第3章 数控车床的程序编制
数控机床技能实训：第三章 数控车床的加工工艺基础与编程
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第三章 数控车床的加工工艺基础 与编程
范围很大，并可无级调速，加工时可选用最佳的切削速度和进 给速度，可实现恒转速和恒切速，以使切削参数最优化，这就 大大地提高了生产率，降低了加工成本，尤其对大批量生产的 零件，批量越大，加工成本越低。
中体现并由机床自动完成加工，因此，数控加工工艺 的正确与 否将直接影响到数控车床的加工精度和效率。 一、数控车削加工零件的类型
数控车床车削的主运动是工件装卡在主轴上的旋转运动， 配合刀具在平面内的运动，加工的类型主要是回转体零件。
回转体零件分为轴套类、轮盘类和其他类几种。轴套类和 轮盘类零件的区分在于长径比，一般将长径比大于1的零件视为 轴套类零件；长径比小于1的零件视为轮盘类零件。
第三章 数控车床的加工工艺基础 与编程
3.1数控车削加工工艺基础知识 3.2数控车削加工工艺的相关内容 3.3数控车削加工编程基础
第三章 数控车床的加工工艺基础 与编程
3.1数控车削加工工艺基础知识
数控车床与普通车床相比，加工效率和精度更高，可以加 工的零件形状更加复杂，加工工件的一致性好，可以完成普通 车床无法加工的具有复杂曲面的高精度的零件。
端面，端面的轮廓也可以是直线、斜线、圆弧、曲线或端面螺 纹、锥面螺纹等。
(3)其他类零件 数控车床与普通车床一样，装上特殊卡盘就可以加工偏心
轴，或在箱体、板材上加工孔或圆柱。
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第三章 数控车床的加工工艺基础 与编程
二、数控车削的加工特点 数控车削是数控加工中使用最广泛的加工方法之一，同常
数控加工程序的编制
第三章数控加工程序的编制本章教学重点及难点：数控车床、数控铣床编程的特点；固定循环指令的应用。
§3.1数控车床的程序编制说明：（1）数控车床主要加工轴类零件和法兰类零件，使用四爪卡盘和专用夹具也能加工出较复杂的回转零件。
（2）车削加工时，装在数控车床上的工件随同主轴一起作回转运动，数控车床的刀架在X轴和Z轴组成的平面内运动，主要加工回转零件的端面、内孔和外圆。
（3）由于数控车床配置的数控系统不同，使用的指令在定义和功能上有一定的差异，但其基本功能和编程方法还是相同的。
（4）前置刀架与后置刀架：是数控车床刀架布置的两种形式。
前置刀架位于Z轴的前面，与传统卧式车床刀架的布置形式一样，刀架导轨为水平导轨，使用四工位电动刀架；后置刀架位于Z轴的后面，刀架的导轨位置与正平面倾斜，这样的结构形式便于观察刀具的切削过程、切屑容易排除；且后置空间大，可以设计更多工位的刀架；一般全功能的数控车床都设计为后置刀架。
一、数控车床的编程特点（1）可以采用绝对值编程、增量值编程，或二者的混用。
在采用增量值编程时，有些数控车床不用G91指令，而是在运动轨迹的起点建立起平行于X、Z 轴的增量坐标系U、W。
如：N01 G91 G01 X-20 Z-18 (半径编程)相当于：N01 G01 U-20 W-18N01 G91 G01 X-40 Z-18 (直径编程)相当于：N01 G01 U-40 W-18有些数控车床编程时，绝对坐标指令直接用X、Z 来指定数值；而增量坐标指令直接用U、W来指定数值。
如：N01 G01 X30 W-18 (直径编程)（2）直径编程和半径编程由于零件的回转尺寸（径向尺寸）在图纸上标注及测量时，一般都用直径值表示，因此数控车削加工常用直径编程。
直径编程时，若用G90绝对值编程时，则X值以直径值表示；若用G91相对值编程时，则X 值以实际增量的两倍表示。
半径编程时，若用G90绝对值编程时，则X值以半径值表示；若用G91相对值编程时，则X 值即为实际增量值。
数控车床的程序编制
数控车床的程序编制一、数控车床的编程特点数控车床的编程有如下特点：（1）在一个程序段中，依据图样上标注的尺寸，可以采纳肯定值编程、增量值编程或二者混合编程。
（2）由于被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时都是以直径值表示，所以用肯定值编程时，X以直径值表示；用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值表示，并附上方向符号（正向可以省略）。
（3）为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。
（4）由于车削加工常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大，所以为简化编程，数控装置常具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。
（5）编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常做成一个半径不大的圆弧，因此为提高加工精度，当编制圆头车刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。
数控车床一般都具有刀具半径自动补偿功能（G41，G42），这时可直接按工件轮廓尺寸编程。
(6) 很多数控车床用X、Z表示肯定坐标指令，用U、W表示增量坐标指令。
而不用G90、G91指令。
数控车床的机床原点定义为主轴旋转中心线与车床端面的交点，图3-1中的O即为机床原点。
主轴轴线方向为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴正方向。
X轴为水平径向，且刀具远离工件的方向为正方向。
为了便利编程和简化数值计算，数控车床的工件坐标系原点一般选在工件的回转中心与工件右端面或左端面的交点上。
二、车削固定循环功能由于车削的毛坯多为棒料和铸锻件，因此车削加工多为大余量多次走刀。
所以在车床的数控装置中总是设置各种不同形式的固定循环功能。
如内外圆柱面循环，内外锥面循环，切槽循环和端面循环，内外螺纹循环以及各种复合面的粗车循环等。
各种数控车床的掌握系统不同，因此这些循环的指令代码及其程序格式也不尽相同。
必需依据使用说明书的详细规定进行编程。
1. 圆柱面切削循环编程格式: G90 X(U) — Z(W) — F—；其中：X、Z — 圆柱面切削的终点坐标值；U、W— 圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标重量。
《数控技术第3版》_(习题解答)机工版
数控技术第三版章节练习答案第一章绪论1.1数控机床的工作流程是什么？答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。
数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工1.2 数控机床由哪几部分组成？各部分的基本功能是什么？答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。
测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。
机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。
1.3．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。
如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。
b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。
如：简易数控车床和简易数控铣床等。
（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。
具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。
1.4．数控机床有哪些特点？答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。
适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等1.5．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。
数控车床的程序编制
数控车床的程序编制数控车床是一种高精度、高效率的现代化机械设备，广泛应用于各种制造行业中。
作为一种数控设备，它需要通过编写程序来实现对零件的加工。
因此，程序编制是数控车床加工过程中不可或缺的一部分。
下面，我们将详细介绍数控车床的程序编制。
一、基本概念数控车床的程序编制其实就是将机床轴的位置、刀具路径、加工参数等信息输入到计算机中，使计算机能够自动控制车床进行加工。
其中，程序包括几何程序和加工参数程序。
几何程序是指需要加工零件的图形和轮廓，也就是加工轨迹；而加工参数则包括切削速度、切削深度、进给速度等。
在程序编制过程中，需要使用数控编程软件。
常见的数控编程软件有EdgeCAM、MasterCAM、PowerMill 等。
这些软件种类繁多，但它们的作用都是一样的。
用户通过这些软件可以编制出符合机床条件的加工程序，并输出G代码到数控机床中，即可自动进行加工操作。
二、程序编制步骤数控车床的程序编制主要包括以下步骤：1. 绘制零件图形：首先需要将需要加工的零件进行绘图，用计算机辅助设计（CAD）软件绘制出准确的零件图形。
在绘制的过程中，需要按照一定的标准进行绘制，包括设计尺寸、精度等方面。
2. 确定坐标系：将零件图形中的坐标系与机床坐标系进行对应，确定数控机床中的X、Y、Z三个坐标轴与设计图中的坐标轴的对应关系。
在编程过程中，需要明确这些坐标的位置、初始值、相对数值等参数。
3. 编写几何程序：将零件图形转化为机床轴的运动轨迹，编写出G代码。
这个过程中需要考虑机床加工的工艺，包括加工方式、刀具方向、切削方式、刀具规格等。
4. 编写加工参数程序：根据要加工的材料，确定加工参数，包括进给速度、切削速度、切削深度、冷却液的使用等参数，并将这些参数编写成M代码。
5. 存储程序：将编写好的几何程序和加工参数程序存储到机床中，可以直接使用或在需要时进行修改。
三、常见的几个注意点1. 选取合适的加工路径：加工路径的选取需要考虑到机床刀具和工件的特性，比如刀具材质、切削方向，工件的形状、材料。
数控车床编程基础知识PPT(69张)
注：（1）☆号表示电源接通时的G代码状 态；
（2）00组的G代码为一次性G代码；
（3）一旦指定了G代码，一览表中没有的G 代码显示报警信号；
（4）无论有几个不同组的G代码，都能在 同一程序段内指令，如果同组的G代码在同一程 序段内指令了2个以上时，后指令者有效；
（5）可按组号显示G代码。
3.2.2.1 插补功能
2．程序原点
程序原点是指程序中的坐标原点，即 在数控加工时，刀具相对于工件运动的起 点，所以也称为“对刀点”。
3．机械原点
（或称机床原点）
以L-10MC数控车铣中心为例介绍x和 y轴机械原点。
（1）x轴机械原点
x轴的机械原点被设定在刀盘中心距 离主轴中心500mm的位置。
（2）z轴机械原点
（1）数控系统：数控车床的数控系 统是由CNC装置、输入输出设备、可编程 控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给驱 动装置以及位置测量系统等几部分组成。
（2）主轴箱 （3）主轴伺服电机 （4）夹紧装置 （5）往复拖板 （6）刀架 （7）控制面板
3．数控车床的加工特点
数控车床加工具有如下特点。 （1）加工生产效率高 （2）减轻劳动强度、改善劳动条件 （3）对零件加工的适应性强、灵活性好 （4）加工精度高、质量稳定 （5）有利于生产管理
第3章 数控车床编程
3.1 数控车床编程基础 3.2 FANUC系统数控车床程序的编制
3.1 数控车床编程基础
3.1.1 数控车床概述
1．数控车床的分类
数控车床品种繁多，按数控系统的功 能和机械构成可分为简易数控车床（经济 型数控车床）、多功能数控车床和数控车 削中心。
（1）简易数控车床（经济型数控车 床）：是低档次数控车床，一般是用单板 机或单片机进行控制，机械部分是在普通 车床的基础上改进设计的。
数控加工工艺与编程习题答案
《数控加工工艺与编程》习题集王燕编著沈阳航空航天大学北方科技学院第1章数控编程基础——习题一、解释下列名词术语：数控编程、手工编程、自动编程、机床坐标系、工件坐标系、机床原点、工件原点、机床参考点、基点、节点、CIMS、FMS、FA、CNC。
二、简答题1.数控机床有哪些主要特点？2.数控机床有那几部分组成？3.数控机床按运动控制方式的不同可分为哪几类？各有何特点？4.试述开环、闭环控制系统的主要区别和适用场合。
5.数控车削加工的主要对象有哪些？6.数控铣削加工的主要对象有哪些？7.加工中心的主要对象有哪些？8.简述零件的数控加工过程。
9.用直线段逼近非圆曲线时节点的计算常用有哪些方法，各有何特点？10.非圆曲线如图1所示，试根据等误差法进行非圆曲线逼近时的特点，在图上绘出相邻的三个节点，并写出节点坐标的计算步骤。
11.已知由三次样条函数Ｓ（x）描述的曲线轮廓上相邻二个节点Ｐ1、Ｐ2的坐标及其一阶导数，如图2所示。
（1）试用作图法画出两相切的两段圆弧圆弧（附简要作图步骤）。
（2）对两圆弧的公切点T的轨迹进行分析，并加以证明。
图1 等误差法求节点坐标图2 双圆弧法求节点坐标三、选择题（选择正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。
）1．车床的主运动是指( )。
A．车床进给箱的运动； B．车床尾架的运动；C．车床主轴的转动； D．车床电机的转动。
2．车床主运动的单位为( )。
A．mm／r； B．m/r; C．mm／min； D．r／min。
3．下列叙述中，除( )外，均适用数控车床进行加工。
A．轮廓形状复杂的轴类零件 B．精度要求高的盘套类零件C．各种螺旋回转类零件 D．多孔系的箱体类零件4．下列叙述中，( )是数控编程的基本步骤之一。
A．零件图设计 B．确定机床坐标系C．传输零件加工程序 D．分析图样、确定加工工艺过程5．进给率的单位有( )和( )两种。
A．mm/min，mm／r； B．mm／h，m／r；C．m／min，mm／min； D．mm／min，r／min。
数控车床的程序编制步骤
数控车床的程序编制步骤数控车床程序编制是将零件加工的工艺要求和加工参数转换为机床能够执行的指令序列并载入数控系统，使机床按照程序要求自动完成加工过程。
下面是数控车床程序编制的典型步骤：1.了解零件图纸和工艺要求：仔细研究零件图纸，了解零件的尺寸要求、形状要求以及表面质量要求等，还要确定零件的加工顺序和工艺路线。
2.选择工具和刀具：根据零件的要求和加工工艺，选择合适的车刀、镗刀、钻刀及其加工参数。
3.制定加工工艺：根据零件的尺寸要求和形状要求，制定适当的车削切削参数和轮廓刀补偿值，并确定刀具路径。
4.确定坐标系和参考点：选择适当的坐标系和参考点，并确定零点的坐标位置。
5.数控系统参数设置：根据机床和数控系统的特点，设置数控系统的参数，如坐标系、移动速度、进给量等。
6.编写数控程序：使用数控编程语言，按照零件加工工艺要求，逐步编写数控程序。
7.先练习：在计算机仿真软件中，根据编写的数控程序进行仿真操作，以验证程序正确性。
修正程序错误。
8.载入数控系统：将编写好的数控程序，通过U盘、本地网络等方式，载入数控系统中。
9.导入刀具和工件坐标：确定刀具的初始位置、起刀点和工作零点，导入数控系统中。
10.设置工件坐标系：根据图纸和实际加工需求，设置工件坐标系和坐标偏移。
11.调试程序：使用手动操作或自动操作，对数控系统进行调试，确保程序的安全性和准确性。
12.加工实践：进行实际加工操作，监控加工过程中各项参数的变化，并及时调整。
13.检验零件：完成加工后，根据图纸要求进行零件的测量和检验，确保零件质量满足要求。
14.优化程序：根据实际加工情况，调整和优化数控程序，提高加工效率和质量。
15.存档和备份：将编写好的数控程序进行保存和备份，以备后续使用。
总结起来，数控车床程序编制是一项精细的工作，需要熟悉机床、工具和数控系统的基本原理，同时要具备良好的图纸分析和数控编程能力。
通过以上步骤的严格执行，可以确保数控车床加工过程的准确性和安全性。
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第
六
章
主轴
双主轴、双刀塔 CNC车床结构示意
数
主轴刀塔 副主轴
控
车
床 编
副主轴刀塔
程
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工作过程
第 六
① 加工前半部分
章
数 控 车 床 编 程
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数控车床编程
要求：
第 明确数控车床对编程语句结构的要求；
六 章
典型语句描述的含义；
数 重点理解数控车床XZ轴编程与工作原理的
控 概念。
车 床
应用特点：数控车床是目前使用最广泛的数控机
编 床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回
程 转体零件。车削中心可在一次装夹中完成更多的
加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合
对复杂零件进行高精度的六面完整加工。可以自动进行从第1 主轴到第2主轴的工件交接，自动进行第2工序的工件背面加工。
第 具有高性能、高精度的车-铣主轴。对于以前需要通过多台机 六 床分工序加工的复杂形状工件，可一次装夹进行全工序的加工。 章
数 控 车 床 编 程
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② 副主轴伸出 第 六 章
数 控 车 床 编 程
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第 ③ 副主轴缩回 六 章 数 控 车 床 编 程
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2020年4月16日星期四5时28分28秒
第 ④ 加工另一部分 六 章 数 控 车 床 编 程
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2020年4月16日星期四5时28分28秒
5）车铣加工中心
章
数
控
车
切槽
床
编
程
车型面
车端面 切断
钻孔/铰孔 车内孔/镗孔
车螺纹
车锥面
3
2020年4月16日星期四5时28分26秒
4）主要加工对象
精度要求高的回转体零件
第 六 章 数 控 车 床 编 程
高精度的机床主轴 高速电机主轴
4
2020年4月16日星期四5时28分26秒
带特殊螺纹的回转体零件
第 六 章 数 控 车 床 编 程
控 车 床 编
刀具的直线或曲线运动为进给运动。两者共同组成切削成 形运动。
2）加工范围
程
数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，
具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，其加工范围
较普通车削广，不仅可以进行车削还可以铣削。
2
2020年4月16日星期四5时28分26秒
3）典型加工类别
第
六
车外圆
数 控 车 床 编 程
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2020年4月16日星期四5时28分27秒
外圆面与端面上的再加工
第 六 章 数 控 车 床 编 程
10
2020年4月16日星期四5时28分27秒
3）X、Y、Z、B、C五轴控制车削中心
第 六 章 数 控 车 床 编 程
11
2020年4月16日星期四5时28分27秒
4)双主轴、双刀塔车削中心
数 上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮
控 车
廓成形要求连续不等速回转运动和进行连续
床 精确分度的C轴功能，并能与X轴或Z轴联动；
编 控制轴除X、Z、C轴之外，还可具有Y轴；可进 程 行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺
纹等加工，还可以实现各种曲面铣削加工。
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于复杂形状回转类零件的加工。
1
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第一节 车削加工工艺 （编程基础）
一、数控车削的基本特征与加工范围
第 六
1）基本特征
章
数控车削时，工件做回转运动，刀具做直线或曲线运动，
刀尖相对工件运动的同时，切除一定的工件材料从而形成
数
相应的工件表面。其中，工件的回转运动为切削主运动，
编
也可以改变夹紧力的作用点， 采用轴向夹紧的方式。
程
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四、常用车刀的主要类型及刀具材料
第 六
外圆车刀、车 槽、车断刀
章
数
内圆车刀、镗刀
控
车
床
编
程
螺纹车刀
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刀具材料：普通刀具材料 超硬刀具材料
第 六 章 数 控 车 床 编 程
非标丝杠
5
2020年4月16日星期四5时28分26秒
表面形状复杂的回转体零件
第 六 章
Байду номын сангаас
数
控
车
其他形状复杂的零件
床
编
程
6
2020年4月16日星期四5时28分27秒
二、数控车床的种类及特征
数控车床即装备了数控系统的车床。数控车
第 削中心是在普通数控车床基础上发展起来的一 六 种复合加工机床。除具有一般二轴联动数控车 章 床的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架
1）通用X、Z二轴控制数控车
第
六
单刀架
章
数 控 车 床 编 程
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2020年4月16日星期四5时28分27秒
2）X、Y、Z、C四轴控制车削中心
采用四轴三联动配置，线性轴X/Y/Z及旋转C轴， 第 C轴绕主轴旋转。机床除具备一般的车削功能外，还 六 具备在零件的端面和外圆面上进行铣加工的功能。 章
刀塔
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2020年4月16日星期四5时28分29秒
五、数控车削的对刀
第
对刀是确定工件在机床上的位置，也
六 章
即是确定工件坐标系与机床坐标系的相 互位置关系。对刀过程一般是从各坐标
数 控 车
方向分别进行，它可理解为通过找正刀 具与一个在工件坐标系中有确定位置的
床 点(即对刀点)来实现。
编
程
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三、数控车削工件的装夹
三爪自定心
第
常
卡盘装夹
六
用
章
装
数
夹
心轴装夹
控 车
方
床
式
卡盘和顶
编 程
尖装夹
专用夹具装夹
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薄壁零件容易变形，普
第 六 章
薄 壁 零
通三爪卡盘受力点少，采用 开缝套筒或扇形软卡爪，可 使工件均匀受力，减小变形。
数 控 车 床
件 的 装 夹
测量--调整”的对刀模式，占用较
多的在机床上时间。
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2）机外对刀仪对刀
第 六 章
机外对刀的本质是测 量出刀具假想刀尖点到刀
数 控
具台基准之间X及Z方向的 距离。利用机外对刀仪可
车 将刀具预先在机床外校对
五、数控车削的对刀
1）一般对刀
第 六 章
一般对刀是指在机床上使用相 对位置检测手动对刀。下面以Z向 对刀为例说明对刀方法，见右图。
刀具安装后，先移动刀具手动
数 切削工件右端面，再沿X向退刀，
控 将右端面与加工原点距离N输入数
车 控系统，即完成这把刀具Z向对刀
床 过程。
编 程
手动对刀是基本对刀方法，但 它还是没跳出传统车床的“试切--