四川机电职业技术学院
1
本章授课进程与主要内容：
1,数控加工技术概述
2,数控加工的工艺设计
3,零件的结构设计与数控加工工艺性第二章：数控加工工艺基础四川机电职业技术学院
2
第一节、数控加工技术概述一、数控加工工艺的概念数控加工工艺，就是使用数控加工零件的一种工艺方法。
数控机床的应用使机械加工的全过程产生了大的变化。涉及加工设备、工艺、工装和自动加工过程的自动控制。
拟定数控加工工艺是进行数控加工的一项基础性工作。设备使用效果在于用户数控加工中技术的高低和工艺的拟定的正确合理与否了解工艺的内容、特点、适应性。
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3
二、数控加工工艺的主要内容数控加工与普通机床加工在方法与内容上有相似之处,最大区别在控制方式上 。
以切削加工为例：
通用机床加工零件,某道工序,其工步,机床运动先后次序,
位移量,行走路线,切削参数的选择等,由操作者自行考虑 。
手工完成 。
数控加工时,将加工过程中所需的多种操作及刀具的切削用量,走刀方向,切削速度都用数字化的代码表示,编成程序 。
并把这些代码输入数控装置,通过计算机对输入的信息进行处理与运算,发出各种指令来控制机床的运动 。 加工出零件 。
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4
数控加工工艺的主要内容
1）适应性分性，选择加工零件及内容
2）数控加工工艺分析
3）工艺设计
4）对零件进行数据处理
5）编写程序
6）校对与修改程序
7）首件试加工
8）编写工艺技术文件四川机电职业技术学院
5
三、数控加工的工艺特点
（ 1）工艺内容十分具体由操作工人灵活掌握并通过适时调整来处理的许多具体工艺问题和细节，在数控加工时就转变为编程人员必须事先设计和安排的内容。
(2)工艺的设计非常严密自动化程度较高，但自适应性差，每一环节都要考虑
（ 3）注重加工的适应性选择加工方法和加工对象要注意。要适合机床的加工特点四川机电职业技术学院
6
四、数控加工的特点
1、优点 （ 1）自动化程度高
（ 2）加工的零件一致性好
（ 3）生产效率较高
（ 4）便于产品研制
（ 5）便于实现计算机辅助设计与制造一体化
2、缺点 （ 1）加工成本高
（ 2）只适宜于多品种小批量或中批量生产
（ 3）维修困难四川机电职业技术学院
7
五、数控加工的工艺适应性
1、最适应性
1）形状复杂，加工精度高，通用加工设备无法达到质量要求的零件
2）用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件
3）难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或合型零件；
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8
2、较适应类
1）通用机床上加工时易受人为因素干扰，造成大经济损失。
2）在通用机床上加工必须制造复杂的专用工装零件。
3）需要多次更该设计后才能定型的零件
4）在通用机床上加工需要作长时间调整的零件
5）通用机床加工，生产率低或劳动强度大的零件四川机电职业技术学院
9
3,不适应类
1） 生产批量大的零件
2） 装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件
3） 加工余量不稳定,且数控机床无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的
4） 必须用特定的工艺装备协调加工的零件四川机电职业技术学院
10
第二节 数控加工的工艺设计一、数控加工工艺设计的主要内容工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺工作，工艺方案确定以后，编程才有依据
1）根据适应性，选择零件数控加工内容
2）对零件进行数控工艺性分析
3）拟定加工工艺路线
4）设计数控加工工序
5）编写数控加工专用技术文件四川机电职业技术学院
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二、数控加工工艺的设计
1、选择并决定进行数控加工的内容选择数控加工不等于零件全部都如此，需对零件图纸进行工艺分析，选择性的数控加工，选择顺序如下
1）普通机床无法加工的
2）普通机床难加工，质量又难保证
3）普通机床效率低，劳动强度大四川机电职业技术学院
12
下列加工内容则不宜采用数控加工
（ 1） 需要通过较长时间占机调整的加工内容 （ 毛坯的粗基准定位加工第一个精基准的工序 ）
（ 2） 必须按专用工装协调的孔及其它加工内容
（ 3） 不能在一次安装中加工完成的其它零星部位,采用数控加工效果不明显,可安排普通机床加工四川机电职业技术学院
13
2,选择数控加工方法
（ 1） 旋转体零件的加工 数控车床或数控磨床来加工车削零件毛坯多为棒料或锻坯,加工余量较大且不均匀,因此在编程中,粗车的加工路线往往是要考虑的主要问题 。
（ 2） 孔系零件的加工 孔数多,孔位置精度要求较高,宜采用点位直线控制的数控钻与镗床加工 。 减轻工人劳动强度,
提高生产率,易于保证精度 。
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14
（ 3）平面与曲面轮廓零件的加工平面轮廓多为直线和圆弧组成，两坐标联动的铣床上加工。
曲面轮廓的零件，多采用三个或三个以上坐标联动的铣床或加工中心。
（ 4）模具型腔的加工 型腔表面复杂、不规则，表面质量及尺寸精度要求高，且常采用硬、韧的难加工材料，此时考虑选用粗铣后数控电火花成形加工。
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15
（ 5）板材零件的加工 该类零件根据零件形状采用数控剪板机，数控板料折弯机及数控冲压机加工。
传统冲压工艺是按模具生产工件的形状，模具结构复杂，
易磨损，价格昂贵，生产率低。
数控冲压设备，能使加工过程按程序要求自动控制，采用小模具冲压加工形状复杂的大工件，一次装夹集中完成多工序加工。
采用软件排样，即能保证加工精度，又能获得高的材料利用率。
（ 6）平板形零件的加工 选数控电火花线切割机床加工，
工件内侧角部的最小半径由金属丝直径限制外，任何复杂的内外侧形状都可以加工。
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16
三、数控加工零件的工艺性分析从可能性和方便性分析
1、零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则
（ 1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。便于编程，便于尺寸之间的相互协调。
（ 2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分手工编程，要计算每个接点坐标。在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义 。
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2、零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点
1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型,减少刀具规格和换刀次数
2）内槽圆角的大小决定刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应太小。
3）零件铣削底平面时，槽底圆角半径不应过大。图 7-4
4）应采用统一的基准定位 保证两次装夹加工其相对位置的准确性。
零件上最好有合适的孔作为定位孔作为定位基准孔四川机电职业技术学院
18
四、数控加工的工艺路线设计
1、工序划分数控加工零件，工序可以集中，尽可能一次装夹中完成大部分或全部工序。根据零件图样，分析是否可以在一台数控机床机床完成全部工序。
（ 1）按零件装夹定位方式划分工序零件结构形状不同，定位方式不同。加工外形，以内形定位；加工内形，以外形定位。
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19
（ 2） 按粗,精加工划分工序根据零件的加工精度,刚度和变形等因素来划分工序,先粗加工在精加工 。
用不同的机床或不同的刀具进行 。 一次安装中,不允许将零件某一部分表面加工完毕后,再加工零件的其它的表面 。
如图 7-6,先切出除整个零件的大部分余量,再将其表面精车一遍,以保证加工精度和表面粗糙度的要求 。
（ 3） 按所用刀具划分工序在一次装夹中,尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位四川机电职业技术学院
20
2,工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑 。 一个工序内往往采用不同的刀具和切削用量,对不同的表面进行加工 。 工序又细分为工步 。 以加工中心为例说明工步划分原则
1） 同一表面按粗加工,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 。
2） 对于又铣又镗的零件,可先铣面后镗孔 。
此法可提高孔的加工精度 。 铣削时切削力较大,工件易发生变形 。
3） 按刀具划分工步 。 某些机床工作台回转时间比换刀时间短,以刀具划分工步,减少换刀次数,提高效率 。
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3,加工顺序的安排根据零件的结构和毛坯状况,以及定位安装与夹紧的需要来考虑,重点是保证定位夹紧时工件的刚度和有利于保证加工精度 。
1） 上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧
2） 先进行外型加工工序,后进行内型加工工序
3） 以相同定位,夹紧方式或同一把刀具加工的工序,最好连续进行,以减少重复定位次数,换刀次数与挪动压紧元件次数 。
4） 在同一次安装中进行的多道工序,应先安排对工件刚性破坏较小的工序 。
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4、数控加工工序与普通工序的衔接数控加工的工艺路线设计仅是几道数控加工工艺过程，
而不是毛坯到成品的整个工艺过程。数控加工工序穿插与整个工艺过程的中间，则工艺路线设计应与整个工艺过程协调。
建立相互状态要求，如：留多少加工余量；定位面与定位孔的精度要求及形位公差；对毛坯的热处理状态要求；目的是达到相互能满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，
交接验收有依据。
数控工艺路线设计是下一步工序设计的基础，设计质量直接影响零件的加工质量与生产效率。
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五、、数控加工工序设计主要任务：拟定本工序的具体加工内容、切削用量、定位夹紧方式及刀具运动轨迹，选择刀具、夹具、量具等工艺装备，
为编制加工程序作充分准备。 注意几点
1、确定走刀路线和安排工步顺序走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，包括工步内容，反映工步顺序，是编程的重要依据之一。工步划分与安排根据走刀路线进行。确定走刀路线应注意：
1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度；
2）数值计算简单，以减少编程工作量；
3）应使加工路线最短
4）加工后变形较小的路线。例如细长轴或薄板零件，采用多次走刀加工。
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确定加工路线，还考虑加工余量和机床、刀具刚度，确定一次走刀还是多次走刀，顺铣还是逆铣铣削平面零件，一般采用立铣刀侧刃进行切削。
为减少接刀痕迹，保证表面质量，铣刀的切入和切出点要精心设计。切入与切出应沿零件轮廓曲线的延长线进行。
铣削内轮廓表面时，切入与切出无法延伸，铣刀可沿零件轮廓的法线方向切入与切出，并将切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交接点。
凹槽的三种加工路线，行切法，差；环切法，中；先行后环，好。
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2、定位基准与夹紧方案的确定 注意三点
1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一；
2）尽量减少装夹次数
3）避免采用占机人工调整式方案
3、夹具的选择
1）零件批量小，尽量采用组合夹具、可调式夹具和通用夹具；
2）成批生产时，采用专用夹具，力求结构简单；
3）夹具尽量要开敞，避免干涉
4）装卸零件要方便可靠四川机电职业技术学院
26
4、刀具的选择数控加工的特点对刀具的强度及耐用度要求高，强度不好，
刀具不宜做粗、精加工，影响生产效率；耐用度差，经常换刀、对刀，增加辅助时间，容易在工件轮廓上留下接刀刀痕。
刀具、辅具的选择原则：质量第一，价格第二。
5、确定对刀点与换刀点对刀点就是刀具相对工件运动的起点。选择该点时，考虑找正容易，编程方便，对刀误差小，加工时检验方便、可靠。
选择原则：
1）刀具起点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。
如孔定位，将孔中心作为对刀点，提高零件的加工精度四川机电职业技术学院
27
2） 对刀点应选在便于观察和检测,对刀方便的位置上
3） 对于建立了绝对坐标系的数控机床,对刀点最好选在该坐标系的原点上,或选在已知坐标值的点上,便于坐标值的计算对刀误差可通过试切加工结果进行调整换刀点是加工中心,数控车床等多刀加工机床而设置的,
为防止换刀碰伤零件或夹具,换刀点常常设置在被加工零件的外面一定距离的地方 。
6,确定切削用量主要包括背吃刀量,主轴转速及进给速度等,对粗精加工,
钻,铰,镗孔与攻螺纹等不同切削用量都应编入加工程序 。
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本章授课进程与主要内容：
1,数控加工技术概述
2,数控加工的工艺设计
3,零件的结构设计与数控加工工艺性第二章：数控加工工艺基础四川机电职业技术学院
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第一节、数控加工技术概述一、数控加工工艺的概念数控加工工艺，就是使用数控加工零件的一种工艺方法。
数控机床的应用使机械加工的全过程产生了大的变化。涉及加工设备、工艺、工装和自动加工过程的自动控制。
拟定数控加工工艺是进行数控加工的一项基础性工作。设备使用效果在于用户数控加工中技术的高低和工艺的拟定的正确合理与否了解工艺的内容、特点、适应性。
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二、数控加工工艺的主要内容数控加工与普通机床加工在方法与内容上有相似之处,最大区别在控制方式上 。
以切削加工为例：
通用机床加工零件,某道工序,其工步,机床运动先后次序,
位移量,行走路线,切削参数的选择等,由操作者自行考虑 。
手工完成 。
数控加工时,将加工过程中所需的多种操作及刀具的切削用量,走刀方向,切削速度都用数字化的代码表示,编成程序 。
并把这些代码输入数控装置,通过计算机对输入的信息进行处理与运算,发出各种指令来控制机床的运动 。 加工出零件 。
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数控加工工艺的主要内容
1）适应性分性，选择加工零件及内容
2）数控加工工艺分析
3）工艺设计
4）对零件进行数据处理
5）编写程序
6）校对与修改程序
7）首件试加工
8）编写工艺技术文件四川机电职业技术学院
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三、数控加工的工艺特点
（ 1）工艺内容十分具体由操作工人灵活掌握并通过适时调整来处理的许多具体工艺问题和细节，在数控加工时就转变为编程人员必须事先设计和安排的内容。
(2)工艺的设计非常严密自动化程度较高，但自适应性差，每一环节都要考虑
（ 3）注重加工的适应性选择加工方法和加工对象要注意。要适合机床的加工特点四川机电职业技术学院
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四、数控加工的特点
1、优点 （ 1）自动化程度高
（ 2）加工的零件一致性好
（ 3）生产效率较高
（ 4）便于产品研制
（ 5）便于实现计算机辅助设计与制造一体化
2、缺点 （ 1）加工成本高
（ 2）只适宜于多品种小批量或中批量生产
（ 3）维修困难四川机电职业技术学院
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五、数控加工的工艺适应性
1、最适应性
1）形状复杂，加工精度高，通用加工设备无法达到质量要求的零件
2）用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件
3）难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或合型零件；
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2、较适应类
1）通用机床上加工时易受人为因素干扰，造成大经济损失。
2）在通用机床上加工必须制造复杂的专用工装零件。
3）需要多次更该设计后才能定型的零件
4）在通用机床上加工需要作长时间调整的零件
5）通用机床加工，生产率低或劳动强度大的零件四川机电职业技术学院
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3,不适应类
1） 生产批量大的零件
2） 装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件
3） 加工余量不稳定,且数控机床无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的
4） 必须用特定的工艺装备协调加工的零件四川机电职业技术学院
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第二节 数控加工的工艺设计一、数控加工工艺设计的主要内容工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺工作，工艺方案确定以后，编程才有依据
1）根据适应性，选择零件数控加工内容
2）对零件进行数控工艺性分析
3）拟定加工工艺路线
4）设计数控加工工序
5）编写数控加工专用技术文件四川机电职业技术学院
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二、数控加工工艺的设计
1、选择并决定进行数控加工的内容选择数控加工不等于零件全部都如此，需对零件图纸进行工艺分析，选择性的数控加工，选择顺序如下
1）普通机床无法加工的
2）普通机床难加工，质量又难保证
3）普通机床效率低，劳动强度大四川机电职业技术学院
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下列加工内容则不宜采用数控加工
（ 1） 需要通过较长时间占机调整的加工内容 （ 毛坯的粗基准定位加工第一个精基准的工序 ）
（ 2） 必须按专用工装协调的孔及其它加工内容
（ 3） 不能在一次安装中加工完成的其它零星部位,采用数控加工效果不明显,可安排普通机床加工四川机电职业技术学院
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2,选择数控加工方法
（ 1） 旋转体零件的加工 数控车床或数控磨床来加工车削零件毛坯多为棒料或锻坯,加工余量较大且不均匀,因此在编程中,粗车的加工路线往往是要考虑的主要问题 。
（ 2） 孔系零件的加工 孔数多,孔位置精度要求较高,宜采用点位直线控制的数控钻与镗床加工 。 减轻工人劳动强度,
提高生产率,易于保证精度 。
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（ 3）平面与曲面轮廓零件的加工平面轮廓多为直线和圆弧组成，两坐标联动的铣床上加工。
曲面轮廓的零件，多采用三个或三个以上坐标联动的铣床或加工中心。
（ 4）模具型腔的加工 型腔表面复杂、不规则，表面质量及尺寸精度要求高，且常采用硬、韧的难加工材料，此时考虑选用粗铣后数控电火花成形加工。
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（ 5）板材零件的加工 该类零件根据零件形状采用数控剪板机，数控板料折弯机及数控冲压机加工。
传统冲压工艺是按模具生产工件的形状，模具结构复杂，
易磨损，价格昂贵，生产率低。
数控冲压设备，能使加工过程按程序要求自动控制，采用小模具冲压加工形状复杂的大工件，一次装夹集中完成多工序加工。
采用软件排样，即能保证加工精度，又能获得高的材料利用率。
（ 6）平板形零件的加工 选数控电火花线切割机床加工，
工件内侧角部的最小半径由金属丝直径限制外，任何复杂的内外侧形状都可以加工。
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三、数控加工零件的工艺性分析从可能性和方便性分析
1、零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则
（ 1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。便于编程，便于尺寸之间的相互协调。
（ 2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分手工编程，要计算每个接点坐标。在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义 。
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2、零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点
1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型,减少刀具规格和换刀次数
2）内槽圆角的大小决定刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应太小。
3）零件铣削底平面时，槽底圆角半径不应过大。图 7-4
4）应采用统一的基准定位 保证两次装夹加工其相对位置的准确性。
零件上最好有合适的孔作为定位孔作为定位基准孔四川机电职业技术学院
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四、数控加工的工艺路线设计
1、工序划分数控加工零件，工序可以集中，尽可能一次装夹中完成大部分或全部工序。根据零件图样，分析是否可以在一台数控机床机床完成全部工序。
（ 1）按零件装夹定位方式划分工序零件结构形状不同，定位方式不同。加工外形，以内形定位；加工内形，以外形定位。
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（ 2） 按粗,精加工划分工序根据零件的加工精度,刚度和变形等因素来划分工序,先粗加工在精加工 。
用不同的机床或不同的刀具进行 。 一次安装中,不允许将零件某一部分表面加工完毕后,再加工零件的其它的表面 。
如图 7-6,先切出除整个零件的大部分余量,再将其表面精车一遍,以保证加工精度和表面粗糙度的要求 。
（ 3） 按所用刀具划分工序在一次装夹中,尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位四川机电职业技术学院
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2,工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑 。 一个工序内往往采用不同的刀具和切削用量,对不同的表面进行加工 。 工序又细分为工步 。 以加工中心为例说明工步划分原则
1） 同一表面按粗加工,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 。
2） 对于又铣又镗的零件,可先铣面后镗孔 。
此法可提高孔的加工精度 。 铣削时切削力较大,工件易发生变形 。
3） 按刀具划分工步 。 某些机床工作台回转时间比换刀时间短,以刀具划分工步,减少换刀次数,提高效率 。
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3,加工顺序的安排根据零件的结构和毛坯状况,以及定位安装与夹紧的需要来考虑,重点是保证定位夹紧时工件的刚度和有利于保证加工精度 。
1） 上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧
2） 先进行外型加工工序,后进行内型加工工序
3） 以相同定位,夹紧方式或同一把刀具加工的工序,最好连续进行,以减少重复定位次数,换刀次数与挪动压紧元件次数 。
4） 在同一次安装中进行的多道工序,应先安排对工件刚性破坏较小的工序 。
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4、数控加工工序与普通工序的衔接数控加工的工艺路线设计仅是几道数控加工工艺过程，
而不是毛坯到成品的整个工艺过程。数控加工工序穿插与整个工艺过程的中间，则工艺路线设计应与整个工艺过程协调。
建立相互状态要求，如：留多少加工余量；定位面与定位孔的精度要求及形位公差；对毛坯的热处理状态要求；目的是达到相互能满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，
交接验收有依据。
数控工艺路线设计是下一步工序设计的基础，设计质量直接影响零件的加工质量与生产效率。
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五、、数控加工工序设计主要任务：拟定本工序的具体加工内容、切削用量、定位夹紧方式及刀具运动轨迹，选择刀具、夹具、量具等工艺装备，
为编制加工程序作充分准备。 注意几点
1、确定走刀路线和安排工步顺序走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，包括工步内容，反映工步顺序，是编程的重要依据之一。工步划分与安排根据走刀路线进行。确定走刀路线应注意：
1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度；
2）数值计算简单，以减少编程工作量；
3）应使加工路线最短
4）加工后变形较小的路线。例如细长轴或薄板零件，采用多次走刀加工。
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确定加工路线，还考虑加工余量和机床、刀具刚度，确定一次走刀还是多次走刀，顺铣还是逆铣铣削平面零件，一般采用立铣刀侧刃进行切削。
为减少接刀痕迹，保证表面质量，铣刀的切入和切出点要精心设计。切入与切出应沿零件轮廓曲线的延长线进行。
铣削内轮廓表面时，切入与切出无法延伸，铣刀可沿零件轮廓的法线方向切入与切出，并将切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交接点。
凹槽的三种加工路线，行切法，差；环切法，中；先行后环，好。
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2、定位基准与夹紧方案的确定 注意三点
1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一；
2）尽量减少装夹次数
3）避免采用占机人工调整式方案
3、夹具的选择
1）零件批量小，尽量采用组合夹具、可调式夹具和通用夹具；
2）成批生产时，采用专用夹具，力求结构简单；
3）夹具尽量要开敞，避免干涉
4）装卸零件要方便可靠四川机电职业技术学院
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4、刀具的选择数控加工的特点对刀具的强度及耐用度要求高，强度不好，
刀具不宜做粗、精加工，影响生产效率；耐用度差，经常换刀、对刀，增加辅助时间，容易在工件轮廓上留下接刀刀痕。
刀具、辅具的选择原则：质量第一，价格第二。
5、确定对刀点与换刀点对刀点就是刀具相对工件运动的起点。选择该点时，考虑找正容易，编程方便，对刀误差小，加工时检验方便、可靠。
选择原则：
1）刀具起点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。
如孔定位，将孔中心作为对刀点，提高零件的加工精度四川机电职业技术学院
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2） 对刀点应选在便于观察和检测,对刀方便的位置上
3） 对于建立了绝对坐标系的数控机床,对刀点最好选在该坐标系的原点上,或选在已知坐标值的点上,便于坐标值的计算对刀误差可通过试切加工结果进行调整换刀点是加工中心,数控车床等多刀加工机床而设置的,
为防止换刀碰伤零件或夹具,换刀点常常设置在被加工零件的外面一定距离的地方 。
6,确定切削用量主要包括背吃刀量,主轴转速及进给速度等,对粗精加工,
钻,铰,镗孔与攻螺纹等不同切削用量都应编入加工程序 。
