数控编程加工的操作过程为首先加载毛坯，定义工序加工的对象，设计刀具，定义加工的方式并生成该相应的加工程式，然后依据加工程式的内容，如加工对象的具体参数、刀具的导动方式、铣削步距、主轴转速、进给量、铣削角度、进退刀点、干涉面及安全平面等详细内容来确立刀具轨迹的生成方式；仿真加工后对刀具轨迹进行相应的编辑修改、复制等；待所有的刀具轨迹设计合格后，进行后处理生成相应数控系统的加工代码进行DNC传输与数控加工，其具体流程如图1所示。
图1 数控加工一般操作流程图
1 导入CAD模型
导入CAD模型作为数控加工的第一步决定着之后操作的成败与否，其导入模型的收缩率、单位或形状结构等参数必须符合实际要求。导入CAD模型步骤分为两个步骤：首先必须进行CAD文件转换，CAD文件通过PS-Exchange转换，然后通过PowerMILL导入。如果没有PS-Exchange转换，PowerMILL则是无法导入CAD模型的。
PowerMILL导入CAD模型，可以通过选择菜单栏中的【文件】/【范例】选项装载模型，如图2所示。
图2 【加工模型装载】操作步骤
PowerMILL 7.0可接受多种类型格式的数据文件，打开【打开范例】对话框中的【文件类型】下拉列表框，如图3所示，可根据需要选择不同的类型格式打开模型数据文件。
图3 PowerMILL7.0数据文件的类型格式
2 分析模型加工工艺
加工工艺分析就是指对零件的加工顺序进行规划，其具体安排应该根据零件的结构、材料特性、夹紧定位、机床功能、加工部位的数量以及安装次数等进行灵活划分，一般可根据下列方法进行划分。
1）刀具集中分序法
以应用的刀具进行划分，用同一把刀具加工完成所有可以加工的零件部位，再用第2把或第3把刀具完成它们可以完成的其他部位。这样可减少换刀次数，压缩空白程序的时间，减少不必要的定位误差。
2）加工部位分序法
在数控机床上加工零件，工序可以集中。对于加工部位很多的零件可一次装夹并尽可能完成全部工序，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。但一般应遵循下列原则：
（1）一般先加工平面、定位面，后加工孔。
（2）先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状。
（3）先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。
3）以粗、精加工分序法
对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生变形而需要进行校形，故一般要进行粗、精加工的都要将工序分开。
4）保证精度的原则
数控加工要求工序集中，通常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和铣削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。对轴类或盘类零件，将各处先粗加工，留少量余量精加工，以保证表面质量要求。同时，对一些箱体工件，为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加工孔。
综上所述，在划分工序时，一般将以上几点都应考虑进去，然后再根据实际加工零件结构进行确定，但一定要力求合理。
3 设置数控加工原点坐标系
建立坐标系是为了确定刀具或工件在机床中的位置，确定机床运动部件的位置及其运动范围。统一规定数控机床坐标系各轴的名称及其正负方向，可以简化程序编制，并使所编的程序具有互换性。
数控机床上的坐标系是采用右手直角笛卡儿坐标系，大拇指的方向为X轴的正方向，食指为Y轴的正方向，中指为Z轴的正方向，如图4所示。
图4 右手直角笛卡儿坐标系
工件原点位置是由操作者自己设定的，它在工件装夹完毕后，通过分中与对刀确定。它反映的是工件与机床原点之间的距离位置关系。工件坐标系一旦固定，一般不再改变，如图5所示。
图5 数控加工原点坐标位置
4 工件的装夹、校正
工件在进行铣削加工之前，必须准确可靠地装夹在机床上，用来确定工件在机床上的位置点、线或面，称为定位基准。因为点或线一般由具体的表面体现，所以工件上的定位基准又称定位基准面。
装夹是指将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程，可采用虎钳或加底板抽螺丝等方式装夹。装夹时首先将标准垫块放在虎钳口，并放入工件，接着轻轻锁紧工件，然后通过百分表或千分表校正工件的水平和垂直位置，然后再锁紧工件，最后再复核一次工件有没有移位。
在确定定位基准与夹紧方案时应注意如下3点：
（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一。
（2）尽量减少装夹次数，尽可能做到在一次装夹定位后就能加工出全部待加工的部位。
（3）夹具要开畅，其定位、夹紧机构不能影响加工中的走刀，避免刀具与夹紧机构碰撞。遇到此类情况时，可采用用虎钳或加底板抽螺丝的方式装夹。
5 设置加工铣削参数
1）铣削用量
铣削参数作为数控加工中的主导关键之一，其设置的可靠与否直接影响到加工效率、刀具寿命或零件精度等问题。在数控加工过程中，可在人机交互状态下即时选择刀具和确定铣削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和铣削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。合理选择铣削用量的原则如下：
（1）粗加工时，为提高效率，在保证刀具、夹具和机床强度钢性足够的条件下，铣削用量的选择顺序是：先把铣削深度选大一些，其次选取较大的进给量，然后选适当的铣削速度。当加工余量小，铣削深度不可能大时，可适当增加进给量。当铣削材料表面有硬皮层（如铸铁），一次铣削深度应超越硬皮层厚度，使刀具在首次铣削时刀刃不易磨损，避免刀具与材料硬皮层直接接触时产生崩刀现象。铣削有色金属时，材料塑性韧性较好，硬度较低，铣削用量可适当选大，如主轴转速可选较大值，但进给速度不可太大，否则紫铜材料易产生粘刀现象。
（2）精加工时，加工余量小，为了保证工件的表面光洁度，尽可能增加铣削速度，这时进给量可适当减少。铣削用量可根据加工余量和零件的技术要求而定。
（3）高速铣削是采用硬质合金刀，在很高的转速下，利用铣削中产生的高温（600~1000℃），使工件加工表面软化，而又能充分发挥刀具铣削性能的一种高效加工方法。高速铣削时，应根据具体牌号来确定铣削用量。
2）主轴转速
表示主轴转动速度，单位为r/min。可根据刀具直径大小、刀具材料、零件材料等情况设定。计算公式为：
设置主轴转速一般应遵从下列几点原则：
（1）刀具直径越大，为使每刀齿的铣削完全，设置主轴转速应越低。
（2）刀具直径越小，为保证刀具的钢性，设置主轴转速应越高。
（3）刀具材料越硬，为避免刀具刀齿受过慢速度影响，冲击刀具，设置主轴转速应越高。
（4）铣削材料塑性越大，例如紫铜电极加工，主轴转速应越高。
（5）铣削材料硬度大，塑性韧性越小，主轴转速应越低。
根据经验，高速钢Φ3~16的直径刀具，一般设置主轴转速为500~1800r/min；硬质合金刀具为1500~3000r/min（高速加工除外）。
数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。
如果选择的是著名厂家生产的刀具，例如东芝、日立、三菱、SECO、山特维克等刀具或一些特殊功能的刀具，主轴转速可以参考厂商提供的铣削用量计算公式，进行其刀具主轴转速参数值的计算。
（6）铣削速度
铣削速度指刀具铣削材料时的速度，单位为m/min。
铣削速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具和工件材料来选择。铣削速度的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时，铣削速度可选择大些；加工材料硬度较高时，可选择较慢的速度。
在模具加工过程中，铣削速度的编程设定值一般比实际加工的速度要大，使实际加工速度调整范围值较大。因为实际加工速度可通过机床控制面板上的修调（倍率）开关进行人工调整，在实际加工时如果遇到空刀加工，速度可以调整快一些，提高空刀行进速率，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。
铣削速度参数直接影响加工表面质量，通常看加工情况来判断是否设置合理，一是看材料，看切落的铁屑是否为片状，颜色与毛坯是否相仿，如若相仿则设置合理。二是听声音，声音正常，没有工件振动声响则为合理。若出现颗粒、粉末、成紫色、紫红色，表示铣削用量不合理或过大，但硬质合金材料除外。
6 生成刀轨并检验刀轨
在PowerMILL加工系统中生成刀具路径而产生的刀轨，可以明显地反映刀具的方向和铣削部位，通过碰撞功能，还可以检验夹具碰撞、刀具的有效长度和增加到不发生碰撞所需的最小刀具长度。
1）生成刀轨
生成刀轨是指通过路径轨迹反映模型零件的铣削位置（刀具的移动轨迹）。PowerMILL系统为刀轨的生成提供了颜色的区分，使用户可以清晰地了解到模型零件上各个位置的铣削情况，并能有效地防止过切或撞刀的发生，用户可以通过如图6所示的刀轨查看其铣削位置。
图6 查看刀轨
2）检验刀轨
使用PowerMILL 7.0中的碰撞检查功能可探测出刀具夹持或刀杆距工件距离是否小于间隙值范围，可对激活的刀具路径进行碰撞检查。
对激活的刀具路径进行碰撞检查时，PowerMILL 7.0将在屏幕上显示出最大的碰撞深度并将刀具路径分割成两个部分，如图7所示。其中一部分是没有碰撞的刀具路径部分，而另一部分则是在不改变刀具长度的情况下会发生碰撞的刀具路径部分。会发生碰撞部分刀具路径的刀具长度将会自动增加到不发生碰撞所需的最小刀具长度，因此对任何刀具路径而言都不会发生碰撞。
图7 显示碰撞深度和分割刀具路径
1.4.7 NC后处理与创建车间工艺文件
对于NC后处理格式，一般的用户有3个层次的需求：
（1）PowerMILL自带的后处理中有适合自己机床要求的，不需要修改、增删代码。
（2）没有适合的，需要改写后处理。
（3）机床的代码格式完全与普通代码格式不同，需建立全新的后处理。
车间工艺文件也就是数控加工程序单，是编程人员与机床操作员之间的交流平台。当编程人员编完一个模型零件的程序后，应在数控加工程序单上填写文件编号、日期、程序名、刀具类型、装夹长度、加工方式、余量和分中方式等参数，但一些特殊的工艺要求还需要编程人员与机床操作员相互交流，以求达到共识。数控加工程序单的具体要求如下表所示。
文件编号： 日 期： 年 月 日 编程员：
装夹方式：
£ 虎钳 £ 码板 £ 专用夹具 £ 其他
表 数控加工程序单
