1.引言高度发达的制造业和先进的制造技术已经成为当前衡量一个国家综合经济实力和科技水平的重要标志之一，成为一个国家在竞争激烈的国际市场上获胜的关键因素。

随着我国从制造业大国走向制造业强国的步伐的加快，掌握以数控技术为主的先进制造技术，提高计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的技术水平成为一个制造企业持续进步，赖以生存的重要支撑。

1.1 数控加工技术的发展数控加工的发展趋势是高速和精密，另一个发展趋势是完整加工，即在一台机床上完成复杂零件的全部加工工序。

数控加工中的程序编制也随着数控机床的更新而改变。

50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。

其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APTAC（Advanced contouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。

采用APT语言编制数控程序具有程序简练，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。

针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为CATIA。

随后很快出现了像EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Master C A M， Pro/Engineering及NPU/GNCP 等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。

到了80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。

目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化，网络化和智能化方向发展。

1.2 数控加工工艺的特点数控加工工艺具有以下特点：(1) 数控机床加工精度高。

一般只需一次加工即能达到加工部位的精度，而不需分粗加工、精加工。

(2) 在数控机床上工件一次装夹，可以进行多个部位的加工，有时甚至可完成工件的全部加工内容。

(3) 由于刀具库或刀架上装有几把甚至更多的备用刀具，因此，在数控机床上加工工件时刀具的配置、安装与使用不需要中断加工过程，使加工过程连续。

(4) 根据数控机床加工时工件装夹特点与刀具配置、使用的特点区别于普通机床加工时的情况，工件的各部位的数控加工顺序可能与普通、机床上加工工件的顺序也有很大的区别。

5) 工艺内容更具体更详细，工艺要求更严密更精确。

高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。

利用数控机床加工，其产品加工的质量一致性好，加工精度和效率均比普通机床高出很多，尤其是在轮廓不规则、复杂空间曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床所无法比拟的。

数控加工另一个特点是产品装夹定位灵活，同一产品零件可能有多种加工方案。

然而正是其灵活性和高精度要求对其高效应用带来了的局限性，如存在数控程序的编制、刀具工装夹具的准备周期长等不利因素。

数控工艺的合理性与高质量数控程序的快速编制是限制数控加工的瓶颈问题之一。

数控加工的成本相对较高也是制约其广泛应用的一个因素。

数控加工对技术人员的水平要求相当高，数控工艺和程序的质量是保证产品加工质量合格最主要和最关键的因素。

数控加工时，产品的质量完全靠数控工艺和数控程序来保证。

产品加工的具体细节在进行工艺设计和程序编制时必须全面考虑，只有设计正确才能保证产品加工的质量要求。

在数控加工朝高速、超高速和复合化加工方向发展的趋势下，对技术人员就提出了更高的要求。

1.3 数控机床与普通机床相比具有的优越性普通机床加工时，其加工成本相对较低，工序较长，且工步中很多具体细节由技术工人来完成，对技术工人的水平要求相对较高。

数控机床加工工艺相比较普通机床加工工艺的优越性有以下几点：(1) 数控加工工艺的“内容十分具体、工艺设计工作相当严密”。

(2) 数控加工的工艺“复合性”。

采用数控加工后，工件在一次装夹下能完成镗、铣、铰、攻丝等多种加工，因此，数控加工工艺具有复合性特点。

数控加工工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作，无论是手工编程还是自动编程，这项工作必须在程序编制工作以前完成。

为了优化数控程序设计、提高编程效率、合理使用数控机床，我们有必要对数控加工工艺设计等技术问题加以分析、研究，以做好数控机床加工前的技术准备工作。

数控加工取代传统加工占据生产制造的主导地位已成为一种趋势，是工业加工方面的一次重大变革。

2.数控车床的特点数控车床是目前国内数量最多，应用最广数控机床，由于采用了数控系统作为控制核心，利用伺服电机通过滚珠丝杆驱动溜板和刀架实现进给运动，其运动链与普通车床相比也更短，总体结构刚性好，抗振性好。

与普通车削相比，数控车削具有以下特点：（1）可以加工具有复杂型面的工件在数控车床上零件，零件的形状主要取决于加工程序，因此只要能编写程序，无论工件多么复杂都能加工。

（2）加工精度高，质量稳定因为数控车床本身的精度比普通车床高，一般数控车床的定位精度为±0.01mm，重复定位精度为±0.005mm，在加工过程中操作人员不参与，所以消除了操作者的人为误差，工件的加工精度全部由数控机床保证；又因为数控车削加工采用工序集中，减少了工件多次装夹对加工精度的影响，所以工件的精度高，尺寸一致性好，质量稳定。

（3）生产效率高数控车削加工可有效地减少零件的加工时间和辅助时间。

由于数控车床的主轴转速、进给速度、快速定位速度高，通过合理选择切削用量，充分发挥刀具的切削性能，可以减少零件的加工时间。

此外，数控车削加工一般采用通用或组合夹具，加工过程中能进行自动换刀，减少了辅助时间。

综合上述几方面，数控车削加工的生产效率高。

（4）改善劳动条件在数控车床上从事加工的操作者，其主要任务是编辑程序、输入程序、装卸零件、准备刀具、观测加工状态、检验零件等，劳动强度极大降低。

此外，数控车床一般是封闭式加工，既清洁，又安全，劳动条件得到了改善。

（5）有利于生产管理现代化数控车削加工可预先估算加工工件所需的时间，相同工件所用时间基本一致，因此，工时和工时费用可以精确估计。

这有利于编制生产进度表，有利于均衡生产和取得更高的预计产量；此外，数控车削加工所使用的刀具、夹具可进行规范化管理。

这些均有利于生产管理现代化。

基于上述原因，认真研究和改进数控车削加工工艺过程及编程分析，对提高生产效率，提升员工素质，增加企业竞争力有着十分重要的意义。

3.零件图工艺分析零件图如图1所示：其余:3.2技术要求:1.孔口倒角2×45°2.未注倒角0.5×45°图1：轴零件图本零件图为小型数控土豆去毛机横向进给部连接小轴,由图1知，零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。

该零件由圆柱、圆锥、圆弧、内螺纹、外螺纹、内孔等组成，其中外径尺寸及内孔尺寸有较高的尺寸要求和表面粗糙度要求。

内外螺纹均为细牙螺纹，有较高的公差等级要求。

尺寸标注完整，轮廓描述清楚。

零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。

通过分析，可采用以下几点工艺措施：（1）对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取基本尺寸即可。

（2）在轮廓曲线上，有两处圆弧，其中一处为椭圆圆弧，加工中需改变进给方向的轮廓曲线。

因此，在加工时应给机械间隙补偿以保证轮廓曲线的准确性。

（3）由图纸分析，此零件需换向加工（两次装夹），因此需分设坐标系。

为保证其表面无夹伤痕迹，便于加工，加工前应作专用夹具如图2所示：4.设备的选定选取普利森集团出品的CKD6126B型数控机床作为加工设备，此机床是普利森集团于2005年开发的数控车床，其外形图如图3所示：CKD6126B型数控车床通过数控系统自动控制，可对加工范围内的各种内孔、外圆、圆锥面、圆弧面及螺纹进行加工。

机床床身采用树脂砂造型，导轨经过超音频淬火和精密磨削。

主运动通过松下变频器及变频电机实现无级变速。

数控系统选用KND100T系统，其外形图如图4所示：进给采用交流伺服驱动。

机床配备有手摇脉冲发生器。

机床防护采用全封闭防护。

机床润滑采用间歇式自动润滑。

机床配备冷却系统合照明系统。

机床配备尾座。

其主要技术参数如表1所示：表1 CKD6126主要技术参数该零件加工所需机床调整单如表2所示：表2数控机床调整单5. 零件加工工艺分析5.1确定零件的定位基准和装夹方式（1）先采用未加工零件的表面作为粗基准。

加工好零件左端的M24螺纹端面和￠46外圆作为定位基准。

（2）装夹方式：右端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，装夹长度不得大于38mm。

左端加工后装入专用夹具（零件左端端面紧贴夹具内孔底平面，￠46外圆装入夹具内孔），用三爪自定心卡盘定心夹紧。

编制《工件安装及零点设定卡片》如表3所示：5.2确定加工顺序及进给路线加工顺序的安排:（1）加工零件的左端：加工时应按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定，即先从右到左进行粗车（留0.2mm精车），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。

其轨迹图如附图5a、5b、5c、5d所示：图5a O1000外轮廓粗车轨迹图图5b O1000外轮廓精车轨迹图图5c O1000切槽轨迹图2)加工零件的右端：左端加工后装入专用夹具，先采用￠18麻花钻钻孔，深度为32mm。

然后采用与左端加工相同的加工原则进行加工。

其轨迹图如图6a 、6b、6c、6d、6e、6f所示：图6a O2000内轮廓粗加工轨迹图图6b O2000外轮廓粗加工轨迹图图6c O2000外轮廓粗加工轨迹图图6d O2000内轮廓精加工轨迹图图6f O2000内螺纹加工轨迹图CKD6126B数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定，零件从右到左沿零件的表面轮廓精车进给）。

5.3刀具选择5.3.1数控刀具的选择步骤数控车床刀具的选刀过程，从对被加工零件图样的分析开始，到选定刀具，共需经过几个基本步骤。

选刀工作过程从分析零件图样开始，通过两条不同路径，共同到达选定刀具的目标，以完成选刀工作。