數(shù)控加工（numerical control machining），是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法，數(shù)控機(jī)床加工與傳統(tǒng)機(jī)床加工的工藝規(guī)程從總體上說(shuō)是一致的，但也發(fā)生了明顯的變化。用數(shù)字信息控制零件和刀具位移的機(jī)械加工方法。它是解決零件品種多變、批量小、形狀復(fù)雜、精度高等問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)高效化和自動(dòng)化加工的有效途徑。

數(shù)控加工是指，由控制系統(tǒng)發(fā)出指令使刀具作符合要求的各種運(yùn)動(dòng)，以數(shù)字和字母形式表示工件的形狀和尺寸等技術(shù)要求和加工工藝要求進(jìn)行的加工。^[1] 它泛指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的工藝過(guò)程。

數(shù)控機(jī)床是一種用計(jì)算機(jī)來(lái)控制的機(jī)床，用來(lái)控制機(jī)床的計(jì)算機(jī)，不管是專用計(jì)算機(jī)、還是通用計(jì)算機(jī)都統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和輔助動(dòng)作均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。而數(shù)控系統(tǒng)的指令是由程序員根據(jù)工件的材質(zhì)、加工要求、機(jī)床的特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式（數(shù)控語(yǔ)言或符號(hào)）編制的。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序指令向伺服裝置和其它功能部件發(fā)出運(yùn)行或終斷信息來(lái)控制機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)。當(dāng)零件的加工程序結(jié)束時(shí)，機(jī)床便會(huì)自動(dòng)停止。任何一種數(shù)控機(jī)床，在其數(shù)控系統(tǒng)中若沒(méi)有輸入程序指令，數(shù)控機(jī)床就不能工作。機(jī)床的受控動(dòng)作大致包括機(jī)床的起動(dòng)、停止；主軸的啟停、旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速的變換；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向、速度、方式；刀具的選擇、長(zhǎng)度和半徑的補(bǔ)償；刀具的更換，冷卻液的開(kāi)起、關(guān)閉等。^[2]

數(shù)控加工發(fā)展背景

數(shù)控技術(shù)起源于航空工業(yè)的需要，20世紀(jì)40年代后期，美國(guó)一家直升機(jī)公司提出了。

數(shù)控機(jī)床的初始設(shè)想，1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出三坐標(biāo)數(shù)控銑床。50年代中期這種數(shù)控銑床已用于加工飛機(jī)零件。60年代，數(shù)控系統(tǒng)和程序編制工作日益成熟和完善，數(shù)控機(jī)床已被用于各個(gè)工業(yè)部門(mén)，但航空航天工業(yè)始終是數(shù)控機(jī)床的最大用戶。一些大的航空工廠配有數(shù)百臺(tái)數(shù)控機(jī)床，其中以切削機(jī)床為主。數(shù)控加工的零件有飛機(jī)和火箭的整體壁板、大梁、蒙皮、隔框、螺旋槳以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)匣、軸、盤(pán)、葉片的模具型腔和液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的特型腔面等。數(shù)控機(jī)床發(fā)展的初期是以連續(xù)軌跡的數(shù)控機(jī)床為主，連續(xù)軌跡控制。

連續(xù)軌跡控制又稱輪廓控制，要求刀具相對(duì)于零件按規(guī)定軌跡運(yùn)動(dòng)。以后又大力發(fā)展點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。點(diǎn)位控制是指刀具從某一點(diǎn)向另一點(diǎn)移動(dòng)，只要最后能準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)而不管移動(dòng)路線如何。

數(shù)控加工操作過(guò)程
數(shù)控加工數(shù)控編程

數(shù)控加工程序編制方法有手工（人工）編程和自動(dòng)編程之分。手工編程，程序的全部?jī)?nèi)容是由人工按數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式編寫(xiě)的。自動(dòng)編程即計(jì)算機(jī)編程，可分為以語(yǔ)言和繪畫(huà)為基礎(chǔ)的自動(dòng)編程方法。但是，無(wú)論是采用何種自動(dòng)編程方法，都需要有相應(yīng)配套的硬件和軟件。

可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工編程是關(guān)鍵。但光有編程是不行的，數(shù)控加工還包括編程前必須要做的一系列準(zhǔn)備工作及編程后的善后處理工作。一般來(lái)說(shuō)數(shù)控加工工藝主要包括的內(nèi)容如下：

⑴ 選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容；

⑵ 對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；

⑶數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)；

⑷ 對(duì)零件圖紙的數(shù)學(xué)處理；

⑸ 編寫(xiě)加工程序單；

⑹ 按程序單制作控制介質(zhì)；

⑺程序的校驗(yàn)與修改；

⑻ 首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理；

⑼數(shù)控加工工藝文件的定型與歸檔。

為了提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度，縮短編程時(shí)間和降低數(shù)控加工成本，在航空航天工業(yè)中還發(fā)展和使用了一系列先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)。如計(jì)算機(jī)數(shù)控，即用小型或微型計(jì)算機(jī)代替數(shù)控系統(tǒng)中的控制器，并用存貯在計(jì)算機(jī)中的軟件執(zhí)行計(jì)算和控制功能，這種軟連接的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)正在逐步取代初始態(tài)的數(shù)控系統(tǒng)。直接數(shù)控是用一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，很適合于飛行器的小批量短周期生產(chǎn)。理想的控制系統(tǒng)是可連續(xù)改變加工參數(shù)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，雖然系統(tǒng)本身很復(fù)雜，造價(jià)昂貴，但可以提高加工效率和質(zhì)量。數(shù)控的發(fā)展除在硬件方面對(duì)數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的改善外，還有另一個(gè)重要方面就是軟件的發(fā)展。計(jì)算機(jī)輔助編程（也叫自動(dòng)編程）就是由程序員用數(shù)控語(yǔ)言寫(xiě)出程序后，將它輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行翻譯，最后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出穿孔帶或磁帶。用得比較廣泛的數(shù)控語(yǔ)言是 apt語(yǔ)言。它大體上分為主處理程序和后置處理程序。前者對(duì)程序員書(shū)寫(xiě)的程序加以翻譯，算出刀具軌跡；后者把刀具軌跡編成數(shù)控機(jī)床的零件加工程序。數(shù)控加工，是在對(duì)工件進(jìn)行加工前事先在計(jì)算機(jī)上編寫(xiě)好程序，再將這些程序輸入到使用計(jì)算機(jī)程序控制的機(jī)床進(jìn)行指令性加工，或者直接在這種計(jì)算機(jī)程序控制的機(jī)床控制面板上編寫(xiě)指令進(jìn)行加工。加工的過(guò)程包括：走刀，換刀，變速，變向，停車(chē)等，都是自動(dòng)完成的。數(shù)控加工是現(xiàn)代模具制造加工的一種先進(jìn)手段。當(dāng)然，數(shù)控加工手段也一定不只用于模具零件加工，用途十分廣泛。

 

數(shù)控加工工藝分析

被加工零件的數(shù)控加工工藝性問(wèn)題涉及面很廣，下面結(jié)合編程的可能性和方便性提出一些必須分析和審查的主要內(nèi)容。

1、尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)

在數(shù)控編程中，所有點(diǎn)、線、面的尺寸和位置都是以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)的。因此零件圖上最好直接給出坐標(biāo)尺寸，或盡量以同一基準(zhǔn)引注尺寸。

2、幾何要素的條件應(yīng)完整、準(zhǔn)確

在程序編制中，編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系。因?yàn)樵谧詣?dòng)編程時(shí)要對(duì)零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義，手工編程時(shí)要計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，無(wú)論哪一點(diǎn)不明確或不確定，編程都無(wú)法進(jìn)行。但由于零件設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮不周或被忽略，常常出現(xiàn)參數(shù)不全或不清楚，如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審查與分析圖紙時(shí)，一定要仔細(xì)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)與設(shè)計(jì)人員聯(lián)系。

3、定位基準(zhǔn)可靠

在數(shù)控加工中，加工工序往往較集中，以同一基準(zhǔn)定位十分重要。因此往往需要設(shè)置一些輔助基準(zhǔn)，或在毛坯上增加一些工藝凸臺(tái)。

4、統(tǒng)一幾何類型或尺寸

零件的外形、內(nèi)腔最好采用統(tǒng)一的幾何類型或尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，還可能應(yīng)用控制程序或?qū)Ｓ贸绦蛞钥s短程序長(zhǎng)度。零件的形狀盡可能對(duì)稱，便于利用數(shù)控機(jī)床的鏡向加工功能來(lái)編程，以節(jié)省編程時(shí)間。

 

數(shù)控加工零件裝夾

一、定位安裝的基本原則

在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，定位安裝的基本原則是合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。在選擇時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1、力求設(shè)計(jì)、工藝和編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。

2、盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。

3、避免采用占機(jī)人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。

二、選擇夾具的基本原則

數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，還要考慮以下幾點(diǎn)：

1、當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。

2、在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

3、零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間。

4、夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零件各表面的加工，即夾具要開(kāi)敞，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞等）。

 

數(shù)控加工加工誤差

數(shù)控加工誤差△數(shù)加是由編程誤差△編、機(jī)床誤差△機(jī)、定位誤差△定、對(duì)刀誤差△刀等誤差綜合形成。

即：△數(shù)加=f（△編+△機(jī)+△定+△刀）

其中：

1、編程誤差△編由逼近誤差δ、圓整誤差組成。逼近誤差δ是在用直線段或圓弧段去逼近非圓曲線的過(guò)程中產(chǎn)生，如圖1.43所示。圓整誤差是在數(shù)據(jù)處理時(shí)，將坐標(biāo)值四舍五入圓整成整數(shù)脈沖當(dāng)量值而產(chǎn)生的誤差。脈沖當(dāng)量是指每個(gè)單位脈沖對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸的位移量。普通精度級(jí)的數(shù)控機(jī)床，一般脈沖當(dāng)量值為0.01mm；較精密數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量值為0.005mm或0.001mm等。

2、機(jī)床誤差△機(jī)由數(shù)控系統(tǒng)誤差、進(jìn)給系統(tǒng)誤差等原因產(chǎn)生。

3、定位誤差△定是當(dāng)工件在夾具上定位、夾具在機(jī)床上定位時(shí)產(chǎn)生的。

4、對(duì)刀誤差△刀是在確定刀具與工件的相對(duì)位置時(shí)產(chǎn)生。