平要求较高等 。
数控机床的分类
• • • • • 按工艺方法分类 1.金属切削类数控机床 数控铣床、数控钻床、加工中心等 2.金属成型类及特种加工类数控机床 数控折弯机、数控弯管机、数控线切割、 激光加工机、数控装配机、数控测量机
按控制运动轨迹分类
• 1．点位控制数控机床 • 仅能控制刀具相对于 工件的精确定位控制 系统，而在相对运动 的过程中不能进行任 何加工。
• 5.辅助控制装置 • 辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关 量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大 后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助 装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动 部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令， 冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹 紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。 • 由于可编程逻辑控制器（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启动机床开关等 特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。
数控机床的工作过程
• （1）准备阶段 • 根据加工零件的图纸，确定有关加工数据（刀具轨迹坐 标点、加工的切削用量、刀具尺寸信息等）。根据工艺方案、 选用的夹具、刀具的类型等选择有关其他辅助信息。 • （2）编程阶段 • 根据加工工艺信息，用机床数控系统能识别的语言编写 数控加工程序（对加工工艺过程的描述），并填写程序单。 • （3）准备信息载体 • 根据已编好的程序单，将程序存放在信息载体（穿孔带、 磁带、磁盘等）上，通过信息载体将全部加工信息传给数控 系统。若数控加工机床与计算机联网时，可直接将信息载入 数控系统。 • （4）加工阶段 • 当执行程序时，机床数控系统（CNC）将加工程序语句 译码、运算，转换成驱动各运动部件的动作指令，在系统的 统一协调下驱动各运动部件的适时运动，自动完成对工件的 加工。
•
齐齐哈尔第二机床集团公司与清华大学合作研制的加工 水轮机叶轮的混联机构机床
一、数控机床的组成
Z轴伺服电机 数控系统及其 操作面板机床本体
x-y数控拖板
如图所示是一台三坐标数控铣床组成图
• 1.信息输入 • 输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数 控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系 统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网 络通信方式传送到数控系统中。 • 2.数控装置 • 数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取 出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过 数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处 理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作， 使其进行规定的有序运动和动作。
图 半闭环控制数控机床结构图
按功能水平分类
• 通常把数控机床分为高、中、低档（亦称 经济型）三类。数控机床水平的高低主要 指它们的主要技术参数，功能指标和关键 部件的功能水平等内涵。如： • 1．中央处理单元 • 2 ．分辨率和进给速度 • 3 ．多轴联动功能 • 4 ．显示功能 • 5 ．通讯功能
图 开环控制数控机床结构
• 2. 闭环控制数控机床 • 这类数控机床的运动部件上安装有位置 测量反馈装置， 由直流或交流伺服电动 机驱动， 如图所示。
图闭环控制数控机床结构
• 3. 半闭环控制数控机床 • 将位置检测元件安装在电动机轴端或丝 杠轴端， 通过角位移的测量间接计算出 机床工作台的实际运行位移， 与数控装 置中的指令位移量相比较， 实现差值控 制， 构成如图所示的半闭环控制。
第1章
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
数控加工编程基础
数控加工的基本概念 数控机床的坐标系 数控编程的步骤与方法 数控加工工艺基础 数控车削工艺基础 数控铣床和加工中心工艺基础 数控加工常用刀具
数控机床的产生
• 1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制 飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。 • 1949年，该公司在美国麻省理工学院伺服机构研究 室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制 成功第一台由大型立式仿形铣床。 • 1959年，加工中心 • 1967年，柔性制造系统 • 20世纪80年代初，柔性制造单元 • 20世纪80年代末90年代初，计算机集成制造系统
• 3.伺服驱动装置及检测反馈装置 • 驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大 后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工 出符合图样要求的零件。因此，它的伺服精度和动态响应 性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要 因素之一。驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行 机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为 执行机构。 • 位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测 出来，经反馈系统输入到机床的数控装置之后，数控装置 将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动 装置按照指令设定值运动。 • 4.机床本体 • 机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立 柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自 动换刀装置等机械部件。它是在数控机床上自动地完成各 种切削加工的机械部分。
数控机床的特点
• 数控机床的特点 • 1.自动化程度高，减轻劳动强度，改善劳动条件 • 数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的， 操作者除了操作面板、装卸零件、关键工序的中间测量以 及观察机床的运行之外，其他的机床动作直至加工完毕， 都是自动连续完成、不需要进行繁重的重复性手工操作， 劳动强度与紧张程度均可大为减轻，劳动条件也得到相应 的改善。 • 2.适应性强 • 利用数控机床加工改型零件，只需要重新编制程序就能实 现对零件的加工。 • 3.精度高 • 首先是在结构上引入了滚珠丝杠螺母机构、各种消除间隙 结构等，使机械传动的误差尽可能小；其次是采用了软件 精度补偿技术，使机械误差进一步减小；第三是用程序控 制加工，减少了人为因素对加工精度的影响。
我国数控机床现况
• • • • 中国数控机床的发展，大致经历三个阶段： 1.起步阶段（1958-1979年） 2.引进技术与开发阶段（1980-1989年） 3.产业化阶段（1990-2005年）
数控机床发展趋势
• 高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并 注重工艺适用性和经济性。 • 1．持续地提高经济加工精度 • 1950-2000年的50年内加工精度提升100倍左右。 • 2．推进全面高速化实现高效制造 • 在刀具材料和刀具结构不断发展的支持下，切削速度不断 地提高。高速化加工另一个特点是大多从单一的高速切削 发展至全面高速化，不仅要缩短切削时间，也要力求降低 辅助时间和技术准备时间。 • 3．复合加工机床促进新一代高效机床的形成 • 复合机床的含义是在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯 至成品的全部加工。复合机床根据其结构特点，可以分为 工艺复合型和工序复合型两类。
2．直线控制数控机床
能实现沿某一坐标轴或 两轴等速的直线移动和 加工的功能的控制系统。
3．轮廓控制数控机床
• 能实现两轴或两轴以上的联动加工，即具 有实现对曲线或曲面轮廓零件的加工能力 控制系统。所谓联动，就是机床上各坐标 轴的运动之间有着确定的函数关系，这个 函数就是零件的轮廓曲线（曲面）。
按伺服系统的控制方式分类 • 按伺服系统的控制方式不同可将数控机 床分为开环控制、闭环控制和半闭环控 制数控机床。 • 1. 开环控制数控机床 • 这类数控机床的运动部件没有位置检测 反馈装置， 采用步进电动机驱动， 如图 所示。
• 4．工艺适用性的专门化数控机床正不断涌现 • 近年来对并联机构机床和混联机构机床的研究（图）以 及对可重构机床（RMT）技术的探索，反映了对制造装 备能更方便地实现个性化、多样化发展的一个追求。 • 5．智能化和集成化成为数字化制造的重要支撑技术 • 采用智能技术来实现多信息融合下的重构优化的智能决 策、过程适应控制、误差补偿智能控制、复杂曲面加工 运动轨迹优化控制、故障自诊断和智能维护以及信息集 成等功能，将大大提升成形和加工精度、提高制造效率。 • 6．发展适应敏捷制造和网络化分布式的制造系统 • 近10年来制造系统的发展历程，基本上遵循以下两个方 向： 增强制造系统的智能化和自治管理功能；发展新型 制造系统以适应不确定性的市场环境。 • 7．向大型化和微小化两极发展 • 8．配套装置和功能部件的品种质量日臻完善