圆方程在数控编程中的应用教案

第一篇：圆方程在数控编程中的应用教案

附件3

案

例

——圆方程在数控编程中的应用

使用数控机床进行零件加工时，必须首先将零件图纸上的信息处理成数控系统能识别的程序，即数控编程。数控机床就是依据程序来控制机床的运转和操作。

数控系统加工的零件轮廓或刀具运动轨迹一般由直线与圆弧组成。在编制程序时，需要根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在轮廓的已知点之间确定一些中间关键点，向各个坐标轴发出进给指令，将工件的轮廓或刀具的运动轨迹描述出来。

完成线性进给指令G01 X_Z_F_（X,Z：线段终点坐标），需以线段起点为基点，确定线段终点坐标。

C1.5 Z A O B G x

如图所示的特殊形体零件由锥体素线与圆弧相切所组成，现要数控编程加工其GB段。根据线性进给指令的要求，我们数学课要解决的问题就是以线段起点G为基点，计算线段终点B的坐标。

教学实案

——圆方程在数控编程中的应用

一、复习巩固

1．已知直线经过点Px0,y0，斜率为k，求直线方程.2．已知圆心为点Ah,k，半径为R，求圆方程.二、提出问题

有一如图所示的特殊形体零件，由锥体素线与圆弧相切所组成。现要数控编程加工线段GB，已知线性进给指令为G01 X_Z_F_，其中X,Z：线段终点坐标，F：被编程两个坐标轴的合成进给速度.不考虑进给速度F，请同学们完成这个指令.C1.5 Z A O B G x

三、分析问题

提问：这个问题涉及数学体系中哪部分内容？具体说明.（中等学生回答：问题涉及平面解析几何中直线和圆的知识，线段GB的终点B是直线与圆弧的切点.教师订正）

提问：平面解析几何问题一般如何解决？（较好学生回答：一般先建立合适的直角坐标系，然后求出直线或者圆的方程，最后求出需要的点的坐标或者相关数值.）

现在，请同学们思考：合适的直角坐标系应如何建立？你想借助于哪些点或者线？ 这时，让学生自主建立直角坐标系，自由讨论，评选出哪位同学方法最佳.最后教师指出：不考虑工件坐标系的要求，为了方便计算，我们以圆弧终点为坐标原点O、平行于工件的轴线方向为X轴、垂直于工件的轴线方向为Y轴建立平面直角坐标系.教师此时在黑板上画图.y A O B G x

提问：请一位同学用数学方式把问题叙述出来.（较好学生回答，教师板书）如图所示，圆弧与直线相切于点B，1.建立圆弧OB所在圆的方程； 2.建立直线GB的方程； 3.求切点B的坐标.四、解决问题

提问：已知圆的半径R12，要建立圆的方程还需什么条件？（较差学生回答：圆心的坐标）现在，请同学们自己完成求圆心的坐标.解：作AFx轴，垂足为F OA=R=12,OAF=300xA=12sin300=6yA=12cos300=10.392 y A 即点A6,10.392.提问：已知圆心A6,10.392，圆的半径

O F G B x R12，圆的方程应是什么形式？

（较差学生回答：圆的标准方程为x-62+y-10.3922=122）.下面，我们来解决第二个问题.提问：你想建立直线BG的哪一种形式的方程？（中等学生回答：点斜式，并且点是指G）

提问：点G的坐标应在零件图上找，请一位同学回答.（中等学

生

回

答

：

y A E O F 1xG30,yG40305）

2接下来，我们共同求直线BG的斜率.联结AG，作GEAF，垂足为E.在RtAEG中,G B x 1AEAFEF10.392(4030)5.3922

EG=30-6=24

tanAGE=AE5.392==0.2247 EG24查表得： AGE=1240 AG=AE2+EG2=5.3922+242=24.6

在RtΔABG中,AB=R=12,AG=24.6

sinAGBAB120.4878 AG24.6查表得： AGB29012

EGBAGBAGE29012-12040=16032

kBGtanEGBtan16032=0.2968

提问：已知直线BG斜率为0.2968，点G的坐标为30,5，请一位同学回答直线BG的点斜式方程.（较差学生回答： y50.2968x-30）接下来，学生自主完成求切点B的坐标.x-62+y-10.3922=122 y-5=0.2968x-30xB=9.2,yB=-1.172

即点B9.2,-1.172.到这里，我们的数学目标就完成了.而事实上，工件坐标系的原点一般情况下应选在工件轴线与工件的前端面或后端面的交点上，工件坐标系的z轴和x轴分别是直角坐标系的x轴和y轴.同学们在完成线性进给指令

G01 X_Z_F_时要注意坐标轴的平移和转换.五、小结

这里，我们应用三角函数、平面几何和解析几何的综合计算解决了数控编程中的数学问题。今后，在专业课的学习过程和生产实践过程中，类似的问题我们还会遇到，需要同学们认真识图，认真分析，从中抽象出涉及的数学知识或其他学科知识，加以结合，达到目标。

六、布置作业

如图所示的特殊形体零件，为锥体素线与圆弧相切所组成。现要数控编程加工圆弧AB，已知圆弧进给指令为G02（G03）X_Z_I_,J_,R_F_，其中X,Z：圆弧终点；I,J：圆心相对于圆弧起点的偏移值；R：圆弧的半径；F：被编程两个坐标轴的合成进给速度.不考虑进给速度F，请同学们课后完成这个指令.

第二篇：PE数控编程中的应用技巧

引言

Pro/ENGINEER软件是CAD/CAM一体化的实用软件之一，在航空、航天领域、电子通信等精密加工领域都有普遍应用，可进行三至五轴铣削以及车削、线切割的数控加工过程设计，对产品进行加工过程仿真及对工件进行切削干涉检查并直接生成加工程序。由于软件的整个系统建立在统一的数据库基础上，能将整个设计至生产过程集成在一起，具有全相关性，应用它进行数控编程，避免了加工过程对产品进行二次建模，使用方便，数据提取可靠，可以避免在加工过程中对产品的重复设计可能发生的错误。笔者自使用该软件以来，成功完成了精密馈电零件、高精度天线座架和大型天线模具的多种产品的程序设计，如图1所示。以下是应用该软件过程中的一些技巧和体会，与大家共飨。

图1 天线上的馈电、座架、模具产品 应用技巧 2.1 工作路径的设置

Pro/ENGINEER的工作路径的设置是很重要的，因为Pro/ENGINEER缺省的启动路径是在 Pro/ENGINEER安装路径下的BIN文件夹，该文件夹存储Pro/ENGINEER最重要的各种命令。如果不设置工作路径，随着工作的进行，会直接把零件文件、装配文件、加工文件和相应的Trail文件都保存在此文件夹中，给文件的管理带来很大的麻烦，所以一定要建立自己的工作目录，并且能做到文件的分类存放，统一管理。工作路径设置的方法是：在文件目录下选择工作路径目录，然后选择需要设置的路径及文件夹作为工作路径后，确定就可以了。

2.2 Config文件的正确应用

Config文件是Pro/ENGINEER的系统配置文件，几乎可以满足对Pro/ENGINEER的所有要求，不仅在进行产品设计过程需要用到，在进行加工过程设计时也有非常重要的参数设置。通过这些设置，可以把Pro/ENGINEER定制为所需的工作环境。下面是在加工过程中经常需要设置的参数。

（1）Mfg_auto_ref_prt_as_chk_srf：选择yes或 no，在3、4和5轴“轮廓”和“常规”铣削序列中，缺省情况下选取整个参照零件作为检查曲面，用于计算这些序列的“NC序列”刀具路径。

（2）Mfg_info_location：选择top_left，bottom_right，用来设置“制造信息”对话框的位置。

（3）Mfg_xyz_num_digits：缺省值为10，在CL数据文件中，为x、y、z数据点设置数字位数。

（4）Nccheck_type：包括：vericut（缺省），指使用CGTech公司提供的Vericut；Nccheck，使用Pro/NC-CHECK。2.3 工件坐标系选择技巧

机床坐标系是机床上固有的坐标系，都设有固定的坐标原点。在实际加工中，通常会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。应用软件进行程序设计时的坐标系就是实际加工时的工件坐标系。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。为提高零件加工精度，程序原点应尽量选在零件的设计基准和工艺基准上，如对于以孔定位的工件，以孔的中心为程序原点就比较合适。程序原点也可以选在两垂直平面的交线上，这样不论是用铣刀还是用测头都可以很容易找到交线的位置。对于几何形状不规则的产品，要根据产品的具体情况来选择工件坐标系。通常都要遵守以下原则：在机床上容易找正、编程方便、对刀误差小、加工时检查方便、可靠和所引起的加工误差小等。

2.4 刀具切入和切出工件的路径设计

应用腔体类、轨迹类加工方式，如不作特殊设计，刀具会按照系统计算的位置进行刀具的切入和切出，但有时这个位置并不是程序设计人员需要的。例如，对于薄壁产品的铣削加工，为减少刀具的轴向切削力，防止工件变形，一般首先会在工件落刀位置打孔，轴向进刀时，要求刀具从落刀孔位置轴向进刀，侧刃铣削，以减小切削力，防止工件变形。在刀具路径优化功能中可以对刀具切入和切出位置做具体设计，这个功能可以应用于整个腔体加工，也可在指定的工件层或者位置进行刀具切入和切出设计。实际应用的方法有三种 ：新建或者选择基准点作为刀具轴向切入和切出的位置，这个点可以投影到垂直于安全面的所有加工层上 ；新建或者选择基准轴线进行刀具的切入和切出位置设计，这个轴线可以是工件上的，也可以是毛坯上的，必须垂直于安全面，同样刀具轴向的切入切出都是沿轴线的位置 ；用草绘工具，在加工坐标系的XY平面上进行刀具切入和切出的轨迹设计。可以应用Pro/ENGINEER软件的草绘功能对刀具切入切出产品的路径进行设计，可使刀具沿零件轮廓法向垂直切入或者使刀具沿零件轮廓切向切入，并可以控制刀具切入切出的延伸距离。2.4.1 切削深度控制

在加工腔体类的零件，特别是型腔深度尺寸比较大时，刀具切深的控制非常重要。随着加工过程的进行，刀具悬深尺寸逐渐增大，对切削深度的要求也会不断变化，参数表中的Step-Depth参数被定义为加工中刀具的层切削深度，适用于整个腔体加工，但在某些有特殊要求的零件，考虑加工效率和加工性能，使用同样切深却不一定适用。在加工过程优化设计中，可以对刀具的切削深度进行控制。

（1）Upto Depth:每层按切削深度加工至设定的深度。

（2）From－To Depth:在一个特定的深度范围内分层加工。

（3）Slice/Slice:按照每层设定的层深生成刀具运动轨迹，需要设置每层的加工深度。2.4.2 切削速度的控制

在切削加工过程中，在刀具切入、切出、圆弧走刀、直线走刀等情况下需要设置不同的切削速度，在高级参数表设置里可以根据不同的加工部位设置不同的切削参数。

（1）Cut-Feed :切削加工进给速度。

（2）Retract-Feed :刀具返回安全面的速度。

（3）Free-Feed :快速进给速度，如果不设定的话，该速度应用机床默认的缺省值。

（4）Arc-Feed :圆弧加工进给速度。

如果加工一个工件时刀具轨迹既有直线又有圆弧，往往对直线加工和圆弧加工设定不同的切削速度。为提高加工效率，通常也会设定刀具返回安全面的速度。2.4.3 轨迹加工时的刀具路径优化设计

Pro/ENGINEER的轨迹加工方式给程序设计人员很大的自由度，可根据不同的加工产品进行刀具加工轨迹的设计。以下是加工轨迹设计的4种方式。

（1）草绘刀具加工轨迹。

（2）选择曲面的边作为刀具轨迹。

（3）选择或者草绘曲线作为刀具轨迹。

（4）选择曲面作为刀具加工轨迹。

对于几段不连续的轨迹加工，可以在刀具路径优化的菜单下，通过插入方式将不连续的加工过程连接起来，不再进行切削过程的重复设计，使加工过程设计更为简捷。具体做法是：在刀具路径优化菜单下，分段插入新的刀具轨迹路径，并且在轨迹加工方式下可以对刀具的运动方向、刀具半径的偏置方向进行控制，并可根据加工产品的结构要求进行刀具的深度方向偏置。

2.4.4 五轴机床加工坐标系转换技巧

在五轴加工过程设计中，工件X、Y、Z轴的方向只要确定，其余两轴也就确定了。通常情况下进行曲面和轮廓的五轴加工可直接应用工件坐标系，但在体积铣削和腔体铣削加工时，也会涉及到工件坐标系和工步坐标系之间的相互转换，在这两种加工方式下，只能提供三轴加工方式，刀具轴线必须沿工件坐标系的Z轴方向加工，如果零件上的腔体位置相对工件坐标系已经旋转了一定的角度，三轴方式无法生成刀具加工轨迹。这时需要对该工步应用的坐标系进行平移旋转，也就是使工步坐标系和工件坐标系之间进行相互转换。具体方法是：对于在五轴加工中需要旋转角度进行腔体或体积加工的产品，重新设计工步加工坐标系和相应的安全面，并在该工步中选择该坐标系和安全面，使刀具沿垂直于新坐标系的Z方向进刀，坐标系之间的转换关系如图2所示。

图2 五轴加工坐标系转换示意图

其中 CS0——工件坐标系 ；

CS1、CS2——旋转后的加工坐标系。

在产生加工NC文件时，系统自动计算工件坐标系和新的工步坐标系的位置关系，在生成加工程序时自动将刀具的刀位点换算成工件坐标系的坐标数值，实现一个加工过程中不同坐标系之间的转换。

2.4.5 曲面加工加工精度的控制

Pro/ENGINEER的加工模块提供了两种曲面加工的方式 ：Conventional Surface Milling（常规曲面加工）和Contour surface milling（等高线曲面加工）。曲面精度控制是曲面加工中的重要环节，通常会应用参数控制曲面精度。

（1）TOLERANCE指公差。主要用来控制刀具曲线加工路径的精度，在刀具按直线插补走刀时，两点之间的连线和理想曲线的最大间距用公差控制，如图3所示。公差数值越小，则曲线的精度就越高。

图3 公差示意图

（2）SCALLOP-HGT：使用球头铣刀加工曲面的时候，刀具两次走刀过后，在工件表面会形成一个凸台，如图4所示。

图4 SCALLOP-HGT参数示意图

该参数主要用来控制曲面加工中的凸台高度，当球头刀按照参数表中的步距加工曲面时，如果形成的凸台尺寸超过该参数设置值时，系统自动按照该尺寸重新计算刀具的步距，确保曲面的精度要求。2.4.6 高速加工的参数设置

在体积铣削中进行高速粗加工时，可将参数ROUGH_OPTION（加工方式）设置为ROUGH_ONLY，将SCAN_TYPE设置为CONSTANT_LOAD（恒载荷），使刀具在高速加工时处于恒定的切削条件，刀具从工件的外侧材料逼近，恒定的凹口载入，尽量避免刀具方向突然发生改变，减少重新定位移动。

在体积铣削中进行高速轮廓加工时，可将ROUGH_OPTION参数设置为PROF_ONLY，将SCAN_TYPE设置为CONSTANT_LOAD，尽量避免刀具方向突然发生改变，使用连续刀具路径，减少重新定位移动，使用弧线或螺旋线移动的“进刀”和“退刀”运动来保证加工产品的表面质量。2.4.7 后处理程序的开发应用

Pro/NC生成ASCⅡ格式的切刀位置(CL)数据文件，在进行任何加工操作之前这些文件需要进行后处理以创建“加工控制数据(MCD)”文件。可通过设置配置选项NCpost_type来控制要使用的后处理模块。在进行产品加工设计之后，需要应用相应的后处理器对产生的刀位文件进行后置处理，以生成机床可以识别的NC代码。由于每种设备的结构、功能以及使用的数控系统不尽相同，后处理器不能通用，需要使用者针对具体设备的数控系统进行二次开发，如图5所示。所开发出的不同数控系统对应的后处理器，能够处理不同类型格式的刀具路径文件，并做优化处理以满足不同类型的机床、系统、零件加工需求，生成NC程序不需人工做二次修改而直接应用于机床。

图5 后处理程序开发界面 结束语

以上是笔者在应用Pro/ENGINEER软件进行程序设计后总结出来的一些应用技巧和体会。通过对大量零件的程序设计及实际检验，应用软件的MFG加工模块可以进行各类复杂结构产品的加工过程设计，其中应用高级曲面加工模块完成复杂曲面产品五轴机床数控加工，应用高速铣削技术进行薄壁多腔体结构件的加工、高精度产品的加工等关键技术的解决，取得了良好的技术经济效益。在进行程序设计时，还需要考虑刀具路径及程序优化，切削参数及切削方式的优化等问题，在满足产品设计要求的前提下，降低加工成本，提高产品的生产效率。

第三篇：数控编程教案汇总

知识目标：1数控机床的组成 2数控机床的分类 3数控机床的加工特点 技能目标：1能说出数控机床的组成

2能说出数控机床的 各种分类特点 3能说出数控机床优于普通机床的加工特点 任务下达:任务

一、数控机床 任务分析 相关知识2 1数控机床的组成，输入/输出设备。数控装置，伺服系统，机床本体，检测反馈装置。2数控机床的分类（1）按加工方式分为

金属切削累，金属成型累，特种加工类，其他类

（2）按控制系统功能分类

点位控制数控机床

直线控制数控机床

轮廓控制机床（3）按伺服控制分类

开环控制数控机床

闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床（4）按数控系统的功能分

高档数控机床

中档数控机床

抵挡数控机床（5）按可联动的轴数分

两轴控制

两州半控制（两个轴式连续控制，第三轴式位位或直线控

制）

多轴控制 3数控机床的加工特点 适应性强

适合加工复杂型面得零件 加工精度高加工质量稳定 加工生产率高 一机多用

减轻操作者的劳动强度 有利于生产管理的现代化 价格较费 调试于维修较复杂

任务实施：通过多媒体教学师生互动完成对数控机床组成，分类，加工特点的认知 任务评价：通过提问检查授课的效果

知识目标：1数控.数控机床的概念 2数控机床的发展趋势

技能目标: 1能说出普通机床与数控机床的根本区别 2能说出数控.数控机床的概念 3 能说出 数控机床的发展趋势 任务下达: 任务

二、认识数控机床 相关知识1 普通机床与数控机床在加工零件的根本区别:数控机床是按

事先编制好的加工程序自动的完成对零件的加工而普通机

床是由操作者按照工艺规程通过手动操作来完成零件的加

工.1数控/数控机床

数控:数字控制CNC-Numberied.Control）的简称。是用数字

化信号对机床的运动及加工 过程进行控制的自动控制技术

数控机床：采用数字控制的机床或装备了数控系统的机床 2数控机床的产生

(1)1949年美国密执安州特拉弗斯城帕森斯公司的帕森斯。为精

确的制作直升飞机叶片的样板.设想了用电子技术控制坐标的镗床的方案

(2)1989年美国空军后勤司令部位了在短时间内造出经常变更设

计的火箭零件于帕森斯公司合作.并选择麻省理工学院伺服机

构研究所协作单位.于1952年研制成功(3)1959年美国的克耐.杜列克公司开发出世界第一台加工中心, 从1960年开始德国.日本.前苏联等工业发达国家都陆续开发

生产及使用了数控机床

(4)1967年英国率先将几台数控机床连接成具有 的加工系统

（FMS）

（5）20世纪80年代初导性制造单元FMC（6）我国从1959年开始研究数控技术。1968年研制成功X53K-1 立式铣床。20世纪70年代初加工中心研制成功1988年我国的第一套FMS通过验收投入运行。用于生产伺服电动机的零

件

3数控机床的发展趋势 高速度，高精度化 多功能化 高效化 智能化 先进制造系统

4数控机床的工作原理

零件图-程序-数控装置-伺服系统-机床本体-工件

进入数控装置的信息经一系列的处理和运算转变成脉冲信号一

部分被传送到机床的私服系统。经传动装置驱动机床有关运动

部件有的则传送到可编程控制四中按顺序有控制机床的其他辅

助动作 任务实施：通过录像多媒体课件教学。引导学生分析，认识数

空机床。

任务评价：通过提问检查授课结果

任务3现场教学 现场教学内容：

观察数控机床外形，建立立体性认识 数控机床组成 数控机床的加工特点

掌握数控机床与普通机床的区别

任务4 知识目标：1数控机床坐标系及运动方向 2机床坐标系原点及机床参考点 3工件坐标系

4角柜坐标系与相对坐标系

技能目标：1能运用右手笛卡尔准则正确判断机床坐标轴及方向 2能说出机床坐标系原点与机床参考点的不同 3能理解机床坐标系工件坐标系及方向的区别于联系 4能写出任意点在坐标系中的绝对坐标值或相对与某 一点的相对坐标值 任务下达：数控机床坐标系 任务分析：

1机床的坐标系

X.Y.Z-基本坐标系。判别规则-右手笛卡尔螺旋定则 A.B.C-围绕X.Y.Z轴旋转的圆周进给坐标轴 X轴-大拇指 Y-食指 Z-中指 2坐标轴及其运动方向

JB/T 3015-1999规定：机床某一部件运动的正方向是增大工件和刀 据之间距离的方向 Z坐标轴 车窗：X.Z轴

铣床：夹持刀具的垂直主轴位Z轴.W.R轴 X坐标轴

X轴通常是水平的且平行于工件装夹表面。他平行于主要的切削方向。而且以此方向为正方向。

车床X轴：工件平行于工作点的径向

铣床：主要花瓣的运动方向为X轴方向,U.P轴 Y坐标轴

运用右手笛卡尔螺旋定则决定 3机床坐标系原点机床参考点

机床坐标系原点是由机床厂家在设计时确定的，既是机床坐标系 的原点。同时也是其他坐标系的基准点。‘；

机床残开点事相对机床零点的一个特定点一个可设定的参数值 它由机床厂家在机床导轨上设定测量其位置后输出至数控系统 中用户不得随意改动。4工件坐标系能

工件坐标系的零点-工件零点-工件原点（编程原点）

工件原点偏置：在加工时工件装夹到机床上通过对刀求得工件

原点与机床原点间的距离这个距离称为工件原点偏置。5绝对坐标系。相对坐标系

相对坐标系：运动轨迹的终点时相对于起点计量的坐标系

绝对坐标系：所有坐标点的坐标值均从某一固定坐标原点计量的坐标系。

任务实施：通过上一节课现场教学及本节录像，多媒体课件分 析坐标系

任务评价：打开多媒体机床图片让学生说坐标系的轴，方向及

坐标原点

任务5 知识目标：1切削用量的选择 2走刀路线的确定

技能目标：1能根据刀具及工件草料加工要求选择合理的切削用量 2能根据圆形及技术要求确定合理的走刀路线 任务下达：选择切削用量，确定走刀路线 任务分析：1切削用量的选择

包括背驰刀量主轴转速切削速度(用于恒线速度切削进给

速度或进给量。

即切削过程中切削速度进给量背吃刀量的总称。（1）背吃刀量：在与主运动和进给运动方向所组成的平面相垂

直的方向上测量工件的上加工表面和待加工表面的距离。

切削用量的大小对切削力切削功率刀具磨损加工质量和

加工成本均有显著影响数控加工选择切削用量时就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下充分发挥机床性能

和刀具切削性能使切削效率提高加工成本最低。

粗加工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。

精加工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，尽可能均较高的切削速度。背吃刀量ae.ap 粗加工时一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率机

床上背吃刀量可达8~10mm,半精加工0.5~2mm 精加工时取为0.2~0.4mm.(2)主轴转速

n=Vcx1000/ Dc Vc切削度(单齿切削线速度)单位m/min.Vc与刀具耐用度

有关随着Vc的增大刀具耐用度急剧下降。故Vc的选择主

要取决于刀具耐用度，名牌刀具供应商都会向用户提供规

格刀具的切削速度推荐速度参数Vc.(3)进给量(进给速度)单位;mm/min.或mm/r.根据零件的加工精度表面粗糙度要求以及道具和工件材料来选择

加工表面粗糙度要求低时Vf可选择的大一些.当加工精度表面粗

糙度要求高时进给量数值应选小一些,一般都在20~50mm范围内

选取.①当工件的质量要求能够得到保证时为提高生产效率可选择较高的 进给速度一般在100~200mm/min范围内选取.②当加工精度表面粗糙度要求高时进给速度应选小一些一般在20~50mm/min范围内选取.③在切断加工深孔或用高度刚刀具加工时宜选择较低的进给速度一 般都在20~50mm/min范围内选取.2.加工路线的确定.(1)对点位加工的数控机床如钻镗床要考虑尽可能缩短走刀路线.以减少空程时向提高加工效率.(2)为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求最终轮廓应安排最后一

次走刀连续加工.(3)刀具的进退刀路线认真考虑要尽可能避免在轮廓初停刀或垂直切入工件以免留下刀痕.(4)铣削轮廓加工路线要合理选择.Z字形 单向 环形

(5)旋转体类零件的加工一般采用数控车床或数控磨床加工由于车削

零件的毛坯多为锻件或棒料.加工余量大且不均匀.因此合理制定粗加工时的加工路线对于编程至关重要.3.数控加工工艺性分析内容.(1)零件图分析.尺寸标注方法分析.零件图的完整性与正确性分析.零件技术要求分析(尺寸精度形状精度位置-表面粗糙度及热处理

理.零件材料分析.在满足零件功能的前提下应选用廉价切削性能好的材料(2)零件的结构工艺性分析.指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性 性.①内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小所以内槽圆角半径不应变 小R<0.2H.②零件铣槽底平面时槽底圆角半径r不要过大.③应采用统一的基准定位.任务实施:通过多媒体课件讲解分析.任务评价:给出圆形让学生画加工路线.任务6.加工程序格式 知识目标:1.加工程序的结构 2.程序的格式 3.常用地址符及其含义

技能目标:1.能知道并说出加工程序主要由那几部分组成? 2.能正确书写程序的格式 任务下达:加工程序的格式及编程方式 任务分析: 1.加工程序的结构

例:加工矩形轮廓的工件.工件坐标系设在工件的上表面中心 刀具从中心出发.逆时针加工一周,加工程序为: %-----程序起始符 00001 程序名

N0001 G90 G54 G00 X0 Y0 Z100.0 S300 M03;N0002 G00 X0 Y-500;N0003 G01 Z-50.0 F100;N0004 X100.0;N0005 Y50.0;N0006 X-100.0;N0007 Y-50.0;N0008 X0;N0009 Z100.0;N00010 Y0 M05;N00011 M30;由以上分析可知,加工程序主要由程序号,程序内容和程序结束等组成.(1)程序号.就是给零件加工程序一个编号，并说明零件加工程序开始.%.....;0..P..(2)程序内容。

由许多程序段组成.每个程序由一个或多个指令构成.表示数控机床要完成的全部动作.包括加工前机床状态要求.刀具加工零件时的运动轨迹.程序段是由一个或若干个指令字组成.指令字代表某一信息单元.每个指令字由地址符和数字组成.它代表机床的一位置或一个动作;每个程序段结束处应有“；”表示改程序段结束转入下一个程序段。地址符由字母组成，每个字母、数字、和符号都称为字符。① 程序段格式。

程序段格式是指令字在程序段中排列的顺序。不同数控系统有不同的程序段格式。格式不符合规定，数控装置就会报警，不运行。常见程序段格式：

N_ G_﹛X_ Y_ Z_﹜﹛I_ J_ K_ ﹜ F_ S_ T_ M_； U_ V_ W_ R_ Q_ P_ R_ ② 地址符含义。

程序段序号（简称顺序号）：通常用4位数字表示，即“00000 ~9999”在数字前还冠有标识符号“N”。

准备功能（简称G功能）：它由表示准备功能地址符“G”和两位数字组成。G功能的代号已标准化。

坐标字：由坐标地址符及数字组成，且按一定的顺序进行排列，各组数字必须具有作为地址代码的字母开头，各坐标轴的坐标符按下列顺序排列：

X.Y.Z.U.V.W.Q_ R.A.B.C.D.E 例 X50.0 /X50000表示沿X轴移动50mm。

进给功能F：由进给地址符及数字组成，数字表示所递交的进给速度，一般为四位数字码。单位： mm/min mm/r 主轴转速功能S：由主轴地址符S及两位数字组成，数字表示主轴转数。r/ min 刀具功能T：由地址符和数字组成，用以指定刀具的号码。

辅助功能M（简称M功能）：由辅助操作地址符“M”和两位数字组成。M功能的代码已标准化。

程序段结束符号；表示程序段的结束。（3）程序结束

M02、M30、M99（子程序结束）。

2、数控程序的编制方法及步骤（数控编程的内容及方法）（1）分析零件图（2）数学处理

（3）编写零件加工程序单（4）操作键盘输入程序（5）校验

（6）加工生产与复制程序存储介质

为了满足设计、制造、维修普及的需要，在输入程序代码、坐标系统、加工指令、辅助功能及程序段格式等方面，国际上形成了两种通用的标准，即ISO及EIA。

任务实施：通过多媒体课件讲解，学生分析传授内容。任务评价：通过对一个程序的分析，评价教学的效果。

任务7：G54.G92.G17-G19指令 知识目标：

1、G92的编程格式及应用

2、G54的变成格式及含义 能力目标：

1、能说出G92的含义及格式

2、能写出G54的含义及格式 任务下达：G92、G54指令 任务分析: 加工程序：就是把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能等。按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写加工程序单，再把程序单的内容通过控制介质或直接输入到数控机床的数控装置中，从而控制机床加工零件。坐标系设定指令G92 G92指令就是用来建立工件坐标系的，它规定了工件坐标系原点的位置，就是说它确立了工件坐标的原点（工件原点）在距刀具刀位点起始位置（起刀点）多远的地方，或者说，以弓箭原点为准，确定起到点的坐标值。

编程时通过G92指令将工件坐标系的原点告诉数控装置，并把这个设定值记忆在数控装置的存储内，执行该指令后就确定了起刀点与工件原点的相对位置。格式：G92X _ Y _ Z _ ； 例：

G92X30 Z40； 2.工件坐标系的选取指令（G54~G59）

一般数控机床可以预先设定6个（G54~G59）工作坐标系，这些坐标系存储在机床存储内。在机床重开机时仍然存在，在程序中可以分别选取其中之一使用。

6个工作坐标系均以机床原点为参考点，分别以各自与机床原点的偏移量表示，需要提前输入机床内部。3.G90 G91 G90：程序中的位移量用刀具的终点坐标表示。G91：程序中的位移量用刀具的运动的增量表示。例：G90X _ Y _ Z _ ； A(200，60，30)G91X _ y _ z _ ； B(80，150，90)4.平面选择指令（G17~G19）G17--XY平面 G18--ZX平面 G19--YZ平面

即：在三坐标机床上加工时，如进行圆弧插补，要规定加工所在的平面。

任务实施：通过多媒体课件，现场教学附属完成本任务的教学。任务评价：学生讲出G54、G92的含义及区别，评价学生对本任务掌握情况。

任务8：G00,G01,G04指令 知识目标:1.G01指令及应用。2.G00指令含义及应用。3.G04指令含义及应用。

技能目标：能运用G00、G01、G04指令完成简单零件的编程。任务下达：

坐标系原点O是程序起始点，要求刀具O点快速移动到A点然后沿AB,BC,CA实现直线切削，再由A点快速返回程序起始点O。任务分析： 快速定位指令G00.刀具从当前位置快速移动到切削开始前的位置，在切削完了之后，快速离开工件。一般在道具非加工状态的快速移动时使用，该指令只是快速到位，其运动轨迹因具体的控制系统不同而异。进给速度F对G00指令无效。

格式： G00X _ Y _ Z _ ； 例：

程序的起始点是坐标原点O，先从O点快速移动到参考点A，紧接着快速移至参考点B G90G00 X 195.0 Y 100.0； X 300.0 Y 50.0； 相对： G91 G00 X 195.0 Y 100.0 X 105.0 Y-50.0； 注意事项：1.G00是模态指令。2.F对G00程序段无效。

3.执行过程是，刀具由程序起始点开始加速移动至最大速度，然后保持快速移动，最后减速到达终点，止痒可以提高数控机床的定位精度。直线插补指令—G01 格式： G01 X _ Y _ Z _ F _ ；

注：1.G01程序段中必须含有下指令，否则机床不运作。2.G01和F指令均为读效指令。任务实施： 程序编制如下： N001 G92 XO YO;N002 G90 G00 X24.0 Y30.0 S300 T01 M03;N003 G01 X96.0 Y70.0 F100;N004 X24.0 Y30.0;N005 G00 XO YO M02;相对：

N001 G91 G00 X24.0 Y30.0 S300 T01 M03;N002 G01 X72.0 Y40.0 F100;N003 X72.0 Y-20.0;N004 X-144.0 Y-20.0;N005 G00 X-24.0 Y-30.0;N006 M02;任务评价：抽查学生编制程序的质量，评价本任务的教学成果。

任务9 G02 G03 G17~G19指令 知识目标：1.G02，G03指令含义及格式 2.G02，G03指令应用。

技能目标：1.能运用G02、G03指令完成圆弧的编程。任务下达：G02、G03指令应用。任务分析：

G02 —— 顺时针方向圆弧插补指令。G03 —— 逆时针方向圆弧插补指令。格式： XY平面

G17 G02（G03）X_ Y_ I_ J_ F_ ； G17 G02（G03）X_ Y_ R_ F_ ； XZ平面

G18 G02（G03）X_ Z_ I_ K_ F_ ； G18 G02（G03）X_ Z_ R_ F_ ； YZ平面

G19 G02（G03）Y_ Z_ J_ K_ F_ ； G19 G02（G03）Y_ Z_ R_ F_ ；

注：1.圆弧终点的坐标分量，可以按相对坐标或绝对坐标给定，取决于是G91还是G90编程。

2.R编程，当圆弧小于或等于180°时，用+R表示圆弧半径，当圆弧大于180°时，用-R表示圆弧半径。

3.I,J,K表示圆心相对于圆弧起点在X,Y,Z轴方向上增量值，也可理解为圆弧起点到圆心的矢量在经X,Y,Z轴的投影。例：

使用分矢量I,J编程

G90 G03 X15.0 Y0 I0 J15.0 F100； G02 X55.0 Y0 I20.0 J0； G03 X80.0 Y-25.0 I0 J-25.0 使用R编程

G90 G03 X15.0 Y0 R15.0 F100； G02 X55.0 Y0 R20.0； G03 X80.0 Y-25.0 R-25.0；

相对：

G91 G03 X15.0 Y15.0 R15.0 F100； G02 X40.0 Y0 R20.0； G03 X25.0 Y-25.0 R-25.0； 4.整圆，只能使用分矢量编程。例：

G90 G03 X20.0 Y0 I-20.0 F100； G91 G03 X0 Y0 I-20.0 J0 F100； 例：

G02 X0 Y0 I20.0 F100； 0-A G03 X-20.0 Y20.0 I-20； A-E G03 X-10.0 Y10.0 J-10.0； E-B 任务实施：运用G02、G03编制图形圆弧程序。

任务评价：通过圆弧图形编程考察学生对G02、G03的掌握情况。

任务10 G04 G28 G27 G29 指令 知识目标：G04、G28~G29指令 技能目标：G04、G28~G29指令 相关知识：

1.G04——暂时指令

指令格式：G04 X_(U_或P_)式中：X(U或P)为暂停时间

说明：1.作用：加工凹槽时，为避免在槽的底部留下切削痕迹，用该指令使切槽刀在槽底部停留一定的时间。2．X、U、P后面接暂停的时间。

3.暂停时，主轴不会停止运动，但刀具会停止运动。2.与参考点有关的指令

（1）G27——返回参考点检查指令 G27 X(U)_ Z（W）_；（2）G28——自动返回参考点指令 G28 X(U)_ Z(W)_；

功能是使刀具以快速定位移动的方式，经过指定的中间位置，返回参考点。

（3）G29——从参考点返回指令 G29 X _ Z _ ；

X、Z为刀具返回目标点时的坐标。

功能是命令刀具经过中间点到达目标点指定的位置，这一指令所指的中坚定啊是指G28指令所规定的中间点。小结：本节主要讲了G04、G27、G28、G29指令。

任务11：G40、G41、G42指令

知识目标：1.G40、G41、G42的格式及含义 2.G40、G41、G42 的应用 技能目标：1.能正确运用G40、G41、G42编程 2.能说出G40、G41、G42的含义

任务下达：刀具半径自动补偿指令——G40、G41、G42。任务分析：

使用半径为R的立铣刀加工工件时的轮廓曲线，刀具在移动加工过程中，刀具的中心与被加工工件的轮廓之间始终保持刀具的半径值，通常称为刀具半径偏置。

如果数据系统中不具备半径补偿功能，就不能按照工件轮廓尺寸编程，必须依据刀具中心运动轨迹编程，数据计算工作量大而且复杂，即便是编写加工程序，由于刀具的磨损，重磨及更新道具等原因，必须从新计算，从新编程，十分繁琐，加工精度也很难保证。若使用刀具半径补偿功能，只需要按照工件图样上的轮廓尺寸编写程序，而将刀具的半径作为工件轮廓的偏置值，由操作者预先存入数据装置的指定存储单元中，在执行加工程序时，由半径自动补偿指令调出在指定存储单元存放的偏置值，并自动计算刀具中心轨迹，加工出符合图样轮廓的工件。1.刀具半径补偿指令 G41 刀具左偏 G42 刀具右偏 G40 取消左，右偏置

格式：﹛G00﹜﹛G41﹜X _ Y _ D _ ； G01 G42 例：⑴无Z轴移动 00001 N10 G90 G54 G00 X0 Y0 S1000 M03； N20 G41 X20.0 Y10.0 D01； N30 G01 Y50.0 F100； N40 X50.0； N50 Y20.0； N60 X10.0；

N70 G40 G00 X0 Y0 M05； N80 M30；

补偿条件：⑴有G41或G42被指定。

⑵在补偿平面内有轴的移动。

⑶指定了一个补偿号或已经指定一个补偿号但不能是D00 ⑷偏置（补偿）平面被指定或已经被指定。

⑸G00或G01模式有效。（有些机床可以用G02或G03）。即：N20指令执行完成后机床的坐标位置由以下方法确定： 将含有G41语句的坐标点与下边两句中最近的，在选定平面内有坐标移动语句的坐标点相连，其连线垂直方向为偏置方向。⑵有Z轴移动 0002 N10 G90 G54 G17 G00 X0 Y0 S1000 M03； N20 Z100.0；

N30 G41 X20.0 Y10.0 D01； N40 Z2.0；

N50 G01 Z-10.0 F100； N60 Y50.0； N70 X50.0； N80 Y20.0； N90 X10.0； N100 G00 Z100.0； N110 G40 X0 Y0 M05； N120 M30；

由于N50、N50均为轴Z移动，么有XY轴移动，机床无法判断下一步补偿的矢量方向，这时机床不会报警，补偿照常进行，只是N30目的点发生变化，刀具中心将会运动到P1点，其位置是N30的目的点与原点连线垂直方向左偏D01值，于是发生过切。

⑶粗加工补偿。

即采用同一加工程序可以实现一把刀具完成工件的粗、精加工。

任务实施：多媒体教学。

任务评价：通过让学生编制简单零件轮廓程序，评价本任务的效果。

任务12：辅助功能指令

知识目标：辅助功能指令的含义及应用。技能目标：能正确运用辅助功能指令编程。任务下达：辅助功能指令。任务分析：

1.辅助功能指令。

⑴程序停止指令

M00是程序停止指令，被编辑在一个单独的程序段中。

⑵计划停止指令 M01——选择停止

⑶程序结束指令 M02 M03 ⑷主轴正转、反转、停止指令 M03 主轴正转 M04 主轴反转

格式：M03（M04）S_ 或S_ M03（M04）

①转速 S1500 1500r/min ②线速 S50 50m/min ③代码 例S40 代 1200r/min 2.刀具功能指令

⑴T后面的数字表示刀具号。如T00~T99 ⑵T后面的数字表示刀具号和道具补偿号。如T0812 3.进给功能指令。

F—— mm/min mm/r 4．主轴转速功能指令

⑴铣床 S——

⑵车床

G92——极限转速指令

S ——极限转速数据地址符 r/min G96——恒切削速度指令 G97——每分钟转速指令

S ——恒切削速度数据地址符 m/min 任务实施：通过多媒体课件完成本任务的教学。

任务评价：要求编制简单的轮廓的程序，检查学生对本任务的接受效果。

任务13： 数控车床加工概述

知识目标：1.数控车床的加工对象、分类 2．数控车床刀具的选择

技能目标：1.能说出数控车床的加工对象、分类 2．能合理选择车削刀具。任务下达：数控车床概述 任务分析：1数控车削加工对象

用于精度要求高，表面粗糙，轮廓形状复杂的轴类.盘;类等回转体零件,能够通过程序控制自动完成内圆柱面, 锥面原户螺纹等工序的切削加工并进行切槽,钻扩铰孔 等工作.2编程特点

可采用绝对相对混合编程.直径尺寸编程

固定循环.可多次重复循环切削 具有自动补偿功能 3主要类型 组成及其作用.主体.计算机数控装置.伺服驱动系统.辅助装置 分类

立体数控车床 卧式数控车床 卡盘式……… 顶尖式..经济型数控车床全功能型数控车床精密型数控车床.4数控车床加工及刀具及其选择 常用车刀的种类和用途 A尖型车刀

以直线形切削为特征的车刀一般称为尖形车刀 B圆弧形车刀

刀位点不在圆弧上。而在该圆弧的圆心上。C 形车刀

俗称样板车刀。加工零件的轮廓形状完全由车刀切削刃的形状和尺寸 决定。

机夹可转位的刀具有点 A可转位刀具的优点

刀垫共刀片3套装在刀杆的夹固元件上由该元件将刀片压向支承面而紧固。车刀的前后脚靠刀片在杆槽中安装后获得，一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃即可继续工作，知道刀片上所有切削刃均以用钝刀片才报废回收更新刀片后车刀又可继续工作。数控机床使用可转位刀具具有下述有点

刀具寿命高：由于刀片避免了由焊接和刃磨高温引起的缺陷刀具几何参数完全由刀片和杆槽保证，切削性能稳定，从而提高了刀具寿命。生产效率高：由于机床操作工人不在磨刀，可大大减少停机换刀具等辅助时间。

有利于推广新技术，新工艺可转位刀具具有利于推广使用涂层，陶瓷等新型刀具材料。

为了使刀具能达到良好的切削性能，对刀片的夹紧有以下基本要求： 加紧可靠，不允许刀片松动和移动 定位准确，确保定位精度和重复精度。排屑流畅 有足弓的排屑空间。

结构简单 操作方便制造成本低转位动作快换刀时间短。任务实施：通过讲授实物演示完成本任务的教学。任务评价：通过转向，回答问题评价本次课授课效果。

任务14：数控车床的刀具补偿 知识目标：数控车床的刀具补偿。技能目标：正确运用刀具补偿编制程序。任务下达：数控车床的刀具补偿 任务分析： 1.刀具位置偏置 T。。。。刀具号 刀具偏置号 2.刀具半径补偿

⑴刀具半径补偿的目的 数控车床按刀尖对刀，但车刀的刀尖总有一段小圆弧，所以对刀时刀尖的位置是假想刀尖。编程时按假想刀尖轨迹编程（即工件的轮廓与假想刀尖点P重合）而车削时实际起作用的切削刃是圆弧切点A、B.这样就会引起加工表面的形状误差。车内外圆柱面和端面时并无误差产生，因为实际切削刃的轨迹与工件的轮廓一致（工件转角处除外）。但对车削锥面，圆弧时将产生误差。如图4—10 ⑵刀具半径补偿的方法

参数：刀尖半径，车刀形状，刀尖圆弧位置这些都与工件的形状 有关必须将参数输入刀据库。

刀尖半径补偿量可以通过刀尖补偿设定画面设定T指令要与刀具补偿编号相对应，并且要输入假想刀尖位置编号假想刀尖位置编号 共有10个（0~9）如图4-13 N40 G00X20.0 Z20.0: N50 G41 G01 X20.0 F20；刀具左补偿 NG0 Z-20,0;N710 X70.0 Z-55.0;N80 G40G01 X80.0 Z-55退刀并取消刀补偿。程序如下： 0001 N10 T0101;N20 S600 M03;N30 G00 X10.0 Z2.0;N40 G01 G41 X0 F1.5;N50 Z0;N60 X6.0;N70 X10.0 Z-20.0;N80 Z-20.0;N90 G02 X20.0 Z-25 RS;N100 G01 Z-35;N110 G03 X34.0 Z-42 R7;N120 G01 Z-52;N130 X44.0 Z-62.0;N140 G01 G40 X50.0 Z-62.0;N150 G00 Z50.0;N160 M05;N170 M30;任务实施：通过讲授学生练习文成本任务教学 任务评价：程序的正确编制，评价学生掌握情况。

任务15：单一外形固定循环指令 知识目标：1.G90.G94.G70.G71循环指令 技能目标：能正确运用G90.G94.G70.G71编程 任务下达：G90.G94.G70.G71 任务分析：一单一外形固定循环.1外圆内孔车削循环（G90）G90 X(U)_Z(W)_F_;R-圆锥体半径端的半径差值:R正、负判定：锥面起点B坐标大于终点C坐标时R为正反之为负。3端面车削循环G94 直端面：G94X(U)_Z(W)_F_;锥端面：G94X(U)_Z(W)_R_F_;

二、复合固定循环

1外圆、内孔粗加工循环指令G71（FANW-0I）

G71指令适用于原著毛坯粗车外圆和圆筒毛坯粗车内孔.G71 U_R_;G71 P_Q_U_W_F_S_T_;2精加工循环指令G70 G70 P ns Qnf;注意：（1）G71中F.S.T仅在粗车循环程序中有效.面对G70无效.ns.nf 程序段中指定的F.S.下则对精加工 循环G70有效。在ns.nf程序中不能有 相同的序号.之间不能条用程序.粗车之后返回循环点在进行精加工.N10 T101;N20 S1000 M03;N30 G00 X120.0 Z10.0;N40 G71 U2.0 R0.5;N50 G71 P60 Q120 U2.0 W2.0 F0.25;N60 G00G42 X40.0 S800;N70 G01 Z-30.0 F0.15;N80 X60.0 Z-60.0;N90 Z-80.0;N100 X100.0 W-10.0;N110 W-20.0;N130 X120.0 W-20.0;N150 G70 P60 Q130;N160 G00 G40 Z100.0;N170 M05;N180 M30;任务实施：通过举例编程完成本任务的教学.任务评价：提问学生G71，G70的编程的过程特点并编程.任务16：复合固定循环G70、G71 任务 下达：

利用常用编程指令编写其精加工程序.任务实施 0001 N10 G92 X100.0 Z100.0;N20 S800 MU3;N30 G00 G42 X0 Z3.0 MU8;N40 G01 G42 Z0 F100;N50 G03 X40.0 Z-20.0 R20.0;N60 G01 Z-40.0;N70 X50.0;N80 Z-70.0;N90 X70.0 W-25.0;N100 W-150;N110 G02 X70.0 W-30.0 R70.0;N120 G01 X70.0 Z-150.0;N130 X75.0 M09;N140 G200 X100.0;N150 Z100.0;N160 M05;N170 M30;学生练习：

试利用常用编程指令编写其精加工及切断程序（要求考虑刀具补偿）0003 M10 G92 X100.0 Z100.0 T0101;N20 M03 S1000;N30 G00 X0 Z3.0 M08;N40 G42 G01 Z0 F100;N50 G03 X40.0 Z-20.0 R20.0;N60 G01 Z-400;N70 X50.0;N80 Z-70.0;N90 X70.0 W-25.0;N100 Z-150.0;N110 X80.0;N120 G40 G00 X100.0 Z100.0;N130 S300 T0202;N140 G00 X100.0 Z100.0;N150 X80.0 Z-154.0 N160 G01 X1.0 F30;N170 G00 X100.0 M09;M80 Z100.0 T0200;M190 M10;N200 M30;任务评价：通过批改学生编写程序考察本次课的教学效果。

任务17：复合固定循环G72 知识目标：1.G72指令的含义及应用 程序编制

技能目标：1能运用 G72熟练编程 任务下达

利用端面粗车复合固定循环指令G72编号其粗加工程序.u=0.5mm △w=0.2mm △d=3mm坐标系对刀点循环起点如图 任务分析：相关知识：端面粗加工循环指令G72 格式：G72 W(△d)r(e);G72P(ns)Q(nf)U(ou)W(△w)F(f)s(s)T(t);任务实施： 0002 N10 T0101;N20 S100 M03;N30 G00 X100.0 Z100.0 M08;N40 Z5.0;N50 G72 W3.0 R5.0;N60 G72 P70 Q U0.5 W0.2 F100;N70 G00 G42 X100.0 Z+60.0;N80 G01 X90.0;N90 G01 Z-55.0 N100 X70.0;N110 X50.0 Z-35.0;N120 W15.0;N130 X30.0;N140 X20.0 W10.0;N150 Z5.0;N160 G00 X100.0 Z100.0 M09;N170 M05;M180 M30;任务评价：通过学生变成考察本次教学的效果。

任务18：复合固定循环指令 知识目标：G73指令 技能目标：G73应用 任务下达：

⑴如图所示轴类零件，若△u=0.5mm,△w=0.5mm,△d=3次,△i=14.5mm试利用封闭（或固定形状）粗车复合固定循环指令G73编写其粗加工程序。任务分析：

G73 U△i W△k R△d G73 P_ Q_ U_ W_ F_ S_ T_ ； △i_ 粗加时，X轴方向需要切除的总余量。△k_ 粗车时，Z轴方向需要切除的总余量。00054 N10 N10 N10 T0101； N20 S900 M03；

N30 G00 X1800 Z150 M08； N40 G73 U14.5 W14.5 R30； N50 G73 P60 Q U0.5 W0.5 F2.0； N60 G00 X30.0 Z3.0 S1000； N70 G01 Z-40.0 F1.5； N80 Z-80.0；

N90 G05 X80.0 W-20.0 R20.0； N100 X100.0；

N110 X120.0 Z-120.0；

N120 G00 X100.0 Z100.0 M09； N130 M05； N140 M30；

⑴深孔钻固定循环指令 _ G73 G74 Z(W)Q(△k)F_； W —— 钻削深度。△k —— 每次钻削行程长度 F —— 给进速度

说明：⑴该指令是采用往复排屑式钻孔（啄钻）用于较深的空的加工。

⑵每次的退刀量e值，有数控系统的内部参数来设定 例：试用G74深孔钻固定循环指令编写其程序。程序如下：

N10 G92 X100.0 Z100.0； N20 S300 M03；

N30 G00 X0 Z5.0 M08； N40 G74 Z-100.0 Q10.0 F30； N50 G00 Z100.0 M09； N60 X100.0； N70 M05； N80 M30；

任务评价：学生变成的正确与否，评价本次课的教学效果。

第四篇：CADCAM软件在数控编程教学中的应用(2010第四期学报)

CAD/CAM软件在数控编程教学中的应用

安顺职业技术学院 胡国荣

摘要：数控编程是职业院校数控专业的一门专业技术课，以编程为主的理论教学，学生难以理解。把数控专业理论编程教学，变成在计算机上普遍使用的CAD/CAM软件MASTERCAM、PRO-E或CAXA，把枯燥课堂教学变成形象的技能操作多媒体教学。改善了数控编程教学中效果不理想、效率较低的现象，提高了学生数控编程能力。关键词：CAD/CAM ；数控技术；编程教学 ；职业技能

The application of CAD/CAM's software in the teaching of numerical control programming

Anshun vocational technology college Guorong Hu Abstract: NC programming is vocational professional a professional course to programming-based theory of teaching, students difficult to understand.NC Professional Teaching the theory of programming into the computer widely used CAD / CAM software MASTERCAM, PRO-E or CAXA, the image of the dull classroom into a multimedia teaching the skills of operation.NC program to improve the teaching is not satisfactory, less efficient, and improve the ability of students to NC programming.Key word: CAD/CAM ；Numerical control technology；Compiler teaching；Occupation technical ability

数控编程是一门对学生科学思维要求很强的专业技术课，单纯的理论教学，易使初学者感到抽象、难学，加上目前职业院校学生知识结构、学习习惯等诸多因素，使我们的数控编程教学陷入困难的境地。如何改善了目前数控编程教学中效果不理想、效率较低的现象，激发学习兴趣，使学生化“难学”为“易学”，提高学生数控编程能力。我们在数控编程教学中，应用机械加工自动化中普遍使用的CAD/CAM软件MASTERCAM、PRO-E或CAXA，把枯燥课堂教学变成形象的技能操作多媒体教学，收到理想的教学效果，既可以培养学生实际应用数控编程能力，又能培养学生数控编程的开发能力。这样培养出来的学生毕业后走上工作岗位，可以很快地独立完成在数控编程应用与开发方面的工作任务。

目前职业院校数控专业学生获得数控编程与数控设备操作能力的途径，主要有两条:一是由校企合作的机械加工企业作为学校的实训实习基地，但在目前国内企业的生产经营状况下，很难做到按照学校的教学要求开展数控编程与数控设备操作的系统训练；二是学校用有限的资金投资购买数控机床或加工中心等设备，建立数控教学实训中心。由于数控设备价格昂贵，即使投入资金购置了几台设备，无论从数量上、成本上、还是从安全性上考虑，都不太适合学生的普及性实践教学和实训。这类教学实训中心即便建成，实际应用效率和效果往往也不是很理想。因此，如何改善和提高数控编程课程的实践教学环境，使学生能学有所练、学用结合，是数控编程教学工作面临的一个非常大的难题。

数控编程课程是一门实践性很强的课程，离开实践，就谈不上素质，实践是知识转化并升华为素质的根本条件。要想达到理想的教学和实践效果，仅在课堂上实施全方位的教学是不够的，还应具备一个良好的实践教学环境。考虑到前面谈到的企业生产过程很难按照学校教学要求开展数控编程实训与数控设备价格等因素，经过多方调研，我们选择了能在计算机上进行手工编程和自动编程、并能动态模拟加工轨迹、与数控机床有良好数据接口的CAD/CAM软件，如基于PC平台广泛使用的MASTERCAM、PRO-E或CAXA等应用软件。这类软件既能按照数控编程教学要求开展系统的实际编程训练，实现动态模拟加工轨迹，检验程序的正确性；又能结合目前企业广泛使用这类软件的生产实际需求，为学生毕业后直接进入制造型企业数控技术岗位工作打下扎实的基础。CAD/CAM软件在数控编程教学中的应用：

一、应用CAD/CAM软件对手工编程进行校验

数控编程就是把零件的工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具的位移量等信息用数控语言记录在程序单上，并经校核的全过程。数控加工程序主要分为手工编程与自动编程两种，手工编制是计算机自动数控编程的基础，应用计算机进行数控加工自动编程最终也还要经过后置处理转换成数控程序代码。作为数控编程人员，不仅是数控技术的应用者，更应该是数控技术的开发者。因此要使学生知其然并知其所以然，手工编程是学生熟悉并掌握数控程序基本原理的一个重要途径。但数控指令枯燥、不易记忆，编写的程序又不能得到实现，学生学习的兴趣不高，也得不到应有的实际动手的训练。同时对同一零件编程，学生编写的程序会有多种，老师批改作业、检查学生掌握情况也十分困难。这一难题在CAD/CAM软件MASTERCAM、PRO-E或CAXA中就迎刃而解了；只要将数控程序代码输入软件，通过加工轨迹校验,数控程序的结果就非常直观地仿真出来了。

二、应用CAD/CAM软件设计数控程序和加工方法

应用CAD/CAM软件MASTERCAM、PRO-E或CAXA中具有CAD绘图建模功能，可以绘制生成三维零件模型，或利用这类软件提供的数据接口将在其它CAD系统中做好的零件模型数据导入，然后综合运用所学过的如《机械制造工艺学》、《金属切削机床》等课程的相关知识，选择合适的加工工艺方法，安排零件的加工工序，确定粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀具、切削用量、进退刀路线、主轴转速等参数后，这类软件便自动计算出机加工余量，并动态显示出与粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀位轨迹和机床代码，省去了人为编制数控程序的烦恼。这一过程将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等课程有机地结合起来，使学生觉得以前所学的知识不再孤立、枯燥，在数控编程课程中达到了融会贯通，并在计算机上变得生动、形象起来，巩固了学生的机械加工工艺方面的知识，强化了在数控编程教学中应用CAD/CAM软件的效果。

三、应用CAD/CAM软件对刀具轨迹进行动态仿真加工

为确保数控程序的正确性，防止加工过程中刀具发生干涉和碰撞，在实际生产中常采用试切法或轨迹显示法进行检验。但这些方法费工费料，代价昂贵，使生产成本上升，增加了产品加工时间和生产周期。应用CAD/CAM软件MASTERCAM、PRO-E或CAXA中具有模拟仿真功能，可以替代试切法与轨迹显示法，在计算机上直接进行三维或多维立体效果的动态仿真加工。这种在计算机上仿真加工，可以使每个学生反复进行模拟加工训练，省时间、省材料、省设备 1 投入。在仿真过程中，刀具沿着所定义的加工轨迹进行动态加工，学生可以直观地掌握数控加工的整个过程，判断刀具轨迹的连续性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀或撞刀等情况，以及刀位点计算是否正确，加深了学生对加工工艺的理解和对刀具轨迹的认识。通过对照加工结果，学生明白了不同的刀位轨迹，其加工结果实质上有很大的差异，加工刀具轨迹定义的合理与否，与学生对零件加工工艺知识掌握的熟练程度有密切的关系。学生可以通过动态仿真加工，发挥自己的创造性和综合能力，对不满意的加工结果重新进行零件建模或重新定义刀位轨迹，实现仿真设汁与加工。

四、应用CAD/CAM软件进行数据传送控制机床加工

应用CAD/CAM软件MASTERCAM、PRO-E或CAXA中具有数据传送接口功能，可以把在计算机上学生编制的零件加工程序通过数据接口传至数控机床，控制机床进行实际加工。这种把学生亲自编制的数控程序与实际加工直接联系起来，使学生对数控编程理解不仅仅停留在理论知识和感性认识上，实现数控编程教学改革，达到理论联系实际的应用能力综合训练。因此在条件允许的情况下，让每个学生都有机会把自己编制的加工零件数控程序，通过数据接口传到数控机床进行实际加工与检验程序的正确性，并可以获得满意的加工作品。在这个过程中，数控程序、数控系统、数据接口起了非常重要的作用。作为数控程序开发人才，应该熟练掌握数控编程、数据通讯、接口技术等专业基础知识，并得到相应的动手能力训练，提高数控机床的操作能力及系统的维护能力。

CAD/CAM软件在数控编程教学中应用是多方面的，除了满足教学需要外，还可以进行科研项目研究，提高教师自身的业务水平，同时为生产科研服务，开展对外技术培训和技术服务。促进计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的教学与科研活动，推动教学改革与课程的建设。

参考文献：

1、韩旻主编、CAD/CAM应用软件：MasterCAM训练教程，北京：高等教育出版社，2003

2、顾京主编、数控加工编程及操作，北京：高等教育出版社，2003

3、王隆太主编、机械CAD/CAM技术，北京：机械工业出版社，2004

4、王贤坤、王贤坤、陈淑梅 主编、机械CAD/CAM技术应用与开发，北京：机械工业出版社，2004

5、杨伟群主编、CAXA--CAM与NC加工应用实例，北京：高等教育出版社，2005

作者简介：

胡国荣，(1955年出生，籍贯上海)，副教授，单位：安顺职业技术学院现代工程系，地址：贵州省安顺市凤凰西路27号，邮编：561000，电话：***，研究方向：机械制造。

第五篇：数控编程--宏程序教案

华中数控加工中心编程---宏程序

教案

一、组织教学

检查学生出勤情况

二、复习提问

1、画图，椭圆怎么加工

2、举例，一个任意形状的工件，如何在边上倒圆角

三、相关专业理论基础

1、看、画图零件

2、加工工艺分析与编写数控加工工艺卡

3、装夹方法与定位方法的分析

4、华中系统编程规则

5、刀具的选择

6、检验方法与检测技巧

三、课题训练思路

采用综合例题方式，按上述要求逐一分组进行，加工前教师进行加工讲评，对程序验证后进行加工，加工完教师进行总结讲评，指出加工过程中的错误和不合格项。

四、课题内容 用数控加工中心铣床加工出如下图所示零件，材料为铝，毛坯为75*75mm，按图样要求完成零件的加工。

五、新授课

如何使加工中心这种高效自动化机床更好地发挥效益，其关键之一，就是开发和提高数控系统的使用性能。宏程序的应用，是提高数控系统使用性能的有效途径。下面就宏程序的应用。

（一）什么是宏程序？

什么是数控加工宏程序？简单地说，宏程序是一种具有计算能力和决策能力的数控程序。宏程序具有如下些特点： 1．使用了变量或表达式（计算能力），例如：（1）G01X[#3+#5];有表达式#3+#5（2）G00X4F[#1];有变量#1（3）G01Y[50*SIN[#3]];有函数运算

2．使用了程序流程控制（决策能力），例如：（1）WHILE有条件循环命令

（二）用宏程编程有什么好处？

1．宏程序引入了变量和表达式，还有函数功能，具有实时动态计算能力，可以加工非圆曲线，如抛物线、椭圆、双曲线、三角函数曲线等； 2．宏程序可以完成图形一样，尺寸不同的系列零件加工； 3．宏程序可以完成工艺路径一样，位置不同的系列零件加工； 4．宏程序具有一定决策能力，能根据条件选择性地执行某些部分； 5．使用宏程序能极大地简化编程，精简程序。适合于复杂零件加工的编程。

（三）宏变量及宏常量 1．宏变量

先看一段简单的程序： G00X25.0 上面的程序在X轴作一个快速定位。其中数据25.0是固定的，引入变量后可以写成： #1=25.0;#1是一个变量 G00X[#1];#1就是一个变量 宏程序中，用“#”号后面紧跟1~4位数字表示一个变量，如#1，#50，#101，变量有什么用呢？变量可以用来代替程序中的数据，如尺寸、刀补号、G指令编号变量的使用，给程序的设计带来了极大的灵活性。

使用变量前，变量必需带有正确的值。如 #1=25 G01X[#1];表示G01X25 #1=-10;运行过程中可以随时改变#1的值 G01X[#1];表示G01X-10 用变量不仅可以表示坐标，还可以表示G、M、F、D、H、M、X、Y、??等各种代码后的数字。如： #2=3 G[#2]X30;表示G03X30 例1使用了变量的宏子程序。%1000#50=20;先给变量赋值 M98P1001;然后调用子程序 #50=350;重新赋值 M98P1001;再调用子程序 M30 %1001 G91G01X[#50];同样一段程序，#50的值不同，X移动的距离就不同 M99 2．局部变量

编号#0~#49的变量是局部变量。局部变量的作用范围是当前程序（在同一个程序号内）。如果在主程序或不同子程序里，出现了相同名称（编号）的变量，它们不会相互干扰，值也可以不同。例 %100 N10#3=30;主程序中#3为30 M98P101;进入子程序后#3不受影响 #4=#3;#3仍为30，所以#4=30 M30 %101 #4=#3;这里的#3不是主程序中的#3，所以#3=0（没定义），则：#4=0 #3=18;这里使#3的值为18，不会影响主程序中的#3 M993．全局变量

编号#50~#199的变量是全局变量（注：其中#100~#199也是刀补变量）。全局变量的作用范围是整个零件程序。不管是主程序还是子程序，只要名称（编号）相同就是同一个变量，带有相同的值，在某个地方修改它的值，所有其它地方都受影响。例 %100 N10#50=30;先使#50为30 M98P101;进入子程序

#4=#50;#50变为18，所以#4=18 M30 %101 #4=#50;#50的值在子程序里也有效，所以#4=30 #50=18;这里使#50=18，然后返回 M99 为什么要把变量分为局部变量和全局变量？如果只有全局变量，由变量名不能重复，就可能造成变量名不够用；全局变量在任何地方都可以改变它的值，这是它的优点，也是它的缺点。说是优点，是因为参数传递很方便；说是缺点，是因为当一个程序较复杂的时候，一不小心就可能在某个地用了相同的变量名或者改变了它的值，造成程序混乱。局部变量的使用，解决了同名变量冲突的问题，编写子程序时，不需要考虑其它地方是否用过某个变量名。什么时候用全局变量？什么时候用局部变量？在一般情况下，你应优先考虑选用局部变量。局部变量在不同的子程序里，可以重复使用，不会互相干扰。如果一个数据在主程序和

子程序里都要用到，就要考虑用全局变量。用全局变量来保存数据，可以在不同子程序间传递、共享、以及反复利用。

（四）常量 PI：圆周率π

角度用弧度表示：1°对应 PI/180弧度

（五）运算符

1、算数运算符 +-* /

2、条件运算符

EQ(=)NE(≠)GT(>)GE(≥)LT(<)LE(≦)

3、逻辑运算符

AND（与）OR（或）NOT（异或）

（六）函数

SIN[正弦] COS[余弦] TAN[正切] EXP[指数] ATAN[反正切] ABS[绝对值] INT[取整] FIX[上取整] FUP[下取整] SQRT[开方]

（六）循环语句（WHILE语句）(七)宏指令编程

%O0001 #1=20(定义a值)#2=10（定义b值）

#4=5（定义刀具补偿半径R值）#5=0（定义步距角初始值）

G90G54G0X0Y0S1500M3 G43X#1Y#2D01 G01Z-5F30 G01Y0F100 WHILE[#5LE360] G01X[#1*COS[#5*PI/180]]Y-[#2*SIN[#5*PI/180]] #5=#5+2 ENDW GOG40Z100 M30 %

六、结束语

宏程序是数控加工必不可少的编程方法，只要我们掌握了宏程序的编程原理，对规则几何图形建立数学模型，就能解决实际加工中各种几何形状规则零件的加工和“疑难杂症”，同时宏程序编制简单，通用性强，加工效率高，在数控加工中有着广泛的应用。