作者：田坤,聂广华,等
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
数控机床编程、操作与加工实训(第2版)试读：
前言
目前，我国正处于从“世界制造大国”向“世界制造强国”转变的发展时期，许多企业都以先进的数控设备作为保证产品加工质量的重要技术措施，并且因此为企业带来了较大的经济效益。随着数控机床的广泛应用，数控技术在机械制造业中的地位与作用越来越重要，制造业对高素质、高技能数控技术人才的需求也更为迫切。
数控技术的实用性极强。数控技术人才一方面需要具有数控基础理论知识，另一方面还需要具有解决实际问题的能力。因此，如何处理好理论与实践的关系，注重实际应用能力的培养，是造就高素质、高技能数控技术专业人才的关键。本书的编写集理论教学与实训于一体，是工学结合和“教、学、做”一体化教材的有益尝试。
本书以“理论知识够用，教学内容实用，实训项目驱动”为宗旨，以实际生产中应用较为广泛的FANUC和SIEMENS数控系统的数控车床、数控铣床、加工中心为主线，对其编程和操作进行详细介绍，并将编程与操作实训紧密结合，强化教学的实用性和实践性。
本书精选了大量的典型案例，取材适当，内容丰富，理论联系实际。所有实训项目都经过实践检验，所给程序的程序段都进行了详细、清晰的注释说明。本书的结构符合读者的认知规律，采用模块化讲授方式，每章均是一个独立的功能模块，读者可根据具体需要进行组合或取舍。本书的讲解由浅入深，图文并茂，通俗易懂。
本书编写中注重引入本学科前沿的最新知识，体现了数控加工编程技术的先进性。本书参考了国内外相关领域的书籍和资料，也融汇了编者长期的教学实践和研究心得，尤其是在数控技术专业教学改革中的经验与教训。
全书共分8章，其中第1章和第2章由田坤编写，第3章和第4章由陈新亚编写，第5章和第6章由李纯彬编写，第7章和第8章由聂广华编写，全书由田坤统稿。本书主要内容包括数控机床概述，数控编程基础，数控车床编程、操作及实训，数控铣床编程、操作及实训，加工中心操作、编程及实训，宏程序及应用。
由于编者水平有限，书中难免有错误之处，恳请读者批评指正。
编著者第1章 数控机床概述1.1 数控机床的产生及发展
1.数控机床的产生
随着科学技术的发展，机械产品的结构日趋复杂，其精度日趋提高，性能不断改善，因此对制造机械产品的生产设备——机床，必然会相应地提出高效率、高精度和高自动化的要求。
在机械产品中，单件与小批量产品占到70%～80%。由于这类产品生产批量小、品种多，而且当产品改型时，机床与工艺设备均需做较大的调整，因此这类产品的生产不仅对机床提出了“三高”要求，而且还要求机床应具有较强的适应产品变化的能力。这类产品的零件一般都采用通用机床来加工，而通用机床的自动化程度不高，基本上是由人工操作来完成的，难以提高生产效率和保证产品质量。特别是一些由曲线、曲面组成的复杂零件，只能借助划线和样板采用手工操作的方法来加工，或者利用靠模和仿形机床来加工，其加工精度和生产效率都受到很大的限制。要实现这类产品生产的自动化，已成为机械制造业中长期未能解决的难题。
数控机床就是为了解决单件、小批量，特别是高精度、复杂型面零件加工的自动化要求而产生的。1952年，美国PARSONS公司与麻省理工学院（MIT）合作研制了第一台三坐标直线插补连续控制的立式数控铣床，它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等多方面的技术成果，是一种新型的机床，可用于加工复杂曲面零件。该铣床的研制成功是机械制造行业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个崭新的阶段。
2.数控机床的发展
从第一台数控机床问世到现在的半个多世纪中，数控机床的品种得以不断发展，几乎所有的机床都实现了数控化。1956年，日本富士通公司研制成功数控转塔式冲床，美国帕克工具公司研制成功数控转塔钻床；1958年，美国 K&T 公司研制出带自动刀具交换装置的加工中心（Machining Center，MC），1978年以后，加工中心迅速发展，各种加工中心相继问世。在20世纪60年代末期，出现了由一台计算机直接管理和控制一群数控机床的计算机群控系统，即直接数控系统（Direct Numerical Control，DNC）。1967年出现了由多台数控机床连接而成的可调加工系统，这就是最初的柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）。目前已经出现了包括生产决策、产品设计及制造和管理等全过程均由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS），以实现生产自动化。
数控机床的应用领域已从航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等机械制造行业，出现了金属成型类数控机床，如数控折弯机、数控弯管机；特种加工数控机床，如数控线切割机、数控火焰切割机、数控激光切割机床等；其他还有数控绘图机、数控三坐标测量机等。
综上所述，数控机床已经成为组成现代机械制造生产系统，实现设计（CAD）、制造（CAM）、检验（CAT）和生产管理等全部生产过程自动化的基本设备。
3.数控机床的概念
数控机床就是采用数字信息控制的机床。具体地讲，凡是用代码化的数字信息将刀具移动轨迹的信息记录在程序介质上，然后送入数控系统，经过译码、运算，从而控制机床刀具与工件的相对运动，加工出所需工件的一类机床即为数控机床。
数控技术（Numerical Control，NC）是指用数字信号构成的控制程序对某个对象进行控制的一门技术。它所控制的一般是位移、角度、速度等机械量，也可以是温度、压力、流量等物理量。这些量的大小不仅是可以被测量的，而且还可以经A/D转换用数字信号来表示。1.2 数控机床的工作原理和组成1.2.1 数控机床的工作原理
数控机床加工零件的步骤如下所述。（1）根据被加工零件的图样与工艺规程，用规定的代码和程序格式编写加工程序。（2）将所编写的程序指令输入机床数控装置。（3）数控装置将程序代码进行译码、运算后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件。1.2.2 数控机床的组成
数控机床的组成如图1-1所示。图1-1 数控机床的组成
1.数控程序
数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令的集合。通过对零件进行工艺分析，得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息，然后用标准的由文字、数字和符号组成的数控代码，按规定的方法和格式编制零件加工的数控程序。
编制程序的工作可由人工进行，或者在数控机床外部用自动编程计算机系统来完成，比较先进的数控机床可以在它的数控装置上直接编程。
数控程序存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁卡、磁盘等。采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。
2.输入装置
输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电信号，并将其传送并存入数控装置内。根据程序存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、录放机或磁盘驱动器。有些数控机床不用任何程序存储载体，而是将数控程序的内容通过数控装置上的键盘，用手工方式（MDI方式）输入，或者将数控程序由编程计算机用通信方式传送到数控装置中。
3.数控装置
数控装置是数控机床的核心，它接受输入装置送来的电信号，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令来控制机床的各个部分完成规定的、有序的动作。在这些控制信号中，最基本的信号是由插补运算决定的各坐标轴（即做进给运动的各执行部件）的进给位移量、进给方向和速度的指令，经伺服驱动系统驱动执行部件做进给运动。其他信号还有主运动部件的变速换向和启/停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号；控制冷却、润滑的启/停，工件和机床部件的松开、夹紧及分度工作台的转位等辅助指令信号。
4.伺服驱动系统及位置检测装置
伺服驱动系统由伺服驱动电路和伺服驱动装置（电动机）组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移。每个做进给运动的执行部件都配有一套伺服驱动系统。
伺服驱动系统有开环、半闭环和闭环之分。在半闭环和闭环伺服驱动系统中，使用位置检测装置间接或直接测量执行部件的实际进给位移，然后与指令位移进行比较，最后按闭环控制原理将其差值转换放大后控制执行部件的进给运动。
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主运动换向、变速、启/停、刀具的选择和变换，以及其他辅助装置动作等指令信号，经必要的编译、逻辑判别和运算，再经功率放大后直接驱动相应的电器，带动机床机械部件和液压气动等辅助装置完成指令规定的动作。此外，机床上的限位开关等开关信号经它处理后，送数控装置进行处理。可编程控制器（PLC）已广泛作为数控机床的辅助控制装置。
6.机床本体
数控机床本体由主运动部件、进给运动执行部件、床身和工作台，以及辅助运动部件、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。对于加工中心类的数控机床，还有存放刀具的刀库、交换刀具的机械手等部件。数控机床的组成与普通机床相似，但其传动结构要求更为简单，在精度、刚度、抗震性等方面的要求更高，而且其传动和变速系统便于实现自动化控制。1.3 数控机床的分类
数控机床的种类很多，可以根据其加工工艺、控制原理、功能和组成等角度进行分类。1.3.1 按加工工艺方法分类
1.普通数控机床
为了不同的工艺需要，与传统的通用机床一样，普通数控机床分为数控车床、铣床、钻床、镗床及磨床等，而且每一类又有很多品种，如数控铣床就有立铣、卧铣、工具铣及龙门铣等，这类机床的工艺性能与通用机床相似，所不同的是它能自动地加工出精度更高、形状更复杂的零件。
2.数控加工中心
数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。典型的数控加工中心有镗铣加工中心和车削加工中心。
数控加工中心又称为多工序数控机床。在加工中心上，可以使零件一次装夹后，进行多种工艺、多道工序的集中连续加工，这就大大减少了机床台数。由于减少了装卸工件、更换和调整刀具的辅助时间，从而提高了机床效率；同时由于减少了多次安装造成的定位误差，从而提高了各加工面之间的位置精度，因此，近年来数控加工中心得以迅速发展。
3.多坐标数控机床
有些复杂形状的零件，即使用三坐标的数控机床还是无法加工，如螺旋桨、飞机机翼曲面等，这就需要3个以上坐标的合成运动才能加工出所需的曲面形状。于是出现了多坐标联动的数控机床，其特点是数控装置能同时控制的轴数较多，机床结构也较复杂。坐标轴数的多少取决于加工零件的复杂程序和工艺要求，现在常用的有四、五、六坐标联动的数控机床。
4.数控特种加工机床
数控特种加工机床包括数控电火花加工机床、数控线切割机床、数控激光切割机床等。1.3.2 按控制运动方式分类
1.点位控制数控机床
点位控制数控机床仅控制运动部件从一点移动到另一点的准确定位，在移动过程中不进行加工，对两点间的移动速度和运动轨迹没有严格要求，可以沿多个坐标同时移动，也可以沿各个坐标先后移动。为了减少移动时间和提高终点位置的定位精度，一般先快速移动，当接近终点位置时，再减速缓慢靠近终点，以保证定位精度。
采用点位控制的机床有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床和数控测量机等。
2.直线控制数控机床
直线控制数控机床不仅要控制点的准确定位，而且要控制刀具（或工作台）以一定的速度沿与坐标轴平行的方向进行切削加工。机床应具有主轴转速的选择与控制、切削速度与刀具的选择及循环进给加工等辅助功能。这种机床常用于简易数控车床、数控镗铣床等。
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坐标的位移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。其数控装置一般要求具有直线和圆弧插补功能、主轴转速控制功能及较齐全的辅助功能。这类机床常用于加工曲面、凸轮及叶片等复杂形状的零件。
轮廓控制数控机床有数控铣床、车床、磨床和加工中心等。1.3.3 按所用进给伺服系统的类型分类
1.开环数控机床
开环数控机床采用开环进给伺服系统。开环控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机，如图1-2 所示。数控系统每发出一个进给指令脉冲，经驱动电路功率放大后，驱动步进电动机旋转一个角度，再经传动机构带动工作台移动。这类系统信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制。图1-2 开环控制系统
开环控制系统的优点是结构较简单、成本较低、技术容易掌握。但是，由于受步进电动机的步距精度和传动机构的传动精度的影响，难以实现高精度的位置控制，进给速度也受步进电动机工作频率的限制。因此开环数控机床一般适用于中、小型控制系统的经济型数控机床，特别适用于旧机床改造的简易数控机床。
2.闭环数控机床
闭环数控机床的进给伺服系统是按闭环控制原理工作的。闭环控制系统如图l-3所示。这类控制系统带有直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移量进行检测。伺服驱动部件通常采用直流伺服电动机和交流伺服电动机。图中的A为速度测量元件，C为位置测量元件。当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与位移指令值进行比较，用比较后得出的差值进行位置控制，直到差值为零时为止。这类控制系统，因为把机床工作台纳入了控制环节，所以称为闭环控制系统。该系统的优点是可以消除包括工作台传动链在内的传动误差，因而定位精度高。其缺点是由于工作台惯性大，对机床结构的刚性、传动部件的间隙及导轨副的灵敏性等都提出了严格的要求，否则会对系统稳定性带来不利的影响。同时，调试和维修都较困难，系统复杂，成本高，一般适用于精度要求高的数控机床，如数控精密镗铣床。图1-3 闭环控制系统
3.半闭环数控机床
半闭环控制系统如图1-4所示。这类控制系统与闭环控制系统的区别在于它采用了角位移检测元件，检测反馈信号不是来自工作台，而是来自与电动机相联系的角位移检测元件B。通过测速发电机A和光电编码盘（或旋转变压器）B间接检测出伺服电动机的转角，进而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用其差值来实现控制。从图1-4中可以看出，由于工作台没有包括在控制回路中，因而称之为半闭环控制。这类控制系统的伺服驱动部件通常采用宽调速直流伺服电动机，目前已将角位移检测元件与电动机设计成一个整体，系统结构简单、调试方便。半闭环控制系统的性能介于开环控制系统与闭环控制系统之间，其精度没有闭环控制系统高，调试却比闭环控制系统方便，因而得到广泛应用。图1-4 半闭环控制系统1.3.4 按所用数控装置类型分类
1）硬件式数控机床 硬件式数控机床（NC机床）使用硬件式数控装置，它的输入、插补运算和控制功能都由专用的固定组合逻辑电路来实现，不同功能的机床，其组合逻辑电路也不相同。改变或增/减控制、运算功能时，需要改变数控装置的硬件电路。因此其通用性、灵活性差，制造周期长，成本高。20世纪70年代初期以前的数控机床基本上都属于这种类型。现代数控机床已不再采用硬件式数控系统。
2）软件式数控机床 这类机床使用计算机数控装置（CNC）。这种数控装置的硬件电路是由小型或微型计算机再加上通用或专用的大规模集成电路制成的。数控机床的主要功能几乎全部由系统软件来实现，所以不同功能的机床其系统软件也不同，而修改或增/减系统功能时，不需改变硬件电路，只需改变系统软件即可，因此它具有较高的灵活性。同时，由于硬件电路基本是通用的，这就有利于大量生产，提高质量和可靠性，缩短制造周期和降低成本。20世纪70年代中期以后，随着微电子技术的发展和微型计算机的出现，以及集成电路的集成度不断提高，计算机数控装置才得到不断的发展和提高，目前几乎所有的数控机床都采用了计算机数控装置。1.3.5 按数控装置的功能水平分类
按数控装置的功能水平通常把数控机床分为低、中、高档3类。这种分类方式在我国用得较多。低、中、高3档的界限是相对的，不同时期的划分标准也不尽不同。就目前的发展水平来看，可以根据表1-1中所列的一些功能及指标，将各种类型的数控产品分为低、中、高档3类。其中，高、中档一般称为全功能数控或标准型数控。在我国还有经济型数控的提法。经济型数控属于低档数控，是指由单板机、单片机和步进电动机组成的数控系统，以及其他功能简单、价格低的数控系统。经济型数控装置主要用于车床、线切割机床及旧机床改造等。表1-1 不同档次数控功能及指标表1.4 数控机床的特点和应用范围
1.数控机床的特点【加工精度高】数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的。目前数控机床的脉冲当量普遍达到了0.001mm，而且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，因此数控机床能达到很高的加工精度。对于中、小型数控机床，定位精度普遍可达到0.03mm，重复定位精度为0.01mm。此外，数控机床传动系统与机床结构都具有很高的刚度和热稳定性，制造精度高，数控机床的自动加工方式避免了人为干扰因素，同一批零件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量十分稳定。【对加工对象的适应性强】在数控机床上改变加工零件时，只需重新编制（更换）程序，就能实现对新的零件的加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产及试制新产品提供了极大的便利。对那些普通手工操作的一般机床很难加工或无法加工的精密复杂零件，数控机床也能实现自动加工。【自动化程度高，劳动强度低】数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，操作者除了安放穿孔带或操作键盘、装卸工件、关键工序的中间检测及观察机床运行外，不需要进行繁杂的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度均可大为减轻，加上数控机床一般都具有较好的安全防护、自动排屑、自动冷却和自动润滑装置，操作者的劳动条件也大为改善。【生产效率高】零件加工所需的时间主要包括机动时间和辅助时间两部分。数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床的大，因此数控机床的每一道工序都可选用最有利的切削用量。由于数控机床的结构刚性好，因此允许进行大切削量的强力切削，这就提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。数控机床的移动部件的空行程运动速度快，工件装夹时间短，辅助时间比一般机床的少。
数控机床更换被加工零件时，几乎不需要重新调整机床，因此节省了零件安装调整时间。数控机床加工质量稳定，一般只做首件检验和工序间关键尺寸的抽样检验，因此节省了停机检验时间。在加工中心上进行加工时，一台机床实现了多道工序的连续加工，生产效率的提高更为明显。【良好的经济效益】数控机床虽然设备昂贵，加工时分摊到每个零件上的设备折旧费高，但在单件、小批量生产情况下，使用数控机床加工可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省了直接生产费用；使用数控机床加工零件一般不需制作专用工装夹具，节省了工艺装备费用；数控机床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步降低。此外，数控机床可实现一机多用，节省厂房面积、节省建厂投资。因此，使用数控机床仍可获得良好的经济效益。【有利于现代化管理】采用数控机床加工，能准确地计算出零件加工工时和费用，并有效地简化了检验工装夹具、半成品的管理工作，这些特点都有利于现代化的生产管理。
数控机床使用数字信息与标准代码输入，最适宜于数字计算机联网，成为计算机辅助设计、制造及管理一体化的基础。
2.数控机床的应用范围
数控机床具有一般机床所不具备的诸多优点，数控机床的应用范围正在不断扩大，但它并不能完全代替普通机床，也还不能以最经济的方式解决机械加工中的所有问题。
数控机床最适合加工具有以下特点的零件。
多品种、中小批量生产的零件。
形状结构比较复杂的零件。
需要频繁改型的零件。
价值昂贵、不允许报废的关键零件。
设计制造周期短的急需零件。
批量较大、精度要求较高的零件。
根据国外数控机床的应用实践，数控加工的适用范围可用图1-5粗略表示。
图1-5（a）所示为随零件复杂程度和生产批量的不同，3种机床的应用范围的变化。当零件不太复杂且生产批量又较小时，宜采用通用机床；当生产批量很大时，宜采用专用机床；而随着零件复杂程度的提高，数控机床越来越显得适用。目前，随着数控机床的普及，应用范围正由BCD线向EFG线复杂性较低的范围扩大。
图1-5（b）所示为通用机床、专用机床和数控机床零件加工批量与生产成本的关系。从图中可以看出，在多品种、中小批量生产情况下，采用数控机床总费用更为合理。图1-5 数控机床的加工范围1.5 数控机床的发展趋势
目前，数控机床已朝着高柔性化、高精度化、高速度化、复合化、制造系统自动化方向发展。
1.高柔性化
柔性是数控机床最主要的特点，也是体现在数控机床的各种发展趋势中的主导方向。
柔性是指机床适应加工对象变化的能力。对于传统的自动化设备和生产线，由于它们是机械或刚性连接和控制的，因此当被加工对象发生变化时，调整困难，甚至是不可能的，有时只得全部更新、更换。数控机床的出现，开创了柔性自动化加工的新纪元，对于加工对象的变化已具有很强的适应能力。目前，在进一步提高单机柔性化的同时，正努力向单元柔性化和系统柔性化方向发展，体现系统柔性化的FMC和FMS的发展迅速。
近些年来，不仅中、小批量的生产方式在努力提高柔性化能力，而且在大批量生产方式中，也积极向柔性化方向转变，如出现了PLC 控制的可调组合机床、数控多轴加工中心、换刀换箱式加工中心、数控三坐标动力单元等具有柔性的高效加工设备和介于传统自动线与 FMS之间的柔性自动线（FTL）。
2.高精度化
高精度化一直是数控机床技术发展追求的目标。数控机床的精度包括机床制造的几何精度和机床使用的加工精度两个方面。从1950年至2000年的50年内，普通精度加工由0.3mm提升至0.003mm，精密加工由3μm提升至0.03μm，超精密加工则由0.3μm提升至0.003μm，机床的加工精度提高了两个数量级（平均每8年提高约1倍）。
提高数控机床的加工精度，一般是通过减小数控系统误差，提高数控机床基础大件结构特性和热稳定性，采用补偿技术和辅助措施来实现的。在减小CNC系统误差方面，通常采用提高数控系统分辨率，使CNC控制单元精细化，提高位置检测精度，以及在位置伺服系统中为改善伺服系统的响应特性，采用前馈与非线性控制等方法。在采用补偿技术方面，采用齿隙补偿、丝杆螺母误差补偿及热变形误差补偿技术等。通过上述措施，机床的加工精度有了很大提高。
3.高速度化
提高生产率是机床技术发展追求的基本目标之一。实现这个目标的最主要、最直接的方法就是提高切削速度和减少辅助时间。
提高主轴转速是提高切削速度的最有效方法。数控机床的主轴转速和功率的大幅度提高为高速切削提供了良好的条件。在不同的年代，随着切削方法和被加工材料的不同，高速切削的界限数值也不尽相同。通常认为的高速切削的速度比传统的切削速度和进给速度高出5～8 倍。例如，在实际生产中车、铣45 号钢，1950 年的速度为80～100m/min，而2000 年就已经达到了500～600m/min，50 年内切削速度提高了约5 倍。
对现有数控机床的使用情况统计显示，数控机床有效切削时间与全部工时之比（机床利用率）仅为25%～35%，其余的65%～75%均消耗在机床调整、程序运行检查、空行程、起/制动空运转、工件上/下料和装夹等辅助时间及待加工时间（由于技术准备和调度不及时引起的非工作时间）与故障停机时间上。因此，需通过提高各轴快速移动速度和加速度、主轴变速的角加速度、刀具（工件）自动交换速度，改善数控系统的操作方便性和监控功能，以及加强信息管理才有可能全面压缩辅助时间和待加工时间，使数控机床的利用率达到60%～80%。
表1-2列出了中型立、卧式加工中心的主要工作参数的发展过程，显示了数控机床向全面高速化发展的趋势。表1-2 中型立、卧式加工中心的主要工作参数的发展过程注：中型加工中心规格为工作台宽度400～630mm，主轴锥孔 ISO40 或 HSK63，材料切除率≥3200cm/min（45＃钢），刀具最大质量≤10kg。
4.复合化
复合化包括工序复合化和功能复合化两个方面。数控机床的发展也模糊了粗、精加工工序的概念。加工中心（包括车削中心、磨削中心、电加工中心等）的出现，又把车、铣、镗、钻等类的工序集中到一台机床上来完成，打破了传统的工序界限和分开加工的工艺规程。一台具有自动换刀装置、自动交换工作台和自动转换立/卧主轴头的镗铣加工中心，不仅一次装夹便可以完成镗、铣、钻、铰、攻螺纹和检验等工序，而且还可以完成箱体件5个面的粗、精加工的全部工序。
复合化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分为以下两类。【功能复合型】功能复合型机床为跨加工类别的复合机床，包括不同加工方法和工艺的复合，如车铣中心，车、铣、镗型多用途制造中心，激光铣削加工机床，车、镗、铣、磨复合机床，冲孔、成型与激光切割复合机床，金属烧结与镜面切削复合机床，等离子加工与冲压复合机床等。【工序复合型】工序复合型机床应用切具（铣头）自动交换装置、主轴立/卧式转换头、双摆铣头、多主轴头和多回转刀架等配置，增加工件在一次安装下的加工工序数，如多面多轴联动加工的复合机床和主/副双主轴车削中心等。
增加数控机床的复合加工功能将进一步提高其工序集中度，不仅可以减少多工序加工零件的上/下料时间，而且更主要的是可避免零件在不同机床上进行工序转换而增加的工序间输送和等待时间，复合数控机床具有良好的工艺适应性，避免了在制品的储存和传输等环节，提高了加工效率。
5.制造系统自动化
自20世纪80年代中期以来，以数控机床为主体的加工自动化已从“点”（单台数控机床）发展到“线”的自动化（FMS、FTL）和“面”的自动化（柔性制造车间），并结合信息管理系统的自动化，逐步形成整个工厂“体”的自动化。在国外，已出现FA（自动化工厂）和CIM（计算机集成制造）工厂的雏形实体。尽管由于这种高自动化的技术还不够完备，投资过大，回收期较长，但数控机床的高自动化及向FMC、FMS系统集成方向发展的趋势仍是机械制造业发展的主流。
制造系统的自动化除了进一步提高其自动编程、自动换刀、自动上/下料、自动加工等自动化程度外，在自动检测、自动监控、自动诊断、自动对刀、自动传输、自动调度、自动管理等方面也得到进一步发展，同时也提高了其标准化和进线的适应能力，达到“无人化”管理正常生产的目标。习题（1）数控机床有何特点?适应于加工哪种类型的零件?（2）数控机床由哪几个部分组成?各部分的基本功能是什么?（3）说明NC与CNC的区别，以及CNC数控系统的主要优点。（4）什么是点位控制、直线控制、轮廓控制?三者有何区别?（5）数控机床伺服系统分为哪几类?各有何特点?（6）数控系统的档次是如何划分的?什么是经济型数控机床?（7）数控机床技术的发展趋势是什么?第2章 数控编程基础2.1 数控编程概述
1.数控编程的概念
数控加工是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。在数控机床上加工零件时，首先应根据零件图样，按规定的代码及程序格式，将加工零件的全部工艺过程、工艺参数、位移数据和方向，以及操作步骤等信息，以数字的形式记录在控制介质（如穿孔带）上，然后输入到数控装置。数控装置再将输入的信息进行运算处理后，转换成驱动伺服机构来控制机床的各种动作，最后自动地加工出零件来。图2-1所示为数控机床加工零件过程示意图。图2-1 数控机床加工零件过程示意图
上述这种从零件图样到制成控制介质的过程称为数控加工的程序编制，简称数控编程。使用数控机床加工零件时，程序编制是一项重要的工作。迅速、正确而经济地完成程序编制工作，是有效地利用数控机床的具有决定意义的一环。
2.数控编程的内容和步骤
一般来说，数控编程的主要内容包括分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件的加工程序单、制备控制介质、校对检查数控程序和首件试切。【零件分析】所谓零件分析，是指分析零件的材料、形状、尺寸、精度、毛坯形状和热处理要求等，以便确定该零件是否适合在数控机床上加工，或者适合在哪种类型的数控机床上加工（只有那些属于批量小、形状复杂、精度要求高及生产周期要求短的零件才最适合数控加工），同时还要明确加工的内容和要求。【工艺分析与处理】工艺分析与处理是指在对零件图样做出全面分析的前提下，确定零件的加工方法（如采用的工装夹具、装夹定位方法等）、加工路线（如对刀点、换刀点、进给路线）及切削用量等工艺参数（如进给速度、主轴转速、切削宽度和切削深度等）。制定数控加工工艺时，除考虑数控机床使用的合理性及经济性外，还必须考虑所用夹具应便于安装，便于协调工件和机床坐标系的尺寸关系，对刀点应选在容易找正并在加工过程中便于检查的位置，进给路线应尽量短，并使数值计算容易，加工安全可靠等因素。【数值计算】数值计算是指根据零件图样和确定的加工路线，计算出刀具中心的运动轨迹。一般的数控装置具有直线插补和圆弧插补的功能。因此，对于加工中心由圆弧与直线组成的简单的平面零件，只需计算出零件轮廓的相邻几何元素的交点或切点的坐标值，从而得出各几何元素的起点、终点和圆弧的坐标值。如果数控装置无刀具补偿功能，还应计算刀具运动的中心轨迹。对于非圆曲线，需要用直线段或圆弧段来逼近，在满足加工精度的条件下，计算出曲线各节点的坐标值。【编写零件的加工程序单】根据加工路线计算出刀具运动轨迹坐标值和已确定的切削用量及辅助动作，依据数控装置规定使用的指令代码及程序段格式，逐段编写出零件的加工程序单。【制备控制介质】零件加工的程序单编写好后，需要制作成控制介质，以便将加工信息输入到数控装置中，控制介质多采用穿孔纸带。将程序单上的程序按数控装置要求的代码（ISO代码或EIA代码）由穿孔机制成穿孔纸带。穿孔纸带上的程序代码通过光电阅读机输入到数控装置，从而控制数控机床工作。【程序校核及首件试切】程序单和所制作的穿孔纸带必须经过校核和试切削后才能使用。一般的方法是将控制介质上的内容直接输入到数控系统中进行机床的空运转检查，即在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运转绘图，检查机床运动轨迹与动作的正确性。在具有图形显示屏幕的数控机床上，用显示走刀轨迹或模拟刀具和工件的切削过程的方法进行检查更为方便。但这些方法只能检查运动是否正确，不能查出由于刀具调整不当或编程计算不准确而造成工件误差的大小，因此必须用首件试切的方法进行实际切削检查，当发现错误时，应修改程序单或采取尺寸补偿等措施，直到加工出满足要求的零件为止。随着计算机技术的不断发展，也可以采用先进的数控加工仿真系统对数控程序进行校核。
3.数控程序的编制方法
数控程序的编制方法一般分为手工编程和自动编程两种。【手工编程】从零件图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序单、制备控制介质直到程序校核等步骤均由人工完成的数控编程，称为手工编程。手工编程要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算的能力。手工编程适合于点加工或几何形状不太复杂的零件，以及程序编制坐标计算较为简单、程序段不多、程序编制易于实现的场合。这时手工编程显得既经济又及时。【自动编程】自动编程时，编程人员只需根据零件图样的要求，按照某自动编程系统的规定，编写一个零件源程序，送入编程计算机，由计算机自动进行程序编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。自动编程减轻了编程人员的劳动强度，缩短了编程时间；减少了差错，使编程工作更简便，同时解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。工件表面形状越复杂，工艺过程越烦琐，自动编程的优势就越明显。2.2 数控编程规则2.2.1 数控机床坐标系
在GB/T 19660—2005《工业自动化系统与集成 机床数值控制坐标系和运动命名》中规定了数控机床坐标系及其运动方向，这样就给数控系统和数控机床的设计、使用、维修和程序编制带来了极大的便利。
1.数控机床坐标系的规定原则
1）右手直角坐标系 标准的坐标系为右手直角坐标系，它规定了X、Y、Z三个坐标轴的关系，如图2-2所示。右手的拇指、食指和中指分别代表X、Y、Z三个坐标轴，三个手指互相垂直，所指方向分别为X、Y、Z轴的正方向。围绕X、Y、Z各轴的回转运动分别用A、B、C表示，其正向用右手螺旋定则确定。与+X、+Y、+Z等相反的方向用带“′”的+X′、+Y′、+Z′等表示。图2-2 右手直角坐标系
2）刀具运动坐标与工件运动坐标 数控机床的坐标系是机床运动部件进给运动的坐标系。由于进给运动可以是刀具相对于工件的运动（车床），也可以是工件相对于刀具的运动（铣床），所以统一规定有字母不带“′”的坐标表示刀具相对于“静止”工件而运动的刀具运动坐标；带“′”的坐标表示工件相对于“静止”刀具而运动的工件运动坐标。
3）运动的正方向 运动的正方向是使刀具与工件之间距离增大的方向。
2.坐标轴确定的方法及步骤
1）Z轴 一般取产生切削的刀的主轴轴线为Z轴，取刀具远离工件的方向为正向（+Z），如图2-3和图2-4所示。
当机床有多个主轴时，选垂直于工件装卡面的主轴为Z轴；当机床没有主轴时（如数控龙门刨床），用与装卡工件的工作台面垂直的直线为Z轴；若用Z轴方向进给运动部件作为工作台，则用Z′表示，其正向与Z轴相反。图2-3 数控车床坐标系图2-4 数控铣床坐标系
2）X轴 X轴一般位于平行于工件装卡面的水平面内。对于工件做回转切削运动的机床（如车床、磨床），在水平面内取垂直于工件回转轴线（Z轴）的方向为X轴，刀具远离工件的方向为正向，如图2-3所示。
对于刀具做回转切削运动的机床（如铣床、镗床），当Z轴竖直（立式）时，人面对主轴，向右为正X方向，图2-4（a）所示；当Z轴水平（卧式）时，则向左为正X方向，如图2-4（b）所示。
对于无主轴的机床（如刨床），则以切削方向为X正向。若X方向进给运动部件是工作台，则用X′表示，其正向与X正向相反。
3）Y轴 根据已确定的X、Z轴，按右手直角坐标系来确定。同样，Y与Y′的正向相反。
4）A、B、C轴 此3轴为回转进给运动坐标。根据已确定的X、Y、Z轴，用右手螺旋法则来确定，如图2-4所示。
5）附加坐标轴 若机床除X、Y、Z（第1组）的直线运动外，还有平行于它们的坐标运动，则分别命名为U、V、W（第2组）；若还有第3组运动，则分别命名为P、Q、R。若除A、B、C（第1组）回转运动外，还有其他回转运动，则命名为D、E等。
3.数控机床的两种坐标系
数控机床坐标系包括机床坐标系和工件坐标系两种。
1）机床坐标系 机床坐标系又称为机械坐标系，是机床运动部件的进给运动坐标系，其坐标轴及方向按国家标准规定执行。坐标系原点的位置由各机床生产厂来设定，称为机床原点（或零点）。
数控车床的机床坐标系（OXZ）的原点O一般位于卡盘端面，如图2-5（a）所示；或者离爪端面一定距离处，如图2-5（b）所示；或者位于机床零点，如图2-5（c）所示。图2-5 数控车床的两种坐标系XOZ—机床坐标系；XOZ—工件坐标系PPP
数控铣床的机床坐标系（OXYZ）的原点O一般位于机床零点及机床移动部件沿其坐标轴正向的极限位置，如图2-6所示。图2-6 数控铣床的两种坐标系1—工件；2—工作台
2）工件坐标系 工件坐标系又称编程坐标系，供编程用。为使编程人员在不知道是“刀具移近工件”还是“工件移近刀具”的情况下就可以根据图样确定机床加工过程，规定工件坐标系是“刀具相对于工件而运动”的刀具运动坐标系，参见图2-5中的XOZ及图2-6中PPP的XYOZ。PPPP
工件坐标系的原点O也称为工件零点或编程零点，其位置由编P程者来设定，一般设在工件的设计工艺基准处，便于尺寸计算。
4.绝对坐标与相对坐标
运动轨迹的终点坐标相对于起点计量的坐标系称为相对坐标系或增量坐标系。所有坐标点的坐标值均从某一固定坐标原点计量的坐标系称为绝对坐标系。
如图2-7所示，若用绝对坐标表示A、B两点，则有图2-7 绝对坐标与相对坐标
若以相对坐标表示，则B点的坐标是在以A点为原点建立起来的坐标系内计量的，此时终点B的相对坐标为X=-20，Y=-20，其中负BB号表示B点在X、Y轴的负方向。
在编程时，可以依据具体机床的坐标系，并根据编程方便（如根据图样尺寸的标注方式）及加工精度要求选用坐标类型。2.2.2 数控编程代码
1.穿孔带及其代码
记录数控加工程序的控制介质早期都用穿孔纸带。因为穿孔纸带代码清晰地反映了数字、文字和符号，最终都变成了二进制的数字码指令。穿孔纸带是一种机械式的代码孔，不易受环境影响，便于长期保存，且存储的程序量很大，因此在某些情况下仍有应用价值。
常用的标准纸带有五单位（每排五列孔）和八单位（每排八列孔）两种。根据孔道上有孔、无孔的不同组合，可以表示出各种各样的代码。五单位穿孔纸带多用于数控线切割机床；八单位穿孔纸带常用于数控机床，其尺寸规格如图2-8所示。图2-8 八单位标准穿孔纸带尺寸规格
国际上通用的八单位数控穿孔纸带有ISO（国际标准化协会）和EIA（美国电子工业协会）代码，我国的JB3050—82与其等效。ISO编码表及EIA编码表分别见表2-1和表2-2。表2-1 数控机床用ISO编码表表2-2 数控机床用EIA编码表续表
代码中有数字码（0～9）、文字码（A～Z）和符号码。这些代码根据每排孔的个数及其位置的不同予以区别。第3 列和第4 列之间的连续小孔中的导孔（又称同步孔）作为每行大孔的定位基准，并产生读带的同步控制信号。
EIA代码和ISO代码的主要区别在于，EIA代码每行为奇数孔，其第5列为补奇列；ISO代码各行为偶数孔，其第8列为补偶列。补奇列或补偶列的作用都是鉴别纸带的穿孔是否有错。因为一般其中的一个孔未穿孔或未完全穿孔的可能性较大，而至少穿两个孔的可能性极小。
孔码有一定的规律性。所有数字码在第5列和第6列有孔；字母码在第7列有孔。这些规律对数控系统判别代码符号的逻辑设计带来很大方便。
早期的数控机床上大都采用EIA码，目前国际上大都采用ISO码。我国规定新设计的数控产品一律采用ISO代码，但也可以二者兼用。
2.数控编程中的指令代码
在数控编程中，我国和国际上都广泛使用G指令代码、M指令代码及F、S、T指令来描述加工工艺过程和数控机床的运动特征。国际上采用的是ISO 1056：1975《数控机床 穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M的代码》，我国制定了JB/T 3208—1999《数控机床 穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M的代码》。
1）准备功能G指令 准备功能G指令用来规定刀具和工件的相对运动轨迹（即规定插补功能）、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。JB/T 3208—1999标准中规定：G指令由字母G及其后面的两位数字组成，从G00到G99共100种代码，见表2-3。表2-3 准备功能G代码（JB 3208—1999）续表注：①＃号：如果选作特殊用途，必须在程序格式说明中说明。② 如果在直线切削控制中没有刀具补偿，则 G43～G52 可指定为其他用途。③ 括号中的字母d表示可以被同栏中没有括号的字母d所注销或代替，也可被有括号的字母d所注销或代替。④ G45～G52 的功能可用于机床上任意两个预定的坐标。⑤ 控制机上没有 G53～G59、G63 功能时，可以指定为其他用途。
近年来，数控技术发展很快，许多制造厂采用的数控系统不同，对标准中的代码进行了功能上的延伸，或者做了进一步的定义。因此，编程时绝对不能死套标准，必须仔细阅读具体机床的编程指南。
2）辅助功能的指令 辅助功能指令也有100 种（M00～M99），见表2-4。表2-4 辅助功能M代码（JB 3208—1999）续表注：①＃号：如果选作特殊用途，必须在程序说明中说明。② M90～M99 可指定为特殊用途。
各生产厂家在使用M代码时，与标准定义出入不大。有些生产厂家定义了附加的辅助功能，如在车削中心上控制主轴分度、定位等。G代码和M代码的含义及格式将在后续章节中结合具体机床详细介绍。2.2.3 数控加工程序的结构
1.程序的组成
一个完整的零件加工程序由若干个程序段组成；一个程序段又由若干个代码字组成；每个代码字则由文字（地址符）和数字（有些数字还带有符号）组成。这些字母、数字、符号统称为字符。示例如下：
这是一个完整的零件加工程序，它由10个程序段组成，每个程序段以序号“N××”开头，以“LF”作为结束符，也有些数控系统的程序段没有结束符。
整个程序开始于程序号%1000。每个完整的程序必须指定一个编号，供在数控装置存储器的程序目录中查找、调用，以便区别于其他程序。程序号由地址符和编号数字组成。不同数控系统的程序号地址符不同，如FANUC 0M系统用“0”，SMK 8M系统则用“%”等，整个程序用“EM”结束，也有一些系统不用“EM”结束程序。
每个程序段中由若干个代码字组成，如第2个程序段有8个代码字，一个程序段表示一个完整的加工工步或动作。
一个程序的最大长度取决于数控系统中零件程序存储区的最大容量，如日本的FANUC 7M系统零件主程序存储区的最大容量为4KB。也可以根据用户需要扩大存储区的容量。对于一个程序段的字符数，某些数控系统规定了一定的限度，如规定字符数不大于90个，若超过了规定的数量便要分成两个程序段来书写。
2.程序段格式
所谓程序段格式，是指一个程序段中字的书写方式和排列顺序，以及每个程序段的长度限制和规定。不同的数控系统往往有不同的程序段格式，若格式不符合规定，数控系统便不能接受该程序。
程序段由代码字组成，代码字由地址符（用英文字母表示），以及正、负号和数字组成，约定正号省略不写。每个程序段前冠以程序段号，程序段号的地址符都用“N”表示。
例如：
程序段格式有3种，即固定程序段格式、使用分隔符的程序段格式和使用地址符的可变程序段格式。前两种已很少使用，目前广泛采用使用地址符的可变程序段格式。在这种格式中，代码字的排列顺序没有严格的要求，代码字的数目及代码字的长度都是可以变化的，不需要的代码字及与上段相同的模态代码字可以不写，其特点是程序简单，可读性强，易于检查。
3.主程序和子程序
在一个加工程序中，如果有多个一连串的程序段完全相同（即零件有多处的几何形状和尺寸完全相同，或者顺序加工相同的工件），就可以将这些重复的程序段单独抽出来按一定的格式做成子程序，并存入子程序存储器中。子程序以外的程序段为主程序。在执行主程序的过程中，如果需要，可以调用子程序，并可以多次重复调用。某些数控系统在子程序执行过程中还可以调用其他的子程序，即所谓“多层嵌套”，从而大大简化了编程工作，缩短了程序长度，节约了程序存储器的容量。主程序与子程序的关系如下：
子程序的格式除有子程序名外，还要有代码字M17作为子程序结束并返回主程序的指令，子程序的其余部分的编写方式与主程序的完全相同。
4.常用地址符及其含义
常用地址符及其含义见表2-5。注意，不同的系统所用的地址符及其定义不尽相同。表2-5 常用地址符及其含义2.2.4 数控机床的最小设定单位
当数控机床的数控系统发出一个脉冲指令时，经伺服系统的转换、放大、反馈后，推动机床的工件（或刀具）实际移动的最小位移量称为数控机床的最小设定单位，又称为最小指令增量或脉冲当量，一般为0.01～0.0001mm，视具体数控机床而定。2.3 数控加工工艺分析
数控编程工作中的工艺设计是十分重要的环节，它关系到所编制的零件加工程序的正确性与合理性。由于数控加工过程是在加工程序的控制下自动进行的，因此对加工程序的正确性与合理性要求极高，不能有丝毫差错。正因如此，在编写程序前，编程人员必须对加工过程、工艺路线、刀具、切削用量等进行正确、合理的确定和选择。
虽然数控机床与普通机床的工艺处理基本相同，但又各有其特点。一般来说，数控加工的工序内容要比普通机床加工内容复杂。从编程来看，数控加工程序的编制要比普通机床编制工艺过程更复杂。有些本来可由操作者灵活掌握、随时调整的事情，在数控加工中都变成了必须事先选定和安排好的事情，这样才能保证加工的正确性。数控编程中的工艺处理主要包括数控加工的合理性分析，零件的工艺性分析，工艺过程和工艺路线的确定，零件安装方法的确定，选择刀具和确定切削用量等。2.3.1 数控加工的合理性分析
数控加工的合理性分析包括哪些零件适合于数控机床的加工，以及适合于在哪一类机床上加工。
通常，合理性分析考虑的因素是零件的技术要求能否得到保证，对提高生产率是否有利，经济上是否合算。一般来说，对于零件的复杂程度高、精度要求高、多品种和小批量的生产，采用数控加工会获得较高的经济效益。
在数控机床较多的工厂，要根据机床性能的不同和对零件要求的不同，对数控加工零件进行分类。不同类别的零件应分配在不同类型的数控机床上进行加工，以获得较高的生产效率和经济效益。数控车床适合于加工形状比较复杂的轴类零件和由复杂曲线回转形成的模具内型腔；立式加工中心适合于加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂的平面，以及模具的内、外型腔等；卧式加工中心适合于加工复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等；多坐标联动的卧式加工中心可以加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。2.3.2 零件的工艺性分析
零件的工艺性涉及的问题较多，在“机械制造工艺”等相关课程中均有专门介绍。这里主要从编程角度对编程的可能性与方便性进行分析。
一般来说，编程方便与否常常用来衡量零件数控加工工艺性的好坏。为了方便编程，首先，零件图样上的尺寸标注应便于计算，符合编程的可能性与方便性的原则。其次，零件的内、外形状应尽量采用统一的几何类型或尺寸。这样不仅能够减少换刀次数，还有可能应用零件轮廓加工的专用程序。由于工件圆角的大小决定着刀具直径的大小，所以很容易看出工艺的好坏，主要的数控加工零件应采用规范化设计结构及尺寸。
有些数控机床具有镜像加工的功能。因此，对于对称性的零件，只需编制其半边的程序即可；对于具有多个相同几何形状的工件，只需编制其中一个几何形状的加工程序即可。2.3.3 确定数控加工的工艺过程
在确定数控加工的工艺过程中应注意以下3个问题。
1.工序的划分
根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般按以下方法进行。（1）刀具集中分序法是指按所用刀具划分工序，即用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，然后再换其他刀进行后续加工的方法。这样可以减少换刀次数，压缩空行程时间，减少不必要的定位误差。（2）粗、精加工分序法是指对单个零件要先进行粗加工、半精加工，最后进行精加工，或者对一批零件先全部进行粗加工、半精加工，最后再进行精加工的方法。粗、精加工之间，最好隔一段时间再进行，以便粗加工的零件得以充分地进行时效处理，从而提高零件的加工精度。（3）加工部位分序法是指一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度要求较低的部位，再加工精度要求较高的部位的方法。
在划分工序时，一定应视零件的结构与工艺性、机床的功能、零件数控加工内容的多少、安装次数及生产组织等情况灵活掌握。零件加工采用工序集中或分散的原则，要根据实际需要和生产条件来定。
2.加工顺序的安排
加工顺序的安排应该考虑零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的需要，重点是保证定位夹紧时工件的刚性和加工精度。加工顺序安排一般应按下列原则进行。（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。（2）先进行内型、内腔加工工序，后进行外形加工工序。（3）以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重复定位的次数、换刀次数与挪动压紧元件的次数。（4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。
3.数控加工工序与普通工序的衔接
数控加工工艺过程并不是指从毛坯到成品的整个过程。由于数控加工工序经常穿插于零件加工的整个工艺过程中间，因此在制定数控加工工艺过程时，一定要使之与整个工艺过程协调、吻合。2.3.4 选择走刀路线
走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹和方向。每道工序加工路线的确定都是非常重要的，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。确定走刀路线的一般原则如下所述。（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度。（2）方便数值计算，减少编程工作量。（3）缩短走刀路线，减少进/退刀时间和其他辅助时间。（4）尽量减少程序数量，减少占用存储空间。
所确定的加工路线应保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。例如，在铣床上进行加工时，因刀具的运动轨迹和方向不同，可能是顺铣或逆铣，不同的加工路线所得到的零件表面的质量也不同。在铣
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]