数控编程范文

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随着当今科技的飞速发展，社会需求发生较大改变。传统机械生产已经不能很好地适应高精度、高效率、多样化加工的要求。而数控机床能有效地解决复杂、精密、小批量的零件加工问题，满足不同机械产品快速更新换代的需要，成为当今机械加工技术的趋势与潮流。

其中数控车床由于具有高效率、高精度和高柔性的特点，在机械制造业中得到广泛应用。但是，要充分发挥数控车床的作用，核心点在编程，即根据不同的零件的特点和精度要求，编制合理、高效的加工程序。

下面以FANUC0-Oi系统为例，就数控车床加工编程方法做些探讨。

一、正确选择和设立程序原点：

在数控车编程时，首先要选择工件上的一点作为数控程序原点，并以此为原点建立工件坐标系。程序原点的选择要尽量满足程序编制简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。为了提高零件加工精度，方便计算和编程，通常将程序原点设定在工件轴线与工件前端面、后端面、卡爪前端面的交点上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。

二、合理选择进给路线：

进给路线是指刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从对刀点开始进给运动起，一直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径，是编写程序的重要依据之一。合理地选择进给路线对于数控加工尤为重要，应遵守进给路线短的原则，在满足换刀需要和确保安全的前提条件下，使起刀点尽量靠近工件，减少空走刀行程，缩短进给路线，节省执行时间；在安排刀具回零路线时，尽量缩短两刀之间的距离，以缩短进给路线，提高生产效率；粗加工或半精加工，毛坯余量较大时，应采用循环加工方式，采取最短的切削进给路线，减少空行程时间，提高生产效率，降低刀具磨损。同时，要考虑如何保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求，合理选取起刀点、切入点和切入方式，认真思考刀具的切入和切出路线，尽量减少在轮廓处停刀，以免切削力突然变化造成弹性变形而留下刀痕。对于一些复杂曲面零件的加工，可以采用宏程序编程，从而减少和免除编程时烦琐的数值计算，精简程序。

三、加工程序编制实例。

以图示零件（毛坯是直径145mm的棒料）来分析数控车削工艺制订和加工程序的编制。分粗精加工两道工序完成加工。根据零件的尺寸标注特点及基准统一的原则，编程原点选择零件左端面。

Φ45底孔已手动钻削，外圆及孔加工程序编制如下：

四、结束语：

总之，在回转体零件的加工中，我们需要掌握一定的数控车床编程技巧，编制出合理、高效的加工程序，保证加工出合格产品，同时使数控车床能安全、可靠、高效地工作。

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1. 数控加工工艺的概念：数控加工工艺源于传统的加工工艺，将传统的加工工艺、计算机数控技术、计算机辅助设计和辅助制造技术有机地结合在一起，它的一个典型特征是将普通加工工艺完全融入数控加工工艺中。

2. 数控加工工艺的基本特征：工艺规程是操作者在加工时的指导性文件。在普通机床上加工零件时，工艺规程实际上只是工艺过程卡，机床的切削用量、走刀路线、工序的工步等往往是由操作者自行选定。在数控机床上加工零件是要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序。因此，数控加工程序与普通机床工艺规程有很大差别，涉及的内容也较广。这就要求数控编程人员对数控机床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法都要非常熟悉。同时，数控加工具有工序内容复杂、工步的安排更为详尽等特点。

3. 数控加工工艺的重要性：工艺方案的好坏不仅会影响机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。普通加工工艺是数控加工工艺的基础和技术保障，数控加工工艺是数控编程的基础和核心，只有将数控加工工艺合理、科学地融入数控编程中，编程员才能编制出高质量和高水平的数控程序。数控编程也是逐步完善数控工艺的过程。编程员接到一个零件或产品的数控编程任务，主要的工作包括根据零件或产品的设计图纸及相关技术文件进行数控加工工艺可行性分析，确定完成零件数控加工的加工方法；选择数控机床的类型和规格；确定加工坐标系、选择夹具及其辅助工具、选择刀具和刀具装夹系统，规划数控加工方案和工艺路线，划分加工区域、设计数控加工工序内容，编写数控程序，进行数控程序调试和实际加工验证，最后对所有的数控工艺文件进行完善、固化并存档等方面的内容。

4. 数控加工工艺应用实例：

我们以往数控加工时采用的是根据数控编程人员手写的简单编程清单从程序数据库中调用数控加工程序，此法在工艺传统而又成熟的CRT模具时常用，但如今面临着大量复杂的外协工件时，就有些效率低且不够系统、规范了，吊钩模具是一种比较常见的模具类型，我们就从此开始进行数控加工工艺的尝试，建立了详细的数控加工工序卡（如下图所示）。

为了使之更加直观，方便加工人员理解加工流程和目的，我们又利用专业的UG-NX软件和简单的画图软件制作了三维造型加工示意图，简单标明了程序名和相应加工部位以及编程中心（如下图所示）。

5. 数控加工工艺实际应用后的体会：

5.1.数控加工工艺远比普通机械加工工艺复杂

数控加工工艺要考虑加工零件的工艺性，加工零件的定位基准和装夹方式，也要选择刀具，制定工艺路线、切削方法及工艺参数等，而这些在常规工艺中均可以简化处理。因此，数控加工工艺比普通加工工艺要复杂得多，影响因素也多，因而有必要对数控编程的全过程进行综合分析、合理安排，然后整体完善。相同的数控加工任务，可以有多个数控工艺方案，既可以选择以加工部位作为主线安排工艺，也可以选择以加工刀具作为主线来安排工艺。数控加工工艺的多样化是数控加工工艺的一个特色，是与传统加工工艺的显著区别。

5.2.数控加工工艺设计要有严密的条理性

由于数控加工的自动化程度较高，相对而言，数控加工的自适应能力就较差。而且数控加工的影响因素较多，比较复杂，需要对数控加工的全过程深思熟虑，数控工艺设计必须具有很好的条理性，也就是说，数控加工工艺的设计过程必须周密、严谨，没有错误。

5.3.数控加工工艺的继承性较好

凡经过调试、校验和试切削过程验证的，并在数控加工实践中证明是好的数控加工工艺，都可以作为模板，供后续加工相类似零件调用，这样不仅节约时间，而且可以保证质量。作为模板本身在调用中也是一个不断修改完善的过程，可以达到逐步标准化、系列化的效果。因此，数控工艺具有非常好的继承性。

5.4.数控加工工艺必须经过实际验证才能指导生产

由于数控加工的自动化程度高，安全和质量是至关重要的。数控加工工艺必须经过验证后才能用于指导生产。在普通机械加工中，工艺员编写的工艺文件可以直接下到生产线用于指导生产，一般不需要上述的复杂过程。

结束语：正所谓“磨刀不误砍柴工”，初步体会到数控加工工艺的重要性及其优点后，工艺和编程人员应不断总结、积累工艺分析方面的实际经验，使之程序化、规范化，更好地服务于生产！

参考文献：

[1] 徐宏海 《数控加工工艺》

[2] 黄卫 《数控技术与数控编程》

[3] 张超英 罗学科《数控加工综合实训》

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中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（a）-0100-02

正文：数控机床适用性较强，我们应发挥数控机床的优势，通过编程与操作的手段尽量提高加工效率。数控编程分为手工和自动编程两种，对于形状简单的零件，手工编程比较简单，而且经济、及时。因此手工编程应用广泛，只有对形状复杂的工件采用自动编程。以下谈谈在数控编程技巧。

1 工件原点的选择

工件原点又称编程原点。为了方便编程，首先要在零件图上选定一个编程原点，并以此点为原点建立一个新的坐标系，称编程坐标系或零件坐标系。为了方便于坐标点的计算、加工过程中的对刀以及满足设计基准与工艺基准的统一，保证加工精度，在数控车床上编程原点一般设在工件的右端面或左端面与主轴回转中心线的交点上；在数控铣床上，为了方便编程，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准，以及计算最方便的原则来确定工件上某一点为工件原点。

2 走刀路线的选择与优化

主要遵循以下原则：

（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度。

铣床上加工位置精度要求较高的孔系时，如果加工孔顺序安排不当，就可将坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。如图所示零件上六个尺寸相同的孔，有两种走刀路线，如图1（b）、（c）。如采用（b）图加工路线加工时，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，x向反向间隙会使定位误差增加，从而影响5、6孔与其他孔的位置精度；如采用图c加工路线加工时，加工完4孔后往上移动一段距离，然后在折回来再进行5、6孔的加工，使各孔的加工进给方向一致，避免反向间隙的引入，提高了5、6孔的位置精度。（如图1）

刀具的进退刀路线要尽量避免在轮廓处停刀或垂直切入切出工件，以免留下刀痕。

（2）使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率。（如图2）

如图2所示，（b）图的进刀路线可使各孔间距的总和最小，空程最短，节省定位时间。

（3）最终轮廓一次走刀完成

如图所示，（a）图采用行切法加工内轮廓，不留死角，但两次走刀的起点和终点间留有残余高度，影响表面粗超度，（b）图采用环切法，表面粗超度小，但刀位计算略为复杂，走刀路线也较行切法长。（c）图的走刀路线为先用行切法，再用环切法，使表面光整。所以方案c最佳。（如图3）

3 循环指令的合理选用

在FANUC oi数控系统中，切削循环加工指令有很多种，每一种指令都有其各自的加工特点，工件加工后的加工精度也有所不同，所以我们在选择的时候要仔细分析每个指令的特点，合理选用，争取加工出精度较高的零件。

G71、G72与G73的选择。

G71为外圆粗车循环指令，它适用于轴向尺寸较长的棒料毛坯的加工，需多次走刀才能完成的粗加工。但该指令的应用有它的局限性，即零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调递增或递减。

G72为端面粗车循环指令，它也是一种复合循环指令。与G71不同的是该指令适用于Z向余量小、X向余量大的回转体零件的粗加工，所加工零件轮廓同样必须符合X轴、Z轴方向同时单调递增或递减。

G73为复合固定循环指令，它是一种多次成形封闭循环指令，该指令适于粗车轮廓形状与零件轮廓形状基本接近的毛坯，如：铸件、锻件类毛坯。对零件的单调性没有要求。使用G71、G72指令则会产生许多无效切削，且浪费时间。

这三个指令不可同时混淆使用。

G92与G76的选择。

G92是直切法切削，X向进刀的同时Z向切入点不变化适合小螺距，但牙形精度较高。由于刀具移动切削均靠编程完成，所以加工程序较长，由于刀刃在加工中易磨损，因此在加工中要经常测量。比如需加工高精度、大螺距的螺纹，则可采用G92、G76混用的办法，即先用G76进行螺纹粗加工，用G92进行精加工。需要注意的是粗精加工时的起刀点要相同，以防止螺纹乱扣的产生。

G76是斜切法切削，系统自动计算每一刀的切入点，即每一刀x向进刀的同时z向切入点会向前变化，终点不变，适合大螺距螺纹，也有利的保护了刀具，但牙形精度较差。但工艺性比较合理，编程效率较高。

4 G代码与M代码指令的应用

4.1 G28与G29

参考点是机床上的一个固定点，通过参考点返回功能刀具可以容易地移动到该位置。参考点主要用作自动换刀或设定坐标系。G28为返回参考点指令，它用以表示各轴以快速移动速度定位到中间点或参考点。因此，为了安全，在执行该指令之前，应该清除刀具半径补偿和刀具长度补偿。G29为从参考点返回指令，从参考点经过中间点沿着指定轴自动地移动到指定点。实际加工中，应巧妙利用返回参考点指令，可以提高产品的精度。

4.2 M00与M05

M00为程序暂停指令，M05为主轴停转指令。系统执行M00指令时，进给、切削液停止，但是主轴仍在转动，如果与M05指令结合使用，主轴停转，就可进行某一手动操作，如换刀、零件的调头、测量零件尺寸等。系统保持这种状态，直到重新启动机床，继续执行M00程序段后面的程序。

4.3 M98与M99

M98为程序调用指令，M99返回主程序指令。某些被加工的零件中，常常会出现几何形状完全相同的加工轨迹，在程序编制中，将有固定顺序和重复模式的程序段，作为子程序存放，可使程序简单化，主程序执行过程中如果需要某一个子程序，可以通过M98指令调用子程序，执行完后通过M99返回主程序，继续执行后面的程序段。

4.4 G00与G01

G00指令为快速定位指令，G01为直线插补指令。G00指令使刀具移动的速度是由机床系统设定的，G01指令使刀具移动的速度是根据切削要求确定的，在程序段中，只要刀具做进刀和退刀动作（刀具与工件无接触），都尽量使用G00指令，以提高零件的生产效率。

4.5 G04

G04为时间暂停指令。程序在执行到某一段后，需要暂停一段时间，进行某些人为的调整。当暂停时间一到，继续执行下一段程序。

总之，数控机床在机械制造业中的应用越来越广泛，为了充分发挥数控机床的作用，我们必须要在编程中掌握一定的技巧，结合生产实际，编制出合理、高效的加工程序，能使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，让学生在以后的工作中学有所用。

参考文献

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数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是综合应用计算机、自动化控制、自动检测及密集机械等高新技数的产物。随着数控技术的发展与普及，现代化企业对于懂得数控加工技术，能进行数控加工编程的技术人才的需求量也将不断增加，数控加工在生产过程中发挥着积极作用。在实际加工过程中，对于同一个零件不同的加工方案反映出不同的加工效果，如何更好的发挥数控车床的作用，根据生产的具体条件在编程加工中灵活选择不同的加工方案具有积极的意义，下面以轴类零件编程需要考虑的几点加以分析。

1.合理确定加工路线

在实际进行数控编程时，确定加工路线的原则应在保证零件加工精度和表面粗糙度的条件下，应尽可能缩短加工路线，以便提高生产率。

在加工编程过程中应根据具体情况考虑以下几点：

1.1 精、粗加工分开

1.1.1 确保加工精度

首先应考虑粗、精加工分开的原则，先粗加工再精加工，通常在一次装卡中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其他表面。如图1所示的零件，数控加工中应先切除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一遍，以满足加工精度和表面粗糙度的要求。有同轴度要求的内外圆柱面或者有垂直度要求的外圆与端面，应尽可能在一次装夹中完成，以减小工件的定位误差。

图1

1.1.2 防工件变形

对于容易发生加工变形的零件，通常粗加工后需要进行矫形，这时粗加工和精加工作为两道工序，可以采用不同的刀具或不同的数控车床加工。对毛坯余量较大和加工精度要求较高的零件，应将粗车和精车分开，划分成两道或更多的工序。将粗车安排在精度较低、功率较大的数控车床上，将精车安排在精度较高的数控车床上。以图2（a）所示手柄零件为例，说明工序的划分。

图2

该零件加工所用坯料为?30棒料，批量生产，加工时用一台数控车床。工序划分如下：

第一道工序（按图b所示将一批工件全部车出，包括切断），夹棒料外圆柱面，工序内容有：先车出?12 和?20 两圆柱面及圆锥面（粗车掉R42圆弧的部分余量），转刀后按总长要求留下加工余量切断。

第二道工序（见图c），用?12外圆及?20端面装夹，工序内容有：先车削包络SR7球面的30°圆锥面，然后对全部圆弧表面半精车（留少量的精车余量），最后换精车刀将全部圆弧表面一刀精车成形。

在数控加工划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，零件的批量，机床的功能，零件数控加工内容的多少，程序的大小，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。什么零件宜采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，也要根据实际情况来确定，但一定要力求合理。

1.2 加工路线的确定

图3给出了三种不同的轮廓粗车切削进给路线。

图3

其中图a为矩形循环进给路线，其路线总长最短，图b为三角形循环进给路线;图c表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能控制车刀沿着工件轮廓线进行进给的路线。因此在同等切削条件下的切削时间最短，刀具损耗最少，为最常用的粗加工切削进给路线，但也有缺点，粗加工后的精车余量不够均匀，一般需安排精加工。所以实际加工时要根据具体情况运用不同的方法。

2.合理选择切削用量

粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本。切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量;其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量;最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。

切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量;其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量;最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合实践经验而定。

粗加工时， 由于对工件表面质量没有太高的要求，进给量f主要受刀杆、刀片、机床、工件等的强度和刚度所承受的切削力限制，一般根据刚度来选择。工艺系统刚度好时，可用大些的f;反之，适当降低f。

精加工、半精加工时，f应根据工件的表面粗糙度Ra要求选择。Ra要求小的，取较小的f，但又不能过小，因为f过小，切削厚度hD过薄，Ra反而增大，且刀具磨损加剧。刀具的副偏角愈大，刀尖圆弧半径愈大，则f可选较大值。一般，精车时可取0.10～0.20mm/r。

3.灵活运用多种数控编程指令

外圆轮廓零件编程指令较多，其中G71外圆粗车循环指令、G73封闭切削循环指令及G70精加工循环等编程指令在外圆轮廓的粗加工中运用较多，编程加工过程中要熟悉编程指令，灵活的选择和运用各个指令，运用各种方法保证产品加工精度，有效的提高产品加工效率。

下面以图形走刀路径及注意事项说明各指令的选择应用。

（1）外圆粗切削循环（G71）

当给出图4所示加工形状的路线AA′B 及背吃刀量，就会进行平行于Z轴的多次切削，最后再按留有精加工切削余量Δw和Δu/2之后的精加工形状进行加工。

图4 外圆粗加工循环

在此应注意以下几点：

1）在使用G71 进行粗加工循环时，只有含在G71 程序段中的F、S、T功能才有效。

而包含在nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定对粗车循环也无效。

2）AB之间必须符合X轴、Z轴方向的共同单调增大或减少的模式。

3）可以进行刀具补偿。

由于该指令对零件的轮廓有特殊的要求，X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减小。

（2）封闭切削循环（G73）

这种方式对于铸造或锻造毛坯的切削是一种效率很高的方法。G73循环方式如图6所示。

用G73时，与G71一样，只有G73程序段中的F、S、T有效。

运用G73指令编程加工时，要合理的确定切削余量，直径方向的总切削余量确定原则为：

余量较均匀毛坯件切削余量=各轴段轮廓最大余量处余量

棒类零件毛坯件切削余量=1/2（棒料毛坯直径C轮廓最小直径处直径）

循环次数R值确定原则为：切削余量除以每刀切削量（取整）

图5 封闭切削循环

（3）精加工循环（G70）

由G71、G73 完成粗加工后，可以用G70 进行精加工。

在这里G71、G73程序段中的F、S、T的指令都无效，只有在G70程序段中的F、S、T才有效。

结合以上编程指令各自的走到路径，合理选择指令对产品外圆轮廓进行粗加工，可以提高产品加工效率，保证产品质量。对于余量不均匀的轮廓应尽量采用G71指令编程加工，如用G73指令编程加工时，会导致空走刀轨迹过多，降低产品加工效率。

4.结束语

综上所述，只有正确分析数控加工零件的工艺，合理的选择切削用量，灵活地使用各编程指令，才能控制好产品加工精度，真正提高产品加工效率，切实发挥数控车床的作用。

参考文献

[1]新编数控机床加工工艺与编程操作及故障诊断维修技术实用手册/主编王晓东.北方工业出版社，2006.6.

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（晋中学院，榆次 030600）

（Jinzhong University，Yuci 030600，China）

摘要：列举了在《数控编程》教学中出现的一些问题，针对这些问题从改变讲述知识的方法、引用现代教学方法及教师提高自身素质实现理论实践一体化等方面介绍了提高教学质量的方法。

Abstract: This paper lists some problems in teaching the NC Programming, aiming at these problems, introduces methods of improving the teaching quality in terms of changing the teaching process, quoting about knowledge of modern teaching methods and self-improvement of teachers to realize integration of theory and practice.

关键词：数控 教学教改 模拟

Key words: numerical control；education reform；simulation

中图分类号：G42 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）27-0251-01

0引言

数控技术是一门新兴的学科，它有别于传统学科，非常注重注重知识的运用，在具体学习过程中比较难于把握，所以，针对以上问题，我们做出了如下建议：

1改变教学方法，改善课堂氛围

数控技术相对来说，是一门比较枯燥的学科，因为它的理论化比较强，需要学生在课堂上接受大量的理论知识，传统的教学方式已经无法完全满足学生门的需求，在课堂教学中，我们可以引进一些新的教学方法，这样做不仅改变传统的枯燥的教学模式，还能使学生在愉悦的范围内更加容易接受新鲜的事物，更具有学习上的主动性。

对一些容易引起争议的问题可运用提问技巧进行提问，让学生进行讨论，比如讲NC代码的规范定义中，提出如果数控系统功能增多了，超过100种，该如何定义？字地址、功能字的含义能否改变？不同的数控系统是否能完全统一？现有代码有无不足？能否用新的代码来取代？在讲解刀具半径补偿时，提出能否用相同的程序完成零件的粗精加工等。在讲课时，如果能较好地运用提问法，就能加强与学生的双向交流，活跃课堂气氛。因此，在备课时，应设计一些具有思考性、启发性的问题，在课堂上通过点名提问或自由抢答的形式和学生进行互动。

2现代教学方法的引用

在授课时发现教材上的一些内容很具体，但缺乏新意，有些内容很容易讲述，但是初学者很难理解。学生对于对刀、走刀轨迹、设置刀具偏置等问题的理解仅停留在表面上，好像知道了，但是应用时往往出问题，对于这样的问题在教学中如果只采用讲述是达不到很好的效果的。

在授课时可应用多媒体课件和数控编程模拟软件，经过多媒体动画演示后，学生不但清楚了了对刀的过程，走刀路线，也理解了这项工作的本质和意义及其重要性。在教学活动中引入多媒体技术使课堂的气氛也活跃了起来，而这从静态的讲述到动态的演示、从书本上的文字到屏幕上的动画，这一变提高了学生的理解能力，也让枯燥的讲述过程变成了互相的交流。

3理论实践一体化

实现理论实践的一体化，包含两个方面的内容：

3.1 教师教学的理论实践一体化在以往的教学中，理论课教师主要以教材为依据，传授专业理论知识，而实习指导老师主要依靠经验指导实习，出现理论教学与实践教学侧重点各有不同，甚至相互脱节的现象，使学生难以形成一个完整的专业概念。为从根本上提高整体教学质量，可以对教师进行系统的培训，使得专业教师能够上机床，实习老师能够上讲台，并逐渐实现由各科专业老师结合本学科的教学重点组织实践内容，安排具体实践时间，实习老师辅助教学，专业老师全程负责的实践教学模式，这样使得所学理论能够及时在实践中得到应用，使学生更好的体会到理论在实践中的作用，而在实践中发现了问题，教师可以立即进行纠正讲解，使实践更加规范正确，从而取得较好的教学效果。

3.2 学生学习的理论实践一体化在理论教学中应加强与实践的紧密结合，教师在理论的讲解中尽量多的应用实物教具或带领学生到操作现场进行观察，并在学习中注重理论与实践的相互渗透，例如在编程学习中，教师对学生作业的批改不仅是体现在纸上，而是要进一步指导学生对模拟加工出的零件进行分析，指出程序中不合理的地方，对学生加以指导。

教师的主要职责，古语有云“传道、授业、解惑”，如何理解这句话的真正含义呢，在机器制造业日益发展的今天，教师的职责不仅仅停留在传授文化知识方面，而是要进一步培养学生们的动手能力和实践能力，指出学生们学习上的不足之处。在此同时，教师也应积极提升自身的素质，只有在不断提高自己，才能保证教学质量的提高，提高教学水平。

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对职业院校《数控系统原理》课堂教学如何进行，本人进行了探索。在数控编程技术课程中实施行动导向教学,需要教师转变观念,从专业人才培养目标出发,确定学生对数控编程的能力培养目标,从而构建行动导向的知识模块。在总结过去教学方法的基础上,希望能不断创新,不断改进教学方法和手段,在教育过程中充分发挥学生的主体作用,通过多种方法有针对性地开展教学活动,充分调动学生的学习主动性、创造性,努力提高课堂教学效率。总结多年的教学实践，我有如下几点粗浅的体会

一、 活跃课堂气氛、变通讲述方法学好数控技术需要坚实的理论基础和丰富的实践经验，学生获得理论基础的主要途径是课堂教学。而数控技术本身是一门较为枯燥的学科，没有生动的事例可以讲解数控专业，也没有经典的故事可供引用，传统的灌输的方法极易使学生失去学习兴趣。如果教师有扎实的功底，同时教学过程中引入新的理念和方法，营造轻松活跃的课堂氛围，就可以使学生在课堂上始终保持高昂的情绪。例如：生动形象的比喻问题：刀具的补偿概念是数控编程技术中一个非常重要的概念，而学生对于刀具补偿概念的理解往往停留在表面上，好像知道了，但是应用时就往往出问题。归根结底还是对刀具补偿概念的理解深度上不够。 解决方法：例如在讲述刀具的半径补偿时可以利用生活中的例子做比喻让学生不但记住指令而且能够理解中国知网论文数据库。通过比喻不但使学生在思想上理解了刀具半径补偿的概念，而且由于更深入的理解也使得实际应用上更能灵活多变的使用刀具半径补偿功能提高加工效率。 小结：日常生活中有很多事例都可以被引入到数控教学中，教鞭、粉笔盒、钢笔、书本、讲台等都可以作为道具，同时数控系统、数控编程中的很多理论都可以采用计算机动画的方式进行演示。二、 实现实践教学与理论教学的融合实践教学与理论教学的整合并不是简单的教学合并数控专业，而是从知识体系上的融合，具体根据各个知识模块教学的需要，设计实践与理论融合的方式，以及融合的比例。例如有些课上实训后开始讲授理论，如讲授数控加工刀具时，直接在实训室进行，学生通过理论讲解并现场使用，马上就理解了原来难以理解的理论知识。实习教学是数控专业的一个重要环节,由于数控加工牵涉到机床、夹具、刀具、工艺路线、切削参数及编程方面的知识,由于数控设备少,我们可先在普通设备上培训有关知识,避免一开始就就让大批学生涌向数量不多的数控机床,等到相关知识准备好了,需要进行程序运行时才上数控机床,这就大大减少了数控机床的工作量,从而缓解了设备不足的压力。因此,我建议实习应按普通机床加工(如普车、普铣)→仿真模拟训练→数控机床操作三步进行,其中,普车普铣旨在让学生掌握主要的机械加工工艺与装夹方法。训练其对不同材料,不同零件,采用何种工艺路线,及在不同的工艺路线、不同的主轴转速、进给速度及切削深度条件对工件的形位精度产生的影响。培养学生对切削加工参数和工艺路线制定的感性认识。仿真模拟训练主要是培养学生对编程指令和机床面板的熟练程度,为在数控机床上的操作打下坚实的基础。避免因指令不熟而损坏数控设备。三、充分利用多媒体教学结合现有的教具进行多元化教学

在讲述数控编程时，我们都会给学生准备一些图纸让学生进行练习，而如果只用工件的图纸的话就不会有很好的效果。因为图纸毕竟不能完全的把零件的所有特点表达的非常的清楚，学生也很难理解所编写的程序的加工结果到底是个什么东西。如果我们在提供给学生图纸的同时也提供一个已加工的工件的话数控专业，效果就比较好了。对于初学编程的学生，需要将零件的图纸和零件结合起来，让学生了解到程序运行的结果就是这个工件了，即省了很多时间对零件的特点进行讲述，又把被动的讲述变成让学生主动的思考。使学生学会能够根据工件的实际特点确定加工方式，能根据工件的最后几何形状主动思考编程过程中存在的问题，并提出问题进行解决。虽然在这个过程中我们只提供了一个完整的工件，但看似简单的一个过程却将学生从被动接受的角色转换成主动思考的角度了。这一转换不但提高了学生学习的效率，而且使学生在学习中逐渐掌握了正确的 学习方法，而这一点才是最重要的。

四、师资队伍的建设,对数控教师进行再培养

教师是课程建设与组织教学实施的主体,其素质高低直接影响课堂教学目标的实现,而数控专业又是一门工程实践性的学科,且发展很快,对从事数控专业的教师而言,应既是知识的传播者,也是实践的示范者。目前,中等职业教育学校的专业教师,大多是从学校到学校,缺乏实践这一环节的训练,在动手能力的培养上还有待提高,同时,由于该专业的特点,在理论上还需加强专业学习,把教材钻深钻透中国知网论文数据库。因此,作为数控专业的教师必须加强“双师型”能力的培养。作到台上能讲,台下能做,理论联系实际,才能真正地把这一门课上好。而要做到这些,任课老师积极主动地投入学习,是十分重要的,但光有老师一方面的积极性是远远不够的,为了让老师尽快向双师型过渡,学校对教师的关心和培养,更为重要。学校应尽量为教师的理论提高创造必要条件,争取多让老师参加社会或高校的理论培训和学术交流,让教师能熟悉和了解数控技术的发展、动态和方向。及时掌握最新理论,在实践上,学校也应鼓励和支持教师积极参加实践操作,参加实习指导,为教师提高动手能力提供更多更方便的条件。双师型教师的培养将直接影响到数控人才的培养。 职业教育要以就业为导向，以服务生产第一线为目的。数控编程技术是一门应用性很强的实用技术数控专业，能够让学生扎实的掌握这门技术，并能够使用这门技术为生产制造服务，成为一名合格的现代高技能人才。是我们每一位老师的忠实的愿望。困则思变，只有在不断的变化和尝试中我们才能真正的做到传道、授业、解惑。随着机械制造业的发展和更多的新技术的出现，职业学校的老师必然面临着更多的考验，如何让学生掌握实用技术、技能，更有效地提高教学效率，是我们永恒的探讨主题。

参考文献

[1]顾华.数控加工与编程[M].北京：人民邮电出版社，2008

[2]钱东东.实用数控编程与操作[M]. 北京：北京大学出版社，2007

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中图分类号他TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）106-0162-02

1零件分析

如图1所示的是三角凸台注塑件产品[16] ，零件材料为ABS，材料的收缩率为5‰，注塑件产品的厚度为2mm。三角凸台的凸模的分型面为产品的下表面，凸模的材料为锻造铝合金6061，凸模的尺寸设计依据产品尺寸设计，然后将比例缩小2mm的产品厚度。至于调整材料的收缩率，通过刀具补偿值来统一调整获得凸模尺寸，而且与其从设计角度和制造角度相比，在制造过程中通过调整刀具长度值要比设计容易实现。

2 工艺分析

工件材料为锻造铝合金6061，原牌号为LD30，是最常见的。铝合金与大部分钢材和铸铁材料相比，具有一个明显的优点：较低的屈服强度。因此，加工中需要的切削力较低，可以在刀具不发生过量磨损的情况下提高切削速度和进料比。

3 工艺方案的确定

该凸模零件由多个曲面组成，对表面粗糙度要求较高。采用球状刀加工之后有加工痕迹存在，通过手工修模达到所需要求。因此，留有0.1mm的加工余量，由手工研磨到所需的粗糙度要求。

在数控加工前，工件在普通机床上完成6个面的铣削。为确保三角凸台分型面的质量，解决分型面在粗加工时可能受损的问题，在分型面上留有0.1mm的磨削余量。考虑到分型面预留的磨削量，对刀后将G54坐标中的Z值抬高0.1mm。

切削用量见数控加工工序卡片，表1所示。

4 SolidWorks凸模设计

4.1凸模曲面设计

步骤1：选择上视图为草绘基准平面，用草图工具栏绘制三角凸台体二维线框，用曲面特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为100mm，方向向上，角度为3度，根据预生成的形状观察拔模方向，如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。再同样用上视图为草绘基准平面，用草图工具栏绘制圆半径为27.5mm，用曲面特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为50mm，方向向上，角度为3度，根据预生成的形状观察拔模方向，如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。

步骤2：选择上视图，新创建一个基准面，距离上视图为38.75mm，方向向上，在基准面1的草绘圆半径为6mm，用曲面特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为10mm，方向向下，角度为3度，根据预生成的形状观察拔模方向，如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。

步骤3：选择侧视图为草绘基准平面，草绘一个圆弧半径为150mm的矩形封闭图，偏距10mm。采用曲面旋转命令进行360度的旋转。

步骤4：使用曲面剪切命令修剪掉不要的部分。

步骤5：选择曲面圆角命令，在特征树下设置参数圆角类型为：“面圆角”，在“切线延伸”方框前打勾。分别使用圆角半径为2.5mm、1.875mm和1mm进行圆角。

4.2凸模实体设计

步骤1：选择上视图为草绘基准平面，用草图工具栏绘制三角凸台体二维线框，用实体特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为100mm，方向向上，角度为3度，根据预生成的形状观察拔模方向，如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。

步骤2：选择上视图，新创建一个基准面，距离上视图为38.75mm，方向向上，在基准面1的草绘圆半径为6mm，用实体特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为10mm，方向向下，角度为3度，根据预生成的形状观察拔模方向，如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。选择侧视图为草绘基准平面，草绘一个圆弧半径为150mm的矩形封闭图。使用特征工具栏中的旋转/切除命令进行多余部分切除。

步骤3：同样用上视图为草绘基准平面，用草图工具栏绘制圆半径为27.5mm，用实体特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为50mm，方向向上，角度为3度，根据预生成的形状观察拔模方向，如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。将圆弧半径为150mm的矩形封闭图偏距10mm复制一个草图，使用特征工具栏中的旋转/切除命令进行多余部分切除。

步骤4：选择实体圆角命令，在特征树下设置参数圆角类型为：“面圆角”，在“切线延伸”方框前打勾。分别使用圆角半径为2.5mm、1.875mm和1mm进行圆角。

三角凸台模具的凸模设计结果如图2所示：

图2

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中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0161-02

数控技术是数字控制的简称，数控编程中数学知识运用更为广泛，数列有等差数列与等比数列之分，它们的常用公式如下：

等差数列 通项公式

前n项的和

等比数列 通项公式

前n项的和

如果将这些公式用数控语言进行描述，就能发挥很好的作用。

1 数列在线性孔组加工中的运用

如图1所示，如果要在数控机床中将这6个孔钻出，首先就得确定每个孔的坐标。这些孔沿直线以相等间隔呈线性排列，夹角为#2度。观察图形不难发现这些孔的斜边长构成了一个等差数列，首项为#1，公差d为#3，该孔斜边长的通项公式为#4=#1+[#5-1]*#3 （其中#4为通项，#5为项数n），加之图形中给出了角度，在编程的方式上采用极坐标方式（X轴代表半径、Y轴代表角度）。程序如下：

程序编制（FANUC系统）

O0001

G40G49G80G90G69G17G15

M03S1000

G54G00X0Y0Z50

#1=___ 第一孔斜边长

#2=___ 夹角

#3=___ 孔间距

#5=_1_ 首先加工第一孔

#6=___ 孔的总数

#7=___ R点数值

#8=___ 钻孔深度

G16 启动极坐标方式

WHILE[#5LE#6]DO1 如果#5≤#6，进入循环1

#4=#1+[#5-1]*#3 任意孔的斜边长

G01X#4Y#2F1000 定位到孔位置上方

G98G81R#7Z#8F1000

#5=#5+1

END1

G15

G00Z200

M05

M30

2 数列在环形孔组加工中的运用

如图2所示，编写一个沿圆周均布的孔组，圆心坐标即是编程原点。此图分度圆圆半径为#3，第一个孔与X轴夹角为#1，各孔间角度间隔为#2，孔数为10个孔，方向采用数控机床的规定，规定逆时针为正方向，顺时针为负方向。程序如下：

程序编制（FANUC系统）

O002

G40G49G80G90G69G17G15

M03S1000

G54G00X0Y0Z50

#1=___ 孔的起始角度

#2=___ 孔的角度增量

#3=___ 分度圆半径

#5=_1_ 首先加工第一孔

#6=_10_ 孔的总数

#7=___ R点数值

#8=___ 钻孔深度

G16 启动极坐标方式

WHILE[#5LE#6]DO1 如果#5≤#6，进入循环1

#4=#1+[#5-1]*#2 任意孔的角度数

G01X#3Y#4F1000 定位到孔位置上方

G98G81R#7Z#8F1000 钻孔

#5=#5+1 孔数自变量递增1个单位

END1 循环1结束

G15 取消极坐标

G00Z200

M05

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编制程序前，程序编制者需了解所用数控机床的规格、性能，CNC系统所具备的功能及编程指令格式等。编制程序时，需先对零件图纸规定的技术特性、零件的几何开头尺寸及工艺要求进行分析，确定加工方法、加工路线和工艺参数，再进行数值计算获得刀位数据。然后钭工件的尺寸、刀具运动中心轨道、位移量、切削能数（主轴转速、刀具进给量、切削深度等）以及辅助功能（主轴正、反转，冷却液开、关等），按数控机床采用的指令代码及程序格式，编制出工件的数控加工程序。程序编制好之后，大都需要控制介质，常见的控制介质为穿孔纸带，还有磁盘，磁泡存储器等。通过控制介质将零件加工程序送入控制系统，或由面板通过人机对话将零件加工程序送入CNC控制系统，不仅免去了制备控制介质的繁琐工作，而且提高了程序信息传递的速度及可靠性。

6.1.2数控编程的内容与步骤

数控编程的主要内容包括：分析零件图纸，进行工艺处理，确定工艺过程；数学处理，计算刀具中心运动轨迹，获得刀位数据；编制零件加工程序；制备控制介质；校核程序及首件试切。数控编程一般分为以下几个步骤（见图6-1）：

1.分析零件图样，进行工艺处理地编程人员首先需对零件的图纸及技术要求详细的分析，明确加工的内容及要求。然后，需确定加工方案、加工工艺过程、加工路线、设计工夹具、选择刀具以主合理的切削用量等。工艺处理涉及的问题很多，数控编程人员要注意以下几点：

（1）确定加工方案根据零件的几何形状特点及技术要求，选择加工设备。此时应考虑数控机床使用的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。

（2）正确地确定零件的装夹方法及选择夹具在数控加工中，应特别注意减少辅助时间，使用夹具要加快零件的定位和夹紧过程，夹具的结构大多比较简单。使用组合夹具有很大的优越性，生产准备周期短，标准件可以反复使用，经济效果好。另外，夹具本身应该便于在机床上安装，便于协调零件和机床坐标系的尺寸关系。

(3)合理地选择走刀路线应根据下面的要求选择走刀路线：1）保证零件的加工精度及表面粗糙度；2）取最佳路线，即尽量缩短走刀路线，养活空行程，提高生产率，并保证安全可靠；3）有利于数值计算，减少程序段和编程工作量。下面举例加以说明。

在精镗孔时，孔的位置精度要求较高，安排走刀路线时，必须避免将坐标轴的反向间隙误差带入，直接影响孔的位置精度。

切削轮廓零件时，刀具应沿工件的切向切入切出，避免径向切入切出，如果刀具径向切入，当切入后转向轮廓加工时要改变运动方向，此时切削力的大小和方向也将改变并且在工件表面有停留时间，工艺系统将产生弹性变形，在工作表面产生刀痕。如图6-2a，而切向切入和切出将得到良好的表面粗糙讳莫如深，如图6-2b。切削内、外圆时也应按照切向方向切入切出的原则安排走刀路线。

加工空间曲面时，走刀路线如果选择正确，可极大地提高生产率。例如：加工半椭圆柱面，如沿母线切削，见图6-3a，即每次走直线，刀位点计算简单，程序段少。而没直于轴线方向，见6-3b，切削为一组椭圆，数控机床一般只具有直线和圆弧插补功能，因此椭圆需用小直线段逼近，刀位点计算复杂，且程序段多。

（4）正确的选择对刀点数控编程时，正确地选择对刀点是很重要的。"对刀点"就是在数控加工时，刀具相对工件运动的起点，其选择也是从这一点开始执行，对刀点称为"程序原点"。编程时，应首先选择对刀点，其选择原则如下：1）选择对刀的位置（即程序的起点）应使骗程简单；2）对刀点在机床上容易找正，方便加工；3）加工过程便于检查；4）引起的加工误差小。

对刀点可以设在加工零件上或夹具上或机床上，但必须与零件的定位基准有确定的关系。为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件。可以取孔的中心作为对刀点。对鼠点不仅仅是程序的起点，而且往往又是程序的终点。因此在生产中，要考虑对刀的重复精度。对鼠时，应使对鼠点与鼠位点重合。所谓鼠位点，是指刀具的定位基准点。对立铣刀来说是球头刀的球心；对于车鼠是刀尖；对于钻头是钻尖；为了提高对刀精度可采用千分表或对鼠仪进行找正对刀。

在工艺处理中心须正确确定切削深度和宽度、主轴转速、进给速度等。切削参数具体数值应根据数控机床使用说明书、切削原理中规定的方法并结合实践经验加以确定。

（5）合理选择刀具数控编程时还需合理正确选择刀具。根据工件的材料性能、机床的加工能力、数控加工工序的类型、切削参数以及其它与加工有关的因素来选择刀具。对刀具的总要求是：安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等。

2.数学处理根据零件的几何形状，确定走刀路线及数控系统的功能，计算出刀具运动的轨迹，得到刀位数据。数控系统一般都具有直线与圆弧插补功能。对于由直线、圆弧组成的较简单的平面零件，只需计算出零件轮廓的相领几何元素的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。如果数控系统无刀补功能，还庆计算鼠具运动的中心轨迹。对于复杂的零件计算复杂，例如，对非圆曲线（如渐开线、阿基米德螺旋线等），需要用直线段或圆弧段逼近在满足中工精度的情况下，计算出曲线各节点的坐标值，对于自由曲线、自由曲面，组合曲面的计算更为复杂，其算法参见本书腾章节，一般需用计算杨计算，否则难以完成。

数控编程中误差处理亦是一重要问题，数控编程误差由三部分组面成：

（1）逼近误差似的方法逼近零件轮廓时产生的误差，又称呈次逼近误差，它出现在用直线段或圆弧段直接逼近轮廓的情况及由样条函数拟合曲线耐，此时亦称拟合误差。因所拟合误差往往难以确定。

（2）插补误差用样条函数拟合零件轮廓后，进行加工时，必须用直线或圆弧段作二次逼近，此时产生的误差亦称插补误差。其误差根据零件的加工精度要求确定。

（3）圆整误差编程中数据处理、脉冲当量转换、小数圆整时产生的误差对空虚误差的处理要注意否则会产生较大的累积意误差，从而导致编程误差增大，应采用合理的圆整化方法。

3.编写零件加工程序在完成上述工艺处理及数值计算后即可编写零件加工程序，按照规定的程序格式的编程指令，逐段写出零件加呀程序。

4．制备控制介质及输入程序过去大多数控机床程序的输入是通过穿孔纸带控制介质实现的。现在也可通控制面板可直接通迅的方法将程序输送到数控系统中。

5．程序检验及首件试切准备好的程序和纸带必须校验和试切削，才能正式加工。一般说来，纸带首先通过穿孔机的穿复校功能，检查穿孔是否有误。然后，将穿孔纸带上的信息输入到数控系统中进行空走刀检验。有数控机床上，过去试验的方法以笔代替刀具，坐标纸代替工件进行空运转画图，检查机床运动轨迹与动作的正确性。现在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便。对于复杂的空间零件，则需使用石蜡、木件进行试切。首件试切不仅可查出程序是否有错误，还可知道加工精度是否符合要求。当发现错误时，或修改程序单或采取尺寸补偿等措施。近代，随着计算机科学的不断发展发展，可采用先进的数控加工仿真系统，对数控序进行检验。

6.1.3数控编程的标准与代码

为了数控机床的设计、制造、维护、使用以及推广的方便，经过多年的不断实践与发展，在数控编程中所使的输入代码、坐标位移指令、坐标系统命名、加工指令、辅助指令、主运动和进给速度指令、刀具指令及程序格式等都已制定了一系列的标准。但是，各生产厂家使用的代码、指令等不完全相同，编程时必须遵照使用的具体的机床编程手册中的规定。下面对数控加工中使用的有关标准及代码加以介绍。

1.穿孔纸带及代码穿孔纸带是数控机床上应用较广的输入介质。在纸带上利用穿孔的方式记录着零件加工程序的指令。国际上及我国广泛使用8单位的穿孔纸带。穿孔纸带的编码国际上采用ISO或EIA标准，两种代码的纸带规格按照EIARS-227标准制定。我国JB3050-82与其等效，标准穿孔带规格见图6-4，ISO及EIA代码见表6-1。

由代码表及纸带规格可知，纸带的每行（排）共有九列孔，其中一列小孔称为中导孔或同步孔，用来产生读带的同步控制信息。其余八列大孔组合来表示数字、字母或符号。有孔表示二进制的"1"无孔表示为"0"。在ISO标准中，代码由七位二进制数和一位偶校验位组成。每个代码其也的个数之和必须为偶数，即为偶校验，当某个代码的孔数为奇数时，就在该代码行的第八列上穿一孔，使其总数为偶数。EIA标准中，所有的代码的孔数必须为奇数，第五列孔用来补奇。数控机床的输入系统中有专门的奇偶校验电路。当输入的代码一旦违反ISO或EIA标准规定的奇、偶数时，控制系统即会发出错信息，并命令停机。

ISO标准代码为七位编码，而EIA为六位编码(不包括奇偶校验位)，因而ISO代码数比EIA我一倍。ISO代码规律性强，数字代码第五、六列有孔，字第七列的均有孔，符号第七列或第六列均有孔。这些规律对读带及数控系统的设计都带来方便。

2.数控机床坐标系命名为了保证数控机床的正确运动，避免工作不一致性，简化编程和便于培训编程人员，统一规定了数控顶床坐标轴的代码及其运动的正、负方向。根据ISO标准及我国JB3051-82标准，数控机床的坐标轴命名规定如下：机床的直线运动采用为笛卡尔直角坐标系，其坐标命名为X、Y、Z、，使用右手定律判定方向，如图6-5所示。右手的大拇指、食指和中指互相垂直时，则拇指的方向为X坐标轴的正方向，食指为Y示轴的正言向，中指为Z坐标轴的正方向。以X、Y、Z坐标轴线或以与X、Y、Z会标轴平行的坐标轴线为中中旋转的运动，分别称为A、B、C。A、B、C的正方向按右手螺旋定律确定。见图6-7，即当右手握紧螺丝时，拇指指向+X、+T、+Z轴正向时，则其余四指方向分别为+A、+B、+C轴的旋转方向。

Z坐标的运动传递切削力的主轴规定为Z坐标轴。对于铣床、镗床和攻丝机床来说，转动刀具的轴称为主轴。而车床、靡床等则以转动工件的称为主轴。如果，机床上有几个主轴百，则选其中一个与工件装夹基面垂直的轴为主轴。当朵床没有主轴时，则选垂直于工件装卡系。

X坐标的运动X坐标是水平的，它平行于工件的装卡面。在工件旋转的机床(如车床、磨床等)，取平行于横向滑座的方向(工件的径向)为X坐标。因此安装在横刀架(横进给台上的刀具离开工件旋转轴方向为X正方向上。对于刀具旋转的机麻烦(例如铣床、镗床)当Z轴为水平时，沿刀具主轴向工件的方向看，向右方向为X轴正方向。

Y坐标轴运动Y坐标轴垂直于X及Z坐标。按右手直角笛卡尔坐标系统判定其正方向。以上都是取增大工件和刀具远离工件的方向为正方向。例如钻、镗加工，切入工件的方向为Z坐标的负方向。

为了编程的方便，不论数控机床的具体结构是工件固定不动刀具移动，还是刀具固定不动工件移动，确定坐标系时，一律按照刀具相对于工件运动的情况。当实际刀具固定不动工件称动时，工件(相对于刀具)运动的直角坐标相应为X、Y、Z。但由珠二者是相对运动，尽管实际上是工件运动，仍以刀具相对运动X、Y、Z进行编程，结果是一样的。

除了X、Y、Z主要方向的直线运动外，还有其它的与之平行的上线运动，可分别命名为U、V、W坐标轴，称为第二坐标系。如果再有，可用P、Q、R表示。如果在旋转运动A、B、C之外，还有其它旋转运动，则可用D、E、F表示。

3.绝对坐标与增量坐标运动轨迹的坐标点以固定的坐标原点计量，称作绝对坐标。例如图6-8所示，A、B点的坐标皆以固定点。坐标原点计量，其坐标值为：XA=30，YA=40，XB=90，YB=95。运动轨迹的终点坐标值，以其起点计量的坐标称作增量坐标系(或相对坐相系)。常用代码表中的第二坐标系U、V、W分别与X、Y、Z平行且同向。图6-8B中B点是以起点A为原点建立的U、V坐标来计量的，终点B的增量坐标为：UB=60，VB=55。

6.1.4数控编程的指令代码

在数控编程中，使用G指令代码，M指令代码及F、S、T指令指令描述加工工艺过程和数控系统的运动特征。数控机床的启停、冷却液开关等辅助功能以及给出进给速度、主轴转速等。国际上广泛采用ISO-1056-1975E标准，国家机械工业部制要了与标准等效的JB3208-83标准用于数控编程中。其代码见表6-2及表6-3。

准备功能指令亦叫"G"指令。它是由勃母"G"和其后2位数字组成，从G00到G99(见表6-2)。该指令主要是命令数控机床进行何种运动，为控制系统的插补运算作好准备。所以一般它们都位于程序段中坐标数字指令的前面。常用的G指令有：

(1)G01-直线插补指令使机床进行两坐标(或三坐标)联动的运动，在各个平面内切削出任意余率的直线。

(2)G02、G03-圆弧插补指令G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆站指令。圆弧的顺、逆方向可按图6-9中给出的方向进行判断。即沿圆弧所在平面(YZ平面)的另一坐标的负方向(即-Y)看去，顺时针方向为G02，逆进针方向为G02，逆时针方向为G03。使用圆弧插补指令之前必须应用平面选择指令，指定圆弧插补的平面。

(3)G00--快速点定位指令它命令刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到下一个目标位置。它只是快速定位，而无运动轨迹要求。

(4)G17、G18、G19-坐标平面选择指令G17指定零件进行XY平面上的加工，G18、G19分别为YZ、ZX平面上的加工。这些指令在进行圆弧插补，刀具补偿时必须使用。

表6-3辅助功能M代码

(5)G40、G41、G42-刀具半径补偿指令数控装置大都具有刀具半径补偿功能，为编程提供了方便。当铣削零件轮廓时，不需计算刀具中心运动轨迹。而只需按零件轮廓编程，使用刀具半径补偿指令，并在控制面板上使用刀具拨码盘或键盘人工输入刀具半径，数控装置便以自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。当刀具磨损或刀具重磨后，刀具半径变小，只需手工输入改变后的刀具半径，而不修改已编好的序或纸带。在用同一把刀具进行粗、精加工时，设精加工余量为，则粗加工的补偿量为，而精加工的补偿量改为r即可。

G41和G42分别辊为左(右)偏刀具裣指令，即沿刀具前进方向看(假设工件不动)，刀具位于零件的左(右)侧时刀具半径补偿。

F40为刀具半径补偿撤消指令。使用该指令后使G41、G42指令无效。

(6)G90、G91--绝对坐标尺雨及增量坐标尺寸编程指令G90表示程序输入的坐标值按绝对坐标值取；G91表示程序段的坐标值按增量坐标值取。

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数控编程方法有手工编程和自动编程两种，手工编程是指从零件图样分析、工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要由人工完成的编程过程。由于每个人的加工方法不同，编制加工程序也各不相同，但最终的目的是为了提高数控车床的生产效率，因此合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，尤为重要。本文将从五个方面阐述数控车削手工编程技巧。

一、分析零件图样，正确选择程序原点

在数控车削编程时，首先要分析零件图样，选择工件上的一点作为数控程序原点，并以此为原点建立一个工件坐标系。工件坐标系的合理确定，对数控编程及加工时的工件找正都很重要。程序原点的选择要尽量满足程序编制简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。为了提高零件加工精度，方便计算和编程，我们通常将程序原点设定在工件轴线与工件前端面、后端面、卡爪前端面的交点上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。

二、合理选择进给路线

进给路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从对刀点开始进给运动起，直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径，是编写程序的重要依据之一。合理地选择进给路线对于数控加工是很重要的。应考虑以下几个方面：

(一）尽量缩短进给路线，减少空走刀行程，提高生产效率

(1)巧用起刀点。如在循环加工中，根据工件的实际加工情况，将起刀点与对刀点分离，在确保安全和满足换刀需要的前提条件下，使起刀点尽量靠近工件，减少空走刀行程，缩短进给路线，节省在加工过程中的执行时间。

(2)在编制复杂轮廓的加工程序时，通过合理安排“回零”路线，使前一刀的终点与后一刀的起点间的距离尽量短，或者为零，以缩短进给路线，提高生产效率。

(3)粗加工或半精加工时，毛坯余量较大，应采用合适的循环加工方式，在兼顾被加工零件的刚性及加工工艺性等要求下，采取最短的切削进给路线，减少空行程时间，提高生产效率，降低刀具磨损。

（二）保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求

(1)合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击。为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，精加工时，最终轮廓应安排在最后一次走刀连续加工出来。认真考虑刀具的切入和切出路线，尽量减少在轮廓处停刀，以避免切削力突然变化造成弹性变形而留下刀痕。一般应沿着零件表面的切向切入和切出，尽量避免沿工件轮廓垂直方向进、退刀而划伤工件。

(2)选择工件在加工后变形较小的路线。对细长零件或薄壁零件，应采用分几次走刀加工到最后尺寸，或采取对称去余量法安排进给路线。在确定轴向移动尺寸时，应考虑刀具的引入长度和超越长度。

（三）保证加工过程的安全性

要避免刀具与非加工面的干涉，并避免刀具与工件相撞。如工件中遇槽需要加工，在编程时要注意进退刀点应与槽方向垂直，进刀速度不能用“G0”速度。“G0”指令在退刀时尽量避免“X、Z”同时移动使用。

（四）有利于简化数值计算，减少程序段数目和编制程序工作量

在实际的生产操作中，经常会碰到某一固定的加工操作重复出现，可以把这部分操作编写成子程序，事先存入到存储器中，根据需要随时调用，使程序编写变得简单、快捷。对那些图形一样、尺寸不同或工艺路径一样、只是位置数据不同的系列零件的编程，可以采用宏指令编程，减少乃至免除编程时进行烦琐的数值计算，精简程序量。

三、合理调用G命令使程序段最少

按照每个单独的几何要素(即直线、斜线和圆弧等)分别编制出相应的加工程序，其构成加工程序的各条程序即程序段。在加工程序的编制工作中，总是希望以最少的程序段数即可实现对零件的加工，以使程序简洁，减少出错的几率及提高编程工作的效率。

由于数控车床装置普遍具有直线和圆弧插补运算的功能，除了非圆弧曲线外，程序段数可以由构成零件的几何要素及由工艺路线确定的各条程序得到，这时应考虑使程序段最少原则。选择合理的G命令，可以使程序段减少，但也要兼顾走刀路线最短。

四、优化参数，平衡刀具负荷，减少刀具磨损

由于零件结构的千变万化，有可能导致刀具切削负荷的不平衡。而由于自身几何形状的差异导致不同刀具在刚度、强度方面存在较大差异，例如：正外圆刀与切断刀之间，正外圆刀与反外圆刀之间。如果在编程时不考虑这些差异，用强度、刚度弱的刀具承受较大的切削载荷，就会导致刀具的非正常磨损甚至损坏，而零件的加工质量达不到要求。因此编程时必须分析零件结构，用强度、刚度较高的刀具承受较大的切削载荷，用强度、刚度小的刀具承受较小的切削载荷，使不同的刀具都可以采用合理的切削用量，具有大体相近的寿命，减少磨刀及更换刀具的次数。

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在当前机床加工的过程中，数控编程是一种十分有效的加工方式。其主要包含的内容有从加工要求中进行分析，并且在此基础上满足工艺设计的要求，进而对加工方案予以确定，同时还包括对机床、夹具以及刀具的合理选择，这样才能对走刀路线进行确定，保证切削用量的有效性。除此之外，在工件几何模型的建立上，数控加工也具有重要的作用，保证加工程序的有效性以及合理性。本文主要探讨的内容是基于UG环境下，数控编程以及加工仿真的具体过程，希望能够今后的工艺加工有所帮助。

1 概述

在进行数控编程的过程中，如果问题的复杂程度有所不同，那么就可以采用数控加工程序进行编程，运用手工编程的方式或者计算机编程的方式，以有效的解决问题。在采用手工编程的过程中，主要是通过人工的方式完成的。在编程的各个步骤中可以对所编制的零件数加以有效的控制，其所需要解决的主要问题在于点位加工以及简单形状的几何编程问题。而另外一种编程方式主要是运用了计算机进行辅的编程，在计算机的帮助下，可以实现自动化的加工，帮助零件的生成。计算机编程可以应对难度更加的编程问题，所以是当前比较倡导的一种编程方式。

2 数控编程技术在UG环境中的应用

在数控编程过程中，目前基本上都是在UG的环境下得以实现的，UG主要是以三维主模型为基础建立起来的方法，能够对刀具的运行轨迹加以生成，在这之中主要包含了几种加工方法，例如铣削、线切割以及车削等。

在UG的环境下，采用数控编程技术的关键性步骤主要有以下几点。首先是要将加工零件所使用的工艺进行详细的分析，并且根据对零件形状要求的不同，甚至是尺寸以及质量等要求的不同，选择的工艺参数也具有一定的差异，在工艺参数的基础上，进一步实现数控编程的过程。通常情况下，CAM环境是经常会遇到的一种UG环境，在对其设置时，对刀具以及父节点的选择与建立都是相当重要的，其中当然还包含了对刀轨进行检验的内容。

具体的CAM环境在设计时，应该认识到加工环境直接影响着操作基础，所以一定要严格对加工环境予以约束，保证其能够顺利的实现。所以配置与设置是相当重要的。配置是设置的前提条件，没有合理的配置，就不能选择正确的设置类型以及操作方式，这样才能实现对设置进行有效选择的目的。当启动UG的相关模块后，就会弹出相应的配置以及设置对话框，令人们进行自主选择，然后才能自己进入到相应的UG加工环境中。

其次，在进行加工过程中，忽视了对刀具的选择，同样在开启对话框后，就会以刀具视图的形式展，进一步在UG道路中选择相应的调入零件以及工艺流程。

第三个步骤是对父节点组进行创建。在这之中主要包含以下几个方面的内容。一是要对几何体进行创建，以固体火箭发动机中的阳球体为例进行分析，其中主要包含三个部分的内容，分别是零件、毛坯以及夹具，只有这三个部分结合在一起，才能最终运用数控编程程序将主模型进行装配，主模型的主要作用是对指向零件进行文件装配，其中还包含了对零件信息的引用。但是需要注意的是，几何体只是存在于装配文件之中的，而并没有在装配文件中得到复制。主模型的另外一项重要作用就是对零件予以保护，防止出现设计数据丢失的状况，保证零件符合设计的标准，数控人员用用对装配文件的可写权以及对主模型的读取权。主模型是引用到加工中的，因此编程人员不能修改主模型。但是，由于加工装配文件引用了主模型的数据，所以任何对主模型修改都将更新整个装配件。

第四，创建操作。进入向导对话框中的程序视图，依据加工工艺规程创建相应的操作。在创建操作的过程中主要涉及到以下两方面的内容：（1）操作类型设置。其中包括操作类型、父几何体、刀具及加工方法等参数的选择；（2）切削参数设置。在这里指定与具体加工过程中相关的一些参数置。主要有检查几何体、切削步长、行距、切削方式、进退刀方法等参数。参数项目的种类随操作类型的不同而有些变化。

3 基于UG的加工过程仿真

由于零件形状复杂多变，且在刀具轨迹生成过程中一般不考虑具体的机床结构和工件装夹方式，因此所生成的零件程序并不一定能够适合实际加工情况。所以在零件数控程序生成后，需要对其正确性进行进一步检验。

实际生产中可以用“空运行”和“试切”的方法对零件程序进行检验。但空运行只能对机床运动是否正确及有无干涉碰撞作粗略的估计，不够精确；而“试切”方法，虽然精确，但是一项费时昂贵的工作，其效率低成本高，此外试切过程的安全性也得不到保障。

在计算机上利用三维图形技术对数控加工过程进行模拟仿真，可以快速、安全和有效地对NC程序的正确性进行较准确的评估，并可根据仿真结果对NC程序迅速地进行修改，免除反复的试切过程，降低材料消耗和生产成本，提高工作效率。因此，数控加工过程的计算机仿真是NC程序的高效、安全和有效的检验方法。在UG中进行虚拟加工过程仿真需要做以下两方面的工作：（1）建立机床的运动模型；（2）虚拟加工过程仿真。

在几何模型基础上，利用UG的机床构造器建立机床的运动模型。其中涉及到机床零点的设置、运动轴的位置、方向及范围的设置等内容。为了能够正常进行加工过程仿真，还需要生成机床驱动文件。利用UG工具即可生成机床的驱动文件。

加工过程仿真首先应该将零件装配模型安装到机床上，然后启动UG集成仿真功能，进行虚拟加工过程仿真，根据仿真的结果对零件夹具模型的尺寸以及出现错误的NC代码进行修改，消除机床部件及刀具之间的干涉和碰撞，最后生成正确的数控代码。

结束语

利用UG的CAD/CAM模块，一方面可以方便地实现复杂形状零件的多坐标数控编程，生成高效、高精的NC程序。另一方面，可以通过切削检查来校验刀具轨迹的质量，及时地发现刀具跟零件之间的过切和欠切。此外，通过虚拟加工过程仿真能够提前发现机床各运动部件及刀具之间的干涉和碰撞，便于对NC程序进行修改，从而大大提高实际加工的效率，进而缩短生产周期。

参考文献

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1、滚花的深度按照国家标准GB6403.3-1986。

2、滚丝用滚司机，工具是滚丝轮，搓丝用的是搓丝机，工具是搓丝板，是完全不同的两种机器。

3、相对来说搓出来的牙精度要高，滚丝前的直径需要很高的精度，一般在中经的范围内，取上差或是下差，视情况而定。

4、数控车床用滚花装置。技术方案一种数控车床用滚花装置，其特征在于包括安装在回转刀盘上的T型槽板，在T型槽板上安装有上支架和下支架，在上支架和下支架上分别安装有对工件夹紧的滚花轮和舵轮。

（来源：文章屋网 ）