数控 零件的数控铣床铣削编程与设计

…………技术学院毕业设计（论文）题目零件的数控铣床铣削编程与操作设计系（分院）机械电子工程系学生姓名学号专业名称指导教师年月日河南职业技术学院机械电子工程系（分院）毕业设计（论文）任务书姓名专业班级毕业设计（论文）题目零件的数控铣床铣削编程与操作设计毕业设计（论文）选题的目的与意义数控加工是目前的一门新的专业，热门专业，正在高速发展，数控加工程序是有多道复杂的程序组成的，这就为我们学习带来不便，为了使学习更方便，使用更加有条理，我编写了这份典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计，希望为大家的工作、学习带来方便。毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）①刘文信：《机床数控技术》，机械工业出版社，2005。②黄大贵：《微机数控系统》，电子科技出版社，2004。③韩鸿鸾：《基础数控技术》，机械工业出版社，2004。④李斌：《数控加工技术》，高等教育出版社，2001。⑤余英良：《数控加工编程及操作》，高等教育出版社，2004。毕业设计（论文）工作进度计划接受任务日期年月日要求完成日期年月日学生签名：年月日指导教师签名：年月日系（分院）主任（院长）签名：年月日毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓名学号性别专业班级毕业设计（论文）题目零件的数控铣床铣削编程与操作设计评阅意见成绩指导教师签字年月日毕业设计（论文）答辩意见表姓名学号性别专业班级毕业设计（论文）题目零件的数控铣床铣削编程与操作设计答辩时间地点答辩小组成员姓名职称学历从事专业组长成员秘书答辩小组意见答辩成绩：答辩小组组长签名：年月日零件的数控铣床铣削编程与操作设计…………摘要：数控加工是机械行业一门新的专业，数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。本设计是对我们机械类加工日常加工中常见的工件取其中的一典型零件进行系统的编程与操作设计，从数控加工前应做的准备开始到数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、数控铣削加工、数控加工中心编程及自动编程技术等内容等数控加工时应注意的问题做了一一的说明。关键词：数控铣床铣削加工机械零件数控加工是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件——机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行交换和放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零件，所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。一、工艺分析与选择（一）、零件图工艺分析该零件图主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则，中间¢40孔的尺寸公差为H7，表面粗糙度要求较高，可采用钻——粗镗——精镗方案，。两端¢13mm和¢20mm孔处没有尺寸公差要求，可采用自由尺寸公差IT11-IT12处理，表面粗糙度要求不高，可采用钻¢13mm——扩孔¢20mm的方案；平面轮廓常采用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。在本设计中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm,可采用粗铣——精铣方案。选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。（二）、确定装夹方案由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸根据零件的结构特点，加工上表面，¢60mm外圆及其台阶面和孔系时可选用一面两孔定位方式，即以底面、¢4H7和一个¢13mm孔定位，如图1示，选择上述装夹方式结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。图1装夹方式1-开口垫圈2-压紧螺母3-带螺纹圆柱销4-带螺纹削边销5-辅助压紧螺母6-垫片图2加工底面夹具（三）、确定加工顺序加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面（底面）——粗、精加工上表面——¢60mm外圆及其台阶面——外轮廓铣削——精加工底面并保证尺寸40mm。（四）、刀具选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。图-装夹方式1-开口垫圈2-压紧螺母3-带螺纹圆柱销4-带螺纹削边销5-辅助压紧螺母6-垫圈图2--加工底面夹具为台虎钳选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。表2-1本设计中刀具的选择序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径/mm备注1T01¢125mm硬质合金端面铣刀1铣削上下表面0.5**2T02¢63硬质合金立铣刀1铣削¢60外圆极其台阶面****3T03¢38钻头1钻¢40底孔****4T04¢40镗铣刀1镗¢40内孔表面0.225*255T05¢13钻头1钻2*¢22螺孔0.2**7T07¢25硬质合金立铣刀1铣削外轮廓0.2**编制钱伟奇审核钱伟奇批准***日期12月5日（五）、切削用量选择切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。孔系加工切削用量见表2。该零件材料切削性能较好，铣削平面、¢60mm外圆及其台阶面和外轮廓面时，留0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗铣。确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工加工铸铁（190-260HB）时的切削速度为45-90m/min，取v=70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。N=1000v/3.14D确定进给率时，根据铣刀赤数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。Vf=Fn=Fn*Zn背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上，背吃刀量可达8-10mm。半精加工时，背吃刀量取为0.5-2mm。精加工时背吃刀量取为0.2-0.4mm。表2-2孔系加工刀具与切削用量参数刀具编号加工内容刀具参数主轴转速S/（r/min）进给量f/(mm/min)背吃刀量Ap/mm01¢38钻孔¢38钻头200401902¢40H7粗镗镗铣刀600400.8¢40H7精镗镗铣刀500300.2032mm*¢13钻孔¢13钻头500306.5（六）、拟定数控切削加工工序卡把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编入表3所示的加工工序卡中以指导编程和加工操作。表2-3数控加工工序卡单位名称河南职业技术学院产品名称代号零件名称零件图号数控技术毕业设计端盖**工序号程序编号夹具名称使用设备车间****平口虎钳和一面两销XK714D数控中心工步号工步内容刀具号/mm刀具规格/mm主轴转速/mm进给速度/mm背吃刀量/mm备注01粗铣定位基准面（底面）T01¢125180404手动02粗铣上表面T01¢125180404手动03精铣上表面T01¢125180250.5手动04粗铣¢60外极其台阶面T02¢63360405手动05精铣¢60外极其台阶面T02¢63360250.5手动06钻¢40H7底孔T03¢382004019手动07粗镗¢40H7内孔表面T0425*25600400.8手动08精镗¢40H7内孔表面T0425*25500300.2手动09粗铣外轮廓T07¢259004011手动10精铣外轮廓T07¢259002522手动编制钱伟奇审核钱伟奇批准***日期12月5日二、主要加工程序（一）、确定编程原点铣床上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选定的，为了变成方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定的工件上某一点为坐标原点，具体选择注意如下几点：1、编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。2、编程坐标原点应尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。3、对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的某一角上。4、Z轴方向的零点一般设在工件表面。本设计选择¢40圆的圆心处为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面。（二）、按工序编制各部分加工程序:注（用西门子系统）1、选一个200X150X50的毛坯；2、粗铣定位基准面（底面），采用平口钳装夹，如图3：在MDI方式下，用¢125mm平面端铣刀，主轴转速为180r/min，可以用LCYC75指令铣基准面，主要确定几个R参数：R101=5，R102=3，R103=0，R104=2，R116=0，R117=0，R118=200，R119=150，R120=0，R121=4，R122=100，R123=100，R124=1，R125=1，R126=2，R127=1；3、粗铣上表面，将初铣的底面反过来，（注意上表面应露出超过25mm）进行粗铣上表面，进给速度为100mm/min其余与步骤1相同；4、精铣上表面，进给速度为25mm/min，其余同步骤1；5、粗铣¢60外圆及其台阶面，在手动方式下，用¢63平面端铣刀，主轴转速为360r/min，粗铣时的横向进给率为100mm/min，纵向进给率为50mm/min，先铣一个¢62的圆（注意刀具补偿）每刀进4mm，再依次将圆扩大，重复进行，直到把毛坯上多余的部分都铣掉，再进4mm，直到把铣到20mm处为止，形成如图3的形状；6、精铣¢60的外圆及其台阶，将粗铣时留下的余量铣到，进给率应适当降低一些7、钻¢4循环¢40H7的底孔，在MDI方式下，用¢38的钻头，主轴转速为200r/min可以用深孔钻削LCYC83，其中主要R参数：R101=5，R102=3，R103=0，R104=40，R105=1，R107=50，R108=80，R109=2，R110=3，R111=1，R127=1；8、粗镗¢40H7内孔表面，使用镗刀，刀杆尺寸为25X25mm，主轴转速为600r/min使用LCYC85循环，其主要参数：R101=5，R102=3，R103=0，R104=40，R105=1，R107=60，R108=100；9、精镗¢40H7内孔表面，主轴转速为600r/min；10、钻2mmX¢13mm螺孔，在MDI方式下，用¢40H7的钻头，主轴转速为600r/min；11、粗铣外轮廓，装夹方式如图4，在手动方式下，用¢25mm平面立铣刀，主轴转速为900r/min，主轴转速为360r/min，粗铣时的横向进给率为100mm/min，纵向进给率为50mm/min，先铣一个深4mm的外轮廓（注意刀具补偿）每刀进4mm，再依次将圆扩大，重复进行，直到把毛坯上多余的部分