《数控加工程序编制及
操作》课程
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第2章 数控加工工艺设计
数控加工工艺设计主要内容
数控加工工艺设计方法
填写数控加工技术文件
在进行数控加工工艺设计时，一般应进行以下几方面
的工作：数控加工工艺内容的选择； 数控加工工艺性分
析； 数控加工工艺路线的设计。
数控加工工艺内容的选择
对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在
数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合
数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选
择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。
数控加工工艺设计主要内容
第2章 数控加工工艺设计
1、适于数控加工的内容
在选择时，一般可按下列顺序考虑：
（ 1） 通 用 机 床 无 法 加 工 的 内 容 应 作 为 优 先 选 择 内 容 ；
（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；
（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机
床尚存在富裕加工能力时选择。
2、不适于数控加工的内容
加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面
都会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：
（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专
用工装协调的内容；
（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻
烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；
（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。
第2章 数控加工工艺设计
数控加工工艺性分析
结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审查的主要内容。
1、尺寸标注应符合数控加工的特点
在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基
准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注
尺寸。
2、几何要素的条件应完整、准确
在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参
数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何
元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明
确或不确定，编程都无法进行。
第2章 数控加工工艺设计
3、定位基准可靠
在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。
因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。如左
下图所示的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，如
右下图所示。
4、统一几何类型及尺寸
零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少
换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。
第2章 数控加工工艺设计
数控加工工艺路线的设计
数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的
主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，
而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺
路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于
零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。
常见工艺流程如下图所示。
第2章 数控加工工艺设计
数 控 加 工 工 艺 路 线 设 计 中 应 注 意 以 下 几 个 问 题 ：
1、工序的划分
根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下
列方法进行：
（1）以一次安装、加工作为一道工序。
（2）以同一把刀具加工的内容划分工序
（3）以加工部位划分工序
（4）以粗、精加工划分工序
第2章 数控加工工艺设计
2、顺序的安排
顺序安排一般应按以下原则进行：
（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机
床加工工序的也应综合考虑；
（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；
（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加
工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。
3、数控加工工艺与普通工序的衔接
数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就
容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工
序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加
工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术
要求；对毛坯的热处理状态等。
第2章 数控加工工艺设计
数控加工工艺设计方法
在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工路线后，即
可进行数控加工工序的设计。数控加工工序设计的主要任务是
进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧
方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作好准备。
第2章 数控加工工艺设计
确定走刀路线和安排加工顺序
走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的
内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线
时应注意以下几点：
1、寻求最短加工路线
如加工下图所示零件上的孔系。中图的走刀路线为先加工完外圈孔后，
再加工内圈孔。若改用右图的走刀路线，减少空刀时间，则可节省定位时间
近一倍，提高了加工效率。
第2章 数控加工工艺设计
2、最终轮廓一次走刀完成
为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一
次走刀中连续加工出来。
如下图为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的
全部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间
留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。所以如采用中图的走刀路线，
先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。
右图也是一种较好的走刀路线方式。
第2章 数控加工工艺设计
3、选择切入切出方向
考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，
刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，
以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂
直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加
工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性
变形），以免留下刀痕，如右图所示。
4、选择使工件在加工后变形小的路线
对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分
几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排
走刀路线。安排工步时，应先安排对工件刚性破
坏较小的工步。
第2章 数控加工工艺设计
确定定位和夹紧方案
在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：
（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统
一；
（2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹
后能加工出全部待加工表面；
（3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；
（4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。
第2章 数控加工工艺设计
如图左图薄壁套的轴向刚性比径向刚性好，用卡爪径向夹紧时工件变形
大，若沿轴向施加夹紧力，变形会小得多。在夹紧中图所示的薄壁箱体时，
夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性较好的凸边上，或改为在
顶面上三点夹紧，改变着力点位置，以减小夹紧变形,如右图所示。
第2章 数控加工工艺设计
确定刀具与工件的相对位置
对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的
相对位置是很重要的，这一相对位置是通过确认对刀点来实
现的。对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准
点。对刀点可以设置在被加工零件上，也可以设置在夹具上
与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置，对刀点往往就
选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下：
（1）所选的对刀点应使程序编制简单；
（2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的
位置；
（ 3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；
（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。
第2章 数控加工工艺设计
例如，加工右图所示零件时，
当按照图示路线来编制数控加
工程序时，选择夹具定位元件
圆柱销的中心线与定位平面A
的交点作为加工的对刀点。显
然，这里的对刀点也恰好是加
工原点。
第2章 数控加工工艺设计
在使用对刀点确定加工原点时，就需要进行“对刀”。
所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。每把刀具的半径
与长度尺寸都是不同的，刀具装在机床上后，应在控制系统中设置刀具
的基本位置。“刀位点”是指刀具的定位基准点。如下图所示，圆柱铣刀
的刀位点是刀具中心线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点是球头的
球心点或球头顶点；车刀的刀位点是刀尖或刀尖圆弧中心；钻头的刀位
点是钻头顶点。
第2章 数控加工工艺设计
换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的
机床而设置的，因为这些机床在加工过程中要自动换刀。对
于手动换刀的数控铣床，也应确定相应的换刀位置。为防止
换刀时碰伤零件、刀具或夹具，换刀点常常设置在被加工零
件的轮廓之外，并留有一定的安全量。
第2章 数控加工工艺设计
确定切削用量
对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削
刀具、切削用量是三大要素。经济的、有效的加工方式，要
求必须合理地选择切削条件。
编程人员在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐
用度和机床说明书中的规定去选择。在选择切削用量时要充
分保证刀具能加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一
个工作班，最少不低于半个工作班的工作时间。
背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况
下，尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量，这样可以减少
走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高
的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量
可比通用机床加工的余量小一些。
第2章 数控加工工艺设计
编程人员在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、
硬度、切削状态、背吃刀量、进给量，刀具耐用度，最
后选择合适的切削速度。下表为车削加工时的选择切削
条件的参考数据。
第2章 数控加工工艺设计
填写数控加工技术文件
填写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容
之一。这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据，
也是操作者遵守、执行的规程。技术文件是对数控加工的具
体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、
各个加工部位所选用的刀具及其它技术问题。数控加工技术
文件主要有：数控编程任务书、工件安装和原点设定卡片、
数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。
以下提供了常用文件格式，文件格式可根据企业实际情况自
行设计。
第2章 数控加工工艺设计
数控编程任务书
它阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说
明，以及数控加工前应保证的加工余量。它是编程人员和工
艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一，详见附表。
数控加工工件安装和原点设定卡片（简称装夹图和零件
设定卡）
它应表示出数控加工原点定位方法和夹紧方法，并应注明
加工原点设置位置和坐标方向，使用的夹具名称和编号等，
详见附表。
第2章 数控加工工艺设计
数控加工工序卡片
数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，所不同的是：工序
简图中应注明编程原点与对刀点，要进行简要编程说明（如：所用机床型号、
程序编号、刀具半径补偿、镜向对称加工方式等）及切削参数（即程序编入
的主轴转速、进给速度、最大背吃刀量或宽度等）的选择，详见附表。
数控加工走刀路线图
在数控加工中，常常要注意并防止刀具在运动过程中与夹具或工件发生
意外碰撞，为此必须设法告诉操作者关于编程中的刀具运动路线（如：从哪
里下刀、在哪里抬刀、哪里是斜下刀等）。为简化走刀路线图，一般可采用
统一约定的符号来表示，详见附表。
数控刀具卡片
数控加工时，对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上预先调整
刀具直径和长度。刀具卡反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格、组合件名称
代号、刀片型号和材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据，详见附表。
第2章 数控加工工艺设计
确定切削用量
对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削
刀具、切削用量是三大要素。经济的、有效的加工方式，要
求必须合理地选择切削条件。
编程人员在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐
用度和机床说明书中的规定去选择。在选择切削用量时要充
分保证刀具能加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一
个工作班，最少不低于半个工作班的工作时间。
背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况
下，尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量，这样可以减少
走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高
的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量
可比通用机床加工的余量小一些。
第2章 数控加工工艺设计
4、机床参考点
机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。
机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确
调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是
一个已知数。
通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床
上机床参考点是离机床原点最远的极限点。下图为数控车床的参考点与
机床原点。
第2章 数控加工工艺设计
