《数控加工工艺基础》复习要点
第一章 数控机床概述
一、学习内容
1．数控机床的基本概念
2．数控机床的构成及基本工作原理 3．数控机床的分类 4．数控车床的分类
5．数控车床的功能及结构特点 6．数控铣床的分类 7．数控铣床的主要功能 8．加工中心的功能及特点 9．加工中心的组成 10． 加工中心的分类 11．数控机床的发展
二、学习目的
1．通过本章学习要求学员了解数控机床的种类。掌握数控车床的种类、功能及结构特点；数控铣床的种类、功能及结构特点；加工中心的种类、功能及结构特点。
三、自我测试 1．简述题
（1）简述数控车床的组成及功能？
（2）全闭环伺服系统与半闭环伺服系统的区别取决于什么？ （3）数控铣床的基本控制轴数是多少？
（4）数控机床加工程序的编制方法有哪些？它们分别适用什么场合？ （5）数控系统所规定的最小设定单位就是什么？ （6）数控机床的核心是什么？
（7）数控机床常用的位移执行机构有哪些？
（8）在开环和半闭环数控机床上，定位精度主要取决于什么精度？ （9）数控机床加工的特点？
（10）数控车床与普通车床相比在结构上差别最大的部件是什么？ （11）四坐标数控铣床的第四轴是垂直布置的，则该轴命名为什么？ （12）数控机床与普通机床比较有何特点？
（13）NC机床的含义是什么？CNC机床的含义是什么？
（14）数控机床按伺服系统控制方式分为哪三类？各用在什么场合？ （15）加工中心的功能范围是什么？
（16）开环控制系统用于什么类型的数控机床上？ （17）加工中心与数控铣床的主要区别是什么？ （18）“CAM”的含义是什么？
四、参考答案： 1．简述题 ：
（1）数控车床有主机、数控装置、驱动装置和辅助装置组成。
主机是数控车床的主要机械部件，包括底座、主轴箱、进给机构、刀架和尾座组成。数控装置是数控车床的控制核心，现在一般由一台专用计算机构成。驱动装置是数控车床执行机构的驱动部件，包括主轴电动机、进给伺服电动机等。辅助装置是数控车床的一些配套部件，如自动排屑部件、自动对刀部件。 （2）全闭环伺服系统与半闭环伺服系统的区别取决于运动部件上的检测元件。 （3）数控铣床的基本控制轴数是三轴 。
1 （4）程序编制方法有两种：手工编程与自动编程。
手工编程使用于多工序但内容简单，计算方便的场合，比如数控车和2D孔、面类 加工中心编程。
自动编程适用于型面复杂，计算量大的场合，比如模具制造类编程。 （5）数控系统所规定的最小设定单位就是脉冲当量。 （6）数控机床的核心是数控系统。
（7）数控机床常用的位移执行机构有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机 （8）在开环和半闭环数控机床上，定位精度主要取决于进给丝杠的精度 （9）
1）加工精度高 2）加工质量稳定 3）加工生产效率高
4）减轻劳动强度，改善劳动条件 5）对零件加工的适应性强、灵活性好 6）有利于生产的现代化管理
（10）数控车床与普通车床相比在结构上差别最大的部件是主轴箱 （11）C轴 （12）
1)能适应不同零件的自动加工
2)生产效率和加工精度高、加工质量稳定 3)能完成复杂型面的加工 4)工序集中 5）一机多用
6)数控机床是一种高技术的设备 （13）数控机床；计算机数控机床
（14）按伺服系统控制方式分为开环数控机床、闭环数控机床和半闭环数控机床三种。
开环数控机床用于低转速大转矩加工精度不是和高的场合 闭环数控机床用于加工精度高的场合
而半闭环的精度介于开环和闭环之间，用于加工精度要求较高的场合 （15）
1）铣削
2）镗削
3）钻削
4）攻螺纹 （16）经济型
（17）加工中心有自动换刀系统，数控铣床没有 （18）计算机辅助制造
第二章 数控加工技术基础
一、学习内容
1．切削运动和切削用量
2．刀具切削部分的几何形状和角度 3．刀具的工作角度 4．切削层
5．切削过程中的变形 6． 积屑瘤与鳞刺 7．影响切削变形的因素
2 8． 切削力
9．切削热与切削温度 10． 刀具磨损和刀具寿命 11．金属切削过程基本规律
二、学习目的
1．通过本章学习，要求学员掌握刀具几何角度及切削要素；金属切削过程的基本规律及应用；刀具合理选择刀具几何参数，保证机械加工精度和表面质量。
三、自我测试 1．名词：
（1）刀具寿命： （2）被吃刀量：
（3）硬质合金： （4）刃倾角：
（5）主运动：
（6）鳞刺：
（7）主偏角：
（8）主剖面：
（9）切削平面：
（10）后角：
（11）基面： （12）前角： 2．简述题
（1）YG8硬质合金，其中数字8表示什么？ （2）主切削刃正在切削着的表面称为什么表面？ （3）数控车床加工钢件时希望形成什么样的切屑？ （4）切削液的作用是什么？ （5）切削层参数是什么？ （6）刀具的实体角度是什么？ （7）什么是合成切削运动？ （8）切削热的来源是什么？
（9）刀具后角有何功用？合理后角的选择原则是什么？
（10）数控机床上加工零件的切削用量包括哪几个参数？合理选择切削用量的原则是什么？ （11）什么是积屑瘤? 简述积屑瘤对车削加工有何影响? （12）正交平面参考系是由哪些平面构成的？
（13）数控加工在选择切削速度时应注意的问题有哪些？ （14）粗、精加工时切削用量的选择原则是什么？
四、参考答案：
1．名词：
（1）刀具从刃磨后开始切削，一直到磨损量达到磨钝标准为止所经过的总切削时间T，称为刀具寿命。 （2）用高硬度、难熔的金属化合物（WC、TiC等）微米数量级的粉末与Co、Mo、Ni等金属粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。
（3）已加工表面与被加工表面间的垂直距离。
（4）在切削平面测量的，主切削刃与基面之间的夹角。
（5）直接切除工件上一层多余的金属，使之转变为切屑，以形成工件新表面的运动。 （6）鳞刺是在已加工表面出现的一种鳞片状的毛刺 （7）主切削刃在基面投影与进给方向之间的夹角。
（8）通过切削刃选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面。
（9）通过切削刃选定点，包含切削速度方向，切于工件加工表面的平面。
3 （10）在各剖面测量的，后刀面与切削平面的夹角。
（11）过切削刃某一选定点，垂直于切削速度方向的平面，称为基面。 （12）在各剖面内测量的前刀面与基面之间的夹角。 2．简述题
（1）表示钴元素的含量 （2）称为过度表面 （3）单元切屑
（4）冷却、润滑、清洗、防锈四个作用。 （5）切削厚度、切削宽度、切削面积 （6）楔角、刀尖角
（7）由主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动
（8）切削层金属的弹、塑性变形及刀具与切屑、工件之间的摩擦所消耗的功，均可转变为切削热 （9）
1）后角的功用：主要是减小刀具后刀面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦。 2) 合理后角的选择原则：
① 粗加工时，为保证刀具强度，应选较小的后角；精加工时为保证加工表面质量，应取较大的后角。 ②工件材料的强度、硬度较高时，宜取较小的后角；工件材料硬度较低、塑性较大时，取较大的后角；加工脆性材料时宜取较小的后角
③对于尺寸精度要求较高的精加工刀具，为减少重磨后刀具尺寸的变化，应取较小的后角。 ④工艺系统刚性差、容易产生振动时，应取较小的后角以增强刀具对振动的阻尼作用 （10）数控机床加工零件的切削用量包括主轴转速、背吃刀量和进给量三个参数
合理的选择切削用量的原则是：
①粗加工时一般的提高生产率为主，同时也考虑经济性和加工成本；
②半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本； （11）
1)积屑瘤：用中等切削速度切削钢料或其他塑性材料,有时在车刀前刀面上近切削刃处牢固地粘着的小金属,这就是积屑瘤。 2）积屑瘤对加工的影响: a.保护刀具。 b.增大实际前角。 c.影响工件表面质量
（12）基面、切削平面、主剖面 （13）
1）尽量避开积屑瘤产生的区域。
2）断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度。 3）在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度。 4）加工大件、细长件和薄壁工件时，应选用较低的切削速度。 5）加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。 （14）
1）粗加工时，首先尽可能大地选取被吃刀量，其次要根据机床动力和刚性等限制条件，尽可能大地选取进给量，最后根据根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。
2）精加工时，首先根据粗加工后的余量确定被吃刀量，其次根据已加工表面的表面粗糙度要求，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。
第三章 数控车削加工工艺及编程
一、学习内容
1.数控车床编程与操作仿真实训一 2.数控车床编程仿真系统的界面
4 3.工件数控车削加工NC程序的编制和输入 4.NC程序的仿真和加工图形显示检验与运行 5.安装零件毛坯 6.刀具的安装于对刀
7.程序的自动运行仿真加工 8.数控车床的机床坐标系 9.数控机床的机床参考点 10.工件坐标系
11.数控加工程序的结构与程序格式 12.NC程序的常用功能
13.数控加工程序的常用指令
14.数控加工程序常用辅助功能指令 15.零件的数控加工实训
16.数控车削加工程序的编制基础 17.螺纹切削指令
18.数控车削中的其他常用指令
19.零件的数控车削加工程序编制实例 20.数控车床的基本结构组成 21.数控车床的数控系统控制面板 22.数控车床的基本操作面板 23.数控车床的基本操作
24.对数控车削程序的输入和调试 25.数控车削加工工艺的特点
26.数控车削在机械制造中的主要应用 27.数控车削加工工艺分析与工艺设计 28.数控车削加工工序尺寸的确定。 29.数控车削的切削用量 30.零件加工工艺设计实训
二、学习目的
1.通过本章学习，要求学员掌握数控车削加工的工艺与编程方法。
三、自我测试 1．名词：
（1）G32指令的含义： （2）进给功能字F： （3）机床坐标系：
（4）直线插补指令G01： （5）程序嵌套： （6）进给速度F指令 （7）模态G 功能： （8）M指令： 2．简述题 ：
（1）何谓工件零点？数控铣削加工中选择工件零点位置时应遵循哪些原则？
（2）何谓机床坐标系？何谓工件坐标系？以卧式加工中心为例，说明X、Y、Z坐标轴及其正方向的确定方法。
（3）数控铣床加工中，刀具补偿包括哪些内容？分别用什么指令实现？各有什么作用？ （4） 数控加工工序卡包含哪些内容？它的作用是什么？
（5）简述机床原点、编程原点和参考原点的概念和各自的作用。
5 （6）简述辅助功能M00与M01的区别。 （7）简述运行一个数控加工程序的过程。
（8）简述数控系统的六种工作方式（针对FANUC 0系列）。 （9）简述数控车削加工工艺的基本特点。
（10）什么是数控加工进给路线图，它的作用是什么?
四、参考答案：
1．名词
（1）是在数控车床上单程切削等螺距螺纹。
（2）用来指定刀具相对于工件工作进给的速度指令。
（3）是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点，在机床经过设计制造和调整后这个原点便被确定下来,它是固定的点。
（4）是命令刀具在两坐标间以插补联动方式按指定的进给速度F作任意斜率的直线运动。
（5）子程序可以被主程序所调用。被调用的子程序还可以调用其它子程序。程序嵌套就是一个程序调用另外一个程序的过程，主程序调用子程序称为一重嵌套，子程序再调用其它子程序称为双重嵌套。 （6）表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度。
（7）一组可相互注销的G 功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，到被同一组的G 功能注销为止。 （8） M指令是控制机床开、关功能的指令，M功能也叫辅助功能，主要用于完成加工操作时的辅助动作。 2．简述题
（1）
1）工件零点即工件坐标系的原点 2）
①工件零点应选在零件图的设计基准上 ②工件零点应尽量选在精度较高的表面
③对于几何元素对称的零件，工件零点应设在对称中心上 ④对于一般零件，工件零点设在工件外轮廓的某一个角上 ⑤Z轴方向上的零件一般设在工件的上表面或下表面 （2）
1）机床坐标系是机床固有的坐标系，一般出厂时已设定 2）工件坐标系是编程人员为编程方便在工件上设定的坐标系
3）卧式加工中心的坐标轴：首先确定Z轴，水平方向并平行于主轴轴线，刀具退离工件的方向为Z轴的正方向。再确定X轴，从主轴向工件方向看时，X坐标的正方向指向右边。而Y轴可按右手定则确定，即卧式加工中心的Y轴正向朝上 （3）包括半径补偿和长度补偿。
1）FANUC系统半径补偿通过G
41、G
42、G40实现，其中G41为左补，G42为右补，G40为撤销半度补偿。
2）FANUC系统长度补偿通过G
43、G
44、G49实现，其中G43为正补，G44为负补，G49为撤销长度补偿。 （4）
1）包含的内容：每一工步的加工内容及其所用刀具号、刀具规格、主轴转速、进给速度及切削用量等内容。
2）作用：不仅是编程人员编程时必须遵循的基本工艺文件，同时也是指导操作人员进行数控机床操作和加工的主要资料。
（5）机床原点是机床坐标系的原点，它是固定的点。它的作用是使机床的各运动部件都有一个相应的位置；
编程原点是工件坐标系的原点，也是编程人员选择工件上的某一已知点为原点，建立一个坐标系。主要是为了方便编程，不考虑工件在机床上的具体位置；
参考原点是机床各运动轴的测量起点，数控装置上电后为了正确地在机床工作时建立机床坐标系就必需设置一个机床参考点。 （6）
6 M00是无条件程序暂停指令，也就是只要执行到此程序就暂停
M01是有条件程序暂停指令，只有当车床上“M01有效”开关接通时程序才会暂停 若开关未接通，程序执行了M01指令后就直接运行后面的程序不暂停 （7）
1)分析零件图; 2)数控机床的选择，工件的装夹方法; 3)加工工艺的确定; 4)刀具的选择; 5)程序的编制; 6)程序的试运行，加工操作.（8）
数控系统的六种工作方式分别为： 1）回参考点方式（REN）：在回参考点方式下可实现手动返回参考点，建立机床坐标系 2）自动方式（AUTO）：自动方式是数控机床完成自动零件加工的工作方式 3）手动方式（JOG）：手动方式主要用于完成机床加工零件前的辅助工作的方式，在此方式下可实现坐标轴的连续和快速进给、加工零件的加紧等功能
4)手动输入方式（MDI）:手动输入方式主要用于完成数据的输入操作的方式，在此方式下可实现加工程序、刀具偏置量和系统参数等的输入
5)手轮方式（HANDLE）:在手轮方式下，机床操作面板上的手摇脉冲发生器，用手摇脉冲发生器可实现机床各轴的微量进给
6)编辑方式（EDIT）:在编辑方式下，可以输入、修改及删除程序 （9）
数控加工程序是数控车床的指令性文件，数控车床受控于程序指令，加工的全过程都是按程序指令自动控制的。数控车床程序指令不仅要包括零件的工艺过程，还要包括切削质量、进给路线、刀具尺寸及数控机床的运动过程。因此，要求编程人员对数控车床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范及工件的装夹方法等都要非常熟悉。 （10）
1)概念：一般用数控加工进给路线图来反映刀具进给路线，该图应准确描述刀具从起刀点开始，直到加工结束返回终点的轨迹。
2）作用：它不仅是程序编制的基本依据，同时也是便于操作者了解刀具运动路线，计划好夹紧位置及控制夹紧元件的高度，以避免发生碰撞事故。
第四章 数控铣削加工工艺及编程与操作
一、学习内容
1.数控铣削加工刀具的分类 2.数控镗铣床加工的工具系统 3.铣削方式及其选择 4.数控铣削用量
5.工序尺寸与工序公差 6.进给路线的确定。 7.刀具参数补偿
8.数控铣床孔加工循环指令 9.关于子程序 10.常用对刀方法
11.典型数控铣床的结构 12.典型机床操作面板
7 13.机床操作面板结构 14.零件的加工实例
二、学习目的
1．通过本章的学习，要求学员掌握数控铣削加工工艺与编程的方法。
三、自我测试 1．简述题
（1）铣削加工时，被吃刀量是指什么？
（2）何谓加工路线？在数控铣削加工中确定加工路线应注意哪几方面的问题？ （3）在数控加工中，一般固定循环由哪6个顺序动作构成？ 2.编程题：编写零件的粗、精加工程序。
四、参考答案：
2．简述题
（1）铣削加工时，被吃刀量ap为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。
（2）所谓加工路线，就是指数控机床在加工过程中刀具运动的轨迹和方向
加工路线的确定应考虑以下几点：
1）尽量减少进退刀时间和其他辅助时间
2）在铣削零件轮廓时，尽量采用顺铣加工方式
3）选择合理的进、退刀位置，尽量避免沿零件轮廓法向切入和进给中停顿 4）先加工外轮廓，再加工内轮廓 （3）由以下6个顺序动作组成：
1）X、Y轴定位
2）快速运动到R点（参考点） 3）孔加工
4）在孔底的动作
8 5)退回到R点
6)快速返回到初始点
2.编程题：
O0001;
主程序号
N05 G40G49G15G69G90;
N10 G90G54G00Z50;
建立工件坐标系，绝对坐标编程，快速到初始平面
N15 M03S1500;
主轴正转，转速1500r/min
N20 G00X-40Y-75；
快速到下刀点
N25 G00Z2;
快速垂直下刀，至R点高度 N30 G01Z-1.5 F200;
慢速下刀至第一层切削深度 N35 G41G01Y-57F200D01;
设置刀具半径左补偿 N40 G01Y40F200;
轮廓加工 N45 G01X40F200; N50 G01Y-40F200; N55 G01 X-57F200; N60 G40 G01X-75.F200;
取消刀具补偿 N75 G01X-40Y-75F200;
刀具回到起刀点 N80 G01Z-3 F200;
慢速下刀至第二层切削深度 N85 G41G01Y-57D01F200D01;
设置刀具半径左补偿 N90 G01Y40F200;
轮廓加工 N95 G01X40F200; N100 G01Y-40F200; N105 G01X-57F200; N110 G40G01X-75.F200;
取消刀具补偿 N115 G01X34Y-75F200;
回到起刀点 N120 G01Z-2F200;
抬刀至下一轮廓深度 N125 G41G01Y-57D02F200;
设置刀具半径左补偿 N130 G01Y24F200;
轮廓加工 N135 G91G02X10Y10R10F200; N140 G90G01X24F200; N145 G91G02X10Y-10R10F200; N150 G90G01Y-24F200;
9 N155 G91G02X-10Y-10R10F200; N160 G90G01X-24F200; N165 G91G02X-10Y10R10F200; N170 G90G01Y0F200; N175 G01X-57F200; N180 G40G01X-75F200;
取消刀具半径补偿 N195 G01Z2F200;
抬刀至R平面 N200 G00X0Y0;
回到工件坐标原点 N205 G01Z0F200;
慢速下刀至工件表面 N210 G41G01X15D03F200;
设置刀具半径左补偿 N215 G03X15Y0Z-2I-15J0F100；
螺旋线插补加工整圆轮廓 N220 G03X15Y0Z-4I-15J0F100; N225 G03X15Y0I-15J0F200;
圆弧插补加工整圆轮廓
N230 G40G01X0Y0F200;
取消刀具半径补偿
N235 G01Z-1.9F200;
抬刀至梅花轮廓深度
N240 G41G01X15Y15F200D04;
设置刀具半径左补偿 N245 G03X-15R15F200;
轮廓加工 N250 G03Y-15R15F200; N255 G03X15R15F200; N260 G03Y15R15F200; N265 G40G01X0Y0;
取消刀具半径补偿
N270 G01Z2F200;
抬刀至R平面 N275 G00Z50;
抬刀至安全平面 N280 M05;
机床主轴停 N285 M30;
程序结束
第五章 加工中心加工工艺及编程与操作
一、学习内容
1． 加工中心加工工艺分析 2． 加工中心常用的工装夹具 3． 加工中心用刀具的类型及选用
10 4． 加工中心切削用量的选用 5． 典型零件的加工中心加工工艺分析 6． 加工中心编程指令 7． 加工中心编程实例
二、学习目的
通过本章的学习，要求学员掌握加工中心加工工艺与编程的方法。
三、自我测试
1．什么是加工中心(MC) ？
2．加工中心的主要加工对象是什么？
3．在数控加工中，一般固定循环由哪6个顺序动作构成？
四、参考答案：
1．
带有自动换刀装置的数控机床。 2．
1）既有平面又有孔系的零件：箱体、盘、套、板类零件； 2）复杂曲面类零件：凸轮类、整体叶轮类、模具类； 3）外形不规则类零件； 4）周期性投产的零件；
5）加工精度要求较高的中小批量零件； 6）新产品试制中的零件； 3．
由以下6个顺序动作组成： 1）X、Y轴定位；
2）快速运动到R点（参考点）； 3）孔加工；
4）在孔底的动作； 5)退回到R点；
6)快速返回到初始点。
