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数控加工编程与操作 学时：80学时 第1章 数控加工编程基础 熟练掌握数控编程中所涉及到的各种数控机床坐标系和编程坐标系；坐标系中各坐标轴确定方法；用绝对坐标和增量坐标编程；数控编程中常用的指令代码的含义及格式；程序格式及组成；基点、节点的数值计算。 掌握：数控编程的步骤；从零件图样分析到控制介质的制作。 了解：数控编程的方法，包括手动编程和自动编程，以及自动编程所涉及到的各种软件。 1.1 数控加工编程概述 1.1.1 数控编程的方法 （1） 手工编程 （2） 自动编程 （2） 自动编程 自动编程是指在手工编程过程中，部分或全部的编程工作都是由计算机自动完成。采用计算机自动编程是为了解决在手工编程时繁琐的数值运算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题，同时由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。 自动编程的特点：计算速度快，准确率高，编程效率高。 1.1.2 数控编程的步骤 1.零件图样分析 通过对工件的材料、形状、尺寸、精度及技术要求分析，确定毛坯材料、形状、尺寸和热处理的方法，根据数控机床加工精度、适应性等特点，分析工件在数控机床上进行加工的可行性，确定加工机床的种类和相关参数，对于批量小、形状复杂、精度要求高的工件，尤其适合于在数控机床上加工。 2.制定工艺方案 3.数值计算 ? 数值计算又称数据处理，在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算零件轮廓数据及刀具中心运动轨迹，以获得刀具中心（或刀尖）运行轨迹数据。数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补的功能，对于加工由圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算，一般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。数值计算的最终目的是为了获得编程需要的所有相关位置坐标数据。? 4. 编写程序单 在完成上述几个步骤之后，程序员即可根据已确定的工艺方案及数值计算获得的数据，按照数控系统要求的程序格式和代码格式编写相应的加工程序单。这就要求程序员除应了解所用数控机床及系统的功能、熟悉程序指令外，还应具备与机械加工有关的工艺知识，才能编制出正确、实用的加工程序。 5. 制作控制介质 程序单是制作控制介质的依据，控制介质是程序单的载体。程序单完成后，程序员或机床操作员可以通过键盘或CNC机床的操作面板，在EDIT方式下直接将程序信息键入CNC系统程序存储器中；也可以根据CNC系统输入、输出装置的不同，先将程序单的程序制作成或转移至某种控制介质上。控制介质大多采用穿孔带，也可以是磁带、磁盘等信息载体，利用穿孔带阅读机或磁带机、磁盘驱动器等输入（输出）装置，可将控制介质上的程序信息输入到CNC系统程序存储器中。 6. 程序校验 将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。在正式加工之前，必须对程序进行校验，在某些情况下，需要对工件做首件试切。在一般情况下，可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。以上校验方法，只能证明轨迹的正确与否，无法查出被加工工件的精度。对于形状复杂和精度要求高的零件，通过首件试切，检查试件，不仅可确认程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求，产生误差时，分析误差产生的原因，可修改程序或采取尺寸补偿等措施加以修正，然后再检验，再分析，再修正，经过多次反复校验，直到获得完全满足加工要求的程序为止。 1.2.1 数控机床坐标系与坐标轴确定原则 1.数控机床坐标系 数控机床常用坐标系是标准坐标系，又称基本坐标系，依据右手笛卡儿直角坐标系建立。其三个坐标轴分别用X、Y、Z表示，如图1-2（a）所示。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。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。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，如图1-2（b）所示，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