銑床零件數(shù)控加工編程

1、銑床零件數(shù)控加工編程專業(yè)：機械設計制造及其自動化 班級：13機自1 姓名：王東旭課 程 設 計 任 務 書學院機械工程學院班級13機自1姓名王東旭設 計 起 止 日 期2016年 12月12 日 2016年12月16日設計題目： 銑床類零件數(shù)控加工程序編制設計任務（主要技術參數(shù)）：編制如圖所示銑床類零件的加工程序。 工作任務：1.零件的工藝分析2.數(shù)控機床的選擇3. 編程中工藝指令的處理4.編制數(shù)控銑床加工工藝過程卡5.編制數(shù)控加工程序 6.設計說明書1份。 指導教師評語：成績： 簽字： 年 月 日目 錄引言11 銑床類零件的工藝分析1.1數(shù)控加工工藝的基本特點21.2數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容3

2、2 數(shù)控銑床的選擇42.1根據(jù)被加工零件的尺寸選用42.2根據(jù)加工零件的加工特點來選擇42.3根據(jù)加工零件的精度要求選用42.4根據(jù)零件的批量或其他要求選擇53編制銑床類零件加工工藝過程卡63.1工序與工步的劃分63.2加工路線的確定64編制銑床類零件的加工工藝過程卡84.1刀具的選擇與切削用量的確定84.2對刀點和換刀點的確定105數(shù)控加工程序編制125.1工件坐標系確定125.2數(shù)控加工程序13參考文獻16引言隨著科學技術飛速發(fā)展和經(jīng)濟競爭的日趨激烈，機械產(chǎn)品的更新速度越來越快，數(shù)控加工技術作為先進生產(chǎn)力的代表，在機械及相關行業(yè)領域發(fā)揮著重要的作用，機械制造的競爭，其實質(zhì)是數(shù)控技術的競爭。

3、數(shù)控編程技術是數(shù)控技術重要的組成部分。從數(shù)控機床誕生之日起，數(shù)控編程技術就受到了廣泛關注，成為CAD/CAM系統(tǒng)的重要組成部分。以數(shù)控編程中的加工工藝分析及設計為出發(fā)點，著力分析零件圖，從數(shù)控加工的實際角度出發(fā)，以數(shù)控加工的實際生產(chǎn)為基礎，以掌握數(shù)控加工工藝為目標，在了解數(shù)控加工銑削基礎、數(shù)控銑床刀具的選用、數(shù)控加工工件的定位與裝夾、擬定加工方案、確定加工路線和加工內(nèi)容以及對一些特殊的工藝問題處理的基礎上，控制數(shù)控編程過程中的誤差，從而大大縮短了加工時間，提高了效率，降低了成本。本文主要研究了輪廓和孔的數(shù)控銑削工藝、工裝以及在此基礎上的數(shù)控銑床的程序編制。側(cè)重于設計該零件的數(shù)控加工夾具，主要設

4、計內(nèi)容有：完成該零件的工藝規(guī)程（包括工藝簡卡、工序卡和數(shù)控刀具卡）和主要工序的工裝設計。并繪制零件圖。用G代碼編制該零件的數(shù)控加工程序。1銑床零件的工藝分析1.1數(shù)控銑床加工工藝的基本特點： 工藝規(guī)程是工人在加工時的指導性文件。由于普通銑床受控于操作工人，因此，在普通銑床上有那個的工藝規(guī)程實際上只是一個工藝過程卡，銑床的切削用量，走刀路線、工序的工步等往往都是由工人自行選定。數(shù)控銑床加工的程序是數(shù)控銑床的指令性文件。數(shù)控銑床受制于程序質(zhì)量，加工的全部過程是按程序指令自動進行的。因此，數(shù)控銑床加工程序與普通銑床工藝規(guī)程有較大差別，涉及的內(nèi)容也較廣。數(shù)控銑床加工程序不僅要包括零件的工藝過程，而且還

5、要包括切削用量、走刀路線、刀具尺寸以及銑床的運動過程。因此，要求編程人員對數(shù)控銑床的性能、特點、運動方式、刀具系統(tǒng)、切削范圍以及工件的裝夾方式都要非常熟悉，工藝方案的好壞不僅會影響銑床效率的發(fā)揮，而且將直接影響到零件的加工質(zhì)量。與普通銑床相比，數(shù)控銑削加工工藝具有以下特點：1.加工對象的形狀復雜、繁多。由于數(shù)控銑床比普通銑床價格貴。若只加工簡單工序在經(jīng)濟上不合算，所以在數(shù)控銑床上通常安排較復雜的工序。數(shù)控銑床能高效地完成復雜零件的加工。多用來加工具有復雜輪廓和較高精度要求的零件。甚至普通銑床難以完成的零件，使得零件的加工工藝復雜。2.工藝安排更為詳盡，與普通銑削加工相比，數(shù)控銑削加工往往在一個

6、數(shù)控程序中完成多種加工工序，如銑削、鉆孔、換刀等。因此，數(shù)控銑床銑削加工工藝中要全面考慮對刀點、換刀及加工路線等問題。1.2數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容：圖1 加工零件圖選一 個 100mm×100mm×100mm的毛坯根據(jù)加工方案，采用平口鉗即可1.選擇適合在數(shù)控銑床上加工的零件，確定工序內(nèi)容。 2.分析被加工零件的圖樣，明確加工內(nèi)容及技術要求：包括零件是否需要數(shù)控銑削加工和適合何種數(shù)控銑床加工。3.確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線。如劃分工序程序，處理與非數(shù)控加工工序的銜接等。 4.加工工序的設計，入選取零件的定位基準、夾具方案的確定、工步劃分、大局選擇和確定切削用量

7、等。 2數(shù)控銑床的選擇2.1根據(jù)被加工零件的尺寸選用 規(guī)格較小的升降臺式數(shù)控銑床，其工作臺寬度多在400mm以下，它最適宜中小零件的加工和復雜形面的輪廓銑削任務。規(guī)格較大的如龍門式銑床，工作臺在500600mm以上，用來解決大尺寸復雜零件的加工需要。2.2根據(jù)加工零件的加工特點來選擇 對于加工部位是框形平面或不等高的各級臺階，那么選用點位-直線系統(tǒng)的數(shù)控銑床即可。      如果加工部位是曲面輪廓，應根據(jù)曲面的幾何形狀決定選擇兩坐標聯(lián)動和三坐標聯(lián)動的系統(tǒng)。也可根據(jù)零件加工要求，在一般的數(shù)控銑床的基礎上，增加數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，這時機床的系統(tǒng)為四坐

8、標的數(shù)控系統(tǒng)，可以加工螺旋槽、葉片零件等。2.3根據(jù)加工零件的精度要求選用 我國已制定了數(shù)控銑床的精度標準，其中數(shù)控立式銑床升降臺銑床已有專業(yè)標準。標準規(guī)定其直線運動坐標的定位精度為0.04/300mm，重復定位精度為 0.025mm，銑圓精0.035mm。實際上，機床出廠精度均有相當?shù)膬淞?，比國家標準的允差值大約壓縮20%左右。因此，從精度選擇來看，一般的數(shù)控銑床即可滿足大多數(shù)零件的加工需要。對于精度要求比較高的零件，則應考慮選用精密型的數(shù)控銑床。 2.4根據(jù)零件的批量或其他要求選擇對于大批量的，用戶可采用專用銑床。如果是中小批量而又是經(jīng)常周期性重復投產(chǎn)的話，那么采用數(shù)控銑床是非

9、常合適的，因為第一批量中準備好多工夾具、程序等可以存儲起來重復使用。從長遠考慮，自動化程度高的銑床代替普通銑床，減輕勞動者的勞動量提高生產(chǎn)率的趨勢是不可避免的。 華中數(shù)控系統(tǒng)，HNC-21M。3編制銑床零件數(shù)控銑床加工工藝過程卡3.1工序與工步的劃分（1）經(jīng)查表，加工精度等級為IT9， 其它加工等級為IT14。表面粗糙度沒有要求均為6.3分析可以知道，的所有表面都可以加工出來，經(jīng)濟性能良好 （2）選一 個 100mm×100mm×100mm的毛坯（3）定位基準：端面基準設為右端面，回轉(zhuǎn)基準設為軸線；設計基準與工藝基準三者要重合，這即符合基準統(tǒng)一原則，又可以防止基準

10、不重合，影響加工精度；在響應加工之前基準端面要先行加工。3.2加工路線的確定 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，應盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外，還應降低生產(chǎn)成本。手工編程時應根據(jù)加工工藝編制加工的主程序，零件的局部形狀由子程序加工。該零件由1個主程序和5個子程序組成，其中，P1001為四邊形加工子程序，P1002為五邊形加工子程序，P1003為圓形加工子程序，P9888為中心孔加工子程序，P9777為加工孔子程序。 零件的加工工藝為：加工90mm×90mm×15mm的四邊形加工五邊形×加工40mm的內(nèi)圓精加工四邊形、五邊形、40mm的內(nèi)圓加工4個10mm的孔。

11、60;表1數(shù)控加工工藝卡片單位名稱產(chǎn)品名稱零件名稱零件圖號短軸工序號程序編號夾具名稱使用設備車間001三爪自定心卡盤Ck7150工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速（r/min）進給速度(mm/min)背吃刀量（mm）備注1粗加工T0120mm*20mm8002005自動2加工圓T011200318自動3加工四邊形T02自動4加工五邊形T02720200自動5加工中心孔T03自動6孔加工T04200自動4編制銑床零件數(shù)控銑床加工刀具卡.4.1刀具的選擇與切削用量的確定(1)刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內(nèi)容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時，選擇刀具通常

12、要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高，不僅要求精度高、剛度高、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。 選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀，銑削平面時應選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀，對一些主體型面和斜角輪廓形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形刀、錐形刀和盤形刀。曲面加工常采用球頭銑刀，但加工曲面較低平坦部位時，刀具以球頭頂端刃切削，切削條件較差，因而采用環(huán)形銑刀。表2本設計中刀具

13、的選擇序號刀具編號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面刀尖半徑 /mm備注1T0120mm兩刃高速鋼立銑刀1粗加工202T0216mm四刃硬質(zhì)合金立銑刀1精加工163T0310mm中心鉆1打定孔位4T0410mm鉆刀1加工孔編制審核批準日期（2）切削用量選擇 切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、切削深度或?qū)挾?、進給速度（進給量）等。切削用量的大小對切削力、切削速率、刀具磨損、加工質(zhì)量和加工成本均有顯著影響。對于不同的加工方法，需選擇不同的切削用量，并應編入程序單內(nèi)。 合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工或精加工時，應在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率

14、、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。 該零件材料切削性能較好，銑削平面、外輪廓面時，留0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗銑。 確定主軸轉(zhuǎn)速時，先查切削用量手冊，硬質(zhì)合金銑刀加工鑄（190-260HB）時的切削速度為45-90m/min，取v=70m/min,然后根據(jù)銑刀直徑計算主軸轉(zhuǎn)速，并填入工序卡中（若機床為有級調(diào)速，應選擇與計算結(jié)果接近的轉(zhuǎn)速）。 N=1000v/3.14D 確定進給率時，根據(jù)銑刀赤數(shù)、主軸轉(zhuǎn)速和切削用量手冊中給的每齒進給量，計算進給速度并填入工序卡片中。 Vf=Fn=Fn×Zn 背吃刀量的選擇應根據(jù)加工余量確定。粗加工時

15、，一次進給應盡可能切除全部余量。在中等功率的機床上，背吃刀量可達8-10mm。半精加工時，背吃刀量取為0.5-2mm。精加工時背吃刀量取為0.2-0.4mm.4.2對刀點和換刀點的確定在編制加工程序時，要正確地選擇“對刀點”和“換刀點”的位置?！皩Φ饵c”就是在數(shù)控機床上加工零件時，刀具相對于工件運動的起點。由于程序段從該點開始執(zhí)行，所以對刀點心也叫做“程序起點”或“起刀點”。選擇對刀點的原則是：1）要便于數(shù)學處理和簡化程序編制2）在機床上找正容易；3）加工過程中檢查方便；4）引起的加工誤差小。對刀點可選在工件上，也可選在工件外面（如選在夾具上或機床上）。但必須與零件的定位基準有一定的尺寸聯(lián)系。

16、這樣才能確定機床坐標系和工件坐標系的關系。為了提高加工精度，對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上，如以孔定位的工件，可選孔的中心作為對刀點。刀具的位置則以此孔來找正，使“刀位點”與“對刀點”重合。所謂“刀位點”是指車刀、鏜刀的刀尖；鉆頭的鉆尖；立銑刀、端銑刀刀頭底面的中心、球頭銑刀的球頭中心。零件安裝時，工件坐標系要與機床坐標系有確定的尺寸關系，在工件坐標系設定后，從對刀點開始的第一個程序段的坐標值，為對刀點在機床坐標系中的坐標值。對刀點既是程序的起點，也是程序的終點。因此在成批生產(chǎn)中要考慮對刀點的重復精度，該精度可用對刀點相距機床原點的坐標值來校核。所謂“機床原點”是指機床上一個固定不

17、變的極限點。例如，對車床而言，是指車床主軸回轉(zhuǎn)中心與車頭卡盤端面的交點?！皳Q刀點”是為數(shù)控車床、數(shù)控加工中心等多刀加工機床的編程設定的，回為這些機床加工中途需更換刀具，故應規(guī)定換刀點。所謂“換刀點”是指刀架轉(zhuǎn)位換刀時的位置。該點可以是某一固定點（如加工中心機床，其換刀機械手的位置是固定的），也可以是任意的一點（如銑床）。換刀點的位置應設在工件或夾具的外部，以刀架轉(zhuǎn)位時不碰工件及其它部件為準。其設定值可用實際測量方法或計算確定。5數(shù)控加工程序編制5.1工件坐標系確定銑床上編程坐標原點的位置是任意的，他是編程人員在編制程序時根據(jù)零件的特點來選定的，為了變成方便，一般要根據(jù)工件形狀和標注尺寸的基準以

18、及計算最方便的原則來確定的工件上某一點為坐標原點，具體選擇注意如下幾點： (1) 編程坐標原點應選在零件圖的尺寸基準上，這樣便于坐標值的計算，并減少計算錯誤。 (2) 編程坐標原點應盡量選在精度較高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。 (3) 對稱的零件，編程坐標原點應設在對稱中心上；不對稱的零件，編程坐標原點。(4) Z軸方向的零點一般設在工件表面。 本設計選擇40圓上表面圓心為坐標原點。見下圖:加工零件圖該工件上所有編程節(jié)點相對于工件坐標系原點的坐標值為A(0,0)、B(0,-48)、C(48，-48)、D(48,0)、E(48,48)、F(0,48)、G(-48,48)、H(-48,

19、0)、I(-48，-48)、C（23.512,31.944）、D（37.82，12.36）、E（35,35）、F（0,40）、G（-35,35）、H（-37.82,12.36）、I（-23.512，-31.944）、P（-35，-35）、S（35，-35）。5.2數(shù)控加工程序表3數(shù)控加工程序程序說明程序說明%9944主程序名M98 P1001 G49 G40取消刀具長度補償和半徑補償N12 G01 Z-4 G92 X0 Y0 Z10坐標系定位G40 N10 M06 T01換1號刀具M98 P1002調(diào)用子程序（加工五邊形，分3次）S796 M03 M08主軸轉(zhuǎn)動、打開切削液

20、G01 Z-8 Y-60.0移動到開始加工位置M98 P1002 Z5.0 Z-9.8 N20 G01 Z-4 F200開如加工（粗加工）N30 M98 P1002 M98 P1001 Z10.0 G01 Z-8 F200 X0 Y0 M98 P1001 N40 G01 X5 Y5 Z-2 F100螺旋下刀加工圓形（分7次）G01 Z-12 F200 M98 P1001 X14.0 Y0 F118 G01 Z-14.8 F200 G03 I-14.0

21、60;G01 X0 N60 M98 P1001精加工四邊形Z10.0 Z-9.98 G01 X-5 Y-5 Z-4 N65 M98 P1002精加工五邊形（分2次）X14.0 Y0 F318 Z-10.0 G03 I-14.0 N70 M98 P1002 G00 X0 Z10.0 Z10.0 X0 Y0 G01 X5 Y5 Z-6 N75 G01 Z-15.98 F200精加工圓（分2次）X14.0 Y0 F318 M98 P1003 G03 I

22、-14.0 Z-16.0 G00 X0 N80 M98 P1003 Z10.0 G00 Z100.0 G01 X-5 Y-5 Z-8 N85 M06 T03換3號刀具加工定位孔X14.0 Y0 F318 G01 X0 Y0 Z10 G03 I-14.0 G90 G01 X-35 Y-35 F200 G00 X0 Z10.0 M98 P9888 G01 X5 Y5 Z-10 Y35.0 X14.0 Y0 F318 M98 P98

23、88 G03 I-14.0 X35.0 G00 X0 M98 P9888 Z10.0 Y-35.0 G01 X-5 Y-5 Z-12 M98 P9888 X14.0 Y0 F318 N90 M06 T04換4號刀具加工孔G03 I-14.0 G90 G01 X0 Y0 Z10 F200 G00 X0 Z10.0 G01 X-35 Y-35 G01 Z-15.8 F200 M98 P9777 X14.0 Y0 F318 

24、;Y35.0 G03 I-14.0 M98 P9777 G00 X0 X35.0 Z10.0 M98 P9777 G00 X0 Y0 Y-35.0 N50 M06 T02 M98 P9777 X0 Y-60.0 Z5.0 M30 G01 G41 Z-15.0 D2 F200 %1001四邊形子程序G90 G0 X15.0 G03 X0 Y-45.0 R15.0 X37.82 Y12.36 X23.512 Y-31.944 G01 X-35.0 X0 G02 X-45.0 Y-35.0 R10.0 G03 X-28.056 Y-60.0 R28.056 G01 Y35.0 G01 X