論典型零件的數(shù)控加工工藝與編程

1、論典型零件的數(shù)控加工工藝與編程摘要 本文以典型零件的數(shù)控銑削加工為例，按照合理的加工路線，編寫了相應(yīng)的程序，完成了零件的加工。其中，工藝分析是零件加工的核心容，編程是基礎(chǔ)，準(zhǔn)確的選用刀具以與確定合理的加工路線是零件達(dá)到加工精度與表面質(zhì)量的可靠保證。從加工合理性，生產(chǎn)效率以與費(fèi)用成本上考慮，根據(jù)不同的生產(chǎn)要求，可以選擇合理的刀具，確定實(shí)際可行的加工方案，這些在文章中都有詳細(xì)分析。關(guān)鍵字：數(shù)控加工 編程 工藝分析目錄摘要 .2 第一章數(shù)控銑床加工概論.4第二章數(shù)控銑削用刀具.62.1 數(shù)控銑刀的種類和工藝特點(diǎn) .62.2 數(shù)控銑刀具的選用特點(diǎn).72.3 刀具的管理.9第三章 數(shù)控銑削加工工藝.11

2、3.1 數(shù)控銑削加工工藝性分析.113.2 工件的裝夾與定位.123.3 編程尺寸的確定.133.4 進(jìn)刀與退刀.133.5 加工路線的確定.133.6 典型零件的編程實(shí)例.14附件 .15致 .18參考文獻(xiàn) .19第一章數(shù)控銑床加工概論1.1按照主軸布置形式分類（1）立式數(shù)控銑床與加工中心（2）臥式數(shù)控銑床與加工中心（3）立、臥兩用數(shù)控銑床與加工中心（4）龍門數(shù)控銑床（5）萬能式數(shù)控銑床1.2按照控制聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸分類1.3 其他分類 1.4數(shù)控銑削加工特點(diǎn)第二章數(shù)控銑削用刀具2.1數(shù)控銑刀的種類和工藝特點(diǎn)面銑刀面銑刀主要用于加工較大的平面。其圓周表面配合端面上都有切削刃，圓周表面上的切削刃為主

3、切削刃，端面切削刃為副切削刃。在批量生產(chǎn)時(shí)，可按工件切削寬度的1.6倍選擇刀具直徑。粗銑時(shí)，銑刀直徑要小些，因?yàn)榇帚娗邢髁Υ?，選小直徑銑刀可減小切削扭矩。精銑時(shí)，銑刀直徑要選大些，盡量包容工件整個(gè)加工寬度，以提高加工精度和效率，并減小相鄰兩次進(jìn)給之間的換刀痕跡。立銑刀立銑刀是數(shù)控加工中用的最多的一種銑刀，主要用于加工凹槽較小的臺(tái)階面以與平面輪廓。數(shù)控加工中除了用普通的高速鋼立銑刀外，還廣泛使用以下幾種先進(jìn)的結(jié)構(gòu)類型。（1）整體式立銑刀硬質(zhì)合金立銑刀側(cè)刃采用大螺旋升角（62°）結(jié)構(gòu)，立銑刀頭部的過中心端往往成弧線（或螺旋中心刃）形、負(fù)刃傾角，增加切削刃長度，提高了切削平穩(wěn)性、工件表面精

4、度與刀具壽命。其適應(yīng)數(shù)控高速、平穩(wěn)三維空間銑削加工技術(shù)的要求。（2）可轉(zhuǎn)位立銑刀各類可轉(zhuǎn)位立銑刀由可轉(zhuǎn)位刀片（往往設(shè)有三維斷屑槽形）組合而成，用于側(cè)齒、端齒與過中心端齒（均為短切削刃）的加工，可滿足數(shù)控高速、平穩(wěn)三維空間銑削加工技術(shù)要求。（3）波形立銑刀能將狹長的薄切屑變?yōu)楹穸痰乃榍行?，使排屑變得流暢。比普通立銑刀容易切進(jìn)工件，在一樣進(jìn)給量的條件下，它的切削厚度比普通立銑刀要大些，并且減小了切削刃在工件表面的滑動(dòng)現(xiàn)象，從而提高了刀具的壽命。與工件接觸的切削刃長度較短，刀具不易產(chǎn)生震動(dòng)。又要切削刃是波形的，因而使刀刃的長度增大，所以有利于散熱。成形銑刀 成形銑刀 ，一般都是為特定的工件或加工容

5、專門設(shè)計(jì)制造的，適用于加工平面類零件的特定形狀，如角度面、凹槽面等，也適用于特行孔或凸臺(tái)。2.2數(shù)控銑削刀具的選用特點(diǎn)1.刀具角度的選擇銑刀與車刀的相應(yīng)角度的定義一樣，如下圖2-1，2-2，2-3所示。圖2-1 刀具的角度圖2-2刀具的角度如圖2-3所示，為刀具角度的選用原則示意圖：圖2-3 刀具角度的選用原則2.刀具齒數(shù)的選擇2.3刀具的管理第三章數(shù)控銑削加工工藝3.1 數(shù)控銑削加工工藝性分析數(shù)控銑削加工工藝性分析主要包括零件圖分析，零件結(jié)構(gòu)工藝性分析，定位基準(zhǔn)的統(tǒng)一以與分析零件的變形情況。針對(duì)數(shù)控銑削加工的特點(diǎn)，下面列舉出一些經(jīng)常遇到的工藝性問題，作為對(duì)零件圖進(jìn)行工藝性分析的實(shí)例。 a b

6、圖3-1 銑削工藝 圖紙尺寸的標(biāo)注方法是否方便編程，構(gòu)成工件輪廓圖形的各種幾何元素的條件是否充要，各幾何元素的相互關(guān)系(如相切、相交、垂直和平行等)是否明確，有無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等等。零件所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保證。不要以為數(shù)控機(jī)床加工精度高而放棄這種分析。特別要注意過薄的腹板與緣板的厚度公差，“銑工怕銑薄”，數(shù)控銑削也是一樣，因?yàn)榧庸r(shí)產(chǎn)生的切削拉力與薄板的彈性退讓極易產(chǎn)生切削面的振動(dòng)，使薄板厚度尺寸公差難以保證，其表面粗糙度也將提高。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)面積較大的薄板厚度小于3mm時(shí)就應(yīng)充分重視這一問題。槽與緣板之間的轉(zhuǎn)接圓弧是否過小。因?yàn)檫@種圓弧半

7、徑與常常限制刀具的直徑。如工件的被加工輪廓高度低，轉(zhuǎn)接圓弧半徑也大，可以采用較大直徑的銑刀來加工，加工其腹板面時(shí)，走刀次數(shù)也相應(yīng)減少，表面加工質(zhì)量也會(huì)好一些，因此工藝性較好，反之，數(shù)控銑削工藝性較差。一般來說，當(dāng)被加工輪廓面的最大高度)時(shí)，可以判定為零件該部位的工藝性不好。零件銑削面的槽底圓角或腹板與緣板相交處的圓角半徑r是否太大。如圖a所示，當(dāng)r越大，銑刀端刃銑削平面的能力越差，效率也越低，當(dāng)r大到一定程度時(shí)甚至必須用球頭刀加工，這是應(yīng)當(dāng)盡量避免的。因?yàn)殂姷杜c銑削平面接觸的最大直徑d= D-2r(D為銑刀直徑)，當(dāng)D越大而r越小時(shí)，銑刀端刃銑削平面的面積越大，加工平面的能力越強(qiáng)，銑削工藝性當(dāng)

8、然也越好。有時(shí)候，當(dāng)銑削的底面面積較大，底部圓弧r也較大時(shí)，我們不得不用兩把r不同的銑刀(一把r小些，另一把r符合零件圖)進(jìn)行兩次切削。零件圖中各加工面的凹圓弧(R與r)是否過于零亂，是否可以統(tǒng)一。因?yàn)樵跀?shù)控銑床上多換一次刀要增加不少新問題，如增加銑刀規(guī)格，計(jì)劃停車次數(shù)和對(duì)刀次數(shù)等，不但給編程帶來許多麻煩，增加生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間而降低生產(chǎn)效率，而且也會(huì)因頻繁換刀增加了工件加工面上的接刀階差而降低了表面質(zhì)量。所以，在一個(gè)零件上的這種凹圓弧半徑在數(shù)值上的一致性問題對(duì)數(shù)控銑削的工作顯得相當(dāng)重要。一般來說，即使不能尋求完全統(tǒng)一，也要力求將數(shù)值相近的圓弧半徑分組靠攏，達(dá)到局部統(tǒng)一，以盡量減少銑刀規(guī)格與換刀次數(shù)

9、。零件上有無統(tǒng)一基準(zhǔn)以保證兩次裝夾加工后其相對(duì)位置的正確性。有些工件需要在銑完一面后再重新安裝銑削另一面，如圖b所示。由于數(shù)控銑削時(shí)不能使用通用銑床加工時(shí)常用的試削方法來接刀，往往會(huì)因?yàn)楣ぜ闹匦掳惭b而接不好刀(即與上道工序加工的面接不齊或造成本來要求一致的兩對(duì)應(yīng)面上的輪廓錯(cuò)位)。為了避免上述問題的產(chǎn)生，減小兩次裝夾誤差，最好采用統(tǒng)一基準(zhǔn)定位，因此零件上最好有合適的孔作為定位基準(zhǔn)孔。如果零件上沒有基準(zhǔn)孔，也可以專門設(shè)置工藝孔作為定位基準(zhǔn)(如在毛坯上增加工藝凸耳或在后繼工序要銑去的余量上設(shè)基準(zhǔn)孔)。如實(shí)在無法制出基準(zhǔn)孔，起碼也要用經(jīng)過精加工的面作為統(tǒng)一基準(zhǔn)。如果連這也辦不到，則最好只加工其中一個(gè)

10、最復(fù)雜的面，另一面放棄數(shù)控銑削而改由通用銑床加工。分析零件的形狀與原材料的熱處理狀態(tài)，會(huì)不會(huì)在加工過程中變形，哪些部位最容易變形。因?yàn)閿?shù)控銑削最忌諱工件在加工時(shí)變形，這種變形不但無法保證加工的質(zhì)量，而且經(jīng)常造成加工不能繼續(xù)進(jìn)行下去，“中途而廢”。這時(shí)就應(yīng)當(dāng)考慮采取一些必要的工藝措施進(jìn)行預(yù)防，如對(duì)鋼件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，對(duì)鑄鋁件進(jìn)行退火處理，對(duì)不能用熱處理方法解決的，也可考慮粗、精加工與余量等常規(guī)方法。此外，還要分析加工后的變形問題，采取什么工藝措施來解決。3.2工件的裝夾與定位確定數(shù)控銑削加工裝夾方案時(shí)，主要考慮以下幾個(gè)方面的問題。盡可能做到一次裝夾后能加工出全部或大部分的待加工表面，減少裝夾次數(shù)，

11、以提高加工效率和保證加工精度。必須保持最小的夾緊變形。盡量采用組合夾具通用夾具，避免采用專用夾具。裝卸零件要方便可靠，能迅速完成零件的定位夾緊和拆卸過程，減少輔助加工時(shí)間。零件的裝夾定位要有利于對(duì)刀。夾緊機(jī)構(gòu)或其他元件不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開，避免加工路徑中刀具與夾具元件發(fā)生干涉。3.3編程尺寸的確定1.工件坐標(biāo)系的確定與程序原點(diǎn)的設(shè)置工件坐標(biāo)系采用與機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系一致的坐標(biāo)方向，工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)（即程序原點(diǎn)）要選擇便于測(cè)量或?qū)Φ兜幕鶞?zhǔn)位置，同時(shí)要便于編程計(jì)算。2.零件幾何尺寸的處理方法其一般采取的方法是：在保證零件極限尺寸不變的前提下，在編程計(jì)算時(shí)，改變輪廓尺寸并移動(dòng)公差帶。3.4進(jìn)刀與

12、退刀選擇程序的起始點(diǎn)、返回點(diǎn)的原則起始點(diǎn)和返回點(diǎn)的x、y坐標(biāo)值剛好為零，z坐標(biāo)定義在高出被加工零件的最高點(diǎn)50100mm的位置。在同一個(gè)程序中，起始點(diǎn)和返回點(diǎn)最好一樣，以免引起加工操作上的麻煩。選擇進(jìn)刀點(diǎn)的原則粗加工時(shí)，進(jìn)刀點(diǎn)選擇在曲面的最高的角點(diǎn)，這樣可使切削余量最小，進(jìn)刀時(shí)，不易損壞刀具。精加工時(shí)，進(jìn)刀點(diǎn)選擇在曲面的曲率比較小的角點(diǎn)，這樣可使刀具所受的彎矩較小，不易折損刀具。選擇退刀點(diǎn)的原則選退刀點(diǎn)時(shí)，主要考慮曲面加工的連續(xù)性和盡量縮短加工時(shí)間，提高機(jī)床擇的有效工作時(shí)間。3.5加工路線的確定加工路線的確定原則是：加工路線應(yīng)保證被加工路線的精度和表面粗糙度，且效率較高。數(shù)值計(jì)算簡便，以減少編

13、程工作量。應(yīng)使加工路線最短，這樣既可以減少程序段，又可以減少空刀時(shí)間。3.6典型零件的編程實(shí)例零件如圖3-1所示，Z向程序原點(diǎn)位于上表面；刀具選用直徑T0101T0303 22立銑刀；安全面高度20mm。圖3-2加工程序詳見附件。附件圖3-1加工程序?yàn)椋篘010 G92 X0 Y0 Z20N020 M06 T0101 N720 G0 Z20.N730 M05N740 X0 Y0N750 M30致在本文的撰寫過程中，要特別感我的導(dǎo)師的指導(dǎo)與督促，同時(shí)感她的諒解與包容。老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓思路，精心點(diǎn)撥。正是由于她在百忙之中多次審閱全文，對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行修改，并為本文的撰寫提供了許多中肯而且寶貴的意見，本文才得以成型；感輔導(dǎo)員在大學(xué)期間的對(duì)我的學(xué)習(xí)和生活給予無微不至的關(guān)心和照顧;感所有的任課老師，他們治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，視野廣闊，為我營造了一種良好的學(xué)術(shù)氛圍