组织教学：(考勤、学习准备等)
复习旧课：数控机床的分类以及数控机床的发展
讲授新课： §2—1 程序编制的内容
程序编制的基本概念
数控加工程序的定义
数控机床能按照事先编制包括加工轨迹和路线以及所有工艺参数和其他有关技术要求在内的加工程序，并经机床数控装置“接受”和“处理”后，对整个加工过程进行自动控制。
数控加工程序的定义：
按规定格式描述零件几何形状和加工工艺的数控指令集。
程序编制的分类
主要分为手工编程和自动编程两类。
（1）手工编程
由操作者或程序员以人工方式完成整个加工程序编制工作的方法。
（2）自动编程
在做好各种有关的准备工作后，主要由计算机及其外围设备组成的自动
编程系统完成加工程序编制工作的方法。
序编制的过程和步骤
如图P13 图2—1所示。
手工编程的步骤：
（1）、图样分析：
对零件形状、标注、材料、热处理等进行分析。
（2）、辅助准备：
确定机床和夹具、机床坐标系、编程坐标系、对刀方法等编程的方法。
（3）、制定加工工艺：
包括――加工路线、加工余量、刀具运动方向、程序编制的允许误差。
（4）、数值计算：
尺寸分析与作图、选择计算方法、数值计算、对误差的分析与计算等。
（5）、填写加工程序单：
按照数控系统规定格式和要求填写零件的加工程序单及加工条件等。
（6）、制备控制介质：
这些控制介质是以代码信息表示加工的一种方式。
（7）、程序校验：
检验程序是否正确、首件是否合格等综合校验。
二、数控机床的基本功能指令
在数控机床加工程序中，体现数控机床各项功能的指令是以地址字所规定的代码。
1、准备功能指令
是设立机床工作方式或控制系统工作方式的一种指令。地址符规定为G，
又称G功能或G指令，后跟两位数字组成。
G00、G01、G02、G03、G04、G33、G90、G91、
2、辅助功能指令
是指令数控机床中各种辅助装置的开关动作或状态的一种指令。地址符规定为M，又称M功能或M指令，后跟两位数字组成。
M00、M02、M03、M04、M05、M06、M30
3、进给功能指令
主要用于切削加工过程中指令进给速度的一种指令。地址符规定为F，又称F功能或F指令，后跟0~9999的数字组成。常用的是每分钟进给。F指令还用在螺纹切削程序段中指令其螺距或导程，以及在暂停程序段指令其延时时间等。
主轴转速功能指令
主要用于指令其主轴的转速。地址符规定为S，又称S功能或S指令，后跟1~4位数字组成。
5、刀具功能指令
指令加工中心所用刀具的刀号及刀具自动补偿的编组号。地址符规定为T，又称T功能或T指令。后续两位和四位数多。内容有：刀位编差、刀具长度和刀具半径补偿。
两位数的规定
首位数字表示刀具或刀位的编号，末位数字表示刀具自动补偿的编组号。
四位数的规定
当数控机床上所用刀具超过9把并少于100把时，通常采用这种规定，前两位数为刀号，后两位数表示刀具自动补偿的编组号，该后两位数既可用于共
同表示某种自动的编组号，也用于依次先后表示其两种自动补偿的编组号。
（四）小结
数控机床的基本指令和程序编制的基本概念
（五）布置作业 习题册
（六）辅导答疑
组织教学：(考勤、学习准备等)
复习旧课：数控机床的基本指令和程序编制的基本概念
讲授新课：
续§2—1 程序编制的内容
三、程序的结构和程序段
1、加工程序的组成
加工程序是数控加工中心的核心组成部分。一个完整的程序必须包括开始部分、内容部分和结束部分。
程序的开始部分通常用符号“%”或字母“O”表示，结束部分多用“M02”、“M30”或符号“EM”表示。内容部分由程序格式具体规定。
加工程序的结构
由引导程序、主程序、子程序组成。
引导程序
用以指定将运行的加工程序号、设置一些必要的参数等。
主程序
由指定加工顺序、刀具运动轨迹和各种辅助动作的程序段组，是加工程序的主体结构。数控机床一般是按主程序的指令执行加工的。
子程序
加工程序中有某些重复出现的内容，可作为子程序，并将编制的子程序内容存到数控装置中，需要时，由主程序直接调用。
程序段格式
是程序中的一个单位。在填写程序段时，一般可省略其结束字的书写。
程序段的基本格式如下：
N4 G2 X+-5.3 Y+-5.3 Z+-5.3 F4.3 S2/4 T2/4 M2
N4— 程序段的段号。
G2— 准备功能指令。以地址符后带两位整数表示。
(2) 程序段中常用的指令代码
1) 准备功能的指令代码
G00： 快速点定位指令。使刀具或工件快速到达目标点，一般用于不进行切
削、其路径为空行程时使用。
G01： 直线插补指令。用于直线加工的指令。
G02/G03： 顺/逆圆弧插补指令
G04： 暂停（延时）指令。
G33： 等螺距切削指令。
G90/G91： 绝对/增量尺寸指令。
2) 辅助功能代码指令
M00： 程序停止指令。
M02： 程序结束指令。
M03/M04： 主轴顺/逆时针方向指令。
M30： 纸带（程序）结束指令。
加工程序段的填写及校验
1、常用程序段的填写
(1) 设定工件坐标系
1） 绝对坐标系
数控车床一般规定其X坐标轴方向上所有坐标值采用直径量填写。
增量坐标系 （相对坐标）
当采用增量坐标方式设定其工件坐标系时，机床规定刀具运动的起点与其对刀点（参考点）重合。可直接填写从程序原点开始执行的第一条运动程序段。
(2) 快速点定位程序段
N4 G00 X Z F (格式)
填写程序段中的坐标值时，采用增量尺寸方式，则为该条轮廓终点相对其起点的坐标值；采用绝对尺寸方式，则为终点相对其绝对坐标系原点的坐标值。(3) 直线插补程序段
N4 G01 X Z F (格式)
所填写的各坐标值是终点的坐标值。
(4) 圆弧插补程序段
所填写的各坐标值是终点的坐标值。
N4 G02/03 X Z R F (格式)
应注意以下几点：
圆弧的终点坐标
当采用增量尺寸方式填写时，其终点坐标值相对于该圆弧起点的坐标。
圆心的坐标
指其圆心相对于该圆弧起点的增量坐标（不允许用绝对尺寸）。
3) 半径编程方法
当采用半径方法填写圆弧插补程序段时，要注意正、负值。
当其圆弧所对应的圆心角小于或等于180度时，取正值；
当圆弧所对应的圆心角大于180度时，取负值。
当其圆心角等于360度的整圆弧插补程序段时，不能采用半径编程法。
刀具功能程序段
填写Txx即可实现自动换刀功能。
程序结束的程序段
程序结束指令有M02、M30，通常单独填写为一条程序段。
2、加工程序单的填写
填写加工程序单时，必须按照所用机床数控系统规定的程序格式和要求，
将准确的坐标计算值和制定的加工工艺等内容意义填入。
(1) 加工程序单的构成： 由加工程序和加工条件说明两部分构成。
(2) 加工程序单的格式： 一份完整的加工程序单还应有：程序单编号、零件
图号或其代号、零件名称；末尾还应有编号日期及
编程者的签名，以对程序负责。
(3) 加工程序单的格式示例： (见书P22 表2-3)
程序校验
加工程序单编制完成，并不等于程序编制工作的结束。该程序得到编制无误的可靠信息后，才能进行输入及加工等下步工作。但这种信息的获得，涉及到若干方面，稍有不慎，将造成加工中的返修或报废损失。如校验工作不仔细，还可能造成多次编程返工等。
练习、辅导、答疑
小结 程序的结构和程序段和加工程序的填写及校验
布置作业： 习题册
组织教学：(考勤、学习准备等)
(二) 复习旧课：程序的结构和程序段和加工程序的填写及校验
(三) 讲授新课： §2—2 工艺分析及处理
工艺分析及处理是加工程序编制工作中较为复杂又非常重要的环节之一。
在填写加工程序单之前，必须通过零件图样对所示零件的加工工艺性进行周到、慎密分析，以便选择机床及刀、夹具等工艺装备，正确设计工序内容和刀具的进给路线，以及合理确定切削用量等参数。
要掌握数控加工中的工艺处理环节，除了应该掌握比普通机床加工更详细和复杂的工艺规程外，还应具有扎实的普通加工工艺基础知识。一个合格的编程人员应该是一个较好的工艺员应对机床主体和数控系统的性能、特点和应用，以及数控加工的工艺方案制定工作等各个方面，都要有比较全面的了解。
一、数控加工工艺分析
1、分析零件图样
分析零件图样是制定加工工艺前的首要工作，将对零件的加工程序编制及加工结果产生直接影响。包括以下内容：
构成加工轮廓的几何条件：
对零件图出现的问题，如数据不充分、尺寸模糊不清等缺陷要及时反映和处理。
尺寸公差要求：
以确定控制其尺寸精度的加工工艺。
形状和位置公差要求：
以确定其定位基准和检测基准，并尽量使它们与设计基准一致。数控机床切削加工中，除了装夹定位误差外，主要受机床主体机械运动副的精度影响，一般不能通过工艺处理环节解决。因此，在加工前了解其机械运动副的精度状况是十分必要的。
表面粗糙度要求：
是要求保证零件表面微观精度的重要要求。对于切削加工，它是合理选择机床、刀具及切削用量的重要依据。
（五） 其他要求：
包括被加工零件的材料和毛坯状况、件数及热处理等方面。
这些要求往往容易被忽视，从而影响到编程的效果。这些要求不仅是选择刀具、机床、零件的装夹与定位及确定切削用量的重要依据，同时将对加工效果产生重要影响。
2、制定加工方案
包括制定工序、工步及其先后顺序和进给路线等内容。
在对零件制定加工方案时，应具体分析并区别对待，灵活处理。使加工方案合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。
制定加工方案的方法：先粗后精、先近后远、先内后外等。
用加工方案简介
1） 先粗后精方案： 目的是为了提高生产效率并为保证零件的精加工作准备。
2） 先近后远方案： 是案加工部位相对于起刀点的距离而言/在一般情况下，特别是粗加工是，通常安排起刀点近的部位先加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。
3） 先内后外方案 对车、铣及线切割机床特别适宜。对既有内表面又有外
表面的零件，通常应安排先加工内表面，再加工外表面。
制订加工方案的要求
1）、程序段最少：加工程序的编制过程中，总是希望以最少的程序段实现对零
件的加工。应重点考虑粗加工的程序段数和辅助程序段数为最少。
2）、进给路线最短： 重点在于确定粗加工和空行程路线，因精加工切削过程
的进给路线基本都是沿着零件顺序进行的。
巧排空行程进给路线 如图2—10a所示零件。
最短的切削进给路线 如图2—11
3）、灵活选用不同形式的切削路线 如图2—12中
不同的切削路线有不同的特点，了解它们各自的特点，有利于安排其进给路线。
3、选择刀具和夹具
在数控加工中，产品的加工质量和劳动生产率在很大程度上受到刀、夹具
的制约。所用的刀、夹具必须具有较高要求，或需作进一步的特殊处理，以满足数控加工的需要。
数控加工对刀具的基本要求
刀具必须具有足够的强度、较高精度、很好的可靠性、较强的适应性、较佳的切削性能和较长的使用寿命等，以适应高速、强力切削和保证精加工的需要。
为满足数控加工对刀具的基本要求
在选用数控加工用刀具时，除尽量高硬度、高耐磨性、高耐热性等综合性能好的材料外，还应尽可能选择通用的标准刀具，不重磨式刀具及可调刀具等。
数控加工对夹具的基本要求 特指对工件定位和装夹的夹具。
数控加工用夹具应具有可靠的夹紧力、较高的定位精度和较强的刚性，在结构上还应力求简单，以便迅速和方便地装卸工件和夹具在机床上的安装。在选用数控加工夹具时，应尽可能使用组合及可调精度较高且通用性较强的夹具。
4、 确定切削用量
切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动大小的重要参数，包括切削深度、主轴转速和进给速度。
切削深度的确定
指垂直于进给方向上，待加工表面与已加工表面间的距离。
主轴转速的确定
除特殊情况下，与普通机床一样。
进给速度的确定
指在单位时间内，刀具沿进给方向移动的距离，用F表示。大多数数控机床规定单位为mm/min。
数控加工工艺处理的原则和步骤
艺工艺处理的一般原则
因地制宜、总结经验、灵活应用、考虑周全。
（1）因地制宜
根据本单位的实际条件，力求工艺处理简单易行，并能满足加工的需要。
（2）总结经验
在普通机床加工过程中积累较多工艺经验的基础上，探索、总结数控加工的工艺经验。
（3灵活应用
要求编程者灵活应用有关工艺处理知识和经验，不断丰富自己的工艺处理能力，具体问题具体分析，提高应变能力。
考虑周全
必须对加工过程中的每一个细节都给予充分的分析和考虑。
2、艺处理的步骤
按照图样分析、工艺分析、工艺准备、工艺设计、实施编程步骤进行。
1） 图样分析 目的是全面了解零件轮廓及精度等各项技术要求。
2） 工艺分析 目的是分析工艺可能性和工艺优化性。
3） 工艺准备 包括对机床操作编程手册、标准刀具和通用夹具样本及切削用量表的准备，机床的选型制定有关精度及技术参数的测定，刀具的预调，补偿方案的制定以及外围设备的准备工作。
工艺设计 在完成上述步骤的基础上，参照“制定加工方案”中所介绍的方法完成其工艺设计工作。
实施编程 将工艺设计的构思通过加工程序单表达出来，并通过程序校验验证其工艺处理的结果是否符合加工要求，是否为最佳方案。
（四）练习、辅导、答疑
（五）小结： 数控加工工艺处理的原则和步骤
（六）布置作业：习题册
（一）组织教学：(考勤、学习准备等)
(二) 复习旧课：数控加工工艺处理的原则和步骤
(三) 讲授新课： §2—3 数值计算
编程人员应具有较扎实的数学基础知识，并掌握一定的计算技巧，具有灵活出来问题的能力，只要这样才能准确和快捷地完成数值计算工作。
一、尺寸链的解算
在数控加工中，除了需要准确地得到其编程尺寸外，还需掌握控制某些重要尺寸或不便测量尺寸的允许变动量，这就需要解算尺寸链。
尺寸链与环
（1）尺寸链
在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组。
（2）环
列入尺寸链中的每一个尺寸称为环。
（3）封闭环
在加工或装配过程中，最后自然形成（间接获得）的环称为封闭环。一个尺寸链中只能有一个封闭环。
（4）组成环
尺寸链中除封闭环外的其余各环均称为组成环。
增环
在其他组成环不变的条件下，当某个组成环增大时，封闭环随之增大，则该组成环称为增环。
（6）减环
在其他组成环不变的条件下，当某个组成环增大时，封闭环随之减小，则该组成环称为增环。
尺寸链简图 （图2-14、2-15）
尺寸链简图的画法
绘制工艺尺寸链简图应由加工中自然形成的尺寸画起，然后依次画出其它各尺寸。
各环的判定方法
1）、封闭环的判定：在同一尺寸链中，当判定不同的封闭环时，会得到完全不同的解算结果，其不同的解算结果则产生于不同的工艺要求。
2）、增环和减环的简易判断：在尺寸链简图上，任意假设一个旋转方向，即由尺寸链中任意一环出发，绕该链转一周，并回到该环。按旋转方向（顺、逆时针）给每个环标出前头，凡是其箭头方向与封闭环相反的为增环，箭头方向与封闭环相同的则为减环。
3、解封闭环 （例2-8）
封闭环的基本尺寸
封闭环的最大极限尺寸
封闭环的最小极限尺寸
二、常用编程坐标系
在数控编程过程中，为了确定刀具的运动轨迹及对刀点位置等，必须正确选用与机床坐标系一致的编程坐标系。
1、绝对坐标系
指加工轮廓曲线上，所有坐标点的位置都以坐标原点为基准的坐标系。可用G90指令规定。
2、增量坐标系
指加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。可用G91指令规定。
三、基点和节点的概念
1、基点的含义
构成零件轮廓几何素线的交点或切点称为基点。
2、节点的含义
拟合线段中的交点或切点成为节点。
四、常用计算方法
坐标值的方法很多，主要介绍作图计算法、平面几何计算法、三角函数计算法和平面解析几何计算法。
1、作图计算法 例2—10
其绘图、计算后所得结果的准确程度，完全取决绘图的精度。
绘图计算法的适用范围：
适用于精度要求较高或加工轮廓较复杂，而加工部位的总体轮廓尺寸却很小的零件。
（2） 适用于精度要求较低或加工轮廓较简单的零件。
（3） 适用于零件粗加工的加工余量分配和切削路线选择的编程，以省掉许
多繁琐的数值计算，减少出错。
（4）适用于对复杂轮廓几何关系进行分析，对比校核用其他计算方法所得结果。
2、平面几何计算法 例2—11
主要应用三角形的全等、相似的一些性质及定理（如勾股定理）并通常经四则运算即可解得其结果。
3、三角函数计算法
这种方法比较容易掌握，主要应用三角函数关系式几部分定理，应用十分广泛。
4、平面解析几何计算法
应用此方法可省掉一些复杂的三角关系，而用简单的数学方程即可准确地描述零件轮廓的几何图形，因此分析和计算的过程都得到简化，并减少了较多层次的中间运算，使其计算大大减少，计算结果更加准确，并且不容易出错。
5、数值计算中应该注意的问题
（1） 应根据精度要求对各中间结果保留足够的小数位，以减少中间运算误差。
（2）由机床数控系统规定的最小编程单位决定保留多少位小数。
（3）对计算结果最末一位小数值，有时可以不受“四舍五进”原则的制约。
（4）对经数值计算并进行了“取舍”后的结果，还需应用各种方法进行校验，不可盲目采用。
（5）根据不同的题目用不同的解题方法，灵活解决各种计算问题。
（四）小结：尺寸链的计算和常用编程坐标系
（五）练习、辅导、答疑
（六）：布置作业：习题册
