1.1.1 数控加工原理

当操作工人使用机床加工零件时，通常都需要对机床的各种动作进行控制，一是控制动作的先后次序，二是控制机床各运动部件的位移量。采用普通机床加工时，这种开车、停车、走刀、换向、主轴变速和开关切削液等操作都是由人工直接控制的。

1.数控加工的一般工作原理

采用自动机床和仿形机床加工时，上述介绍的这些操作和运动参数都是通过设计好的凸轮、靠模和挡块等装置以模拟量的形式来控制的，它们虽然能加工比较复杂的零件，并且有一定的灵活性和通用性，但是零件的加工精度受凸轮、靠模制造精度的影响，工序准备时间也较长。数控加工的一般工作原理如图1-2所示。

图1-2 数控加工的一般工作原理

机床上的刀具和工件间的相对运动，称为表面成形运动，简称成形运动或切削运动。数控加工是指数控机床按照数控程序所确定的轨迹（称为数控刀轨）进行表面成形运动，从而加工出产品的表面形状。图1-3所示为平面轮廓加工示意图。图1-4所示为曲面加工的切削示意图。

2.数控刀轨

数控刀轨是由一系列简单的线段连接而成的折线，折线上的结点称为刀位点。刀具的中心点沿着刀轨依次经过每一个刀位点，从而切削出工件的形状。

图1-3 平面轮廓加工示意图

图1-4 曲面加工切削示意图

刀具从一个刀位点移动到下一个刀位点的运动称为数控机床的插补运动。由于数控机床一般以直线或圆弧这两种简单的运动形式完成插补运动，因此数控刀轨只能是由许多直线段和圆弧段将刀位点连接而成的折线。

数控编程的任务是计算出数控刀轨，并以程序的形式输出到数控机床，其核心内容就是计算出数控刀轨上的刀位点。

在数控加工误差中，与数控编程直接相关的有如下两个主要部分。

● 刀轨的插补误差：由于数控刀轨由直线和圆弧组成，因此只能近似地拟合理想的加工轨迹，如图1-5所示。

● 残余高度：在曲面加工中，相邻两条数控刀轨之间会留下未切削区域，由此造成的加工误差称为残余高度，如图1-6所示，主要影响加工的表面粗糙度。

图1-5 刀轨的插补误差

图1-6 残余高度