數(shù)控論文-熊貓公仔的數(shù)控編程與加工

PAGE畢業(yè)綜合項(xiàng)目成果（2012屆）題目熊貓公仔的數(shù)控編程與加工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)數(shù)控技術(shù)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師2011年6月10日

XX職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)綜合項(xiàng)目成果目錄摘要…………………………1引言………………………11零件的結(jié)構(gòu)分析和刀具的選擇………11.1零件圖形的結(jié)構(gòu)分析…………11.2零件的形狀分析…………31.3刀具的選擇………………52臨時(shí)頭工藝的基本要求…………………62.1臨時(shí)頭表面的技術(shù)要求……………62.2加工工藝的技術(shù)要求……………73量具的選用與加工余量的計(jì)算……………………73.1臨時(shí)頭的常用量具………………73.2加工余量的計(jì)算…………………74臨時(shí)頭的加工工藝………………………94.1如何選取中心和零位………………94.2工序單………………104.2.1下料…………104.2.2銑輪廓和內(nèi)孔以及側(cè)面孔…………………104.2.3刻字與鏜孔…………………134.2.4后處理………………………144.2.5拋光…………144.2.6清洗…………144.2.7檢驗(yàn)…………145結(jié)束語…………………14謝詞…………………………14參考文獻(xiàn)……………………14附件1．程序清單………………………16附件2.圖紙………………17塑料臨時(shí)頭的數(shù)控編程與加工機(jī)電工程學(xué)院數(shù)控技術(shù)專業(yè)摘要：塑料臨時(shí)頭是一種醫(yī)療器械的產(chǎn)品，加工精度要求較高，而加工精度和加工質(zhì)量的高低很大程度上由加工工藝路線是否合理來決定。本文主要研究了臨時(shí)頭輪廓的數(shù)控銑、車削工藝、工裝以及在此基礎(chǔ)上的數(shù)控程序編制。關(guān)鍵詞：加工工藝數(shù)控機(jī)床刀具精度引言臨時(shí)頭是用在人體上的產(chǎn)品，在臨床醫(yī)學(xué)上有很大的幫助，是在醫(yī)生手術(shù)時(shí)輔助其它植入類產(chǎn)品的一個(gè)工具，屬于導(dǎo)向類設(shè)備，因此，對(duì)它的要求也是十分嚴(yán)格。本課題來自于浙江巴奧米特醫(yī)藥產(chǎn)品有限公司。我們主要研究了臨時(shí)頭輪廓的數(shù)控銑、車削工藝、工裝以及在此基礎(chǔ)上的數(shù)控程序編制。1零件的結(jié)構(gòu)分析和刀具的選擇1.1零件圖形的結(jié)構(gòu)分析對(duì)于圖形的分析，基本上從它的主視圖，左視圖，后視圖以及它的剖視圖進(jìn)行分析。（1）在主視圖中（圖1）可以基本看到它的輪廓，在圖中，有面的加工，孔的加工以及圓弧的加工等。它的每個(gè)部位的尺寸要求都是不同的，精度的要求也不一樣。對(duì)于圖上兩個(gè)半徑為3.2mm的圓孔它的距離是30mm，上下偏差是0.2mm，而對(duì)于兩個(gè)斜孔之間的距離是22mm，上下偏差是0.18mm，圖中兩個(gè)大孔的的圓心到零件中心的距離是5.32mm,它的上下偏差只有5絲。小孔到零件中心的距離是12.2mm，上下偏差是0.18mm。圖1臨時(shí)頭主視圖（2）在圖2中，可以知道這個(gè)零件的長(zhǎng)度和寬度，它的長(zhǎng)度為67mm，上下偏差為0.1mm，寬度為4mm，零件的平行度為0.05mm，結(jié)合圖一，零件的中間的一部分是突起的圓弧片以及零件上部的突起部分和里面的T型槽，突起的高度為3.5mm，還可以知道T型槽邊有個(gè)直徑為3mm的孔，T型槽上半部分的圓弧槽的直徑為3.18mm，上偏差為0.05mm，下偏差為0mm，下半部分槽的直徑為4.57mm，上偏差為0.13mm，下偏差為0mm。圖2臨時(shí)頭的側(cè)視圖（3）如圖3是零件的后視圖，從圖中可以看出槽的厚度為3.3mm，上下偏差為0.1mm。圓槽中心到零件中心的距離為1.9mm，上下偏差為0.1mm。長(zhǎng)形槽偏移的角度為15度，上下偏差為0.25度。圖3臨時(shí)頭的后視圖（4）從剖視圖中可以知道頂部圓孔的深度為4.5mm，T型槽的厚度為2.79mm，上偏差為0.13mm.下偏差為0mm。圖4臨時(shí)頭的剖視圖1.2零件的形狀分析對(duì)結(jié)構(gòu)分析時(shí)，不僅要注意零件的各個(gè)構(gòu)成表面本身的特征，而且還要注意這些表面的不同組合。首先要分析的是該零件由哪些表面組成，因?yàn)楸砻嫘螤钍沁x擇加工方法的基本因素。圖5臨時(shí)頭的輪廓圖如圖5，它的結(jié)構(gòu)是由平面、孔、長(zhǎng)形槽，T形槽，字以及圓弧組成，這樣就使得加工方法的選擇尤為重要，因?yàn)榧庸さ倪x擇一般會(huì)考慮5個(gè)方面的因素：①孔徑、孔深、公差、表面光潔度和孔的結(jié)構(gòu)；②工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，包括夾持的穩(wěn)定性、懸伸量和回轉(zhuǎn)性；③機(jī)床的功率、轉(zhuǎn)速、冷卻液系統(tǒng)和穩(wěn)定性；④加工批量（10個(gè)孔或上百萬個(gè)孔）；⑤加工成本?？摄@削加工孔的尺寸上限取決于機(jī)床驅(qū)動(dòng)鉆頭鉆入工件材料所需要的功率和穩(wěn)定性。確定了需要加工的孔徑和孔深，接下來的問題就是完成這些孔加工所需要的機(jī)床加工能力和刀具供貨能力，這取決于加工車間擁有機(jī)床的刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，以及刀具制造商提供的適用刀具。一般有三種此類的加工方式：①螺旋插補(bǔ)銑削是用銑刀斜向銑入工件毛坯或已加工出的預(yù)孔，然后在作X/Y向圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)沿Z軸螺旋向下銑削，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)孔加工。②圓周插補(bǔ)銑削是銑刀圍繞已加工預(yù)孔的外徑或內(nèi)徑以全齒深進(jìn)行走刀銑削，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)孔加工。③插銑（或Z軸銑削）通過沿著工件的肩壁逐次進(jìn)行插切，在粗銑出凹腔的同時(shí)加工（鉆削）出一個(gè)新的孔。側(cè)銑一般有兩種方法：順銑和逆銑。順銑，銑刀的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進(jìn)給方向一致，如圖6所示；逆銑，銑刀的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進(jìn)給方向相反，如圖7所示。圖6順銑圖7逆銑1.3刀具的選擇加工各種外表面的刀具，包括車刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等；孔加工刀具，包括鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鏜刀、鉸刀和內(nèi)表面拉刀等；螺紋加工工具，包括絲錐、板牙、自動(dòng)開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等；齒輪加工刀具，包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等；按切削運(yùn)動(dòng)方式和相應(yīng)的刀刃形狀，刀具又可分為三類。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。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(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。圖8面銑刀塑料臨時(shí)頭零件數(shù)控加工用到的刀具比較多，一共有二十把，這樣選擇刀具的方法也就比較重要了，這里涉及到的刀具的種類有：粗銑刀、精銑刀、牛鼻刀、中心鉆、鉆孔刀、刻字刀、倒角刀。加工塑料臨時(shí)頭常用到的銑刀一般是面銑刀（如圖8所示）和鍵槽銑刀。圖8面銑刀圖7面銑刀2臨時(shí)頭的工藝基本要求圖7面銑刀2.1臨時(shí)頭表面的雜質(zhì)要求此零件的的外表面要在直徑小于12.7毫米的圓周面積內(nèi)，允許表面有兩個(gè)直徑不大于0.500毫米的黑點(diǎn)和白點(diǎn)外嵌雜質(zhì)。內(nèi)嵌在表面下的雜質(zhì)，表面直徑不大于1.65MM黑點(diǎn)和白點(diǎn)雜質(zhì)是可以的。2.2臨時(shí)頭檢驗(yàn)工藝要求（1）檢驗(yàn)塑料產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)品表面與眼睛目視距離不能小于304.8mm。（2）依據(jù)圖紙所提供的材料顏色信息，對(duì)照塑料顏色樣塊，以確保產(chǎn)品所使用的顏色的正確。（3）當(dāng)表面不出現(xiàn)不規(guī)則時(shí)可以用放大鏡來確認(rèn)。3量具選用與加工余量的計(jì)算3.1測(cè)量臨時(shí)頭常用的量具數(shù)顯游標(biāo)卡尺如圖9所示，外徑千分尺如圖10，內(nèi)徑千分尺如圖11，針規(guī)如圖12。圖9數(shù)顯游標(biāo)卡尺圖10外徑千分尺圖11內(nèi)徑千分尺圖12針規(guī)3.2加工總余量余量為毛坯尺寸與零件設(shè)計(jì)尺寸之差，其大小取決于加工過程中每個(gè)工序切除金屬層厚度的總和。（1）工序余量。每一工序所切除的金屬層厚度稱為工序余量。加工總余量和工序余量之間的關(guān)系用下式表示：（2）單邊余量。零件非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱表面，其加工余量一般為單邊余量。如平面、端面、槽深余量，為實(shí)際切除金屬層厚度。=-其中：——本工序余量——上工序基本尺寸——本工序的基本尺寸（3）雙邊余量。零件對(duì)稱結(jié)構(gòu)的對(duì)稱表面，其加工余量一般為雙邊余量如：內(nèi)外圓柱面和回轉(zhuǎn)體表面。2=-（外圓表面）2=-（內(nèi)圓表面）（4）余量公差。工序尺寸有公差，所以加工余量也必然在某一公差范圍內(nèi)變化，其公差大小等于本道工序尺寸公差與上道工序尺寸公差之和。=Zmax-Zmin=-——工序余量公差Zmax——工序最大余量Zmin——工序最小余量——本道工序的工序尺寸公差——上道工序的工序尺寸公差塑料件的一般達(dá)到的加工精度，表面粗糙度及加工余量見表1所示。表1表面粗糙度及加工余量4臨時(shí)頭加工工藝4.1中心和零位面選取每個(gè)零件在它加工前都要進(jìn)行對(duì)中心和選取對(duì)刀面，就是俗稱對(duì)刀。對(duì)刀是很有方法的，對(duì)刀不好就有可能使零件報(bào)廢，后面的都白做了，所以我們要認(rèn)真對(duì)好零位面。對(duì)刀的目的是通過刀具或?qū)Φ豆ぞ叽_定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)（程序原點(diǎn)）在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，并將對(duì)刀數(shù)據(jù)輸入到相應(yīng)的存儲(chǔ)位置或通過G92指令設(shè)定。它是數(shù)控加工中最重要的操作內(nèi)容，其準(zhǔn)確性將直接影響零件的加工精度。對(duì)刀操作分為X、Y向?qū)Φ逗蚙向?qū)Φ?。?duì)刀的的準(zhǔn)確程度將直接映影響加工精度。對(duì)刀方法一定要同零件加工精度要求相適應(yīng)。根據(jù)使用的對(duì)刀工具的不同，常用的對(duì)刀方法分為以下幾種：①試切對(duì)刀法；②塞尺、標(biāo)準(zhǔn)芯棒和塊規(guī)對(duì)刀法；③采用尋邊器、偏心棒和Z軸設(shè)定器等工具對(duì)刀法；④頂尖對(duì)刀法；⑤百分表(或千分表)對(duì)刀法；⑥專用對(duì)刀器對(duì)刀法。如圖12所示，以對(duì)刀點(diǎn)（此處與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)重合）在工件表面中心位置為例（采用雙邊對(duì)刀方式）。圖12對(duì)刀點(diǎn)和對(duì)刀方式選取臨時(shí)頭的對(duì)刀在加工前，必須將中心高計(jì)測(cè)好，再運(yùn)行程序頭的變量值，從第一把刀到第十九把刀都是對(duì)第四軸的中心，臨時(shí)頭的毛坯高為10mm。（1）X、Y向?qū)Φ?。將工件通過夾具裝在工作臺(tái)上，裝夾時(shí)，工件的四個(gè)側(cè)面都應(yīng)留出對(duì)刀的位置。起動(dòng)主軸中速旋轉(zhuǎn)，快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，讓刀具快速移動(dòng)到靠近工件左側(cè)有一定安全距離的位置，然后降低速度移動(dòng)至接近工件左側(cè)?？拷ぜr(shí)改用微調(diào)操作(一般用0.01mm來靠近)，讓刀具慢慢接近工件左側(cè)，使刀具恰好接觸到工件左側(cè)表面(觀察，聽切削聲音、看切痕、看切屑，只要出現(xiàn)其中一種情況即表示刀具接觸到工件)，再回退0.01mm。記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中顯示的X坐標(biāo)值。沿Z正方向退刀，至工件表面以上，用同樣方法接近工件右側(cè)，記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中顯示的X坐標(biāo)值。據(jù)此可得工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中X坐標(biāo)值。同理可測(cè)得工件坐標(biāo)系原點(diǎn)W在機(jī)床坐標(biāo)系中的Y坐標(biāo)值。（2）Z向?qū)Φ丁⒌毒呖焖僖浦凉ぜ戏?。起?dòng)主軸中速旋轉(zhuǎn)，快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，讓刀具快速移動(dòng)到靠近工件上表面有一定安全距離的位置，然后降低速度移動(dòng)讓刀具端面接近工件上表面?？拷ぜr(shí)改用微調(diào)操作(一般用0.01mm來靠近)，讓刀具端面慢慢接近工件表面（注意刀具特別是立銑刀時(shí)最好在工件邊緣下刀，刀的端面接觸工件表面的面積小于半圓，盡量不要使立銑刀的中心孔在工件表面下刀），使刀具端面恰好碰到工件上表面，再將Z軸再抬高0.01mm，記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中的Z值等，則工件坐標(biāo)系原點(diǎn)W在機(jī)床坐標(biāo)系中的Z坐標(biāo)值（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。將測(cè)得的X、Y、Z值輸入到機(jī)床工件坐標(biāo)系存儲(chǔ)地址G5*中(一般使用G54~G59代碼存儲(chǔ)對(duì)刀參數(shù))。（4）起動(dòng)生效。進(jìn)入面板輸入模式（MDI)，輸入“G5*”，按起動(dòng)鍵（在“自動(dòng)”模式下），運(yùn)行G5*使其生效。（5）檢驗(yàn)。檢驗(yàn)對(duì)刀是否正確，這一步是非常關(guān)鍵的。4.2工序單4.2.1下料取材料為橘黃色PPE直徑為50.8，長(zhǎng)度為460的塑料毛坯，用鋸床來加工生產(chǎn)。在裝夾的時(shí)候要注意①盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具；②零件定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。③夾具安裝要點(diǎn)目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實(shí)現(xiàn)的。4.2.2銑輪廓和內(nèi)孔以及側(cè)面孔（1）先用直徑為32mm的面銑刀進(jìn)行粗加工，去取較大的余量：G90G0X0Y[VC10+20.]G5Z6[VC1+50.]H1M8S1500M3Z[VC1+10.]G1Z[VC1]F800G1Y-[VC12]F300G90G0Z[VC1+50.]M9（2）再用直徑為16mm，刀長(zhǎng)為32mm,有4個(gè)刀刃的粗銑刀進(jìn)行加工，此時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為550n/s：G0G90X43.518Y16.646G56H2Z[VC1+50.]M8S550M3Z[VC1+10.]Z[VC1+1.]G1Z[VC1-4.85]F500.X15.F100.…（3）再把刀補(bǔ)改為8.18mm，此時(shí)我們進(jìn)行主形狀的走刀，用到G2和G3的圓弧指令，如圖13所示。圖13走刀順序（4）從X-58.5Y-17.359Z-9.6處進(jìn)行刀補(bǔ)選擇，G3X-33.5Y-8.359R9先走的是半徑為9的圓弧，然后按R22、R47.9、R22、R17.7、R14.3、R9.9、…的順序進(jìn)行走刀。再用直徑為10mm刀長(zhǎng)為30mm的精銑刀進(jìn)行加工，把刀補(bǔ)設(shè)定為5.0mm。VTOFD[03]=5.0G0G90X-58.5Y-17.359G56H3Z50M8S1400M3Z10…（5）接著用直徑為8mm圓弧半徑為0.5mm的牛鼻刀去加工有T形槽的凸臺(tái)，然后去加工直徑為25mm有四個(gè)圓弧片的凸臺(tái)，如圖14所示。圖14凸臺(tái)的加工VTOFD[04]=4.2G0G90X13.55Y23.297G56H4Z[VC1+50.]M8S2000M3Z[VC1+10.]Z[VC1+1.]G1Z[VC1-4.85]F800…G41D4X8.716Y5.152F120.X10.761Y6.361G2X10.37Y-6.98R12.5G1X8.399Y-5.654G0Z[VC1+10.]G40…（6）用直徑為2mm的中心鉆打點(diǎn)，進(jìn)給速度為100r/min。再用直徑為6.2mm的鉆頭去鉆孔，主軸轉(zhuǎn)速為1300,進(jìn)給速度為100r/min。G90G0X-[VC8]Y-[VC9]G56Z[VC1+50.]H9M8S2500M3G71Z[VC1+10.]G83Z[VC1-12.5]R[VC1-4.]Q0.7F100M53X[VC8]G80…4.2.3刻字與鏜孔（1）在鏜孔前要找到此端面的中心，先用百分表把夾具的面調(diào)平，然后用尋邊器在X和Y軸上分別找到中點(diǎn)，得到最終的中心就是零件端面的中心，再用鏜刀進(jìn)行打孔。用刀徑為3.27mm的鉸刀去加工直徑為4的圓孔，用G82的循環(huán)指令。G90G0X-[VC8]Y-[VC9]G56Z[VC1+50.]H10M8S550M3G71Z[VC1+10.]G82Z[VC1-10.5]R[VC1-4.]F50M53X[VC8]G80…（2）去夾位去夾位時(shí)要保證它的厚度尺寸在4.1mm，上偏差為0.1mm下偏差為0mm的范