現代數控加工技術與傳統加工技術相比，無論在工藝設計、自動控制、設備與工裝等諸多方面均有所不同。因此，正確進行數控加工中的工藝處理，選擇合理、高效的加工方法和加工路線，對編制高質量的數控加工程序，提高零件的加工質量和數控機床的生產效率，都有重要意義。

　　數控加工中的工藝處理涉及的問題很多，主要內容包括：制定加工方案、裝夾方法和夾具的選擇、對刀點的確定、工序的劃分和走刀路線的確定、切削用量的選擇、制定補償方案等。

1 加工方案的確定

　　一個零件往往可能有多種加工方案，為了充分發揮數控機床的功能，在確定具體加工方案時，應充分考慮數控機床使用的合理性及經濟性。二維輪廓，其側面是高度不太大的斜面，如果單純從技術上考慮，可以采用三坐標聯動數控銑床經過循環走刀銑出該輪廓，但是，這種方式耗時太長，且表面質量不高。因此，應考慮其它可能的加工方案，如可用錐形刀或在磨刀儀上磨出所需的錐形角，經過粗、精加工，即可銑出所需的斜面，這樣，即保證了較高的表面質量，又縮短了加工時間。

　　加工方案的制定，一般應遵循以下原則：

　　(1)先粗后精。

　　(2)先近后遠。在數控加工中，通常安排離刀具起點近的部位先加工，離刀具起點遠的部位后加工，這樣，不僅可縮短

　　刀具移動距離、減少空走刀次數、提高效率，還有利于保證工件的剛性，改善切削條件。

　　(3)先內后外。在加工既有內表面(內孔)，又有外表面的零件時，通常應先安排加工內表面后再加工外表面。這是由于加工內表面時，工件的剛性較差，刀具剛性不足，如先加工外表面，再加工內表面，會使加工振動增大，不易控制內表面的尺寸和形狀精度。

　　(4)程序段最少。在保證加工效率的前提下，以最少的程序段數實現零件的加工，以減少編程工作量、降低編程出錯率，便于程序的檢查和修改。

　　(5)走刀線路最短。在保證加工質量的前提下，充分利用數控系統所提供的功能，以及各類刀具的特點(如斷屑性能等)來合理地安排走刀路線，使走刀路線最短。這樣，既節省了加工時間，又減少了機床的磨損。

　　(6)加工方案確定的特殊處理—先遠后近。特殊情況下，工件加工順序可能不按先近后遠先粗后精的原則考慮。若按一般情況安排加工孔的走刀路線為80mm60mm52mm。這時，加工基準將由所車第個臺階孔(80mm)來體現，對刀時也以其為參考。由于該零件上的巾52mm孔要求與滾動軸承形成過渡配合，其尺寸公差較嚴(0.03mm)，而該孔的位置較深。車床縱向長絲杠在該加工區域容易產生誤差，加上車刀刀尖在切削過程中的磨損等因素，使其尺寸精度難以保證。對此，在安排工藝路線時，宜將52mm孔作為加工(兼對刀)基準，并按52mm80mm60mm的順序車削各孔，就能較好地保證其尺寸公差要求。

　　在數控加工過程中，特殊情況較多，具體處理時，可根據實際情況，在進給方向的安排上、切削路線的選擇上、斷屑處理、刀具運用等方面靈活處理，并在實際加工中注意分析、研究、總結、不斷積累經驗，提高制定加工方案的水平。

2 夾具的選擇

　　為適應數控加工高精度和高效率的特點和要求，工藝處理時，應選用具有精密化、高效化、柔性化、標準化要求的夾具。數控加工中使用的夾具主要有：通用夾具、通用可調夾具、組合夾具、模塊化夾具、成組夾具以及專用夾具等。夾具選擇時，可遵循以下原則：

　　(1)能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本。

　　(2)能裝夾一組具有相似性特征的工件，如成組夾具、通用可調夾具等。

　　(3)適用于現代制造技術精密加工的高精度機床夾具。

　　(4)采用以液壓泵站等為動力源的高效夾緊裝置，提高勞動生產率。

　　(5)采用標準化程度較高的機床夾具，增加夾具的通用范圍，縮短生產準備周期。

　　(6)容易在機床上安裝的夾具，以便于協調零件和機床坐標系的尺寸關系。

　　(7)夾具的夾緊應牢固可靠，夾緊元件的位置應固定不變。防止在自動加工過程中，夾具元件與刀具的碰撞。

　　(8)夾具應有利于實現加工工序的集中，使工件在一次裝夾后能進行多個表面的加工，減少工件的裝夾次數。

3 確定對刀點

　　對刀點的正確選取直接影響到所加工零件的精度和坐標節點計算的難易，應遵循下列原則：

　　(1)使編程簡單方便。

　　(2)盡量選擇零件的設計基準或工序基準為對刀點。如孔定位的零件，應選擇孔的中心作對刀點；對稱的零件，應選擇零件的上表面中心或底面中心作對刀點；不規則形狀的零件，宜選擇設計基準為對刀點；加工路線形成封閉時，則應以加工精度較高的表面為對刀點。

　　(3)確定對刀點時，還要考慮到換刀后仍容易對刀。例如在立式加工中心上，對x、y坐標，換刀后不需要重新找正，但由于新刀的長度等尺寸與原刀一般不完全相同，所以需要重新校準z軸，此時若原對刀面已被切削掉，則會出現麻煩。在此情況下，安全的辦法是以機床的工作臺面為Z軸對刀點，對刀后抬高一定的距離作為z軸原點。

4 工序的劃分和走刀路線的確定

　　工序的劃分和走刀路線的確定，直接關系到數控機床的使用效率、加工精度、刀具數量和經濟性等問題，應盡量做到工

　　序集中，工藝路線最短，機床輔助時間最少。安排工藝路線時，除考慮通常的工藝要求外，還應考慮下列因素：

　　(1)盡量在普通機床上完成零件的大切削量粗加工，以提高數控機床加工效率。

　　(2)工步安排應遵循先粗后精的原則。

　　(3)在一次裝夾中盡量完成所有可能進行的加工部位，減少換刀次數。

　　(4)走刀路線的選擇，既要考慮生產效率，又要考慮加工質量。凹槽加工的三種走刀路線中：加工路線最短，但表面粗糙度差；加工路線最長，表面粗糙度最好；加工路線介于前兩者之間，且表面粗糙度較好。因此，對于b、c兩種走刀路線，通常選擇c，而a由于加工路線最短，適用于對粗糙度要求不太高的粗加工或半精加工。

5 刀具的選擇

　　應根據數控機床的要求、工件材料性能、加工工序、切削用量以及其他相關因素正確選用刀具。刀具選擇總的原則是：安裝和調整方便，剛性好，耐用度和精度高，在保證安全和滿足加工要求的前提下。刀具長度盡可能短，以提高刀具的剛性。

　　選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。平面銑削應選用不重磨硬質合金端銑刀或立銑刀，一般采用二次走刀，第一次走刀最好采用端銑刀粗銑，沿工件表面連續走刀，當加工余最大而不均勻時，應選擇較小的銑刀直徑和相應的走刀寬度，使接痕不影響精銑精度。精加工時，銑刀直徑要選大些，最好能夠包容加工面的整個寬度。在實際加工中，平面的半精加工和精加工，一般采用可轉位密齒面銑刀，可以達到理想的表面加工質量，甚至可以實現以銑代磨。密布的刀齒使進給速度大大提高，從而提高切削效率。

　　可轉位螺旋立銑刀適用于高效率粗銑大型工件的臺階面、立面及大型槽的加工，通過更換不同牌號的刀片，可加工鋼、鑄鐵、鑄鋼、耐熱鋼等多種材料。硬質合金螺旋齒立銑刀適用于加工鑄鐵、鋼件、有色金屬等材料。

　　鑲硬質合金刀片的端銑刀和立銑刀主要用于加工凸臺、凹槽和箱口面。為了提高槽寬的加工精度，減少銑刀的種類，加工時采用直徑比槽寬小的銑刀，先銑槽的中間部分，然后再利用刀具半徑補償功能對槽的兩邊進行加工。

　　銑削盤類零件的周邊輪廓一般采用立銑刀。所用立銑刀的刀具半徑要小于零件內輪廓的最小曲率半徑，一般取最小曲率半徑的0.8～0.9倍。零件的加工高度(z方向的吃刀深度)一般不要超過刀具的半徑。若是銑毛坯面，則最好選用硬質合金波紋立銑刀。可以在機床、刀具、工件系統允許的情況下，進行強力切削。

6 確定切削用量

　　加工程序的編制過程中，通過合理的選擇，使主軸轉速、進給速度和背吃刀量三者之間能互相適應，形成最佳切削參數，是工藝處理的重要內容之一。

　　合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產效率為主；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率和生產成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。

7 制定補償方案

　　在編制加工程序時，還要考慮到數控機床滾珠絲桿等部件的機械間隙及刀具偏差、刀尖圓弧等因素對加工質量的影響。因此，制定合理的補償方案，也是工藝處理中的一個重要環節。

　　7.1 機械間隙補償

　　機械間隙主要指數控機床的滾珠絲杠在傳動過程中改變進給方向的時候，存在—個穩定的機械滯后量，使機床實際進給距離比程序指定的進給距離少了一個和機械間隙值相同的位移。該間隙值一般可通過表測法和試切法測定后得到。在掌握了數控機床的機械間隙值后，即可根據不同零件的形狀、尺寸精度等要求，有針對性地制定補償方案。具體補償方法有自動補償法和編程補償法等。

　　(1)自動補償法

　　數控機床一般都有對機械間隙進行自動補償的功能，可方便地實現對穩定機械間隙的補償。

　　采用自動補償法時，在加工前應在數控系統內進行相應機械問隙的設置，設置完成后，在加工過程中，在機床任一坐標軸改變原進給方向的瞬間，數控系統先補償其機械間隙，然后再執行換向后的運動。

　　自動補償法在使用過程中需注意的是：機床在使用了一段時間后，應重新測定其機械間隙，以防止其發生變化麗影響加工質量。

　　(2)編程實加法

　　這種方法的原理比較簡單，就是將機械間隙值的大小，直接加入到程序段內相應的數值中，使機床實際上多運動一個機械間隙量的距離，從而達到消除機械間隙的目的。

　　零件，其兩端軸頸處尺寸精度要求較高(300~0.033)mm，而R47mm圓弧面處的尺寸、形狀精度要求一般，但粗糙度要求較高，如采用自動補償法，其兩端軸頸處尺寸精度雖可保證，但刀具從b_卻的過程中，在b點處有一個換向的動作，此時機床先運行其預先設定的機械問隙量(向x處運動;個間隙量的距離)，然后再執行換向后的運動，這時在圓弧面的最高點處(換向處)，會因此而形成一個明顯刀痕，影響圓弧面的粗糙度。而此時如采用編程實加法進行編程，即在編程時，將其機械間隙值加入到坐標終點的尺寸上，不僅可以保證軸頸兩端30mm處的尺寸公差要求，還可保證圓弧面的粗糙度要求。但需注意的是，機床的機械間隙量太大時也不適用。

　　(3)單向走刀法

　　在編制加工程序時，．通過合理安排，使其走刀路線從某一個方向切入或切出，來避免因換向而出現的間隙誤差，此時系統不執行任何間隙補償。這種方法不需測得準確的機械間隙量，即可方便地實現對加工尺寸的控制。

　　零件，其精車走刀路線安排如圖中箭頭所示，其機械間隙量在空走刀時(A’→A)已消除，在之后的加工中，程序控制的走刀線路都向一個方向運動，沒有換向，所以也不必考慮機械間隙量的誤差對零件加工精度的影響了。

　　7.2 刀位偏差補償

　　在對刀過程中或對刀后。通過光學測定法或試切測定法均可測出刀位偏差，一般采用自動補償法補償刀位偏差，使加工由中各號刀的刀位點都能重合于對刀基準點上。通常，計算機將刀具的補償值與其進給位移量合并執行。

　　除了加工中刀具種類不多，工件輪廓類型也相應簡單的情況外。對刀位偏差一般不宜采用編程補償法。例如，當需要用多把不同類別刀具加工同一工件時，如果采用編程補償法，不僅編程過程繁瑣，數據換算麻煩，校驗加工程序也不方便，極易出錯。

8 小結

　工藝設計是對工件進行數控加工的前期準備工作，必須在數控編程工作之前進行，因為只有工藝方案確定以后，編程才有依據。根據大量加工實例分析，工藝方面考慮不周是造成數控加工差錯的主要原因之一，工藝設計搞不好，往往要成倍增加工作量，有時甚至要推倒重來。因此，對數控加工中的工藝設計問題進行研究。具有重大實用意義。