典型零件的數(shù)控加工工藝編制及仿真加工中心畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計說明書典型零件的數(shù)控加工工藝編制及仿真加工班 級 數(shù)控091班 專 業(yè) 數(shù)控專業(yè) 系 部 機電工程學院 完成時間2012年2月20日至2012年3月26日目錄引言第一章 加工中心概述11.1加工中心的分類及結(jié)構(gòu)組成11.2加工中心的加工工藝特點4第二章 零件加工工藝分析 72.1零件圖工藝分析 72.2選擇設(shè)備及刀具 82.3確定零件的定位基準和裝夾方式 82.4確定加工路線 82.5確定切削參數(shù) 92.6確定編程原點、編程坐標系、對刀位置及對刀方法102.7編制刀具卡片和工序卡片10第三章 零件的仿真加工 143.1數(shù)控程序的調(diào)試及仿真加工143.2仿真結(jié)果分析25結(jié)束語26參考文獻

2、27附錄引 言大家都知道，數(shù)控加工是目前的一門新的專業(yè)，熱門專業(yè)，正在高速發(fā)展， 數(shù)控加工程序是有多道復(fù)雜的程序組成的，這就為我們學習帶來不便，為了使 學習更方便，使用更加有條理，我編寫了這份典型加工中心銑削編程與操作設(shè) 計，希望為大家的工作、學習帶來方便。 我的這份畢業(yè)設(shè)計包括設(shè)計任務(wù)書、摘要、前言、設(shè)計說明書等多個部分。 設(shè)計的主要是內(nèi)容是對我們機械類加工日常加工中常見的工件取其中的一典型零件進行系統(tǒng)的編程與操作設(shè)計，從數(shù)控加工前應(yīng)做的準備開始到數(shù)控加工工藝分析、數(shù)控刀具及其選擇、工件裝夾方式與數(shù)控加工夾具的選擇、程序編制中的數(shù)值計算、數(shù)控加工程序的編制、數(shù)控車削加工、nc 加工、數(shù)控加工

3、中心編程及自動編程技術(shù)等內(nèi)容等數(shù)控加工時應(yīng)注意的問題做了一一的說明。其中數(shù)控機床我們現(xiàn)在用的是西門子系統(tǒng)的，包括編程語言到是西門子系統(tǒng)的。由于水平有限，自己對設(shè)計的完成還不是很完善，有不足之處，希望老師多多指教。- 27 -第一章 加工中心概述1.1加工中心的分類及結(jié)構(gòu)組成（1）加工中心的分類加工中心常按主軸在空間所處的狀態(tài)分為立式加工中心和臥式加工中心，加工中心的主軸在空間處于垂直狀態(tài)的稱為立式加工中心，主軸在空間處于水平狀態(tài)的稱為臥式加工中心。如圖所示，圖1.1 臥式加工中心圖1.2 立式加工中心主軸可作垂直和水平轉(zhuǎn)換的，稱為立臥式加工中心或五面加工中心，也稱復(fù)合加工中心。按加工中心立柱的

4、數(shù)量分；有單柱式和雙柱式(龍門式)。圖1.3 龍門加工中心按加工中心運動坐標數(shù)和同時控制的坐標數(shù)分：有三軸二聯(lián)動、三軸三聯(lián)動、四軸三聯(lián)動、五軸四聯(lián)動、六軸五聯(lián)動等。三軸、四軸是指加工中心具有的運動坐標數(shù)，聯(lián)動是指控制系統(tǒng)可以同時控制運動的坐標數(shù)，從而實現(xiàn)刀具相對工件的位置和速度控制。按工作臺的數(shù)量和功能分：有單工作臺加工中心、雙工作臺加工中心，和多工作臺加工中心。按加工精度分：有普通加工中心和高精度加工中心。普通加工中心，分辨率為1m，最大進給速度1525mmin，定位精度l0m左右。高精度加工中心、分辨率為0.1m，最大進給速度為15100mmin，定位精度為2m左右。介于2l0m之間的，以

5、5m較多，可稱精密級。（2）加工中心的結(jié)構(gòu)組成加工中心自問世至今已有30多年，世界各國出現(xiàn)了各種類型的加工中心，雖然外形結(jié)構(gòu)各界，但從總體來看主要由以下幾大部分組成。圖1.4 立式加工中心的外形結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部件。它是加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由床身、立柱和工作臺等組成，它們主要承受加工中心的靜載荷以及在加工時產(chǎn)生的切削負載，因此必須要有足夠的剛度。這些大件可以是鑄鐵件也可以是焊接而成的鋼結(jié)構(gòu)件，它們是加工中心中體積和重量最大的部件。主軸部件。由主軸箱、主軸電動機、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸的啟、停和變速等動作均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并且通過裝在主軸上的刀具參與切削運動，是切削加工的功率輸出部件。數(shù)控系統(tǒng)。

6、加工小心的數(shù)控部分是由cnc裝置，可編程控制器、伺服驅(qū)動裝置以及操作面板等組成。它是執(zhí)行順序控制動作和完成加工過程的控制中心。自動換刀系統(tǒng)。由刀庫、機械手等部件組成。當需要換刀時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，由機械手(或通過其他方式)將刀具從刀庫內(nèi)取出裝入主軸孔中。輔助裝置。包括渦滑、冷卻、排屑、防護、液壓、氣動和檢測系統(tǒng)等部分。這些裝置雖然不直接參與切削運動，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用，因此也是加工中心中不對缺少的部分。1.2加工中心的加工工藝特點數(shù)控加工柔性好，自動化程度高，特別適宜加工輪廓形狀復(fù)雜的曲線，曲面零件，以及具有大量孔、槽加工的復(fù)雜箱體，棱體零件，在多品種、小批

7、量生產(chǎn)情況下，使用數(shù)控機床加工能獲得較高的經(jīng)濟效益。 數(shù)控加工工藝問題的處理與普通加工基本相同，但又有其特點。因此，在設(shè)計零件的數(shù)控加工工藝時，既要遵循普通加工工藝的基本原則和方法，又要考慮數(shù)控加工本身的特點和零件編程要求。 （1）零件裝夾方法的確與夾具選擇，數(shù)控機床上被加工零件的裝夾方法與一般機床上一樣，也要合理選擇定位基準和夾緊方案。在選擇精基準時，也要遵循“基準統(tǒng)一”和“基準重合”等原則，除此之外，還應(yīng)考慮一幾點： 1) 聽盡量在一次定位夾緊中完成所有能加工的各表面的加工，為此要選擇便于各個表面都可被加工的定位方式。如對箱體零件，宜采用一面兩銷的定位方式，也可采用以某側(cè)面為導(dǎo)向基準，帶工

8、件夾緊后將導(dǎo)向元件拆去的定位方式。 2） 對于工件一次裝夾可完成工件上各個表面的加工，也可直接選用毛面作定位基準，只是這時毛坯的制造精度要求要高一些。 3） 對于加工中心，工件在工作臺上的安放位置的確定要兼顧各個工位的加工，要考慮刀具長度及其剛度對加工質(zhì)量的影響。如進行單工位單面加工，應(yīng)將工件靠工作臺一側(cè)放置在工作臺的正中位置。這樣可減少刀桿伸出長度，提高具剛度。 4） 數(shù)控加工中使用的夾具，其結(jié)構(gòu)大多比較簡單，并應(yīng)盡可能選用由通用元件拼裝的組合可調(diào)節(jié)夾具，以縮短生產(chǎn)準備周期。為了簡化定位、編程和對刀，保證工件能在正確的位置上按程序加工，必須協(xié)調(diào)工件、夾具與機床坐標系之間的尺寸關(guān)系。 （2）加

9、工順序的安排，除了因按照“先面后孔”“先粗后精”等基本原則安排加工順序外，還應(yīng)注意遵循以下原則： 1） 為了件少換刀次數(shù)和時間，通常應(yīng)按刀具集中工序。即在一次裝夾中，用同一把刀具加工完工件上所有需要壓該刀具加工的各個部位后，在換下一把刀具進行加工。對于加工中心，若換刀時間較工作臺轉(zhuǎn)位時間，則應(yīng)采用相同工位集中加工完畢所有可以加工的待加工表面，然后在轉(zhuǎn)動工作臺去加工其他表面。 2） 對于同軸度要求很高的孔系，應(yīng)在一次定位后（同一工位下），通過順序連續(xù)換刀，順序連續(xù)加工完該孔系的全部孔后，在加工其他坐標位置的孔，以消除重復(fù)定位誤差的影響，提高孔系的同軸度。 （3）對刀點和換刀點的確定，對刀點是數(shù)控

10、加工時刀具相對于工件運動的起點。由于程序也是從這一點開始執(zhí)行，所以對刀點也稱作程序起點或起刀點。編程時應(yīng)首先考慮對刀點位置的選擇。 加工精度要求不高時，可直接用工件上或夾具上的某些表面作對刀面；加工精度要求較高時，對刀點應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計基準或工藝基準上，如以孔定位的零件，取孔的軸心作為對刀點就比較合適。 對刀點必須與工件的定位基準有一定坐標關(guān)系，這樣才能確定機床標系與工件坐標系之間的關(guān)系。對刀點的選擇應(yīng)便于坐標值的計算，并使對刀方便。 對刀時，應(yīng)是使對刀點與刀位點重合。所謂刀位點，對于平底立銑刀是指刀具軸線與刀具底面的交點；對于球頭銑刀是指球頭部分的球心；對于車刀是指刀尖；對于鉆頭是指鉆尖

11、；對于線電極切割機床，則是指線電極軸心與零件面的焦點。 加工過程中需換刀時，應(yīng)規(guī)定換刀點，換刀點的位置應(yīng)根據(jù)換刀時不得碰傷工件、夾具以及機床的原則而設(shè)定。（4）刀具進給路線的規(guī)劃，進給路線是指數(shù)控加工過程中刀具（刀位點）想對于被加工零件的運動軌跡，規(guī)劃進給路線時應(yīng)遵循的原則是： 1） 保證被加工零件獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量。 2） 使數(shù)值計算工作簡單。 3） 使進給路線最短。 銑削平面零件輪廓時，一般采用立銑刀的側(cè)刃切削，為了保證工件的外形光滑，銑刀的切入和切出點應(yīng)沿零件周邊外延布置如果銑刀沿零件輪廓法想直接切如零件，將在零件外形上留下明顯刀痕。銑削平面零件內(nèi)槽的封閉輪廓時，切入切出不能有

12、外延部分。這時可沿零件輪廓的法線切入或切出，可能時其切入和切出點做好選在零件輪廓兩幾何元素的交點處。 輪廓加工中應(yīng)避免進給停頓，因為加工過程中，工件、刀具、夾具以及機床等都有少量的彈性變形，進給停頓會使切削力減小，刀具將在工件表面留下凹痕。 對于孔的位置精度要求高的零件，在精鏜孔系時，安排鏜孔路線一定要注意做到各孔的定位方向一致，避免反向間隙的影響。（5）刀具選擇，數(shù)控加工臺時費用高，為提高效益，數(shù)控加工對刀具提出了更高要求，不僅要剛性好，精度高，而且要尺寸穩(wěn)定、耐用度高。調(diào)整方便。因此凡加工情況允許選用硬質(zhì)合金刀具時，就不應(yīng)選用高速鋼具刀。應(yīng)盡量選用可轉(zhuǎn)位刀片以減少刀具磨損后的更換和預(yù)調(diào)時間

13、，選用涂層刀具以提高耐磨性。精密鏜孔應(yīng)選用性能更好更耐磨的金剛石和立方氧化硼刀具。 數(shù)控加工一般不采用鉆模，鉆孔剛度差，因此鉆孔前應(yīng)選用大直徑鉆頭或中心先锪一個被錐坑或鉆一中心孔，作為鉆頭切入時的定心錐面，然后在用鉆頭鉆孔。 鉸孔采用浮動鉸刀，鉸前孔口要倒角，鉸刀兩刀刃對稱度要控制在0.020.05mm之內(nèi)。 由于鏜孔是懸臂加工，為平衡徑向力，減輕鏜削振動，應(yīng)采用對稱的兩刃或多刃鏜刀頭進行切削。精鏜應(yīng)采用微調(diào)鏜刀。 （6）切削用量的確定，數(shù)控加工的切削用量選擇原則與普通加工相同。由金屬切削原理可知，在選擇切削用量時，應(yīng)首先采用最大的切削深度，再選用大的進給量，然后根據(jù)確定的刀具耐用度選擇切削速

14、度。對于數(shù)控加工，刀具耐用度至少應(yīng)大雨加工完一個零件，或最少不低于半個工作班。 在輪廓加工中，應(yīng)注意克服由于慣性或伺服系統(tǒng)的隨動誤差而造成輪廓拐角處的“超程”或“欠程”現(xiàn)象。為此，要選擇變化的進給量，即在接近拐角處應(yīng)適當降低進給量，過拐角后在逐漸升高，以保證加工精度。 （7）程編誤差及其控制，程序編制中的誤差由逼近誤差、插補誤差和尺寸圓整誤差三部分組成。在點位數(shù)控加工中，編程誤差只包含尺寸圓整誤差，在輪廓加工中，程編誤差主要是插補誤差，尺寸圓整誤差所占的比例較小。 一般應(yīng)控制尺寸圓整誤差不超過脈沖當量的一半。減小插補誤差的最簡單方法是密化補點，但這會增加程序段數(shù)目，增加計算、編程工作量、通常程

15、編誤差應(yīng)小于零件公碴的10%20%。第二章 零件加工工藝分析2.1零件圖工藝分析（1）審查圖紙。該工件圖紙尺寸標注完整、正確、符合數(shù)控加工要求，加工部位清楚明確。（2）零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析。該零件材料為45號鋼，毛胚為65*65*40mm，要求在數(shù)控加工中心上面銑削零件的6個平面，銑型腔，銑外輪廓，鉆孔以及鉸孔，工藝性好。（3）零件圖紙技術(shù)要求分析 該零件要求加工部位的6個平面表面粗糙度ra為1.6um，要求精度高。其余加工部件的表面粗糙度ra為3.2um。對圖紙上的一些數(shù)值進行如下處理，見下圖： 圖2.1 所要加工的零件尺寸改為如下圖所示圖2.2 處理后的尺寸（以上數(shù)值單位為：mm），要求很

16、高。2.2選擇設(shè)備及刀具該工件需要加工的步驟比較多、車床需要有刀庫，所以選用型號為 vucl600的加工中心即能加工。根據(jù)工件的加工順序，以及工件本身的特點，加工上下平面選用80mm的高速鋼立銑刀，內(nèi)槽選用10mm的高速鋼立銑刀，外輪廓選用20mm的高速鋼立銑刀。鉆孔選用5mm的麻花鉆頭、6mm的直柄機用鉸刀，鉆大孔選用11mm的鉆頭、12mm的直柄機用鉸刀2.3確定零件的定位基準和裝夾方式根據(jù)該工件的加工順序以及該工件本身的特點，選擇螺栓壓板組合和平口臺虎鉗兩套夾具2.4確定加工路線起始點上圖所示為工件上平面加工路線圖2.3 工件鍵槽的走刀路線上圖所示為工件內(nèi)槽的加工路線2.5確定切削參數(shù)根

17、據(jù)上述加工工藝路線設(shè)計（1）該零件上平面有3.2125mm的加工余量，分為粗銑、半精銑和精銑三道工步。即粗銑時背吃刀量ap取2.0mm，半精銑時背吃刀量ap取0.8mm，精銑時背吃刀量ap取0.2125mm。在根據(jù)表5-5和表5-4所提供的參考值，粗銑時vc取60m/min，每齒進給量fz選0.10mm/z，半精銑時vc取70m/min，每齒進給量fz選0.12mm/z，精銑時vc取85m/min，每齒進給量fz選0.06mm/z。（2）銑零件的前平面，即粗銑時背吃刀量ap取2.0mm，半精銑時背吃刀量ap取0.4mm，精銑時背吃刀量ap取0.2075mm。在根據(jù)表5-5和表5-4所提供的參考

18、值，粗銑時vc取60m/min，每齒進給量fz選0.10mm/z，半精銑時vc取70m/min，每齒進給量fz選0.12mm/z，精銑時vc取85m/min，每齒進給量fz選0.06mm/z。（3）銑零件后平面即粗銑時背吃刀量ap取2.0mm，半精銑時背吃刀量ap取0.4mm，精銑時背吃刀量ap取0.2075mm。在根據(jù)表5-5和表5-4所提供的參考值，粗銑時vc取60m/min，每齒進給量fz選0.10mm/z，半精銑時vc取70m/min，每齒進給量fz選0.12mm/z，精銑時vc取85m/min，每齒進給量fz選0.06mm/z。（4）銑外輪廓，即粗銑時背吃刀量ap取1.5mm，半精銑

19、時背吃刀量ap取0.7mm，精銑時背吃刀量ap取0.2075mm。在根據(jù)表5-5和表5-4所提供的參考值，粗銑時vc取60m/min，每齒進給量fz選0.10mm/z，半精銑時vc取70m/min，每齒進給量fz選0.12mm/z，精銑時vc取85m/min，每齒進給量fz選0.06mm/z。（5）銑型腔，該零件鍵槽的加工余量為13.975mm, 即粗銑時背吃刀量ap取3.0mm，半精銑時背吃刀量ap取1.76mm，精銑時背吃刀量ap取0.2125mm。在根據(jù)表5-5和表5-4所提供的參考值，粗銑時vc取60m/min，每齒進給量fz選0.10mm/z，半精銑時vc取70m/min，每齒進給量

20、fz選0.12mm/z，精銑時vc取85m/min，每齒進給量fz選0.06mm/z。（6）鉆直徑為6mm的孔，選用5mm的鉆頭鉆孔，然后精鉸至6mm。鉆12mm的孔，選用11mm的鉆頭打孔，然后半精鉸至11.85mm，最后精鉸至12mm.（7）該零件下平面有23.2125mm的加工余量，分為粗銑、半精銑和精銑三道工步。即粗銑時背吃刀量ap取3.0mm，半精銑時背吃刀量ap取2.0mm，精銑時背吃刀量ap取0.2125mm。在根據(jù)表5-5和表5-4所提供的參考值，粗銑時vc取60m/min，每齒進給量fz選0.10mm/z，半精銑時vc取70m/min，每齒進給量fz選0.12mm/z，精銑時

21、vc取85m/min，每齒進給量fz選0.06mm/z。2.6確定編程原點、編程坐標系、對刀位置及對刀方法編程原點：零件中心點，編程坐標系：xy、zy、xz三個平面對刀位置：x軸的對刀位置在零件的左側(cè)面、y軸的對刀位置在零件的右側(cè)面、z軸的對刀位置在零件的上平面。對刀方法：z向?qū)Φ?.7編制刀具卡片和工序卡片填寫數(shù)控加工工序卡和刀具卡加工中心零件的數(shù)控加工工序卡單位名稱無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學院產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號工序號程序編號夾具名稱加工設(shè)備車間平口臺虎鉗加工中心vmcl600數(shù)控加工中心工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進給速度刀具補償號/mm/(r/min)/(mm/min)長度半

22、徑1粗銑上平面留1.0125mm余量t0180700150h012粗精銑上平面留0.215余量t0180800100h013精銑上平面t0180100080h014粗銑前表面留0.6075mm余量t0220800150h025粗銑前表面留0.2075mm余量t0220850120h026精銑前表面t02201000100h027粗銑后表面留0.6075mm余量t0220800150h028粗銑后表面留0.2075mm余量t0220850120h029精銑后表面t02201000100h0210粗銑左面外輪廓留0.9075mm余量t0220800150h02d0611半精銑外輪廓留0.2075余

23、量t0220850120h02d0512精銑至指定尺寸t02201000100h02d0413粗銑左面外輪廓留0.9075mm余量t0220800150h02d0614半精銑外輪廓留0.2075余量t0220850120h02d0515精銑至指定尺寸t02201000100h02d0416粗銑型腔留1.975mm余量t0310700150h03d0317半精銑型腔留0.2125mm余量t0310800120h03d0218精銑型腔至指定尺寸t03101000100h03d0119鉆兩個5的通孔t045800120h0420精鉸兩個通孔至6t0561000100h0521鉆兩個深度為4.025直

24、徑為11的孔t0611800120h0622半精鉸兩個孔至直徑為11.85mmt0711.85850110h0723精鉸兩個孔至12mmt08121000100h0824粗銑下平面留1.0125mm余量t0180700150h0125粗精銑下平面留0.215余量t0180800100h0126精銑下平面t0180100080h01編制孫阿虎審核批準2011年11月18日共 頁第 頁加工數(shù)控加工刀具卡產(chǎn)品名稱或代號零件名稱數(shù)控銑零件零件圖號序號刀具卡刀具規(guī)格名稱數(shù)量刀長/mm加工表面?zhèn)渥?t0180mm高速鋼面銑刀1實測粗、半精、精銑下、上表面2t0220mm高速鋼立銑刀1實測粗、半精、精銑前、

25、后表面粗、半精、精銑左右外輪廓3t0310mm高速鋼立銑刀1實測粗、半精、精銑內(nèi)槽4t045mm麻花鉆頭1實測鉆2x5mm的孔5t056mm直柄機用鉸刀1實測精鉸2x6mm的孔6t0611mm麻花鉆頭1實測鉆2x11mm的孔7t0711.85mm直柄機用鉸刀1實測半精鉸2x11.58mm的孔8t0812mm直柄機用鉸刀1實測精鉸2x12mm的孔編制孫阿虎審核批準2011年11月18日共 頁第 頁第三章 零件的仿真加工3.1數(shù)控程序的調(diào)試及仿真加工(1)選擇機床。通過對該零件的性質(zhì)和規(guī)格，選用fanuc立式加工中心即可。如圖3-1所示圖3.1 fanuc立式加工中心（2）機床回零以及選擇毛坯、夾

26、具以及刀具。如圖3-2所示 圖3.2 毛坯、夾具以及刀具的選擇（3）車床對刀操作。如圖3-3所示圖3.3 對刀（4）加工零件上平面3-4所示圖3.4 加工零件上平面（5）加工零件外輪廓。如圖3-5所示圖3.5外輪廓的走刀路線和外輪廓的加工完成圖（6）銑零件的鍵槽。如圖3-6所示圖3.6銑鍵槽的走刀路線以及鍵槽的加工完成圖（7）階梯孔的加工。如圖3-7所示 圖3.7大孔的走刀路線和深孔的走刀路線（8）零件完成圖。如圖3-8所示圖3.8零件的模擬加工完成圖（9）加工編程程序o0001g54g90g40g49m03s800t01g00x-80.0y-30.0z30.0g01z-4.0f80g42x-

27、60.0d01x25.0g03x30.0y-25.0r5.0g01y25.0g03x25.0y30.0r5.0g01x-25.0g03x-30.0y25.0r5.0g01y-25.0g03x-25.0y-30.0r5.0g01x60.0g40x80.0g00z30.0g00x-80.0y-30.0g01z-8.0f80g42x-60.0d01x25.0g03x30.0y-25.0r5.0g01y25.0g03x25.0y30.0r5.0g01x-25.0g03x-30.0y25.0r5.0g01y-25.0g03x-25.0y-30.0r5.0g01x60.0g40x80.0g00z30.0g

28、00x-80.0y-30.0g01z-12.0f80g42x-60.0d01x25.0g03x30.0y-25.0r5.0g01y25.0g03x25.0y30.0r5.0g01x-25.0g03x-30.0y25.0r5.0g01y-25.0g03x-25.0y-30.0r5.0g01x60.0g40x80.0g00z30.0g00x-80.0y-30.0g01z-14.0f80g42x-60.0d01x25.0g03x30.0y-25.0r5.0g01y25.0g03x25.0y30.0r5.0g01x-25.0g03x-30.0y25.0r5.0g01y-25.0g03x-25.0y-3

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