数控加工作为一种先进的制造方法，广泛应用于航空航天、造船和电子行业，用于生产高精度和复杂的零件。在CNC加工中，从零件图纸到生产合格的成品零件的过程是一个紧密集成且复杂的步骤序列。如果该链条中的任何一个环节遇到问题，整个加工过程都会中断。
本文根据具体的加工实例，分析了CNC加工中三个阶段的一些关键因素，以增强对CNC作的理解，为生产提供指导。
1.工艺规划阶段
大多数数控机床没有内置的工艺规划功能。CNC工艺规划的目标与传统机器的目标类似;然而，由于CNC加工的每一个细节都必须预先确定并自动执行，因此与传统的工艺准备相比，它有其自身的特点。
1.1刀具设置和换刀
在传统加工中，刀具和工件之间的位置关系是使用测量工具和手轮手动建立的。如果工具位置不正确，作者可以随时调整。
在CNC然而，在一次设置中通常使用多个刀具。每个刀具的参数必须输入计算机，计算机通过坐标变换建立刀具与工件的关系。与传统加工（刀具设置不被视为主要因素）不同，CNC加工需要在程序执行前进行准确的刀具设置，否则可能会发生严重后果。
传统加工中的换刀通常基于作者的感觉，但在CNC加工中，必须仔细考虑换刀位置以避免碰撞。
1.2夹紧方式的选择
由于CNC加工中的每次夹紧都需要重新设置刀具，因此多次设置将大大增加辅助加工时间并降低效率，同时未充分利用CNC机床的功能。因此，最好在一次夹紧中加工所有需要的表面，充分利用数控机床的潜力。
例：
- 设备：Schaublin数控加工中心
- 工具：（1）粗车刀，（2）精车刀，（3）粗切槽刀，（4）精刀，（5）中心钻，（6）钻头，（7）镗刀，（8）切割刀
- 夹具：气动三爪卡盘
通过CNC加工，上述过程可以在一次夹紧中完成，而传统加工通常需要四次夹紧。
1.3工具设计
与传统加工相比，数控刀具具有以下特点：
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简化工具设计
例如，在加工零件表面时（如图2所示），传统加工需要双刃模具来确保位置和尺寸精度。然而，数控机床可以精确控制刀具位置，允许使用单刃刀具。专门设计的单刃切槽刀具顺利完成加工。 -
专用工具的设计
虽然CNC加工简化了一些刀具设计，但它通常需要特殊刀具来处理难以或不可能在传统设备上加工的零件。例如，加工连续曲面（图3）可能需要定制设计的刀具，同时考虑表面组成、刀具路径、最小半径、凸/凹过渡和潜在干涉。由于曲面加工是CNC的主要趋势，因此为此开发了三种刀具设计（图4-6），图4和图5成功制造和测试，实现了连续加工结果。
2.数学处理阶段
2.1计算工作
零件图纸中的坐标系通常与加工程序中使用的坐标系不同，需要转换。此外，图纸中给出的尺寸可能与程序要求不符，因此必须根据机器特性计算必要的坐标。
对于由直线和圆弧组成的复杂曲面，计算必须包括直线起点/终点、圆弧起点/终点和圆弧中心坐标。
2.2刀具中心路径分析
大多数现代CNC系统都具有刀具补偿功能，允许直接从零件轮廓进行编程。然而，在一些特殊情况下，特别是在连续表面加工中，可能会发生刀具与工件的干涉，导致补偿无法使用。在这种情况下，必须手动分析刀具中心路径。
例：
- 设备：Schaublin加工中心
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半圆形刀具的路径
对刀具运动和切削路径的分析表明，刀具中心路径对应于零件轮廓由平行段、同心圆和偏心圆组成的连续曲线（图7）。 -
双弧刀具的路径
分析与半圆形工具相同。刀具中心路径点如图8所示。
3.编程阶段
A CNC程序是唯一的“语言”CNC机器可以理解，向其发送分步命令来控制每项作。程序的质量直接影响加工精度和效率。这不仅需要对机器性能和每个加工步骤有透彻的了解，还需要不断练习以提高编程技能。
3.1有效使用内置程序
现代CNC机器在机械和软件功能方面越来越强大。许多系统都带有成熟的内置加工程序，用于常见作。有效地选择和应用这些内置程序是编程工作的重要组成部分。
3.2项目管理
加工程序是根据刀具路径数据和使用特定CNC代码处理的坐标创建的，是有价值的技术文档，包含加工方法、技术，甚至反映了车间的技术水平。它们应该仔细存储和存档。
常用程序通常存储在CNC控制系统中，并记录零件名称。不太常用的程序应以书面形式记录，并针对潜在问题区域添加注释，以帮助将来使用。
3.3使用参数规划解决实际问题
例：
- 部分：内孔，底面呈弧形
- 机器：上海数控精密车床
在一般圆弧加工中，经常使用G66固定循环（图9）。然而，在实践中，当刀具在尖角处受到双向力时，刀尖强度较弱会导致刀具寿命较差。工艺分析建议了另一种刀具路径（图10）。
对此路径进行直接编程需要重新计算每次走刀的刀具坐标，这非常耗时，尤其是当由于刀具刚性差而需要多次浅走刀时。取而代之的是参数化编程，无需重新计算所有坐标即可快速调整切削深度，有效解决了加工问题。
结论
分析关键因素CNC加工为提高CNC机床利用率提供了实用基础。应用这些见解可以有效保证加工精度并获得高质量的结果。
