南京工程学院数控技术期末考试2
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四、简答题48题(每题5分)
1. 数控控制软件的数据预处理模块中译码的功能是什么?译码时为什么要对加工代码进行分组?
2. NC装置在15秒钟之内向步进电机均匀发出了3000个脉冲,若δ=0.01mm,则工作台轴向移动距离为多少?工作台的移动速度为多少?
3. 刀具半径自动补偿的意义何在?刀具半径补偿计算的任务是什么?
4.什么是对刀点?、刀位点、换刀点?
5.何为自动编程?常用的自动编程方法有那些?
6. 自动编程中以语言为基础的自动编程方法和以计算机绘图为基础的
7. 什么是步距角和静态步距误差?
8. NC加工程序编制指的是什么过程?编制方法有几种?
9. 圆弧自动过象限如何实现?
10. 步进电机的主要特性是什么?
11. CNC装置的单微处理机结构和多微处理机结构有何区别?
12. 写出NC加工手工编程步骤
13. 微机数控属于NC还是CNC?它有何特点?
14. 给出步进电机的步距角公式,已知齿数为60,相数为5相,通电方式为双拍,计算步距角。
15. 对NC机床的伺服系统的主要要求是什么?
16. 插补的任务是什么?目前使用的插补算法有哪两类?
17. 试列举使用点位数控系统和轮廓数控系统的典型机床各三种
18. 何谓数控机床?它主要适用于什么场合?
19. 数控系统由哪几部分组成?各有什么作用?
20. 写出四相步进电机的三种通电方式。
21. 写出NC加工手工编程的步骤。
22. 试叙等间距法与等误差法的优缺点及他们使用场合
23. 数控铣削加工有棱角时,为什么要进行棱角过渡处理?
24. 三相步进电机有哪几种工作方式?通电顺序如何?哪种方式的启动转矩大,为什么?
25.简述二轴半数控机床的动作控制原理。
26. 试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成,它们分别的作用如何?伺服系统常用的驱动元件是什么?
27. 简述绝对坐标编程与相对编程的区别。
28. 简要说明数控机床坐标轴确立的基本原则?
29. 掌握工艺处理知识对数控机床操作人员有什么意义?
30. 什么叫对刀?对刀与数控加工有何关系?
31. 制定加工方案的一般原则是什么?
32. 自动编程有哪些优点?
33. 何谓数控机床的机械间隙?测定机械间隙的方法有哪些?应用场合如何?
34. 在FANUC—O系统孔加工固定循环中,初始平面、R点平面、孔底平面的含义是什么?
35. 试从控制精度、系统稳定性及经济性等方面,说明开环、闭环、半闭环系统各自的特点?
36. NC机床按控制轨迹分为几类?它们各用于什么场合?
37.圆弧插补编程中的坐标尺寸有哪两种表示方式?
38. 什么叫机床坐标系与工件坐标系?
39.试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成,它们分别的作用如何?伺服系统常用的驱动元件是什么?
40. 数控机床对机械结构方面有哪些要求?
41. 数控机床的主传动系统有何特点?
42. 简要说明G04指令应用的场合
43. 简述数控车床编程的特点。
44.为什么数控机床床身采用钢板焊接结构?
45. 数控加工工艺处理主要包括以下几方面的内容:
46.什么叫插补?由哪两种常用的插补方法
47. 掌握工艺处理知识对数控机床操作人员有什么意义?
48. 工艺准备工作包括哪些主要内容?为什么说分析零件图样是工艺准备的首要内容?
1. 数控控制软件的数据预处理模块中译码的功能是什么?译码时为什么要对加工代码进行分组?
答:译码程序又称翻译程序,它把零件的程序段的各种工件轮廓信息、加工速度F和其他辅助信息(M、S、T)按一定规律翻译成计算机系统能识别的数据形式,并按系统规定的格式放在译码结果缓冲器中。
在译码过程中还要完成语法检查,发现错误就报警。
(3分)
G功能代码和M功能代码在一行中不止出现一个,但有的是不能在一个
程序行中同时出现,是互相排斥的。
把不能同时出现在一个程序段的G
代码和M代码归为一组,就可以缩小缓冲器容量,还能查出程序错误。
(2分)
2. NC装置在15秒钟之内向步进电机均匀发出了3000个脉冲,若δ=0.01mm,则工作台轴向移动距离为多少?工作台的移动速
度为多少?
答:工作台的轴向移动距离为3000×0.01=30mm (3分)
工作台的移动速度为30÷15=2mm/s(2分)
3. 刀具半径自动补偿的意义何在?刀具半径补偿计算的任务是什么?
答:刀具半径自动补偿可以简化编程,直接按零件实际轮廓编程。
可以适应工况的变化不必修改程序等。
(3分)任务就是根据零件轮廓信息和刀具半径自动计算刀具中心轨迹,使其自动偏移零件轮廓一个刀具半径值。
(2分)
4.什么是对刀点?、刀位点、换刀点?
答:对刀点就是在数控机床上加工零件时,刀具相对于工件运动的起点。
(2分)
刀位点:刀具在机床上的位置是由刀位点的位置来表示的。
不同的刀
具刀位点也不同,对车刀是指刀尖,球头铣刀是球心。
(2分)
换刀点是指刀架转位换刀时的位置。
(1分)
5.何为自动编程?常用的自动编程方法有那些?
答:自动编程是指用计算机来代替手工编程,即程序编制的大部分工作由计算机来完成。
(3分)
常用的自动编程方法有以自动编程语言为基础的自动编程方法和以计算机绘图为基础的自动编程方法。
(2分)
6. 自动编程中以语言为基础的自动编程方法和以计算机绘图为基础的
自动编程方法各有什么特点?
答:以语言为基础的自动编程方法,在编成时编程人员是依据所用数控语言的编程手册及零件图样,以语言的形式表达出加工的全部内容,输入计算机制作出加工程序。
一次性全部向计算机交代清楚。
(2分)
以计算机绘图为基础的自动编程方法在编程时编程人员首先要对零件图样进行工艺分析,确定构图方案,然后利用即可利用自动编程软件本身的自动绘图功能,绘图,制作数控加工程序。
采用的交互方式,回答所有问题。
(3分)7. 什么是步距角和静态步距误差?
答:步进电机定子绕组的通电状态每改变一次,它的转子便转过一个确定的角度,这个角度即为步进电机的步距角,它是决定开环伺服系统脉冲当量的重要参数,一般为0.5~3度。
(3分)
静态步距误差指的是理论的步距误差与实际的步距误差之差,以分表示,一般在10’之内。
(2分)
8. NC加工程序编制指的是什么过程?编制方法有几种?
答:数控程序编制的过程就是把工件加工所需的数据和信息,如工件的材料、形状、精度、加工路线、切削用量、数值计算数据等按数控系统规定的格式和代码,编写成加工程序:然后将程序制成控制介质,输入数控装置,由数控装置控制数控机床进行加工。
(3分)
编制方法有手工编程和自动编程。
(2分)
9. 圆弧自动过象限如何实现?
答:过象限有一个显著特点,就是过象限时刻正好是圆弧与坐标轴相交的时刻,因此只要判断是否有坐标值为零。
(1分)逆时针圆弧自动过象限转换顺序NR1-NR2-NR3-NR4-NR1。
(2分)顺时针圆弧自动过象限转换顺序SR1-SR4-SR3-SR2-SR1。
(2分)10. 步进电机的主要特性是什么?
答:(1)步距角和静态步距误差。
步距角是决定开环伺服系统的重要参数,一般为0.5~3度。
静态步距误差指的是理论的步距误差与实际的步距误差之差。
(1分)
(2)启动频率f q。
步进电机由静止突然启动,并进入不丢步的正常运行所允许的最高频率。
(1分)
(3)连续运行的最高工作频率f max。
步进电机连续运行时,它所能接受的,即保证不丢步的正常运行所允许的最高频率。
(1分)(4)加减速特性。
步进电机的加减速特性是描述步进电机由静止到工作频率和由工作频率到静止的加减速过程中,定子绕组通电状态的变化频率与时间的关系。
(1分)
(5)矩频特性与动态转矩。
是描述步进电机连续稳定运行时输出转矩与连续运行频率之间的关系。
(1分)
11. CNC装置的单微处理机结构和多微处理机结构有何区别?
答:单微处理机结构的CNC装置中只有一个中央处理器(CPU),采用集中控制,分时处理数控的每一项任务。
该CPU既要对键盘输入和CRT显示处理,又要进行译码、刀补计算以及插补等实时控制处理,进给速度受影响。
(3分)在多微处理机结构的CNC装置中有两个或两个以上的中央处理机构成的处理部件,处理部件之间采用紧耦合,有集中的操作系统,资源共享,或者两个或两个以上的中央处理机构成的功能模块,功能模块之间采用松耦合,有多重操作系统有效地实现并行。
(2分)
12. 写出NC加工手工编程步骤。
答:(1)确定工艺过程。
(2)数值计算
(3)编写零件加工程序单(4)制备控制介质(5)程序校验和试切削
13. 微机数控属于NC还是CNC?它有何特点?
答:微机数控属于CNC。
(2分)
CNC系统更加灵活,只要改变软件,就可以改变和扩展其功能,补充新技术,通用性强,硬件有多种通用的模块化结构,而且易于扩展,主要依靠软件变化来满足机床的各种不同要求。
接口电路标准化。
(3分)
14. 给出步进电机的步距角公式,已知齿数为60,相数为5相,通电方式为双拍,计算步距角。
答:步距角θ=360°/(Z×m×k) (3分)
其中Z为转子齿数;
其中m为定子绕组的对数;
其中k为通电方式系数,对于单拍通电方式,k=1;单双拍通电方式,k=2。
步距角θ=360/(60×5×2)=0.6度(2分)
15. 对NC机床的伺服系统的主要要求是什么?
答:对NC机床的伺服系统的主要要求是:
(1)高精度要求高的定位精度和重复定位精度(2分)
(2)快速响应特性好(1分)
(3)调速范围要大(1分)
(4)系统可靠性要好(1分)
16. 插补的任务是什么?目前使用的插补算法有哪两类?
6:插补的任务是:按照进给速度的要求,在轮廓的起点和终点之间计算出若干中间点的坐标值。
(3分)目前使用的插补算法有脉冲增量插补和数据采样插补。
(2分)
17. 试列举使用点位数控系统和轮廓数控系统的典型机床各三种。
答:点位数控系统的典型机床: 数控钻床、数控镗床和数控冲床等;(3分)
轮廓数控系统的典型机床: 数控车床、数控铣床和加工中心等。
(2分)
18. 何谓数控机床?它主要适用于什么场合?
答:数控机床是指采用数字形式信息控制的机床,即采用了数控技术的机床,
或者说是装备了数控系统的机床。
(3分)
它主要适用于复杂、精密、小批、多变的零件的加工。
(2分)
19. 数控系统由哪几部分组成?各有什么作用?
答:数控系统包括:数控装置、可编程控制器、主轴驱动及进给装置等部分。
(2分)
数控装置是数控机床核心,它接受来自输入设备的程序和数据,并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。
实现多坐标功能插补功能,程序输入,编辑和修改功能,故障自诊断功能,补偿功能,信息转换功能,多种加工方式选择,辅助功能显示,通信和联网功能。
(2分)
可编程控制器:实现机床辅助动作的控制。
主轴驱动:接受数控装置的指令驱动机床执行机构的驱动部件。
进给装置:用来完成各种切削加工。
(其余1分)
20. 写出四相步进电机的三种通电方式。
答:A→ AB→B→BC→C→CD→D→DA(2分)
A→B→C→D→A(1分)
AB→ABC→BC→BCD→CDA(2分)
21. 写出NC加工手工编程的步骤。
答:(1)确定工艺过程
(2)数值计算
(3)编写零件加工程序单
(4)植被控制介质
(5)程序校验和试切削
(每写一条得1分)
22. 试叙等间距法与等误差法的优缺点及他们使用场合。
答:等间距法:划分的间距相等,其间距取决于曲率及δip数学计算简单但程序段数过多,用于曲率不大的曲线轮廓。
(3分)
等误差法:各程序段误差δ均相等,程序段数目最少,但计算过程比较复杂适用于曲率变化大,大型零件的长轮廓。
(2分)23. 数控铣削加工有棱角时,为什么要进行棱角过渡处理?
答:在处理棱角过渡时,它的上一轮廓段的终点刀偏分量与本轮廓的起
点刀偏分量不等。
(2分)如不进行处理,则轮廓铣削过程中在该点会出现
停顿,引起切削力的突然变化,从而留下刀痕。
(3分)
24. 三相步进电机有哪几种工作方式?通电顺序如何?哪种方式的启动转矩大,为什么?
答:三相步进电机工作方式为:三相单三拍、三相双三拍和三相六拍(1分)
三相三拍通电顺序为:A→B→C→A……(1分)
三相双三拍通电顺序为:AB→BC→CA→AB……(1分)
三相六拍通电顺序为:A→AB→B→BC→C→CA→A ……(1分)
三相三拍和三相双三拍的启动转矩大,因为其步距角是三相六拍的步距角的两倍,步距角越大,启动转矩越大。
(1分)25.简述二轴半数控机床的动作控制原理。
答:二轴半坐标数控机床在结构上有三个坐标,可同时控制两个坐标,而第三个坐标作等间距运动。
(3分)主要用于三轴以上控制的机床,其中两个轴互为联动,而另一个轴作周期进给,如在数控铣床上用球头铣刀采用行切法加工三维空间曲面。
(2分)
26. 试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成,它们分别的作用如何?伺服系统常用的驱动元件是什么?
答:由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件四部分组成。
(2分)
它的作用是:接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号,由伺服驱动电路作转换和放大后,经伺服驱动装置(直流、交流伺服电机,功率步进电机,电液脉冲马达等)和机械传动机构,驱动机床的工作台、主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。
(2分)
伺服系统常用的驱动元件是步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。
(1分)
27. 简述绝对坐标编程与相对编程的区别。
答:在绝对编程中所有的坐标值均以固定的编程坐标系的原点为起点计算,也即是在编程坐标系中的绝对值(3分);而在相对编程中运动轨迹的终点坐标值是以起点为基准开始计算的,也即是轨迹终点相对于起点的增量值(2分)。
28. 简要说明数控机床坐标轴确立的基本原则?
答:数控机床的坐标系采用笛卡尔坐标系,符合右手螺旋法则。
统一规定,以增大工件与刀具之间的距离为坐标轴的正方向(2分)。
Z轴为平行于机床主轴(传递切削动力)的刀具运动方向,如果机床没有主轴则垂直于工件装夹表面的坐标为Z轴(1分);X坐标轴为水平方向,且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面(1分);在确立了X、Z坐标后可用右手螺旋法则确立Y坐标轴(1分)。
29. 掌握工艺处理知识对数控机床操作人员有什么意义?
答:工艺处理是对工件进行数控加工前的前期工艺准备工作,它必须在程序编制工作以前完成。
只有工艺设计方案确定以后,编程才有依据。
工艺方面考虑不周是造成数控加工差错的主要原因之一,工艺设计不好,工作量要成倍增加,因此,一个合格的数控操作人员应该是一个较好的工艺员,应对机床和数控系统的性能、特点和应用,以及数控加工的工艺方案制定工作等各个方面,都有比较全面的了解。
30. 什么叫对刀?对刀与数控加工有何关系?
答:对刀———在加工程序执行前,调整每一把刀的刀位点,使其尽量重合于某一理想基准点,这一过程称为对刀。
对刀是数控加工中较为复杂的工艺准备之一。
对刀的好与差将直接影响到加工程序的编制及零件的尺寸精度,通过对刀或刀具预调,还可同时测定其各号刀的刀位偏差,有利于设定刀具补偿量。
31. 制定加工方案的一般原则是什么?
答:制定加工方案的一般原则为:先粗后精,先近后远,先内后外,程序段最少,走刀路线最短,特殊情况特殊处理。
32. 自动编程有哪些优点?
答:1.编程人员只须使用自动编程系统所规定的专用语言编写源程序,减少了数学分析和复杂计算,省去了手工填写零件的加工程序单及打制穿孔带等。
因此人工的工作量较小。
(2分)
2.处理迅速、准确,不易出错。
即使因源程序写错而造成程序出错,也能方便地查找,因为编程系统能自动输出产生错误的位置及类型。
(1分)
3.编写源程序的过程简明、清晰,易于掌握。
新一代自动编程系统与传统的编程系统不同,操作者不需要学习任何一种专用编程语言;它又与会话式编程系统不同,描述零件轨迹时不必与计算机进行冗长和繁琐的对话。
(1分)
4. 源程序很短,并可以方便地插入较复杂的计算语句及数学公式,以解决各种特殊轨迹的编程需要。
(1分)
33. 何谓数控机床的机械间隙?测定机械间隙的方法有哪些?应用场合如何?
答:1、机械间隙主要指进给丝杠与螺母副和齿轮副等运动副,由于内部间隙而产生运动滞后的现象。
2、测量方法主要有正反向(静态)表测法和试切(动态)测定法两种。
3、对于系统刚性及运动精度较好的机床,通常采用静态方式测定即可,对于使用时间较长或改造式数控机床,一般采用
动态方式测定较好。
34. 在FANUC—O系统孔加工固定循环中,初始平面、R点平面、孔底平面的含义是什么?
答:刀具在水平面上从静止运动到孔位坐标点,这个孔位坐标点(X,Y)称为初始点,初始点所在平面的与Z轴垂直的平面称为初始平面(2分);R点平面是刀具Z向快进至加工表面附近与Z轴垂直的平面(1分);加工不通孔时孔低平面就是孔的Z轴高度,加工通孔时一般刀具还要伸出工件地面一段距离,以保证全部孔深都加工到尺寸(2分)。
35. 试从控制精度、系统稳定性及经济性等方面,说明开环、闭环、半闭环系统各自的特点?
答:开环控制系统的执行原件为步进电机,没有位置测量和反馈装置,受步进电机步距精度值和工作频率以及传动机构的传动精度的影响,开环控制的数控机床的速度和精度都较低,但结构简单,成本较低,调试维修方便(2分);闭环控制可以消除包括工作台传动链在内的误差,从而定位精度高,速度调节快,但由于工作台惯量大,系统复杂,稳定性受到影响,使用维护复
杂,成本高(2分);半闭环系统精度没有闭环高,但稳定性比闭环系统好,调试方便(1分)。
36. NC机床按控制轨迹分为几类?它们各用于什么场合?
答:数控机床按控制轨迹分为三类:(1)点位控制数控机床;(2)直线控制数控机床;(3)轮廓控制数控机床。
(3分)
点位控制用于数控钻床、数控镗床和数控冲床,直线控制用于简易数控车床和简易数控铣床,轮廓控制用于数控车床、数控铣床和加工中心等。
(2分)
37.圆弧插补编程中的坐标尺寸有哪两种表示方式?答:圆弧插补编程中的坐标尺寸有两种表示方法,一种为圆弧终点坐标和圆心相对于圆弧起点的坐标表示法,其中圆心相对于圆弧起点的X、Y、Z方向坐标分别用I、J、K表示(3分);另一种为圆弧终点坐标和圆弧的半径值R表示法,其中圆弧的半径R当圆弧的圆心角小于等于180°时为正,大于180°时为负(2分)。
38. 什么叫机床坐标系与工件坐标系?它们的相互关系和如何确定它们的相互关系 ?
答:机床坐标系是机床上固有的坐标系,并设有固定的坐标原点(1分)。
工件坐标系是编程人员在编程时使用的,由编程人员以工件图样上的某一点为原点所建立的坐标系,编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定(2分)。
这两种坐标系相应的坐标轴平行,方向也相同,但原点不同(1分)。
加工时工件随夹具固定在机床上后,要测量工件原点和机床原点之间的坐标距离,这个距离称为工件原点偏置(1分)。
39.试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成,它们分别的作用如何?伺服系统常用的驱动元件是什么?
由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件四部分组成。
它的作用是:接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号,由伺服驱动电路作转换和放大后,经伺服驱动装置(直流、交流伺服电机,功率步进电机,电液脉冲马达等)和机械传动机构,驱动机床的工作台、主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。
伺服系统常用的驱动元件是步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。
40. 数控机床对机械结构方面有哪些要求?
答:数控机床对机械结构方面的要求有:
(1)高的静、动刚度及良好的抗震性;
(2)良好的热稳定性;
(3)高的运动精度和低速运动平稳性
(4)其余人性化的要求。
41. 数控机床的主传动系统有何特点?
答:数控机床的主传动系统采用交流调速电动机或直流调速电动机,可实现无级调速,转速高,功率大,变速范围大,变速迅速可靠,以适应高速、大功率切削以及加工中采用合理的切削用量。
42. 简要说明G04指令应用的场合。
答:G04指令一般用在如下场合:(1)不通孔作深度控制时,在刀具进给到规定深度后,用该指令使刀具作非进给光整切削,然后退刀,保证孔底平整(2分);(2)镗孔完毕要退刀时,为避免留下螺旋划痕而影响表面初糙度,使主轴停止转动,并暂停几秒钟,待主轴完全停止后再退刀(1分);(3)横向车槽时,在主轴转过几转后再退刀(1分);(4)车倒角或车顶尖孔时,用该指令使工件转过一转后再退刀(1分)。
43. 简述数控车床编程的特点。
答:(1)车削编程中一般X尺寸字中的数值采用坐标值的2倍,即采用直径编程(1分);(2)在一个程序段中坐标尺寸字可以用绝对值或增量值,也可以混合编程(1分);(3)毛坯切削可以用车削固定循环(1分);(4)I、K在圆弧编程时表示圆心相对起点的坐标,在固定循环中表示每次循环的推进量(1分);(5)由于车刀的刀尖不是一个绝对尖点而是一个小圆弧,所以要对刀具半径进行补偿(1分)。
44.为什么数控机床床身采用钢板焊接结构?
答:采用钢板焊接床身结构可采用最有利于提高刚度的筋板布置形式,能充分发挥壁板和筋板的承裁及抵抗变形的作用;焊接结构还无需铸造结构所需的出砂口,有可能将基础件做成完全封闭的箱形结构;钢板的弹性模量E比铸铁的弹性模量E 大几乎相差一倍。
因此,在结构相同时,E值大的材料刚度则高。
45. 数控加工工艺处理主要包括以下几方面的内容:
1)选择并确定进行数控加工的零件及内容;
2)对被加工零件的图样进行工艺分析,明确加工内容和技术要求,在此基础上确定零件的加工方案,划分和安排加工工序;
3)设计数控加工工序。
4)选择对刀点、换刀点的位置,确定加工路线,考虑刀具的补偿;
5)分配数控加工中的容差;
6)数控加工工艺技术文件的定型与归档。
46.什么叫插补?由哪两种常用的插补方法
答:已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标、曲线类型和走向,由数控系统实时地算出各个中间点的坐标。
即需要“插入、补上”
运动轨迹各中间点的坐标,通常将这个过程称为“插补”。
插补分为脉冲增量插补和数据采样插补,脉冲增量插补又分为逐点比较插补法和数字积分插补法。
47. 掌握工艺处理知识对数控机床操作人员有什么意义?
答:工艺处理是对工件进行数控加工前的前期工艺准备工作,它必须在程序编制工作以
前完成。
只有工艺设计方案确定以后,编程才有依据。
工艺方面考虑不周是造成数控加工差错的主要原因之一,工艺设计不好,工作量要成倍增加,因此,一个合格的数控操作人员应该是一个较好的工艺员,应对机床和数控系统的性能、特点和应用,以及数控加工的工艺方案制定工作等各个方面,都有比较全面的了解。
48. 工艺准备工作包括哪些主要内容?为什么说分析零件图样是工艺准备的首要内容?
答:工艺准备工作包括以下内容:(1)分析零件图样 (2)数控车床刀具的选择 (3)工件的装夹 (4)加工手段的选择 (5)有关数据的测定
分析零件图是工艺准备中的首要工作,因为工件图样包括工工件轮廓的几何条件、尺寸、形状位置公差要求,表面粗糙度要求,毛坯、材料与热处理要求及件数要求,这些都是制定合理工艺处理所必须考虑的,也直接影响到零件加工程序的编制及加工的结果。