第一篇 职业入门知识篇

0.1 UG软件对应的职业

0.1.1 三维产品设计师

随着三维设计软件UG、Pro/E、Solidworks日趋完善，Windows操作平台的普及，以及计算机性价比的不断提高，使用三维CAD技术的时机已经成熟。三维产品设计对加速新产品开发、提高产品质量、降低成本起着关键作用，是支持企业增强创新设计、提高市场竞争力的强有力的手段。对于设计人员来说，进行三维产品设计是一个不可逆转的必然选择。进行三维产品设计具有以下优点：

（1）采用广大设计人员所熟悉的工程应用的特征（如孔、槽、螺纹、圆角、倒角等）作为构造零件的基本单元，改变了传统系统以几何设计为主的方式，提高了设计效率。特征的引用直接体现了设计意图，设计人员可以将更多的精力用在创造性构思上。

（2）采用二维/三维关联设计技术，高效率地生成符合国标的工程图纸。用传统方式绘制工程图（不论是手工绘制，还是用二维CAD绘制），设计人员都必须先把产品的三维结构构思好，再用线条绘制表达，加上各种尺寸公差标注——工作量大而且烦琐，修改、描图更是费时。使用三维CAD软件后，设计人员只需交互地进行各种视图布局方式和类型的选择，即可方便快捷地完成整个工程图纸的设计。

（3）二维草图智能动态导引技术，可以自动地推断设计者的设计意图。三维特征参数驱动，修改方便，零件三维实体可任意拖动。在着色状态下动态显示三维实体，体现了产品设计过程的直观效果，更易于用户使用。三维设计技术是虚拟设计的基础，为后续的分析、制造过程提供了完整统一的产品数据。

（4）装配设计使得在计算机平台上进行复杂部件设计成为可能。通过施加约束与配合关系，采用拖放方式操作，使得零件装配就像搭积木一样方便。对装配、子装配、零件、装配特征、约束及辅助视图以记录树形式进行管理，可以完成装配件爆炸、剖切、干涉检查、运动仿真、最小间隙、物性计算、零件列表等活动。

（5）机械产品设计离不开各种标准件的使用。三维CAD系统提供丰富标准库，包括螺钉、螺栓、螺母、垫圈、铆钉、销钉、键、滚动轴承、弹性密封件、钢型材等，同时提供各种标准查询、搜索和添加与预览功能，极大地简化了产品设计过程。如果说从手工绘图到二维CAD绘图，再到三维CAD自动生成工程图，使得设计人员实现了“甩图板”梦想，那么，引入标准件及装配功能，再辅之产品文档管理，即可进一步达到“甩图板”、“甩手册”的目的，实现真正意义上的无纸设计，极大地提高企业设计效率，增强创新能力。

（6）在计算机平台上实现三维CAD软件高级渲染功能，产生具有照片级真实感的产品效果图，可以为产品增添引人入胜的效果，便于向领导、客户和供货商介绍产品，也可以不必再加工昂贵的产品样件，缩短了设计周期和新产品的上市时间。

0.1.2 模具设计师

从“老三样”电视机、冰箱、洗衣机，到时下流行的MP3、录音笔、数码相机、手机，我们身边这些款式精美、形状各异的产品，之所以能够被成批生产出来，都离不开模具，更离不开大多数人都很陌生的专业人才——模具设计师。

模具设计师是指从事企业模具的数字化设计（包括注塑模与冷冲模设计），在传统模具设计的基础上，充分利用数字化设计工具，提高模具设计质量，缩短模具设计周期的人员。模具设计师从事的主要工作包括以下内容。

（1）数字化制图：将三维产品及模具模型转换为常规加工中用的二维工程图。

（2）模具的数字化设计：根据产品模型与设计意图，建立相关的模具三维实体模型。

（3）模具的数字化分析仿真：根据产品成形工艺条件，进行模具零件的结构分析、热分析、疲劳分析和模具的运动分析。

（4）产品成形过程模拟：注塑成形、冲压成形。

（5）定制适合本公司模具设计的标准件及标准设计过程。

（6）模具生产管理。

0.1.3 数控编程师

随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域。尤其是在机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上，而我国数控技术应用推广的情况同发达国家差距很大——机械设备的数控化率不足20%。企业需要提高工作效率和产品质量，才能跟上世界发展步伐。我国数控专业技术人才需求正在不断扩大。

数控编程师需要掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，熟悉复杂模具的设计和制造专业知识，熟练掌握三维CAD/CAM软件，如UG、Pro/E等，同时，还要熟练掌握数控手工和自动编程技术。

0.2 各职位的技能要求

0.2.1 三维建模与产品设计师的技能要求

（1）熟悉UG软件工作环境及基本操作。

（2）熟悉工业设计理论，了解产品材料工艺、设计标准与规范。

（3）掌握UG二维草图、实体建模、曲面与曲面设计的常用技术。

（4）研究产品结构设计的技能，提高UG产品灵活应用设计的能力。

0.2.2 模具设计师的技能要求

通常，模具设计师的入门门槛并不高，一般要求大专以上学历即可（一般是机械类的理科生从事这项职业），要求必须有机械制图的能力，能够熟练使用电脑。主要有如下4点：

（1）熟悉UG软件工作环境及基本操作。

（2）熟悉模具设计理论，了解模具制造工艺、设计标准与规范。

（3）熟悉UG模具设计流程，掌握常见模具的分模方法与技巧。

（4）具备使用UG进行复杂产品模具设计的能力。

0.2.3 数控编程师的技能要求

（1）熟悉UG软件工作环境及基本操作。

（2）熟悉数控加工工艺知识和数控机床的操作，具有扎实的数控编程领域基础理论知识。

（3）熟悉并掌握先进的UG数控编程技术，具有一定的实践能力和知识自我更新能力。

（4）具备使用UG进行复杂零件数控加工设计的能力。

0.3 专业知识点拨

0.3.1 建模与产品设计的专业知识

1.三维产品设计流程

机械设计一般可分为开发性设计（根据机械产品的总功能要求和约束条件进行的全新的设计）、适应型设计（根据生产技术的发展和使用部门的要求，对产品的结构和性能进行更新和改造，使之适应某种附加的要求）、变参数型设计（只对结构设置和尺寸加以改变，使之满足功率和速比等的不同要求），以及测绘和仿制等。

不同国家、不同企业、不同类型的机械，其产品的开发、设计过程不尽相同，但大致上可分为产品规划阶段、原理方案设计阶段、结构方案设计阶段、总体设计阶段、施工设计阶段和试制、生产、销售阶段等。通常的三维产品设计流程如图0-1所示。

（1）方案论证与设计

在确定与客户进行设计合同后，应该了解设计的内容及工业设计所应实现的目标，分析产品的功能实现的原理，由造型设计师进行概念草绘。这一阶段，造型设计师可用二维平面软件进行方案效果图绘制。

（2）构思产品草图

构思草图阶段的工作将决定70%的产品设计的成本和效果。所以这一阶段是整个产品设计中最重要的阶段。在这个阶段通过思考形成创意，并快速地记录。这一设计初期阶段的想法常表现为一种即时闪现的灵感，缺少精确尺寸信息和几何信息。基于设计人员的构思，通过草图勾画的方式进行记录，绘制各种形态或者标注以记录下设计信息，确定三至四个方向，再由设计师进行深入设计。

（3）三维造型设计

产品草图方案构思完成后，由三维产品设计师利用UG进行产品设计。三维建模即用3D的语言来描述产品形态和结构的过程。它的最大的优点是设计的直观性和真实性。在三维的空间内多角度地观察调整产品的形态，可以省去原来的部分样机试制过程，可以更精确直观地构思出产品的结构，从而更具体地表达产品构思，提高产品设计质量。3D图有精确的形态比例关系和精致的细节设计，可以直观地用于与客户的沟通交流环节。

（4）三维结构分析

按设计尺寸，精确地完成产品的各个零件的电子文件和零件之间的装配关系。同时，利用有限元功能进行装配和结构模拟分析，以确认结构。

（5）产品设计效果图

利用软件渲染功能可生成3D效果图，它既可以清晰地向客户展示产品的尺寸和大致的立体感，也能表达出产品的材质和光影关系。3D效果图是产品更加直观和完善的表达。而且产品色彩设计用来解决客户对产品色彩系列的要求，通过计算机调配出色彩的初步方案，来满足同一产品的不同的色彩需求，扩充客户产品线。

（6）二维工程图

利用UG NX 5.0软件工程图绘制功能，将三维图转化为二维工程图，在经过工艺设计后，可进行产品的生产制造。

2.三维产品设计常用专业术语

（1）特征：用户在建模过程中所建立的所有拉伸、旋转、基准平面和草图统称为特征。有些特征（如拉伸和旋转）由草图生成；有些特征（如抽壳和圆角）修改特征的几何体。

（2）草图：草图是指二维外形轮廓，通常草图建立于模型中的平面或基准面上，尽管草图可以独立存在，但独立存在的草图没有意义，一般作为拉伸等特征的基础。

（3）设计意图：设计意图是关于模型被改变后如何表现的计划，模型创建的方式决定它将怎样被修改。通常情况下，特征的选择会影响到设计意图。图0-2所示的简单阶梯轴可采用多种建模方法。

● 拉伸法：通过拉伸特征或圆台特征一次建立一层，后面的一层加到前面一层上。如果改变某个台阶的厚度，则所有在它后面创建的层的位置也随之改变，而零件的整体高度也会发生相应的变化，如图0-3所示。

● 旋转法：以一个旋转特征建立零件，一个单一的草图表示一个切面，它包括作为一个特征来完成该零件所必需的所有信息和尺寸。该方式简单，但所有信息都包含在一个特征中，限制了其灵活性而且修改麻烦，如图0-4所示。

● 制造法：模仿零件加工时的方法来建模。比如，当这个台阶轴在车床上旋转时，在设计上可以考虑从一个棒料开始建模，并通过一系列的切割来去除不需要的材料，如图0-5所示。

（4）材料明细表：插入到工程图内用于记录在装配体中所使用的零件的表格。

（5）注解：给零件、装配体或工程图添加特定设计意图的文字摘要或符号。特定类型的注解包括注释、孔标注、表面粗糙度符号、基准特征符号、基准目标、形位公差符号、焊接符号、零件序号以及层叠零件序号。只应用于工程图的注解包括中心符号线、注解中心线、区域剖面线以及块。

（6）装配体：零件、特征以及其他装配体（子装配体）通过配合关系而形成文档。零件和子装配体位于不同的文件内。例如，活塞是一个可在装配体内与其他零件，如连杆或室，相配合的零件。

（7）基准轴：可用来生成模型几何体、特征或阵列的直线。轴可以用无数方法制作，包括使用两个基准面的交叉处。

（8）零件序号：用来在装配体中标注零件，通常包括项目号和数量。在工程图中，项目号与材料明细表中的行数相关联。

（9）断开的剖视图：通过将材料从闭合的轮廓（通常为样条曲线）移除而展现工程视图的内部细节的工程图视图。

（10）自由度：没有由尺寸或几何关系定义的几何体可自由移动。在2D草图中，有3种自由度：沿X和Y轴移动，以及绕Z轴旋转（垂直于草图平面的轴）。在3D草图及装配体中，有6种自由度：沿X、Y和Z轴移动，以及绕X、Y和Z轴旋转。

0.3.2 注塑模具设计的专业知识

1.注塑模具设计原理

注塑成型也称为注射成型，它是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，可以生产空间几何形状非常复杂的塑料制件。将加热熔化的塑料注满一个模腔，然后对模腔进行强制冷却，熔料凝固成固体。为取出凝固体，用分型面把模腔分割为型芯和型腔两部分：包裹凝固体外表面轮廓的一半称为型腔零件；包裹凝固体内表面轮廓的另一半称为型芯零件。型芯和型腔零件统称为成型零件。包裹凝固体内外表面的相交线称为分型线，分型线水平四周延伸形成切割模腔的分型面。典型的注塑模具如图0-6所示。

注塑模具的开模过程如图0-7所示。动模部分随注塑机移动模板与定模部分分开。因制品外表面为工作面，内表面是非工作面，外表面光滑，内表面粗糙，外表面脱模阻力小，故而制品粘附在动模型芯零件上，塑料制品先脱离定模部分的型腔零件，与制品一体的浇道凝料也被拉出浇口套。注塑机移动模板后移一定距离后停止。随后注塑机顶出杆插入动模座板中心孔顶动推板，推板沿导向杆向前运动，压缩复位弹簧，同时带动推件杆和复位杆移动，推件杆把塑料制品顶离型芯，制品完全脱离模具。塑料制品可用机械手取出，也可人工取出。与制品一体的浇道凝料由人工去除。接着注塑机顶出杆缩回，复位弹簧弹压推板，推板带动推件杆和复位杆一起复位。最后注塑机移动模板带动模具动模部分向定模部分闭合，定模部分分型面推动复位杆，复位杆带动推板，推板带动推件杆复位到推件杆顶面与型芯顶面齐平，脱模机构完全复位，这样一个周期就结束了。

图0-6 注塑模具的典型结构

2.模具设计流程

UG Mold Wizard需要以一个UG NX 5.0的三维实体模型作为模具设计原理图。模具设计流程如图0-8所示。

3.常用专业术语

（1）收缩性：金属模具和塑料制品都有热胀冷缩性。在注塑模具设计中把常温模具与塑料制品冷却稳定后的尺寸差别用收缩率表示。

（2）模具坐标系：是指模具设计过程中所使用的坐标系。该坐标系用于设置模具的顶出方向和电极进给方向等，以便合理地设计模具。通常+ZC轴向为塑料产品的顶出方向，也是电极进给的方向。

（3）成型零件

产品模型装配位置和收缩率设置完后，就要给产品模型创建成型镶件了。分型前单个成型零件模块称为成型镶件，也称为成型零件毛坯，简称毛坯。在以后的设计过程中将使用布尔运算方式进行减除计算，从中去除经过收缩率计算后的零件体积，这样就形成了模具的型腔。然后再从型腔中提取出的分型曲面对成型镶件进行修剪，最终就形成了模具的型芯和型腔两个零件。

（4）模型修补：成型镶件被分成型芯和型腔两个零件之前，如果塑件上存在通孔或缺口，使得型腔侧和型芯侧相连，则必须对通孔或缺口进行修补。如果不进行修补，则分型片体将无法分割成型镶件，系统无法识别通孔或缺口应属于型腔侧还是型芯侧。

（5）分型线：分型线是指塑料与模具相接触的边界线，一般产品分型线与零件的形状（最大界面处）和脱模的方向有关。

（6）分型面：塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。分型面就是模具动模和定模的接触面，模具分开后由此可取出塑件或浇注系统。

（7）浇注系统：浇注系统是引导塑料进入模腔的流道系统，它的位置和尺寸决定着注射压力损失、热量散失、摩擦损耗的大小和填充的速度。良好的浇注系统设计是模具成功与否的关键，它与模具产品的形状、尺寸以及成型数量有关。浇注系统一般分为主流道、分流道和浇口等3部分。

（8）冷却系统：模具温度控制是保证产品质量，提高生产效率的一个有效途径。模具温度明显地影响收缩率、表面光泽、内应力、填充难易以及注塑周期等。对于一般的温度控制系统，应该使模具温度维持在相对稳定的范围内，因而要在注塑过程中使模腔、模芯表面温度均匀。因此，对于大多数的塑料注塑成型来说，一般都需要冷却控温。

（9）模架：模架主要用于型芯型腔的装夹、顶出和分离机构，便于机械操作，能够提高生产率。标准模架是由结构、形式和尺寸都已标准化、系列化，并且具有一定互换性的零件组合而成。

（10）侧抽芯机构：塑料产品中常常存在有侧向的凹凸和侧孔，往往造成了紧靠上下模的开模动作，而不能直接脱模。因此，必须把这些侧向凹凸的特征做成活动的拼块，称为滑块。在塑料制品被顶出模具的同时或者之前，把这些部件先行脱模，然后再让上下模完成开模动作。在塑料模具设计中，把完成滑块抽出和复位的机构称为抽芯机构。

0.3.3 数控加工的专业知识

1.数控加工原理

数控加工能高效、高精度地加工复杂的零件，特别是曲面较为复杂的型芯和型腔零件。数控英文全称为Numerical Control，简称NC。由数控系统发出的数字脉冲信号经变换放大后变成脉冲电流，脉冲电流通过伺服电动机能产生运动距离。伺服电动机可以做成旋转运动和直线运动两种形式，因此一个脉冲信号能实现一个旋转步距角或一个直线移动步距。在一个时段内连续发送脉冲信号，脉冲信号的数量就能精确对应旋转电动机转子的转数。单位时间内的脉冲数量称为脉冲频率，控制脉冲频率就能控制转子的转速。所以脉冲信号和能根据脉冲信号作定量运动的伺服电动机是实现数控加工的基本条件。

普通车床是固定在三爪卡盘上的工件随主轴做旋转主运动，固定在刀架溜板上的刀具由手工操作做相对工件的二维进给运动进行切削。普通铣床是固定在主轴上的刀具随主轴做旋转主运动，装夹在工作台上的工件由手工操作相对刀具做三维进给运动进行切削。为了按普通机床切削模式实现数控加工，用旋转伺服电动机通过传动精度较高的同步带直接驱动主轴作回转主运动，通过控制脉冲频率来控制主运动的转速，从而省去了靠手工操作的结构复杂的变速齿轮箱等。同样，用旋转伺服电动机传动精度较高的滚珠丝杠螺母副，把旋转运动变成直线运动；精度很高的数控机床和高速数控机床直接用直线伺服电动机产生直线运动，则可以把中间环节减至最少。

数控系统由加工程序输入工具、译码器、数据处理器和处理软件、数据存储器，以及脉冲电流输出工具等组成。加工程序通过输入工具输入到数控系统，由译码器翻译成处理系统能识别的数据，经软件分析计算变成智能加工数据，存放在存储器中。加工时用输出工具将加工数据变成脉冲电流，输送给X、Y、Z方向的伺服电动机和主轴伺服电动机，伺服电动机通过传动机构形成切削主运动和进给运动。测量装置随时监测实际主运动和进给运动与加工程序所要求的运动量之间的误差，并反馈到数控系统，以便根据误差及时修正伺服电动机的转速，从而精确控制刀具和工件之间的切削运动。这样就实现了自动切削，使平时由半人工操作的金属切削变成了用程序控制的切削。这就是数控加工的原理。

2.数控加工设计流程

数控加工操作是指从加载产品模型开始，定义工序加工对象、设计刀具、定义加工的方式并生成该相应的加工程序，然后设置加工对象的具体参数、切削步距、主轴转速、进给量、切削角度、安全平面，接着生成刀具轨迹并进行切削加工验证，待所有的刀具轨迹设计合格后，进行后处理，生成相应数控系统的加工代码，最后进行DNC传输与数控加工，如图0-9所示。

（1）导入CAD模型

导入CAD模型作为数控加工的第一步，决定着之后操作的成败与否。其导入模型形状结构必须符合实际要求。用户可以直接打开UG文件，也可以应用“导入”选项，导入合适的CAD文件进行数控加工。

（2）零件数控加工工艺分析

加工工艺分析就是指对零件的加工顺序进行规划。其具体安排应该根据零件的结构、材料特性、夹紧定位、机床功能、加工部位的数量以及安装次数等进行灵活划分，一般可根据“粗精加工”进行划分。

● 粗加工阶段：为了去除毛坯上大部分的余量，使毛坯在形状和尺寸上基本接近零件的成品状态。这个阶段最主要的问题是如何获得较高的生产率。

● 半精加工阶段：使零件的主要表面达到工艺规定的加工精度，并保留一定的精加工余量，为精加工做好准备。半精加工阶段一般安排在热处理之前进行。在这个阶段，可以将不影响零件使用性能和设计精度的零件次要表面加工完毕。

● 精加工阶段：精加工阶段的目的是保证加工零件达到设计图纸所规定的尺寸精度、技术要求和表面质量要求。零件精加工的余量都很小，主要考虑的问题是如何达到最高的加工精度和表面质量。

（3）设置加工坐标系

建立数控加工坐标系是为了确定刀具或工件在机床中的位置，确定机床运动部件的位置及其运动范围。统一规定数控加工坐标系各轴的含义及其正负方向，这样可以简化程序编制，并使所编程序具有互换性。

工件原点位置是由操作者自己设定的。在工件装夹完毕后，通过分中与对刀确定。它反映的是工件与机床原点之间的距离位置关系。工件坐标系一旦确定，一般不做改变。

（4）设置加工工艺参数

加工工艺参数的选择是数控加工关键因素之一，它直接影响到加工效率、刀具寿命和零件精度等问题。合理地选择切削用量要有丰富的实践经验才行。在数控编程时，只能凭借编程者的经验和刀具切削用量的推荐值初步确定，而最终的切削用量将根据零件数控程序的调试结果和实际加工情况来确定。

合理确定加工工艺参数的原则是：粗加工时，为了提高效率，在保证刀具、夹具和机床刚性足够的条件下，切削用量选择的顺序是，首先把切削深度选大一些，其次选择较大的进给量，然后选择适当的切削速度；精加工时，加工余量小，为了保证工件的表面粗糙度，尽可能增加切削速度，并可适当减少进给量。

● 粗加工：粗加工是大体积切除工件材料，表面质量要求很低。如果工件表面粗糙度 Ra 要达到12.5～25μm，可以取轴向切削深度为3～6mm，径向切深为2.5～5mm，为后续半精加工留1～2mm的加工余量。如果粗加工后直接精加工，则留0.5～1mm的加工余量。

● 半精加工：半精加工是把粗加工后的表面加工得光滑一点，同时切除凹角的残余材料，给精加工留厚度均匀的加工余量。如果半精加工后工件表面的粗糙度Ra要达到3.2～12.5μm，轴向切削深度和径向切削深度可取1.5～2mm，给后续精加工留0.3～0.5mm的加工余量。

● 精加工：精加工是最后为达到尺寸精度和表面粗糙度要求而进行的加工。如果工件的表面粗糙度Ra要达到0.8～3.2μm，轴向切削深度可取0.5～1mm，径向切削深度可取0.3～0.5mm。

（5）生成刀轨并检验刀轨

生成刀轨是指通过路径轨迹反映模型零件的切削位置（刀具的移动轨迹）。UG NX 5.0为刀轨的生成提供了颜色的区分，使用户可以清晰地了解模型零件上各个位置的切削情况，并能有效地防止过切或撞刀情况的发生，如图0-10所示。

（6）NC文件后处理和创建车间工艺文件

NC文件是由G、M代码所组成并用于实际机床上加工的程序文件，如图0-11所示。该文件是数控加工最后所得到的结果，也是直接用于实际生产的程序文件。用UG软件直接生成的NC程序一般都需要经过人工修改，在试切成功后才能进行正式加工。

车间工艺文件就是数控加工程序单，是编程人员与机床操作员之间的交流平台。当编程人员每编写完一个模型零件的程序后，还应在数控加工程序单上填入文件编号、日期、程序、刀具类型、装夹长度、加工方式、余量等参数。通常要求编程人员与机床操作员相互交流，以求达到共识。

3.常用专业术语

（1）计算机编程：把加工前的毛坯和完成加工的成品形状、加工刀具尺寸、工件和刀具的材质、人为规定的切削方式和切削参数、机床主运动和进给运动速度、冷却液的开/关、刀具在库架上的位置等信息输入计算机，经分析计算自动生成用X，Y，Z坐标值表示的刀具运动轨迹、刀具在轨迹上的进给速度和主运动转速以及机床控制指令等代码，完成这些工作就称为计算机编程。

（2）刀具与工件的相对性：以笛卡尔坐标系三个坐标轴X，Y，Z和绕三个坐标轴转动代码A，B，C命名的数控种类很多，有的是刀具不动而工件做进给运动，有的是刀具和工件同时做进给运动。为了编程的统一，规定把刀具对工件的进给运动和工件对刀具的进给运动都看作是刀具相对工件的进给运动，也就是工件不动，刀具做进给运动。

（3）刀轨：数控加工是刀具相对工件做进给运动，而且要在加工程序规定的轨迹上做进给运动。加工程序规定的轨迹是由许多三维坐标点的连线组成，刀具是沿三维坐标点的连线做进给运动，把三维坐标点的连线称为刀轨。

（4）刀具跟踪点：刀具跟踪点是刀具上的一个基准点。刀具跟踪点相对运动的轨迹即加工路线，也成为刀具路径。UG CAM用刀具轴线与刀具端面的交点来代表刀具，用交点沿刀轨的运动代表刀具沿刀轨运动，如图0-12所示。

（5）机床坐标系：刀轨是用很多坐标点来表示的，数控系统驱动刀具从一个坐标点到另一个坐标点，只有坐标点与工件之间是切削位置关系，刀具进给才会切削工件，因此坐标点和工件的相对位置要用一个坐标系来描述。所以每台数控机床都有一个如图0-12所示的X0Y0Z0坐标系，该坐标系称为机床坐标系。机床坐标系的原点O0由生产厂家出厂前设定，一般固定不变。

（6）加工坐标系：实际加工中工件装夹到工作台上的位置是随机的，因此用机床坐标系无法事先确定刀轨与工件的位置关系。也就是说工件还没有就位，就无法用机床坐标系确定刀轨与工件的切削位置关系。为了解决这个问题就要设置相对坐标系，或者称为加工坐标系，有的称工作坐标系。

编程时计算机里面已准备了工件模型，在模型上找三个相互垂直面为加工基准面，以三个加工基准面的交点为原点建立XMYMZM加工坐标系。编程时先用加工坐标系确定刀轨与工件模型的切削位置关系。

加工时真实的工件摆放到装夹工作台上，参照工件模型在真实工件上建立加工基准面和加工坐标系，使加工坐标系与机床坐标系的方向一致，如图0-12所示。接着通过对刀让机床知道加工坐标系原点在机床坐标系的位置。对完刀就自然确定了刀轨在机床坐标系的位置，如刀轨在加工坐标系的位置为（x，y，z），加工坐标系原点在机床坐标系的位置为（-X，-Y，-Z），则刀轨在机床坐标系的位置坐标为（-X+x，-Y+y，-Z+z）。

设置了加工坐标系后可以撇开机床坐标系，在计算机里先行完成编程，然后用对刀把加工坐标系的随机位置告诉机床，间接确定刀轨在机床坐标系的位置，从而解决了因工件随机装夹而无法事先确定刀轨在机床坐标系中位置的问题。

（7）刀轨插补形式：刀轨插补形式是指组成刀轨的每一段线段的线型，也就是说，两个坐标点用怎样的线型连接，常用的形式有直线、圆弧和样条插补。

（8）刀具长度补偿：加工中心在加工过程中需要经常更换刀具，而每种刀具长短不一，造成刀具上的跟踪点相对主轴不固定。固定刀具的主轴端面中心相对主轴位置不变，为了编程方便，都统一以如图0-13所示的主轴端面中心为基准。编程时输入所用刀具的长度，CAM系统就会自动在主轴端面中心基准上作Z轴方向的补偿，确定跟踪点位置。这就称为刀具的长度补偿。

（9）刀具的半径补偿：如图0-13所示，用两种半径不一的刀具都可以对工件侧面进行切削。刀具跟踪点不是沿着工件侧面轮廓进行切削，而是沿侧面轮廓偏置一个刀具半径的轨迹进行切削。不管刀具半径大小如何，工件侧面轮廓是不变的。为了编程的方便，切削侧面轮廓的刀轨就由侧面轮廓和刀具半径偏置量决定。编程时只要输入作刀具半径补偿的指令，CAM系统自动以工件侧面轮廓为基准侧向作刀具半径补偿。这就称为刀具半径补偿。

（10）工艺参数：数控加工工艺参数主要包括“铣削速度”、“进给速度”和“切削深度”等。

● 铣削速度：铣刀的圆周切线速度称为铣削速度，通常用主轴转速n表示。

● 进给速度：单位时间内刀具沿进给方向移动的距离，以vf表示。

● 切削深度：切削时铣刀的端面和一个方向的侧面切入工件，端面切入工件的深度称为轴向切削深度，侧面切入工件的深度称为侧向切削深度。