数控加工工艺教案

2024-11-14

数控加工工艺教案（精选7篇）

数控加工工艺教案篇1

《数控加工工艺及设备》教案

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第一章

数控加工工艺及设备基础

第一节

机床数控技术与数控加工设备概述

一、机床中有关数控的基本概念

1．数字控制（数控）及数控技术

一般意义的数字控制是指用数字化信息对过程进行的控制，是相对模拟控制而言的。机床中的数字控制是专指用数字化信号对机床的工作过程进行的可编程自动控制，简称为数控（NC）。这种用数字化信息进行自动控制的技术就叫数控技术。

2．数控系统

是实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成系统，是数控技术的载体，它能自动阅读输入载体上事先给定的程序，并将其译码，从而使机床运动并加工零件。

在其发展过程中有硬件数控系统和计算机数控系统两类。

早期的数控系统主要由数控装置、主轴驱动及进给驱动装置等部分组成，数字信息由数字逻辑电路来处理，数控系统的所有功能都由硬件实现，故又称为硬件数控系统（NC系统）。

3．计算机数控系统

是以计算机为核心的数控系统，由装有数控系统程序的专用计算机、输入输出设备、可编程逻辑控制器（PLC）、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等部分组成，习惯上又称为CNC系统。CNC系统已基本取代硬件数控系统（NC系统）。

4．开放式CNC系统

国际电子与电气工程师协会提出的开放式CNC系统的定义是：一个开放式CNC系统应保证使开发的应用软件能在不同厂商提供的不同的软硬件平台上运行，且能与其它应用软件系统协调工作。

根据这一定义，开放式CNC系统至少包括以下五个特征：

（1）对使用者是开放的：应可以采用先进的图形交互方式支持下的简易编程方法，使得数控机床的操作更加容易；

（2）对机床制造商是开放的：应允许机床制造商在开放式CNC系统软件的基础上开发专用的功能模块及用户操作界面；

（3）对硬件的选择是开放的：即一个开放式CNC系统应能在不同的硬件平台上运行；

（4）对主轴及进给驱动系统是开放的：即能控制不同厂商提供的主轴及进给驱动系统；

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（5）对数据传输及交换等是开放的。

开放式CNC系统是数控系统未来发展的方向。5．数控机床

是指应用数控技术对其加工过程进行自动控制的机床。国际信息处理联盟第五技术委员会对数控机床作了如下定义：数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能逻辑地处理具有特定代码或其它符号编码指令规定的程序。

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二、数控机床的组成

1．计算机数控装置（CNC装置）

计算机数控装置是计算机数控系统的核心。其主要作用是根据输入的零件加工程序或操作命令进行相应的处理，然后输出控制命令到相应的执行部件（伺服单元、驱动装置和PLC等），完成零件加工程序或操作者所要求的工作。它主要由计算机系统、位置控制板、PLC接口板、通讯接口板、扩展功能模块以及相应的控制软件等模块组成。

2．伺服单元、驱动装置和测量装置

伺服单元和驱动装置包括主轴伺服驱动装置及主轴电机和进给伺服驱动装置及进给电机。测量装置是指位置和速度测量装置，它是实现主轴、进给速度闭环控制和进给位置闭环控制的必要装置。主轴伺服系统的主要作用是实现零件加工的切削运动，其控制量为速度。进给伺服系统的主要作用是实现零件加工的成形运动，其控制量为速度和位置，特点是能灵敏、准确地跟踪CNC装置的位置和速度指令。

3．控制面板

控制面板又称操作面板，是操作人员与数控机床（系统）进行信息交互的工具。操作人员可以通过它对数控机床（系统）进行操作、编程、调试或对机床参数进行设定和修改，也可以通过它了解或查询数控机床（系统）的运行状态。它是数控机床的一个输入输出部件，主要由按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器等部分组成。

4．控制介质与程序输入输出设备

控制介质是记录零件加工程序的媒介，是人与机床建立联系的介质。程序输入输出设备是CNC系统与外部设备进行信息交互的装置，其作用是将记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统，或将已调试好的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的介质上。目前数控机床常用的控制介质和程序输入输出设备是磁盘和磁盘驱动器等。

此外，现代数控系统一般可利用通讯方式进行信息交换。这种方式是实现CAD／CAM的集成、FMS（柔性制造系统）和CIMS（计算机集成制造系统）的基本技术。目前在数控机床上常用的通讯方式有：

（1）串行通讯；（2）自动控制专用接口；（3）网络技术。

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5．PLC、机床I/O电路和装置

PLC是用于进行与逻辑运算、顺序动作有关的I/O控制，它由硬件和软件组成；机床I/O电路和装置是用于实现I/O控制的执行部件，是由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路。它们共同完成以下任务：

（1）接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作；

（2）接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。

6．机床本体

机床本体是数控系统的控制对象，是实现加工零件的执行部件。它主要由主运动部件（主轴、主运动传动机构）、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置、自动工件交换（APC）系统、自动刀具交换（ATC）系统和辅助装置（如冷却、润滑、排屑、转位和夹紧装置等）组成。

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三、数控机床的分类

1．按控制功能分类（1）点位控制数控机床

这类数控机床仅能控制两个坐标轴带动刀具或工作台，从一个点（坐标位置）准确地快速移动到下一个点（坐标位置），然后控制第三个坐标轴进行钻、镗等切削加工。它具有较高的位置定位精度，在移动过程中不进行切削加工，因此对运动轨迹没有要求。点位控制的数控机床主要用于加工平面内的孔系，主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床、三坐标测量机等。

（2）直线控制数控机床

这类数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，从一个点以一条直线准确地移动到下一个点，移动过程中能进行切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内调节。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带着多轴箱轴向进给进行钻、镗等切削加工，它可以算作一种直线控制的数控机床。

（3）轮廓控制数控机床

这类数控机床具有控制几个坐标轴同时协调运动，即多坐标轴联动的能力，使刀具相对于工件按程序规定的轨迹和速度运动，能在运动过程中进行连续切削加工。这类数控机床有用于加工曲线和曲面形状零件的数控车床、数控铣床、加工中心等。现代的数控机床基本上都是这种类型。若根据其联动轴数还可细分为2轴（X、Z轴联动或X、Y轴联动）、2.5轴（任意2轴联动，第3轴周期进给）、3轴（X、Y、Z3轴联动）、4轴（X、Y、Z和A或B4轴联动）、5轴（X、Y、Z和A、C或X、Y、Z和B、C或X、Y、Z和A、B5轴联动）联动数控机床，联动坐标轴数越多，则加工程序的编制越难，通常3轴联动以上的零件加工程序只能采用自动编程系统编制。

2．按进给伺服系统类型分类

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按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量反馈装置可分为开环数控机床和闭环数控机床，在闭环数控系统中根据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环和半闭环两种。

（1）开环数控机床

开环数控机床采用开环进给伺服系统。开环进给伺服系统没有位置测量反馈装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。但由于无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。该系统一般以步进电机作为伺服驱动元件。它具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。

（2）半闭环数控机床

半闭环数控系统的位置检测点是从驱动电机（常用交、直流伺服电机）或丝杠端引出，通过检测电机和丝杠旋转角度来间接检测工作台的位移量，而不是直接检测工作台的实际位置。由于在半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，可获得较稳定的控制性能，其系统稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。另外，在位置环内各组成环节的误差可得到某种程度的纠正，位置环外不能直接消除的如丝杠螺距误差、齿轮间隙引起的运动误差等，可通过软件补偿这类误差来提高运动精度，因此在现代CNC机床中得到了广泛应用。

（3）闭环数控机床

闭环进给伺服系统的位置检测点是工作台，它直接对工作台的实际位置进行检测。理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量，具有很高的位置控制精度。但由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，很容易造成系统不稳定。因此闭环系统的设计、安装和调试都有相当的难度，对其组成环节的精度、刚性和动态特性等都有较高的要求，价格昂贵。这类系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。

3．按工艺用途（机床类型）分类

（1）切削加工类

即具有切削加工功能的数控机床。在金属切削机床常用的车床、铣床、刨床、磨床、钻床、镗床、插床、拉床、切断机床、齿轮加工机床等中，国内外都开发了数控机床，而且品种越来越细。比如，在数控磨床中不仅有数控外圆磨床，数控内圆磨床，集可磨外圆、内圆于一机的数控万能磨床，数控平面磨床，数控坐标磨床，数控工具磨床，数控无心磨床，数控齿轮磨床，还有专用或专门化的数控轴承磨床，数控外螺纹磨床，数控内螺纹磨床，数控双端面磨床，数控凸轮轴磨床，数控曲轴磨床，能自动换砂轮的数控导轨磨床（又称导轨磨削中心）等等，还有工艺范围更宽的车削中心、加工中心、柔性制造单元（FMC）等。

（2）成型加工类

是具有通过物理方法改变工件形状功能的数控机床。如数控折弯机、数控冲床、数控弯管机、数控旋压机等。

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（3）特种加工类

是具有特种加工功能的数控机床。如数控电火花线切割机床，数控电火花成型机床，带有自动换电极功能的“电加工中心”，数控激光切割机床，数控激光热处理机床，数控激光板料成型机床，数控等离子切割机等。

（4）其它类型

一些广义上的数控设备。如数控装配机、数控测量机、机器人等。

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注

四、数控机床的基本结构特征和主要辅助装置

1．数控机床的基本结构特征

（1）机床刚性提高，抗振性能大为改善；（2）机床热变形降低；（3）机床中间传动环节减少；

（4）机床各个运动副间的摩擦系数较小；（5）机床功能部件增多。2．数控机床的主要辅助装置

数控机床的辅助装置是一个完整的机器或装置，其作用是完成配合机床对零件加工的辅助工作。诸如切削液或油液处理系统中的冷却过滤装置，油液分离装置，吸尘吸雾装置，润滑装置及辅助主机实现传动和控制的气、液动装置等，虽然这些装置在某些自动化或精密型非数控机床上已配备使用，但是，数控机床要求配备的装置的质量、性能更为精化。

除上述通用辅助装置外，还有对刀仪、自动排屑器、物料储运及上下料装置等。

五、数控机床的规格、性能和可靠性指标

1．规格指标

规格指标是指数控机床的基本能力指标，主要有以下几方面：

（1）行程范围和摆角范围

行程范围是指坐标轴可控的运动区间，它反映该机床允许的加工空间，一般情况下工件轮廓尺寸应在加工空间的范围之内。摆角范围是指摆角坐标轴可控的摆角区间，也反映该机床的加工空间。

（2）工作台面尺寸

它反映该机床安装工件的最大范围，通常应选择比最大加工工件稍大一点的面积，这是因为要预留夹具所需的空间。

（3）承载能力

它反映该机床能加工零件的最大重量。

（4）主轴功率和进给轴扭矩

它反映该机床的加工能力，同时也可间接反映机床的刚度和强度。

（5）控制轴数和联动轴数

数控机床的控制轴数通常是指机床数控装置能够控制的进给轴数。数控机床控制轴数与数控装置的运算处理能力、运算速度及内存容量等有关。联动轴数是指数控机床同时控制多个进给轴，使它们按规定的路线和进给速度所确定的规律运动的进给轴数目。它反映数控机床的曲面加工能力。

（6）刀库容量

是指刀库能存放加工所需刀具的数量，它反映该机床能加工工序内容的多少。目前常见的中小型加工中心多为16~60把，大型加工中心达

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100把以上。

2．性能指标

（1）分辨率与脉冲当量

分辨率是指两个相邻的分散细节之间可以分辨的最小间隔。对测量系统而言，分辨率是可以测量的最小增量；对控制系统而言，分辨率是可以控制的最小位移增量。数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床移动部件上的移动量，通常称为脉冲当量。脉冲当量是设计数控机床的原始数据之一，其数值的大小决定数控机床的加工精度和表面质量。脉冲当量越小，数控机床的加工精度和加工表面质量越高。

（2）最高主轴转速和最大加速度

最高主轴转速是指主轴所能达到的最高转速，它是影响零件表面加工质量、生产效率以及刀具寿命的主要因素之一。最大加速度是反映主轴速度提速能力的性能指标，也是加工效率的重要指标。

（3）最高快移速度和最高进给速度

最高快移速度是指进给轴在非加工状态下的最高移动速度，最高进给速度是指进给轴在加工状态下的最高移动速度，它们也是影响零件加工质量、生产效率以及刀具寿命的主要因素。

另外，还有换刀速度和工作台交换速度，它们也是影响生产效率的性能指标。3．可靠性指标

（1）平均无故障时间MTBF（Mean time between failures）

它是指一台数控机床在使用中平均两次故障间隔的时间，即数控机床在寿命范围内总工作时间和总故障次数之比，即

MTBF总工作时间

总故障次数备

注

很显然，这段时间越长越好。

（2）平均修复时间MTTR（Mean time to restore。）

它是指一台数控机床从开始出现故障直到能正常工作所用的平均修复时间，即

MTTR总故障停机时间

总故障次数考虑到实际系统出现故障总是难免的，故对于可维修的系统，总希望一旦出现故障，修复的时间越短越好，即希望MTTR越短越好。

（3）平均有效度A 如果把MTBF看作设备正常工作的时间，把MTTR看作设备不能工作的时间，那么正常工作时间与总时间之比称为设备的平均有效度A，即

A平均无故障时间MTBF 平均无故障时间故障平均修复时间MTBFMTTR平均有效度反映了设备提供正确使用的能力，是衡量设备可靠性的一个重要指标。

六、数控机床的精度项目及检验

数控机床的精度项目主要包括几何精度、定位精度和切削精度。1．主要几何精度项目及检验

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数控机床的几何精度

是综合反映机床的关键零部件及其组装后的几何形位误差的指标。该指标可分为两类：一类是对机床的基础件和运动大件（如床身、立柱、工作台、主轴箱等）的直线度、平面度、垂直度等的要求，如工作台面的平面度，各坐标方向移动的直线度和相互垂直度，X、Y（立式）或X、Z（卧式）坐标方向移动时工作台面的平行度，X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度等；另一类是对机床主轴的要求，如主轴的轴向窜动，主轴孔的径向跳动，主轴箱移动时主轴轴线的平行度，主轴轴线与工作台面的垂直度（立式）或平行度（卧式）等。

以卧式加工中心为例，主要有以下各项：（1）X、Y、Z坐标的相互垂直度；（2）工作台面的平面度；

（3）X轴和Z轴移动工作台面的平行度；（4）主轴回转轴心线对工作台面的平行度；（5）主轴在X、Y、Z各轴方向移动的直线度；（6）X轴移动工作台边界定位基准面的平行度；

（7）工作台中心线到边界定位器基准面之间的距离精度；（8）主轴轴向跳动；（9）主轴孔径向跳动。

几何精度常用检测工具有精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、千分表、测微仪、高精度主轴心棒等。

2．定位精度的项目及检验

数控机床定位精度是指机床各运动部件在数控装置的控制下空载运动所能达到的位置准确程度。根据各轴能达到的位置精度就能判断出加工时零件所能达到的精度。

（l）直线运动定位精度

是指数控机床的移动部件沿某一坐标轴运动时实际值与给定值的接近程度，其误差称为直线运动定位误差。

XijPijPj

（1-1）

XijPijPj

（1-2）i=1，2，3„„n

代表向每一目标趋近的次数；

j=1，2，3„„m

代表目标位置。

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注

n次单向趋近目标位置Pj时，可得到单向平均位置偏差Xj和Xj的值。Xjn XjnXi1nnij

（1-3）

Xi1ij

（1-4）

这样可得到从正、负方向趋近目标位置Pj时的反向差值Bj。

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BjXjXj

（1-5）n次单向趋近目标位置Pj时的标准偏差Sj和Sj为

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注

Sj1n11n1Xi1nnijXj

2（1-6）

SjXi1ijXj2

（1-7）

定位精度A可分为单向定位精度Au和双向定位精度Ab二种。单向定位精度Au是取正、负方向趋近目标位置时定位误差中的最大值。正、负方向趋近目标位置时的定位精度如下：



A3S3S

（1-9）双向定位精度A为X3S、X3S中的最大值与X3S、X3S中的最小值之差值，即

AX3SX3S

（1-10）

AuXj3SjmaxXj3Sjmin

（1-8）

ujjmaxjjminbXXjjjjjjjjbjjmaxjjmin正常情况下，实际加工的某一坐标轴任意两点间的距离误差大约为该轴双向定位精度的2倍。

（2）直线运动的重复定位精度

是指在同一台数控机床上，应用相同程序、相同代码加工一批零件，所得到结果的一致程度。一般情况下，重复定位精度是正态分布的偶然性误差，它影响一批零件加工的一致性，是反映轴运动精度稳定性的最基本指标。

重复定位精度R为标准偏差Sj和Sj中最大值的6倍，即

R6Sjmax

（1-11）（3）直线运动的反向误差B

直线运动的反向误差也叫失动量，是该坐标轴进给传动链上驱动部件（如伺服电动机、伺服液压马达和步进电动机等）的反向死区及各机械运动传动副的反向间隙和弹性变形等误差的综合反映。误差越大，则定位精度和重复定位精度也越差。

BBjmax

（1-12）

（4）直线运动的原点返回精度（回零精度）

是指数控机床各坐标轴达到规定零点的准确程度，其误差称为回零误差。实质上是该坐标轴上一个特殊点的重复定位精度。

（5）分度精度A

是指分度工作台在分度时指令要求回转的角度值与实际回转的角度值的差值。

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AQj3Sj备

注

maxQj3Sjmin

（1-13）

3．切削精度的项目及检验

机床的切削精度是一项综合精度指标，它不仅反映了机床的几何精度和定位精度，同时还反映了试件的材料、环境温度、刀具性能以及切削条件等各种因素造成的误差。

（1）镗孔精度检查

（2）端铣刀铣削平面精度检查

（3）直线铣削精度检查

（4）斜线铣削精度检查（5）圆弧铣削精度检查

七、数控机床的主要功能

1．多轴控制功能

是指CNC系统能控制和能联动控制数控机床各坐标轴的进给运动的功能。CNC系统的控制进给轴有：移动轴和回转轴，基本轴和附加轴。

2．准备功能

即G功能——指令机床运动方式的功能。3．多种函数插补功能和固定循环功能

插补功能是指数控系统进行零件表面（平面或空间曲面）加工轨迹插补运算的功能。一般CNC系统仅具有直线和圆弧插补，较为高档的数控系统还具有抛物线、椭圆、极坐标、正弦线、螺旋线以及样条曲线等插补功能。

在数控加工中，有些加工内容如钻孔、镗孔、攻螺纹等，所做的动作需要循环且十分典型，数控系统预先将这些循环动作用G代码进行定义，在加工时使用这类G代码，可大大简化编程工作量，此即固定循环功能。

4．补偿功能

（1）刀具半径和长度补偿功能

该功能能实现按零件轮廓编制的程序控制刀具中心的轨迹，以及在刀具半径和长度发生变化（如刀具更换、刀具磨损）时，可对刀具半径或长度作相应的补偿。该功能由G指令或T指令实现。

（2）传动链误差、反向间隙误差补偿功能

螺距误差补偿可预先测量出螺距误差和反向间隙，然后按要求输入CNC装置相应的储存单元内，在加工过程中进行实时补偿。

（3）智能补偿功能

外界干扰产生的随机误差，可采用人工智能、专家系统等方法建立模型，实施智能补偿。如热变形引起的误差，装置将会在相应地方自动进行补偿。

5．主轴功能

是指数控系统对切削速度的控制功能。主要有以下五种控制功能：（1）主轴转速（切削速度）——实现刀具切削点切削速度的控制功能，单位为r／min（m／min）。

（2）恒线速度控制——实现刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能。

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（3）主轴定向控制——实现主轴周向定位于特定点的控制功能。（4）C轴控制——实现主轴周向任意位置的控制功能。

（5）切削倍率——实现人工实时修调切削速度，即通过面板的倍率开关在0％~200％之间对其进行实时修调。

6．进给功能

是指数控系统对进给速度的控制功能。主要有以下三种控制功能：（1）进给速度——控制刀具或工作台的运动速度，单位为mm／min；（2）同步进给速度——实现切削速度和进给速度的同步，单位为mm／r，用于加工螺纹；

（3）进给倍率——实现人工实时修调进给速度，即通过面板的倍率开关在0％~200％之间对其进行实时修调。

7．宏程序功能

通过编辑子程序中的变量来改变刀具路径和刀具位置的功能。8．辅助功能

即M功能——规定主轴的起、停、转向，工件的夹紧和松开，冷却泵的接通和断开等机床辅助动作的功能。

9．刀具管理功能

是实现对刀具几何尺寸和刀具寿命的管理及刀具选择功能。刀具几何尺寸是指刀具的半径和长度，这些参数供刀具补偿功能使用。刀具寿命是指总计切削时间，当某刀具的时间寿命到期时，CNC系统将提示用户更换刀具。另外，CNC系统都具有T功能即刀具号管理功能，它用于标识刀库中的刀具和自动选择加工刀具。

10．人机对话功能

在CNC装置中配有单色或彩色阴极射线管，俗称显示器（CRT），通过软件可实现字符和图形的显示，以方便用户操作和使用。主要功能有：菜单结构的操作界面；数据及零件加工程序的输入及环境编辑；系统和机床参数、状态、故障信息的显示、查询等。

11．自诊断功能

是指CNC系统防止故障发生及故障诊断、故障定位和防止故障扩大的功能。12．通讯功能

通讯功能是指CNC装置与外界进行信息和数据交换的功能。

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注

第二节

数控加工原理与数控加工工艺概述

数控加工

是根据零件图样及工艺要求等原始条件编制零件数控加工程序（简称为数控程序），输入数控系统，控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。

数控加工技术

是将普通金属切削加工、计算机数控、计算机辅助制造等技

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术综合的一门先进加工技术。在以上各个领域的进步推动下，尤其是计算机技术的飞速发展下，数控加工技术正从深度、广度上对机械加工技术进行革命性的变革。

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注

一、数控加工原理

1．数控加工的过程

首先要将被加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程中主轴速度和进给速度的变换、冷却液的开关、工件和刀具的交换等控制和操作，都按规定的代码和格式编成加工程序，然后将该程序送入数控系统。数控系统则按照程序的要求，先进行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以及辅助动作相互协调，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。

2．数控加工中的数据转换过程（1）译码

译码程序的主要功能是将用文本格式（通常用ASCⅡ码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成刀补处理程序所要求的数据结构（格式），该数据结构用来描述一个程序段解释后的数据信息。它主要包括：X、Y、Z等坐标值，进给速度，主轴转速，G代码，M代码，刀具号，子程序处理和循环调用处理等数据或标志的存放顺序和格式。

（2）刀补处理（计算刀具中心轨迹）

为方便编程，零件加工程序通常是按零件轮廓或按工艺要求设计的进给路线编制的，而数控机床在加工过程中控制的是刀具中心（准确说是刀位点）轨迹，因此在加工前必须将编程轨迹变换成刀具中心的轨迹。刀补处理就是完成这种转换的处理程序。

（3）插补计算

数控编程提供了刀具运动的起点、终点和运动轨迹，而刀具怎么从起点沿运动轨迹走向终点则由数控系统的插补装置或插补软件来控制。该程序以系统规定的插补周期T定时运行，它将由各种线形（直线、圆弧等）组成的零件轮廓，按程序给定的进给速度F，实时计算出各个进给轴在T内的位移指令（X1、Y1、„），并送给进给伺服系统，实现成形运动。

（4）PLC控制

CNC系统对机床的控制分为对各坐标轴的速度和位置的“轨迹控制”和对机床动作的“顺序控制” 或称“逻辑控制”。后者是指在数控机床运行过程中，以CNC内部和机床各行程开关、传感器、按钮、继电器等开关信号状态为条件，并按预先规定的逻辑关系对诸如主轴的起停、换向，刀具的更换，工件的夹紧、松开，液压、冷却、润滑系统的运行等进行的控制。PLC控制就是实现上述功能的功能模块。

数控加工原理就是将预先编好的加工程序以数据的形式输入数控系统，数控系统通过译码、刀补处理、插补计算等数据处理和PLC协调控制，最终实现零件

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容的自动化加工。

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注

二、数控加工工艺和数控加工工艺过程的概念、主要内容及特点

（一）数控加工工艺和数控加工工艺过程的概念

1．数控加工工艺

是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。

2．数控加工工艺过程

是利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。

（二）数控加工工艺和数控加工工艺过程的主要内容（1）选择并确定进行数控加工的内容；（2）对零件图纸进行数控加工的工艺分析；（3）零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定；（4）数控加工工艺方案的制定；（5）工步、进给路线的确定；（6）选择数控机床的类型；

（7）刀具、夹具、量具的选择和设计；（8）切削参数的确定；

（9）加工程序的编写、校验与修改；

（10）首件试加工与现场问题处理；（11）数控加工工艺技术文件的定型与归档。

（三）数控加工工艺的特点 1．数控加工工艺内容要求具体、详细 2．数控加工工艺要求更严密、精确

3．制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算 4．制定数控加工工艺选择切削用量时要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响

5．制定数控加工工艺时要特殊强调刀具选择的重要性 6．数控加工工艺的特殊要求

7．数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内容

三、数控加工工艺与数控编程的关系

1．数控程序

输入数控机床，执行一个确定的加工任务的一系列指令，称为数控程序或零件程序。

2．数控编程

即把零件的工艺过程、工艺参数及其它辅助动作，按动作顺序和数控机床规定的指令、格式，编成加工程序，再记录于控制介质即程序载体（磁盘等），输入数控装置，从而指挥机床加工并根据加工结果加以修正的过程。

3．数控加工工艺与数控编程的关系

数控加工工艺分析与处理是数控编程

《数控加工工艺及设备》教案

内

容的前提和依据，没有符合实际的、科学合理的数控加工工艺，就不可能有真正可行的数控加工程序。而数控编程就是将制定的数控加工工艺内容程序化。

备

注

第三节

数控机床的坐标系统一、数控机床的坐标系

1．标准坐标系和运动方向

标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则。基本坐标轴为X、Y、Z并构成直角坐标系，相应每个坐标轴的旋转坐标分别为A、B、C。

基本坐标轴X、Y、Z的关系及其正方向用右手直角定则判定，拇指为X轴，食指为Y轴，中指为Z轴，围绕X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向A、B、C分别用右手螺旋定则判定，拇指为X、Y、Z的正向，四指弯曲的方向为对应的A、B、C的正向。与X、Y、Z、A、B、C相反的方向相应用带“′”的X′、Y′、Z′、A′、B′、C′表示。注意，X′、Y′、Z′之间不符合右手直角笛卡儿定则。

由于数控机床各坐标轴既可以是刀具相对于工件运动，也可以是反之，所以ISO标准规定：

（l）不论机床的具体结构是工件静止、刀具运动，或是工件运动、刀具静止，在确定坐标系时，一律看作是刀具相对静止的工件运动。

（2）机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。

（3）坐标轴名（X、Y、Z、A、B、C）不带“′”的表示刀具运动；带“′”的表示工件运动，如图1-16所示。

（4）增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向。2．坐标轴判定的方法和步骤（1）Z轴

规定平行于机床主轴轴线的坐标轴为Z轴。对于有多个主轴或没有主轴的机床（如刨床），标准规定垂直于工件装夹面的轴为Z轴。对于能摆动的主轴，若在摆动范围内仅有一个坐标轴平行主轴轴线，则该轴即为Z轴，若在摆动范围内有多个坐标轴平行主轴轴线，则规定其中垂直于工件装夹面的坐标轴为Z轴。

规定刀具远离工件的方向为Z轴的正方向（Z）。（2）X轴

对于工件旋转的机床，X轴的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座，刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向；对于刀具旋转的立式机床，规定水平方向为X轴方向，且当从刀具（主轴）向立柱看时，X正向在右边；对于刀具旋转的卧式机床，规定水平方向仍为X轴方向，且从刀具（主轴）尾端向工件看时，右手所在方向为X轴正方向。

（3）Y轴

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

Y轴垂直于X、Z坐标轴。Y轴的正方向根据X和Z坐标轴的正方向按照右

备

注

手直角笛卡儿定则来判断。

（4）旋转运动A、B和C

A、B和C表示其轴线分别平行于X、Y和Z坐标的旋转运动。A、B和C的正方向可按右手螺旋定则确定。

（5）附加坐标轴的定义

如果在X、Y、Z坐标以外，还有平行于它们的坐标，可分别指定为U、V、W。若还有第三组运动，则分别指定为P、Q和R。

（6）主轴正旋转方向与C轴正方向的关系

主轴正旋转方向

从主轴尾端向前端（装刀具或工件端）看顺时针方向旋转为主轴正旋转方向。对于普通卧式数控车床，主轴的正旋转方向与C轴正方向相同。对于钻、镗、铣、加工中心机床，主轴的正旋转方向为右旋螺纹进入工件的方向，与C轴正方向相反。所以不能误认为C轴正方向即为主轴正旋转方向。

二、机床坐标系与工件坐标系

1．机床坐标系与机床原点、机床参考点

（1）机床坐标系

机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具（刀架）或工件（工作台）位置的参考系，并建立在机床原点上。机床坐标系各坐标和运动正方向按前述标准坐标系规定设定。

（2）机床原点

现代数控机床都有一个基准位置，称为机床原点，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。

（3）机床参考点

与机床原点相对应的还有一个机床参考点，它也是机床上的一个固定点，通常不同于机床原点。一般来说，加工中心的参考点设在工作台位于负极限位置时的一基准点上。

2．工件坐标系与工件坐标系原点（1）工件坐标系

编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。（2）工件坐标系原点

也称为工件原点或编程原点，一般用G92或G54~G59指令指定。（3）工件坐标系坐标轴的确定

坐标原点选定后，接着就是坐标轴的确定。工件坐标系坐标轴确定的原则为：根据工件在机床上的安放方向与位置决定Z轴方向，即工件安放在数控机床上时，工件坐标系的Z轴与机床坐标系Z轴平行，正方向一致，在工件上通常与工件主要定位支撑面垂直；然后，选择零件尺寸较长方向或切削时的主要进给方向

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

为X轴方向，在机床上安放后，其方位与机床坐标系X轴方位平行，正向一致；过原点与X、Z轴垂直为Y轴，根据右手定则，确定Y轴的正方向。

3．装夹原点

有的机床还有一个重要的原点，即装夹原点，是工件在机床上安放时的一个重要参考点。

备

注

第四节

插补原理及与加工精度和加工效率的关系

一、数控加工轨迹控制原理——插补原理

插补的任务就是要根据进给速度的要求，完成在轮廓起点和终点之间的中间点的坐标值计算。目前常用的插补方法有两类：脉冲增量插补法和数据采样插补法。

（一）脉冲增量插补

脉冲增量插补是模拟硬件插补的原理，把计算机每次插补运算产生的指令输出到伺服系统，伺服系统根据进给脉冲进给，以驱动工作台运动。计算机每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度单位（脉冲当量），并且每次插补的结果仅产生一个行程增量，每进给一步（一个脉冲当量），计算机就要进行一次插补运算，进给速度受计算机插补速度的限制，因此很难满足现代数控机床高速度的要求。

（二）数据采样插补法

数据采样插补原理是将加工一段直线或圆弧的时间划分为若干相等的插补周期，每经过一个插补周期就进行一次插补计算，算出在该插补周期内各坐标轴的进给量，边计算边加工，若干次插补周期后完成一个曲线段的加工，即从曲线段的起点走到终点。数据采样插补是根据用户程序的进给速度，将给定轮廓曲线分割为每一插补周期的进给段，即轮廓步长。每一个插补周期，执行一次插补运算，计算出下一个插补点（动点）坐标，从而计算出下一周期各个坐标的进给量，如X、Y等，进而得出下一插补点的指令位置。插补周期可以等于采样周期，也可以是采样周期的整倍数。对于直线插补，动点在一个插补周期内运动的直线段与给定直线重合。对于圆弧插补，动点在一个插补周期内运动的直线段以弦线（或切线、割线）逼近圆弧。

圆弧插补常用弦线逼近的方法。如图1-25所示，用弦线逼近圆弧，会产生逼近误差er。设为在一个插补周期内逼近弦所对应的圆心角、r为圆弧半径，则



err1cos

（1-14）

2将上式中的cos用幂级数展开，得

2

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

err1cos

22242r11

2!4!备

注

28r

（1-15）

设T为插补周期，F为刀具进给速度，则进给步长（或插补步长）l为 lTF 用进给步长l代替弦长，有

lrTFr

将上式代入式（1-15），得

l21TF er

（1-16）

8r8r

式（1-16）反映了逼近误差er与插补周期T、进给速度F和圆弧半径r的关系。

根据式1-16，可以得到一个关系式：

l8er允r

（1-17）式中

er允——轮廓曲线允许的逼近误差；

r——圆弧半径；

l——轮廓步长，即单位时间（插补周期）内的进给量。

二、插补原理、进给速度与加工精度和加工效率的关系

从式1-16可以看出，逼近误差与进给速度、插补周期的平方成正比，与圆弧半径成反比。较小的插补周期，可以在小半径圆弧插补时允许较大的进给速度。从另一角度讲，进给速度、圆弧半径一定的条件下，插补周期越短，逼近误差就越小。对于一个确定的数控系统，插补周期一般是固定的，插补周期确定之后，一定的圆弧半径，应有与之对应的最大进给速度限定，以保证逼近误差er不超过允许值。对脉冲增量插补，进给速度越快，则脉冲当量值越大，加工误差也就越大，插补周期越短，插补精度越高；进给速度越快，插补精度越低，但效率越高。当加工精度要求很高（如微米级）时，在数控系统一定的情况下，进给速度的快慢将影响工件的形状精度，同时自然影响加工效率。

第五节

当今国际数控加工技术的发展趋势

1．高速切削 2．高精度加工 3．复合化加工 4．控制智能化

《数控加工工艺及设备》教案

内

容

具体体现在以下几个方面：（l）加工过程自适应控制技术（2）加工参数的智能优化与选择（3）故障自诊断功能（4）智能化交流伺服驱动装置 5．互联网络化

6．计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，缩写为CIMS）

一般认为CIMS应由下列六个子系统组成：（1）计算机辅助经营和生产管理系统；

（2）计算机辅助产品设计／制造等开发工程系统；（3）自动化制造加工系统；（4）计算机辅助储运系统；（5）全厂质量控制系统；（6）数据库与通信系统。

计算机集成制造系统的发展可以实现整个机械制造厂的全盘自动化，成为自动化工厂或无人化工厂，是自动化制造技术的发展方向。

备

注

数控加工工艺教案篇2

1. 工艺研究的微观系统

机械工艺学研究的主要对象之一是机械加工工艺系统。普通机械加工工艺系统的组成:机床、夹具、道具与工件。 (图1)

数控加工工艺系统的组成:数控机床、夹具、刀具、工件与测量反馈系统。 (图2)

2. 现代机械制造的工艺组织

2.1 现代机械制造工艺的工序组成。

(1) 工序类型如图3所示

(2) 总体机加工工艺路线组成情况: (1) 全部有普通机床加工工序组成, (2) 普通机床加工工序和数控机床加工工序组成, (3) 全部有数控机床加工工序组成。

在现代机械制图工艺路线设计中数控加工工序一般都是穿插于零件加工的整个工艺过程中。而数控加工工艺路线设计仅是几道数控工艺过程的具体描述, 因而需要与其他机床加工工艺衔接好。

2.2 总体机加工工艺路线图的拟定。

总体机加工工艺路线图的拟定原则:基准现行;先粗后精;先主后次;先面后空。

3. 数控加工的工艺设计

数控加工的工艺设计主要包括一下几个方面的内容:选择适合在数控机床上加工的零件, 分析被加工的零件的图纸, 明确加工内容和技术要求, 确定零件的加工方案, 制定零件的加工工艺线路, 设计数控加工程序, 选择零件的定位基准、夹具和道具, 确定工步和切削用量, 并应根据数控加工的要求, 调整数控加工工序的内容和加工路线, 选择对刀点、换刀点, 确定所选用的刀具和刀具补偿值等;还要处理数控机床上部分工艺指令等。

3.1 选择适合的数控加工零件。

随着数控机床的快速发展, 数控机床在制造业的普及率不断提高, 但不是所有的零件都适合在数控机床上加工, 一般应该按适应程度将零件分为一下三类:

(1) 最适合类: (1) 形状复杂, 加工精度要求高的零件; (2) 具有复杂曲线或曲面轮廓的零件; (3) 具有难测量、难控制进给、难控制尺寸型腔的壳体或盒型的零件; (4) 必须在一次装夹中完成铣、镗或攻丝等多道工序的零件。对于此类零件应把数控加工作为首选方案。

(2) 较适应类: (1) 零件价值较高, 在通用机床上加工时容易受人为因素干扰而影响加工质量的零件; (2) 在通用击穿上加工时必须制造复杂专用工装的零件; (3) 需要多次更改设计后在能定型的零件; (4) 在通用机床上加工需要做长时间调整的零件; (5) 在通用机床上加工时, 生产率很低或工人体力劳动强度很大的零件。此类零件加工还要考虑生产效率和经济效益, 一般情况下把他们作为数控加工的主要对象。

(3) 步适应类: (1) 生产批量大的零件 (步排除个别工序采用数控机床加工) ; (2) 装夹困难或完全靠找正正定位来保证加工精度的零件; (3) 加工余量极步稳定而且数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的零件; (4) 必须用特定的工艺装备协调加工的零件。这类零件如果采用数控加工, 在生产力和经济效益方面一般无明显改善, 一般不用把此类零件作为数控加工的对象。

3.2 确定数控加工的内容。

在选择并决定某个零件进行数控加工后, 并非另加的所用工序都采用数控加工, 并非零件所有的加工工序都采用数控加工, 因此有必要对零件的加工进行仔细的分析, 弄清楚零件的结构形状、尺寸和技术要求, 选择那些最适合、最需要进行数控加工的特征和工序, 即确定零件的哪些表面需要进行数控加工, 需要哪些工序, 采用哪些类型机床和刀具。同时, 还要结合本单位的实际情况, 立足解决问题、攻克难关、提高生产效率和充分发挥数控加工的优势。此外, 选择数控加工的内容时, 还应综合考虑生产批量、生产周期、生产成本和工序间周转情况等。

3.3 数控加工工艺过程和工艺路线的拟定。

数控加工中的工艺问题的处理与普通加工基本相同, 但又有其特点, 因此在设计零件的数控加工工艺时, 既要遵循普通加工工艺的原则和方法, 又要考虑数控加工本身的特点和零件变成要求, 一般来说, 数控加工的工序要求比普通机床加工的内容要多, 数控加工的工部要求的更加详尽。数控加工工艺处理的内容主要又:零件的工艺性分析、工艺过程和工艺路线的确定、装夹方法的确定、刀具选择和切削用量的确定等。

(1) 数控工序的划分。工序的划分和走刀路线的确定直接关系刀数控机床的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题, 应尽量做到工序集中、工艺路线最短、机床的停顿时间和辅助时间最少, 要在一次装夹中尽可能完成所有工序的内容。

工序划分的原则为: (1) 先粗后精。 (2) 一次定位。 (3) 先面后孔。

(2) 数控工序内的工步划分。数控工序内的工步划分主要从加工精度和加工效率两发面考虑。再一个工序内长需要采用不同的刀具和切削用量, 对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序, 在工序内可细分工步。

工步划分的原则是: (1) 现粗后精:工步安排要总寻先粗后精的原则, 先进行取出两最大的粗加工, 在安排一些局部余量较大的半精加工, 最后精加工; (2) 先面后孔:对于既有铣面又有镗孔的零件, 可先铣面再镗孔, 可以提高孔的加工精度; (3) 减少换刀:在数控加工中, 应尽可能按刀具进入加工位置的顺序集中刀具, 即在不影响加工精度的前提下, 减少换刀次数, 减少空行程, 节省辅助时间, 在以道工步中尽可能使用同一把刀具完成所有可能进行的加工部位。

(3) 在数控机床上加工零件, 每刀工序中每道工步的走刀路线确定都十分重要, 应为他不仅与被加工零件的表面粗彩度有关, 而且与尺寸精度和位置精度以及加工效率都有关, 过长的走刀路线还会影响机床的寿命, 刀具的寿命等。走刀路线的选择, 既要考虑生产效率, 又要考虑到生产质量。其基本原则是在保证加工精度和表面粗糙度的前提下, 通过优化, 尽量缩短加工路线, 减少空行程时间, 提高生产率, 同时有利于数值计算, 减少程序段和程序工作量。

4. 结束语

数控加工工艺教案篇3

随着中国经济的不断发展，机械制造业也在稳步的向前发展，在机械制造业中数控设备如今已成为必不可少的加工设备，也越来越普及到个体企业里。数控设备的普及应用推动着机械制造业的发展，但如今传统的加工设备仍然存在着机械制造企业中，他伴随着低廉的制造成本会与数控设备长期共存。如今机械制造企业在不断思考着，将数控加工工艺与传统加工工艺有机结合在一起，结合两者的优点编制出更合理的零件加工工艺，最大的发挥两加工设备的潜力，是有着重要的现实意义。

1、数控加工工艺与传统加工工艺的比较

1.1数控加工概述

数控加工是将数控技术运用在机械加工中的一种技术，是通过数字信号来控制机床的运动轨迹及加工过程进行实时控制。数控技术在机械制造也的运用大大提高了机械生产效率，且产品的制造精度也比传统的加工技术提高了几个数量级。这种技术起源于上世纪50年代的美国，通过近50年的发展，数控加工技术已经发展到较高的水平，我国的数控加工技术起步较晚，与国外的数控加工技术相比有着较大的差距。

1.2数控加工技术的优点

（1）加工精度高

对于加工精度要求高且结构复杂的零件采用数控加工工艺可以缩短加工时间、保证加工精度等优点，数控机床主要是通过程序来控制机床的加工的轨迹，零件的加工质量的稳定性有着足够的保证，而传统的加工方式除了通过工装来保证加高精度外，还受到普通机床的加工精度低、操作的技术水平等影响。如加工的一个较大的深孔时，传统的加工方式是通过镗床趟玩一边孔时，通过回转中心回转180°后镗另外侧的孔的方法，这种方式对镗床本身的回转精度要求高，且会导致两端孔的同轴度较差，若采用一面镗完孔的形式，可能由于主轴伸出太长，造成加工圆孔是刀头出现跳动，导致加工精度不能满足要求，若采用数控机床加工时，由于本身的回转头的精度很高，翻边后镗孔时易找准中心孔，且完全能够保证孔的精度。

（2）工艺过程复杂精细

数控机床的加工工艺除了必须的进给操作之后，还有详细的换刀工序、主轴变速、开启冷却液等步骤，且需要对工件的加工尺寸进行编程等要求，数控加工工艺内容的编制步骤直接决定了工件的加工质量和加工时间，如加工的进给路线和回程路线的取舍、粗加工和精加工的切削量和切削速度和各种刀具的使用顺序等。

在编制数控机床的机械加工工艺时，需考虑的更加精细，如在加工完退刀槽后要注意退刀的位置，避免与其他工件或者机床相撞，在编制换刀程序时，一般只考虑换刀的先后顺序，对换刀的具体工艺不必过多描述，而在传统的工艺上则需详细的描述换刀的具体工艺，所以在运用数控加工时，大大节省了换刀时间和换刀的效率。

（3）易加工复杂的零件结构

由于数控机床是通过改变与零件结构相配合的运动轨迹，所以数控机械对机械结构的适应性和灵活性比传统的加工工艺好，传统的工艺对加工曲面或者曲线时，一般是通过划线、成形或者样板来加工，这种生产方式作业效率低且精度也低，而数控加工可以通过多轴连动来保证生产质量，而且生产效率也大大提高。

（4）劳动强度低

数控机床是数控控制加工的，一般能够达到无人值守的要求，只是在零件装夹时需要人工操作，而传统机床是必须通过人工操作的。因此，数控机床在加工时劳动强度更低，且作业环境也大幅改善。

1.3数控加工技术的缺点

数控加工技术的以上优点很多，但并不是所有的工件都适用于数控机床的，如工件尺寸较大且装夹困难时一般需要操作员工靠找正定位的零件；加工量小且易变形的工件，这些工件在使用数控加工时，不能充分发挥数控机床的作用。

在加工需要粗加工的零件时，传统的加工方法比数控加工更省时更省钱，如粗车外圆、粗车平面等。

因此，在选择数控加工或者传统加工时，应根据现场的需要，合理的选择哪种加工技术。

1.4传统加工技术的优点

（1）相同零件运用传统加工方式比数控加工的成本低；

（2）传统机床的维修比数控机床方便；

（3）在工件加工过程中，传统的加工方式可以调整，而数控加工调整非常困难。

因此，根据上述内容所阐述的传统机床和数控机床的优缺点后，工艺人员应该结合二者的优缺点，编制出合理的工艺流程，充分发挥机械制造企业的人力成本和机床设备成本，提高公司的经济效益。

2、数控加工工艺与传统加工工艺的有机结合

2.1组合加工工艺的使用

数控加工的工艺流程与传统机床加工的工艺流程的区别在于数控加工主要是几道工序，而传统机床是从来料到加工成零件的每一步工序都需编制。因此，在编制零件的加工工序卡片时，将传统加工和数控加工工艺有机结合，完成零件的加工。如在加工一个高精度的阶梯轴时，传统的工序是根据外圆的表面轮廓依次进行粗车，然后在进行精加工，而在使用数控机床的复合循环指令时，可将轴的外圆进行几次循环粗车后，调速后进行精车。此种方法也是使用了部分传统的工艺方法，因此，在使用组合加工工艺时，可提高工件的加工质量，减少工件的加工时间等。

2.2专用机床的使用

无论是使用数控加工工艺还是传统加工工艺，通用的机床一般都不适用于大规模的生产，由于其一次装夹的时间较长，因此只适用于小批量生产，产品种类较多的场合。为了解决单一零件的大批量生产造成的装夹时间过长的问题，就出现了专用机床，专用机床的工艺一般是针对需要大批量生产的工件而制定的，其工艺范围较窄，它是结合工件在运用传统工艺或者数控加工工艺的基础上，根据自身的特点，选择合适的装夹工装，制定出大规模生产所需的机床。

3、如何提高在工艺流程中存在的问题

3.1工艺流程中存在的问题

目前，在我国的机械制造企业中存在的大量的工艺流程编制不合理的问题，尤其在数控机床和传统机床有机结合使用时，数控加工工艺与传统加工工艺的衔接不合理，其主要表现在：（1）工序安排不严谨，主要体现在本该使用传统加工设备的地方确使用数控机床加工，造成传统机床的闲置，而数控机床的工时安排太紧凑，造成资源的浪费，提高了人力成本。（2）劳动力的不均衡使用，企业没有注重对操作人员和工艺人员的技术水平，导致一些技术相对较好的操作人员长期超负荷的工作，而技术水平相对较差的人员闲置时间较长，造成了人力资料的浪费。

3.2解决工艺问题的措施

（1）提高工艺人员的技术水平。提高工艺人员的技术水平有多种途径，如提高工艺人员的理论知识水平，对一些经典零件的加工工艺进行讲解和培训；熟悉公司的机床设备，根据公司的机床设备状态，通过协商讨论的方式，提出一种比较合理的工艺规则，以便后续工艺人员的使用；多让工艺人员去生产车间进行观察，多向操作工人学习，通过不断的经验积累，使工艺人员的整体素质得到提高。

（2）优化人员配置。数控机床是一种自动化程度较高的设备，它要求数控设备的操作人员有一定的理论知识和专业知识，通过培训的方式来达到操作机床的要求，一般比在传统机床上的操作人员更需要知识的贮备和较高的文化程度，因此，可以在传统的机床设备上安排操作经验更丰富的人员，而在数控机床上安排文化水平较高的人员。一般数控机床的操作人员可通过校招的方式来满足要求，普通大专院校的毕业生已经具备了数控机床设备的知识，只需要在入司后进行简单的实习，即可上岗作业。

（3）编制工艺流程时所遵守一些原则：如工件粗加工时一般选择传统机床，而精加工时一般选择数控机床；工件结构复杂且有三维模型时可选用数控设备加工；打样或者小批量生产时，最好选择传统加工设备；复杂曲线的工件一般选择数控机床；遵守严格的工艺审核制度。工艺审核制度不仅是一种审批制度，而且是一种大家相互学习的机会。

4、结束语

如今，先进装配制造业的技术水平已经制约着我国经济建设现代化的发展步伐，数控加工技术也是我国发展高新技术的最基本上的设备，也是代表着一个国家制造业的最高水平，因此，各国都在大力发展数控技术。

在传统加工设备和数控加工设备并存的特殊时期，我们应该不断的探索将数控加工工艺与传统加工工艺相结合的方法，根据新型的加工工艺重新制定出更加合理的机械加工方式，从而更好的发挥出数控加工的技术优势，提高我国机械制造业的水平。

数控加工工艺教学大纲篇4

《数控加工工艺》教学大纲

（审定稿）2007年08月24日

第一部分大纲说明

一、课程性质、目的和任务

数控加工工艺是中央广播电视大学数控技术专业的一门理论与实践紧密结合的专业必修课，其基础性内容以传统机械制造工艺为基础，密切结合数控加工的特点，是连接设计与制造的桥梁。其主要目的和任务是培养学生三种基本能力，即合理选择刀具、夹具和量具的基本能力；合理选择切削参数的基本能力；合理制定数控加工工艺规程的基本能力。

通过本课程的学习使学生达到既具有工程基础又有较高的工程文化素质，既有丰富的工艺基础知识、基本理论，又有较强的分析思维能力，能够合理地制定中等复杂机械零件的数控加工工艺规程。

二、与相关课程的衔接、配合、分工

本课程是数控技术专业的专业必修课。本课程的先修课为机械制图、机械制造基础、金工实习等。

三、课程基本要求

l、理论知识要求

（1）掌握金属切削加工的基本理论、方法和应用；了解数控加工原理方面的基本知识，掌握选择切削参数、安排加工顺序和刀具选择的基本原则和方法。

（2）掌握六点定位的原理和定位误差的分析计算方法，会查阅切削用量手册和有关国家标准，养成严格遵守和执行有关国家标准的各项规定的良好习惯。

（3）掌握粗、精加工定位基准的选择原则和切削加工顺序安排的基本原则。

2、技能要求

（1）能够较正确地根据零件图选择刀具、夹具和量具。

（2）能够根据零件加工精度要求选择切削参数。

(3）能够制定不太复杂零件的数控加工刀具卡片和工序卡片。

四、课程教学要求的层次

本课程教学按以下3个层次进行要求：

1.了解：要求对有关教学内容有一般的认知。

2.理解：要求领会有关教学内容的基本概念、基本理论、基本原则。

3.掌握：要求能够应用所学知识和方法解决工程中的实际问题。

第二部分媒体使用与教学过程建议

一、课程教学总时数、学分数

本课程为4学分，课内学时为72学时。开设一学期。

二、教学媒体及其相互关系

本课程的教学媒体由文字教材、录像课（IP课）和CAI课件组成。

1、文字教材

文字教材是主要的教学媒体，在全方位的体现基本教学内容的同时，要便于学习开展自学。为此，文字教材各章增加“学习目标”、“内容提要”、“小结”等导学内容。

2、录像课（IP课）

根据教学的总体要求以及各章节的学习目标，讲授重点、难点。对于综合性的典型习题给予详细的解析。讲解过程中要注意知识的衔接并突出技能训练的重要地位。

3、结合本课程的特点，利用计算机辅助教学手段形象、直观、生动地表述教学内容，包括重点知识内容多角度分析与细化的讲解、实验与操作的模拟演示以及自我检测等。其目的是配合文字教材的阅读，为学生开展个体化，交互式学习提供帮助。

三、考核说明

考试是对教与学的重要验收方式之一。学生必须完成必做作用和实验、实训后，才能参加考试。考试符合教学大纲要求、形式多样、突出重点、难易适中。期末考试由中央电大统一命题，并执行统一的评分标准。实验考核由各省级电大根据中央电大制定的考核要求安排。具体考核要求见网上公布的考核说明。

四、学时分配序号

理论教学

课程内容

课内实践教学

课时教学方式

教学方式手段课时数数手段 8 6 6 10 8 8 6 6 2

多媒体多媒体多媒体多媒体多媒体多媒体多媒体多媒体 2 2 2 2 2

习题课

习题课习题课实例分析实例分析实例分析实例分析

课时

小计 10 6 8 12 10 10 8 6 2 72

备注数控加工的切削基础 2 数控机床刀具的选择 3 数控加工中工件的定位与装夹

数控加工工艺基础 5 数控车削加工工艺 6 数控铣削加工工艺 7 加工中心的加工工艺 8 数控线切割加工工艺 9 机动总计

第三部分教学内容和教学要求

一、数控加工的切削基础（10学时）

（一）目的与要求

通过学习金属切削过程的基本理论与规律，使学生能够正确标注刀具几何角度及选择刀具几何参数。

（二）重点与难点

重点是金属切削过程的基本理论、规律及应用；难点是刀具几何角度的定义及标注方法，要求学生具有较强的空间想象能力。

（三）教学内容

1．数控加工工艺系统概述

2．刀具几何角度及切削要素

3．金属切削过程的基本理论及规律

4．金属切削过程基本规律的应用

切屑的种类及其控制、金属材料的切削加工性、切削用量与切削液的合理选择。

5．刀具几何参数的合理选择

（四）教学要求

1．了解数控加工过程及数控加工工艺系统主要内容

2．了解切削运动的种类及其特点

3．掌握切削用量三要素的内容及其计算方法

4．掌握正交平面参考系中刀具角度的标注方法

5．理解刀具工作角度的影响因素及变化规律

6．了解切削层参数的度量方法

7．了解切削过程三个变形区的变形特点

8．理解积屑瘤的形成条件及其抑制措施

9．理解影响切削变形的因素及变化规律

10．了解切削力的来源与计算方法，理解影响切削力的因素及影响规律

11．了解切削热的来源，理解影响切削温度的因素及影响规律

12．了解刀具磨损的形式，理解影响刀具耐用度的因素及影响规律

13．理解切屑的种类、特点及产生条件

14．理解影响断屑的因素及规律

15．掌握粗、精加工时切削用量的选择原则和方法

16．了解切削液的种类及适用场合

二、数控机床刀具的选择（6学时）

（一）目的与要求

通过学习刀具材料的种类、基本性能、可转位刀片、代码标记方法，能够合理选择数控刀具。

（二）重点与难点

重点是刀具材料的种类及其选用，难点是数控工具系统。

（三）教学内容

1．刀具材料及其选用

2．数控机床刀具的种类及其特点

3．可转位刀片及其代码

4．数控刀具的选择

（四）教学要求

1．掌握常用刀具材料的种类、特点及适用场合 2．了解可转位刀片的代码标记方法

3．了解镗、铣类数控工具系统的结构类型与特点

4．掌握数控刀具选择的方法

三、数控加工中工件的定位与装夹（8学时）

（一）目的与要求

使学生能够运用六点定位原理和定位基准选择原则，为零件加工时装夹方案选择奠定基础；通过学习定位误差的种类、计算方法，学会计算典型定位方式定位误差的方法。

（二）重点与难点

重点是六点定位原理及应用、定位基准的选择原则；难点是定位误差的计算，特别是工序基准在定位面上时的误差计算。

（三）教学内容

1．机床夹具概述

2．工件的定位

3．定位基准的选择原则

4．常见定位方式与定位元件

5．定位误差

6．工件的夹紧

7．数控机床典型夹具介绍

（四）教学要求

1．了解机床夹具的功能、种类及特点

2．掌握六点定位的基本原理，会使用六点定位原理分析零件加工应限制的自由度数

3．掌握粗、精基准的选择原则

4．掌握常见定位方式、定位元件及所限制的自由度数

5．了解定位误差的计算方法

6．理解夹紧装置应具备的基本要求和夹紧力方向、作用点的选择原则

四、数控加工工艺基础（12学时）

（一）目的与要求

使学生能够运用数控加工工艺分析、工艺路线设计和工序设计的基本原则与方法，为后续各章内容的学习奠定基础。

（二）重点与难点

重点是定位与夹紧方案的确定、加工方法选择、刀具与切削参数选择、工序划分；难点是加工余量、工序尺寸及其偏差的确定。

（三）教学内容

1．基本概念

2．数控加工工艺分析

3．数控加工工艺路线设计

4．数控加工工序设计

5．对刀点与换刀点的选择

6．机械加工精度及表面质量

（四）教学要求

1．理解工序划分的原则及其特点

2．掌握数控加工工序划分的一般方法

3．了解常用加工方法的种类及其所能达到的加工精度、表面粗糙度

4．掌握典型工序设计的主要内容及方法

五、数控车削加工工艺（10学时）

（一）目的与要求

使学生能够运用数控车削加工工艺路线和工序的设计方法，制订数控车削加工工序卡片。

（二）重点与难点

重点是数控车削加工工艺路线和工序的设计；难点是车削加工中的装刀与对刀技术。

（三）教学内容

1．数控车削加工的主要对象、工艺特点

2．数控车削加工零件的工艺性分析

3．数控车削加工工艺路线拟定

4．数控车削加工工序设计

5．数控车削加工中的装刀与对刀技术

6．典型零件的车削加工工艺分析

（四）教学要求

1．了解数控车削加工的主要对象、数控车削加工工艺的特点及主要内容

2．掌握数控车削加工零件工艺性分析的主要内容与方法

3．掌握数控车削加工工艺路线拟定的内容及方法

4．掌握中等复杂零件的数控车削加工工序设计方法

六、数控铣削加工工艺（10学时）

（一）目的与要求

使学生能够运用数控铣削加工工艺路线和工序的设计方法，制订数控铣削加工工序卡片。

（二）重点与难点

重点是数控铣削加工工艺路线和工序的设计；难点是铣削加工中的装刀与对刀技术。

（三）教学内容

1．数控铣削加工的主要对象、工艺特点

2．数控铣削加工零件的工艺性分析

3．数控铣削加工工艺路线拟定

4．数控铣削加工工序设计

5．数控铣削加工中的装刀与对刀技术

6．典型零件的铣削加工工艺分析

（四）教学要求

1．了解数控铣削加工的主要对象、数控铣削加工工艺的特点及主要内容

2．掌握数控铣削加工零件工艺性分析的主要内容与方法

3．掌握数控铣削加工工艺路线拟定的内容及方法

4．掌握中等复杂零件的数控铣削加工工序设计

七、加工中心加工工艺(8学时）

（一）目的与要求

使学生能够运用加工中心加工工艺路线和工序的设计方法，制订加工中心加工工序卡片。

（二）重点与难点

重点是加工中心加工工艺路线和工序的设计；难点是刀具预调与换刀点选择。

（三）教学内容

1．加工中心的主要加工对象、工艺特点

2．加工中心加工零件的工艺性分析

3．加工中心加工工艺路线拟定

4．加工中心加工工序设计

5．刀具预调与换刀点

6．典型零件的加工中心加工工艺分析

（四）教学要求

1．了解加工中心的主要加工对象、加工中心加工工艺的特点

2．掌握加工中心加工零件工艺性分析的主要内容与方法

3．掌握加工中心加工工艺路线拟定的内容及方法

4．掌握中等复杂零件的加工中心加工工序设计

八、数控线切割加工工艺(6学时）

（一）目的与要求

通过学习数控线切割加工的原理，能够制订数控线切割加工工艺。

（二）重点、难点

重点是数控线切割加工的原理、特点、应用及主要工艺指标；难点是数控线切割加工的工艺分析。

（三）教学内容

1．数控线切割加工的原理、特点、应用

2．数控线切割加工的主要工艺指标

3．数控线切割加工工艺分析

4．典型零件的加工工艺分析

（四）教学要求

1．理解数控线切割加工的原理、特点与应用领域

2．掌握数控线切割加工的主要工艺指标及影响因素

数控加工工艺教案篇5

摘要：通过对现有数控工艺进行分析，针对粗基准导致数控加工后壁厚超差的问题，改进校平工艺，校平后进行数控工艺调整，预留铣削余量，壁厚测量后进行补偿找正的数控铣削方法，通过数控加工实验和小批量加工，该工艺方法数控加工的耐压薄壁组件壁厚满足设计指标。同时针对机床对超声波测量壁厚的影响，0.5mm铣削余量对表面质量的影响进行了检测方式、数控加工余量的调整，调整后数控加工工艺完全满足设计指标需要。

关键词：耐压薄壁组件;数控加工;余量;超声波测量

0引言

耐压薄壁组件作为某型机载计算机的关键结构件，具有重量轻、耐压强度高、散热效果好的特点，其结构如图1所示。耐压薄壁组件在使用过程中，腔体内部受压，常规使用压力为1MPa，个别耐压薄壁组件在正常使用的情况下，出现鼓包现象，局部产生塑性变形，个别甚至局部破裂，通过分析发现部分壁厚不满足设计要求。耐压薄壁组件通过真空钎焊焊接形成，通过数控加工保证通道壁厚满足设计指标数控加工工艺是使壁厚满足设计指标，使耐压薄壁组件安全可靠不破裂的关键。

1组件数控工艺现状分析

耐压薄壁组件框体零件上预留了基准面，焊接校平后在精铣时作为找正基准，确定的加工路线为：找平基准面铣削侧面→找正型腔面基准盘铣表面→盘铣背面，保证耐压通道壁厚0.8mm→加工型腔面。通过对采用该工艺进行加工的5件耐压薄壁组件壁厚测量数据来看，型腔面的壁厚普遍较大，平均壁厚为0.95mm，盖板面的壁厚普遍偏小，平均壁厚为0.63mm。对同一组件测量数据进行分析，发现不同测量点壁厚相差约0.1～0.2mm，而且部分组件表面与通道倾斜了0.15mm，按照耐压通道壁厚0.7～0.83mm的要求，5个组件只有两个合格。对零件和加工过程进行分析，认为主要原因包括：1)耐压薄壁组件焊接后变形量为0.5～0.7mm，钳工校正后的变形量也有0.2～0.3mm。数控加工时以框体外表面定位，不能完全真实地反映内部耐压通道的位置情况。造成耐压通道壁厚误差较大。后续应改进校平方法，将加工前的.组件平面度控制在0.1mm以下。2)测量数据显示，盖板面壁厚普遍比型腔面壁厚小。分析主要是在焊接时，焊料会流淌到作为定位找平的4个基准面上，使基准尺寸增加，若以原设计基准尺寸加工，会导致型腔面耐压通道壁厚增加(见图2)。后续数控加工时，可以调整基准尺寸，将盖板面壁厚尺寸0.8mm设置为0.9mm，使得加工后两面的壁厚保持一致。

2新数控工艺路线的制订

原数控工艺路线，以预留基准面作为数控基准，未考虑焊接变形及焊料流淌导致的基准增厚，数铣时一次铣削到位，因此造成壁厚尺寸不合格。为了避免粗基准导致的基准偏差，考虑进行基准修正，先将粗基准铣削至精基准，然后测量，通过测量值进行补偿找正来修正基准误差，因此制定新的组件数控工艺路线为：找平侧面基准铣削两侧面→找正型腔面基准，预留余量盘铣型腔表面→预留余量盘铣盖板面→壁厚检测→加工型腔面。同时，由于耐压薄壁组件焊接后变形量为0.5～0.7mm，如不进行适当校平，铣削均无法满足要求，数控加工前组件平面度与后续壁厚保证存在一定的关系.

3耐压薄壁组件加工试验

3.1耐压薄壁组件准备

耐压薄壁组件焊接后总体厚度大于20mm，原校平方法是采用钳工手工敲击的办法进行平面度的校平，校平后平面度大致在0.3mm左右，超出组件最终壁厚公差0.23mm，使后续数控加工来保证壁厚难度加大。鉴于此，对耐压薄壁组件采用热校平设备进行热校平的工艺，热校平设备工作台面为300mm×400mm，满足组件要求，可以整体校平。通过对热校平耐压薄壁组面度进行测量，均能达到0.15mm。

3.2耐压薄壁组件数控加工

在耐压薄壁组件校平的基础上，在北一大隈数控加工中心上采用新的组件数控加工工艺进行数控加工试验。采用平口钳装夹，找平侧面基准铣削两侧面铣削零件左右外形。平口钳装夹，找平4个基准面，如图3所示，预留0.5mm余量加工型腔表面。以铣削的型腔精基准作为盖板面铣削基准，盖板面预留0.5mm余量，铣削盖板面。铣削完成后，用超声波测厚仪进行盖板面壁厚的测量，如图4所示，对测量结果进行记录。根据测量壁厚结果，对组件重新装夹找平，将壁厚较大的部位用0.02mm垫片垫高，如图5所示。以壁厚最薄的地方为零点，壁厚较大的地方高于零点，保证盘铣上表面后，各处厚度接近一致。按照实测值去除余量，如实测值在1.35mm，铣削0.55mm来保证壁厚0.8mm。铣削后再次对壁厚进行测量，测量壁厚在0.76～0.85mm之间，满足设计要求。盖板面壁厚合格后，翻面以盖板面为基准，铣削耐压薄壁组件型腔面，如图6所示。精铣完成后，将耐压薄壁组件取下，对腔体面壁厚进行测量，壁厚尺寸在0.79～0.9mm左右，在设计要求公差内。

3.3耐压薄壁组件C型件加工

根据新工艺试验结论，用该工艺路线对14件C型件进行加工，在盖板面和型腔面均留余量0.5mm，粗铣后用超声波检验实际厚度，按照实际厚度去除余量，保证盖板面壁厚尺寸接近0.8mm。通过对14件耐压薄壁组件壁厚测量数据看，同一组件不同点之间的差值减小后，再加工型腔面后，壁厚接近0.8mm。在批量精加工盘铣盖板面时，实际去除余量是0.3～0.4mm，盘铣后能看到耐压通道的筋条和通道映射在表面，如图7所示，检测壁厚是合格的。分析是因为精铣时余量太小，通道处没有支撑，有微量变形，形成表面波纹。后续加工时，通过试验，将精铣余量增加大为1mm，波纹现象消失。同时在加工盖板面在机床上直接进行壁厚检测时发现，加工现场电源和机床干扰，使得测厚仪的超声波形很不稳定，测量困难，而且现场测量需要占用机床的加工时间，不利于提高效率，决定将加工后的零件取下在检验室测量并记录厚度数据。数控加工完成组件用超声波测厚仪检验盖板面和型腔面的耐压通道壁厚，每个组件的两个面各测量9个点，最小壁厚0.71mm，最大壁厚0.89mm。同一组件不同点壁厚差最大为0.15mm。从数据可以看出，型腔面和盖板面的壁厚接近一致，波动减小，对14件组件的盖板面和型腔面进行平面度检验，全部合格。4结语通过对真空钎焊耐压薄壁组件数控加工工艺进行研究，针对耐压腔体类零件采用间接基准来保证壁厚的方法，得出需要通过测量后进行修正补偿加工才能满足设计指标，同时对测量方式，加工余量预留参数等方面积累了经验。通过工艺研究得出耐压薄壁组件优化工艺，该工艺方法对耐压型腔类零件加工具有一定的借鉴意义。

[参考文献]

[1]王丽洁.典型仪表壳体类零件的数控加工工艺研究[J].机床与液压，2008(7):63-64,68.

数控加工工艺路线的研究篇6

数控机床是一种高速度、高效率,高精度的自动化设备,要充分发挥数控机床的这一特点,必须熟练掌握其性能、特点、使用操作方法,同时还必须在编程之前确定好加工工艺路线,走刀路线即为数控加工过程中刀具的刀位点相对于工件的运动轨迹,它反映了工序的加工过程。因此,确定合理的走刀路线是保证数控加工精度和表面质量的重要工艺措施之一,也是编写数控程序的前提,确定合理的走刀路线,也是提高数控加工生产效率重要手段之一。

1 加工工艺路线的制定原则

根据零件的材料、结构和技术要求不同,各种零件的加工工艺是不同的,即使是同类型的零件,由于生产条件和批量大小的不同,其工艺也不同,因此,必须根据具体情况制定合理的工艺路线。影响加工工艺路线的因素有工艺方法、工件材料及状态、加工精度及表面粗糙度要求,还有工件刚度、加工余量、刀具的刚度、耐用度、机床类型及工件的轮廓形状等。因此在确定走刀路线时应遵循以下原则。

1.1 加工工艺路线应保证被加工件的精度及表面粗糙度,且效率较高;

1.2 数值计算简便,以减少编程工作量;

1.3 应使加工工艺路线最短,这样减少程序段,又可以减少空刀时间;

1.4 为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求,最终轮廓一次走刀完成;

1.5 选择使工件在加工后变形小的路线。

2 数控加工工艺路线的确定

确定加工路线的重点是确定加工及空行程的走刀路线,包括切削加工的路径、刀具的引入和切出、换刀等非切削空行程。此外,确定走刀路线时还要综合考虑工件、机床与刀具等多方面因素,确定一次走刀还是多次走刀;刀具的半径、长度补偿等。

2.1 铣削加工

(1)刀具半径补偿。在轮廓加工过程中,由于刀具半径的存在,所以刀具刀位点的运动轨迹与零件的实际轮廓并不吻合。在内、外轮廓加工时,数控系统自动计算刀具中心轨迹,向轮廓内或外偏移一个刀具半径值的过程就是刀具半径补偿。使用刀具半径补偿时,要注意沿零件轮廓的切向切入和切向切出,并且要避免过切或欠切。(2)刀具的切向切入路线。铣削零件轮廓时,为保证零件的加工精度与表面粗糙度要求,避免在切入和切出产生刀痕,因此应考虑零件轮廓的切向切入、切出。切入工件时,刀具沿切削起始点的延伸线或切线方向逐渐切入工件,保证零件曲线的过渡平滑。切离工件时,要沿着切削终点延伸线或切线方向逐渐切离工件。铣削内圆轮廓时,为了避免产生刀痕,常使用圆弧半径小于工件圆弧半径的切向切入圆弧和切向切出圆弧。当零件内轮廓曲线不允许外延,则铣刀只有沿内轮廓的法线方向切入和切出,此时,切入切出点应选在零件轮廓两几何要素的交点上,而且走刀过程中要避免停顿。(3)顺铣与逆铣。铣削加工方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一,它分为顺铣和逆铣两种。铣削方式的选择应根据零件图的加工要求,工件材料的性质及特点,机床和刀具等条件综合考虑。由于采用顺铣方式,工件加工表面质量较好,刀齿磨损小;因此,一般情况下,尽可能采用顺铣,尤其是精铣内外轮廓时,应尽量按顺铣方式安排走刀路线。(4)切削方式。铣削内轮廓的加工路线主要有3种,即行切法、环切法和综合切法。用行切法和环切法加工内轮廓,不同之处是行切法的走刀路线比环切法短,但行切法将在弓字形走刀路线的开口处残留面积留下死角;用环切法获得的表面粗糙度要好于行切法,但环切法需要逐次向外扩展轮廓线,刀位点计算较为复杂一些。综合行切法和环切法的优点,先采用行切法切去中间部分余量,最后用环切法切一刀,既能使总的走刀路线较短,刀位点计算简便,又能获得较好的表面粗糙度。当零件内轮廓曲线不允许外延,则铣刀只有沿内轮廓的法线方向切入和切出,此时,切入切出点应选在零件轮廓两几何要素的交点上,而且走刀过程中要避免停顿。

2.2 多孔加工路线的分析

对于位置精度要求较高的孔系加工,特别要注意孔的加工顺序的安排,安排不当时,就有可能将坐标轴的反向间隙带入,直接影响位置精度。如图1所示的孔系加工路线,当按图1(a)所示的路线加工时,由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反,Y方向反向间隙会使定位误差增加,而影响5、6孔与其他孔的位置精度。按图1(b)所示路线,加工完4孔后往上多移动一段距离到P点,然后再折回来加工5、6孔,这样方向一致,可避免反向间隙的引入,提高5、6孔与其他孔的位置精度。

3 结束语

在实际的数控加工过程中,各种不同工件加工工艺路线是各不相同的,只要灵活的按照加工工艺路线的原则确定,就能充分地发挥数控机床的效能,确保安全高效,简化编程。

摘要：阐述了确定数控工艺路线的制定原则,分别对铣削、孔系两种加工方式下数控工艺路线的确定进行了详细探讨,为确定合理的加工路线提供了依据。

关键词：工艺路线,数控加工,铣削加工

参考文献

[1]徐跃增.箱体零件数控加工路线研究[J].制造业自动化,2011,33(2):210-212.

[2]王景玉.数控加工过程工艺方案的优化设置与分析[J].金属加工:冷加工,2010(16):30-31.

[3]杨洪岩,魏领会,于济群.浅谈数控铣削加工工艺路线的确定[J].内蒙古科技与经济,2010(9):81-81,83.

[4]袁礼彬,孙士俊.基于加工中心的数控加工工艺研究[J].机械工程与自动化,2010(1):197-198,201.

[5]唐建文.数控机床加工工艺路线的研究[J].科技信息,2009(31):I0086-I0087.

探索数控加工中工艺设计问题篇7

关键词：数控加工；工艺设计

引言

数控加工中零件的工艺设计是十分重要的环节，对工艺的合理性以及正确性要求比较高，不允许出现丝毫差错，否则会加工出不出合格的零件，造成严重的经济损失 .编程人员必须对加工工艺过程，工艺路线，刀具的选择，切削用量等进行合理选择和确定。

1.数控加工工艺设计的内容

一般情况下数控加工工艺设计都应该包括以下几个方面的工序，数控加工工艺内容的选择和数控加工工艺性分析，以及数控加工工艺路线的设计。在通常情况之下，普通的机床无法进行加工的内容是数控加工工艺设计的优先选择加工内容，而对于那些一般机床难以加工，或是加工出来的产品质量难以得到保证的内容就会成为数控加工工艺设计的重点选择的对象，相对于那些一般机床加工起来效率不高且人手操作起来强度比较大的内容，只会是在数控加工工艺设计过程中次要的加工设计内容。

2.数控加工工艺设计的方法

进一步的确定好工序的加工内容，切削的用量，工艺过程中所使用的装备，还有定位时候夹紧所采用的方式，以及刀具作业时候的运动轨迹是数控加工工艺设计的主要任务，也是为接下来的编织加工过程做好预先的准备。

刀具在整个加工工艺过程中所运动的轨迹，被称之为走刀的路线。走刀的过程技能放映出加工工艺的工步内容，又能反映出整个工步所应遵循的顺序。走刀作为整个编写程序的重要依据之一，在其真正作业时候路线的选择上应该注意一下几个关键地方：

2.1.加工工艺的作业路线尽可能选择最短的

2.2.在一次走刀过程中完成最终轮廓

2.3.确定刀具切入以及切除的方向

2.4.尽可能选取能使加工工件在加工工作之后导致变形较小的路线

在选定定位位置以及夹紧的方式时，尽可能的减小编程计算基准与工艺基准和设计基准之间的误差。将加工工艺的工序尽可能的集中起来，避免过多的装夹次数，这样就能在一次的装夹后完成全部代加工的表面。还有在装夹方式的选择上，尽可能选取占用机人工调整时间较短的，且夹紧力的作用点能准确落在工件刚性较好的部位上。

依据数控加工中工艺设计时候对刀时，使用刀具和工件相对位置的基准点，称之为对刀点，也就是所选用以加工零件的加工原点。在这点上的选取上一般需要遵循以下几点：

2.4.1.选用会使得程序编制较为简单的对刀点

2.4.2.对刀点位置的选择上，应该选用一些容易找正且能方便对零件进行加工的原点

2.4.3.选择的对刀点位置还必须是可靠，且便于加工时检验的位置

2.4.4.选取能大大提高加工工艺精度的对刀点

在数控加工过程中，机床在加工过程常会有自动换刀的现象，因此会在加工的中心，或是在数控的车床等使用多刀进行加工工艺的机床地方设置一个换刀点。无论是手动还是自动的数控铣床，都需要选好相应的换刀位置。换刀点需要设定一个安全的量，以及其在一般情况下是会被设置在加工零件的轮廓之外，这样的设计是为了避免在换刀过程中，零件刀具或是夹具的受损。

数控工艺加工设计过程中，在编程时如何确定切削的速度，可根据被加工的工件的材质，硬度或是切削的状态，刀具的耐用度，背吃刀量以及进给量来选择最合适的切削速度。

以下是一个编程实例

程序说明

G50 X80 Z100 建立工件坐标系（原点在工件左端面几何中心点处），设起刀点为（80，100）。

M03 S500 主轴正转，转速500转/分。

M06 T0101 换第1号刀（外圆粗车刀），准备粗车外圆面。

G00 X32 Z2 刀具从起刀点快速移至循环起点（32，2）。（毛坯直径Ф30）

G71 U1 R1； G71 P100 Q200 U0.6 W0.3 F200 复合循环粗车工件外圆表面，每次吃刀量1mm（半径值），每次退刀量1mm（半径值），X方向留0.6 mm余量（直径值），Z方向留0.3 mm余量，精加工程序从N100至N200。

G00 X80 Z100 粗车外圆表面结束，快速退刀至起刀点（即换刀点）。

T0100 取消1号刀的刀偏值。

M06 T0202 换第2号刀（外圆精车刀），准备精车外圆面。

S800 转速调高至800转/分。（精车时转速S应提高，进给F应降低）