1．分析零件情况

    （1）分析工件在本工序加工之前的情况：例如毛坯（半成品）的类型、材料、形状结构特点、尺寸、加工余量、基准面或孔等情况。

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    （2）需要数控加工的部位和具体内容：包括待加工表面的类型、各项精度及技术要求、表面性质、各表面之间的关系等。

    （3）待加工零件的结构工艺性分析：可参考前述有关章节内容。

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    2．选择加工方法

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    （1）数控车削加工的适用范围：精度要求高的回转体零件，特别是形状、位置精度和表面粗糙度要求高的回转体零件；表面形状复杂的回转体零件（例如具有曲线轮廓和特殊螺纹）；表面构成复杂的回转体零件（如具有内外多个表面加工）。

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    （2）数控铣削加工的适用范围：多台阶平面和曲线轮廓平面（例如平面凸轮）；曲线轮廓沟槽；变斜角类零件（例如曲面型腔）。

    （3）加工中心的适用范围:总体来说加工中心适宜于加工形状复杂、加工内容多、要求较高、需要使用多种类型的普通机床和众多的工艺装备，而且需要多次装夹和调整才能完成加工的零件。根据加工中心的不同，适宜的加工对象也不同；以铣加工中心为例，适宜加工既有平面又有孔系的箱体类、盘套类零件，结构形状复杂的凸轮类、整体叶轮类、模具类零件，形状不规则的支架、拨叉类零件等。 本文来自www.eadianqi.com

    3．确定加工顺序，选择机床

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    （1）基本原则：先粗后精，逐步提高加工精度。粗加工将在较短的时间内将工件表面上的大部分加工余量切掉，一方面提高金属切除率，另一方面满足精加工的余量均匀要求。若粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精加工，以此为精加工作准备。精加工要保证加工精度，按图样尺寸，一刀切出零件轮廓。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    先近后远：这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，离对刀远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削而言，先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    （2）选择合适的成形方式：各类数控加工都有多种成形方式，例如数控车削有阶梯车削和轮廓连续车削方式，数控铣削则有轮廓加工、面加工、参数加工等方式。各种加工方式各有其特点，应根据零件的结构特点和加工要求做合理的选择。 本文来自www.eadianqi.com

    （3）加工设备的选择：在选择设备时，应遵循既要满足使用要求，又要经济合理的原则。为此，设备的规则要与加工工件相适应，避免过大。设备的选择应适当考虑生产发展的需要。设备的选择尽量立足于国内市场解决，即要满足加工精度和生产率的要求，又要考虑经济性。

    按性能与经济性，数控机床可分为：

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    低档数控机床：也称经济型数控机床。其特点是根据实际的使用要求，合理地简化系统，以降低产品价格。目前，我国经济型数控系统的技术指标通常为：脉冲当量0.01-0.005mm，快进速度4-10m/min，开环步进电动机驱动，用简单CRT显示，可以显示字符和图形，人机对话，自诊断等，主CPU一般为16位或32位。

    高档数控机床：也称全机能型数控机床。高档数控机床技术指标为：脉冲当量0.001-0.0001mm，快进速度15-100m/min，伺服系统为闭环的直流或交流伺服系统，CRT显示除具备中档的功能外，还具有三维图形显示等功能，主CPU一般为32或64位。

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    4．工序划分 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    在数控机床上加工零件，工序可以比较集中。在一次装夹中，应尽可能完成全部工序。与普通机床加工相比，加工工序划分有其自己的特点，常用的工序划分的方法有： 本文来自www.eadianqi.com

    （1）按粗精加工划分工序：考虑到零件形状、尺寸精度以及工件刚度和变形等因素，可以按粗精加工分开的原则划分工序，先粗加工，后精加工。粗加工后工件的变形需要一段时间恢复，最好不要紧接着粗加工安排精加工。

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    （2）按先面后孔的原则划分工序：在工件上既有面加工，又有孔加工时，可先加工面，后加工孔，这样可以提高孔的加工精度。 本文来自www.eadianqi.com

    （3）按所使用刀具划分工序：为了减少换刀次数，缩短空程时间，减少不必要的定位误差，多采用按刀具划分工序的方法。即将工件上需要用同一把刀加工的部位全部加工完之后，在换另一把刀来加工。

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    5．工件装夹：数控机床上应尽量采用通用夹具与组合夹具，必要时可以设计专用数控夹具。无论是采用组合夹具还是设计专用夹具，一定要考虑数控机床的特点。在数控机床上加工工件，由于工序集中，往往是在一次装夹中就要完成全部工序，因此对夹紧工件时的变形要给予足够的重视。此外，还应注意协调工件和机床坐标系的关系。应注意以下几点：

    （1）选择合适的定位方式：夹具在机床上装夹位置的定位基准应与设计基准一致，即所谓基准重合原则。所选择的定位方式应具有较高的定位精度，没有过定位干涉现象且便于工件的安装。为了便于夹具或工件的装夹找正，最好以工作台某两个面定位。对于箱体类工件，最好采用一面两销定位。若工件本身无合适的定位孔和定位面，可以设置工艺基准面和工艺用孔。

    （2）确定合适的夹紧方法：考虑夹紧方案时，要注意夹紧力的作用点和方向。夹紧力作用点应靠近主要支撑点或在支撑点所组成的三角形内，应力求靠近切削部位及刚性较好的地方。

    （3）夹具结构要有足够的刚度和强度：夹具的作用是保证工件的加工精度，因此要求夹具必须具备足够的刚度和强度，以减小其变形对加工精度的影响。特别对于切削用量较大的工序，夹具的刚度和强度更为重要。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    6．工艺编制：所谓工艺编制，就是确定每道工序的加工路线。由于同一工件的加工工艺可能会出现各种不同的方案，应根据实际情况和具体条件，采用最完善、最经济、最合理的工艺方案。

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    工艺编制要根据工件的毛坯形状和材料的性质等因素决定。这些因素和工件的尺寸精度是选择加工余量的决定因素，可以依据工件的精度、尺寸、形位公差和技术要求编制工艺规程。制定数控加工工艺除考虑上节所述的一般工艺原则外，还应考虑充分发挥所用数控机床的功能，要求走刀路线要短、走刀次数和换刀次数尽可能少、加工安全可靠等。 本文来自www.eadianqi.com

    （1）进给路线的确定：在数控机床加工过程中，进给路线的确定是非常重要的，它与工件的加工精度和粗糙度直接相关。所谓进给路线就是数控机床在加工过程中刀具中心的移动路线。确定进给路线，就是确定刀具的移动路线。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    1）数控车削进给路线的确定。确定数控车削进给路线的工作重点，主要在于确定粗加工及空行程的进给路线，精加工切削过程的进给路线基本上都是沿其零件设计图确定的轮廓顺序进行的。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    进给路线泛指刀具从对刀点（或机床固定原点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。其基本原则是: 本文来自www.eadianqi.com

    ①最短的空行程路线。可通过巧用起刀点、将起刀点与其对刀点重合在一起；巧设换（转）刀点，如果将第二把刀的换刀点也设置在合适点位置上，则可缩短空行程距离；合理安排“回零”路线，在手工编制较为复杂轮廓的加工程序时，为使计算机过程尽量简化，既不出错，又便于校核，编制者（特别是初学者）有时将每一刀加工完成后的刀具终点通过执行“回零”（即返回对刀点）指令，使其全部返回到对刀点位置，然后在执行后续程序。这样会增加进给路线的距离，从而大大降低生产效率。因此，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即可满足进给路线为最短的要求。另外，在选择返回对刀的指令时，在不发生加工干涉现象的前提下，宜尽量采用X、Z坐标轴双向同时“回零”指令，此时的“回零”路线将是最短的。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    ②最短的切削进给路线。切削进给路线为最短，可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗等。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺等要求，不要顾此失彼。

    2）数控铣削进给路线的确定。数控铣削加工中进给路线对零件的加工精度和表面质量有着直接的影响，因此，确定好进给路线是保证铣削加工精度和表面质量的工艺措施之一。进给路线的确定与工件表面状况、要求的零件表面质量、机床进给结构的间隙、刀具耐用度以及零件轮廓形状等有关。下面针对铣削方式和常见的几种轮廓形状来讨论进给路线的确定问题。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    ①顺铣和逆铣的选择。铣削有顺铣和逆铣两种方式。当工件表面无硬皮，机床进给结构无间隙时，应选用顺铣，按照顺铣安排进给路线。因为采用顺铣加工后，零件已加工表面质量好，刀齿磨损小。精铣时，尤其是零件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金时，应尽量采用顺铣。当工件表面有硬皮，机床的进给结构有间隙时，应选用逆铣，按照逆铣安排进给路线。因为逆铣时，刀齿是从已加工表面切入，不会崩刃；机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行。 本文来自www.eadianqi.com

    ②铣削内外轮廓的进给路线。铣削平面零件外轮廓时，一般是采用立铣刀侧刃切削。刀具切入零件时，应避免沿零件外轮廓的方法切入，以避免在切入处产生刀具的刻痕，而应沿切削起始点延伸线或切线方向逐渐切入工件，保证零件曲线的平滑过渡。同样，在切离工件时，也应避免在切削终点处直接抬刀，要沿着切削终点延伸线或切线方向逐渐切离工件。

    ③铣削内槽的进给路线。所谓内槽是指以封闭曲线为边界的平底凹槽，一般用平底立铣刀加工，刀具圆角半径应符合内槽过渡圆角的图样要求。可用行切法和环切法以及综合法（前两种方法的复合）加工内槽。前两种进给路线的共同点都是能切净内腔中全部面积，不留死角，不伤轮廓，同时尽量减少重复进给的搭接量。不同点是行切法的进给路线比环切法短，但行切法将在每两次进给的起点与终点间留下了残留面积，而达不到所要求的表面粗糙度值；用环切法获得的表面粗糙度要好于行切法，但环切法要逐次向外扩展轮廓线，刀位点计算稍微复杂一些。综合法综合了行、环切法的优点，采取先用行切法切去中间部分余量，最后用环切法切一刀，既能使总的路线较短，又能获得减小的表面粗糙度值。 本文来自www.eadianqi.com

    ④铣削曲面的进给路线。对于边界敞开的曲面加工，可采用行切法（不抬刀纵或横向连续进给）进给路线。刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成原理，可以准确保证母线的直线度。确定进给路线要考虑到干涉问题，此处不过多讨论。

    3）加工中心进给路线的确定。加工中心上刀具的进给路线可分为孔加工进给路线和铣削加工进给路线。铣削进给路线的确定同上，这里只说明孔加工时进给路线的确定。

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    孔加工时，一般是首先将刀具在X-Y平面内快速定位运动到孔中心线的位置上，然后刀具再沿Z向（轴向）运动进行加工。所以孔加工进给路线的确定包括： 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    ①确定X-Y平面内的进给路线。孔加工时，刀具在X-Y平面内的运动属点位运动，确定进给路线时，主要考虑定位要迅速，也就是在刀具不与工件、夹具和机床碰撞的前提下空行程时间尽可能短；定位要准确，安排进给路线时，要避免机械进给系统反向间隙对孔位精度的影响。

    定位迅速和定位准确有时两者难以同时满足，这时应抓住主要矛盾，若按最短线路进给能保证定位精度，则取最短路线，反之，应去能保证定位准确的路线。 本文来自www.eadianqi.com

    ②确定Z向（轴向）的进给路线。刀具在Z向的进给路线分为快速移动进给路线和工作进给路线。刀具先从初始平面快速运动到距工件加工表面一定距离的某一平面上，然后按工作进给速度运动进行加工。对多孔加工，为减少刀具空行程进给时间，加工中间孔时，刀具不必退回到初始平面，只要退到该平面上即可。

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    （2）加工余量的选择：加工余量的大小等于每个中间工序加工余量的总和。工序间的加工余量的选择应根据下列条件进行。

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    1）应有足够的加工余量，特别是最后的工序，加工余量应能保证达到图样上所规定的精度和表面粗糙度的要求。 本文来自www.eadianqi.com

    2）应考虑加工方法和设备的刚性，以及工件可能发生的变形。过大的加工余量反而会由于切削抗力的增加而引起工件变形加大，影响加工精度。 本文来自www.eadianqi.com

    3）应考虑到热处理引起的变形，否则可能产生废品。

    4）应考虑工件的大小。工件越大，由且削力、内应力引起的变形亦会越大，加工余量也要相应的大一些。

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    5）在保证加工精度的前提下，应尽量采用最小的加工余量总和，以求缩短加工时间，降低加工费用。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    （3）数控机床用刀具的选择：数控机床具有高速、高效的特点。一般数控机床，其主轴转速要比普通机床主轴转速高1-2倍。因此，数控机床用的刀具比普通机床用的刀具要求严格得多。刀具的强度和耐用是人们十分关注的问题，近几年来，一些新刀具相续出现。使机械加工工艺得到了不断更改和改善。选用刀具时应注意以下几点： 本文来自www.eadianqi.com

    1）在数控机床上铣削平面时，应采用镶装可转位硬质合金刀片的铣刀。一般采用两次走刀，一次粗铣，一次精铣。当连续切削时，粗铣刀直径要小一些，精铣刀直径要大一些，最好能包容待加工面得整个宽度。加工余量大，且加工面又不均匀时，刀具直径要选得小些，否则当粗加工时会因接刀刀痕过深而影响加工质量。 本文来自www.eadianqi.com

    2）高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因为毛坯面有硬化层和夹砂现象，刀具会很快被磨损。

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    3）加工余量减小，并且要求表面粗糙度值降低时，应采用镶立方氮化硼刀片的端铣刀或镶陶瓷刀片的端铣刀。

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    4）镶硬质合金的立铣刀可用于加工凹槽、窗口面、凸台面和毛坯表面。

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    5）镶硬质合金的玉米铣刀可以进行强力切削，铣削毛坯表面和用于孔的粗加工。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    6）精度要求较高的凹槽加工时，可以采用直径比槽宽小一些的立铣刀，先铣槽的中间部分，然后利用刀具半径补偿功能铣削槽的两边，直到达到精度要求为止。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    7）在数控铣床上钻孔，一般不采用钻模，钻孔深度为直径的5倍左右的深孔加工容易折断钻头，应注意冷却和排屑。钻孔前最好先用中心钻钻一个中心孔或用一个刚性好的短钻头锪窝引正。锪窝除了可以解决毛坯表面钻孔正问题外，还可以代替孔口倒角。

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    （4）切削用量的确定：确定数控机床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求，以及刀具的耐用度去选择，当然也可以结合实际经验采用类比法去确定。确定切削用量时应注意以下几点：

    1）要充分保证刀具能加工完一个工件或保证刀具寿命不低于一个工作班，最少也不低于半个班的工作时间。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    2）背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。

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    3）加工表面粗糙度值小和精度要求高的零件，要留有足够的精加工余量。数控机床的精加工余量可比普通机床小一些。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    4）主轴的转速S要根据切削速度Vc来选择。

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    5）进给速度Vf是数控机床切削用量中的重要参数，可根据工件的加工精度和表面粗糙度值要求，以及刀具和工件材料的性质选取。

    （5）填写工艺文件：按加工顺序将个工序内容、使用刀具、切削用量等填入表9-1数控工序卡片中；将选定刀具的型号、刀片型号与牌号及主要参数等填入表9-2数控刀具卡片；将各工序的进给路线绘成进给路线图表（见表9-3）。

    上述“二卡一图”构成一份完整的数控加工工艺文件。可作为编制数控加工程序的主要依据。

    表9-1　数控加工工序卡片 本文来自www.eadianqi.com