数控加工工艺介绍
摘要：
本文是有关数控加工工艺，其中有加工余量、工序尺寸及公差、数控加工工艺特点及工艺分析，其中还包括了一副有关数控车床复杂零件的加工工艺分析的例子。数控加工是指用金属切屑刀具切除金属工件上多余的部分，使被加工的工件在形状，尺寸精度及表面质量等方面都符合一定的技术要求。所以文章一开始对金属切屑加工和加工中的表面做了介绍。
关键词：加工工艺余量公差
Abstract
This article is about the CNC machining process, including machining allowance, process dimensions and tolerances, characteristics and technology of NC machining process analysis, which also includes a pair of relevant examples of process analysis of CNC lathe machining of complex parts. Refers to the removal of metal cutting tool NC machining on metal work unnecessary parts, machining of workpiece shapes, dimensional accuracy and surface quality are to meet certain technical requirements. Articles started to surface in metal cutting machining and processing made a presentation.
Keywords Processing technology Allowance Tolerance
1 金属切削加工和加工中的表面
1．1 切屑运动
切削加工是指利用切削工具从工件上切除多余材料，从而获得具有一定形状精度、尺寸精度、位置精度和表面质量的机械零件的机械加工方法。根据切屑运费在切屑加工中所起的作用，可将其分主运动和进给运动。
(1)主运动直接切除工件上的多余材料，使之变为切屑，从而形成工件新表面
的运动。通常主运动速度较高，消耗的功率最大。如：车床主轴和铣床刀具的旋转运动、龙门刨床工件的往复直线运动等都是主运动。
(2)进给运动讲工件地上的多余材料不断地投入切削区进行切削，以逐渐切削
出零件所需整个表面的运动。车削时刀架的移动、铣削时工件的移动等都是进给运动。
1．1 加工中的工件表面
工件在切削加工过程中形成了三个不断变化着的表面（如图1 - 1）
（1）待加工表面：工件上将要被切除的表面；
（2）已加工表面：工件上被刀具切除后生成的新表面；
（3）过度表面：工件上正在被切削的表面。
图 1 – 1 车削时的运动和工件上的三个表面
1．3 切屑用量
切屑用量是用来表示切屑加工过程中主运动、进给运动和切入两的参数，是调整机床的依据。切屑用量包括切屑速度、进给量和背吃刀量三个要素。（1）切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度。用v表示,单位为m/s。
（2）进给量：主运动的一个循环内刀具和工件沿进给运动方向的相对位移量。用f表示,对于车削来说，单位为mm/r。选用多齿刀具时，也可用每齿进给量ƒz （毫米/齿）和进给速度νƒ（mm/s)表示。（如图1 – 2）
（3）背吃刀量：过实际参加切削的切削刃上相距最远的两点（图中A、B），且与v、vf所确定的工作平面Pfe的两平面间的距离。用a p表示,单位为mm。(如图1 – 3)
图 1 – 2 切屑用量三要素
图 1 – 3 背吃刀量的示意图
2 数控加工工艺
数控加工工艺是指当机械加工工艺过程中某些加工内容需要在数控机床上完成时，针对在数控机床上完成的某些加工过程而采用的工艺，其加工内容属于机械加工工艺过程中的组成部分。
2．1 加工余量
加工余量是只加工时从加工表面切去的金属层厚度。加工余量可以分为工序余量和加工总余量。
1)工序余量
工序余量是只为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度，即相邻两工序的工序尺寸之差。加工余量有双边余量和单边余量之分，平面加工余量是单边余量，对于外圆和孔等回转表面，加工余量是指双边余量。如图 2 – 1 所示。
图 2 – 1 加工余量
2)最大余量、最小余量及余量公差
由于毛坯制造和各工序加工后的工序尺寸都不可避免地存在误差，所以无论加工总余量还是工序余量都不是一个固定值，有最大余量、最小余量之分，余量的变动范围称为余量公差。如图 2 – 2 所示。
图 2 – 2最大余量、最小余量及余量公差
3)加工总余量
加工总余量是指由毛坯变成成品的过程中，从某加工便面上所除的金属层总厚度，其数值等于毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。不论是被包容面还是包容面，其加工总余量都等于各个工序余量之和，即
（2 - 8）
式中：Z i——第i道工序的工序余量；
n——该表面总共加工的工序数。
2．2 工序尺寸及公差
零件上的设计尺寸一般要经过几道工序的加工才能得到，每道工序的十寸是逐步向设计尺寸接近的，直到最后工序才能保证设计尺寸。下面是工艺基准与设
计基准重合和不重合两种情况。
1）基准重合时工序尺寸及其公差的计算
当定位基准、工序基准、测量基准、编程原点和设计基准重合，表面多次加工时，工序尺寸及公差的计算比较容易。计算步骤为：
（1）确定毛坯总余量和工序余量
（2）确定工序公差
（3）计算工序基本尺寸
（4）标注工序尺寸公差
【例 2 - 1】某零件的设计要求为Φ100+0.0350 mm，R a 值为0.8m
，毛坯为铸造件，其加工工艺路线为：毛坯—粗镗—半精镗—精镗—浮动镗。求各工序尺寸。
解首先，通过查表或者凭经验确定毛坯总余量与其公差、工序余量以及工序的经济精度和公差值，然后，计算工序基本尺寸，结果列于表2 – 1 中。
表 2 – 1 工序尺寸及公差的计算 mm
2）基准不重合时工序尺寸及其公差的计算
当定位基准、工序基准、测量基准或编程原点与设计基准不重合时，工序尺寸及其公差的确定需要利用工艺尺寸链原理来进行工序尺寸及其公差的计算。
（1）工艺尺寸链的概念
在零件加工过程中，由一系列相互联系的尺寸所形成的封闭图形称为工艺尺寸链。其主要特征是：一是封闭性，即尺寸链中各个尺寸的排列呈封闭形式，不封闭就不成为尺寸链；二是关联性，即任何一个直接保证的尺寸及其精度的变化，必将影响间接保证的尺寸及其精度。
（2）工艺尺寸链的组成
我们把组成工艺尺寸链的每一个尺寸称为环。
