數(shù)控工藝的設計是進行數(shù)控加工的前期準備工作，是程序編制的依據(jù)。數(shù)控銑削加工工藝制訂的合理與否，直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和加工成本。設計數(shù)控工藝時，必須考慮周全，否則可能事倍功半，并造成不必要的損失。

1.2.1數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容

l 選擇并確定零件的數(shù)控加工內(nèi)容；
l 零件圖紙的數(shù)控工藝性分析，明確加工內(nèi)容和技術(shù)要求；
l 數(shù)控加工的加工工藝路線設計；
l 數(shù)控加工的工序設計，選擇刀具、夾具及切削用量；
l 處理特殊的工藝問題，如對刀點、換刀點確定，加工路線確定，刀具補償，分配加工誤差等。
l 數(shù)控加工技術(shù)文件的編寫。

1.2.2數(shù)控加工內(nèi)容的選定

　　當選擇并決定某個零件進行數(shù)控加工后，并不等于要把它所有的加工內(nèi)容都由數(shù)控完成，而可能只是其中的一部分內(nèi)容進行數(shù)控加工。
　　
　　選定數(shù)控加工內(nèi)容的出發(fā)點：解決加工難題、提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

　　在選擇時一般按如下順序考慮：

l 通用機床無法加工的內(nèi)容作為優(yōu)先選擇的內(nèi)容；
l 通用機床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應作為重點選擇內(nèi)容；
l 通用機床加工效率低，手工操作勞動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床存在富余能力的基礎(chǔ)上進行選擇。

　　一般來說，上述這些可加工內(nèi)容采用數(shù)控加工后，在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率與綜合經(jīng)濟效益等方面都會等到明顯提高，相比之下，下列一些內(nèi)容則不宜選擇采用數(shù)控加工。

l 需要通過較長時間占機調(diào)整的加工內(nèi)容，如：以毛坯的粗基準定位來加工*個精基準的工序等。
l 必須按工裝協(xié)調(diào)加工的孔及其它內(nèi)容。主要是采集編程用的數(shù)據(jù)有困難，協(xié)調(diào)效果也不一定理想,有“費力不討好”之感。
l 按某些特定的制造依據(jù)（如樣板、樣件、模胎等）加工的型面輪廓。取數(shù)據(jù)難，易與檢驗依據(jù)發(fā)生矛盾，增加編程難度。
l 不能在一次安裝中完成的其它零星部位，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機床補加工.

此外在選擇和決定加工內(nèi)容時，也要考慮生產(chǎn)批量，生產(chǎn)周期，工序間周轉(zhuǎn)情況等。

1.2.3數(shù)控加工工藝性分析

（1）審查與分析零件圖紙中的尺寸標注是否適合數(shù)控加工的特點
數(shù)控加工的尺寸標注方法是以同一基準標注或坐標標注。便于編程和尺寸間的協(xié)調(diào)，在保持設計、工藝、檢驗基準與編程原點設置的一致性方面帶來很大方便.
由于數(shù)控加工精度重復定位精度都很高，不會因產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性，因此改動局部的分散式標注為同一基準標注或坐標式標注是*可行的。

（2）審查與分析零件圖紙中構(gòu)成輪廓的幾何要素是否充分以及能否加工。
l 直線與圓弧、圓弧與圓弧的連接狀態(tài)是相切還是相交，以及能否成立；
l 零件輪廓表面能否構(gòu)建（加工）出來；
l 輪廓表面所給條件是否便于數(shù)學處理與計算等。

（3）審查與分析定位基準的可靠性。
數(shù)控加工特別強調(diào)定位加工，尤其是正反兩面都采用數(shù)控加工的零件，以同一基準定位十分必要，否則很難保證兩次定位安裝加工后兩個面上的輪廓位置及尺寸協(xié)調(diào)。因此，采用零件上的孔或?qū)ｉT設置工藝結(jié)構(gòu)作為定位基準。

（4）分析零件的材料及熱處理狀態(tài)，確定工件的變形情況，并制定解決工藝措施。
對圖紙的工藝性分析與審查，一般是在零件圖紙的設計和毛坯設計以后進行的，當要求根據(jù)數(shù)控加工工藝的特點，對圖紙或毛坯進行較大的更改是比較困難的，所以一定要把重點放在零件圖紙或毛坯圖紙初步設計與設計定型之間的工藝性審查與分析上。編程人員不但要積極參與審查和做仔細地工作，還要與設計人員密切合作，并盡力說服他們在不損害零件使用特性的許可范圍內(nèi)，更多地滿足數(shù)控加工工藝的各種要求。

1.2.4加工方法選擇及加工方案的確定

1.2.4.1機床的的選用

在數(shù)控機床上加工零件,一般有以下兩種情況：
l 一種是有零件圖樣和毛坯，要選擇適合加工該零件的數(shù)控機床；
l 另一種是已經(jīng)有了數(shù)控機床要選擇適合該機床加工的零件。
無論哪種情況，考慮的因素主要有毛坯的材料和類型、零件輪廓形狀的復雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數(shù)量、熱處理要求等。
數(shù)控機床的選用要滿足以下要求：
l 保證加工零件的技術(shù)要求，能夠加工出合格的工件；
l 有利于提高生產(chǎn)率；
l 可以降低生產(chǎn)成本。

1.2.4.2加工方法的選擇

加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和熱處理要求等全面考慮。

1.外圓表面：加工方法主要是車削和磨削。
2.內(nèi)孔表面：鉆、擴、鉸、鏜、拉、磨孔以及光整加工等。
3.平面：銑、刨、車（端面）、磨及拉削等。
4.平面輪廓：數(shù)控銑削、線切割及磨削等。

l 數(shù)控銑削加工適用于除淬火鋼以外的各種金屬;
l 數(shù)控線切割加工可用于各種金屬。
l 對曲率半徑較小的內(nèi)輪廓，宜采用線切割；
l 淬火后再加工的鋼件，宜采用線切割；
l 零件切削層深度很大的工件，可考慮采用線切割。
l 數(shù)控磨削適用于除有色金屬以外的各種金屬

5.曲面輪廓：主要是數(shù)控銑削。多采用球狀銑刀，以“行切法”加工。根據(jù)曲面形狀、刀具形狀以及精度要求等通常采用二軸半聯(lián)動或三軸聯(lián)動。對精度和表面粗糙度要求高的曲面，當采用三軸聯(lián)動的“行切法“加工不能滿足要求時，
可用模具銑刀，采用四坐標或五坐標聯(lián)動加工。
表面加工方法的選擇，除了考慮加工質(zhì)量、零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、零件的材料和硬度以及生產(chǎn)類型外，還要考慮到加工的經(jīng)濟性。在選擇加工方法時，應根據(jù)工件的精度要求選擇與經(jīng)濟精度相適應的加工方法。

1.2.5數(shù)控加工的加工工藝路線設計

數(shù)控加工的工藝路線僅僅是零件加工工藝過程中的數(shù)控加工部分，一般均穿插在零件加工的整個過程中。因此，在設計數(shù)控加工工藝路線時，一定要考慮周全，使之與整個工藝路線協(xié)調(diào)吻合。
在數(shù)控工藝路線設計中主要應注意以下問題：

1.2.5.1工序的劃分

在數(shù)控機床上加工零件，工序應比較集中，在一次裝夾中應盡可能完成大部分工序，首先應根據(jù)零件圖樣，考慮被加工零件是否可以在一臺數(shù)控機床上完成整個零件的加工工作。若不能，則應選擇哪一部分零件表面需用數(shù)控機床加工，即對零件進行工序劃分。
一般工序劃分有以下幾種方式：
l 按所用刀具劃分工序。
即以同一把刀具完成的哪一部分工藝過程為一道工具。
目的：減少安裝次數(shù)，提高加工精度；減少換刀次數(shù)，縮短輔助時間，提高加工效率。
適用于工件的待加工表面較多，機床連續(xù)工作時間過長（如在一個工作班內(nèi)不能完成），加工程序的編制和檢查難度較大等情況。
l 按安裝次數(shù)劃分工序
即以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序.
適合于加工內(nèi)容不多的工件，加工完成后就能達到待檢狀態(tài)。
l 以粗、精加工劃分工序
即粗加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。
適用于加工變形大，需要粗、精加工分開的零件，如薄壁件或毛坯為鑄件和鍛件，也適用于需要穿插熱處理的零件。
l 以加工部位劃分工序。
即完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序。
適用于加工表面多而復雜的零件，此時，可按其結(jié)構(gòu)特點（如內(nèi)形、外形、曲面和平面）將加工劃為分幾個部分。

1.2.5.2工步的劃分

工步的劃分主要從加工精度和效率兩方面考慮。在一個工序內(nèi)往往采用不同刀具和切削用量，對不同表面進行加工。為了便于分析和描述復雜的工序，在工序內(nèi)又細分為工步。以加工中心為例說明工步劃分的原則。
l 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，整個加工表面按先粗后精分開進行。
l 對于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔，以提高孔的加工精度。因銑削時切削力較大，工件易發(fā)生變形，先銑面后鏜孔，使其有一段時間恢復，可減少由變形而引起的對孔精度的影響。
l 某些機床的工作臺回轉(zhuǎn)時間比換刀時間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數(shù)，提高加工效率。
總之，工序與工步的劃分要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求等情況綜合考慮。

1.2.5.3加工順序的安排

順序的安排應根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀態(tài)，定位安裝與夾緊的要求來考慮,重點是不能破壞工件的剛性。
順序安排的原則如下：
①上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊,中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮；
②*行內(nèi)形、內(nèi)腔的加工，再進行外形的加工；
③以相同定位、夾緊方式或同一刀具加工的工序，連續(xù)進行，以減少重復定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)。
④在同一安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞較小的工序。

1.2.5.4數(shù)控工序與普通工序的銜接

數(shù)控工序前后一般都穿插有其它普通工序，如銜接得不好就容易產(chǎn)生矛盾，的辦法是相互建立狀態(tài)要求，如：要不要留加工余量，留多少；；定位面、孔的精度要求及形位公差；對校形工序的技術(shù)要求；毛坯的熱處理狀態(tài)等。
目的是達到相互能滿足加工需要，且質(zhì)量目標及技術(shù)要求明確，交接驗收有依據(jù)。
關(guān)于手續(xù)問題，如果在同一車間，可由編程人員與主管該零件的工藝員共同協(xié)商確定，在制訂工序工藝文件中互相會簽，共同負責；如不是同一車間，則應使用交接狀態(tài)表進行規(guī)定，共同會簽，然后反映在工藝規(guī)程中。

1.2.6數(shù)控加工工序的設計

主要任務是將本工序的加工內(nèi)容、切削用量、工裝、刀具、定位夾緊方式及刀具運動軌跡等具體確定下來，為程序編制做好充分準備。

1.2.6.1確定走刀路線和工步順序

走刀路線是刀具刀位點在整個加工工序中的運動軌跡，它不但包含了工步的內(nèi)容，也反映了工步的順序。
走刀路線確定原則：
①尋求zui短路徑，減少空刀時間以提高加工效率；
②為保證加工精度和粗糙度要求，應安排粗精加工，精加工輪廓應在一次走刀中連續(xù)加工出來。
③刀具切入、切出工件時沿切線方向進行，以避免在工件表面形成接刀痕。
④應選擇對加工變形小的走刀路線，對薄板類零件應采用分層切削或?qū)ΨQ切削的走刀路線。
⑤使數(shù)值計算簡單，以減少編程運算量。

1.2.6.2定位基準與夾緊方案的確定

①力求工藝、計算、編程的基準與設計基準重合；
②盡量減少裝夾次數(shù)，以提高形位精度；
③避免采用占機人工調(diào)整方式。

1.2.6.3對刀點、工序起點、換刀點

1.對刀點

對刀點就是刀具相對工件運動的起點，也稱程序起點。其作用是確定編程原點在工件上的位置，因此其位置必須與工件的定位基準有固定尺寸關(guān)聯(lián)。
選擇原則：
l 便于數(shù)學處理和程序編制；
l 找正容易；
l 對刀誤差小；
l 退回對刀點便于檢測 ；
l 工件裝夾方便。

2.工序起點

某工步走刀路線的起點。
工序起點合理與否，直接影響本工步走刀路線的長短。
工步走刀路線結(jié)束時，一般應回到工序起點，也可直接移動到下一工步工序起點或返回對刀點。

3.換刀點

換刀點是指加工中心在加工過程中自動換刀時刀具所處位置。
為防止換刀時刀具和工件或夾具相撞，一般換刀點設在工件的外邊或機床上某一固定位置。

1.2.6.4夾具的選用

1.基本要求：
①夾具應能保證在機床上定向安裝，以保證零件安裝方位與機床坐標系及編程坐標系的方向一致，還要求協(xié)調(diào)零件定位面與機床之間保持一定的坐標尺寸。
②夾具應盡可能開敞，夾緊元件與加工面間應有一定的安全距離，且夾緊元件因盡可能低；
③夾具的剛性與穩(wěn)定性要好，在加工過程中盡量不要更換夾緊點。
2.選用原則：
①批量很小時，盡量采用組合夾具，可調(diào)式夾具及其它通用夾具；
②小批量或成批生產(chǎn)時，可考慮夾具，但應力求簡單；
③批量較大時，可采用氣動、液動夾具或多工位夾具。

1.2.6.5刀具的選擇

刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時通常考慮機床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。
基本要求：
①剛性好
可采用大切削用量提高生產(chǎn)效率,另外當加工余量很不均勻時,可基本不用調(diào)整切削用量,或不需要采用分層切削。
②耐用度要高
可避免因刀具磨損而影響加工精度，以及換刀操作。
③幾何參數(shù)合理、排屑性能好。

1.2.6.6切削用量

切削用量主要包括切削深度、主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、進給量。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并編入相應的程序單中。
合理選擇切削用量的原則是：
l 粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也要考慮經(jīng)濟性和加工成本。
l 半精加工和精加工時，應在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。
具體數(shù)值應根據(jù)工件材料、熱處理狀態(tài)、表面粗糙度以及刀具材料等確定，確定時應努力尋求切削速度、切削深度、進給量相互適應的*參數(shù)。也可根據(jù)刀具廠商提供的推薦值選用并試切調(diào)整 。
在選擇進給速度時，還要注意零件加工中的特殊因素。如在輪廓加工中，當零件輪廓有拐角時，刀具易產(chǎn)生“超程”現(xiàn)象，從而導致加工誤差，如下圖所示。解決的辦法是，在編程時，在接近拐角前適當降低進給速度，過拐角后再逐漸增加進給速度。
但這一問題在目前的數(shù)控系統(tǒng)中并不明顯，原因是現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)一般都具有在工件拐角處自動進行加減速處理的能力，只有在較老的數(shù)控系統(tǒng)中，才需考慮該問題。另外也還可以通過機床上的速度倍率旋鈕進行適當修正。