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第 1 章 绪论

1.1 数控机床的基本概念. 1. 数控 数控即数字控制（ numerical control ）是近代发展起来的一种自动控制技术，简称数控 (NC) ，是用数字化的信息实现机床控制的一种方法。. 2. 数控机床 国际信息处理联盟（ International Federation of Information Processing, 即 IFIP ）第五技术委员会，对数控机床作如下定义：

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第 1 章 绪论

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  1. 1.1 数控机床的基本概念 1.数控 数控即数字控制（numerical control）是近代发展起来的一种自动控制技术，简称数控(NC)，是用数字化的信息实现机床控制的一种方法。 2.数控机床 国际信息处理联盟（International Federation of Information Processing,即IFIP）第五技术委员会，对数控机床作如下定义： 数控机床即数字控制（Numerical Control，简称NC）机床，是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。它是一种灵活、通用、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。 第1章 绪论 3. 数控机床的组成 数控机床与普通机床相比，其工作原理的不同之处在于数控机床按照事先编制好的程序，由数控系统控制完成预定的运动轨迹和辅助动作。它一般由程序载体、输入装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统和机床本体组成。

  2. 1.2 数控机床的分类 1、按控制系统的特点分类 1）点位控制数控机床 3）轮廓控制数控机床 2）直线控制数控机床

  3. 2.按所控制的联动坐标轴数分类： 1）二轴联动 3) 三轴联动 2）二轴半联动 4）四轴联动 5）五轴联动

  4. 3、按进给伺服系统的类型分类 ⑴开环进给伺服系统数控机床 ⑵闭环进给伺服系统数控机床 ⑶半闭环进给伺服系统数控机床

  5. 4、按工艺用途分类 ⑴金属切削类数控机床 这类数控机床包括数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。切削类数控机床发展最早，目前种类繁多，功能差异也较大，这里特别强调的是加工中心，也称可自动换刀的数控机床。这类数控机床都有一个刀库，可容纳10~100多把刀具。 ⑵金属成型类数控机床 这类数控机床包括数控折弯机、数控组合冲床、数控回转头压力机等。这类机床起步晚，但目前发展很快。 ⑶数控特种加工机床 如数控线（电极）切割机床、数控电火花加工、火焰切割机、数控激光切割机床等。 ⑷其它类型的数控机床 如数控三坐标测量机等

  6. 1.3 数控机床的加工原理 1.数控机床的工作原理 数控机床的加工，首先要将被加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化，按规定的代码和格式编成加工程序。信息数字化就是把刀具与工件的运动坐标分割成一些最小单位量，即最小位移量。数控系统按照程序的要求，经过信息处理、分配，使坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。 2.逐点比较法直线插补原理 插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，通过计算，将工件轮廓的形状描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。 偏差判别——判别当前动点偏离理论曲线的位置。 进给控制——确定进给坐标及进给方向。 偏差计算——进给后动点到达新位置，计算出新偏差值，作为下一步判别的依据。 终点判别——查询一次，终点是否到达。

  7. 1.4 数控加工特点和适应性 1、数控加工的特点 数控加工与普通加工的本质区别在于数控加工是使用程序来控制机床实现自动加工的。因此，数控机床具有以下显著特点： ⑴生产柔性大 ⑵加工精度高 ⑶生产效率高 ⑷自动化程度高，降低劳动强度，改善劳动条件 ⑸良好的经济效益 ⑹有利于现代化生产管理

  8. 2、数控机床的使用特点 数控机床采用计算机控制，伺服系统的技术复杂，机床精度要求很高。因此，数控机床的使用不是简单的设备使用问题，而是一项技术应用工程，这就要求数控机床的操作、维修及管理人员具有较高的文化和技术素质。 3、数控机床的夹具和刀具的要求 当单件生产时，一般采用通用夹具；如果为批量生产，为了节省加工工时，应使用专用夹具。数控机床的夹具应定位可靠，自动夹紧或松开工件，夹具还应具有良好的排屑、冷却结构。 数控机床的刀具应该具有以下特点： ⑴较高的精度、耐用度和几何尺寸稳定、变化小； ⑵刀具能实现机外预调、快速换刀，加工高精度孔时经试切确定尺寸； ⑶刀具应具有柄部标准系列； ⑷很好地控制切屑的切断、卷曲和排出； ⑸具有良好的可冷却性能。

  9. 4、数控加工的适应性 数控机床具有一般机床不具备的许多优点，数控机床的应用范围正在不断的扩大，但它并不能完全代替普通机床、组合机床和专用机床，而且不是任何情况下都能以最经济的方式解决机械加工中的问题。 数控机床最适应加工具有以下特点的零件： （1）多品种小批量生产的零件； （2）形状结构比较复杂的零件； （3）精度要求高的零件； （4）需要频繁改型的零件； （5）价格昂贵，不允许报废的关键零件； （6）需要生产周期短的急需零件。

  10. 1.5 数控技术的发展 1、数控机床的产生 数控机床的研制最早是从美国开始的。 1948年，美国帕森斯公司（Parsons Co.）在完成研制加工直升机浆叶轮廓用检查样板的加工机床任务时，提出了研制数控机床的初步设想。 1949年，在美国空军后勤部的支持下，帕森斯公司正式接受委托，与麻省理工学院伺服机构实验室（Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）合作，开始从事数控机床的研制工作。经过三年时间的研究，于1952年试制成功世界上第一台数控机床试验性样机。这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制系统铣床。其数控系统全部采用电子管元件，数控装置体积比机床本体还要大。 1959年，美国克耐·杜列克公司（Keaney & Trecker）首次成功开发了加工中心（Machining center）。这是一种有自动换刀装置和回转工作台的数控机床，可以在一次装夹中对工件的多个平面进行多工序的加工。

  11. 2、数控机床的发展简况 自1952年，美国研制成功第一台数控机床以来，随着电子技术、计算机技术、自动控制和精密测量等相关技术的发展，数控机床也在迅速地发展和不断地更新换代，先后大致经历了五个发展阶段。 第一代数控：1952-1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（Numerical Control.NC）； 第二代数控：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统； 第三代数控：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统； 第四代数控：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（Computer Numerical Control,CNC）； 第五代数控：从1974年开始采用微型电子计算机控制的系统（Microcomputer Numerical Control,MNC）。

  12. 近年来，微电子和计算机技术的日益成熟，它的成果正在不断渗透到机械制造的各个领域中，先后出现了计算机直接数控（DNC），柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）。所有这些高级的自动化生产系统均是以数控机床为基础，它们代表着数控机床今后的发展趋势。近年来，微电子和计算机技术的日益成熟，它的成果正在不断渗透到机械制造的各个领域中，先后出现了计算机直接数控（DNC），柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）。所有这些高级的自动化生产系统均是以数控机床为基础，它们代表着数控机床今后的发展趋势。 1).计算机直接控制系统（DNC） 所谓计算机直接控制系统（Direct Numerical Control）, 即使用一台计算机为数台数控机床进行自动编程，编程结果直接通过数据线输送到各台数控机床的控制箱。 2).柔性制造系统（FMS） 柔性制造系统也叫做计算机群控自动线（Flexible Manufacturing System）。就是将一群数控机床用自动传送系统连接起来，并置于一台计算机的统一控制之下，形成一个用于制造的整体。 3).计算机集成控制系统（CIMS） 计算机集成制造系统（Computer-Integrated Manufacturing System）,是指用最先进的计算机技术，控制从定货、设计、工艺、制造到销售的全过程，以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统。

  13. 3、.数控技术的发展水平和趋势 随着科学技术的发展，世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的各个组成部分提出了更高的性能指标。 具体表现在以下几个方面: 1).高速化 由于数控装置及伺服系统功能的改进，其主轴转速和进给速度大大提高，减少了切削时间和非切削时间。加工中心的主轴转速现已达到8 000～12 000 r／min，最高的可达100000 r／min以上，磨床的砂轮线速度提高到100～200 m／s。 2).高精度化 用户对产品精度要求的日益提高，促使数控机床的精度不断提高。数控机床的精度主要体现在定位精度和重复定位精度。数控机床配置了新型、高速、多功能的数控系统，其分辨率可达到1um(100～240 m／min)、0.1 um(24 m／min)、0.01 um(400～800mm／min)。

  14. 3).多功能化 ①数控机床实现了一机多能，以最大限度地提高设备利用率。 ②前台加工、后台编辑的前后台功能，充分提高其工作效率和机床利用率。 ③具有更高的通讯功能，现代数控机床除具有通讯口，DNC功能外，还具有网络功能。 4).智能化 ①引入自适应控制技术 ②采用故障自诊断、自修复功能 ③刀具寿命自动检测和自动换刀功能 5).高的可靠性 ①提高系统硬件质量。 ②采用硬件结构模块化、标准化、通用化方式。 ③增强故障自诊断、自恢复和保护功能。 6). 数控编程自动化

  15. 复习题 1.什么是数控技术? 2.什么是数控机床? 它由哪几个部分组成？ 3.什么是点位控制、直线控制、轮廓控制机床?各有何特点? 4.何谓开环、闭环和半闭环控制数控机床?各有何特点? 5.数控加工的特点有哪些? 6.FMC，FMS，DNC，CIMS含义如何? 7.数控机床的发展趋势如何?

  16. 第二章 数控编程基础 2.1 数控编程概述 我们都知道，在普通机床上加工零件时，一般是由工艺人员按照设计图样事先制订好零件的加工工艺规程。在工艺规程中确定零件的加工工序、切削用量、机床的规格及工具、夹具等内容。操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床，加工出图样给定的零件。也就是说零件的加工过程是由人来完成。例如开车、停车、改变主轴转速、改变进给速度和方向、切削液开、关等都是由工人手工操纵的。 编程人员编制好程序以后，要输入到数控装置中，它是通过控制介质来实现的。具体的方法有多种，如穿孔纸带、数据磁带、软磁盘及手动数据输入(即MDI)和直接通信。 1.穿孔纸带 2.数据磁带 3.软磁 4.MDI 5.直接通信

  17. 2.1.1.程序编制的内容和步骤 1.分析零件图样和工艺处理 这一步骤的内容包括对零件图样进行分析，以明确加工的内容及要求、确定加工方案、 选择合适的数控机床、设计夹具、选择刀具、确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。 2.数值计算 在完成了工艺处理的工作之后，下一步需根据零件的几何尺寸、加工路线和刀具半径补偿方式，计算刀具的运动轨迹，以获得刀位数据。 3.编写零件加工程序单 在完成上述工艺处理和数值计算之后，编程员应使用数控系统的程序指令，按照程序格式，逐段编写零件加工程序单。编程员应对数控机床的性能、程序指令及代码非常熟悉，才能编写出正确的零件加工程序。 4.制备控制介质 制备控制介质，即把编制好的程序单上的内容，记录在控制介质上，作为数控装置的输入信息。 5.程序校验与首件试切 程序单和制备好的控制介质必须经过校验和试切才能正式使用。

  18. 2.1.2程序编制的方法 数控编程可分为手工编程、自动编程和计算机高级语言编程三种方法。 1.手工编程 2.自动编程 3.计算机高级语言编程

  19. 2.1.3 程序的格式 一个数控加工程序由若干程序段组成，程序段是按照一定顺序排列、能使数控机床完成某特定功能的一组指令，如GO X30.0 Z-20.0 FO.2 Ｓ500 M03。它由若干个程序字组成，程序字通常是由代表一定意义的英文字母表示的地址符(用作程序功能指令识别的地址)和地址符后面的数字符号组成，如“Z-20.０”即为一程序字。 所谓程序段格式是指程序段的书写规则，分为固定程序段格式和可变程序段格式。可变程序段格式又分为使用地址符的可变程序段格式和使用分隔符的可变程序段格式两种。 1.使用地址符的可变程序段格式 这种格式又称为地址格式，程序中每个字均以地址符为首，其后由一串数字组成序号字和各种数据字，若干个字构成程序段并以结束符结束。 2.使用分隔符的可变程序段格式 这种格式预先规定了输入时所有可能出现的字的顺序，这个顺序中每个数据字前以一个分隔符B为首，根据已出现了几个分隔符，就可按预定顺序知道下面是哪个数据字，这就可以不再使用地址符，只要按预定顺序把相应的一串数字跟在分隔符后面就可以了。 3.固定程序段格式 这种格式不使用地址符，也不使用计数用的分隔符，它规定了在输入中所有可能出现的字的顺序，也规定了各个字的位数。

  20. 2.1.4 数控编程中的有关标准与代码

  21. 2.2 数控程序编制中的工艺分析 2.2.1数控加工工艺基本基础 1.数控加工工艺 所谓数控加工工艺，就是采用数控机床加工零件时所运用的各种方法和技术手段的总和。它是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，是人们大量数控加工实践经验的总结。 2.数控加工工艺过程 数控加工工艺过程是指在数控机床上利用切削工具直接改变加工对象的形状、尺寸、表 面位置和表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。 3.数控加工工艺内容 数控加工工艺设计是对工件进行的数控加工前期工艺准备工作，必须在程序编制以前完成。只有在工艺方案确定后，编程才有依据。 4.数控加工工艺特点 1.数控加工的工艺内容十分具体 2.数控加工的工艺工作十分严密3.工序相对集中 4.采用轨迹法 5.采用先进高效的工艺装备

  22. 2.2.2数控加工工艺分析主要内容 在进行数控加工工艺分析时，工艺人员应根据数控加工的基本工艺特点与数控机床的功能和实际工作经验，把工作做得细致、扎实，以便为后续工作铺平道路。 1.数控加工零件结构工艺性 2.零件结构工艺性分析的主要内容 数控加工工艺性分析涉及面很广，在此仅从数控加工的可能性和方便性两方面进行考虑。 1）零件图样中的尺寸标注是否适应数控加工的特点 2）零件图样中构成轮廓的几何元素的条件是否充分、正确 3）审查与分析零件结构的合理性 3.精度及技术要求分析 精度及技术要求分析的主要内容如下: 1)分析零件精度及各项技术要求是否齐全、合理。 2)分析本工序的数控加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其他措施弥补的话，则应给后续工序留有适当的余量。 3)找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应尽可能在一次安装下加工完成。 4)对表面粗糙度要求较高的表面，应认真规划，尽量采用恒线速度切削或高速切削加工，必要时安排后续光整加工。

  23. 2.2.3数控加工工艺分析的一般步骤与方法 1.数控加工内容的选择 2.加工工序的划分 工序划分的原则有两种:工序集中原则和工序分散原则 3.工件的装夹方式 4.对刀点和换刀点的确定 "对刀点"是指数控加工时，刀具相对工件运动的起点，这个起点也是编程时程序的起点。因此对刀点也称"程序起点"或"起刀点"。在编程时应正确选择对刀点的位置。选择的原则是: 1）.选定的对刀点位置应便于数学处理和使程序编制简单。 2）.在机床上容易找正。 3）.加工过程中便于检查。 4）.引起的加工误差小。 5.进给路线的选择 6.数控加工余量的选择 7.刀具与切削用量的选择

  24. 2.2.4 数控加工工艺文件 机械加工工艺过程卡片

  25. 机械加工工序卡片

  26. 数控加工工序卡片

  27. 数控刀具卡片

  28. 2.3数控程序编制中的数学处理 2.3.1数学处理的概念 根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算编程时所需要的数据，称为数控加工的数值计算。 2.3.2常见的数学处理方法 1.直线和国弧轮廓基点计算方法 2.非圆曲线的节点计算

  29. 等误差法(变步长法)直线逼近的节点计算 等步长法直线逼近的节点计算 圆弧分割法 双圆弧法

  30. 第三章 数控车床编程 3.1数控车床编程基础 3.1.1数控车床概述 数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型普通车床的特点于一身，是国内使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床，占数控机床总数的25%左右（不包括经技术改造而成的车床）。 近几年来，我国在继续开发国产化数控机床的同时，还大力引进和吸收国外先进的数控机床设计与制造技术，研制、开发并批量生产了功能丰富，可靠性与生产率更高的全功能数控车床及车削中心等高档产品，满足了国内市场的需要。部分数控车床（包括经济型）还销往国外。

  31. 1.数控车床分类 （1）按车床主轴位置分类 1）立式数控车床 2）卧式数控车床 （2）按加工零件的基本类型分类 1）卡盘式数控车床 2）顶尖式数控车床 （3）按刀架数量分类 1）单刀架数控车床 2）双刀架数控车床 （4）其他分类方法 车削中心的主体是数控车床，它有立式和卧式两类。 2．数控车床的结构 （1）主轴 （2）床身及导轨 （3）机械传动机构 （4）刀架 （5）辅助装置 倾斜床身

  32. 3.数控车床的加工特点 1）加工高难度工件 2）加工高精度工件 复印机中的回转鼓、录像机上的磁头及激光打印机内的多面反射体等超精零件，其尺寸精度可达0.01μm，表面粗糙度值可 达Ra0.02μm，这些高精度零件均可在高精度的特种数控车床上加工完成。 特殊内成型面零件 3）高效率加工 为了进一步提高车削加工的效率，通过增加车床的控制坐标轴，就能在一台数控车床上同时加工出两个多工序的相同或不同的零件，也便于实现一批工序特别复杂的零件的车削全过程的自动化。

  33. 3.1.2数控车床坐标系统 1．坐标和运动方向命名的原则 2．坐标系的规定 右手直角　　右手螺旋 卧式数控车床坐标系示意图 笛卡尔右手直角坐标系

  34. 3．运动方向的确定 （1）Z坐标的运动方向 Z坐标的运动方向由传递切削力的主轴决定，与主轴轴线平行的坐标轴即为Z轴。对于车床等由主轴带动零件旋转的机床，与主轴平行的坐标轴即为Z轴，如图3-6所示。Z坐标的正方向为增大工件与刀具之间距离的方向。 （2）X坐标的运动方向 X坐标为水平的且平行于工件的装卡面，这是刀具或工件在定位平面内运动的主要坐标。对于工件作旋转的车床，X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于中拖板。刀具远离工件旋转中心的方向为X轴正方向。 （3）Y坐标的运动方向 Y坐标轴垂直于X、Z坐标轴，Y运动的正方向根据X和Z轴的正方向，按照笛卡尔右手直角坐标系来判断。 （4）旋转运动A、B和C A、B和C相应地表示其轴线平行于X、Y和Z坐标的旋转运动。A、B和C的正方向，利用右手螺旋定则根据X、Y和Z轴及其正方向确定。

  35. 3.2数控车床程序的编制 数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。 数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，它可以自动地完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧或非圆弧曲线轮廓面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔以及铰孔等加工。 数控车床的品种繁多，不同厂家生产的机床所采用的数控系统是不同的，在编制数控车削程序前一定要仔细阅读机床说明书和编程手册，了解机床数控系统的功能及有关参数。本节以FANUC系统为例来介绍数控车床的程序编制。 数控车床常用的功能指令有准备功能G、辅助功能M、刀具功能T、主轴转速功能S和进给功能F。

  36. FANUC0i系统常用G功能代码

  37. 1．G90——绝对坐标编程指令 格式：G90 说明：该指令表示程序段中的运动坐标数字为绝对坐标值，即从编程原点开始的坐标值。 2．G91——增量坐标编程指令 格式：G91 说明：该指令表示程序段中运动坐标数字为增量坐标值，即刀具运动的终点相对于起点坐标值的增量。 3．G50——工件坐标系设定 编程时，首先应该确定工件原点并用G50指令设定工件坐标系。车削加工工件原点一般设置在工件右端面或左端面与主轴轴线的交点上。 格式：G50X＿Z＿； 其中：X、Z值分别为刀尖（刀位点）起始点相对工件原点的X向和Z向坐标，注意X应为直径值。 工件坐标系设定

  38. 4．G00——快速点定位指令 格式：G00 X（U）＿Z（W）＿； 说明： （1）G00指令使刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到目标点。 （2）它只是快速定位，无运动轨迹要求，常见G00运动轨迹如图3-8所示，从A到B应是折线AEB。因为快速定位时，机床以设定的进给速度同时沿X、Z轴移动，然后再到达目标点。 （3）G00指令是模态代码，其中X（U），Z（W）是目标点的坐标，当用绝对坐标编程时，其数值为工件坐标系中点的坐标（X，Z）。当用增量坐标编程时，其数值为刀具当前点与目标点的坐标增量（U，W）。实际编程时采用哪种坐标方式由数控车床当时的状态设定，FANUC系统绝对坐标方式为X、Z，增量坐标方式为U、W，而有的系统常用G90、G91设定。 图3-8 车削G00轨迹

  39. （4）使用G00指令时，目标点不能直接选在工件上，一般要离开工件表面1～2mm。如图3-9所示，从起点A快速运动到目标点B，（4）使用G00指令时，目标点不能直接选在工件上，一般要离开工件表面1～2mm。如图3-9所示，从起点A快速运动到目标点B， 其绝对坐标方式编程为 G00 X100 Z80 其增量坐标方式编程为 G00 U60 W60 图3-9 快速进给 执行以上程序段时，刀具实际的运动路线不是直线，而是折线，首先刀具以快速进给速度运动到点（50，50），然后再运动到点（50，80），所以使用G00指令时要注意刀具是否和工件及夹具发生干涉，忽略这一点，就容易发生碰撞，而在快速状态下的碰撞就更加危险了。

  40. 5．G01 ——直线插补指令 格式：G01 X（U）＿Z（W）＿F＿； 说明： （1）G01指令使刀具从当前点出发，在两坐标或三坐标间以插补联动方式按指定的进给速度直线移动到目标点。G01指令是模态指令。 （2）进给速度由F指定。F指令也是模态指令，它可以用G00指令取消，如果在G01程序段之前没有F指令，当前程序段G01中没有F指令，则机床不运动。因此，G01程序中必须含有F指令。 例3-1　工件如图3-10所示，刀尖从A点直线移动到B点，完成车外圆、车槽、车倒角的操作。 （a）车外圆　　　　　　　　　（b）车槽　　　　　　　　（c）车倒角 图3-10G01功能指令应用

  41. 编程坐标原点O设在工件右端面 （1）车外圆，如图3-10（a）所示 G00X11. Z2. 　　　　　　　　　　　　 （刀具快速移至A点） 绝对坐标方式：　G90 G01 Z－28. F0.2　　　　　 　 （车削Φ11外圆至B点） 增量坐标方式：　G01 U0 W－30. F0.2（车削Φ11外圆至B点） 或　　　　　　 G91 G01 Z－30. F0.2 （2）车槽，如图3-10（b）所示 G00X22 Z－14. （刀具快速移至A点） 绝对坐标方式： G01 X12. F0.1（切槽至B点） 增量坐标方式： G01 U－10.W0 F0.1　　　　　　 （切槽至B点）　 （3）车倒角，如图3-10（c）所示 G00X10. Z1.　　　　　　　　　　　　　　　 （刀具快速移至A点） 绝对坐标方式： G01 X16. Z－2. F0.2　　　　　　 （车倒角） 增量坐标方式： G01 U6. W－3. F0.2　　　　　　　 （车倒角）

  42. 6.G02，G03——圆弧插补 格式：G02/G03X（U）＿Z（W）＿I＿K＿F＿； 或　　G02/G03X（U）＿Z（W）＿R＿F＿； 说明： （1）G02：顺时针圆弧插补；G03逆时针圆弧插补。车床上圆弧顺逆方向可按图3-11所示的方向判断，沿垂直于圆弧所在的平面（XOZ面）的坐标轴向负方向（－Y轴）看去，刀具相对于工件转动方向顺时针运动为G02，逆时针运动为G03。 图3-11车圆弧的顺、逆方向 （2）采用绝对坐标编程时，圆弧终点坐标为工件坐标系中的坐标值，用X、Z表示，当用增量坐标编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点相对于圆弧起点的坐标增量值，用U、W表示。 （3）I、K为圆心相对于圆弧起点的增量坐标，无论是绝对编程还是增量编程，都用增量坐标表示。一般用I、K值可进行任意圆弧（包括整圆）插补。 （4）当用半径R指定圆心位置时（它不能与I、K同时使用），由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧路径，为区别二者，规定圆心角α≤180°时，用“+R”表示，正号可省略；当圆心角α＞ 180°时用“-R”表示。用圆弧半径指定圆心位置时，不能进行整圆插补。

  43. 例3-2　刀具按图3-12所示的走刀路线进行加工，已知进给量为0.25mm/r，切削线速度为150mm/min，试编程。例3-2　刀具按图3-12所示的走刀路线进行加工，已知进给量为0.25mm/r，切削线速度为150mm/min，试编程。 建立如图所示工件坐标系，程序编制如下： O3002　　　　　　　 （程序号） G50X200.0 Z50.0 T0200；（建立工件坐标 系，换T02号刀）　　　 G96S150 M03；　 （恒线速度设定， 主轴正转） G00X14.0 Z60.0 T0202； （①，建立刀具 补偿） G01Z0 F0.25；　　　　 （②） X30.0； （③） G03X40.0 Z－5.0 R5.0 ； （④） G01 Z－20.0； （⑤） X60.0 Z－30.0； （⑥） G02 X81.214 Z－34.393 R15.0； （⑦） G01X110.0 ； （⑧） G00X200.0 Z50.0T0000； （⑨，取消 刀具补偿） M30； （程序结束）

  44. 7．自动倒角及倒圆 使用本功能可以简化倒角及倒圆的编程。 （1）自动倒角 G01指令除了直线切削外，还可作自动倒角加工。 ①由Z轴向X轴倒角 如图3-13（a）所示，编程指令格式为： G01 Z（W）＿I＿F＿； 说明：Z、W分别为图中b点的绝对值和增量坐标；I的 正负取决于倒角方向，当向X轴正方向倒角时， I为正值，反之取负值，如图3-13（a）所示。 图3-13(a)自动倒角 ②由X轴向Z轴倒角 如图3-13（b）所示，编程指令格式为： G01 X（U）＿K＿F＿； 说明：X、U分别为图中b点绝对值和增量坐标；K 的正负决于倒角方向，当向Z轴正方向倒角 时，K为正值，反之取负值，如图3-13 （b）所示。 图3-13(a)自动倒角

  45. （2）自动倒圆 G01指令除了作直线切削外，还可作自动倒圆加工。 ①由Z轴向X轴倒圆 如图3-14（a）所示，编程指令格式为： G01 Z（W）＿R＿F＿； 说明：Z、W分别为图中b点的绝对值和增量坐标；R的正负取决于倒圆方向，当向X轴正方向倒圆时，R为正值，反之取负值，如图3-14（a）所示。 ②由X轴向Z轴倒圆 如图3-14（b）所示，编程指令格式为： G01X（U）＿R＿F＿； 说明：X、U分别为图中b点的绝对坐标和增量坐标；R的正负取决于倒圆方向，当向 Z轴正方向倒圆时，R为正值；反之取负值，如图3-14（b）所示。 （a） （b） 图3-14 自动倒圆

  46. 例3-3刀具按如图3-15所示的走刀路线进行加工，已知进给量为0.15mm/r，切削线速度为180m/min，主轴最高转速为2000r/min，试编程。例3-3刀具按如图3-15所示的走刀路线进行加工，已知进给量为0.15mm/r，切削线速度为180m/min，主轴最高转速为2000r/min，试编程。 建立如图所示工件坐标系，程序编制如下： O3003； （程序号） G28 U0 W0； （回机床参考点） G00 U＿W＿； （刀具到起始点，U、W值 取决于起刀点到参考点的距离） M00； （程序停止） G50 S2000；　　　　　　 （主轴最高转速限制） G96 S180 T0400； （恒线速度设定，换T04号刀） G50 X240. Z150. M03;（设定工件坐标系，主轴正转） G00 X21. Z5. T0404 M08; （a，切削液开） W－5. ； （b） G01 X60. K－2. F0.15; （c，倒角） Z－12. ; （d） X72. Z－32.; （e） Z－47.; （f） G02 X82. Z－52. R5.; （g） G01 X92.; （h） U6.0 W－3.; （i） G00 X240. Z150. T0000; （j，取消刀具补偿） M30; （程序结束） 图3-15 走刀路线

  47. 8．G04——程序暂停 该指令控制系统按指定时间暂时停止后续程序段。暂停时间结束则继续执行。该指令为非模态指令只在本程序段有效。 格式：G04 X＿（U＿或P＿） 说明：其中X、U的单位（s），P均为暂停时间（ms）。注意在用地址P表示 暂停时间时不能用小数点表示法。 例如，若要暂停4秒钟，则可写成如下几种格式： G04X4； 或：G04U4； 或：G04P4000； G04主要应用于： （1）在车削沟槽或钻孔时，为使槽底或孔底得到准确的尺寸精度及光滑的加工表面，在加工到槽底或孔底时，应该暂停适当的一段时间，使工件回转一周以上。 （2）使用G96（主轴以恒线速度回转）车削工件轮廓后，改成G97（主轴以恒定转速回转）车削螺纹时，指令暂停一段时间，使主轴转速稳定后再执行车削螺纹，以保证螺距加工精度要求。

  48. 9．刀尖圆弧自动补偿功能 上述编程例题均是假设车刀有一刀尖点，我们在编写程序时，均以此假想刀尖点切削工件。假想刀尖为实际上不存在的点，如图3-16所示，实际上CNC车床皆使用粉末冶金制作的刀片，其刀尖是一圆弧形，常用的CNC车刀片，其刀尖半径R有0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm等多种。在对刀时，刀尖的圆弧中心不易直接对准起刀位置或基准位置。 按假想刀尖编出的程序在车削外圆、内孔等与Z轴平行的表面时，是没有误差的，但车削右端面、锥度及圆弧时会发生少切或过切的现象，如图3-17所示。 图3-17　刀尖圆角R造成的少切和过切示意图

  49. 为了在不改变程序的情况下使刀具切削路径与工件轮廓吻合一致，加工出尺寸正确的工件，就必须使用刀具圆弧半径补偿指令。 刀尖圆弧半径补偿指令如下： 格式：G41/G42/G40 G01/G00 X(U)___Z(W)___； 说明：如图3-18所示，顺着刀具运动方向看，刀具在工件的左边称为刀具半径左补 偿，用G41指令编程。顺着刀具运动方向看，刀具在工件的右边，称为刀具 半径右补偿，用G42指令编程。如需要取消刀具左、右补偿，可输入G40代 码，这时，车刀轨迹按理论刀尖轨迹运动，也就是假想刀尖轨迹与编程轨 迹重合。 其中X（U）、Z（W）为建立或取消刀具补偿程序段中刀具移动的终点坐标 刀具半径右补偿　　　　　　　　　　刀具半径左补偿 图3-18　刀具半径补偿

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