典型铣削零件的数控加工工艺与程序设计.doc

1、摘 要本文主要介绍了数控加工工艺的基础知识。从一开始的绪论介绍了数控加工在机械制造业中的地位和作用，数控加工技术的特点：适应性强，精度高，质量稳定，生产效率高，能实现复杂的运动，良好的经济效率，有利于生产管理的现代化。重点介绍了腔体类零件的加工工艺，对零件图进行了工业分析，并分析了零件的结构的技术要求，腔体零件的加工方法 ：粗加工平面，粗加工侧面，粗加工内腔，精加工平面，精加工侧面，精加工内腔，定心钻钻孔攻丝，展示了每个部分的加工零件图，还加入了这个腔体零件的加工程序，使阅读者看的更为直观和清晰。关键词：铣削 腔体零件 加工工艺 程序设计I目 录目 录摘要1目录1绪论1第1章 数控铣床加工工艺

2、21.1 零件图工艺分析21.2 零件结构工艺分析31.3 零件毛坯工艺分析5第2章 数控铣加工应用62.1任务62.2数控工艺的加工编程62.3编制数控工艺卡8第3章 加工程序编制93.1 粗精铣侧面R6093.2 粗精加工轮廓1103.3 粗精加工轮廓2113.4 钻中心孔113.5 镗26孔113.6 精度分析 12总结13致谢14参考文献15I典型铣削零件的数控加工工艺与程序设计绪 论数字控制（Numerical Control）简称数控（NC），是近代发展起来的一种自动控制技术，是用数字信息实现机械设备控制的一种方法，在数控加工技术方面得到了广泛的应用。自从工业革命以来，机床工业发生

3、了翻天覆地的变化。大多数人了解的是铣床、车床和钻床，也就是所说的普通机床，这些设备通过技术工人操作手轮移动刀架使刀具沿正确的方向走刀到零件所加工的位置。普通机床需要通过接受过较长时间的专业培训并且具有一定操作技能的操作者在具备一定条件的环境下才能加工出高质量的零件。相对来说，普通设备的加工效率较低，成本较高。 今天，数控设备在相当多的领域已经完全或逐渐取代了普通设备，与普通机床不同，数控机床加工零件的过程完全自动地进行，加工过程中人工不能干预。因此，首先必须将所要加工件的全部信息，包括工艺过程、刀具运动轨迹及走刀方向、位移量、工艺参数（主轴转速、进给量、切削深度）以及辅助动作（换刀、变速、冷却

4、、夹紧、松开）等，按加工顺序采用标准或规定的程序指令编写出正确的数控加工程序，然后输入到数控设备的控制系统中，随后控制系统按数控程序的要求控制数控机床对零件进行加工。所谓数控编程，一般指包括零件图样分析、工艺分析与设计、图形数学处理、编写并输入程序清单、程序校验的全部工作过程。数控编程可分为手工编程和自动编程两种方式。 数控铣床可进行钻孔、镗孔、攻螺纹、轮廓铣削、平面铣削、平面型腔铣削及空间三维复杂型面的铣削加工。加工中心、柔性加工单元是在数控铣床的基础上产生和发展起来的，其主要加工方式也是铣加工方式。 四年多来通过对数控专业的学习和一段时间的实习，我对数控机床和编程和操作有一定程度的了解和掌

5、握，已经可以进行独立的编程和操作，这时就需要一次来锻炼自己，检验自己的掌握程度。这次设计就达到了这样的目的，使自己更了解数控机床，对它的结构系统等有了一定更进一步的掌握，使自己的理论水平和实际操作水平更上一层楼。大学专科五年的学习就要过去了，也许这也意味着自己学生生涯的终结，但学无止境，学习的态度将伴随自己在人生道路上继续前进。想着大学走过的路子，我在此衷心的感谢这五年来各位老师对我的培养以及师兄师姐们对我的悉心指导，这对我的人生的道路以及职业生涯将起着非常大的积极的作用。第1章 数控铣床加工工艺在选择并决定数控铣床加工零件及其加工内容后，应对零件的数控铣床加工工艺性进行全面、认真、仔细的分析

6、。主要内容包括产品的零件图样分析、零件结构工艺性分析与零件毛坯的工艺性分析等内容。11 零件图工艺分析 首先应熟悉零件在产品中的作用、位置、装配关系和工作条件，搞清楚各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响，找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。 针对数控铣削加工的特点，下面列举出一些经常遇到的工艺性问题作为对零件图进行工艺性分析的要点来加以分析与考虑。 (1)图样尺寸的标注方法是否方便编程?构成工件轮廓图形的各种几何元素的条件是否充要?各几何元素的相互关系(如相切、相交、垂直和平行等)是否明确?有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸?等等。 (2)零件尺寸所要求的加工

7、精度、尺寸公差是否都可以得到保证?不要以为数控机床加工精度高而放弃这种分析。特别要注意过薄的腹板与缘板的厚度公差，“铣工怕铣薄”，数控铣削也是一样，因为加工时产生的切削拉力及薄板的弹性退让，极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差难以保证，其表面粗糙度也将恶化或变坏。根据实践经验，当面积较大的薄板厚度小于3mm时就应充分重视这一问题。 (3)内槽及缘板之间的内转接圆弧是否过小? (4)零件铣削面的槽底圆角或腹板与缘板相交处的圆角半径r是否太大? (5)零件图中各加工面的凹圆弧(R与r)是否过于零乱，是否可以统一?因为在数控铣床上多换一次刀要增加不少新问题，如增加铣刀规格、计划停车次数和对刀次数

8、等，不但给编程带来许多麻烦，增加生产准备时间而降低生产效率，而且也会因频繁换刀增加了工件加工面上的接刀阶差而降低了表面质量。所以，在一个零件上的这种凹圆弧半径在数值上的一致性问题对数控铣削的工艺性显得相当重要。一般来说，即使不能寻求完全统一，也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀规格与换刀次数。(6)零件上有无统一基准以保证两次装夹加工后其相对位置的正确性?有些工件需要在铣完一面后再重新安装铣削另一面。由于数控铣削时不能使用通用铣床加工时常用的试削方法来接刀，往往会因为工件的重新安装而接不好刀(即与上道工序加工的面接不齐或造成本来要求一致的两对应面上的轮廓错位)。为

9、了避免上述问题的产生，减小两次装夹误差，最好采用统一基准定位，因此零件上最好有合适的孔作为定位基准孔。如果零件上没有基准孔，也可以专门设置工艺孔作为定位基准(如在毛坯上增加工艺凸耳或在后续工序要铣去的余量上设基准扎)。如实在无法制出基准孔，起码也要用经过精加工的面作为统一基准。如果连这也办不到，则最好只加工其中一个最复杂的面，另一面放弃数控铣削而改由通用铣床加工。 (7)分析零件的形状及原材料的热处理状态，会不会在加工过程中变形?哪些部位最容易变形?因为数控铣削最忌讳工件在加工时变形，这种变形不但无法保证加工的质量，而且经常造成加工不能继续进行下去，“中途而废”，这时就应当考虑采取一些必要的工

10、艺措施进行预防，如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理，对不能用热处理方法解决的，也可考虑粗、精加工及对称去余量等常规方法。此外，还要分析加工后的变形问题，采取什么工艺措施来解决。12 零件的结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。良好的结构工艺性，可以使零件加工容易，节省工时和材料。而较差的零件结构工艺性，会使加工困难，浪费工时和材料，有时甚至无法加工。因此，零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。 (1)零件的内腔和外表最好采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，提高生产效率。(2)内槽圆角的大小

11、决定着刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应太小。对于图1-1所示零件，其结构工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转角圆弧半径的大小等因素有关。图b与图a相比，转角圆孤半径大，可以采用较大直径的立铣刀来加工；加工平面时，进给次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，因而工艺性较好。通常R0.2H时，可以判定零件该部位的工艺性不好。(3)零件铣槽底平面时，槽底圆角半径r不要过大。如图1-2所示，铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径d=D-2 r(D为铣刀直径)，当D一定时，r越大，铣刀端面刃铣削平面的面积越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工艺性也越差。当r大到一定程度时，甚至必须用球头铣刀加工，这是应

12、该尽量避免的。a)R较小 b)R较大图1-1 内槽结构工艺性对比a)r较小 b)r较大a)r较小 b)r较大图1-2零件槽底平面圆弧对铣削工艺的影响(4)应采用统一的基准定位。在数控加工中若没有统一的定位基准，则会因工件的二次装央而造成加工后两个面上的轮廓位置及尺寸不协调现象。另外，零件上最好有合适的孔作为定位基准孔。若无法制出工艺孔，最起码也要用精加工表面作为统一基准，以减少二次装夹产生的误差。此外，还应分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保证，有没有引起矛盾的多余尺寸或影响加工安排的封闭尺寸等。13零件毛坯的工艺性分析 零件在进行数控铣削加工时，由于加工过程的自动化，使余量的大

13、小，如何装夹等问题在设计毛坯时就要仔细考虑好。否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工将很难进行下去。根据经验，下列几方面应作为毛坯工艺性分析的要点。 (1)毛坯应有充分、稳定的加工余量 毛坯主要指锻件、铸件。因模锻时的欠压量与允许的错模量会造成余量的多少不等；铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等。此外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。因此，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控铣削加工，其加工面均应有较充分的余量。经验表明，数控铣削中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸，这一点应该引起特别重视，在这种

14、情况下，如果已确定或准备采用数控铣削加工，就应事先对毛坯的设计进行必要的更改或在设计时就加以充分考虑，即在零件图样注明的非加工面处也增加适当的余量。增加定位用工艺凸耳2个图1-3增加辅助基准示例 (2)分析毛坯的装夹适应性 主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在一次安装中加工出较多表面。对不便于装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。如图1-3所示，该工件缺少合适的定位基准，在毛坯上铸出两个工艺凸耳，在凸耳上制出定位基准孔。 (3)分析毛坯的变形、余量大小及均匀性 分析毛坯加工中与加工后的变形程度，主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削。

15、也要分析加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。如对于热轧中，厚铝板，经淬火时效后很容易在加工中与加工后变形，这时最好采用经预拉伸处理的淬火板坯。第2章 数控铣加工应用2. 1 任务如图所示，该零件是较典型的利用数控铣床加工的零件。具体图形及尺寸见零件图。图2-1组合件（凹）2. 2 数控加工工艺的编排工艺设计是数控加工的前期工艺准备工作。数控加工工艺设计的原则和内容很多方面与普通机床加工工艺设计相同或相似。但由于数控机床是一种自动化程度高的高效加工机床，数控加工的工艺设计要比普通机床工艺设计具体严密和复杂很多。工艺设计是符合理、先进、准确、周密，不但影响编程的工作质量，

16、还将极大地影响加工的质量、加工效率和设备的安全运行。数控加工工艺设计的内容主要： 零件的加工工艺性分析，选择并决定数控加工内容。 数控加工工艺分性析。 数控加工工艺路线设计。 数控加工工序设计。 数控加工专用工艺文件编写。（上图2-1中部分信息由下图2获得。）图2-2组合件（凸）2. 3编制数控加工工序卡工步号 工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/min1铣平面T1端面铣刀80300802铣148118T212立铣刀600803粗精铣侧面R60T212立铣刀800804粗加工轮廓T212立铣刀800805精加工轮廓T56立铣刀1200806钻中心孔T6A3中心钻1000100

17、7钻12、26孔至11.8T7钻头5.88001008铰12孔T8铰刀12300409钻25.5孔T9钻头25.55005010镗26孔T10镗刀25.527100050第3章 加工程序编制：3.1 粗精铣侧面R60O0001;G54;G90G28Z50;T02M6;M03S800;X0Y0;G0X-70Y-105;Z5;G01Z-8F100;G42X-60Y-105D01F80;X60R60;G0Z50;X-70Y105;G0Z5;G01Z-8F100;G42X-60Y105D01F80;X60R60;G0Z50;X0Y-35;G01Z-8F80;Y35F80;G0Z50;X0Y0;M05;

18、M30;3.2 粗精加工轮廓13.3 （精加工时刀具半径车床转速进给需改变）。O0002; G54; G90G28Z50;T02M6;M03S800;X0Y0;X-32Y-70;Z5;G01Z-7.5F80;G42Y-45F80D01F80;G03X-41Y-35R9;G02X-49.3161Y-22.5588R8;G03Y22.5588R60;G02Y35R8;G03Y45R9;G01X-32Y70;G0X32;G01Y45F80;G03X41Y35R9;G02X49.3161Y22.5588R8;G03Y-22.5588R60;G02X41Y-35R8;G03X32Y-45R9;G01Y-

19、70;G0Z50;XOY0;M05;M30;3.4 钻中心孔O0004;G54;G90G28Z50;T06M6;M03S1000;X0Y0;G0Z5;G01Z-3F100;G0Z5;X0Y45;G01Z-10.5F100;G0Z50;X0Y0;M05;M30;3.5 镗26孔;O0005;G54;G90G28Z50;T10M6;M03S1000;X0Y0;G99G81X0Y0Z30R5K10F50;Z0;X0Y0;M05;M30; 3.6精度分析产品在加工后进行试验，产品在基本尺寸上能够保证，但存在许多不足。加工零件时采用的是“试切法”对刀，凭借肉眼去观察实现的对刀，这与采用机外对刀仪对刀有很

20、大的差别，这是造成误差最主要的原因。产品的表面粗糙值并不理想，这与所用道具和切削用量选择不当有关，同时也与冷却不充分产生的切屑瘤有关。在加工时要求机床主轴具有一定的回转运动精度，既加工过程中主轴回转中心相对刀具或者工件的精度，当主轴回转式，实际回转轴线其位置总是在变化的，也就是说，存在着回转误差，主轴的回转误差可分为三种形式：轴向窜动；径向圆跳动角度摆角；主轴回转误差对加工精度的影响。切削加工过程中的机床主轴回转误差使得刀具和工件间的相对位置不断改变，影响着成形运动的准确性，在工件上引起加工误差。总之分析零件的加工精度，得到零件表面粗糙还勉强能达到图纸要求，加工中还有其他一些因素影响加工精度，

21、重点与安排加工的工艺过程有很大关系，粗糙加工分别在不同的工序中进行，使粗加工之后有一定的时间让残余的应力重新分布，以减少对加工精度的影响，合理选择刀具的几何参数，合理的选择切削用量，合理的使用切削液都可以提高零件的加工精度。总结通过这次毕业论文，我系统的巩固学习了大学五年的课程，对数控技术的运用有了更深的认识和了解，对典型零件的加工也更加深刻！我花了一个月时间系统巩固了如机械制图；机械制造技术；数控加工工艺等专业课程。在指导老师的悉心带领下完成了论文。在这当中，感觉到在平时的学习中还不够努力，造成毕业论文做起来有一定的难度，也感觉到了我们专业在进行实际操作中应勤动手，多动脑去思考，才能进行我们

22、的产品零件的优质加工，还应多去翻阅一些需要的相关资料。通过这次对对零件图进行加工及编制其说明书，增加了不少专业方面的知识，提高了动手能力，切实做到了将理论联系到了实际生产中，也只有理论与实际巧妙的结合在一起，才能达到规定的各项性能指标，才能加工出完美的符合要求的零件，对程序的编制也是一个重要的内容，只有合理的编制程序，制定出走刀路线，才能在最短的时间内加工出满足要求的零件！13致 谢致 谢本文的全部工作是在指导老师的悉心指导下完成的。通过这次毕业论文，不仅使我将大学期间所学的专业知识再次回顾学习，而且也使我接触到了一些前沿知识，对我未来的工作影响深远，也非常感谢在本论文中曾给予我耐心指导的老师

23、，正是由于他的帮助和鼓励才使我克服种种苦难，最终顺利完成论文，在这里请允许向指导老师表示最深的敬意！17参考文献参考文献1. 晏初宏.数控加工工艺与编程M.北京：化学工业出版社，20042. 袁梁梁、张晓松.数控加工技能实训M.北京：北京理工大学出版社，20073司乃钧机械加工工艺基础M北京：高等教育出版社，19924张丽华、马立克数控编程与加工技术M大连理工大学出版社，2006.75孙伟伟数控车工实习与考级M 北京: 高等教育出版社，20046于春生、韩雯数控机床编程及应用M 北京: 高等教育出版社，20017王保成、吴联兴、刘凤仙现代数控机床实用教程M天津: 天津科学技术出版社，2000。 .15