数控加工的装夹.doc

单元3 数控机床的装夹方式
教学目的
1、了解、掌握数控车床、数控铣床加工的装夹方式、装夹类型和装夹精度；
2、了解、掌握数控车床、数控铣床加工的对刀操作；
教学重点
1、 数控机床加工中零件装夹的方式和装夹方法。
2、 数控加工中粗加工、半精加工和精加工时的零件装夹与对刀操作。
教学难点
零件装夹与对刀操作。
教学方法
课堂教学与现场教学相结合。
教学内容
一、数控车床工装夹具的概念
1.数控车床夹具的定义和分类
在数控车床上用于装夹工件的装置称为车床夹具。
车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上工件的夹具，例如车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧卡套和通用心轴等；专用夹具是专门为加工某一特定工件的某一工序而设计的夹具。
2.夹具作用
在数控车削加工过程中，夹具是用来装夹被加工工件的，因此必须保证被加工工件的定位精度，并尽可能做到装卸方便、快捷。
选择夹具时应优先考虑通用夹具。
使用通用夹具无法装夹、或者不能保证被加工工件与加工工序的定位精度时，才采用专用夹具。专用夹具的定位精度较高，成本也较高。专用夹具的作用为：
（1）保证产品质量
（2）提高加工效率
（3）解决车床加工中的特殊装夹问题
（4）扩大机床的使用范围
使用专用夹具可以完成非轴套、非轮盘类零件的孔、轴、槽和螺纹等的加工，可扩大机床的使用范围。
二、数控车床零件基准和加工定位基准
1. 基准
（1）设计基准
设计基准是设计工件时采用的基准。例如轴套类和轮盘类零件的中心线。轴套类和轮盘类零件都是属于回转体类，通常将径向设计基准设置在回转体轴线上，将轴向设计基准设置在工件的某一端面或几何中心处。
（2）加工定位基准
加工定位基准即在加工中工件装夹定位时的基准。数控车床加工轴套类及轮类零件的加工定位基准只能是被加工件的外圆表面、内圆表面或零件端面中心孔。
（3）测量基准
被加工工件各项精度测量和检测时的基准。机械加工工件的精度要求包括尺寸精度、形状精度和位置精度。
尺寸误差可使长度测量量具检测；形状误差和位置误差要借助测量夹具和量具来完成。
在数控车削加工中尽量使得工件的定位基准与设计基准重合。尽量使工件的加工基准和工件的定位基准与工件的设计基准重合，是保证工件加工精度的重要前提条件。
2. 数控车床定位基准的选择
定位基准的选择包括定位方式的选择和被加工件定位面的选择。
在数控车削加工中，较短轴类零件的定位方式通常采用一端外圆固定，即用三爪卡盘、四爪卡盘或弹簧套固定工件的外圆表面，此定位方式对工件的悬伸长度有一定限制，工件悬伸过长会在切削过程中产生变形，工件悬伸过长还会增大加工误差甚至掉活。
对于切削长度较长的轴类零件可以采用一夹一顶，或采用两顶尖定位。在装夹方式允许的条件下，零件的轴向定位面尽量选择几何精度较高的表面。
三、数控车床通用夹具
1.圆周定位夹具
在数控车削加工中，粗加工、半精加工的精度要求不高时，可利用工件或毛坯的外圆表面定位。
（1）三爪卡盘
三爪卡盘是最常用的车床也是数控车床的通用卡具。三爪卡盘最大的优点是可以自动定心。它的夹持范围大，但定心精度不高，不适合于零件同轴度要求高时的二次装夹。
三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种。液压卡盘装夹迅速、方便，但夹持范围小，尺寸变化大时需重新调整卡爪位置。数控车床经常采用液压卡盘，液压卡盘特别适用于批量加工。
（2）软爪
由于三爪卡盘定心精度不高，当加工同轴度要求较高的工件、或者进行工件的二次装夹时，常使用软爪。通常三爪卡盘的卡爪要进行热过处理，硬度较高，很难用常用刀具切削。软爪是改变上述不足而设计制造的一种具有切削性能的夹爪。
加工软爪时要注意以下几方面的问题：
1）软爪要在与使用时相同的夹紧状态下进行车削，以免在加工过程中松动和由于反向间隙而引起定心误差。车削软爪内定位表而时，要在软爪尾部夹一适当的圆盘，以消除卡盘端面螺纹的间隙。
2）当被加工件以外圆定位时，软爪夹持直径应比工件外圆直径略小。其目的是增加软爪与工件的接触面积。软爪内径大于工件外径时，会造成软爪与工件形成三点接触,此种情况下夹紧牢固度较差，所以应尽量避免。当软爪内径过小时，会形成软爪与工件的六点接触，不仅会在被加工表面留下压痕，而且软爪接触面也会变形。这在实际使用中都应该尽量避免。
软爪有机械式和液压式两种。软爪常用于加工同轴度要求较高的工件的二次装夹。
（3）卡盘加顶尖
在车削质量较大的工件时，一般工件的一端用卡盘夹持，另一端用后顶尖支撑。为了防止工件由于切削力的作用而产生的轴向位移，必须在卡盘内装一限位支撑，或者利用工件的台阶面进行限位。此种装夹方法比较安全可靠，能够承受较大的轴向切削力，安装刚性好，轴向定位准确，所以在数控车削加工中应用较多。
（4）芯轴和弹簧芯轴
当工件用已加工过的孔作为定位基准时，可采用芯轴装夹。这种装夹方法可以保证工件内外表面的同轴度，适用于批量生产。芯轴的种类很多。常见的芯轴有圆柱芯轴、小锥度芯轴，这类芯轴的定心精度不高。弹簧芯轴（又称涨心芯轴），既能定心，又能夹紧，是一种定心夹紧装置。
（5）弹簧夹套
弹簧夹套定心精度高，装夹工件快捷方便，常用于精加工的外圆表面定位。它特别适用于尺寸精度较高、表面质量较好的冷拔圆棒料的夹持。它夹持工件的内孔是规定的标准系列，并非任意直径的工件都可以进行夹持。
（6）四爪卡盘
加工精度要求不高、偏心距较小、零件长度较短的工件时，可以采用四爪卡盘进行装夹，如图3-12所示。四爪卡盘的四个卡爪是各自独立移动的，通过调整工件夹持部位在车床主轴上的位置，使工件加工表面的回转中心与车床主轴的回转中心重合。但是，四爪卡盘的找正烦琐费时，一般用于单件小批生产。四爪卡盘的卡爪有正爪和反爪两种形式。
2.中心孔定位夹具
（1）两顶尖拨盘
两顶尖定位的优点是定心正确可靠，安装方便。主要用于精度要求较高的零件加工。顶尖作用是进行工件的定心，并承受工件的重量和切削力。顶尖分前顶尖和后顶尖。
两顶尖装夹工件时的安装为：先使用对分夹头或鸡心夹头夹紧工件一端的圆周，再将拨杆旋入三爪卡盘，并使拨杆伸向对分夹头或鸡心夹头的端面。车床主轴转动时，带动三爪卡盘转动，随之带动拨杆同时转动，由拨杆拨动对分夹头或鸡心夹头，拨动工件随三爪卡盘的转动而转动。两顶尖只对工件有定心和支撑作用，必须通过对分夹头或鸡心夹头的拨杆带动工件旋转。
使用两顶尖装夹工件时的注意事项：
1）前后顶尖的连线应该与车床主轴中心线同轴，否则会产生不应有的锥度误差。
2）尾座套筒在不与车刀干涉的前提下，应尽量伸出短些，以增加刚性和减小振动。
3）中心孔的形状应正确，表面粗糙度应较好。
4）两顶尖中心孔的配合应该松紧适当。
（2）拨动顶尖
车削加工中常用的拨动顶尖有内、外拨动顶尖和端面拨动顶尖两种。
1）内、外拨动顶尖
这种顶尖的锥面带齿，能嵌入工件，拨动件旋转。
2）端面拨动顶尖
这种顶尖种用端面拨爪带动工件旋转，适合装夹工件的直径在ф50mm～ф150mm之间。
3.其他车削工装夹具
数控车削加工中有时会遇到一些形状复杂和不规则的零件，不能用三爪或四爪卡盘装夹，需要借助其他工装夹具，如花盘、角铁等夹具。
（1）花盘
被加工零件回转表面的轴线与基准面相垂直，且表面外形复杂的零件可以装夹在花盘上加工。
（2）角铁
被加工零件回转表面的轴线与基准面相平行、且表面外形复杂的零件可以装夹在角铁上加工。
四、数控车床的装夹找正
1.找正装夹
数控车床进行工件的装夹时，必须将工件表面的回转中心轴线，即工件坐标系的Z轴，找正到与数控车床的主轴中心轴线重合。
2.找正方法
同于普通车床找正工件的的找正方法。一般用打表找正。通过调整卡爪，使得工件坐标系的Z轴与数控车床的主轴回转中心轴线重合。
单件的偏心工件在安装时常常采用找正安装。使用三爪自动定心卡盘装夹较长的工件时，由于工件较长，工件远离三爪自动定心卡盘夹持部分的旋转中心与车床主轴的旋转中心不重合，此时必须进行工件的安装找正。在三爪自动定心卡盘的精度不高时，安装工件时也需要进行工件的装夹找正。
五、数控车削加工的对刀
1. 对刀的概念
数控车削加工一个零件时，往往需要几把不同的刀具，而每把刀具在安装时是根据数控车床装刀要求安放的，当它们转至切削位置时，其刀尖所处的位置各不相同。但是数控系统要求在加工一个零件时，无论使用哪一把刀具，其刀尖位置在切削前均应处于同一点，否则，零件加工程序就缺少一个共同的基准点。为使零件加工程序不受刀具安装位置而给切削带来影响，必须在加工程序执行前，调整每把刀的刀尖位置，使刀架转位后，每把刀的刀尖位置都重合在同一点，这一过程称为数控车床的对刀。
（1）刀位点
刀位点，是刀具的基准点，一般是刀具上的一点。尖形车刀的刀位点为假想刀尖点，圆形车刀的刀位点为圆弧中心，钻头的刀位点为钻尖，平底立铣刀的刀位点为端面中心，球头铣刀的刀位点为球心。数控系统控制刀具的运动轨迹，就是控制刀位点的运动轨迹。刀具的轨迹是由一系列有序的的刀位点位置和连接这些位置点的直线或圆弧组成的。
（2）起刀点
起刀点是刀具相对工件运动的起点，即加工程序开始时刀具刀尖点的起始位置，经常也将它做为加工程序运行的终点。
（3）对刀点与对刀
对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系的关系的点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以建立工件坐标系。
（4）对刀基准点
对刀时确定对刀点的位置所依据的基准。该基准可以是点、线或面。对刀基准点一般设置在工件上（定位基准或测量基准）或夹具上（夹具元件设置的起始点）或机床上。
（5）对刀参考点
是代表刀架、刀台或刀盘在机床坐标系内位置的参考点，即CRT显示的机床坐标系中坐标值的点，也叫做刀架中心或刀具参考点。可以利用此坐标值进行对刀操作。数控加工中回参考点时应该使刀架中心与机床参考点重合。
（6）换刀点
数控加工程序中指定用于换刀的位置点。在数控加工中，需要经常换刀，所以在加工程序中要设置换刀点。换刀点的位置应该避免与工件、夹具和机床发生干涉。普通数控车床的换刀点由编程指定，通常将其与对刀点重合。车削中心的换刀点一般为一固定点。不能将换刀点与对刀点混为一谈。
2.确定对刀点或对刀基准点的一般原则
对刀点或对刀基准点可以设置在被加工工件上，也可以设置在与零件定位基准有关联尺寸的夹具的某一位置上，也可以设置在机床三爪卡盘的前端面上。选择原则如下：
（1）对刀点的位置容易确定；
（2）能够方便换刀，以便与换刀点重合；
（3）对刀点应与工件坐标系原点重合；
（4）批量加工时，为使得一次对刀可以加工一批工件，对刀点应该选取在定位元件的起始基准上，并将编程原点与定位基准重合，以便直接按照定位基准对刀。
3.对刀的方法
对刀的方法因实际情况而异，有多种多样。数控车床常采用试切法对刀，下面以下图所示的具体加工实例说明其对刀操作方法。
（1）采用G50（FUNAC数控系统）设定工件坐标系时的对刀方法
毛坯为￠40mm的棒料，欲加工最大直径为￠35mm 、总长为70mm的零件。编程时采用程序段G50 X100.0 Z100.0 。设定工件坐标系，将工件坐标系原点O设置在零件右端面中心。
数控加工采用的1号刀具为主偏角Kr=90°硬质合金机夹偏车刀作为基准刀具。2号刀为硬质合金机夹切断车刀。基准刀具刀尖点的起始点为P0 。
1) 基准刀具的对刀方法
基准刀具（1号刀）的对刀操作，就是设定基准刀具刀尖点的起始点位置，即建立工作坐标系。其操作步骤如下：

①车削毛坯外圆。设置“方式选择”旋钮到HX或HZ位置，按“主轴正转”键，摇动脉冲发生器手轮，车削毛坯外圆约10mm长，沿z轴正方向退刀。
② 使CRT屏幕上的W坐标值清零；按软键操作区的对应软键，在地址/ 数字键区按W键，再按“取消”键。
③车削毛坯端面。设置“方式选择”旋钮到HX或HZ位置，摇脉冲发生器手轮车削毛坯端面，沿X轴正方向退刀。
④使GRT屏幕上的U坐标值清零。按软键操作区的对应软键，在地址 / 数字健区按U键，再按“取消”键。
⑤测量尺寸。按“主轴停止”键，测量车削后的外圆直径假如为￠37.9mm。
⑥计算基准刀具移动的增量尺寸。X轴正向移动的增量尺寸：U=100-37.9=62.1mm。Z轴正方向移动的增量尺寸：W=100-0.4=99.6mm ，其中0.4mm为零件端面精加工余量。
若工件坐标原点设在零件左端面A点处，则：W=170-70-0.4=99.6mm。
⑦确定基准刀具的起始点位置。设置“方式选择”旋钮到HX位置，摇动脉冲发生器手轮使基准刀具沿X轴移动，直到屏幕上显示的数据U=62.1mm为止。再设置“方式选择”旋钮到HZ位置，手摇脉冲发生器手轮，使基准刀具沿z轴移动，直到CRT屏幕上显示的数据W=99.6mm为止。
以上操作步骤完成了基准刀具的对刀。此时，若执行程序段G50 X100.0 Z100.0后，CRT屏幕上的绝对坐标值处显示基准刀具刀尖在工件坐标的位置(X100；Z100)，即数控系统用新建立的工作坐标系取代了原的机床坐标系。
2) 刀具安装位置偏差补偿的方法
在基准刀具对刀操作基础上，使2号刀具与基准刀具的刀尖在切削前处于同一起点P0位置。对2号刀具安装位置偏差进行补偿的操作步骤如下：
① 调2号刀具。设置“方式选择”旋钮到MDI位置，按“程序”键，分别按T、0、2键，按“输入”键，按“启动输出”键，2号刀具绕B点顺时针转动到切削位置。
② 沿x轴方向对刀。设置“方式选择”旋钮到HX位置，按“位置”键，按“主轴正转”键，手摇发生器手轮，将2号刀具左刀尖轻轻靠上零件外圆，此时，CRT屏幕上U坐标位置处的数值，即是2号刀与基准刀具刀尖在X轴方向的安装位置偏差。
③ 输入X轴方向的安装位置偏差。按“光标移动”键，把光标移动到T02处，按X键及数值键（CRT屏幕上目前位置相对坐标U处的数字和符号），按“输入键”，将X轴方向的安装位置偏差输入到系统存储器中的偏置号T02处。
④ 沿Z轴方向对刀。设置“方式选择”旋钮到HX位置，按“位置”键，摇脉冲发生器手轮，将2号刀具左刀尖轻轻靠上零件端面，此时，CRT屏幕上W坐标位置处的数值，即2号刀与基准刀具刀尖在Z轴方向的安装位置偏差。
⑤ 输入Z轴方向的安装位置偏差。按“偏置量”键，按“光标移动”键，把光标移动到T02处，按Z键及数值键(CRT屏幕上目前位置相对坐标W处的数字和符号)，按“输入”键，将Z轴方向的安装位置偏差输入到系统存储器中的偏置号T02处。
以上操作完成了2号刀具安装位置偏差补偿。如若加工中使用更多的刀具，多次重复操作以上步骤，即可完成所有刀具的安装位置偏差补偿。应再次确定基准刀具的起始点位置。为数控机床执行自动加工作好了准备。
（2） 采用G54～G59（FANUC数控系统）设定工件坐标系时的对刀方法
采用G50设定工件坐标系时，每加工一个零件前都要重复基准刀具的对刀操作，因此影响了生产效率。生产实践中常用G54～G59设定工件坐标系来解决此问题。如图3-24所示的加工实例中，编程时若采用程序段“G54 X100.0 Z100.0 ”来设定工件坐标系，当完成首次对刀操作后，每次开机后只需操作车床返回机床零点一次，则所有零件加工前都不必重复基准刀具的对刀操作，即可进行自动加工。
1）基准刀具（1号刀）的对刀方法
其操作步骤如下：
①返回机床零点：分别操作车床使X向Z向返回机床零点。
②车削毛坯外圆：设置“方式选择”旋钮到HX或HZ位置，按“主轴正转”键，摇脉冲发生器手轮，车削约10mm长的零件外圆，沿Z轴正方向退刀，并纪录CRT屏幕上显示的X坐标的数据。
③测量尺寸：按“主轴停止”键，测量车削后的外圆直径假如￠37.6mm。
④计算X轴方向的坐标尺寸：X轴方向的坐标尺寸等于屏幕上X坐标处的数字+37.6mm。
⑤输入X轴方向的坐标尺寸：按“偏置量”键，按软键操作区的坐标系软键，按“光标移动”键把光标移动到G54处，按X键并键入上步计算出的X轴方向的坐标尺寸，按“输入”键将X轴方向的坐标尺寸输入到系统存储器中的G54处。
⑥车削毛坯端面：设置“方式选择”旋钮到HX或HZ位置，按“主轴正转”键，手摇脉冲发生器手轮，车削零件端面，沿X轴正方向退刀，并记录CRT屏幕上显示的Z坐标处的数椐。
⑦输入Z轴方向的坐标值。按“偏置量”键，按软键操作区的坐标系软键，按“光标移动”键把光标移动到G54处，按Z键并键入上步计算出的Z轴方向的坐标尺寸，按“输入”键，将Z轴方向的坐标尺寸输入到系统存储器中的G54处。
以上操作步骤完成了基准刀具的对刀。此时，在进行返回机床零点的操作后，则CRT屏幕上的绝对坐标值处，显示出工件坐标系原点在机床坐标系中的位置，这时数控系统用新建立的工件坐标系取代了原来的机床坐标系。
2）刀具安装位置偏差补偿的方法
刀具安装置偏差补偿的方法与采用G50设定工件坐标系时的方法相同。
4. 全功能数控车床的试切对刀方法
将所有刀具（包括基准刀）在手动状态下进行试切。在各把刀试切后，将实际测得的X值和Z值，在刀具调整画面下直接输入，系统会自动计算出每把刀的位置差，而不必人工计算后再输入。
六、数控铣床零件定位基准与装夹
1. 定位基准
定位基准有粗基准和精基准两种，用未加工过的毛坯表面作为定位基准称为粗基准，用己加工过的表面作为定位基准称为精加工。除第一道工序用粗基准外，其余工序都应使用精基准。
选择定位基准要遵循基准重合原则，即力求没计基准、工艺基准和编程基准统一，这样做可以减少基准不重合产生的误差和数控编程中的计算量，并且能有效地减少装夹次数。
2. 装夹
在确定装夹方案时，只需根据己选定的加工表面和定位基准确定工件的定位夹紧方式，并选择合适的夹具。此时，主要考虑以下几点：
(1)夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开。要求夹持工件后夹具等一些组件不能与刀具运动轨迹发生干涉。
(2)必须保证最小的夹紧变形。工件在加工时，切削力大，需要的夹紧力也大，但又不能把工件夹压变形。因此，必须慎重选择夹具的支撑点、定位点和夹紧点。
(3)装卸方便，铺助时间尽量短。
(4)对小型零件或工序时间不长的零件，可以在工作台上同时装夹几件进行加工，以提高加工效率。
(5)夹具结构应力求简单。
(6)夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接。
对刀之前，应先将工件毛坯准确定位装夹在工作台上。对于较小的零件，一般安装在平口钳戓专用夹具上，对于较大的零件，一般直接安装在工作台上。安装时要使零件的基准方向和 x，y，z轴的方向相一致，并且切削时刀具不会碰到夹具和工作台，然后将零件夹紧。
七、数控铣床通用夹具与安装
1. 机用虎钳
在数控铣床加工中，对于较小的零件，在粗加工、半精加工和精度要求不高时，是利用机用虎钳进行装夹的。机用虎钳装夹的最大优点是快捷，但夹持范围不大。
使用机用虎钳安装工件时的注意事项：
1）在工作台上安装机用虎钳时，要保证机用虎钳的正确位置。当机用虎钳底面没有定位键时，应该使用百分表找正固定钳口面。
2）夹持工件时的位置要适当，不应该装夹在机用虎钳的一端。
3）安装工件时要考虑铣削时的稳定性。
4）铣削长形工件时，可使用两个夹具把工件夹紧。
2. 三爪卡盘
在数控铣床加工中，对于结构尺寸不大、且零件外表面为不需要进行加工的圆形表面，可以利用三爪卡盘进行装夹。三爪卡盘也是铣床的通用卡具。
3. 圆盘工作台
圆盘工作台用来铣削加工比较规则的内外圆弧面零件的装夹。
4. 直接在铣床工作台上安装
在单件或少量生产和不便于使用夹具夹持的情况下，常常采用这种方法。
使用压板螺母、螺栓直接在铣床工作台上安装工件时，应该注意压板的压紧点尽量靠近切削处，应该使得压板的压紧点和压板下面的支撑点相对应。
5.利用角铁和V形铁装夹工件
此类装夹方式适合于单件或小批量生产。角铁常常用来安装要求表面互助垂直的工件；圆柱形工件（如轴类零件）通常用V形铁装夹，利用压板将工件夹紧。
6. 专用夹具装夹工件
在大批量生产中，为了提高生产效率，常常采用专用夹具装夹工件。使用此类夹具装夹工件，定位方便、准确、夹紧迅速、可靠，而且可以根据工件形状和加工要求实现多件装夹。
7. 组合夹具装夹工件
组合夹具是由一套预制好的标准元件组装而成的。标准元件有不同的形状、尺寸和规格。应用时可以按照需要选用某些元件，组装成各种各样的形式。组装夹具的主要特点是元件可以长期重复使用，结构灵活多样。
8. 分度头
分度头是铣床的重要附件。各种齿轮、正多边形、花键以及刀具开齿等分度，都可以使用分度头分度。使用分度头和分度头尾座顶尖安装轴类工件时，应使得前后顶尖的中心线重合。
八、数控铣床的找正
1.找正装夹
工件在空间有了确定位置之后，为了保证零件的几何形状和相互位置正确，还必须使工件相对于数控铣床和铣刀有一个正确的位置，因此就需要进行找正。数控铣床进行工件的找正装夹时，必须将工件的基准表面，即工件坐标系的X轴或Y轴，找正到与数控铣床的X轴或Y轴重合。
2.找正方法
同于普通车床找正工件的的找正方法。一般为打表找正。通过调整卡爪，使得工件坐标系的X轴或Y轴与数控铣床的X轴或Y轴重合。
对于较大零件和批量加工零件的找正，一般用专用夹具的定位来预以保证。
九、数控铣削加工的对刀操作
1.对刀的概念
对刀操作就是设定刀具上某一点在工件坐标系中坐标值的过程，对于圆柱形铣刀，一般是指刀刃底平面的中心，对于球头铣刀，也可以指球头的中心。实际上，对刀的过程就是在机床坐标系中建立工件坐标系的过程。
(1)程序起始点
指程序开始时，刀尖(刀位点)的初始停留点。采用G92（SIEMENS数控系统）对刀时一般也将其作为对刀点。
(2)程序返回点
指一把刀程序执行完毕后，刀尖返回后的停留点。一般将其作为换刀点。
(3)切入点(进刀点)
指在曲面的初始切削位置上，刀具与曲面的接触点。
(4)切出点(退刀点)
指曲面切削完毕后，刀具与曲面的接触点。
(5)起始点、返回点确定原则
在同一个程序中起始点和返回点最好为同一点，如果一个零件的加工需要几个程序来完成，那么这几个程序的起始点和返回点也为同一点，以免引起加工操作上的麻烦。起始点和返回点的坐标值也最好使X和Y值均为零，这样能使操作方便。因为起刀点生成G码指令为G92，G92的含义为只进行坐标变换，而不能使机床产生运动。为了确保加工后零件表面位置的准确性，对刀后必须人工使刀具的刀位点在G92指令后面规定的X、Y、Z坐标值上。如果X、Y值均为零，按工件坐标系原点对刀后不必进行X、Y方向移动，只需Z方向移到G92指令后面的Z坐标位置。起始点和返回点应定义在高出被加工零件的最高点50～100 mm左右的某一位置上，即始平面、退刀平面所在的位置。这主要为了数控加工的安全性，防止碰刀，同时也考虑到数控加工的效率，使得非切削时间控制在一定的范围内。
(6)切入点选择的原则
在进刀或切削曲面的过程中，要使刀具不受损坏。一般来说，对粗加工而言，选择曲面内的最高角点作为曲面的切入点(初始切削点)。因为该点的切削余量较小，进刀时不易损坏刀具。对精加工而言，选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为曲面的切入点。因为在该点处，刀具所受的弯矩较小，不易折断刀具。总之，要避免将铣刀当钻头使用，否则会因受力大、排屑不便而使刀具受损。
(7)切出点选择的原则
主要考虑能能够连续完整地进行曲面的加工或曲面加工时的非切削加工时间尽可能减短，换刀方便，以提高机床的有效工作时间。对被加工曲面为开放型曲面时，可选取曲面的两个角点作为切出点，按上述原则其一；若被加工曲面为封闭型曲面，则只有曲面的一个角点可作为切出点。自动编程时数控系统一般自动确定。
2. 进刀、退刀方式及进刀、退刀路线的确定
（1）进刀、退刀方式及进刀(引入)、退刀(引出)线的概念
进刀方式是指加工零件前，刀具接近工件表面的运动方式;退刀方式是指零件(或零件区域)加工结束后，刀具离开工件表面的运动方式。这两个概念对复杂表面的高精度加工来说是非常重要的。
进刀、退刀线是为了防止过切、碰撞和飞边在切入前和切入后设置的引入到切入点和从切出点引出的线段。
（2） 进刀、退刀方式及进刀、退刀线的确定
进刀、退刀方式有如下几种：
1)沿坐标轴的Z轴方向直接进行进刀、退刀
该方式是数控加工中最常用的进、退刀方式。其优点是定义简单；缺点是在工件表面的进刀、退刀处会留下微观的驻刀痕迹，影响工件表面的加工精度。在铣削平面轮廓零件时，应避免在垂直工件表面的方向进行进刀和退刀。
2) 沿给定的矢量方向进行进刀或退刀
使用该方式要先定义一个矢量方向来确定刀具进刀和退刀运动的方向。该方式是以直线段的运动方式，切入或切出工件表面，切入或切出的直线段一般为加工轨迹的前延线或后延线，即将被加工轨迹线段向前和向后加长。
3) 沿曲面的切线方向以直线进刀或退刀
该方式是从被加工曲面的切线方向切入或切出工件表面。其优点是在工件表面的进刀和退刀处，不会留下驻刀痕迹，工件表面的加工精度高。
4) 沿曲面的法线方向进刀或退刀
该方式是以被加工曲面切入点或切出点的法线量方向切入或切出工件表面。特点与方式(1)类似。
5) 沿圆孤段方向进刀或退刀
该方式是刀具以圆孤段的运动方式切入或切出工件表面，引入、引出线为圆孤并且圆孤使刀具与曲面相切。
6) 沿螺旋线或斜线进刀方式
即在两个切削层之间，刀具从上一层的高度沿螺旋线或斜线以渐进的方式切入工件，直到下一层高度，然后开始正式切削。
对于加工精度要求很高的型面加工来说，应选择沿曲面的切线方向或沿圆弧方向进刀和退刀的方式，这样不会在工件的进刀或退刀处留下驻刀痕迹而影响工件的表面加工质量。
刀具或铣头与被加工表面如果在加工中发生相碰（碰撞会使得破坏被加工表面，严重时造成零件报废；损坏刀具或铣头；损坏机床精度)，为防止这种现象的发生，在起始点和进刀线、返回点和退刀线之间，应该增加刀具定位运行指令。在起始点，应使刀具先运行到引入线上方某个位置上；同理，在曲面切削完毕后，在引出线的位置上应给刀具一个增量运动，使刀具在Z轴方向向上提升一个增量距离，运动后刀具位置的Z值应在安全高度或与起始点Z值一致。
3. 起始平面、返回平面、进刀平面、退刀平面和安全平面的确定
（1） 起始平面
程序开始时刀具的初始位置所在的Z平面，叫做起始平面。如前所述，一般定义在被加工零件的最高点之上50～100mm左右的某一位置上，一般高于安全平面。其对应的高度称为起始高度。在此平面上刀具以G00速度进行。
（2）返回平面
是指程序结束时，刀具尖点(不是刀具中心)所在的Z平面，它也定义在高出被加工表面最高点50～100mm左右的某个位置上，一般与起始平面重合。因此，刀具处于返回平面上时是非常安全的。其对应的高度称为返回高度。刀具在此平面上也以G00速度行进。
（3）进刀平面
刀具以高速运行(G00)下刀至接近被切削材料时变成以进刀速度运行，这样进行可以避免撞刀。此速度转折点的位置即为进刀平面，其高度为进刀高度，也有称为接近高度的，其转折速度称为进刀速度或接近速度。此高度一般在加工面和安全平面之间，离加工面5～10mm(指刀尖点到加工面间的距离)，加工面为毛坯面时取大值，加工面为已加工面时取小值。
（4） 退刀平面
零件(或零件区域)加工结束后，刀具以切削进给速度离开工件表面一般距离(5～10mm)后转为以高速返回安全平面，此转折位置即为退刀平面，其高度为退刀高度。
（5） 安全平面
指当一个曲面切削完毕后，刀具沿刀轴方向返回运行一段距离后，刀尖所在的Z平面。它一般被定义在高出被加工零件最高点10～50mm左右的某个位置上，刀具处于安全平面时是安全的，在此平面上也以G00速度运行。这样设定安全平面既能防止刀具碰伤工件，又能使非切削加工时间控制在一定的范围内。其对应的高度称为安全高度。刀具在一个位置加工完成后，退回至安全高度，然后沿安全高度移动到下一个位置再下刀进行另一个表面的加工。
常用的对刀方法是手工对刀法，一般使用刀具、标准芯棒或百分表( 千分表 )等工具，更方便的方法是使用光电对刀仪。
4. 用G92指令（SIEMENS数控系统）建立工件坐标系的对刀方法
G92指令的功能是设定工件坐标系，执行G92指令时，系统将该指令后的x，y，z的直设定为刀具当前位置在工件坐标系中的坐标，即通过设定刀具相对于工件坐标系原点的值来确定工件坐标系的原点。
（1）方形工件的对刀步骤
如下图所示，通过对刀将图中所示方形工件的X、Y、Z的零点设定成工件坐标系的原点。其步骤如下：
1)安装工件，将工件毛坯装夹在工作台上。用手动方式分别回X轴Y轴和Z轴到机床参考点。
采用点动进给方式、手轮进给方式戓快速进给方式，分别移动X轴Y轴和Z轴，将主轴刀具先移到靠近工件的X方向的对刀基准面一工件毛坯的右侧面。
2)启动主轴，在手轮进给方式转动手摇脉冲发生器慢慢移动机床X轴，使刀具侧面接触 工件X方向的基准面，使工件上出现一极微小的切痕，即刀具正好碰到工件侧面。
设工件长宽的实际尺寸为80 mm×100 mm ，使用的刀具直径为8 mm ，这时刀具中心坐标相对于工件X方向的位置可以计算得到：80/2十8/2=44( mm )。

3)停止主轴，将机床工作方式转换成手动数据输入方式，按“程序”键，进入手动数据输入方式下的程序输入状态，输入G92，按“输入”键，再输入此时刀具中心的X坐标值X44，按“输入”键。此时己将刀具中心相对于工件坐标系原点的X坐标值输入。
按“循环启动”按钮执行G92 X44这一程序，这时X坐标已设定好，如果按“位置”键，屏幕上显示的X坐标值为输入的坐标值，即当前刀具中心在工件坐标系内的坐标值。
4)按照上述步骤同样再对Y轴进行操作，这时刀具中心相对于工件Y轴零点的坐标为：-100/2+(-8/2)=-54(mm)。在手动数据输入方式下输入G92和Y-54，并按“输入”键，这时刀具的Y坐标己设定好。
5)然后对Z轴同样操作，此时刀具中心相对于工件坐标系原点的Z坐标值为Z=0 mm ，输入G92和Z0，按“输入”键，这时Z坐标也已设定好。实际上工件坐标系的零点已设定到图3-58所示的位置上。
（2） 圆形工件的对刀操作
如果工件为圆形，以圆周作为对刀基准，用上述对刀的方法找基准面比较困难，一般使用百分表来进行对刀。如下图所示，通过对刀设定图中所示工件的工件坐标系原点。其步骤如下：
1）安装工件，将工件毛坯装夹在工作台夹具上。用手动方式分别回X轴、 Y轴和Z轴到机床参考点。
2）对X轴和Y轴的原点。将百分表安装杆装在刀柄上，或卸下刀柄，将百分表的磁性座吸在主轴套筒上，移动工作台使主轴中心轴线(即刀具中心)大约移到工件的中心，调节磁性座上伸缩杆的长度和角度，使百分表的触头接触工件的外圆周，用手慢慢转动主轴，使百分表触头沿着工件的外圆周面移动，观察百分表指针的偏移情况，慢慢移动工作台的X轴和Y轴，反复多次后，待转动主轴时百分表的指针基本指在同一个位置，这时主轴的中心就是X轴和Y轴的原点。
3）将机床工作方式转换成手动数据输入方式，输入并执行程序G92 X0 Y0 ， 这时刀具中心(主轴中心) X轴坐标和 Y轴坐标已设定好，此时都为零。

也可以采用下列方法进行对正X轴和Y轴的原点，将标准圆柱棒替代铣刀（直径与圆柱铣刀相同）装在刀柄上，再采用手轮进给方式手摇脉冲发生器慢慢移动机床X轴，使刀具侧面在工件90°的象限点的切线方向上接近工件的外圆顶点，再沿X向运行大于R工+R刀，使圆柱棒退出后，沿Y X向运行大于R工+R刀，此时，即使得圆柱棒中心在工件中心X轴的轴线是，完成了X轴方向的对正。此方法比使用百分表方式的精度略低，但此方法简单、快捷、实用。
4）卸下百分表座，装上铣刀，用上述方法设定 z轴的坐标值。
5.用G54～G59建立工件坐标系的对刀方法
十、实训项目4 数控车床零件装夹与对刀操作练习
实训项目5 数控铣床零件装夹与对刀操作练习
（一） 实训的目的与要求
1.了解、熟悉和掌握数控车床、数控铣床零件的实际装夹。
2. 熟悉和掌握数控车床、数控铣床加工对刀的基本操作方法。
（二） 实训仪器与设备
配置SIEMENS（或FANUC）数控系统的数控车床、数控铣床各一台；以及数控车床、数控铣床的各类通用夹具。
（三） 相关知识概述
1. 数控车床、数控铣床的通用夹具与装夹方式。
2. 数控车床、数控铣床的对刀。
（四） 实训内容
1. 实训项目4个 数控车床零件装夹与对刀操作练习
2. 实训项目5个 数控铣床零件装夹与对刀操作练习
（五） 实训报告
实训报告内容：
按照上述实训内容的过程顺序写出实训报告。