現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，無(wú)論在工藝設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制、設(shè)備與工裝等諸多方面均有所不同。因此，正確進(jìn)行數(shù)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(duì)編制高質(zhì)量的數(shù)控加工程序，提高零件的加工質(zhì)量和數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率，都有重要意義。

　　數(shù)控加工中的工藝處理涉及的問(wèn)題很多，主要內(nèi)容包括：制定加工方案、裝夾方法和夾具的選擇、對(duì)刀點(diǎn)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(bǔ)償方案等。

1 加工方案的確定

　　一個(gè)零件往往可能有多種加工方案，為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能，在確定具體加工方案時(shí)，應(yīng)充分考慮數(shù)控機(jī)床使用的合理性及經(jīng)濟(jì)性。二維輪廓，其側(cè)面是高度不太大的斜面，如果單純從技術(shù)上考慮，可以采用三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床經(jīng)過(guò)循環(huán)走刀銑出該輪廓，但是，這種方式耗時(shí)太長(zhǎng)，且表面質(zhì)量不高。因此，應(yīng)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(jīng)過(guò)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(zhì)量，又縮短了加工時(shí)間。

　　加工方案的制定，一般應(yīng)遵循以下原則：

　　(1)先粗后精。

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

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

　　(3)先內(nèi)后外。在加工既有內(nèi)表面(內(nèi)孔)，又有外表面的零件時(shí)，通常應(yīng)先安排加工內(nèi)表面后再加工外表面。這是由于加工內(nèi)表面時(shí)，工件的剛性較差，刀具剛性不足，如先加工外表面，再加工內(nèi)表面，會(huì)使加工振動(dòng)增大，不易控制內(nèi)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(shù)實(shí)現(xiàn)零件的加工，以減少編程工作量、降低編程出錯(cuò)率，便于程序的檢查和修改。

　　(5)走刀線路最短。在保證加工質(zhì)量的前提下，充分利用數(shù)控系統(tǒng)所提供的功能，以及各類刀具的特點(diǎn)(如斷屑性能等)來(lái)合理地安排走刀路線，使走刀路線最短。這樣，既節(jié)省了加工時(shí)間，又減少了機(jī)床的磨損。

　　(6)加工方案確定的特殊處理—先遠(yuǎn)后近。特殊情況下，工件加工順序可能不按先近后遠(yuǎn)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(shí)，加工基準(zhǔn)將由所車第個(gè)臺(tái)階孔(80mm)來(lái)體現(xiàn)，對(duì)刀時(shí)也以其為參考。由于該零件上的巾52mm孔要求與滾動(dòng)軸承形成過(guò)渡配合，其尺寸公差較嚴(yán)(0.03mm)，而該孔的位置較深。車床縱向長(zhǎng)絲杠在該加工區(qū)域容易產(chǎn)生誤差，加上車刀刀尖在切削過(guò)程中的磨損等因素，使其尺寸精度難以保證。對(duì)此，在安排工藝路線時(shí)，宜將52mm孔作為加工(兼對(duì)刀)基準(zhǔn)，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(shù)控加工過(guò)程中，特殊情況較多，具體處理時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況，在進(jìn)給方向的安排上、切削路線的選擇上、斷屑處理、刀具運(yùn)用等方面靈活處理，并在實(shí)際加工中注意分析、研究、總結(jié)、不斷積累經(jīng)驗(yàn)，提高制定加工方案的水平。

2 夾具的選擇

　　為適應(yīng)數(shù)控加工高精度和高效率的特點(diǎn)和要求，工藝處理時(shí)，應(yīng)選用具有精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化要求的夾具。數(shù)控加工中使用的夾具主要有：通用夾具、通用可調(diào)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(shí)，可遵循以下原則：

　　(1)能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)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(diào)夾具等。

　　(3)適用于現(xiàn)代制造技術(shù)精密加工的高精度機(jī)床夾具。

　　(4)采用以液壓泵站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

　　(5)采用標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的機(jī)床夾具，增加夾具的通用范圍，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

　　(6)容易在機(jī)床上安裝的夾具，以便于協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。

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

　　(8)夾具應(yīng)有利于實(shí)現(xiàn)加工工序的集中，使工件在一次裝夾后能進(jìn)行多個(gè)表面的加工，減少工件的裝夾次數(shù)。

3 確定對(duì)刀點(diǎn)

　　對(duì)刀點(diǎn)的正確選取直接影響到所加工零件的精度和坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)計(jì)算的難易，應(yīng)遵循下列原則：

　　(1)使編程簡(jiǎn)單方便。

　　(2)盡量選擇零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工序基準(zhǔn)為對(duì)刀點(diǎn)。如孔定位的零件，應(yīng)選擇孔的中心作對(duì)刀點(diǎn)；對(duì)稱的零件，應(yīng)選擇零件的上表面中心或底面中心作對(duì)刀點(diǎn)；不規(guī)則形狀的零件，宜選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為對(duì)刀點(diǎn)；加工路線形成封閉時(shí)，則應(yīng)以加工精度較高的表面為對(duì)刀點(diǎn)。

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

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(guān)系到數(shù)控機(jī)床的使用效率、加工精度、刀具數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題，應(yīng)盡量做到工

　　序集中，工藝路線最短，機(jī)床輔助時(shí)間最少。安排工藝路線時(shí)，除考慮通常的工藝要求外，還應(yīng)考慮下列因素：

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

　　(2)工步安排應(yīng)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(jìn)行的加工部位，減少換刀次數(shù)。

　　(4)走刀路線的選擇，既要考慮生產(chǎn)效率，又要考慮加工質(zhì)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(zhǎng)，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(duì)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(duì)粗糙度要求不太高的粗加工或半精加工。

5 刀具的選擇

　　應(yīng)根據(jù)數(shù)控機(jī)床的要求、工件材料性能、加工工序、切削用量以及其他相關(guān)因素正確選用刀具。刀具選擇總的原則是：安裝和調(diào)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(zhǎng)度盡可能短，以提高刀具的剛性。

　　選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。平面銑削應(yīng)選用不重磨硬質(zhì)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(xù)走刀，當(dāng)加工余最大而不均勻時(shí)，應(yīng)選擇較小的銑刀直徑和相應(yīng)的走刀寬度，使接痕不影響精銑精度。精加工時(shí)，銑刀直徑要選大些，最好能夠包容加工面的整個(gè)寬度。在實(shí)際加工中，平面的半精加工和精加工，一般采用可轉(zhuǎn)位密齒面銑刀，可以達(dá)到理想的表面加工質(zhì)量，甚至可以實(shí)現(xiàn)以銑代磨。密布的刀齒使進(jìn)給速度大大提高，從而提高切削效率。

　　可轉(zhuǎn)位螺旋立銑刀適用于高效率粗銑大型工件的臺(tái)階面、立面及大型槽的加工，通過(guò)更換不同牌號(hào)的刀片，可加工鋼、鑄鐵、鑄鋼、耐熱鋼等多種材料。硬質(zhì)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(zhì)合金刀片的端銑刀和立銑刀主要用于加工凸臺(tái)、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(shí)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(bǔ)償功能對(duì)槽的兩邊進(jìn)行加工。

　　銑削盤(pán)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(nèi)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(guò)刀具的半徑。若是銑毛坯面，則最好選用硬質(zhì)合金波紋立銑刀。可以在機(jī)床、刀具、工件系統(tǒng)允許的情況下，進(jìn)行強(qiáng)力切削。

6 確定切削用量

　　加工程序的編制過(guò)程中，通過(guò)合理的選擇，使主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和背吃刀量三者之間能互相適應(yīng)，形成最佳切削參數(shù)，是工藝處理的重要內(nèi)容之一。

　　合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)效率為主；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率和生產(chǎn)成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。

7 制定補(bǔ)償方案

　　在編制加工程序時(shí)，還要考慮到數(shù)控機(jī)床滾珠絲桿等部件的機(jī)械間隙及刀具偏差、刀尖圓弧等因素對(duì)加工質(zhì)量的影響。因此，制定合理的補(bǔ)償方案，也是工藝處理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

　　7.1 機(jī)械間隙補(bǔ)償

　　機(jī)械間隙主要指數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠在傳動(dòng)過(guò)程中改變進(jìn)給方向的時(shí)候，存在—個(gè)穩(wěn)定的機(jī)械滯后量，使機(jī)床實(shí)際進(jìn)給距離比程序指定的進(jìn)給距離少了一個(gè)和機(jī)械間隙值相同的位移。該間隙值一般可通過(guò)表測(cè)法和試切法測(cè)定后得到。在掌握了數(shù)控機(jī)床的機(jī)械間隙值后，即可根據(jù)不同零件的形狀、尺寸精度等要求，有針對(duì)性地制定補(bǔ)償方案。具體補(bǔ)償方法有自動(dòng)補(bǔ)償法和編程補(bǔ)償法等。

　　(1)自動(dòng)補(bǔ)償法

　　數(shù)控機(jī)床一般都有對(duì)機(jī)械間隙進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償?shù)墓δ?，可方便地?shí)現(xiàn)對(duì)穩(wěn)定機(jī)械間隙的補(bǔ)償。

　　采用自動(dòng)補(bǔ)償法時(shí)，在加工前應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)機(jī)械問(wèn)隙的設(shè)置，設(shè)置完成后，在加工過(guò)程中，在機(jī)床任一坐標(biāo)軸改變?cè)M(jìn)給方向的瞬間，數(shù)控系統(tǒng)先補(bǔ)償其機(jī)械間隙，然后再執(zhí)行換向后的運(yùn)動(dòng)。

　　自動(dòng)補(bǔ)償法在使用過(guò)程中需注意的是：機(jī)床在使用了一段時(shí)間后，應(yīng)重新測(cè)定其機(jī)械間隙，以防止其發(fā)生變化麗影響加工質(zhì)量。

　　(2)編程實(shí)加法

　　這種方法的原理比較簡(jiǎn)單，就是將機(jī)械間隙值的大小，直接加入到程序段內(nèi)相應(yīng)的數(shù)值中，使機(jī)床實(shí)際上多運(yùn)動(dòng)一個(gè)機(jī)械間隙量的距離，從而達(dá)到消除機(jī)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(dòng)補(bǔ)償法，其兩端軸頸處尺寸精度雖可保證，但刀具從b_卻的過(guò)程中，在b點(diǎn)處有一個(gè)換向的動(dòng)作，此時(shí)機(jī)床先運(yùn)行其預(yù)先設(shè)定的機(jī)械問(wèn)隙量(向x處運(yùn)動(dòng);個(gè)間隙量的距離)，然后再執(zhí)行換向后的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)在圓弧面的最高點(diǎn)處(換向處)，會(huì)因此而形成一個(gè)明顯刀痕，影響圓弧面的粗糙度。而此時(shí)如采用編程實(shí)加法進(jìn)行編程，即在編程時(shí)，將其機(jī)械間隙值加入到坐標(biāo)終點(diǎn)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(jī)床的機(jī)械間隙量太大時(shí)也不適用。

　　(3)單向走刀法

　　在編制加工程序時(shí)，．通過(guò)合理安排，使其走刀路線從某一個(gè)方向切入或切出，來(lái)避免因換向而出現(xiàn)的間隙誤差，此時(shí)系統(tǒng)不執(zhí)行任何間隙補(bǔ)償。這種方法不需測(cè)得準(zhǔn)確的機(jī)械間隙量，即可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)械間隙量在空走刀時(shí)(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(gè)方向運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有換向，所以也不必考慮機(jī)械間隙量的誤差對(duì)零件加工精度的影響了。

　　7.2 刀位偏差補(bǔ)償

　　在對(duì)刀過(guò)程中或?qū)Φ逗蟆Ｍㄟ^(guò)光學(xué)測(cè)定法或試切測(cè)定法均可測(cè)出刀位偏差，一般采用自動(dòng)補(bǔ)償法補(bǔ)償?shù)段黄?，使加工由中各?hào)刀的刀位點(diǎn)都能重合于對(duì)刀基準(zhǔn)點(diǎn)上。通常，計(jì)算機(jī)將刀具的補(bǔ)償值與其進(jìn)給位移量合并執(zhí)行。

　　除了加工中刀具種類不多，工件輪廓類型也相應(yīng)簡(jiǎn)單的情況外。對(duì)刀位偏差一般不宜采用編程補(bǔ)償法。例如，當(dāng)需要用多把不同類別刀具加工同一工件時(shí)，如果采用編程補(bǔ)償法，不僅編程過(guò)程繁瑣，數(shù)據(jù)換算麻煩，校驗(yàn)加工程序也不方便，極易出錯(cuò)。

8 小結(jié)

　工藝設(shè)計(jì)是對(duì)工件進(jìn)行數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備工作，必須在數(shù)控編程工作之前進(jìn)行，因?yàn)橹挥泄に嚪桨复_定以后，編程才有依據(jù)。根據(jù)大量加工實(shí)例分析，工藝方面考慮不周是造成數(shù)控加工差錯(cuò)的主要原因之一，工藝設(shè)計(jì)搞不好，往往要成倍增加工作量，有時(shí)甚至要推倒重來(lái)。因此，對(duì)數(shù)控加工中的工藝設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行研究。具有重大實(shí)用意義。