所谓难加工材料，就是切削加工性差的材料，即硬度高、强度高、延伸率高、冲击值大、导热系数小的材料。但在日常生产中，切削加工所用的材料种类很多，性能各异，对于某一种类材料性能并非全面达到或超过以上指标，其中一项或两项超过以上指标者，也是难加工材料。常用难加工材料有五大类，即高温合金（包括铁基、镍基和钴基三大类）、钛合金、不锈钢（如奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢）、超高强度钢、以及高温结构陶瓷材料等。

　　材料切削加工性的衡量指标通常有四种标志方法：刀具耐用度T、已加工表面质量、单位面积切削力、断屑性能。

　　超高强度钢难加工材料加工特点。如38CrNi3MoVA、 40CrNi2Si2MoVA 超高强度钢，其半精加工、精加工和部分粗加工常在调质状态下进行。调质后的金相组织为索氏体或托氏体，硬度高达HRC55。一般σs>

　　1GPa或σb>

　　1.1Gpa的结构钢，称为高强度钢；σs>

　　1.2GPa或 σb>

　　1.51Gpa的结构钢称为超高强度钢。与普通碳素结构钢相比，高强度钢、超高强度钢的强度高，导热系数偏低，故切削力大，切削温度高（比45钢高出100～200℃），刀具磨损快，使用寿命短，断屑亦稍难。

　　超高强度钢必须采用耐磨性强的刀具材料。按粗加工、半精加工、精加工的要求，应分别采用不同牌号的YT（P）类硬质合金，最好是添加钽、铌的牌号。高速精加工时，应采用高TiC含量并添加工钽铌的YT类合金、TiC基和Ti（C，N）基硬质合金，涂层硬质合金和复合Al2O3陶瓷等。刀具前角应较小。在工艺系统刚性允许的情况下，应采用较小的主偏角和较大的刀尖圆弧半径。切削用量，尤其是切削速度，应比加工中碳正火钢时适当降低。尽量采用切削液与断屑措施以改善切削条件。

　　高温合金和不锈钢材料加工特点。不锈钢按金相组织分，有铁素体、马氏体、奥氏体三种。奥氏体不锈钢的成分以铬、镍等元素为主，淬火后呈奥氏体组织，切削加工性比较差，表现在：

　　塑性大，加工硬化很严重，易生成积屑瘤而使已加工表面质量恶化。切削力约比45钢（正火）高25%。加工表面硬化程度及硬化层深度大，常给下序带来困难。且不易断屑

　　由于切削温度高，加工硬化严重，加上钢中有碳化物（TiC等）形成硬质夹杂物，又易与工具发生冷焊，故刀具磨损快，使用寿命降低。

　　YT类合金刀具不宜用于加工奥氏体不锈钢和高温合金，因为YT类硬质合金中的钛元素易与工件材料中的钛元素发生亲和而导到冷焊，在高温下还加剧了扩散磨损。一般宜采用YG类（最好添加钽、铌，如YG6A）、YH类或YW类硬质合金，也可采用高性能高速钢。刀面应磨光，且需采取断屑措施。加工奥氏体不锈钢时，宜采用较大的前角（γ0=15～30°以减小切削变形）与中等的切削速度（50～80m/min，硬质合金）。加工高温合金时，宜采用偏小的前角（γ0=0～10°，以提高切削刃的强度）与偏低的切削速度（ 30～40 m/min，硬质合金）不论加工奥氏体或高温合金，切削深度和进给量均宜适当加工，避免切削刃和刀尖划过硬化层。

　　针对钛合金、不锈钢、超高强度钢等难加工材料的切削，使用的刀具材料主要是细晶粒硬质合金、超细晶粒硬质合金和高性能高速钢，应特别注意刀具材料（包括其涂层）与工件材料的匹配，实践证明，钛合金切削加工中，常规涂层对提高刀具性能方面没有明显作用，必须寻找新的涂层及涂层工艺。

　　钛合金的加工方法切削速度不宜过高（40～60m/min）：切削速度过高会产生大量切削热，导致刀具寿命降低。

　　缩短刀具与工件的接触时间：刀具与工件接触时间越长，产生的热量就越多，会导致刀具寿命降低。而刀具直径越大，接触时间就越长，因此在允许的范围内，应尽可能使用小直径刀具。

　　减小切削宽度：切削宽度越大，接触时间越长，会增加发热量。因此，加工时不宜加大切削宽度，而通过增加切削长度来提高加工效率。使用长刃刀具等对于粗加工很有效。切削宽度小的台肩铣削能减少切削热，使提高切削速度成为可能。

　　使用45°主偏角刀具：只要工件形状允许，尽可能使用45°主偏角的刀具，以减薄切屑，延长刀具寿命。

　　在加工中拐角减速，减速值为正常进给率的40%到70%。编程采用高速铣加工模块，所有转角执行R1-R3圆弧过渡连接，避免瞬间急转弯。

　　在粗加工半封闭槽或型腔的时候刀具不应超出工件外，刀具直径的20%到30%。

　　先用直径大的刀具加工，再用直径小的刀具对拐角进行插铣，为精铣创造好条件。

　　粗加工时注意工件变形，注意陡壁加工、 分层加工、进退刀控制、 对称加工策略的应用。

　　在以数控机床等为代表的自动化机床的出现，实现了传统机床向自动化、信息化、精确化模式的转变，提大地提升了工业生产水平。但是由于数控机床具有结构复杂、元件精密高、自动化程度高等特点，就不能够沿袭传统机床的加工工艺模式，而是应该结合数控机床自身的特点进行针对性工艺方案确定。本文就数控加工工艺设计进行讨论，以期为相关研究提供一定的借鉴。

　　1.1数控机床工作原理在利用数控机床进行工件加工时，首先利用编程软件将工件的轮廓尺寸以及加工步骤、顺序用编程语言描述出来，然后通过程序输入界面将程序语言输入到数控装置，数控装置将程序语言转换成数控机床能够识别的加工信息，然后按照加工信息驱动各坐标轴运动，并且在控制中进行实时反馈，使得数控机床的刀具能够严格按照预定程序运动，准确地加工出工件的外部轮廓形状。在数控机床工作中，刀具按照控制程序运动，其相对于各坐标轴的运动单位是通过脉冲当量计算的。当刀具走刀路线为圆弧或者曲线时，数控装置是通过识别加工起点与加工终点的位置，然后在两点之间进行数据点密化处理，将圆弧或者曲线用一段段小直线代替。在加工过程中判断走刀点位于加工曲面内侧还是外侧，进而调整数控机床刀具的运动方向，从而保证被加工工件表面轮廓尺寸的精度。由于数控机床刀具走刀不可能完全沿着曲线表面运行，通过“数据点的密化”对加工段进行插补，在保证工件精度要求的前提下，尽可能实现走刀路线与曲面外形的拟合。

　　1.2数控机床的特点现代数控机床集高效率、高精度、高柔性于一身，具有许多普通机床无法实现的特殊功能，它具有如下特点。通用性强。在数控机床上加工工件时，一般不需要复杂的工艺装备，生产准备简单。当工件改变时，只需更换控制介质或手工输入加工程序。因此解决了机械加工单件、小批生产的柔性自动化问题，可显著缩短生产周期，提高劳动生产率。加工精度高、质量稳定。数控机床上综合应用了保证加工精度、提高质量稳定性的各种技术措施。因此控制精度高；机床零部件及整体结构的刚度高，抗振性能好；自动化加工，很少需要人工干预，消除了操作者的人为误差和技术水平高低的影响；在自动换刀数控机床上可以实现一次装夹、多面和多工序加工，可以减小安装误差等。生产效率高。数控机床结构刚性良好，可进行强力切削，有效地节省机动时间，还具有自动变速、自动换刀、杏彩体育自动交换工件和其他辅助操作自动化等功能，使辅助时间缩短，而且无需工序间的检测和测量。生产效率比一般普通机床高得多。自动化程度高。除装卸零件、安装穿孔带或操作键盘、观察机床运行之外，其他的机床动作直至加工完毕，都是自动连续完成。可大大减轻操作者的劳动强度和紧张程度，改善劳动条件，减少操作人员的人数。经济效益好。数控机床的加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。

　　2.1划分数控加工工序在数控机床设备条件允许的情况下尽可能选择集中工序加工，这样不仅可以有效降低工件的装夹次数，提高加工效率。但是考虑到工序过于集中会增加设备的负担，同时加工工序过长，加工出错率也会增加，因此需要根据实际情况酌情确定加工工序的集中与分散程度。同时将粗、精工件加工分开，对较易产生变形的工件粗加工后进行修正以及残余应力的消除，以保证精加工质量。

　　2.2合理安排工序的先后顺序①先安排加工精度低的工件，在安排加工精度高的工件；②考虑加工中工件会发生形变，应该将加工后形变大的工件安排在后面的工序；③要求各工序加工之间能够互不干涉，即要求上道工序不能够影响下道工序的加工以及夹具的安装定位；④尽可能较少加工工序的数量、夹具的装夹次数以及刀具的更换，尽可能采用一次工序、一次工装、一把刀具完成最多的加工流程，从而有效提升数控机床的加工效率，降低无用加工工序；⑤对于有特殊要求的工件要进行单独工序安排，如经过渗氮处理、热处理的工件；⑥加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的重要性来考虑，重点在于工件的刚性不被破坏，以保证整体零件的加工精度。

　　对于数控加工工序设计来说，其主要任务是进一步细化各道工序的加工内容、刀具的运动轨迹、工件的装夹与固定方式以及工件的切削量等内容，进而为编制加工程序做好准备。

　　3.1确定走刀路线和安排工步顺序数控机床的走刀路线是工件加工过程中，刀具按照预定的编程程序运动的空间轨迹。走刀路线不仅反映了工步的内容,也反映出工步顺序，因此走刀路线对于数控加工工艺设计来说具有重要的意义。为了保证设计的走刀路线与实际走刀路线的契合度，在确定走刀路线时应该作出工序简图，将走刀的进刀及退刀方向、距离进行清晰的标注。在确定刀具的走刀路线时应该考虑以下几点：①在保证工件能够加工完成的基础上，尽可能选择最短的走刀路线，以降低刀具的走刀时间，从而在最短时间内加工出最多的工件；②在选择走刀路线时，尽可能选择对于工件形变影响较小的路线，从而有效降低加工中工件的形变程度；③在刀具起刀、抬刀时应该避免在工件轮廓表面上直接进行，应该避开工件的轮廓面，从而有效降低刀具对工件表面造成的划伤；

　　3.2夹具的确定在进行工件夹具确定时应该坚持以下原则：①力求夹具设计、工艺与编程计算的基准统一，提高工艺方案的执行效率；②尽可能做到一次装夹进行相关工序的加工，尽可能保证最少的装夹完成工件轮廓表面的加工。尽可能将相同工装的尽量减少装夹次数,尽可能一次装夹加工出全部待加工表面，对于相同工装的夹具应该安排在一起进行；③保证夹具的坐标方向与机床坐标方向相对固定,能协调零件与机床坐标系的尺寸，避免加工过程中因夹具坐标方向与机床坐标方向变化而造成的尺寸误差；④夹具要开敞,不能够与刀具的运动轨迹相干涉；⑤当零件加工批量小时,尽量采用组合夹具、可调式夹具及其它通用夹具，尽量避免采用专用夹具；⑥当工件需要进行中批或大批生产需要时,才考虑采用专用夹具,为了降低夹具成本，应该尽可能采用结构简单的夹具。⑦当工件批量较大,有条件时,应采用气动、液压夹具及多工位等高效夹具，以提升机床的加工效率。

　　3.3刀具的选择①刀具的类型应与加工的表面相适应,数控机床、刀具、辅具(刀柄、刀套、夹头)要配套；②刀具的几何参数应力求合理,要有较高而且较为一致的刀具耐用度,以及足够的刚性。刀具规格、专用刀具代号和该刀具所要加工的内容应列表记录下来,供编程时使用.

　　3.4确定对刀点与换刀点对刀点就是刀具相对工件运动的起点,常常把对刀点称为程序原点,其选择原则如下:①找正容易;②编程方便;③对刀误差小;④加工时检查方便、可靠。为防止换刀时碰伤零件或夹具,换刀点常常设置在被加工零件的外面,并要有一定的安全量。

　　3.5确定切削用量切削用量的合理选择对提高生产效率和加工质量有直接影响,应根据数控机床使用说明书和切削用量选择原则,结合实际加工经验来确定。最好能作出切削用量表,以方便编程。

　　4.1设计出正确的加工方案工艺编程人员要认真分析待加工工件图纸，综合考虑待加工工件的轮廓尺寸、精度要求、材料性质、原材料的热处理要求等工艺要求，从而确定出最佳的工艺加工方案。同时在加工方案确定过程中，要结合数控机床的加工精度、尺寸范围、刀具硬度、夹具工装等要求，以保障加工方案能够实现。

　　4.2工艺处理在进行工艺处理时，要准确找出刀具的对刀点、起刀点，并且根据工件的加工路线和待加工工件的进刀量，以保障数控机床能够快速高效完成加工任务。在综合考虑现有工艺技术要求的基础上，进行工艺编程。

　　4.3数学处理主要任务是根据图纸数据求出编程所需的数据，一般多采用专门的编程软件进行数据编程，或者是将二维或者三维数据通过软件转化为加工程序。

　　4.4编写程序清单数控机床编程人员要结合数控机床的编程形式，不同的数控机床其编程指令编写以及程序格式不相同，如德国西门子系统的数控机床与日本三菱机床其编程方式就不相同。编程人员根据被加工工件的加工要求进行编程语言的编写，并且在程序语言编写完成后认真检查程序指令、格式是否存在错误，及时检查出错误并进行修改，避免因为编程问题对于数控机床加工造成的不利影响。

　　数控机床自动化程度高，但其适应能力较差，在数控编程完成并且输入较难进行调整，因此其没有通用机床的灵活度与自由度高。因此为了保证数控机床的正常工作，就需要从工件加工的每一个环节入手，真正将工艺方案做精做细，从而使得数控机床能够按照预定的程序工作，进而提升工件的加工质量与效率。

　　数控技术即是数字控制技术，它将计算机的数字化口令运用到机械加工中，以实现智能化控制，并完成自动修正、自动调节与补偿等工作；数控系统可与多个仿真软件集成合并，共同实现中央集中控制的群控加工。

　　一般来说数控加工工艺主要包括如下内容：（1）识读待加工对象的图样结构，分析其技术要求，确定加工部位，制定工艺方案，比如怎样划分工序、按什么顺序加工等。（2）设计加工工序。比如怎样定位和夹紧零件，怎样选择刀具和夹具，怎样确定切削用量、怎样划分工步等。（3）编制数控程序。要注意绝对坐标系与相对坐标系的关系，注意对刀点、换刀点的确定，加工路线的确定以及刀具的补偿。（4）合理分配各道工序的余量及偏差。

　　在零件图上，最好能直接给出坐标尺寸，或以同一基准标注尺寸。在编程时，利于尺寸之间协调，在编程原点设置时，便于保持与设计基准、工艺基准的一致。

　　空腔零件的形状尺寸最好能内外一致，以减少刀具规格和换刀次数；零件的被加工部位的轮廓形状、尺寸大小，尽可能要符合数控加工的要求。

　　零件的加工方法与其形状、尺寸和热处理要求等有关，首先要保证加工表面的加工精度，同时还要参考工艺手册经济加工精度的要求，例如，对于IT7级精度的外圆采用车、磨等方法均可达到，但由粗到精的车削方法可以减少刀具的更换次数，降低时间成本。制定加工方案时，首先考虑表面的精度和表面粗糙度的要求，比较各种加工方法，根据经济性和合理性原则，甄选出所需的加工方法，对于零件上比较精密表面的加工，常常是通过由粗到精逐步加工的，例如，对于孔径不大的IT7级精度的孔，一般要先钻孔，再扩孔，再粗铰孔最后精铰孔等顺序来加工。

　　数控加工零件，在一次装夹中应尽量集中多道工序，甚至全部工序。所以应先根据零件图样，分析零件的加工工序。其次，再根据加工精度和效率两方面对工序进行工步划分，一般参照以下几个方面：（1）按照先粗加工后精加工的顺序依次加工同一表面，或将整个零件按先粗加工后精加工分开进行。（2）既有平面加工又有孔加工的零件，可先加工平面后加工孔。这样可以减少切削平面产生的内应力引起对孔的精度的影响。（3）按刀具划分工步，同一种加工刀具可连续为几个表面进行加工，而视为一个工步，这样可以减少换刀次数，降低时间成本，提高加工效率。

　　定位安装零件应注意：设计基准、工艺基准与编程所采用的基准尽量一致；尽可能减少装夹次数，以免多次装夹增加误差；不要占机调整，以免增加时间成本。选择夹具时，加工单件小批零件，可采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以减少准备时间，提高效率；大批量生产零件时，一般选专用夹具，以减少装夹时间；夹具各部分的结构与尺寸应合理，不能妨碍对零件的加工。

　　选择刀具首先要考虑工件材料，不同材料适合的加工刀具也不同，其次要考虑的是工序内容，对于加工孔来讲，扩孔和铰孔得到的尺寸和精度不同，所以刀具也应不同。另外对刀具的精度、刚度、耐用度等方面都有较高要求，所以必须要优选刀具参数。选取刀具时，刀具的形状尺寸应与零件的表面形状和尺寸相适应，例如，加工平面零件侧面轮廓，一般选立铣刀，铣削较大平面时，应选端铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；粗加工或加工毛坯表面时，选镶硬质合金铣刀；加工曲面立体轮廓或变倾角零件时，常采用球头铣刀或环形刀等。杏彩体育切削用量因零件材质和加工要求而不同。粗加工时，一般以提高生产率为主，同时考虑到刀具和机床的耐用性，切削用量可以适当大些；半精加工和精加工时，为保证加工质量，同时又不致降低效率，增加成本，可以适当降低切削用量。

　　“对刀点”和“换刀点”的选择，牵涉到编程的精确性，因此，应慎重对待，一般来讲，对刀点可选在工件上，也可选在工件外面某一点，但该点必须与零件的定位基准有明确的尺寸关系。因加工过程中需要换刀，故应规定换刀点，即刀架转位换刀时的位置。该点可以固定为某一点，也可以设定为任意一点，但换刀点都应设在工件或夹具的外部，以免刀架转位时碰撞工件造成损伤，具体设定值可通过计算确定或者根据具体情况，实际测量而得。

　　工件的加工路线各不相同，但确定时有几条基本原则可供参考：（1）应使走刀路线最短，这样既利于编程，又能减少空刀时间，提高效率。（2）应使走刀距离便于计算，以减少编程工作量，减少出错。（3）必须保证被加工表面的精度和表面粗糙度。

　　在计算机科学技术高速发展下，使数控加工成为了可能，并且在很大程度上改善了加工企业的生产模式，为加工企业的发展起到了推波助澜的作用。从某种程度上分析，数控加工与传统机加工相比较，有着较为明显的优势。但是，同时一些存留在传统机加工当中的一些优良性并没有得到很好的传承[1]。因此，对于传统机加工的优良性应充分应用在数控加工当中，以此使数控加工发挥出更大的功能，进一步为企业的高效生产提供良机。

　　在通常情况下，基于数控加工过程中的夹具需具备两个条件：其一，机床与夹具各自的坐标方向间应相对固定;其二，机床坐标系与零件各自尺寸之间应互相协调。这便是数控加工与传统及加工之间较为明显的差异。在装夹中，通常涵盖了定位和加紧两道工序，应遭遇加工能力的限制，传统机需通过许多次装夹，杏彩体育最后才能将加工完成，但数控只需进行一次装夹，这样便使装夹生产的误差在很大程度上降低了。尽管在定位与夹紧中可利用专用夹具将工作效率提高，但因设计与制造专用夹具成本比较大，若生产属于小批量的，那么不具经济性，因此此方法不给予提倡。此情况下，数控加工便可充分发挥自身的优势，在定位方面可使用仪表调试，并在夹紧上使用普通压紧原件，进一步使成本费用降低。

　　一方面，在刀具的选择上，因数控加工与传统机加工工艺方法存在差异，所以采用的刀具也存在差异。数控加工就有毒液的高速切削技术，能够大大提升加工效率及质量，并且还具有降低切削变形的优势。因此，和传统机加工比较，对切削刀具便有着更高的要求。

　　另一方面，基于传统机加工，在刀具路径的把握上，主要依靠的是工人，这样有些误差便是不可避免的;数控加工则在程序编程当中便将刀具的路径确定下来了，并且精准度极高。数控加工与传统机加工优势是：在对进退刀进行设置时，使用的是螺旋和斜坡的方式，并且以切线方向为依据，进而有规律性地切入切出。

　　在传统机加工当中，一些较少使用的加工方式被数控加工广泛应用，例如传统机加工中的悬臂镗被数控加工当中的调头镗所代替;孔位加工过程中的休整法及孔刀法则被数控加工当中的休整法及背镗法所代替[2]。硬切削是一种新型的加工工艺，它所具备的优势是提升工作效率，降低成本支出等。它的出现让传统机加工当中的磨削工艺遭遇了极大的挑战。毫无疑问，磨削将会被切削所取代。另外，数控加工当中的高速切削摆脱了传统机加工当中的粗加工、精加工以及磨削加工等一系列加工工序。与传统机加工方式相比，在减少工序的前提下，使加工切割的速度大大提升，同时降低了加工时间，使加工生产效率得到全面提高。

　　传统机加工过程中，较为复杂的曲面及曲线操作极易出现差错，因此需慎重选择切削用量。但数控机床则是以对系统的控制，进而进行操作的，所有形面加工过程均可在对程序进行利用的基础上加以控制。刀具运动轨迹较灵活，可以实际需求为依据，进而设置比较科学的切削用量，这样便能使加工效率得到全面提升。现状下，基于高速加工过程的粗加工具备高进给率以及高切削速度等优势，大大提高了加工效率，并且在很大程度上使刀具的损害程度减小，进一步使刀具的使用年限延长，对于传统机加工而言，这些均是不可能实现的。

　　传统通用机床的柔性比较好，而效率并不是很高。而传统专用机床效率却极高，但柔性并不好，没有办法与产品频繁改性的需求相适应。数控加工需要对新型零件进行加工，只需将程序改变便能够进行自动化操作，不但效率高，而且柔性良好，在市场中拥有显著优势。传统机加工为数控加工的产生提供了技术方面的大力支持，同时也为数控加工的应用提供了保证。

　　基于切削过程中，有些热变形是无法规避的。尤其在精加工阶段，若有热变形发生，那么便会对工件加工精度产生直接性的影响。在传统机加工过程当中，因各加工阶段较明确，且各道工序间具备比较长的缓冲时间，所以在对各道工序间的间隔时间进行控制的基础上，能够使热变形得到有效降低。但在数控加工过程中，应需对多个面进行连续加工，因此在切削过程中所产生的热量不能实现有效转移，这样便让热变形成为了数控加工过程一个较为严峻的问题。为了使热变形减少，通常在传统机加工过程中，通常利用切削液将刀具与工件的温度冷却，但利用此方法进行冷却极难喷至热影响区，最终致使冷却效果不具良好性。在数控加工过程中，利用高压削断技术科让切削液渗入刀片表层及切削小表层间特别需要冷却的部位，进一步提高降温效果。

　　通过本课题的探究，认识到数控加工与传统加工比较起来，在技术上有着较为明显的优势。但同时，仍然存在一些缺陷。因此，无论是数控加工，还是传统加工，双方所具备的优、缺点均需要正确看待，进而选择有效的加工方式，使生产效益得到全面提升。

　　数控CNC系统就是利用计算机控制机床加工的功能，最终实现数字控制系统，数控CNC控制系统的基本组成如图1。

　　（1）数控装置，图中微型计算机与计算机接口构成了数控装置，这是数控加工中心控制系统的核心，他是根据输入的程序和数据，经过计算机的运算、编码，翻译成为机器语言。

　　（2）伺服系统、位置检测、辅助控制装置，这些是数控装置与机床连接的纽带，伺服系统是控制数控加工中心的动力部分，位置检测装置是对机床的进给速度、方向、位移以及每个执行部件的监控。

　　（3）机床，机床本体就是数控加工中心的机械部分，包括主轴箱、进给运动部件、工作台等。

　　数控加工中心的电气控制系统可以分为三个部分，分别为电气原理图、电气元件布置图（图2）、电气安装接线）电气原理图，电气原理图是数控加工中心的电气元件、接线之间的相互关系，是整个机床的控制核心，包括主电路、辅助电路、照明电路等，反映了全部电机，电气元件，其他带点部件的控制线）电气元件布置图主要是反映电气原理图中的电气控制元件在电气控制柜中的实际安装位置。

　　（3）电气安装接线图是用规定的图形符号、电气元件绘制出数控加工中心实际的接线情况，图纸内包含了电气连接的关系以及选用电缆的型号等。

　　在数控加工中心的电气控制系统中还有一个装置，这个装置可以选择性安装，就是软驱，软驱的结构如图4。

　　软驱的使用要注意，在数控加工中心关闭电源之前，一定要保证软盘没有在软驱内，同时不使用状态下禁止软驱盖打开。

　　对于数控加工中心电气控制O计完成后，需要将控制系统的语言输入到计算机内，通过将电路图转化成梯形图，输入机床控制系统内，最终实现对机床的控制。

　　通过对数控加工中心电气控制系统、数控原理的分析，对数控机床的基本控制有了更深的理解，而数控机床控制系统中，还有很多方面，例如伺服系统的控制，开环、闭环控制系统，这些都是电气控制系统的主要研究对象，怎样通过对闭环控制系统优化，达到数控控制系统的稳定性，这都是需要研究的课题，只有通过设计者不断的去开发去创新，才能设计出更好的数控机床。

　　（1）高职生的职业面向。数控技术专业高职生的主要就业岗位为数控机床的操作、数控加工工艺设计、数控加工编程技术、数控机床的维护与维修、制造类企业产品的销售与生产管理。就业范围为机械、电子、模具、航空航天、汽车、船舶、军工等行业企业。同时，引入职业资格证书或技术等级证书，实施“双证书”教育，毕业时，学生要求获得毕业证书以及加工中心操作工或数控铣工或数控车工中级职业技能证书。

　　（2）课程培养目标的确定。《数控加工编程与操作》课程是本专业领域方向的核心技能课程。通过课程的学习，学生能熟练地操作数控车床、数控铣床与加工中心机床，熟悉数控加工的编程指令，掌握零件的数控加工工艺设计、编程的方法与技巧，综合运用数控加工的理论知识与操作技能，提高分析与解决生产实际问题的能力，为将来走向职业岗位打好坚实基础。

　　（3）课程教材模块设计过程。根据教学规律要求和核心能力的可融合性，首先组合设计出许多教学模块，同时参照国家职业技能鉴定考核大纲的内容要求，有重点的取舍模块内容，然后进一步明确各模块在学生未来工作中的意义和作用、完成模块教学应采取的方式、模块的权重和分值以及教学效果评价标准等，确定模块教学所需的学时数，最后将教学模块合理归类并组合为课程。《数控加工编程与操作》课程分为数控车削编程与操作项目和数控铣削编程与操作项目，每个项目又分为数控机床操作技能、数控加工工艺和数控编程三个教学模块。

　　（1）教学目标。数控机床操作技能模块的培养重点应放在具体机床操作的技能上，包括机械设备的操控技能和数控设备的操控技能。该模块主要是通过设计各个设备的实际操作练习项目来实现相关技能的培养。这个模块主要是要保证学生的设备操作时间，即要保证每个学生的设备操作时间。该模块不需要单独设计综合性的实训项目，只须单独设计各种设备操作技能考核的项目。

　　（2）教学内容。从内容上该模块应包括数控铣（加工中心）操作、数控车操作。数控机床操作技能是高职院校数控技术等专业学生最基本的专业技能，它也是高职学生的就业优势，因此高职院校的学生必须熟练掌握数控机床的操作。

　　（1）教学目标。数控加工工艺技能模块对数控技术专业学生的培养重点应放在数控加工工艺制定能力上，可适当降低对相关知识的理论拓展。比如，工程材料可重点讲解各种常用材料的类型及一些机械性能，而可少讲一些材料组织方面的理论知识；切削方面的知识可重点讲解切削用量的具体确定方法，而少讲一些切削原理方面的知识。确定该模块知识体系时，要紧紧围绕培养学生数控加工工艺制定的技能。该模块在整个知识内容讲授后，需设计一个模块技能综合实训项目，以加强和检查学生对该技能的掌握程度。可以考虑设计一个或两个典型数控加工零件让学生进行数控加工工艺设计，包括工艺方案的制定、切削工艺参数的确定、进给路线的确定、工序尺寸与公差的确定以及工装方案等相关工艺内容的确定。

　　（2）教学内容。从内容上该模块包括工程材料知识、切削刀具知识、切削工艺参数确定的知识、数控加工工艺方案及机床夹具等知识。加工工艺是机械加工人员必须具备的专业知识，是基本功。

　　（1）教学目标。该模块内容非常多，但重点应该放在自动编程软件的应用上，因为在目前企业实际工作中，大部分情况是采用自动编程的。该模块应该设计一个综合实训项目，以提高学生的掌握能力。比如，可以用企业较典型的加工产品给学生做数控编程技能模块的实训项目。

　　（2）教学内容。数控编程模块是数控技术专业核心的技能模块，该模块最能体现高职数控技术专业学生的水平和能力。数控编程技能模块的教学内容包括数控车编程、数控铣床编程、加工中心编程。

　　社会的发展需求带动了科学技术的飞速前进，科技发展给制造业带来了本质性的转变。尤其在数控技术大量使用的今天，高效率、高精度的数控机床正在慢慢代替普通车床技术。可是如此崭新的数控机床科技在加工方面也有自己的局限性。不是所有零件都可以使用数控机床去生产。 这就是说配合先进的加工工艺和合理的机械改进就有可能会使普通机床比数控机床发挥更加强大的生产优势。数控机床本身是一项集合了高新技术和拥有全自动的机电一体化加工设备，控制系统完全是由计算机来完成的，也是实行自动检测的一种机械化系统。

　　当前中国的数控机床中，使用最多的就是数控车床。数控方式加工零件，彻底改变了以传统手艺为首的加工工艺的道路，传统加工需要考虑更多的问题，在传统的加工过程中，必须要考虑的问题如基准选择和定位误差等，目前数控程序设计中最为严重的问题之一就是零件需要的定位基准和设计师设计的基准不能够相互吻合，如果使用计算机设计，这就能够做到充分吻合，这样就能从根本上规避因为尺寸误差带来的错误。在数控的严格编程中，采用先进的坐标法进行零件尺寸和形状的确定，而且精度十分的高，因此，如果发现因为尺寸问题带来的错误，数控编程技术都可以及时的进行解决，并且将误差控制在一个非常小的范围之内。基准自身带来的误差多见于传统的手工技艺中，传统技艺使用夹具生产，这种误差给零件带来了非常严重的影响。使用数控加工的话，就完全可以避免这样的误差产生，使用数控机床加工前，首先要进行对刀的操作，一般性质的操作都是在零件表面进行直接对刀，数控比传统技艺在精确度上领先较多，展示了现在科技的优越性。

　　数控加工的工艺分析所涉及的知识面很多，一般我们从以下两个方面入手分析，即可能性与方便性。零件进行加工前，在图纸上绘出所有尺寸，而且要满足数控车床的计算机编程，在图纸上，要定位好基点，并以此基点逐一确定所有的尺寸，给出每个点的具体坐标。另一方面，需要进行加工的零件部位的结构设计工艺一定要符合现有数控车床加工的特点。保证统一的国家尺寸规范，方便程序语言的规范化设计，这样就能减少刀具规格和切割换刀的次数。每个数控零件都有自身的不同特点，要根据零件的本身需求构造，进行程序设计，尽量避免前期的设计繁琐，要减少走刀次数，减少刀具的磨损，结构定位要准确，要在整个结构设计中提现出来。

　　一般情况下，数控技术加工工艺分为粗加工、半精加工、精加工、光整加工等几个阶段。粗加工部分，最主要的目的就是切除多余不需要的部位，使原始材料在尺寸上慢慢的靠近设计成品。半精加工部分，目的是为了表面能够达到一定的精度，操作完成后就为精加工打好基础。精加工部分，主要目的是让表面达到规定的要求。光整加工部分，一般都只是对那些品质要求特别高的表面进行操作，因为高要求的表面必须要进行光整加工。

　　根据生产数量不同可以有不同的选择，如在生产单件或者小批量产品时，首先要考虑的是选用组合夹具、通用夹具或可调夹具。在进行大批量的产品生产时，选择专用夹具，还必须要求在数控机床上安装夹具准确性，一定要能够协调工件和机床坐标系的尺寸关系。所以一般优先考虑使用标准刀具，但是这并不是唯一，也可以采用刀具间的组合和其它特殊用途刀具。刀具的选择过程中，应根据实际需求进行，比如可进行转位的，硬质和陶瓷涂层的刀具，安装的时候要根据刀具类型、精度等严格按照要求安装，另外，选择的刀具要跟切割的零件本身材质相贴合。

　　在确定走刀路线时要首先考虑加工质量，并且要尽最大可能地缩短走刀的路线，走刀路线设计编程计算一定是越简单越好，因为程序设计越少，走刀的次数越少，就可以减少走空刀的次数。

　　在数控车床的加工工艺流程中，车床的工艺要进行编程，编程要严格的遵守车床加工程序，设计的目的要保证加工零件合格，而且要对生产的零件进行进一步的熟悉，要完全了解部件图纸的全部内容。对于数控车床加工来说，主要应研究几个方面：

　　第一，首先要了解要进行加工部件的加工轮廓的结构，加工尺寸把握要态度严谨，要认真对照图纸，更要有严格对己的精神。

　　第二，其次要明确分清加工的整个流程，在过去的零件加工过程中总结出来，有两种方法较为实用，一是按照车刀来安排流程二是按照粗加工和细加工来安排操作流程。

　　第三，要根据实际要求明确加工部件夹装方式和其他工具的抉择，数控车床虽然较好，但是安装程序与普通的车床都是相同的，要尽可能应用已有的通用夹具装夹。

　　目前的机械制造行业已经向着高精度、高效率和低消耗方向发展。对于数控生产的厂家来说，必须要确保操作安全，在安全的的前提下，要以质量为核心，提高经济效益。增强员工的提高劳动生产率，并且还要减轻工人的劳动强度。如何在较好的环境下操作，在更好的需求中发展，将数控事业发展更大，需要更多的研究者的加入。

　　[1]田建国.典型零件加工与工艺分析[J].凿岩机械气动工具，2010（3）.

　　[2]唐振宇.典型数控铣削零件加工工艺分析[J].广东轻工职业技术学院学报，2010（3）.

　　高速切削加工技术是一项先进的切削加工技术，由于其切削速度、进给速度相对于传统的切削加工大幅度提高，切削机理也发生了根本的变化，所以常规切削加工中倍受困扰的一系列问题，通过高速切削可得以解决。与常规切削加工相比，高速切削具有它的特点：（1）加工效率高，随着切削速度的大幅度提高，进给速度也相应提高，单位时间内的材料切除率可达到常规切削的3-6倍，甚至更高。此外，高速切削机床快速空行程速度的提高缩短了零件加工辅助时间，也极大地提高了切削加工效率。（2）切削力降低，切削热对工件的影响小：高速切削中在切削速度达到一定值后，切削力可降低30%以上，尤其是径向切削力降低更明显。同时，95%-98%以上的切削热被切屑飞速带走，仅有少量切削热传给了工件，工件基本上保持冷态。因此特别适合加工薄壁类、细长等刚性差的零件和易于变形的零件。（3）加工精度高，高速加工刀具激振频率远离工艺系统固有频率，不易产生振动；自由切削力小，热变形小，残余应力小易于保证加工精度和表面加工质量，因此采用高速切削常可省去车、铣削后的精加工工序。（4）可切削钛合金、高温合金等各种难加工的材料：航空航天等尖端部门的零件制造大量采用难加工的材料。例如钛合金，这种材料化学活性大，导热系数小，弹性模量小，因此刚性差，加工时易变性，而且切削温度高，单位面积的切削力大，零件表面的冷硬现象严重，刀具后刀面磨损剧烈。若采用涂层整体硬质合金刀具高速切削钛合金，切削速度可达200m/min以上（比传统切削加工速度高10倍左右），加工效率和零件表面加工质量都能获得大幅度的提高。

　　数控加工是指在数控机床上对零件进行加工的工艺方法。一般来说，数控车床加工技术主要涉及数控机床加工工艺和数控编程技术两大方面，数控加工中地刀具、夹具等工装也在其涉及的范围内。数控机床运动的可控性为数控加工提供了硬件基础，但是数控机床也是按照提供给它的指令（加工程序）来执行运动的，因此数控加工工艺的制定和零件加工程序的编制是实现数控加工的重要环节，是获得合格零件的保证。特别是对于复杂零件加工，其重要性甚至超过数控机床本身。由此可见，数控车床加工技术一种能高效、优质的实现产品零件加工的有关理论、方法与实践技术，是自动化、柔性化、敏捷化和数字化制造加工的基础与关键数控加工。

　　快速点磨削技术是由德国Junker公司在1994年开发的一种集CNC、CBN超硬磨料、超高速磨削三大先进技术于一体的高效率、高柔性先进加工工艺，主要是用于轴套类零件地加工。它采用超薄层CBN或人造金刚石超硬磨料砂轮，是新一代数控车削和超高速磨削的极佳结合，是目前高速磨削最先进的技术形式之一。快速点磨削主要有以下特点：（1）在磨削工件外圆时，工件的轴线与砂轮的轴线并不是始终处于水平状态，而是在水平和垂直方向都旋转一个角度，以实现砂轮与工件理论上的点接触。通过数控系统控制这两个方向的点磨变量角和X、Y方向的联动速度来实现对不同形状表面的加工。（2）快速点磨削砂轮采用超硬磨料CBN，这种材料具有高硬度，高耐磨性等特点，使砂轮的速度可以达到90-160m/s，从而保证快速点磨削具有较高加工效率。（3）通常快速点磨削砂轮采用CBN材料或者人造金刚石超薄砂轮，厚度只有4-6mm，这样的薄砂轮可以大大减少砂轮质量，这不仅能降低砂轮的造价还能减少砂轮运转时的不平衡度，从而降低运转时施加在轴上的离心力。（4）Junker公司数控快速点磨削机床采用了多项专利技术，例如砂轮三点定位安装系统，砂轮主轴电平衡自动控制系统，机密导轨系统以及砂轮在线修整技术，从而保证机床的加工性能。

　　生产率与切削用量有着密切的关系。合理的切削用量是保证生产率的重要因素。相当于传统加工方式用大直径的刀具、大切深、大切宽的切削用量，而在高速加工方式下，都采用小直径的刀具、小切深、小切宽、快速多次走刀来提高加工效率。高速加工的进给速度一般是传统加工方式的5-10倍，材料去除率可提高3-6倍，从而大大地提高了生产效率。

　　由于高速加工的切削力大幅度减小，刀具和被加工零件之间的系统振动很小，容易得到很好的表面加工质量，可作为机械加工的最终精加工工序和镜面加工。另外一方面，由于主轴转速高，刀具和工件的接触频率大为增加，在加工表面产生高频压应力，从而大幅度减小加工表面的表面粗糙度、提高加工表面的接触刚性和零件的耐磨性能。尤其是在模具行业，采用高速加工工艺，模具的平均使用寿命提高3倍。

　　机械制造业是一个国家最基本的行业，它的发展水平直接影响我国经济水平，为了我国经济的飞跃和国民生产总值的提高，国家对重大科技产业项目也越来越重视，综合科学技术水平将日益提高，高速加工技术已经站在世界制造技术的顶端，因此高速加工技术在国内机械制造业将日趋实用和普及。数控高速加工技术以其高精度的高数加工特点受到了各个行业的青睐。就目前而言已经在航空航天、汽车行业和高精度的模具行业得到了广泛的应用。

　　[2]周正干，王美清，李和平.高速加工的核心技术和方法[J].航空制造技术，2000（3）.

　　该例件为某机型机身结构件框类零件，是典型的薄壁深腔类零件。该零件最大外廓尺寸为3500mm×800mm，最高处为70mm，壁厚公差为±0.1mm，端头斜面倾斜角度为42°。该产品外形理论型面复杂，立筋及腹板壁厚要求较薄，在加工过程中零件特别容易产生变形，因此加工难度特别大。

　　①毛坯去除量大，应力大，零件容易产生变形。毛坯去除量接近90%，加工过程中产生巨大应力，变形难以控制。

　　②腔深、壁薄。零件高度最高处达70mm，立筋最薄处1.5mm，腹板最薄处1.5mm，加工过程中容易产生变形。

　　④工艺连接筋较多，零件腔内腹板形状复杂，加工中接刀区域繁多，大大增加编程难度。

　　⑤零件中间部位悬空，加工中容易产生震颤，影响零件表面粗糙度值及腹板尺寸，对工装要求很高。

　　⑥零件端头处立筋倾斜角度过大，给加工带来了很大难度。针对这种情况，在加工前期，我们制定了合理的加工方案及部分典型位置的加工方法。在编程过程中，将CATIA软件的加工功能和VERICUT模拟仿真相结合，并应用新的机械加工理念，采用数控加工中心高速切削的加工方法，结合合理的刀具和切削参数，最终大大减少了加工中的变形，在提高加工效率的同时，很好地保证了零件的质量要求。

　　该零件在数控加工中心JOBS146上进行加工。操作系统为SIEMENS840D；X向行程为500mm，Y向行程为3000mm，Z向行程为1250mm，A±93°，C±200°；主轴转速为50～24000r/min；主轴功率为49kW；刀柄为HSKA63。由于零件外形尺寸及质量较大，粗加工后应力变形严重，数控加工时的定位装夹不适合采取周边工艺墙的方案，只能采取在零件上增加合适工艺凸台为辅助基准的方法来保证零件正、反两面的加工。依据毛料尺寸，零件两侧间隔约600mm，共设置6对工艺凸台为辅助基准，其宽度为80mm；零件上部端头内部也设置一工艺凸台，有利于零件加工中的定位、装夹和压紧。以工艺凸台为辅助基准的定位、装夹方式，替代了铣切夹具，节省了研制成本，缩短了零件的研制周期，提高了零件的整体刚性，解决了零件局部刚性差的问题，有利于加工尺寸的稳定。工艺凸台在环形框零件精加工完成后由数控工序去除。工艺凸台的布置形式如图4所示。根据零件的结构特点和毛坯状况杏彩体育，最终确定数控加工分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。粗加工阶段主要是去除毛坯的大部分加工余量，考虑到零件毛料去除量大，内应力释放后产生扭曲和变形，零件所有表面预留了10mm的加工余量。为充分消除零件的内应力变形，保证零件精加工后的重要特性尺寸和表面粗糙度，满足其较高的形状及位置精度要求，零件的半精加工阶段分两次进行，零件所有表面留2mm精加工余量。考虑到粗加工和淬火后产生的内应力变形对零件半精加工的影响，编程加工原点及编程坐标系设置在零件腹板上部的减轻孔中心处。数控精加工阶段的主要任务是保证零件的重要特性尺寸和表面粗糙度，满足其较高的形状及位置精度要求。考虑到该零件为典型的深腔竖梁结构，在数控精加工阶段应以保证零件的尺寸精度和表面质量为主。

　　（1）程序编制的主要工艺原则。该零件按CATIA三维数字模型加工制造，零件数字模型完整描述了零件的主要信息，是CAD/CAM集成数控编程系统的核心。粗加工阶段，为减小零件毛料内应力释放而产生的扭曲、变形，程序编制采用等高铣削对称去除大余量方式，选择合适的背吃刀量进行分层切削，保持切削和刀具载荷均匀，防止过载和波动，减少铣削内应力造成的变形；考虑到此零件为多槽腔结构设计，区域加工顺序选择不连续加工区域的层优先方法，以保证粗加工后零件各处槽腔及筋板的加工尺寸一致性；为充分释放粗加工后的零件内应力，零件腹板上的减轻孔粗加工并预留10mm余量。半精加工是把粗加工后的残留加工面变得平滑，同时去除拐角处的多余材料，在工件加工表面留下一层比较均匀的余量，为精加工做准备。由于半精加工对零件表面质量、轮廓精度及刀具寿命有很大影响，因此，此零件的半精加工分两次进行，在粗加工预留10mm余量的基础上，按先进行内腔、内形加工杏彩体育，后进行外形加工的加工顺序，对零件所有表面预留5mm加工余量进行第一次半精加工后，再进行第二次半精加工，保证零件所有表面预留2mm精加工余量，最大限度地消除零件变形。精加工是数控加工的最后一道工序，其目的是按照图样要求，使零件达到最好的表面质量和轮廓精度。此零件按先内形后外形的加工顺序，保证零件的重要特性尺寸和表面粗糙度，满足其较高的形状及位置精度要求。针对此零件有多处凹槽腔及拐角的特点，采用二刃（或三刃）等直径铣刀以插铣加工（也称为钻铣加工或直捣式加工）的方式对零件上深陡槽腔的拐角（转接圆角）进行精加工，以避免由于铣削刀具太长，加工时偏摆太大，导致拐角处的加工尺寸、表面质量差等问题。此零件单面最大精加工深度70mm，是典型的多深腔陡壁结构。为防止精加工时在陡壁面和非陡壁面上的切削载荷的急剧变化，对零件陡壁面和非陡壁面采用不同的程编加工方法，陡壁面采用槽腔铣，非陡壁面采用曲面轮廓铣，使这两部分都得到有效加工，获得均匀、理想的表面粗糙度值。总之，精加工阶段必须合理安排零件数控加工程序。尽可能地使用连续策略，将程序加工步骤减少到最少，在零件的一些临界区域应尽量保证不同步骤的精加工路径不重叠，避免出现刀痕；同时应尽量使用单个刀具精加工临界区域，防止因更换刀具而导致精加工后加工表面产生接刀痕迹，降低零件的表面质量，增加后续钳修工序工作量等问题。

　　（2）数控编程的误差控制。在图形交互式自动编程方式中，编程的核心是刀位点的计算，其编程误差主要考虑两个误差：一是刀具轨迹计算误差；二是残余高度。数控编程刀具轨迹是由直线和圆弧组成的线段集合，近似地取代刀具的理想运动轨迹而拟合产生的插补运动，存在着一定的插补计算误差。这种误差是刀具轨迹计算误差的主要组成部分，它会造成零件加工尺寸不到位或过切现象的出现，在CAM软件中通过设置公差带的方法来控制刀具轨迹计算误差。数控粗、半精加工阶段的主要目的是去除加工余量，消除内应力变形，考虑到CAM软件输出的刀位文件长度大小及数控机床CNC控制器的存储容量限制，其编程程序公差带（Machiningtolerance）数值应设置为0.2～0.3mm；此零件尺寸公差按照GB1800―1999执行，数控精加工阶段编程程序公差带数值应设置为≤0.05mm，以保证数控编程实际刀具轨迹不超出零件制造公差的范围。在数控加工中，相邻刀轨间所残留的未加工区域的高度称为残余高度，作为评价加工质量的一个重要指标，它的大小决定了零件加工表面的粗糙度值，同时对数控加工完成后的钳修工作量有很大影响。此零件数控精加工时，对残余高度的控制采用合理选择铣削刀具径向步进距离（刀轨行距）方法进行编程，在控制残余高度、保证加工表面质量的前提下，应以最大的刀轨行距生成数控刀具轨迹，提高数控精加工效率。

　　（3）数控程序切削用量的确定。数控编程时，必须确定每个程序段的切削用量，并以指令的形式写到程序中。切削用量主要包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。不同的加工阶段和方式应选用不同的切削用量，以充分发挥刀具的切削性能和数控机床功能，最大限度地提高生产率。主轴转速n的确定：此零件粗加工及半精加工阶段均采用五坐标数控龙门铣JOBS146加工。依据该数控机床性能和所选用加工刀具直径大小，设置n=15000r/min较为合适；为保证零件表面质量，数控精加工阶段采用n=10000r/min，并可根据刀具直径大小进行适当调整。背吃刀量ap的确定：此零件粗加工阶段，依据毛坯材料、机床性能和刀具直径，并考虑到内应力变形、加工效率等因素，ap数值确定为5mm较为合理；半精加工及精加工阶段，根据加工余量、刀具直径以及加工后的表面质量要求等影响因素，ap数值设置为3mm为宜，同时依据选用刀具直径大小在程序编制时做适当调整。进给速度vf的确定：vf数值应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求及刀具和工件材料来选择确定。粗、半精和精加工阶段分别依据切削刀轨行距、背吃刀量ap、每齿进给量fz、主轴转速n在保证合理刀具寿命和零件加工精度、表面质量的前提下选取合适的进给速度vf。数控编程中，还应考虑在不同切削情况下采用不同的进给速度。如在初始切削进刀时，特别是Z轴下刀时，由于端铣受力较大，应采用相对较慢的速度进给；对于沿Z轴方向进给，由高往低的曲面区域加工模式，在产生端切削时，也应设置不同的进给速度；切削过程中的平面侧向进刀，产生的全刀切削而导致切削条件较差，需采用较低的进给速度。

　　研究切削加工机理及大量切削加工试验可知切削速度v对表面粗糙度af影响较大。在低速或高速切削加工时，一般不会出现积屑瘤，在v=20～50m/min加工塑性材料时，易出现积屑瘤，同时切屑分离时的挤压变形与撕裂作用使得表面粗糙度af恶化。所以v越高，切削加工过程中切屑与加工表面的塑性变形越小，表面粗糙度值越小。试验表明，产生积屑瘤的临界速度是随刀具状况、切削液、加工材料等改变而改变。

　　加工参数中进给速度Vf 对加工效率有重要影响。一般Vf越高，去除同一材料所需时间越短。试验表明其他加工条件一定情况下，进给速度Vf与加工时间t为反比。

　　分析可知，提高主轴转速和进给速度，既可降低表面粗糙度值，又可减少加工时间。还能影响切削热产生、刀具磨损、破损及耐用度等。所以了解主轴转速与进给速度变化规律有利于分析切削加工过程并完成切削加工参数合理优化选取。

　　针对目前数控加工参数合理优化选取的特点与研究现状，本文以DMC60H卧式铣削加工中心为试验平台，以铝合金壳体类零件为试验对象，以圆柱铣刀、T型刀、通用量具、JB-4C型表面粗糙度测量仪为试验刀量具，以铝合金壳体类零件加工中铣孔与铣槽为试验内容，以提取数控加工铣削参数优化选取试验数据为试验目的。

　　本试验采用正交试验方法，以主轴转速与进给速度作为试验因素，根据零件结构、使用刀具及各因素关注度的不同划分因素水平并设计正交表，可分成三个阶段来完成。

　　试验设计原则包含零件结构、刀具类型与关注度。按零件结构不同将试验划分为铣槽加工与铣孔加工；刀具类型原则是以刀具不同及加工孔径不同为原则划分工步；关注度原则是以加工时间（因本试验主要以提高加工效率为目的）为依据将加工工步划分为高、中、低关注度。

　　根据加工技术要求及试验需要，本文对刀具、切宽、切深等参数做了修整。铣孔加工基本数据如表1所示。

　　第一阶段试验是在现有加工条件下，确定主轴转速与进给速度极限范围，试验水平数一律为3，主轴转速与进给速度为试验因素，查正交试验表可得最为接近。

　　第二阶段试验目的是提取出试验数据用于数控加工铣削参数合理优化选取。参考第一阶段试验的极限主轴转速与极限进给速度按等分原理划分试验因素水平等级，其中对关注度高、极限主轴转速与进给速度间距大的工步取较高的试验水平数，对关注度中、低的工步取较低的试验水平数。工步23属高关注度工步，故正交试验因素水平数取5，主轴转速与进给速度为试验因数。查表可得为最接近的正交试验设计表。

　　第三阶段试验是以前一阶段试验数据为基础，分析研究加工要求，以基本尺寸、表面粗糙度为试验扩展因素设计第三阶段试验。基本尺寸试验因素水平数以3或5为主，表面粗糙度因素水平设置为1.6、3.2、6.3。在前两阶段试验中已出现的基本尺寸将不再最后阶段重复安排试验。

　　本文介绍了数控铣削加工机理、铣削加工参数与加工性能及加工效率的关系、数控铣削加工参数优化的试验条件及要求，提出了本次试验设计方案及试验设计方法，科学有效地解决了数控铣削加工的试验研究，为后续加工参数优化选取研究打好了基础。

　　[1]张臣，周来水余，湛悦，安鲁陵，周儒荣.基于仿真数据的数控铣削加工多目标变参数优化[J].计算机辅助设计与图形学学报， 2005，17（05）.

　　[2]唐克岩，陈远新，王小莉.高速铣削7050-T7451铝合金时影响铣削力的因素[J].机械工程师，2008（10）.