第一章数控机械加工基础1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺檔。
生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来实现。
因此，机械加工工艺规程设计是一项重要和严肃的工作。
它要求设计者具备丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。
1.1.1机械加工工艺规程的作用1、工艺规程是生产准备工作的基础在新产品投入生产以前，必须根据工艺规程进行有关的技术准备和生产准备工作。
例如，原材料及毛坯的供给工艺装备（刀具、夹具、量具）的设、制造及采购机床负荷的调整作业计划的安排，劳动力的分配等。
2、工艺规程是组织生产的指导性文件生产的计划和调度、工人的操作、质量的检查等都是以工艺规程为依据。
按照它进行生产，有利于稳定性生产秩序，保证产品质量，获得较高的生产率和较好的经济性。
3、工艺规程是新建和扩建工厂（或车间）时的原材料根据生产纲领和工艺规程可以确定生产所需的机床和其它设备的种类、规格和数量、车间面积、生产工人的工种、等级及数量、投资预算及辅助部门的安排等。
4、便于积累、交流和推广行之有效的生产经验5、已有的工艺规程可供以后制定类似零件的工艺规程时做参考，以减少制定工艺规程的时间和工作量，也有利于提高工艺技术水准。
1.1.2加工工艺主要包括以下内容1、选择适合在数控机床上加工的零件，确定数控机床加工内容。
2、对零件图样进行数控加工工艺分析，明确加工内容以及技术要求。
3、具体设计数控加工工序，如：工步的划分﹑工件定位与夹具的选择﹑刀具的选择﹑切削用量的确定等。
4、处理特殊的工艺问题，如：对刀点﹑换刀点的选择，加工路线的确定，刀具补偿等。
5、编程误差及其控制。
6、处理数控机床上部分工艺指令，编制工艺文件。
1.1.3、数控加工工艺分析数控加工工艺分析涉及的内容很多，在此仅从数控加工的必要性﹑可能性与方便性加以分析。
1. 零件加工工艺分析决定于零件进行数控加工的内容1) 优先选择通用机床无法加工的内容进行数控加工2) 重点选用通用机床难以加工或指令难以保证的内容进行数控加工3) 采用通用机床加工效率较底,劳动强度较大的内容,在数控机床尚存在富裕能力的基础上选择数控加工2. 零件的结构工艺分析1) 零件的内腔和外型尽可能的采用统一的几何类型和尺寸。
这样可以减少刀具的规格和换刀的次数，有利于编程和提高生产效率。
2）内槽圆角的大小决定了刀具直径的大小，因此内槽圆角不应过小。
3）铣削零件的低平面时，槽底圆角半径r不应过大4）保证基准的统一。
1.1.4、机械加工工艺规程的制定次序1、机械加工工艺规程的设计原则(1)、确保加工质量，可靠的达到产品图样所提出的全部技术条件；(2)、提高生产率，保证按期完成不利正超额完成生产任务；(3)、减少人力和物力的消耗，降低生产成本；(4)、尽量降低工人的劳动强度，使操作工人有良好的工作条件。
2、机械加工工艺规程的制订步骤和内容:(1)、分析研究产品的装配图和零件图①熟悉产品的性能、用途、工作条件明确各零件的相互装配位置及其作用，了解及研究各项技术条件制定的依据，找出其主要技术要求和关键技术问题等。
②对装配图和零件图进行工艺审查所谓零件的结构工艺性就是在满足使用的前提下制造该零件的可行性和经济性。
功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差别。
所谓结构工艺性好，是指在现有的工艺条件下即能方便制造，又有较低的生产成本。
主要包括以下3个方面：1）审查图样的完整性和正确性审查是否有足够的视图，尺寸、公差和技术要求是否标注齐全等。
如有遗漏，应提出修改意见。
2）审查零件的技术要求的合理性审查加工表面的尺寸精度、几何形状精度、各加工表面之间的相互位置精度、表面粗糙度、热处理等是否合理，在现有的生产条件下是否能达到，需要采取何种工艺措施，过高的精度、郭小的表面粗糙度要求和其它过严的技术要求会使工艺过程复杂、加工困难。
3）审查零件的结构工艺性审查零件的架构工艺性是否合理(2)、选择毛坯主要依据是零件在生产中的作用和生产纲领以及零件本身的结构(3)、制定工艺路线（常见工艺流程如下图所示）工艺路线的拟定是制订工艺规程的总体布局，包括：选择定为基准，制订加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验及其它辅助工序（去毛刺、倒角等）。
它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。
因此，拟定工艺路线是制订工艺规程的关键一步，必须在充分调查研究的基础上，提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。
(4)、确定各工序所采用的设备(5)、确定各工序所采用的工艺设备(6)、确定各主要工序的技术要求及检验方法(7)、确定各工序的加工余量、工序尺寸和公差(8)、确定切削用量正确选择切削用量，对保证加工质量、提高生产率降低刀具的损耗和工艺成本都有很大的意义。
在单件、小批生产中，为了简化工艺檔及生产管理，常不规定具体的切削用量，由操作人员结合具体生产情况来确定。
在大批、大量生产中，对自动机床、仿真机床、组合机床以及加工质量要求很高的工序，应科学地严格地选择切削用量，以保证生产节拍和加工质量。
(9)、确定工时定额目前，工时定额主要是按生产实践统计资料来确定。
对于流水线和自动线。
由于有具体规定的切削用量，工时定额可以部分通过计算得出。
10、技术经济分析11、填写工艺檔1.2 数控加工工艺设计数控加工工艺设计和普通加工工艺设计相似。
首先需要选择定位基准；在确定所有加工表面的加工方法和加工方案。
然后确定所有工步的加工顺序，把相邻的工步划分为一个工序，即进行工序划分。
最后在将需要的其它工序如普通加工工序﹑辅助工序﹑热处理工序等插入，并衔接于数控加工工序序列之中。
1. 定位基准的选择（1）精基准的选择精基准的选择应从保证零件的加工精度，特别是加工表面的相互位置精度来考虑，同时也必须尽量使装夹方便，夹具结构简单可靠。
精基准的选择应遵循如下原则：1）“基准重合”的原则即应尽量可能选用设计基准作为精基准，这样可以避免由于基准不重合而引起的误差。
2）“基准统一”的原则即在加工工件的多个表面时尽量可能使用同一组定位基准3）“互为基准”的原则当两个加工表面相互位置精度以及他们的自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可以采用互为基准的原则，反复多次进行加工。
4）“自为基准”的原则有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，在加工时就应尽量选择加工表面自身为精基准，而该表面与其它表面之间的位置精度则由先行工序保证。
（2）粗基准的选择粗基准的选择主要影响不加工与加工表面之间的相互位置精度，以及加工表面的余量分配。
粗基准的选择应遵守的原则如下：1）如果必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置精度要求，则应以不加工表面为粗基准。
2）若必须首先保证工件上某重要表面加工均匀，则应选择该表面为粗基准。
3）选作粗基准的表面应尽量平整光洁，不应有飞边﹑浇冒口等缺陷。
4）粗基准唯一只使用一次。
2. 加工方法和加工方案的选择（1）加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。
由于获得同一精度和表面粗糙度的加工方法很多，因此在实际选择时，要结合零件的结构形状﹑尺寸大小和热处理要求等全面考虑。
工件表面轮廓的不同，选择的数控机床和加工方法也不同。
应根据零件的尺寸精度﹑倾斜角的不同﹑刀具的形状﹑零件的装夹方法﹑编程的难易程度等因素，选择一个较合理的加工方案。
（2）加工方案的确定确定加工方案时，首先应根据表面的加工精度和表面粗糙度要求，初步确定为达到这些要求所需要的最终加工方法，然后在确定其前面一系列的加工方法，即获得该表面的加工方案3.加工顺序的安排(1) 合理进行工序组合,尽量采用工序集中,即将工件的加工集中到少数工序完成,每道工序的加工内容较多.(2) 定位基准面在工艺过程一开始就进行粗﹑精加工,然后在加工其余表面.(3) 精度要求较高的主要表面的粗加工一般应安排在次要表面加工之前,这样有利于及时发现毛坯的内在缺陷.(4) 加工大表面时,内应力和热变形对工件影响较大,一般也需要先加工(5) 对箱体类零件,为提高孔的位置精度,应先加工面,后加工孔.(6) 加工中容易损伤的零件,应放在加工路线的后面.(7) 应尽量使工件的装夹次数﹑工作台转动次数﹑刀具更换次数及所有空运行的时间减至最少,提高加工精度和生产效率。
（8）为了提高机床的使用效率，在保证质量的前提下，可将粗﹑精加工合二为一成为一道工序。
4.走到路线的确定寻求最短加工路线如加工下图a所示零件上的孔系。
b图的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。
若改用c图的走刀路线，减少空刀时间，则可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。
最终轮廓一次走刀完成为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。
如下图a为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓。
但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。
所以如采用b图的走刀路线，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。
图c也是一种可考虑的走刀路线方式。
选择切入切出方向考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；a) 零件图样b) 路线c) 路线a) 路线b) 路线c) 路线应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕，如下图所示。
选择使工件在加工后变形小的路线对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线，安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。
5. 确定定位和夹紧方案在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；（2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；（3）夹紧方式可靠，夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。
6、确定刀具与工件的相对位置对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，这一相对位置是通过确认对刀点来实现的。
对刀点是数控加工时刀具相对零件运动的起点，可以设置在被加工零件上，也可以设置在夹具上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置。
对刀点的选择原则如下：对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；注：通常对刀点选在编程原点在使用对刀点确定加工原点时，就需要进行“对刀”（碰数）。
