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数控加工工艺编制探讨

当今世界，数控机床的水平和佔有量，已经成为一个国家制造业水平、工业

现代化进程和国家综合竞争力的重要指标。数控加工正在逐步取代传统加工。在

现代制造领域中，现代制造工艺技术是现代制造技术的重要组成部分。加工技术

的发展往往从工艺突破，工艺是机械加工基础，研究工艺技术，特别是研究数控

加工工艺技术，提高数控加工工艺水平，是当前摆在我们面前一项重要任务。

一）工艺概念：

工艺：将原材料或半成品加工成产品的过程、方法、技术等，统称为加工工艺。

我的理解是：记录产品加工过程中方法、经验、技巧、传播加工技艺理念，能

指导产品加工过程顺利进行称为加工工艺。

机械零件：是几何要素、加工要素、功能要素的集合。

机械零件的作用有：机械功能和可视功能。

在加工工艺过程中，利用机械加工方法，改变毛坯形状、尺寸等，使之成为成品

零件的过程称为机械加工过程。

工艺过程：工艺过程是生产过程的一部分。它是毛坯制造、零件加工、成品装配

和试验的全部过程的总和。

工艺文件：工艺文件是在工艺过程中，指导工人操作和用于生产管理的各种技术

文件的总和。工艺文件的种类和形式多种多样，繁简程度亦有很大差别，要根据

生产类型而定。它包括工艺路线、工艺方案、工艺规程等。

(1)工艺路线

产品或零件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库，经过企业各有关部门或

工序的先后顺序称为工艺路线。它往往用图表的形式表现，并用车间任务书的表

格形式加以详细说明。

(2)工艺方案

根据产品设计要求、生产类型和企业的生产能力，提出工艺技术准备工作具体任

务和措施的指导性文件，称为工艺方案。工艺方案可以是针对一个产品的，也可

以是针对一个零件甚至是一道工序的。

(3)工艺规程

工艺规程是在一种确定的生产条件下，说明并具体规定毛坯生产、零件加工、产

品装配过程的技术指导性文件。如铸造工艺规程、锻造工艺规程、零件加工工艺

规程、部件装配工艺规程、总装配工艺规程等。

它是以卡片表格的形式出现的。一般都简称为铸造工艺、加工工艺等。它是车间

里应用最多的一种工艺文件。

工艺规程的格式有过程卡片、工件加工工艺卡片、工序卡片。

①过程卡片：卡片中列出整个零件加工(包括制造毛坯、机械加工、热处理等)所

经过的路线。

②工艺卡片：是以工序为单位，简要说明加工零部件的工序号、工序名称、工序

内容、工艺参数、操作要求及选用设备和工艺装备，卡片中注明毛坯类型、重量、

零件数量，每道工序使用设备编号、夹具、刀具、量具编号、名称，每道工序尺

寸、公差，并标出定额等。

③工序卡片：以工艺过程卡片为基础，按每道工序编制的一种工艺文件，有工艺

简图，并详细说明每一个工序内容、工艺参数、操作要求，质量要求、切削用量、

冷却润滑。工序简图用符号注明该工序定位部位、夹紧部位，并用粗实线表示加

工表面，注明加工尺寸精度和光洁度等。

工艺系统：机床→夹具→刀具→工件构成了工艺系统。

工序和工步：

①工序：在一台机床上连续完成的那一部分加工内容，称为工序。

②工步：在加工表面、切削工具、转速和进给量都不变的情况下，所连续完成的

那一部分工序工作，称为工步。

一种零件工艺过程不是固定不变的，零件工艺过程受零件技术要求的约束，同时

又受到批量、设备条件、工艺水平等因素的制约，从生产发展和技术水平的提高

角度上，工艺过程也是在不断提高和改进。

数控加工工艺内容包括：

①选用的加工零件和加工部位应能体现数控加工高速、高效、高精的特点。

②制定的加工路线，能实现零件数控加工优质高效。

③采用的装夹形式，能使零件装夹快捷省时，而且零件变形最小。

④采用的编程方法最简单。

⑤选用的走刀路线最合理。

⑥选择的刀具，加工质量好效率高，而且最经济。

⑦采用的零件自检方式最方便。

二）机械加工基础

1）基准：用以确定某些点、线、面位置的点、线、面称为基准。

基准分为类：设计基准和工艺基准。

设计基准：在零件图上，用来确定各表面间的尺寸或位置的点、线、面称为设计

基准。

工艺基准：零件在加工、测量、装配过程中所采用的基准，都称为工艺基准。

工艺基准包括工序基准、定位基准、测量基准、装配基准、辅助基准。

①工序基准：在工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形式、位

置的基准。②定位基准：在加工中，用以确定加工表面对刀具相互位置关系的工

件上的点、线、面称为定位基准。③测量基准：用以测量工件各表面的相互位置、

形状和尺寸所采用的基准。测量基准往往就是设计基准。④装配基准：装配时用

来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。⑤辅助基准：零件上，不

需要加工或加工精度要求较低表面，为了用作加工时的定位基准，而预先将它加

工或提高到一定的精度，这样的表面称为辅助基准。例如：轴类零件的顶尖孔、

铸件的凸台、大型板上的工艺孔等。辅助基准也是定位基准。

定位基准的选择：定位基准按其表面状况可分为粗基准和精基准。

①粗基准：用毛坯上未经加工过的表面作定位基准，称为粗基准。对粗基准的要

求：首先要保证所有待加工表面都有足够的加工余量；其次要保证各加工表面对

加工表面具有一定的位置精度。具体的选择原则：①用完全不需要加工的表面作

为粗基准；②零件表面全部是加工表面时，要选用余量最小的表面作粗基准(举

车床床身为例)；③要选择平整、光洁、尺寸足够大的表面作粗基准；④粗基准

不应重复使用，一般情况下，同一尺寸方向上的粗基准只使用一次。

②精基准：用零件上已经加工过的表面作定位基准，称为精基准。

精基准的选择原则是：①尽可能用设计基准或装配基准作精基准。符合基准重合

原则；②尽可能使零件工艺过程中各工序所用的基准统一化，符合基准统一的原

则；③要选择面积大、装夹稳定可靠的表面作精基准；④自为基准：用被加工表

面本身作为定位基准，可转到均匀的加工余量，如加工孔，由毛坯孔本身找正定

位，四爪卡盘夹紧。这种定位方法叫做自为基准，多用于铰孔、拉孔、无心磨、

镗孔等加工方法中；⑤互为基准：同一零件的不同表面，在加工中可互为基准，

以保证相互位置精度。如淬火后的齿轮，是以齿面作定位基准磨内孔，然后再以

磨好的孔作为定位基准磨齿面。再如，车床、铣床主轴的轴径和锥孔，也是互为

基准反复加工而达到精度的。

2）夹具：机床夹具是用以使工件定位和夹紧的机床附加装置，简称夹具。

1、夹具种类：一般可将夹具分为三大类，即通用夹具、专用夹具和组合夹具。

①通用夹具：通用夹具是已经标准化的夹具。通常作为机床的附件。如：三爪卡

盘、四爪卡盘、顶尖、平口虎钳、分度头、回转工作台等。②专用夹具：专用夹

具是指为第一工件的第一工序而设计制造的夹具。③组合夹具：组合夹具是由一

套预先制造号的标准元件和部件，根据要求组装成的专用夹具。

④数控机床夹具特点：为了提高加工效率，双面、四面、和多工件夹具越来越普

及。为了减少工件定位和夹紧时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、

凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断出现，促进了数控加工效

率的提高。

2、夹具作用：保证工件的加工质量、提高加工效率、降低加工成本、改善劳动

条件、扩大机床的使用范围。

3、夹具的组成：夹具是由各种不同作用的夹具元件组成的。所谓夹具元件，是

指夹具上用来完成一定作用的一个零件或一个简单的部件。

4、夹具元件种类：①定位元件及定位装置：用来确定工件在夹具中的位置的零

件(或部件)，称为定位元件(或定位装置)。如：支承钉、支承板、调节支承、自

位支承等。

②夹具装置：在夹具中起夹紧作用的一些元件或部件，用于紧固工件在定位后的

位置。

③对刀元件：对刀元件的作用是确定夹具相对刀具的位置。④夹具本体：用来联

接夹具上所有各种元件和装置成为一个整体的基础件。夹具本体与机床联接，确

定夹具相对于机床的位置。⑤自动定心装置：可同时起定位与夹紧作用的一些元

件或部件。⑥分度装置：用于改变工件与刀具的相对角度位置，以获得多个工位

的一种装置。⑦夹具与机床联接用的零件，确定夹具与机床位置的导向件。⑧靠模

装置、动力装置等。

注：①②④⑦是成为一个夹具所必须的。

3）定位：六点定位；①物体的自由度：任何一个物体在空间位置的变化，可以

归结为沿空间直角坐标系，三个坐标轴 0x、oy、0z 的移动和绕这三个坐标轴的

转动，即物体在空间具有六个自由度。②六点定位定则：用夹具上的适当设置的

六个固定点(支撑点)来限制工件的六个自由度，确定工件唯一的位置，就是工件

的六点定位定则，简称六点定则。

工件定位形式：①完全定位：用合理分布的六个固定支点，将工件的六个自由度

限制住，从而使工件在夹具内的位置被完全确定，称为完全定位。②不完全定位：

限制工件自由度数不是六个，但能满足工件加工的需要，称为不完全定位。：③

欠定位：限制的自由度数少于需要限制的自由度数，称为欠定位。这是不允许的。

④过定位：如果夹具内的固定点使零件的第一自由度受到重复限制，称为过定位。

这是不允许的。

4）工件找正与夹紧：

找正：用相应的工具和量具，确定工件与刀具的正确位置和角度过程，称为工件

找正。

夹紧：工件找正定位后，将工件固定，使其保持正确位置就是工件夹紧，为了保

证工件加工质量，在夹紧过程中要注意以下事项：

①工件在夹紧过程中，不应改变找正定位时的正确位置，保证工件定位准确。

②夹紧力要稳定可靠，确保工件在加工过程中，工件不发生位移，即夹紧力不能

太大，也不能太小。

③正确选择夹紧部位及夹压点，使工件在夹紧状态下，变形处于最小状态。

○

能迅速完成工件夹紧，并且装卸方便。

保证工件正确找正与夹紧，是完成零件加工首要工作，采取何种措施保证工件在

夹紧状态下，变形处于最小是零件加工经常面临的又很难解决课题。

一般作法：选好基准；确定夹紧方式；如用压板压紧，压紧力方向应和基准面垂

直，压紧力封闭，粗加工压紧力可靠，精加工压紧力稳妥。

三）编制数控加工工艺一般作法：

编制数控加工工艺编基本原则，是最大限度的发挥数控机床高速、高效、高精、

优势。

1）分析图纸：根据数控机床所能达到精度指标，确定加工部位。特别应了解加

工部位精度和其他尺寸精度的关系，了解加工部位在装配中的作用，确保加工精

度指标实现。突出数控加工经济效益，满足加工节拍要求，在此基础上制作工艺

简图。

其要求：明确加工部位、定位基准、工件零点、坐标位置、加工顺序、加工部位

尺寸精度和位置精度。加工部位相关数据和公差，加工方式和进给方向，在加工

部位较多的零件中，绘制局部加工工序图，和对应的加工程序及必要的说明。

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