數(shù)控加工

數(shù)控加工（numerical control machining），是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法，數(shù)控機(jī)床加工與傳統(tǒng)機(jī)床加工的工藝規(guī)程從總體上說是一致的，但也發(fā)生了明顯的變化。用數(shù)字信息控制零件和刀具位移的機(jī)械加工方法。它是解決零件品種多變、批量小、形狀復(fù)雜、精度高等問題和實(shí)現(xiàn)高效化和自動化加工的有效途徑。

基本釋義

數(shù)控加工是指，由控制系統(tǒng)發(fā)出指令使刀具作符合要求的各種運(yùn)動，以數(shù)字和字母形式表示工件的形狀和尺寸等技術(shù)要求和加工工藝要求進(jìn)行的加工。 ^[1]  它泛指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的工藝過程。

數(shù)控機(jī)床是一種用計算機(jī)來控制的機(jī)床，用來控制機(jī)床的計算機(jī)，不管是專用計算機(jī)、還是通用計算機(jī)都統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動和輔助動作均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。而數(shù)控系統(tǒng)的指令是由程序員根據(jù)工件的材質(zhì)、加工要求、機(jī)床的特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式（數(shù)控語言或符號）編制的。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序指令向伺服裝置和其它功能部件發(fā)出運(yùn)行或終斷信息來控制機(jī)床的各種運(yùn)動。當(dāng)零件的加工程序結(jié)束時，機(jī)床便會自動停止。任何一種數(shù)控機(jī)床，在其數(shù)控系統(tǒng)中若沒有輸入程序指令，數(shù)控機(jī)床就不能工作。機(jī)床的受控動作大致包括機(jī)床的起動、停止；主軸的啟停、旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速的變換；進(jìn)給運(yùn)動的方向、速度、方式；刀具的選擇、長度和半徑的補(bǔ)償；刀具的更換，冷卻液的開起、關(guān)閉等。 ^[2] 

數(shù)控加工發(fā)展背景

數(shù)控技術(shù)起源于航空工業(yè)的需要，20世紀(jì)40年代后期，美國一家直升機(jī)公司提出了。

加工過程

數(shù)控機(jī)床的初始設(shè)想，1952年美國麻省理工學(xué)院研制出三坐標(biāo)數(shù)控銑床。50年代中期這種數(shù)控銑床已用于加工飛機(jī)零件。60年代，數(shù)控系統(tǒng)和程序編制工作日益成熟和完善，數(shù)控機(jī)床已被用于各個工業(yè)部門，但航空航天工業(yè)始終是數(shù)控機(jī)床的最大用戶。一些大的航空工廠配有數(shù)百臺數(shù)控機(jī)床，其中以切削機(jī)床為主。數(shù)控加工的零件有飛機(jī)和火箭的整體壁板、大梁、蒙皮、隔框、螺旋槳以及航空發(fā)動機(jī)的機(jī)匣、軸、盤、葉片的模具型腔和液體火箭發(fā)動機(jī)燃燒室的特型腔面等。數(shù)控機(jī)床發(fā)展的初期是以連續(xù)軌跡的數(shù)控機(jī)床為主，連續(xù)軌跡控制。

連續(xù)軌跡控制又稱輪廓控制，要求刀具相對于零件按規(guī)定軌跡運(yùn)動。以后又大力發(fā)展點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。點(diǎn)位控制是指刀具從某一點(diǎn)向另一點(diǎn)移動，只要最后能準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)而不管移動路線如何。

數(shù)控加工操作過程

數(shù)控加工數(shù)控編程

數(shù)控加工程序編制方法有手工（人工）編程和自動編程之分。手工編程，程序的全部內(nèi)容是由人工按數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式編寫的。自動編程即計算機(jī)編程，可分為以語言和繪畫為基礎(chǔ)的自動編程方法。但是，無論是采用何種自動編程方法，都需要有相應(yīng)配套的硬件和軟件。

可見，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工編程是關(guān)鍵。但光有編程是不行的，數(shù)控加工還包括編程前必須要做的一系列準(zhǔn)備工作及編程后的善后處理工作。一般來說數(shù)控加工工藝主要包括的內(nèi)容如下：

⑴ 選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容；

⑵ 對零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；

⑶數(shù)控加工的工藝設(shè)計；

⑷ 對零件圖紙的數(shù)學(xué)處理；

⑸ 編寫加工程序單；

⑹ 按程序單制作控制介質(zhì)；

⑺程序的校驗(yàn)與修改；

⑻ 首件試加工與現(xiàn)場問題處理；

⑼數(shù)控加工工藝文件的定型與歸檔。

為了提高生產(chǎn)自動化程度，縮短編程時間和降低數(shù)控加工成本，在航空航天工業(yè)中還發(fā)展和使用了一系列先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)。如計算機(jī)數(shù)控，即用小型或微型計算機(jī)代替數(shù)控系統(tǒng)中的控制器，并用存貯在計算機(jī)中的軟件執(zhí)行計算和控制功能，這種軟連接的計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)正在逐步取代初始態(tài)的數(shù)控系統(tǒng)。直接數(shù)控是用一臺計算機(jī)直接控制多臺數(shù)控機(jī)床，很適合于飛行器的小批量短周期生產(chǎn)。理想的控制系統(tǒng)是可連續(xù)改變加工參數(shù)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，雖然系統(tǒng)本身很復(fù)雜，造價昂貴，但可以提高加工效率和質(zhì)量。數(shù)控的發(fā)展除在硬件方面對數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的改善外，還有另一個重要方面就是軟件的發(fā)展。計算機(jī)輔助編程（也叫自動編程）就是由程序員用數(shù)控語言寫出程序后，將它輸入到計算機(jī)中進(jìn)行翻譯，最后由計算機(jī)自動輸出穿孔帶或磁帶。用得比較廣泛的數(shù)控語言是 apt語言。它大體上分為主處理程序和后置處理程序。前者對程序員書寫的程序加以翻譯，算出刀具軌跡；后者把刀具軌跡編成數(shù)控機(jī)床的零件加工程序。數(shù)控加工，是在對工件進(jìn)行加工前事先在計算機(jī)上編寫好程序，再將這些程序輸入到使用計算機(jī)程序控制的機(jī)床進(jìn)行指令性加工，或者直接在這種計算機(jī)程序控制的機(jī)床控制面板上編寫指令進(jìn)行加工。加工的過程包括：走刀，換刀，變速，變向，停車等，都是自動完成的。數(shù)控加工是現(xiàn)代模具制造加工的一種先進(jìn)手段。當(dāng)然，數(shù)控加工手段也一定不只用于模具零件加工，用途十分廣泛。

數(shù)控加工工藝分析

被加工零件的數(shù)控加工工藝性問題涉及面很廣，下面結(jié)合編程的可能性和方便性提出一些必須分析和審查的主要內(nèi)容。

1、尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)

在數(shù)控編程中，所有點(diǎn)、線、面的尺寸和位置都是以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)的。因此零件圖上最好直接給出坐標(biāo)尺寸，或盡量以同一基準(zhǔn)引注尺寸。

2、幾何要素的條件應(yīng)完整、準(zhǔn)確

在程序編制中，編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系。因?yàn)樵谧詣泳幊虝r要對零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義，手工編程時要計算出每個節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，無論哪一點(diǎn)不明確或不確定，編程都無法進(jìn)行。但由于零件設(shè)計人員在設(shè)計過程中考慮不周或被忽略，常常出現(xiàn)參數(shù)不全或不清楚，如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審查與分析圖紙時，一定要仔細(xì)，發(fā)現(xiàn)問題及時與設(shè)計人員聯(lián)系。

3、定位基準(zhǔn)可靠

在數(shù)控加工中，加工工序往往較集中，以同一基準(zhǔn)定位十分重要。因此往往需要設(shè)置一些輔助基準(zhǔn)，或在毛坯上增加一些工藝凸臺。

4、統(tǒng)一幾何類型或尺寸

零件的外形、內(nèi)腔最好采用統(tǒng)一的幾何類型或尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，還可能應(yīng)用控制程序或?qū)Ｓ贸绦蛞钥s短程序長度。零件的形狀盡可能對稱，便于利用數(shù)控機(jī)床的鏡向加工功能來編程，以節(jié)省編程時間。

數(shù)控加工零件裝夾

一、定位安裝的基本原則

在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，定位安裝的基本原則是合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。在選擇時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1、力求設(shè)計、工藝和編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。

2、盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。

3、避免采用占機(jī)人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。

二、選擇夾具的基本原則

數(shù)控加工的特點(diǎn)對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，還要考慮以下幾點(diǎn)：

1、當(dāng)零件加工批量不大時，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間、節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。

2、在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。

3、零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時間。

4、夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對零件各表面的加工，即夾具要開敞，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞等）。 ^[2] 

數(shù)控加工加工誤差

數(shù)控加工誤差△數(shù)加是由編程誤差△編、機(jī)床誤差△機(jī)、定位誤差△定、對刀誤差△刀等誤差綜合形成。

即：△數(shù)加=f（△編+△機(jī)+△定+△刀）

其中：

1、編程誤差△編由逼近誤差δ、圓整誤差組成。逼近誤差δ是在用直線段或圓弧段去逼近非圓曲線的過程中產(chǎn)生，如圖1.43所示。圓整誤差是在數(shù)據(jù)處理時，將坐標(biāo)值四舍五入圓整成整數(shù)脈沖當(dāng)量值而產(chǎn)生的誤差。脈沖當(dāng)量是指每個單位脈沖對應(yīng)坐標(biāo)軸的位移量。普通精度級的數(shù)控機(jī)床，一般脈沖當(dāng)量值為0.01mm；較精密數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量值為0.005mm或0.001mm等。

2、機(jī)床誤差△機(jī)由數(shù)控系統(tǒng)誤差、進(jìn)給系統(tǒng)誤差等原因產(chǎn)生。

3、定位誤差△定是當(dāng)工件在夾具上定位、夾具在機(jī)床上定位時產(chǎn)生的。

4、對刀誤差△刀是在確定刀具與工件的相對位置時產(chǎn)生。

數(shù)控加工主要特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床一開始就選定具有復(fù)雜型面的飛機(jī)零件作為加工對象，解決普通的加工方法難以解決的關(guān)鍵。數(shù)控加工的最大特點(diǎn)是用穿孔帶（或磁帶）控制機(jī)床進(jìn)行自動加工。由于飛機(jī)、火箭和發(fā)動機(jī)零件各有不同的特點(diǎn)：飛機(jī)和火箭的零、構(gòu)件尺寸大、型面復(fù)雜；發(fā)動機(jī)零、構(gòu)件尺寸小、精度高。因此飛機(jī)、火箭制造部門和發(fā)動機(jī)制造部門所選用的數(shù)控機(jī)床有所不同。在飛機(jī)和火箭制造中以采用連續(xù)控制的大型數(shù)控銑床為主，而在發(fā)動機(jī)制造中既采用連續(xù)控制的數(shù)控機(jī)床，也采用點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床（如數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、加工中心等）。

數(shù)控加工工序集中

數(shù)控機(jī)床一般帶有可以自動換刀的刀架、刀庫，換刀過程由程序控制自動進(jìn)行，因此，工序比較集中。工序集中帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益：

⑴減少機(jī)床占地面積，節(jié)約廠房。

⑵減少或沒有中間環(huán)節(jié)（如半成品的中間檢測、暫存搬運(yùn)等），既省時間又省人力。

數(shù)控加工自動化

數(shù)控機(jī)床加工時，不需人工控制刀具，自動化程度高。帶來的好處很明顯。

⑴對操作工人的要求降低：

一個普通機(jī)床的高級工，不是短時間內(nèi)可以培養(yǎng)的，而一個不需編程的數(shù)控工培養(yǎng)時間極短（如數(shù)控車工需要一周即可，還會編寫簡單的加工程序）。并且，數(shù)控工在數(shù)控機(jī)床上加工出的零件比普通工在傳統(tǒng)機(jī)床上加工的零件精度要高，時間要省。⑵降低了工人的勞動強(qiáng)度：數(shù)控工人在加工過程中，大部分時間被排斥在加工過程之外，非常省力。

⑶產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定：數(shù)控機(jī)床的加工自動化，免除了普通機(jī)床上工人的疲勞、粗心、估計等人為誤差，提高了產(chǎn)品的一致性。

⑷加工效率高：數(shù)控機(jī)床的自動換刀等使加工過程緊湊，提高了勞動生產(chǎn)率。

數(shù)控加工柔性化高

傳統(tǒng)的通用機(jī)床，雖然柔性好，但效率低下；而傳統(tǒng)的專機(jī)，雖然效率很高，但對零件的適應(yīng)性很差，剛性大，柔性差，很難適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)下的激烈競爭帶來的產(chǎn)品頻繁改型。只要改變程序，就可以在數(shù)控機(jī)床上加工新的零件，且又能自動化操作，柔性好，效率高，因此數(shù)控機(jī)床能很好適應(yīng)市場競爭。

數(shù)控加工能力強(qiáng)

機(jī)床能精確加工各種輪廓，而有些輪廓在普通機(jī)床上無法加工。數(shù)控機(jī)床特別適合以下場合：

1、不許報廢的零件。

2、新產(chǎn)品研制。

3、急需件的加工。

數(shù)控加工數(shù)控編程

數(shù)控加工程序結(jié)構(gòu)

程序段是可作為一個單位來處理的連續(xù)的字組，它實(shí)際是數(shù)控加工程序中的一段程序。零件加工程序的主體由若干個程序段組成。多數(shù)程序段是用來指令機(jī)床完成或執(zhí)行某一動作。程序段是由尺寸字、非尺寸字和程序段結(jié)束指令構(gòu)成。在書寫和打印時，每個程序段一般占一行，在屏幕顯示程序時也是如此。

數(shù)控加工程序格式

常規(guī)加工程序由開始符（單列一段）、程序名（單列一段）、程序主體和程序結(jié)束指令（一般單列一段）組成。程序的最后還有一個程序結(jié)束符。程序開始符與程序結(jié)束符是同一個字符：在iso代碼中是%，在eia代碼中是er。程序結(jié)束指令可用m02（程序結(jié)來）或m30（紙帶結(jié)束）。數(shù)控機(jī)床一般都使用存儲式的程序運(yùn)行，此時m02與m30的共同點(diǎn)是：在完成了所在程序段其它所有指令之后，用以停止主軸、冷卻液和進(jìn)給，并使控制系統(tǒng)復(fù)位。m02與m30在有些機(jī)床（系統(tǒng)）上使用時是完全等效的，而在另一些機(jī)床（系統(tǒng)）上使用有如下不同：用m02結(jié)束程序場合，自動運(yùn)行結(jié)束后光標(biāo)停在程序結(jié)束處；而用m3o結(jié)束程序運(yùn)行場合，自動運(yùn)行結(jié)束后光標(biāo)和屏幕顯示能自動返回到程序開頭處，一按啟動鈕就可以再次運(yùn)行程序。雖然m02與m30允許與其它程序字合用一個程序段，但最好還是將其單列一段，或者只與順序號共用一個程序段。

程序名位于程序主體之前、程序開始符之后，它一般獨(dú)占一行。程序名有兩種形式：一種是以規(guī)定的英文字（多用o）打頭、后面緊跟若干位數(shù)字組成。數(shù)字的最多允許位數(shù)由說明書規(guī)定，常見的是兩位和四位兩種。這種形式的程序名也可稱作程序號。另一種形式是，程序名由英文字、數(shù)字或英文、數(shù)字混合組成，中間還可以加入“—”號。這種形式使用戶命名程序比較靈活，例如在lc30型數(shù)控車床上加工零件圖號為215的法蘭第三道工序的程序，可命名為lc30-fiange-215-3，這就給使用、存儲和檢索等帶來很大方便。程序名用哪種形式是由數(shù)控系統(tǒng)決定的。

%

o1001

n0 g92 x0 y0 z0

n5 g91 g00 x50 y35 s500 mo3

n10 g43 z-25 t01.01

n15 g01 g007 z-12

n20 g00 z12

n25 x40

n30 g01 z-17

n35 g00 g44 z42 m05

n40 g90 x0 y0

n45 m30

%

數(shù)控加工段格式

程序段中字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式的規(guī)則稱為程序段格式(block format）。數(shù)控歷史上曾經(jīng)用過固定順序格式和分隔符(ht或tab)程序段格式。這兩種程序段格式己經(jīng)過時，國內(nèi)外都廣泛采用字地址可變程序段格式，又稱為字地址格式。在這種格式中，程序字長是不固定的，程序字的個數(shù)也是可變的，絕大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)允許程序字的順序是任意排列的，故屬于可變程序段格式。但是，在大多數(shù)場合，為了書寫、輸入、檢查和校對的方便，程序字在程序段中習(xí)慣按一定的順序排列。

數(shù)控機(jī)床的編程說明書中用詳細(xì)格式來分類規(guī)定程序編制的細(xì)節(jié)：程序編制所用字符、程序段中程序字的順序及字長等。例如：

/ no3 g02 x+053 y+053 i0 j+053 f031 s04 t04 m03 lf

上例詳細(xì)格式分類說明如下：n03為程序段序號；g02表示加工的軌跡為順時針圓??；x+053、y+053表示所加工圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)；i0、j+053表示所加工圓弧的圓心坐標(biāo)；f031為加工進(jìn)給速度；s04為主軸轉(zhuǎn)速；t04為所使用刀具的刀號；m03為輔助功能指令；lf程序段結(jié)束指令；/為跳步選擇指令。跳步選擇指令的作用是：在程序不變的前提下，操作者可以對程序中的有跳步選擇指令的程序段作出執(zhí)行或不執(zhí)行的選擇。選擇的方法，通常是通過操作面板上的跳步選擇開關(guān)扳向on或off，來實(shí)現(xiàn)不執(zhí)行或執(zhí)行有“/”的程序段。

數(shù)控加工執(zhí)行程序

編制加工程序有時會遇到這種情況：一組程序段在一個程序中多次出現(xiàn)，或者在幾個程序要使用它。我們可以把這組程序段摘出來，命名后單獨(dú)儲存，這組程序段就是子程序。子程序是可由適當(dāng)?shù)臋C(jī)床控制指令調(diào)用的一段加工程序，它在加工中一般具有獨(dú)立意義。調(diào)用第一層子程序的指令所在的加工程序叫做主程序。調(diào)子程序的指令也是一個程序段，它一般由子程序調(diào)用指令、子程序名稱和調(diào)用次數(shù)等組成，具體規(guī)則和格式隨系統(tǒng)而別，例如同樣是“調(diào)用55號子程序一次”，fanuc系統(tǒng)用“m98 p55?！保绹鴄-b公司系統(tǒng)用“p55x”。

子程序可以嵌套，即一層套一層。上一層與下一層的關(guān)系，跟主程序與第一層子程序的關(guān)系相同。最多可以套多少層，由具體的數(shù)控系統(tǒng)決定。子程序的形式和組成與主程序大體相同：第一行是子程序號（名），最后一行則是“子程序結(jié)束”指令，它們之間是子程序主體。不過，主程序結(jié)束指令作用是結(jié)束主程序、讓數(shù)控系統(tǒng)復(fù)位，其指令已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，各系統(tǒng)都用m02或m30；而子程序結(jié)束指令作用是結(jié)束子程序、返回主程序或上一層子程序，其指令各系統(tǒng)不統(tǒng)一，如fanuc系統(tǒng)用m99、西門子系統(tǒng)用m17，美國a—b公司的系統(tǒng)用m02等。

在數(shù)控加工程序中可以使用用戶宏（程序）。所謂宏程序就是含有變量的子程序，在程序中調(diào)用宏程序的指令稱為用戶宏指令，系統(tǒng)可以使用用戶宏程序的功能叫做用戶宏功能。執(zhí)行時只需寫出用戶宏命令，就可以執(zhí)行其用戶宏功能。

用戶宏的最大特征是：

●可以在用戶宏中使用變量；

●可以使用演算式、轉(zhuǎn)向語句及多種函數(shù)

●可以用用戶宏命令對變量進(jìn)行賦值。

數(shù)控機(jī)床采用成組技術(shù)進(jìn)行零件的加工，可擴(kuò)大批量、減少編程量、提高經(jīng)濟(jì)效益。在成組加工中，將零件進(jìn)行分類，對這一類零件編制加工程序，而不需要對每一個零件都編一個程序。在加工同一類零件只是尺寸不同時，使用用戶宏的主要方便之處是可以用變量代替具體數(shù)值，到實(shí)際加工時，只需將此零件的實(shí)際尺寸數(shù)值用用戶宏命令賦與變量即可。

數(shù)控加工加工原則

⑴上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊 ^[2]  。

⑵先內(nèi)后外，即先進(jìn)行內(nèi)部型腔（內(nèi)孔）的加工，后進(jìn)行外形的加工。

⑶以相同的安裝或使用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)進(jìn)行，以減少重新定位或換刀所引起的誤薺．

⑷在同一次安裝中，應(yīng)先進(jìn)行對工件剛性影響較小的工序。

數(shù)控加工加工路線

數(shù)控車床進(jìn)給加工路線指車刀從對刀點(diǎn)（或機(jī)床固定原點(diǎn)）開始運(yùn)動起，直至返回該點(diǎn)并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具切人、切出等非切削空行程路徑。

精加工的進(jìn)給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的，因此，確定進(jìn)給路線的工作重點(diǎn)是確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線。

在數(shù)控車床加工中，加工路線的確定一般要遵循以下幾方面原則。

①應(yīng)能保證被加工工件的精度和表面粗糙度。

②使加工路線最短，減少空行程時間，提高加工效率。

③盡量簡化數(shù)值計算的工作量，簡化加工程序。

④對于某些重復(fù)使用的程序，應(yīng)使用子程序。

使加工程序具有最短的進(jìn)給路線，不僅可以節(jié)省整個加工過程的執(zhí)行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)滑動部件的磨損等。最短進(jìn)給路線的類型及實(shí)現(xiàn)方法如下。

⑴最短的切削進(jìn)給路線。切削進(jìn)給路線最短，可有效提高生產(chǎn)效率，降低刀具損耗。安排最短切削進(jìn)給路線時，還要保證工件的剛性和加工工藝性等要求。

⑵最短的空行程路線。

①巧用起刀點(diǎn)。采用矩形循環(huán)方式進(jìn)行粗車的一般情況示例。其對刀點(diǎn)a的設(shè)定是考慮到精車等加工過程中需方便地?fù)Q刀，故設(shè)置在離毛坯件較遠(yuǎn)的位置處，同時，將起刀點(diǎn)與其對刀點(diǎn)重合在一起

②巧設(shè)換刀點(diǎn)。為了考慮換刀的方便和安全，有時將換刀點(diǎn)也設(shè)置在離毛坯件較遠(yuǎn)的

位置處，那么，當(dāng)換第二把刀后，進(jìn)行精車時的空行程路線必然也較長；如果將第二把刀的換刀點(diǎn)也設(shè)置在中的毋點(diǎn)位置上，則可縮短空行程距離。

③合理安排“回零”路線。在手工編制復(fù)雜輪廓的加工程序時，為簡化計算過程，便于校核，程序編制者有時將每一刀加工完后的刀具終點(diǎn)，通過執(zhí)行“回零”操作指令，使其全部返回到對刀點(diǎn)位置，然后再執(zhí)行后續(xù)程序。這樣會增加進(jìn)給路線的距離，降低生產(chǎn)效率。因此，在合理安排“回零”路線時，應(yīng)使前一刀的終點(diǎn)與后一刀的起點(diǎn)間的距離盡量短．或者為零，以滿足進(jìn)給路線最短的要求。另外，在選擇返回對刀點(diǎn)指令時，在不發(fā)生干涉的前提下，盡可能采用x、z軸雙向同時“回零”指令，該功能“回零”路線是最短的。

⑶大余量毛坯的階梯切削進(jìn)給路線。列出了兩種太余量毛坯的切削進(jìn)

給路線。是錯誤的階梯切削路線，按1斗5的順序切削，每次切削所留余量相等，是正確的階梯切削進(jìn)給路線。因?yàn)樵谕瑯拥谋吵缘读肯隆?/p>

⑷零件輪廓精加工的連續(xù)切削進(jìn)給路線。零件輪廓的精加工可以安排一刀或幾刀精加工工序．其完工輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成，此時，刀具的進(jìn)、退位置要選擇適當(dāng)，盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切人和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而破壞工藝系統(tǒng)的平衡狀態(tài)．致使零件輪廓上產(chǎn)生劃傷、形狀突變或滯留刀痕。

⑸特殊的進(jìn)給路線。在數(shù)控車削加工中，一般情況下。刀具的縱向進(jìn)給是沿著坐標(biāo)的負(fù)方向進(jìn)給的，但有時按其常規(guī)的負(fù)方向安排進(jìn)給路線并不合理。甚至可能損壞工件。

數(shù)控加工優(yōu)缺點(diǎn)

數(shù)控加工有下列優(yōu)點(diǎn)：①大量減少工裝數(shù)量，加工形狀復(fù)雜的零件不需要復(fù)雜的工裝。如要改變零件的形狀和尺寸，只需要修改零件加工程序，適用于新產(chǎn)品研制和改型。②加工質(zhì)量穩(wěn)定，加工精度高，重復(fù)精度高，適應(yīng)飛行器的加工要求。③多品種、小批量生產(chǎn)情況下生產(chǎn)效率較高，能減少生產(chǎn)準(zhǔn)備、機(jī)床調(diào)整和工序檢驗(yàn)的時間，而且由于使用最佳切削量而減少了切削時間。④可加工常規(guī)方法難于加工的復(fù)雜型面，甚至能加工一些無法觀測的加工部位。數(shù)控加工的缺點(diǎn)是機(jī)床設(shè)備費(fèi)用昂貴，要求維修人員具有較高水平。

數(shù)控加工刀具選擇

數(shù)控加工選擇刀具

1、選擇數(shù)控刀具的原則

刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。

選擇刀具壽命時可考慮如下幾點(diǎn)根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一般取15-30min。對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選得低些當(dāng)某工序單位時間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支較大時，刀具壽命也應(yīng)選得低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要岡牲好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷和排性能壇同時要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。

2、選擇數(shù)控車削用刀具

數(shù)控車削車刀常用的一般分成型車刀、尖形車刀、圓弧形車刀以及三類。成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形伏和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀。尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖由直線形的主副切削刃構(gòu)成，如900內(nèi)外圓車刀、左右端面車刀、切槽（切斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。尖形車刀幾何參數(shù)（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車削時基本相同，但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)（如加工路線、加工干涉等）進(jìn)行全面的考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強(qiáng)度。

二是圓弧形車刀。圓弧形車刀是以一圓度或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃為特征的車刀。該車刀圓弧刃每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，應(yīng)此，刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)外表面，特別適合于車削各種光滑連接（凹形）的成型面。選擇車刀圓弧半徑時應(yīng)考慮兩點(diǎn)車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干淺該半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會因刀尖強(qiáng)度太弱或刀體散熱能力差而導(dǎo)致車刀損壞。

3、選擇數(shù)控銑削用刀具

在數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：一是銑刀半徑rd 應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑rmin，一般取rd=(0.8一 0.9）rmin。二是零件的加工高度h< （1/4-1/6）rd，以保證刀具有足夠的剛度。三是用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑re=r-r，即直徑為 d=2re=2(r-r），編程時取刀具半徑為re=0.95 (rr）。對于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

數(shù)控機(jī)床上大多使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化刀具，對可轉(zhuǎn)位機(jī)夾外圓車刀、端面車刀等的刀柄和刀頭都有國家標(biāo)準(zhǔn)及系列化型號對于加工中心及有自動換刀裝置的機(jī)床，刀具的刀柄都已有系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)定，如錐柄刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代號為tsg-jt，直柄刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代號為dsg-jz，此外，對所選擇的刀具，在使用前都需對刀具尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的測量以獲得精確數(shù)據(jù)，并由操作者將這些數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)系統(tǒng)，經(jīng)程序調(diào)用而完成加工過程，從而加工出合格的工件。

數(shù)控加工刀點(diǎn)

刀具究竟從什么位置開始移動到指定的位置呢?所以在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運(yùn)動的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時刀具相對于工件運(yùn)動的起點(diǎn)，所以稱程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)。此起始點(diǎn)一般通過對刀來確定，所以，該點(diǎn)又稱對刀點(diǎn)。在編制程序時，要正確選擇對刀點(diǎn)的位置。對刀點(diǎn)設(shè)置原則是：便于數(shù)值處理和簡化程序編制。易于找正并在加工過程中便于檢查;引起的加工誤差小。對刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上或機(jī)床上，為了提高零件的加工精度，對刀點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基誰上。實(shí)際操作機(jī)床時，可通過手工對刀操作把刀具的刀位點(diǎn)放到對刀點(diǎn)上，即“刀位點(diǎn)”與“對刀點(diǎn)”的重合。所謂 “刀位點(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，車刀的刀位點(diǎn)為刀尖或刀尖圓弧中心。平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)；球頭銑刀是球頭的球心，鉆頭是鉆尖等。用手動對刀操作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學(xué)對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等，以減少對刀時間，提高對刀精度。加工過程中需要換刀時，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。所謂“換刀點(diǎn)”是指刀架轉(zhuǎn)動換刀時的位置，換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件及其它部件為準(zhǔn)。

數(shù)控加工切削用量

數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。

1、確定主軸轉(zhuǎn)速

主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計算公式為：n=1000 v/7 1d式中： v?切削速度，單位為m/m動，由刀具的耐用度決定； n一一主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min,d為工件直徑或刀具直徑，單位為mm。計算的主軸轉(zhuǎn)速n，最后要選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。

2、確定進(jìn)給速度

進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。確定進(jìn)給速度的原則：當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100一200mm/min范圍內(nèi)選取；在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20一50mm/min范圍內(nèi)選?。划?dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20--50mm/min 范圍內(nèi)選??；刀具空行程時，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。

3、確定背吃刀量

背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.2一0.5m m，總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。

同時，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。

切削用量不僅是在機(jī)床調(diào)整前必須確定的重要參數(shù)，而且其數(shù)值合理與否對加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和機(jī)床動力性能（功率、扭矩），在保證質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。

數(shù)控加工操作安全

數(shù)控加工文明生產(chǎn)

數(shù)控機(jī)床是一種自動化程度較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的先進(jìn)加工設(shè)備，為了充分發(fā)揮機(jī)床的優(yōu)越性，提高生產(chǎn)效率，管好、用好、修好數(shù)控機(jī)床，技術(shù)人員的素質(zhì)及文明生產(chǎn)顯得尤為重要。操作人員除了要熟悉掌握數(shù)控機(jī)床的性能，做到熟練操作以外，還必須養(yǎng)成文明生產(chǎn)的良好工作習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)工作作風(fēng)，具有良好的的職業(yè)素質(zhì)、責(zé)任心和合作精神。操作時應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

⑴嚴(yán)格遵守數(shù)控機(jī)床的安全操作規(guī)程。未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)不得擅自操作機(jī)床。

⑵嚴(yán)格遵守上下班、交接班制度。

⑶做到用好、管好機(jī)床，具有較強(qiáng)的工作責(zé)任心。

⑷保持?jǐn)?shù)控機(jī)床周圍的環(huán)境整潔。

⑸操作人員應(yīng)穿戴好工作服、工作鞋，不得穿、戴有危險性的服飾品。

數(shù)控加工操作規(guī)程

為了正確合理地使用數(shù)控機(jī)床，減少其故障的發(fā)生率，操作方法。經(jīng)機(jī)床管理人員同意方可操作機(jī)床。

⑴開機(jī)前的注意事項(xiàng)

1）操作人員必須熟悉該數(shù)控機(jī)床的性能，操作方法。經(jīng)機(jī)床管理人員同意方可操作機(jī)床。

2）機(jī)床通電前，先檢查電壓、氣壓、油壓是否符合工作要求。

3）檢查機(jī)床可動部分是否處于可正常工作狀態(tài)。

4）檢查工作臺是否有越位，超極限狀態(tài)。

5）檢查電氣元件是否牢固，是否有接線脫落。

6）檢查機(jī)床接地線是否和車間地線可靠連接（初次開機(jī)特別重要）。

7）已完成開機(jī)前的準(zhǔn)備工作后方可合上電源總開關(guān)。

⑵開機(jī)過程注意事項(xiàng)

1）嚴(yán)格按機(jī)床說明書中的開機(jī)順序進(jìn)行操作。

2）一般情況下開機(jī)過程中必須先進(jìn)行回機(jī)床參考點(diǎn)操作，建立機(jī)床做標(biāo)系。

3）開機(jī)后讓機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)15min以上，使機(jī)床達(dá)到平衡狀態(tài)。

4）關(guān)機(jī)以后必須等待5min以上才可以進(jìn)行再次開機(jī)，沒有特殊情況不得隨意頻繁進(jìn)行開機(jī)或關(guān)機(jī)操作。

⑶調(diào)試過程注意事項(xiàng)

1）編輯、修改、調(diào)試好程序。若是首件試切必須進(jìn)行空運(yùn)行，確保程序正確無誤。

2）按工藝要求安裝、調(diào)試好夾具，并清除各定位面的鐵屑和雜物。

3）按定位要求裝夾好工件，確保定位正確可靠。不得在加工過程中發(fā)生工件有松動現(xiàn)象。

4）安裝好所要用的刀具，若是加工中心，則必須使刀具在刀庫上的刀位號與程序中的刀號嚴(yán)格一致。

5）按工件上的編程原點(diǎn)進(jìn)行對刀，建立工件坐標(biāo)系。若用多把刀具，則其余各把刀具分別進(jìn)行長度補(bǔ)償或刀尖位置補(bǔ)償。

數(shù)控加工3d模擬數(shù)控加工

3d技術(shù)可以使數(shù)控加工的機(jī)床操作更加準(zhǔn)確，避免了儀器的損壞，保證了產(chǎn)品加工的準(zhǔn)確性和高效性。通過一系列復(fù)雜的算法，計算出模型的工作軌跡，實(shí)現(xiàn)金屬加工、金屬切割等模擬數(shù)控加工。