型腔零件的數(shù)控程序設計

1、 設計任務書設計題目： 型腔零件的數(shù)控程序設計設計要求：本設計重點運用AUTO CAD、 CAXA CAM等軟件進行數(shù)控編程。數(shù)控機床選用SIMENS系統(tǒng)數(shù)控銑床。用CAXA 制造工程師軟件生成模型，也就是3D成型圖,再對模型進行分析，分六次加工，先鉆孔，然后對模型進行仿真，仿真過后，進行后置處理，生成G代碼,也就是程序，最后把程序反讀，效驗G代碼，檢查程序是否正確。最后利用生成的程序進行試切和零件加工。設計進度要求：第一周: 查閱資料；第二周: 確定系統(tǒng)的設計方案，撰寫開題報告；第三周: 繪圖、總體設計； 第四周: 進行校驗、仿真；第五周: 主要對設計格式進行修改、寫論文；第六周: 指導老師

2、檢查結(jié)果。 指導教師（簽名）： 摘 要對一個型腔零件的數(shù)控編程加工，主要包括：1.繪制零件圖；2.利用數(shù)控軟件對零件進行造型；3.對零件造型進行分析并生成G代碼；4.對G代碼進行校驗編輯；5.進行數(shù)控加工。通過對課題任務的分析，先用AUTO CAD把零件圖畫出來，對零件圖進行分析，確定零件的加工工藝。然后用CAXA 制造工程師軟件生成模型，也就是3D成型圖,再對模型進行分析，分六次加工，先鉆孔，然后對模型進行仿真，仿真過后，進行后置處理，生成G代碼,也就是程序，最后把程序反讀，效驗G代碼，檢查程序是否正確。最后利用生成的程序進行試切和零件加工。數(shù)控機床是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密

3、機械等高新技術(shù)的產(chǎn)物，發(fā)展數(shù)控機床適當前我國機械制造業(yè)技術(shù)改造的必由之路，是未來工廠自動化的基礎.關鍵詞： AUTO CAD，CAXA CAM，實體造型，數(shù)控加工目錄摘 要II1 數(shù)控加工簡介及要求11.1數(shù)控加工簡介11.2 數(shù)控加工必須遵循的一般原則21.3 數(shù)控加工的基本內(nèi)容21.4數(shù)控加工的步驟42 零件圖及工藝分析102.1零件圖102.2工藝分析112.3 刀具的選擇和切削參數(shù)112.4確定裝夾方案142.5對刀143 零件的三維造型164 零件的加工工藝規(guī)程174.1數(shù)控加工工序174.2主要操作步驟184.3機床主要加工步驟194.4確定編程原點205 數(shù)控加工的優(yōu)勢216 主

4、要加工程序及其備注23結(jié) 論28致 謝29參考文獻301 數(shù)控加工簡介及要求數(shù)控機床是一種高效的自動化加工設備，它嚴格按照加工程序，自動對工件進行加工。從數(shù)控系統(tǒng)外部輸入的直接用于加工的程序稱為數(shù)控加工程序，簡稱數(shù)控程序，它是機床數(shù)控系統(tǒng)的應用軟件。與數(shù)控系統(tǒng)應用軟件對應的是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)軟件是用于數(shù)控系統(tǒng)工作控制的1.1數(shù)控加工簡介一、是高速加工技術(shù)發(fā)展迅速高速加工技術(shù)發(fā)展迅速，在高檔數(shù)控機床中得到廣泛應用。應用新的機床運動學理論和先進的驅(qū)動技術(shù)，優(yōu)化機床結(jié)構(gòu)，采用高性能功能部件，移動部件輕量化，減少運動慣性。在刀具材料和結(jié)構(gòu)的支持下，從單一的刀具切削高速加工，發(fā)展到機床加工全

5、面高速化，如數(shù)控機床主軸的轉(zhuǎn)速從每分鐘幾千轉(zhuǎn)發(fā)展到幾萬轉(zhuǎn)、幾十萬轉(zhuǎn)；快速移動速度從每分鐘十幾米發(fā)展到幾十米和超過百米；換刀時間從十幾秒下降到10秒、3秒、1秒以下，換刀速度加快了幾倍到十幾倍。應用高速加工技術(shù)達到縮短切削時間和輔助時間，從而實現(xiàn)加工制造的高質(zhì)量和高效率。二、是精密加工技術(shù)有所突破通過機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造和裝配的精化，數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和溫度、振動誤差補償技術(shù)的應用等，從而提高機床加工的幾何精度、運動精度，減少形位誤差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，從1950年至2000年50年內(nèi)提升100倍。目前，精密數(shù)控機床的重復定位精度可以達到1m，進

6、入亞微米超精加工時代。三、是技術(shù)集成和技術(shù)復合趨勢明顯技術(shù)集成和技術(shù)復合是數(shù)控機床技術(shù)最活躍的發(fā)展趨勢之一，如工序復合型車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工技術(shù)復合，跨加工類別技術(shù)復合金切與激光、沖壓與激光、金屬燒結(jié)與鏡面切削復合等，目前已由機加工復合發(fā)展到非機加工復合，進而發(fā)展到零件制造和管理信息及應用軟件的兼容，目的在于實現(xiàn)復雜形狀零件的全部加工及生產(chǎn)過程集約化管理。技術(shù)集成和復合形成了新一類機床復合加工機床，并呈現(xiàn)出復合機床多樣性的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。四、是數(shù)字化控制技術(shù)進入了智能化的新階段數(shù)字化控制技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個階段:數(shù)字化控制技術(shù)對機床單機控制；集合生產(chǎn)管理信息形成生產(chǎn)過程自動控制；生產(chǎn)過程遠程控

7、制，實現(xiàn)網(wǎng)絡化和無人化工廠的智能化新階段。智能化指工作過程智能化，利用計算機、信息、網(wǎng)絡等智能化技術(shù)有機結(jié)合，對數(shù)控機床加工過程實行智能監(jiān)控和人工智能自動編程等。加工過程智能監(jiān)控可以實現(xiàn)工件裝卡定位自動找正，刀具直徑和長度誤差測量，加工過程刀具磨損和破損診斷、零件裝卸物流監(jiān)控，自動進行補償、調(diào)整、自動更換刀具等，智能監(jiān)控系統(tǒng)對機床的機械、電氣、液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障自動診斷、報警、故障顯示等，直至停機處理。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，遠程故障診斷專家智能系統(tǒng)開始應用。數(shù)控系統(tǒng)具有在線技術(shù)后援和在線服務后援。人工智能自動編程系統(tǒng)能按機床加工要求對零件進行自動加工。在線服務可以根據(jù)用戶要求隨時接通INTERNE

8、T接受遠程服務。采用智能技術(shù)來實現(xiàn)與管理信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化的智能決策、過程適應控制、誤差補償智能控制、故障自診斷和智能維護等功能，大大提高成形和加工精度、提高制造效率。信息化技術(shù)在制造系統(tǒng)上的應用，發(fā)展成柔性制造單元和智能網(wǎng)絡工廠，并進一步向制造系統(tǒng)可重組的方向發(fā)展。五、是極端制造擴張新的技術(shù)領域極端制造技術(shù)是指極大型、極微型、極精密型等極端條件下的制造技術(shù)。極端制造技術(shù)是數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展的重要方向。重點研究微納機電系統(tǒng)的制造技術(shù)，超精密制造、巨型系統(tǒng)制造等相關的數(shù)控制造技術(shù)、檢測技術(shù)及相關的數(shù)控機床研制，如微型、高精度、遠程控制手術(shù)機器人的制造技術(shù)和應用；應用于制造大型電站設備、大型艦船和

9、航空航天設備的重型、超重型數(shù)控機床的研制；IT產(chǎn)業(yè)等高新技術(shù)的發(fā)展需要超精細加工和微納米級加工技術(shù)，研制適應微小尺寸的微納米級加工新一代微型數(shù)控機床和特種加工機床；極端制造領域的復合機床的研制等1.2 數(shù)控加工必須遵循的一般原則（1）結(jié)合本校數(shù)控基地的情況，合理安排合計內(nèi)容。也可以采用與校外企業(yè)合作的方式設計課題。（2）必須保障人身安全和設備安全，在編程操作前應熟悉數(shù)控機床的操作說明書，并按照操作規(guī)程操作。（3）兼顧加工精度和加工效率，在保證加工精度的前提下，認真進行公工藝分析，制定出合理的工藝方案，選擇合理的切削用量。（4）注意培養(yǎng)獨立獲取知識、新技術(shù)、新信息的能力，掌握科學研究的方法。1.

10、3 數(shù)控加工的基本內(nèi)容一、零件的加工程序編寫及校驗在數(shù)控機床上加工零件，不管數(shù)控機床使用的是何種操作系統(tǒng)，必須要有與數(shù)控機床相適應的數(shù)控加工程序。首先，學生根據(jù)教師給出的零件圖自行編制加工程序。在編寫加工程序的時候先分析零件圖，根據(jù)零件圖的技術(shù)要求來分析加工工藝路線，確定加工步驟，合理選擇加工中每一道工序中要使用的刀具以及加工中的切削用量參數(shù)，并進行與數(shù)控加工程序相關的數(shù)學處理。在數(shù)學處理時會出現(xiàn)一些繁瑣的坐標計算問題，為簡化計算和縮短計算時間，我們讓學生在計算機模擬房內(nèi)利用AutoCAD軟件先繪制零件圖，再利用AutoCAD軟件的查詢命令予以解決并記下數(shù)據(jù)。通過工藝分析與數(shù)學計算，再根據(jù)所確

11、定的工藝路線與零件加工步驟來編寫程序。在編寫完數(shù)控加工程序之后，利用數(shù)控機床制造商提供的配套數(shù)控仿真教學軟件在計算機模擬室進行反復校驗和仿真模擬，以檢查程序的正確性，同時，對坐標數(shù)值、進給量、刀具補償補值等參數(shù)進一步處理，以適應實際加工需要。二、加工材料及刀具、夾具的準備程序準備僅僅是第一步，程序校驗通過以后，接下來就是加工材料及刀具和夾具的準備。由于我們所選用的這些材料沒有很高的硬度，故對刀具無特別要求，選用普通刀具即可。但在加工時由于零件的形狀和技術(shù)要求不同，要選擇不同類型的刀具來加工，例如加工三角形螺紋要選擇三角螺紋車刀，加工圓弧則要選擇圓弧到或者是尖刀來進行加工等，合理的選擇加工刀具是

12、加工好零件的基本保證。夾具的選擇比較簡單，如在數(shù)控車床上加工鋁棒和石蠟棒，鋁棒和石蠟棒直接由三爪自定心卡盤夾緊即可；而在銑床上加工時，只要按普通銑床的要求，用壓板將鋁或石蠟板固定在工作臺上或機用平口鉗夾緊就可以了，夾緊力的控制以在加工過程中工件不發(fā)生移動為宜。但是在實際數(shù)控機床加工應用中，要綜合考慮數(shù)控機床的技術(shù)要求、夾具的特點、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相關因素來正確選用刀具和夾具，而在學習過程中要求學生把石蠟材料看成是金屬材料來進行加工，用加工金屬材料的切削參數(shù)來加工石蠟材料，在加工過程中合理分配加工余量，將粗加工和精加工進行區(qū)分。通過以上做法，加工出的工件符合圖紙要求，效

13、果良好，達到了數(shù)控機床操作的目的。三、數(shù)控機床的調(diào)整與對刀數(shù)控加工程序編寫完和零件材料準備好以及選擇了恰當?shù)牡毒吆?，要對?shù)控機床進行調(diào)整、潤滑、檢查等工作，確保數(shù)控機床的性能。然后再進行對刀，使數(shù)控機床上每一把刀具的刀位點在刀架轉(zhuǎn)位后或換刀后，每把刀的刀位點的位置都重合在同一點。在對刀完成后即進行零件的試加工，以檢驗程序與對刀的精確性，如果試加工的零件的尺寸精度與形位公差不符合圖紙要求，則要進行刀具偏差的微量修調(diào)，然后再進行試加工，一直到所加工的零件符合圖紙要求。通過試加工以后，就可以對該零件進行批量加工了。一個數(shù)控加工的零件是否合格，數(shù)控機床的對刀起到關鍵的作用，也就是說所加工的零件是否合格

14、的基本保證是對刀要準確。四、安全教育工作時時不忘安全，牢記安全第一的宗旨。針對機械加工的特點，在操作前進行安全教育是重要的。要求學生嚴格遵守數(shù)控實驗室管理制度、數(shù)控機床安全操作規(guī)程。在操作過程中要嚴肅、認真和細心，增強安全意識。1.3.1 數(shù)控加工工藝設計（1）零件圖的工藝性分析；（2）加工方法的選擇；（3）工序的劃分；（4）加工路線的安排；（5）走刀路線及工序步驟；（6）加工刀具的選擇。1.3.2 數(shù)控操作技能（1）進行編程操作前，應熟悉數(shù)控銑床的操作說明書，并嚴格按照操作規(guī)程操作。（2）檢查數(shù)控銑床各部分機構(gòu)是否完好，各按鈕是否能自動復位。（3）車間工具都應放在固定位置，不可隨意亂放，愛護

15、工具、經(jīng)常保持量具的清潔，用后擦凈，涂油后放入盒中；工作位置周圍應經(jīng)常保持整潔清潔。（4）數(shù)控加工時精力應高度集中，出現(xiàn)問題時應立即切斷電源，并向指導教師報告。1.4數(shù)控加工的步驟必須利用設計前一到二周的時間研究設計計劃和任務書，了解產(chǎn)品的工藝性和公差等級，在初步明確設計要求的基礎上，可以步驟進行設計方案的論證。（1）分析零件圖樣根據(jù)任務書，畫出零件圖，并對工件的形狀、尺寸、精度等級、表面粗糙度、刀具及等技術(shù)進行分析。（2）確定加工工藝方案根據(jù)上述的分析，選擇加工方案，確定加工順序，加工路線、裝夾方式、切削用量材料等，要求有詳細的設計過程和合理的參數(shù)。（3）數(shù)值計算根據(jù)零件圖的尺寸，確定工藝路

16、線及設計的坐標系，計算運動軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)（4）編寫零件加工程序根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的功能指令及程序格式，逐步編寫加工程序單，寫出有關的工藝文件如工序卡、數(shù)控刀具卡、刀具明細表、加工工序單等。（5）程序校驗程序編完后，對程序進行校驗，一般采用機床空運轉(zhuǎn)方式，來檢查機床的動作和運行軌跡的正確性，以校驗程序。1.5數(shù)控銑床程序編制的基礎數(shù)控銑床具有豐富的加工功能和較寬的加工工藝范圍，面對的工藝性問題也較多。在開始編制銑削加工程序前，一定要仔細分析數(shù)控銑削加工工藝性，掌握銑削加工工藝裝備的特點，以保證充分發(fā)揮數(shù)控銑床的加工功能。 數(shù)控銑床的主要功能各種類型數(shù)控銑床所配置的數(shù)控系統(tǒng)雖然各有不同，但各種數(shù)控系

17、統(tǒng)的功能，除一些特殊功能不盡相同外，其主要功能基本相同。1. 點位控制功能此功能可以實現(xiàn)對相互位置精度要求很高的孔系加工。2. 連續(xù)輪廓控制功能此功能可以實現(xiàn)直線、圓弧的插補功能以及非圓曲線的加工。3. 刀具半徑補償功能此功能可以根據(jù)零件圖樣的標注尺寸來編程，而不必考慮所用刀具的實際半徑尺寸，從而減少編程時的復雜數(shù)字計算。4. 刀具長度補償功能此功能可以自動補償?shù)毒叩拈L短，以適應加工中對刀具長度尺寸調(diào)整的要求。5. 比例及鏡像加工功能比例功能可以將編好的加工程序按指定比例改變坐標值來執(zhí)行。鏡像加工又稱為軸對稱加工，如果一個零件的形狀關于坐標軸對稱，那么只要編出一個或兩個象限的程序，而其余象限的

18、輪廓就可以通過鏡像加工來實現(xiàn)。6. 旋轉(zhuǎn)功能該功能可以將編好的加工程序在加工平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)任意角度來執(zhí)行。7子程序調(diào)用功能有些零件需要在不同的位置上重復加工同樣的輪廓形狀，將這一輪廓形狀的加工程序作為子程序，在需要的位置上重復調(diào)用，就可以完成對該零件的加工。8.宏程序功能該功能可以用一個總指令代表實現(xiàn)某一功能的一系列指令，并能對變量進行計算，使程序更具靈活性和方便性。數(shù)控銑床的加工工藝范圍銑削加工是機械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面銑削和輪廓銑削，也可以對零件進行鉆、擴、鉸、鏜及螺紋加工等。數(shù)控銑削主要適用于下列幾類零件的加工：1. 平面類零件平面類零件是指加工面平行或垂直于水平面，以

19、及加工面與水平面的夾角為一定值的零件，這類零件加工面可展開為平面。2. 直紋曲面類零件直紋曲面類零件是指由直線依某種規(guī)律移動所產(chǎn)生的曲面類零件。該類零件的加工面不能展開為平面。3. 立體曲面類零件加工面為空間曲面的零件稱為立體曲面類零件。這類零件的加工面不能展成平面，一般使用球頭銑刀切削，加工面與銑刀始終為點接觸，若采用其它刀具加工，易于產(chǎn)生干涉而銑傷鄰近表面。加工立體曲面類零件一般使用三坐標數(shù)控銑床，采用以下兩種方法加工：（1）行切加工法采用三坐標數(shù)控銑床進行二軸半坐標控制加工，即行切加工法。加工凹圓弧時的銑刀球頭半徑必須小于被加工曲面的最小曲率半徑。（2）三坐標聯(lián)動加工采用三坐標數(shù)控銑床三

20、軸聯(lián)動加工，即進行空間直線插補。如半球形，可以用行切加工法加工，也可以用三坐標聯(lián)動的方法加工。這時，數(shù)控銑床用X，Y，Z三坐標聯(lián)動的空間直線插補，實現(xiàn)球面加工。數(shù)控銑床的工藝裝備數(shù)控銑床的工藝裝備較多，這里主要分析夾具和刀具。1. 夾具數(shù)控機床主要用于加工形狀復雜的零件，但所使用夾具的結(jié)構(gòu)往往并不復雜，數(shù)控銑床夾具的選用可以首先根據(jù)生產(chǎn)零件的批量來確定。對單件、小批量、工作量較大的模具 加工來說，一般可以直接在機床工作臺面上通過實現(xiàn)調(diào)整實現(xiàn)定位與夾緊，然后通過加工坐標系的設定來確定零件的位置。對有一定批量的零件來說，可以選用結(jié)構(gòu)較簡單的夾具。2. 刀具數(shù)控銑床上所采用的刀具要根據(jù)被加工零件的材

21、料、幾何形狀、表面質(zhì)量要求、熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量等，選擇剛性好、耐用度高的刀具。（1）銑刀類型的選擇被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類型的主要依據(jù)。1) 加工曲面類零件時，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀。2) 銑較大平面時，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀。3）銑小平面或臺階面時一般采用通用銑刀。4）銑鍵槽時，為了保證槽的尺寸精度，一般使用兩刃鍵槽銑刀。（2）銑刀結(jié)構(gòu)選擇銑刀一般由刀片、定位元件、夾緊元件和刀體組成。由于刀片在刀體上有多種定位與夾緊方式，

22、刀片定位元件的結(jié)構(gòu)又有不同類型，因此銑刀的結(jié)構(gòu)形式有多種，分類方法也較多。選用時，主要可根據(jù)刀片排列方式。刀片排列方式可分為平裝結(jié)構(gòu)和立裝結(jié)構(gòu)兩大類。1） 平裝結(jié)構(gòu)（刀片徑向排列）平裝結(jié)構(gòu)銑刀的刀體結(jié)構(gòu)工藝性好，容易加工，并可以采用無孔刀片（刀片價格較低，可重磨）。由于需要夾緊元件，刀片的一部分被覆蓋，容屑空間較小，且在切削力方向上的硬質(zhì)合金截面較小，故平裝結(jié)構(gòu)的銑刀一般用于輕型和中量型的銑削加工。2） 立裝結(jié)構(gòu)（刀片切向排列）立裝結(jié)構(gòu)銑刀的刀片只用一個螺釘固定在刀槽上，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)位方便。雖然刀具零件較少，但刀體的加工難度較大，一般需要五坐標加工中心進行加工。由于刀片采用切削力夾緊，夾緊力隨

23、切削力的增大而增大，因此可以省去夾緊元件，增大了容屑空間。由于刀片切向安裝，在切削力方向的硬質(zhì)合金截面較大，因而可進行大深切、大走刀量切削，這種銑刀適用于重型和中量型銑削加工。（3）銑刀角度的選擇銑刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角和刀傾角等。為滿足不同的加工需要，有多種角度組合形式，各種角度中最主要的是主偏角和前角。1） 主偏角主偏角為切削刃與切削平面的夾角。銑刀的主偏角有90度，88度，75度，70度，60度，45度等幾種。主偏角對徑向切削力和切削深度影響很大。徑向切削力的大小直接影響切削功率和刀具的抗震性能。銑刀的主偏角越小，其徑向切削力越小，抗震性也越好，但切削深度也隨之減小。2）

24、前角銑刀的前角可分為徑向前角和軸向前角，徑向前角主要影響切削功率；軸向前角則影響切屑的形成和軸向力的方向，當軸向前角為正值時切屑即飛離加工面。（4）銑刀的齒數(shù)選擇銑刀齒數(shù)多，可提高生產(chǎn)效率但受容屑空間、刀齒強度、機床功率及剛性等的限制，不同直徑的銑刀的齒數(shù)均有相應規(guī)定。為滿足不同用戶的需要，同一直徑的銑刀一般有粗齒、中齒、密齒三中類型。（5）銑刀直徑的選擇銑刀直徑的選用視產(chǎn)品及生產(chǎn)批量的不同差異較大，刀具直徑的選用主要取決于設備的規(guī)格和工件的加工尺寸1） 平面銑刀選擇平面銑刀直徑時主要需考慮刀具所需功率應在機床功率范圍之內(nèi)，也可將機床主軸直徑作為選取的依據(jù)，平面銑刀直徑可按D=1.5d（d為主

25、軸直徑）選取。在批量生產(chǎn)時，也可按工件切削寬度的1.6倍選擇刀具直徑。2） 立銑刀立銑刀直徑的選擇主要應考慮工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機床額定功率范圍以內(nèi)。如系小直徑立銑刀，則應主要考慮機床的最高轉(zhuǎn)速能否達到刀具的最低切削速度（60m/min）3） 槽銑刀槽銑刀的直徑和寬度應根據(jù)加工工件尺寸選擇，并保證其切削功率在機床允許的功率范圍之內(nèi)。（6）銑刀的最大切削深度不同系列的可轉(zhuǎn)位面銑刀有不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，價格也越高，因此從節(jié)約費用、降低成本的角度考慮，選擇刀具時一般應按加工的最大余量和刀具的最大切削深度選擇合適的規(guī)格。當然，還需要考慮機床

26、的額定功率和剛性應能滿足刀具使用的最大切削深度時的需要。（7）刀具牌號的選擇 合理選擇刀片硬質(zhì)合金牌號的主要依據(jù)時被加工材料的性能和硬質(zhì)合金的性能。一般選用銑刀時，可按刀具制造廠提供的材料及加工條件，來配備相應牌號的硬質(zhì)合金刀片。 2零件圖及工藝分析2.1零件圖2.2工藝分析 如圖所示，此零件外型規(guī)則，被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值及凹凸配合等要求較高。零件結(jié)構(gòu)較為復雜，包含了平面、圓弧，內(nèi)外輪廓，挖槽，鉆孔，鏜孔，絞孔以及三維曲面的加工，且大部分的尺寸均達到IT8-IT7級精度。工件選用機用平口鉗裝夾，校正平口鉗固定鉗口，使之與工作臺X軸移動方向平行。在工件下表面與平口鉗之間放入精度

27、較高的平行墊塊（墊塊厚度與寬度適當），利用木錘或銅棒敲擊工件，使平行墊塊不能移動后夾緊工件。利用尋邊器找正工件X，Y軸零點，該零點位于工件上表面的中心位置，設置Z軸零點與機械零點重合。刀具長度補償利用Z軸定位器設定。對于同一把刀具仍調(diào)用相等的刀具長度與半徑補償值，但它們設定的工件坐標系不同。有時也可能不使用刀具長度補償功能，而根據(jù)不同刀具設定多個工件坐標系零點進行編程加工。2.3 刀具的選擇和切削參數(shù)（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，

28、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。刀具選擇的結(jié)果如下： 加工步驟刀具切削參數(shù)序號加工內(nèi)容刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速n/r.min進給

29、速度v/mm.min刀具補償類型材料長度半徑1粗加工上表面直徑10mm端銑刀（三個刀片）硬質(zhì)合金1000500H1/T1D12精加工上表面10003003粗加工外輪廓面直徑10mm粗齒三刃立銑刀高速鋼10003004銑削邊角料5鉆左右兩孔直徑12mm直柄麻花鉆5002006粗加工銑削中間兩孔直徑10mm粗齒三刃立銑刀10003007精加工銑削中間兩孔直徑10mm三刃立銑刀10002508精加工外輪廓側(cè)面直徑10mm三刃立銑刀10003009精加工凹槽側(cè)面100030010鉆左上孔直徑11.8mm直柄麻花鉆50020011粗加工銑削左上孔直徑10mm三刃立銑刀100030012精加工銑削左上孔（

30、2）切削用量的選擇原則是：切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、切削深度或?qū)挾取⑦M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、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。1）粗加工時，首先考慮選擇一個盡可能大的背吃刀量ap，其次選擇一個較大的進給量f,最后確定一個合適的切削進度v 。增大背吃刀量ap 可使走刀次數(shù)減少

31、，增大進給量f有利于斷屑，因此根據(jù)以上原則選擇粗加工銑削用量對于提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是有利的。通過查切削用量手冊，可以查出合適的切削用量。2）精車時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且均勻，因此選擇較?。ǖ惶。┑谋吵缘读縜p和進給量f ，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度v。切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)機床性能，相關的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗用模擬方法確定。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。3）鉆孔，因為此零件孔較少，一共7個，并且大小一樣都很小，所以要求不高，用啄式鉆孔法鉆出足夠的深度就可以。此次設計

32、涉及的刀具教少，因此刀具重復使用的情況較多。同一種刀具有幾種切削量。刀具的切削參數(shù)如下：加工步驟刀具切削參數(shù)序號加工內(nèi)容刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)n:r/min進給速度v:mm/min刀具補償類型材料長度半徑1粗加工上表面直徑10mm端面立銑刀硬質(zhì)合金10005002精加工上表面3精加工銑削整個輪廓直徑10mm端面立銑刀高速鋼10003004鉆左右兩孔直徑12mm直柄麻花鉆5002005鉆左上孔直徑11.8mm直柄麻花鉆5002006粗加工銑削中間兩孔直徑10mm粗齒三刃立銑刀10003007精加工銑削中間兩孔直徑10mm三刃立銑刀10002508精加工外輪廓側(cè)面直徑10mm三刃立銑刀10003009精加

33、工凹槽側(cè)面10003002.4確定裝夾方案由于夾具確定了零件在數(shù)控機床坐標系中的位置，因而根據(jù)要求夾具能保證零件在機床坐標系的正確坐標方向，同時協(xié)調(diào)零件與機床坐標系的尺寸根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點，工件選用機用平口鉗裝夾，校正平口鉗固定鉗口，使之與工作臺X軸移動方向平行。在工件下表面與平口鉗之間放入精度較高的平行墊塊（墊塊厚度與寬度適當），利用木錘或銅棒敲擊工件，使平行墊塊不能移動后夾緊工件。利用尋邊器找正工件X，Y軸零點，該零點位于工件上表面的中心位置，設置Z軸零點與機械零點重合。刀具長度補償利用Z軸定位器設定。對于同一把刀具仍調(diào)用相等的刀具長度與半徑補償值，但它們設定的工件坐標系不同。制訂工藝路線

34、在數(shù)控加工中，刀具刀位點相對于工件運動的軌跡稱為加工路線。編程時，加工路線的確定原則主要有以下幾點：（1）加工路線應保證被加工零件的精度且效率較高。（2）使數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量。（3）應使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少加工時間。2.5對刀數(shù)控車削加工中，應首先確定零件的加工原點，以建立準確的加工坐標系，同時考慮刀具的不同尺寸對加工的影響。這些都需要通過對刀來解決。 1、一般對刀 一般對刀是指在機床上使用相對位置檢測手動對刀。下面以Z向?qū)Φ稙槔f明對刀方法， 刀具安裝后，先移動刀具手動切削工件右端面，再沿X向退刀，將右端面與加工原點距離N輸入數(shù)控系統(tǒng)，即完成這把刀具Z向?qū)Φ?/p>

35、過程。 手動對刀是基本對刀方法，但它還是沒跳出傳統(tǒng)車床的“試切-測量-調(diào)整”的對刀模式，占用較多的在機床上時間。此方法較為落后。 2、機外對刀儀對刀 機外對刀的本質(zhì)是測量出刀具假想刀尖點到刀具臺基準之間X及Z方向的距離。利用機外對刀儀可將刀具預先在機床外校對好，以便裝上機床后將對刀長度輸入相應刀具補償號即可以使用。 3、自動對刀 自動對刀是通過刀尖檢測系統(tǒng)實現(xiàn)的，刀尖以設定的速度向接觸式傳感器接近，當?shù)都馀c傳感器接觸并發(fā)出信號，數(shù)控系統(tǒng)立即記下該瞬間的坐標值，并自動修正刀具補償值。我采用的是第一種方法，因為沒有必要的設備和熟練的技術(shù)，只能采用比較傳統(tǒng)落后的方法來實現(xiàn)對刀。3 零件的三維造型4零

36、件的加工工藝規(guī)程4.1數(shù)控加工工序 數(shù)控加工削銑分六次切削進行加工用直徑50mm的直柄麻花鉆打左上孔，深度為7mm。使用直徑為12mm的直柄麻花鉆鉆左右兩孔，深度為通孔。用直徑為26mm的直柄麻花鉆鉆左右兩孔，深度為10mm。用直徑為11.8mm的直柄麻花鉆打深度為13mm的孔。選用直徑為10mm的三刃立銑刀加工上表面，除去型腔的大部分余量，并進行精加工。表一 數(shù)控加工工藝卡機械廠 數(shù)控加工工藝卡 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱零件圖號 齒輪02001-30工藝序號 程序編號夾具名稱夾具編號使用設備 車間%0210定心心軸 數(shù)控銑床 機5工步號 工步內(nèi)容 加工面刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進給速度背吃刀量

37、備注1加工深度a=7的左上孔 T01直徑50mm5002加工深度a=10的左下右上兩孔T02直徑26mm5003加工深度為通孔的左下右上兩孔T03直徑12mm5004加工深度a=13的左上孔T04直徑11.8mm500編制審核批準 表二 數(shù)控加工工藝卡機械廠 數(shù)控加工工藝卡 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱零件圖號 齒輪02001-40工藝序號 程序編號夾具名稱夾具編號使用設備 車間%0220定心心軸 數(shù)控銑床 機5工步號 工步內(nèi)容 加工面刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進給速度背吃刀量備注1加工上表面區(qū)域成型 T05直徑10mm10002除去型腔大部分余量，并進行精加工T06直徑10mm1000編制審核批準4

38、.2主要操作步驟（1）打開機床接通CNC和機床電源，系統(tǒng)啟動后進入“加工”操作區(qū)JOG運行方式（2）檢查機床開啟后發(fā)現(xiàn)機床會出現(xiàn)報警信號，這時，需按下K1，使機床加上驅(qū)動力。這時才能正常操作機床。（3）回參考點回參考點只能在JOG的方式下運行。用機床控制面板上“回參考點鍵”啟動回參考點。在“回參考點”窗口中顯示該坐標軸是否必須回參考點：如出現(xiàn)“”，則說明未回參考點，如出現(xiàn)，則說明已回參考點，按下坐標方向鍵（正方向鍵），把每坐標都回參考點，通過選擇另一方式如MDA AUTO或JOG來結(jié)束回參考點。（4）參數(shù)設定在CNC進行工作前，必須對一些參數(shù)進行設定，對機床和刀具進行調(diào)整：1輸入刀具參數(shù)及刀具

39、補償參數(shù)2輸入/修改零點偏置3輸入設定數(shù)值刀具參數(shù)包括刀具幾何參數(shù)，磨損量參數(shù)、刀具量參數(shù)和刀具型號參數(shù)等。有些參數(shù)如R參數(shù)則一般不需修改 （5）裝夾工件按照前面指定的裝夾方式裝夾工件（6）對刀把每一把刀具都調(diào)到自己設定的編程零點，把編程零點所在機床坐標值輸入機床中（7）輸入程序把自己編的程序輸入機床定一個名字，對程序進行檢查，確保程序本身沒有錯誤以及也沒有輸入錯誤。（8）模擬仿真按下MDA 鍵，按擴展鍵，再按編程仿真進入仿真系統(tǒng)，對程序進行仿真，檢查仿真出的工件圖形與要加工的工件有多大出入，并不斷對程序進行修改，直到仿真的工件完全正確為止。（9）實際加工退出仿真系統(tǒng)，先按復位鍵，剛開始時可進

40、行單步加工，按下步加工鍵。這時要一手按啟動鍵，一手按停止鍵，如發(fā)現(xiàn)異常情況應立即停止。直到確定程序無誤后方可按自動加工鍵，加工完成后，最后取下工件。加工完成。4.3機床主要加工步驟 （1）選定毛坯 ；（2）粗銑定位基準面，采用平口鉗裝夾。為了便于用平口鉗裝夾毛坯，可以用LCYC75指令銑基準面；（3）用端面10mm立銑刀對毛坯進行粗加工，銑出零件的大致形狀，進給速度500r/min,因為是粗加工每層下降高度可以設置的大一些。加工時可以把各參數(shù)稍微調(diào)大，加快加工速度；（4）用端面10mm立銑刀對毛坯進行精加工，用同樣的加工參數(shù)可以對外輪廓的四周精切，銑刀每層下降高度小一些。進行清根處理，沿外輪廓

41、銑刀走一圈。進給速度300 r/min；（5）用端面10m立銑刀對凹槽平面區(qū)域加工，精加工，沿輪廓走一圈。進給速度300 r/min；（6）用直徑11.8mm直柄麻花鉆對零件左上孔進行鉆孔，進給速度200 r/min。（7）用直徑12mm直柄麻花鉆對零件左右進行鉆孔，進給速度200 r/min。4.4確定編程原點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。

42、（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，編程坐標原點應設在外輪廓的某一角上。（4）Z軸方向的零點一般設在工件表面。本設計選擇零件的邊長交點為工件編程X、Y軸原點坐標，Z軸原點坐標在工件表面上。5數(shù)控加工的優(yōu)勢數(shù)控加工就是將加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)輸入到機床，機床的控制系統(tǒng)對輸入信息進行運算與控制，并不斷地向直接指揮機床運動的電動機功能部件機床的伺服機構(gòu)發(fā)送脈沖信號，伺服機構(gòu)對脈沖信號進行交換和放大處理，然后由傳動機構(gòu)驅(qū)動數(shù)控機床，從而加工零件，所以數(shù)控加工的關鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。

43、數(shù)控編程及其發(fā)展數(shù)控機床和普通機床不同，整個加工過程中不需要人的操作，而由程序來進行控制。在機床上加工零件時，首先要分析零件圖樣的要求、確定合理的加工路線及工藝參數(shù)、計算刀具中心運動軌跡及其位置數(shù)據(jù)；然后把全部工藝過程以及其他輔助功能（主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、切削液的開與關、變速、換刀等）按運動順序，用規(guī)定的指令代碼及程序格式編制成數(shù)控加工程序，經(jīng)過調(diào)試后記錄在控制介質(zhì)上；最后輸入到書空機床的數(shù)控裝置中，以此控制數(shù)控機床完成工件的全部加工過程。因此，把從零件圖樣開始到獲得正確的程序載體為止的全過程稱為零件加工程序的編制。數(shù)控編程一般分為手工編程和自動編程兩種。（1）手工編程。手工編程是指程序編制的整

44、個過程步驟幾乎全部是由人工來完成的。對于幾何形狀不太復雜的零件，所需要的加工程序不長，計算也比較簡單，出錯的機會較少，這時用手工編程即及時又經(jīng)濟，因而手工編程仍被廣泛地應用于形狀簡單的點位加工及平面輪廓加工中。但是工件復雜，特別是加工非圓弧曲線、曲面等表面，或工件加工程序比較長的，使用手工編程將十分煩瑣、費時，而且容易出現(xiàn)錯誤，常會出現(xiàn)手工編程工作跟不上數(shù)控機床加工的情況。影響數(shù)控機床的開動率。此時必須用自動編程的方法編制程序。（2）自動編程。自動編程有兩種：APT軟件編程和CAM軟件編程。APT軟件是利用計算機和相應的處理程序后置處理程序進行處理，以得到加工程序的編程方法。在具體的編程過程中

45、，除擬定工藝方案仍主要依靠人工方案外，（有些自動編程系統(tǒng)能自動確定 最佳的加工工藝參數(shù)），其余的工作，包括數(shù)值計算、編寫程序單、制作控制介質(zhì)、程序檢驗等各項工作均由計算機自動完成。編寫人員只需根據(jù)圖樣的要求，使用數(shù)控語言編寫出零件加工的源程序，送入計算機，由計算機自動地進行數(shù)值計算、后置處理，編寫出零件加工程序單，并在屏幕模擬顯示加工過程，及時修改，直至自動生成相關數(shù)據(jù)，或?qū)⒓庸こ绦蛲ㄟ^直接通信的方式送入數(shù)控機床，指揮機床工作。CAM軟件是將加工零件以圖形形式輸入計算機，由計算機自動進行數(shù)值計算前置處理，在屏幕上形成加工軌跡，及時修改，再通過后置處理形式加工程序輸入數(shù)控機床進行加工。自動編程的

46、出現(xiàn)使得一些計算煩瑣、手工編寫橫困難的?；蚴止o法編出的程序都能實現(xiàn)。本設計根據(jù)零件的具體加工位置和零件的工藝特點，可以選擇手工編程、也可以利用計算機進行自動編程的方式。6主要加工程序及其備注 N10G90G54G00Z60.000(建立直角坐標系)N12S1000M03N16Z50.000（換刀，直徑25mm麻花鉆）N20G81R2=29.000R3=21.500R10=50.000F100N24G81R2=22.000R3=14.500R10=50.000N26G80G00Z60.000N28M05（換刀，直徑26mm麻花鉆）N30S1000M03N34Z50.000N38G81R2=29

47、.000R3=18.500R10=50.000F100N42G81R2=19.000R3=8.500R10=50.000N46G81R2=29.000R3=18.500R10=50.000N50G81R2=19.000R3=8.500R10=50.000N52G80G00Z60.000N54M05（換刀，直徑12mm麻花鉆）N56S1000M03N60Z50.000N64G81R2=0.500R3=-30.000R10=50.000F100N68G81R2=0.500R3=-30.000R10=50.000N72G81R2=0.500R3=-30.000R10=50.000N76G81R2=0

48、.500R3=-30.000R10=50.000N78G80G00Z60.000N80M05（換刀，直徑11.8mm麻花鉆）N82S1000M03N86Z50.000N90G81R2=22.000R3=1.500R10=50.000F100N94G81R2=22.000R3=1.500R10=50.000N96G80G00Z60.000N98M05(換刀，直徑10mm麻花鉆)N100S1000M03N102X2.112Y-0.900N104Z50.000N106Z32.493N108G01Z22.493F1000N110X8.979F1000N128X157.888N130X158.621Y-0.167N134X151.349N150X1