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第 1 章 数控机床加工程序编制基础
数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工。我 们把从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为数控程序，它是机床数控系 统的应用软件。与数控系统应用软件相对应的是数控系统内部的系统软件，系统软件是用于数控系统工 作控制的，它不在本教程的研究范围内。 数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同，本教程以 ISO 国际标准为 主来介绍加工程序的编制方法。当针对某一台数控机床编制加工程序时，应该严格按机床编程手册中的 规定进行程序编制。
1.1 数控程序编制的概念
在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的工作步骤，每一 步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序（如图 1.1 所示的程序样本）。
图 1.1 1.1.1 数控程序编制的定义
程序样本
编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作， 理想的数控程序不仅应该保证加工出符合 零件图样要求的合格零件， 还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥， 使数控机床能安全、 可靠、高效的工作。 1、数控程序编制的内容及步骤 数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。 如图 1.2 所示， 编程工作主要包括：
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分 析 零 件 图 样 和 制 定 工 艺 方 案
数 学 处 理
编 写 程 序
程 序 校 验
修 改
图 1.2 （1）分析零件图样和制定工艺方案
数控程序编制的内容及步骤
这项工作的内容包括：对零件图样进行分析，明 工的内容和要求； 加工方案；选择适合的 数控机床；选择或设计刀具和夹具； 合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。这一工作要求编程 人员能够对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知 识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。 （2）数学处理 在 了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得 刀位数据。数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能，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 ，否则难以完成。 （3）编写零件加工程序 在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序。程序编制人员使用数控系统的程 序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对数控机床的功能、程序指令及代 码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。 （4）程序检验
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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。一般在 加工之前，要对程 序进行检验。通常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。对于形状复杂和要求高的零件，也可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序。通过 检查试件，不仅可 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时，可修改程序 或采取尺寸补偿等措施。 2、数控程序编制的方法 数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。 （1）手工编程 手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。如图 1.3 所示。
编程手册
零 件 图 样
工 艺 人 员
夹具表
工 艺 规 程
编 程 人 员
加 工 程 序 初 稿
加 工 程 序
机床表
刀具表
修
改
图 1.3
手工编程
一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长， 比较简单，用手工编程比较合适。 手工编程的特点：耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。据国外资料统计， 当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实际时间之比，平均约为 30：1，而 数控机床不能开动的原因中有 20%～30%是由于加工程序编制困难，编程时间较长。

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