1 確定工件的加工部位和具體內容

確定被加工工件需在本機床上完成的工序內容及其與前后工序的聯系。

      工件在本工序加工之前的情況。例如鑄件、鍛件或棒料、形狀、尺寸、加工余量等。

      前道工序已加工部位的形狀、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基準面、基準孔等。

      本工序要加工的部位和具體內容。

      為了便于編制工藝及程序，應繪制出本工序加工前毛坯圖及本工序加工圖。

      2 確定工件的裝夾方式與設計夾具

      根據已確定的工件加工部位、定位基準和夾緊要求，選用或設計夾具。數控車床多采用三爪自定心卡盤夾持工件；軸類工件還可采用尾座頂尖支持工件。由于數控車床主軸轉速極高，為便于工件夾緊，多采用液壓高速動力卡盤，因它在生產廠已通過了嚴格的平衡，具有高轉速(極限轉速可達4000~6000r/min)、高夾緊力(最大推拉力為2000~8000N)、高精度、調爪方便、通孔、使用壽命長等優點。還可使用軟爪夾持工件，軟爪弧面由操作者隨機配制，可獲得理想的夾持精度。通過調整油缸壓力，可改變卡盤夾緊力，以滿足夾持各種薄壁和易變形工件的特殊需要。為減少細長軸加工時受力變形，提高加工精度，以及在加工帶孔軸類工件內孔時，可采用液壓自動定心中心架，定心精度可達0.03mm。

      3 確定加工方案

      確定加工方案的原則

      加工方案又稱工藝方案，數控機床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內容。

      在數控機床加工過程中，由于加工對象復雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變萬化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工方案時，應該進行具體分析和區別對待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的加工方案合理，從而達到質量優、效率高和成本低的目的。

      制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠，先內后外，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。

      先粗后精

      為了提高生產效率并保證零件的精加工質量，在切削加工時，應先安排粗加工工序，在較短的時間內，將精加工前大量的加工余量(如圖3-4中的虛線內所示部分)去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求。

      當粗加工工序安排完后，應接著安排換刀后進行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，當粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。

      在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時，其零件的最終輪廓應由最后一刀連續加工而成。這時，加工刀具的進退刀位置要考慮妥當，盡量不要在連續的輪廓中安排切人和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。

      先近后遠

      這里所說的遠與近，是按加工部位相對于對刀點的距離大小而言的。在一般情況下，特別是在粗加工時，通常安排離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削加工，先近后遠有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。

      先內后外

      對既要加工內表面(內型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案時，通常應安排先加工內型和內腔，后加工外表面。這是因為控制內表面的尺寸和形狀較困難，刀具剛性相應較差，刀尖(刃)的耐用度易受切削熱影響而降低，以及在加工中清除切屑較困難等。

      走刀路線最短

      確定走刀路線的工作重點，主要用于確定粗加工及空行程的走刀路線，因精加工切削過程的走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的。

      走刀路線泛指刀具從對刀點(或機床固定原點)開始運動起，直至返回該點并結束加工程序所經過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。

      在保證加工質量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路線，不僅可以節省整個加工過程的執行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機床進給機構滑動部件的磨損等。

      優化工藝方案除了依靠大量的實踐經驗外，還應善于分析，必要時可輔以一些簡單計算。

      上述原則并不是一成不變的，對于某些特殊情況，則需要采取靈活可變的方案。如有的工件就必須先精加工后粗加工，才能保證其加工精度與質量。這些都有賴于編程者實際加工經驗的不斷積累與學習。

      加工路線與加工余量的關系

      在數控車床還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯件上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數控車床加工時，則要注意程序的靈活安排。安排一些子程序對余量過多的部位先作一定的切削加工。

      對大余量毛坯進行階梯切削時的加工路線

      分層切削時刀具的終止位置

      車螺紋時的主軸轉速

      數控車床加工螺紋時，因其傳動鏈的改變，原則上其轉速只要能保證主軸每轉一周時，刀具沿主進給軸(多為Z軸)方向位移一個螺距即可，不應受到限制。但數控車床加工螺紋時，會受到以下幾方面的影響：

      螺紋加工程序段中指令的螺距(導程)值，相當于以進給量(mm/r)表示的進給速度F，如果將機床的主軸轉速選擇過高，其換算后的進給速度(mm/min)則必定大大超過正常值；

      刀具在其位移的始/終，都將受到伺服驅動系統升/降頻率和數控裝置插補運算速度的約束，由于升/降頻特性滿足不了加工需要等原因，則可能因主進給運動產生出的“超前”和“滯后”而導致部分螺牙的螺距不符合要求；

      車削螺紋必須通過主軸的同步運行功能而實現，即車削螺紋需要有主軸脈沖發生器(編碼器)。當其主軸轉速選擇過高，通過編碼器發出的定位脈沖(即主軸每轉一周時所發出的一個基準脈沖信號)將可能因“過沖”(特別是當編碼器的質量不穩定時)而導致工件螺紋產生亂扣。

      因此，車螺紋時，主軸轉速的確定應遵循以下幾個原則：

      在保證生產效率和正常切削的情況下，宜選擇較低的主軸轉速；

      當螺紋加工程序段中的導入長度d1和切出長度d2(如圖所示)考慮比較充裕，即螺紋進給距離超過圖樣上規定螺紋的長度較大時，可選擇適當高一些的主軸轉速；

      當編碼器所規定的允許工作轉速超過機床所規定主軸的最大轉速時，則可選擇盡量高一些的主軸轉速；

      通常情況下，車螺紋時的主軸轉速(n螺)應按其機床或數控系統說明書中規定的計算式進行確定，其計算式多為：

      n螺≤n允/L(r/min)式中：n允——編碼器允許的最高工作轉速(r/min)；

      L——工件螺紋的螺距(或導程，mm)。

      4 確定切削用量與進給量

      在編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量。選擇切削用量時，一定要充分考慮影響切削的各種因素，正確的選擇切削條件，合理地確定切削用量，可有效地提高機械加工質量和產量。影響切削條件的因素有：機床、工具、刀具及工件的剛性；切削速度、切削深度、切削進給率；工件精度及表面粗糙度；刀具預期壽命及最大生產率；切削液的種類、冷卻方式；工件材料的硬度及熱處理狀況；工件數量；機床的壽命。

      上述諸因素中以切削速度、切削深度、切削進給率為主要因素。

      切削速度快慢直接影響切削效率。若切削速度過小，則切削時間會加長，刀具無法發揮其功能；若切削速度太快，雖然可以縮短切削時間，但是刀具容易產生高熱，影響刀具的壽命。決定切削速度的因素很多，概括起來有：

      刀具材料。刀具材料不同，允許的最高切削速度也不同。高速鋼刀具耐高溫切削速度不到50m/min，碳化物刀具耐高溫切削速度可達100m/min以上，陶瓷刀具的耐高溫切削速度可高達1000m/min。

      工件材料。工件材料硬度高低會影響刀具切削速度，同一刀具加工硬材料時切削速度應降低，而加工較軟材料時，切削速度可以提高。

      刀具壽命。刀具使用時間(壽命)要求長，則應采用較低的切削速度。反之，可采用較高的切削速度。

      切削深度與進刀量。切削深度與進刀量大，切削抗力也大，切削熱會增加，故切削速度應降低。

      刀具的形狀。刀具的形狀、角度的大小、刃口的鋒利程度都會影響切削速度的選取。

      冷卻液使用。機床剛性好、精度高可提高切削速度；反之，則需降低切削速度。

      上述影響切削速度的諸因素中，刀具材質的影響最為主要。

      切削深度主要受機床剛度的制約，在機床剛度允許的情況下，切削深度應盡可能大，如果不受加工精度的限制，可以使切削深度等于零件的加工余量。這樣可以減少走刀次數。

      主軸轉速要根據機床和刀具允許的切削速度來確定。可以用計算法或查表法來選取。

      進給量f(mm/r)或進給速度F(mm/min)要根據零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料來選。最大進給速度受機床剛度和進給驅動及數控系統的限制。

      編程員在選取切削用量時，一定要根據機床說明書的要求和刀具耐用度，選擇適合機床特點及刀具最佳耐用度的切削用量。當然也可以憑經驗，采用類比法去確定切削用量。不管用什么方法選取切削用量，都要保證刀具的耐用度能完成一個零件的加工，或保證刀具耐用度不低于一個工作班次，最小也不能低于半個班次的時間。