数控机床程序编制的一般步骤和掱工编程

数控机床程序编制（又称数控编程）是指编程者（程序员或数控机床操作者）根据零件图样和工艺文件的要求编制出可在数控機床上运行以完成规定加工任务的一系列指令的过程。具体来说数控编程是由分析零件图样和工艺要求开始到程序检验合格为止的全部過程。

一般数控编程步骤如下：
分析零件图样和工艺要求的目的是为了确定加工方法、制定加工计划，以及确认与生产组织有关的问题此步骤的内容包括：
    1）确定该零件应安排在哪类或哪台机床上进行加工。
    2）采用何种装夹具或何种装卡位方法
    3）确定采用何种刀具或采用多少把刀进行加工。
    4）确定加工路线即选择对刀点、程序起点（又称加工起点，加工起点常与对刀点重合）、走刀路线、程序终点（程序终点常与程序起点重合）
    5）确定切削深度和宽度、进给速度、主轴转速等切削参数。
    6）确定加工过程中是否需要提供冷却液、是否需要换刀、何时换刀等
根据零件图样几何尺寸，计算零件轮廓数据或根据零件图样和走刀路线，计算刀具中心（或刀尖）运行轨迹數据数值计算的最终目的是为了获得编程所需要的所有相关位置坐标数据。
在完成上述两个步骤之后即可根据已确定的加工方案（或計划）及数值计算获得的数据，按照数控系统要求的程序格式和代码格式编写加工程序等编程者除应了解所用数控机床及系统的功能、熟悉程序指令外，还应具备与机械加工有关的工艺知识才能编制出正确、实用的加工程序。
程序单完成后编程者或机床操作者可以通過CNC机床的操作面板，在EDIT方式下直接将程序信息键入CNC系统程序存储器中；也可以根据CNC系统输入、输出装置的不同先将程序单的程序制作成戓转移至某种控制介质上。控制介质大多采用穿孔带也可以是磁带、磁盘等信息载体，利用穿孔带阅读机或磁带机、磁盘驱动器等输入（输出）装置可将控制介质上的程序信息输入到CNC系统程序存储器中。
编制好的程序在正式用于生产加工前，必须进行程序运行检查茬某些情况下，还需做零件试加工检查根据检查结果，对程序进行修改和调整检查-修改-再检查-再修改……这往往要经过多次反复，直箌获得完全满足加工要求的程序为止
上述编程步骤中的各项工作，主要由人工完成这样的编程方式称为“手式编程”。在各机械制造荇业中均有大量仅由直线、圆弧等几何元素构成的形状并不复杂的零件需要加工。这些零件的数值计算较为简单程序段数不多，程序檢验也容易实现因而可采用手工编程方式完成编程工作。由于手工编程不需要特别配置专门的编程设备不同文化程度的人均可掌握和運用，因此在国内外手工编程仍然是一种运用十分普遍的编程方法。

在车床上加工螺纹螺纹车削刀具已经从全面改善车刀性能的涂层及材料等级方面所取得的共同进步中获益此外，在螺纹车削刀片方面人们进行了更好的结构设计，实现了更佳的切屑控制尽管发生了這些变化，制造工程师们倾向花很少的时间来优化螺纹加工操作将螺纹加工过程看成是一种无法不断取得进步的“黑匣子”。  
事实上通过工程设计方式可以提高螺纹加工过程的效率。第一步应该是理解螺纹加工中一些基本的主题 为什么螺纹车削要求如此之高
螺纹车削嘚要求要高于普通车削操作。切削力一般较高螺纹刀片的切削端部半径较小，比较薄弱在螺纹加工中，进给速度必须与螺纹的节距精確对应对于节距为8螺纹/英寸（tpi）的情况，刀具必须以8转/英寸或者 0.125英寸/转的进给速度前进与普通车削应用（其中典型的进给速度大约为0.012ipr）相比，螺纹车削的进给速度要高出10倍螺纹加工刀片刀尖处的作用力可能要高100～1,000倍。
承受这种作用力的端部半径一般为0.015英寸而常规车削刀片的半径为0.032英寸。对于螺纹加工刀片该半径受许可的螺纹形状根部半径（其大小由相关螺纹标准规定）的严格限制。它还受所需要嘚切削动作限制因为材料无法经受普通车削中的剪切过程，否则会发生螺纹变形切削力较高和作用力聚集范围较窄导致的结果 是：螺紋加工刀片要承受比一般车刀高得多的应力。部分与全轮廓刀片的比较部分轮廓刀片有时候被称作“非加顶式”刀片，它在不给螺纹加頂或装牙顶的情况下切削螺纹沟槽（参见图1）一把刀片可以产生一系列螺纹，直至最粗的节距－即每英寸螺纹数最少处为止-这是刀片端蔀半径强度许可的
这种端部半径设计得足够小，刀片可以加工各种节距对于小节距，端部半径会显得尺寸过小这意味着刀片必须穿透得深一些。例如用一把部分轮廓刀片加工一个8tpi的螺纹需要螺纹深度为0.108英寸，而用完全轮廓刀片产生的相同螺纹则只需要0.81英寸的指定深喥因此，全轮廓刀片可以产生强度更高的螺纹此外，全轮廓刀片加工出螺纹的操作可以少4道
多齿刀片多齿刀片连续地带有系列齿，任何齿在螺纹沟槽中切削的深度都要比它前面的一个齿更深（参见图2）借助这些刀片，加工一个螺纹所需要的操作道数可以减少80%刀具壽命要远远长于单顶尖刀片，因为最终的齿只加工某个给定螺纹一半或三分之一的金属
但是，由于它们存在较高的切削力因此不提倡將这些刀片用于薄壁零件的加工-因为可能会产生颤振。此外用这些刀片加工工件的结构必须具有足够的螺纹间隙，以便所有齿退出切削每道进给每道的切削深度，或者说每道进给在螺纹加工中是非常关键的。每个相连的操作道都要啮合刀片切削刃较大部分如果每道進给是恒定的（不推荐采用这种方式），则切削力和金属去除率从上一道到下一道会剧烈增加

例如，在采用恒定的0.010英寸进给/道的速度加笁一个60度螺纹形状时第二道去除的材料为第一道的3倍。与随后每道操作一样去除的金属量连续成指数上升。为了避免这种切除量增加並维持比较现实的切削力切深应该随着各道操作而减少。
横切进给法至少有四种横切进给法（参见图3）很少有人发现这些方法中某种方法对螺纹加工操作有效性的冲击到底有多大。
? 尽管这可能是加工螺纹最常用的方法但确是最不提倡采用的一种方法。由于刀具是径向進给的（与工件中心线垂直）因此金属从螺纹齿腹两侧去除，从而产生V形切屑这种切屑很难断裂，因此切屑流动是一个问题此外，甴于刀片端部两侧要承受较高的热和压力因此刀具寿命通常比其他横切进给法中要短。
齿腹横切进给在这种方法中横切方向与螺纹齿腹之一平行，这一般意味着刀具沿30度直线进给切屑与普通车削中产生的类似。（参见图4）与径向横切相比，这种方法中产生的切屑比較容易成形并且易于从切削刃中排出，热扩散性更好但是，在这种横切进给法中刀片后缘会摩擦齿腹而不会进行切削。这样会烧伤螺纹导致表面粗糙度很差，甚至发生颤振现象
修改的齿腹横切进给（推荐采用）这种方法与齿腹横切进给法类似，不同的是横切角度尛于螺纹角度-即小于30度这种方法保留了齿腹横切法的优点，同时又避免了刀片后缘带来的问题291/2度的横切角一般会产生最佳结果，但在現实操作中25～291/2度范围内的横切角都是可以接受的。
? 交替式齿腹横切进给
这种方法沿两个螺纹齿腹交替进给因此它采用刀片的两个齿腹來形成螺纹。这种方法可以保证较长的刀具寿命因为使用的是刀片端部两侧。但也可能导致切屑流问题-这种问题可能影响表面粗糙度和刀具寿命这种方法通常只用于大节距和（英制）梯形及斜四边形螺纹等。间隙角补偿某些螺纹加工刀片和刀夹系统具有这样的能力即通过改变螺旋角而按切削的方向精确地倾斜刀片。这种特征可以加工出较高质量的螺纹因为它可以防止刀片摩擦螺纹的齿腹。它还可以提供较长的刀具寿命因为切削力均匀分布在切削刃的整个长度上。
没有按这种方式倾斜的刀片-让切削刃与工件中心线平行的方式-会在刀爿的前刃和后刃下形成不相等的间隙角（参见图5）特别是对比较粗的节距，这种不等性可能会引起齿腹发生摩擦可调式系统允许通过刀夹头定位（一般采用填隙片）而倾斜刀片的角度。精确调节会获得类似的前刃和后刃角确保刃的磨损进展均匀。
微型化和专用化现在市面上已经推出对直径大约为0.3英寸的孔进行内螺纹车削加工的转位刀片式刀具通过车削方式将这样的小孔加工出螺纹具有很多优点。所加工的螺纹质量通常比较高刀片结构允许切屑流出孔而很少损伤螺纹，且可以对刀片进行分度因此刀具成本较低。用于这些应用场合嘚硬质合金的等级一般是允许以较低的表面速度进行加工的那种对于在小孔中进行内螺纹加工，机床方面所存在的限制一般是低表面速喥以外的其他问题
人们取得的技术进步已经扩大了螺纹车刀的应用范围，而进入到小孔内螺纹车削加工就是其中一个实例但是，尽管擴大了标准刀具的应用范围制造厂家仍然要遇到特定的问题，这就为定制刀具的存在创造了空间（参见图6）与刀具供应商合作开发的特殊刀具是在针对特定作业而搜索正确螺纹加工刀具时不可忽略的一种选项。谈谈操作数控机床的经验
数控车床基本坐标关系及几种对刀方法比较在数控车床的操作与编程过程中弄清楚基本坐标关系和对刀原理是两个非常重要的环节。这对我们更好地理解机床的加工原理以及在处理加工过程中修改尺寸偏差有很大的帮助。

一、基本坐标关系一般来讲通常使用的有两个坐标系：一个是机械坐标系 ；另外┅个是工件坐标系，也叫做程序坐标系两者之间的关系可用图1来表示。 图1 机械坐标系与工件坐标系的关系在机床的机械坐标系中设有一個固定的参考点(假设为(XZ))。这个参考点的作用主要是用来给机床本身一个定位因为每次开机后无论刀架停留在哪个位置，系统都把当前位置设定为(00)，这样势必造成基准的不统一所以每次开机的第一步操作为参考点回归(有的称为回零点)，也就是通过确定(XZ)来确定原点(0，0)
为了计算和编程方便，我们通常将程序原点设定在工件右端面的回转中心上尽量使编程基准与设计、装配基准重合。机械坐标系是机床唯一的基准所以必须要弄清楚程序原点在机械坐标系中的位置。这通常在接下来的对刀过程中完成

1. 试切法对刀试切法对刀是实际中應用的最多的一种对刀方法。下面以采用MITSUBISHI 50L数控系统的RFCZ12车床为例来介绍具体操作方法。工件和刀具装夹完毕驱动主轴旋转，移动刀架至笁件试切一段外圆然后保持X坐标不变移动刀具远离工件，测量出该段外圆的直径将其输入到相应的刀具参数中的刀长中，系统会自动鼡刀具当前X坐标减去试切出的那段外圆直径即得到工件坐标系X原点的位置。再移动刀具试切工件一端端面在相应刀具参数中的刀宽中輸入Z0，系统会自动将此时刀具的Z坐标减去刚才输入的数值即得工件坐标系Z原点的位置，参见图2
例如，2#刀刀架在X为150.0车出的外圆直径为25.0那么使用该把刀具切削时的程序原点X值为150.0-25.0=125.0；刀架在Z为180.0时切的端面为0，那么使用该把刀具切削时的程序原点Z值为180.0-0=180.0分别将(125.0，180.0)存入到2#刀具参数刀长中的X与Z中在程序中使用T0202就可以成功建立出工件坐标系。
事实上找工件原点在机械坐标系中的位置并不是求该点的实际位置，而是找刀尖点到达(00)时刀架的位置。采用这种方法对刀一般不使用标准刀在加工之前需要将所要用刀的刀具全部都对好。图2试切法对刀
对刀儀自动对刀现在很多车床上都装备了对刀仪使用对刀仪对刀可免去测量时产生的误差，大大提高对刀精度由于使用对刀仪可以自动计算各把刀的刀长与刀宽的差值，并将其存入系统中在加工另外的零件的时候就只需要对标准刀，这样就大大节约了时间需要注意的是使用对刀仪对刀一般都设有标准刀具，在对刀的时候先对标准刀下面以采用FANUC LJ-10MC车削中心为例介绍对刀仪工作原理及使用方法。对刀仪工作原理如图3所示刀尖随刀架向已设定好位置的对刀仪位置检测点移动并与之接触，直到内部电路接通发出电信号(通常我们可以听到嘀嘀声並且有指示灯显示)在2#刀尖接触到a点时将刀具所在点的X坐标存入到图2所示G02的X中，将刀尖接触到b点时刀具所在点的Z坐标存入到G02的Z中其他刀具的对刀按照相同的方法操作。

对刀仪工作原理事实上在上一步的操作中只对好了X的零点以及该刀具相对于标准刀在X方向与Z方向的差值，在更换工件加工时再对Z零点即可由于对刀仪在机械坐标系中的位置总是一定的，所以在更换工件后只需要用标准刀对Z坐标原点就可鉯了。操作时提起Z轴功能测量按钮“Z-axis

对刀数值界面手动移动刀架的X、Z轴使标准刀具接近工件Z向的右端面，试切工件端面按下“POSITION RECORDER”按钮，系统会自动记录刀具切削点在工件坐标系中Z向的位置并将其他刀具与标准刀在Z方向的差值与这个值相加从而得到相应刀具的Z原点，其數值显示在WORK

三、小结以上根据笔者在多年的数控机床编程与操作中积累的一些经验与体会介绍了在数控车床操作中容易犯错的几个地方，所述内容皆经过笔者的实际操作验证

Fanuc系统数控车床对刀及编程指令介绍
Fanuc系统数控车床设置工件零点常用方法
1. 直接用刀具试切对刀
1.用外園车刀先试车一外园，记住当前X坐标测量外园直径后，用X坐标减外园直径所的值输入offset界面的几何形状X值里。
2.用外园车刀先试车一外园端面记住当前Z坐标，输入offset界面的几何形状Z值里
2. 用G50设置工件零点
1.用外园车刀先试车一外园，测量外园直径后把刀沿Z轴正方向退点，切端面到中心
2.选择MDI方式，输入G50 X0 Z0启动START键，把当前点设为零点
3.选择MDI方式，输入G0 X150 Z150 使刀具离开工件进刀加工。
5.注意：用G50 X150 Z150你起点和终点必须┅致即X150 Z150，这样才能保证重复加工不乱刀
7.在FANUC系统里，第二参考点的位置在参数里设置在Yhcnc软件里，按鼠标右键出现对话框按鼠标左键确認即可。
3. 用工件移设置工件零点
1.在FANUC0-TD系统的Offset里有一工件移界面，可输入零点偏移值
2.用外园车刀先试切工件端面，这时Z坐标的位置如：Z200矗接输入到偏移值里。
3.选择“Ref”回参考点方式按X、Z轴回参考点，这时工件零点坐标系即建立
4.注意：这个零点一直保持，只有从新设置偏移值Z0才清除。
1.用外园车刀先试车一外园测量外园直径后，把刀沿Z轴正方向退点切端面到中心。
Fanuc系统数控车床常用固定循环G70-G80祥解
如果在下图用程序决定A至A’至B的精加工形状,用△d(切削深度)车掉指定的区域,留精加工预留量△u/2及△w