数控加工工艺的设计优化方法

1.确定零件的数控加工内容

当选择并决定对某个零件进行数控加工后，还必须选择零件数控加工的内容，以决定零件的哪些表面要进行数控加工，一般可按下面顺序考虑：

1）普通机床无法加工的内容应作为数控加工优先选择的内容。

2）普通机床难加工、质量也难以保证的内容应作为数控加工重点选择的内容。

3）普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。

2.数控加工工艺路线设计

与通用机床加工工艺路线设计相比，数控加工工艺路线设计仅是对几道数控加工工序工艺过程的概括，而不是指从毛坯到成品的整个工艺过程。因此，数控加工工艺路线设计要与零件的整个工艺过程相协调，要从以下几个方面进行考虑。

（1）工序的划分 在划分工序时，要根据数控加工的特点以及零件的结构与工艺性、机床的功能、零件数控加工的内容多少、装夹次数及企业的生产组织状况等综合考虑。可以分别以所用的刀具、定位方式或加工内容等方法进行工序的划分。

（2）加工顺序的安排 在确定了某个工序的加工内容后，要详细安排这些工序内容的加工顺序，如一般数控铣削采用工序集中的方式，通常按照从简单到复杂的原则，先加工平面、沟槽和孔，再加工内腔和外形，最后加工曲面：先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。数控切削加工工序通常按下列原则安排顺序：

1）基准面先行原则：用做精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。例如箱体类零件加工时，总是先加工定位用的平面和定位孔，再以平面和定位孔位精基准加工孔系和其他平面。

2）先粗后精原则：先粗后精是指按照粗加工→半精加工→精加工的顺序进行加工，逐步提高加工精度。粗加工可在较短的时间内将工件表面上的大部分余量切除，一方面可提高金属切除率，另一方面可满足精加工的余量均匀性要求。若粗加工后所留余量不能满足精加工要求，则应安排半精加工。

3）先内后外原则：内表面加工散热条件较差，为防止热变形对加工精度的影响，应先安排加工。对于有内孔和外圆表面的零件加工，通常先加工内孔，后加工外圆。同样对于内外轮廓加工，先进行内轮廓（型腔）加工工序，后进行外形加工工序。

4）先主后次原则：零件的主要工作表面、装配基面应先加工，从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。

5）先面后孔原则：对于有平面和孔加工的零件，应先加工平面，后加工孔。加工顺序的安排还应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的要求综合确定。

（3）数控加工工序与普通工序的衔接 数控加工工序前后一般都穿插有其他普通工序，如衔接不好，就容易产生矛盾。解决的最好办法是相互建立状态要求，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理要求等。这样做的目的是相互满足加工要求，且质量目标及技术要求明确，验收时有依据。

3.数控加工工序设计(www.xing528.com)

数控加工工序设计的主要内容是进一步把本工序的加工内容、加工用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹都具体确定下来，为编制加工程序做好准备。在工序设计时应注意以下方面。

（1）工步设计 在一个数控加工工序内往往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比较复杂的工序，在工序内又细分为工步。工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑，划分的原则如下：

1）同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。若加工尺寸精度要求较高时，考虑到零件尺寸、精度和刚性等因素，可采用前者划分工步。若加工表面位置精度要求较高时，建议采用后者。

2）对于既有铣面又有镗孔的零件，可以采用“先面后孔”的原则划分工步。

3）按所用刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工生产率。

（2）定位基准的确定 在确定定位基准时，应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽量避免采用占机的人工调整式方案。

（3）夹具的选择 数控加工对夹具的要求可以从以下几个方面考虑：

1）尽可能做到一次装夹后能加工全部或大部分待加工表面，尽量减少装夹次数，以提高加工效率和保证加工精度。

2）尽量采用通用夹具和组合夹具，避免采用专用夹具。

3）装卸零件要方便可靠，能迅速完成零件的定位、夹紧和拆卸过程，以减少加工辅时间。

4）装夹方式需有利于数控编程计算的方便和精确，便于编程坐标系的建立。通常要求夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定，便于建立零件与机床坐标系的尺寸关系。

（4）刀具与切削参数的选择 刀具和切削参数的选择直接关系到加工精度、加工表面质量和加工效率，合理的刀具和切削参数可以使加工以最低的成本、最短的时间实现最佳的加工效果。

4.数控加工工艺文件编写

数控加工工艺文件的编写主要是数控加工工序卡的编写，这种卡片与普通机械加工工序卡片有许多相似之处，所不同的是数控加工工序卡片上的工序简图应注明编程原点与对刀点，并且具有一些简要的说明，包括所用机床型号、程序编号、刀具半径补偿和加工类型说明（粗、精加工、清角加工）等，以及主轴转速、进给速度和最大背吃刀量等切削参数的选定。