绪论
1．数控加工
（1）数控加工的概念
随着社会生产和科学技术的不断发展，各行各业都离不开的机械产品日趋精密复杂，同时对机械产品的质量和生产效率也提出了更高的要求。尤其是在航空航天、军事、造船等领域所需求的零件，精度要求越来越高、形状也越来越复杂，这些用普通机床是难以加工的。
为适应加工精密复杂零件的需要而发展起来的数字控制（简称NC）技术，是利用数字化信息对机械运动和加工过程进行控制的一种方法。应用数字控制技术进行控制的机床，称为数控机床（NC机床）。数控机床是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。
数控加工就是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制零件数控加工程序，输入数控系统，控制数控机床中刀具与工件的相对运动，使之加工出合格零件的方法。
（2）数控加工的过程
数控加工过程如图0-1所示。首先对零件图进行工艺处理，然后将零件图上的几何信息和工艺信息数字化（即将刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程中主轴速度和进给速度的变换、冷却液的开关、工件和刀具的交换等过程的控制和操作，按规定的代码和格式编制成加工程序）并制备控制介质，接着将该程序输入数控系统。数控系统则按照程序的要求，首先进行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以及辅助动作相互协调，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。
（3）数控加工的特点
数控加工具有如下特点：
① 加工精度高。因为数控机床本身的精度就比较高，一般数控机床的定位精度为±0.01mm，重复定位精度为±0.005mm，而且加工过程是自动进行的，避免了操作者人为造成的误差，所以数控机床的加工精度高，且同一批工件的尺寸一致性好，加工质量稳定。
② 柔性高。数控机床加工是由加工程序控制的，当加工对象改变时，只要重新编制程序，就可以完成工件的加工。因此数控机床加工既适用于零件频繁更换的场合，也适用于单件小批量生产及产品的开发，可缩短生产准备周期，有利于机械产品的更新换代。
③ 生产效率高。数控机床的刚性较好，可以采用较高的切削参数，充分发挥刀具的切削性能，减少切削时间；同时，数控加工一般可以自动换刀，工序相对集中，减少了辅助时间。
④ 有利于生产管理的现代化。数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，特别是在数控机床上使用计算机控制，为使用计算机辅助设计、制造以及管理一体化奠定了基础。
2．数控加工工艺
（1）数控加工工艺的概念
工艺就是根据设计图样和有关技术要求，将原材料、材料或半成品加工成成品的方法和技术规定。科学的工艺是工人们经过长期生产实践摸索出来的宝贵经验，是指导产品加工和工人操作的主要技术依据。在整个生产技术准备工作中工艺占有较大的比重。
图0-1 数控加工过程
所谓数控加工工艺，是指采用数控机床加工零件时所运用的各种方法和技术手段的总和。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践经验的总结。
（2）数控加工工艺的主要内容
数控加工工艺的主要内容包括：根据零件或产品的设计图纸及相关技术文件进行数控加工工艺的可行性分析；确定完成零件数控加工的加工方法；选择数控机床的类型和规格；确定加工坐标系、选择夹具及其辅助工具、选择刀具和刀具装夹系统；规划数控加工方案和工艺路线；划分加工区域、设计数控加工工序的内容；编写数控程序并进行调试和实际加工验证；对所有的数控工艺文件进行完善、固化并存档等。
（3）数控加工工艺的特点
在普通机床上加工零件时，是用工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的操作过程，操作者按工艺卡片上规定的“程序”加工零件；而在数控机床上加工零件时，要把被加工零件的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序，并以数字信息的形式记录在控制介质（如穿孔纸带、磁盘等）上，用它来控制机床加工。由此可见，数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。
1）数控加工工艺远比普通加工工艺复杂。数控加工工艺不仅要考虑被加工零件的工艺性，被加工零件的定位基准和装夹方式，还要选择刀具，制定工艺路线、切削方法及工艺参数等，而这些在普通工艺中均可以简化处理。因此，数控加工工艺比普通加工工艺要复杂得多，影响因素也多，有必要对数控加工的全过程进行综合分析、合理安排，然后整体完善。同一个数控加工任务，可以有多个不同的数控加工工艺方案，既可以选择以加工部位作为主线来安排工艺，也可以选择以加工刀具作为主线来安排工艺。数控加工工艺的多样化是数控加工的一个特色，是其与普通加工工艺的显著区别。
2）数控加工工艺的设计要有严密的条理性。由于数控加工的自动化程度较高，因此，相对而言，数控加工的自适应能力就较差；而且数控加工的影响因素较多，比较复杂，需要对数控加工的全过程深思熟虑，所以数控加工工艺的设计必须具有很好的条理性，也就是说，数控加工工艺的设计过程必须周密、严谨，没有错误。
3）数控加工工艺的继承性好。凡是经过调试、校验和试切削过程验证的，并且在数控加工实践中证明是好的数控加工工艺，都可以作为模板，供后续加工类似零件时调用，这样不仅节约时间，而且可以保证质量。作为模板本身在调用中也是一个不断修改完善的过程，可以达到逐步标准化、系列化的效果。因此，数控加工工艺具有非常好的继承性。
4）数控加工工艺必须经过实际验证才能指导生产。由于数控加工的自动化程度高，所以安全和质量是至关重要的。数控加工工艺必须经过验证后才能用于指导生产，而在普通机械加工中，工艺人员编写的工艺文件可以直接下到生产线用于指导生产，一般不需要上述的复杂过程。
5）数控加工工艺有如下一些特殊要求：
① 由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也好，因而在同等情况下，所采用的切削用量要比普通机床大，加工效率也较高。因此在用数控机床加工选择切削用量时要充分考虑这些特点。
② 由于数控机床的功能复合化程度越来越高，因此工序相对集中是现代数控加工工艺的特点。明显表现为工序数目少，工序内容多，并且在数控机床上安排的工序都比较复杂，所以数控机床加工的工序内容要比普通机床加工的工序内容复杂。
③ 由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式和夹具设计时，要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题。
3．数控加工工艺系统
在数控机床加工过程中，由数控机床、夹具、刀具和工件等组成的系统称为数控加工工艺系统。
（1）数控机床
数控机床是实现数控加工的主体。
（2）夹具
在机床上用于装夹工件（和引导刀具）的装置统称为夹具。在机械制造工厂中，夹具的使用十分广泛，从毛坯制造到产品装配以及检测的各个生产环节，都会用到许多不同种类的夹具。夹具是实现数控加工的纽带。
（3）刀具
金属切削刀具是现代机械加工中的重要工具。无论是普通机床还是数控机床都必须依靠刀具才能完成切削工作。刀具是实现数控加工的桥梁。
（4）工件
工件是数控加工的对象。