畢業(yè)設(shè)計數(shù)控銑削編程與加工設(shè)計

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1、數(shù) 控 技 術(shù) 課 題 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書課題名稱 數(shù)控銑削編程與加工設(shè)計所屬院系機電工程系所屬專業(yè)數(shù)控專業(yè)班 級畢業(yè)設(shè)計人指導(dǎo)老師填表日期 目 錄 一緒 論二零件圖 （一）.零件結(jié)構(gòu)工藝分析,毛坯及加工定位基準(zhǔn)的確定 1.零件圖分析 2.數(shù)控加工工藝性分析 3.毛坯的確定方法 4.確定裝夾方案 (二).擬定加工工藝路線,制定工序卡片 1.加工方法的選擇 2.銑刀參數(shù)的選擇 3.工件的加工工藝分析 4.填寫工序卡三.數(shù)控編程 1.工件加工路線的安排 2.走刀路線 3.加工程序編制四.設(shè)計心得五.參考資料一.緒論 數(shù)控機床是按照事先編制好的數(shù)控程序自動地對工件進行加工的高效自動地設(shè)備,數(shù)

2、控程序除了能保證加工出符合圖樣需求的合格零件外,還應(yīng)該充分地發(fā)揮利用數(shù)控機床的各種功能。使數(shù)控機床能更安全，可靠，高效地工作。它與普通機床相比，其優(yōu)越性是顯而易見的，不僅零件加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，且自動化程度高，可減輕工人的體力勞動強度，大大提高了生產(chǎn)效率，特別值得一提的是數(shù)控機床可完成普通機床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜曲面的零件加工，因而數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的地位越來越顯得重要。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機床品種日益增多，有車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機床和電火花加工機床等。此外還有能自動換刀，一次裝卡進行多工序加工的加工中心，車削中心等。車床能自動地完成對軸類與

3、盤類零件內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、螺紋等切削加工，并能進行切槽，鉆孔，擴孔和絞孔等工作。銑削一般在銑床和鏜床上進行，適用于加工平面、溝槽，各種成型面（如花鍵，齒輪和螺紋）和模具的特殊型面等。加工中心是目前世界上產(chǎn)量最高，應(yīng)用最廣泛的數(shù)控機床之一，是一種功能較全的數(shù)控加工機床。它的綜合加工能力較強，把銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋和切削螺紋等功能集中在一臺設(shè)備上，使其具有多種工藝手段，所以工件一次裝夾后能完成較多的加工內(nèi)容，加工精度較高，就中等加工難度的批量工件，其效率是普通設(shè)備的510倍，特別是能完成許多普通設(shè)備不能完成的加工，對形狀較復(fù)雜，精度要求高的單件加工或中小批量多品種生產(chǎn)更為適用。 經(jīng)過

4、幾十年的發(fā)展，目前的數(shù)控機床已實現(xiàn)了計算機控制并在工業(yè)界得到廣泛適用，在模具制造業(yè)的應(yīng)用尤為普及。針對車削，銑削，磨削，鉆削和刨削等金屬切削加工工藝及電加工，激光加工等特種加工工藝的需求，開發(fā)了各種門類的數(shù)控加工機床。數(shù)控機床種類繁多，一般將數(shù)控機床分為16大類：數(shù)控車床（含有銑削功能的車削中心）數(shù)控銑床（含銑削中心）、數(shù)控鏗床、以銑程削為主的加工中心、數(shù)控磨床（含磨削中心）、數(shù)控鉆床（含鉆削中心）數(shù)控拉床、數(shù)控刨床、數(shù)控切斷機床、數(shù)控齒輪加工機床、數(shù)控激光加工機床、數(shù)控電火花切割機床、數(shù)控電火花成型機床（含電加工中心）、數(shù)控板村成型加工機床、數(shù)控管料成型加工機床和其他數(shù)控機床。二零件圖 本設(shè)

5、計課題零件圖如圖1所示：（一）.零件結(jié)構(gòu)工藝分析,毛坯及加工定位基準(zhǔn)的確定 1.零件圖分析 1). 概括了解 此零件為圓盤型,中間有一通孔,材料為45號鋼,畫圖采用1:1比例。 2).分析視圖 此圓盤零件形狀簡單,采用一個主視圖表達形體各部分的長和高,一個俯視圖表達形體各部分的長和寬,此零件沒有其他需要單獨表達的部位。 3）.尺寸分析 從圖紙上可以看出,圓盤各部分的尺寸基準(zhǔn)均為對稱中心線.高度方向的尺寸基準(zhǔn)為底面,其余尺寸都是定形尺寸. 2.數(shù)控加工工藝性分析 1).數(shù)控加工工藝分析方法 被加工零件的數(shù)控加工工藝性問題涉及較廣,下面結(jié)合編程的可能性和方便性提出一些必須分析和審查的主要內(nèi)容。 a

6、.尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點 在數(shù)控編程中，所有點、線、面的尺寸和位置都是以編程原點為基礎(chǔ)的，因此零件圖樣上最好直接給出尺寸或盡量以同一基準(zhǔn)引注尺寸。 b.幾何要素的條件應(yīng)完整,準(zhǔn)確 在程序編制中,編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素,參數(shù)及幾何要素間的關(guān)系,因為在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進行定義,手工編程時要計算出每個節(jié)點的坐標(biāo),無論哪一點不明確或不確定,編程都無法進行。 c.統(tǒng)一幾何類型及尺寸 零件的外形,內(nèi)腔最好采用統(tǒng)一的幾何類型及尺寸,這樣可以減少換刀次數(shù),還可能應(yīng)用控制程序以縮短程序長度,零件的形狀盡可能對稱,便于利用數(shù)控機床的鏡像加工功能來編程以節(jié)省編程時間。

7、2).零件的數(shù)控加工工藝分析 此工件輪廓由直線和圓弧構(gòu)成,各圓均為同心圓,直線與圓弧均相切連接。橫向和縱向以對稱中心為基準(zhǔn)相統(tǒng)一，標(biāo)注符合數(shù)控加工特點，槽輪廓最小圓弧半徑R5mm，槽深3mm，刀具選擇直徑應(yīng)小于10mm，長度大于6mm。由于槽深不大，對銑刀的剛性影響較小。 3.毛坯的確定方法 工件材料為45 鋼，沒有力學(xué)性能要求，有槽，零件毛坯選擇型材，毛坯大小為110mm10mm 4.確定裝夾方案 此工件選擇夾具為常用夾具平口鉗，工件高出平口鉗的高度大于5mm，定位基準(zhǔn)為平口鉗不動的鉗口面，平口鉗在數(shù)控銑床上主要用來安裝小型較規(guī)則的零件、如板塊類零件、盤套類零件、軸類零件和小型支架等。 （二

8、）.擬定加工工藝路線,制定工序卡片 1.加工方法的選擇 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、絞、鏜、惚加工及螺紋加工等，數(shù)控銑削可采用不同的加工方法加工零件。 選用機用平口鉗裝夾工件，校正平口鉗，固定鉗口的平行度以及工件上表面的平行度后夾緊工件，利用偏心式導(dǎo)邊器找正工件X,Y軸零點，設(shè)定Z軸零點與機床坐標(biāo)系原點重合。 此工件需要加工部分為上下表面，都屬于第一類平面類零件的加工，因此加工刀具選擇圓柱立銑刀沿輪廓運動的加工，公差等級為IT 8級，表面粗糙度為1.6mm，因此采用粗銑精銑加工方法。 2.銑刀參數(shù)的選擇 零件材料為45 ，切削性能

9、好，選用8高速鋼立銑刀，主軸轉(zhuǎn)速取150235r/min，進給速度取3060mm/min，槽深3mm。銑削余量分兩次完成，第一次被吃刀量2mm，第二次被吃刀量1mm隨同輪廓的精銑一起完成，槽兩側(cè)面各留0.50.7mm精銑余量。 3.工件的加工工藝分析 此工件加工毛坯的大小為110mm10mm，在數(shù)控加工之前增加一個正火熱處理工序，然后數(shù)控加工，工序按工序集中原則劃分，減少工件裝夾次數(shù)，數(shù)控加工工步劃分如表11所示： 表11 刀具及切削參數(shù)表工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具類型 切削用量 備注 主軸轉(zhuǎn)速 進給速度 被吃刀量 1 粗銑定位基面 T01 10鍵槽銑刀 260 40 2 2 精銑槽輪廓面

10、 T01 10鍵槽銑刀 260 25 1 3 鉆20mm通孔 T02 18.5mm鉆頭 300 60 4.工件安裝和工序卡 工件安裝卡如表12所列： 表12 工件安裝和原點設(shè)定卡片零件圖號 數(shù)控加工工件安裝和原點設(shè)定卡片 工序號 1零件名稱 圓盤 裝夾次數(shù) 1 Z Z 1.平口鉗2.工件編制/日期 審核/日期 批準(zhǔn)/日期 序號 夾具名稱 夾具編號 1 平口鉗 工件加工工序卡如表13所列： 表13 數(shù)控加工工序卡片 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號（單位） 數(shù)控加工工序卡片 車間 使用設(shè)備 工序簡圖 工藝序號 程序編號 1 001 夾具名稱 夾具編號 平口鉗 工步號 工步內(nèi)容 加工面 刀具號

11、刀補量 主軸轉(zhuǎn)速 進給速度 被吃刀量 備注 /（r/min） /(mm/r) 粗銑定位基面 T01 0 260 40 2 精銑槽輪廓面 T02 0 260 25 1 鉆20mm通孔 T03 0 300 60 三數(shù)控編程 1.工件加工路線的安排此工件加工采用順銑，從俯視角度看刀具應(yīng)為逆時針走刀，此時還應(yīng)考慮加工時的刀具半徑補償。根據(jù)走刀路徑可以確定，刀具在切削過程中應(yīng)為左刀補，即G41。建立刀補和撤銷刀補應(yīng)在切入零件輪廓后和切出前零件輪廓進行。坐標(biāo)點計算在手工編程時，坐標(biāo)值計算要根據(jù)圖樣尺寸和設(shè)定的編程原點，按確定的加工路線，對刀尖從加工開始到結(jié)束過程中每條運動軌跡的起點或終點坐標(biāo)值進行一個一個

12、點仔細(xì)計算。由于銑床具有刀具半徑補償功能，按照工件輪廓線計算刀具軌跡線，根據(jù)工件坐標(biāo)系的設(shè)置，利用數(shù)學(xué)公式進行計算。 2.走刀路線 順時針方向依次挖槽 3.加工程序編制N10 T01 選第一把刀N20 G90 G54 G40 G49 G17N30 G00 X-15 Y70 Z50 快速定位到A點N40 Z5 下刀N50 M03 S800 主軸以800r/min正轉(zhuǎn)N60 M08 打開切削液N70 G01 Z-2 以進給速度下刀刀2mm的高度N80 G41 X-15 Y53 D01 建立左刀補到a點N90 Y26 直線插補到b點N100 G03 X-8 Y21 R5 圓弧插補到c點N110 G0

13、2 X8 Y21 R22.5 圓弧插補到d點N120 G03 X15 Y26 R5 圓弧插補到e點N130 G01 X15 Y53 直線插補到f點N140 Y70 退刀到B點N150 X-15N160 Y53 Z-3 繼續(xù)切深1mmN170 Y26N180 G03 X-8 Y21 R5N190 G02 X8 Y21 R22.5N200 G03 X15 Y26 R5N210 G01 X15 Y53N220 G40 X15 Y70 取消刀具補償?shù)紹點N230 Z50 抬刀N240 G00 X0 Y0N250 G11 N030.230 關(guān)于Y軸鏡像加工下圓面N260 M05 N270 G91 G28

14、 X0 Y0 Z0 返回參考點N280 G01 X70 Y15 快速定位到C點N290 G41 X44 Y15 Z-2 D02 以進給速度下刀2mm高度N300 X26 Y15 直線插補到i點N310 G03 X21 Y8 R5 圓弧插補到j(luò)點N320 G02 X21 Y-8 R22.5 圓弧插補到k點N330 G03 X26 Y-15 R5 圓弧插補到l點N340 G01 X44 Y-15 直線插補到m點N350 G03 X49 Y-11 R5 圓弧插補到n點N360 X49 Y11 R50 圓弧插補到g點N370 X44 Y15 R5 圓弧插補返回h點N380 Z-3 繼續(xù)切深1mmN39

15、0 G01 X26 Y15N400 G03 X21 Y8 R5N410 G02 X21 Y-8 R22.5N420 G03 X26 Y-15 R5N430 G01 X44 Y-15N440 G03 X49 Y-11 R5N450 X49 Y11 R50N460 X44 Y15 R5N470 G40 Z20 取消刀補，退刀N480 G01 X70 Y15 回到進刀點CN490 G12 N280.480 關(guān)于X軸鏡像加工左圓面N500 G00 X0 Y0 Z0N510 M05N520 M09N530 G28 Z100N540 T02N550 G90 G54 G40 G49 G17N560 G00

16、X0 Y0 Z50N570 M03 S1000N580 M08N590 Z5N600 Z-10.5N610 G00 Z50N620 M05N630 M09N640 G28 Z100N650M30 四設(shè)計心得 通過本次課程設(shè)計，我進一步鞏固和加深對數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)理論知識、數(shù)控加工基本技能的掌握，提高了解決數(shù)控加工范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題的能力，擴大、深化所學(xué)的數(shù)控方面專業(yè)知識和技能，進一步提高了自己的實際動手能力。 1.經(jīng)過對本次課題的設(shè)計讓我開闊了視野鞏固了以前所學(xué)知識。讓我對數(shù)控銑削加工以及CAD的應(yīng)用進一步加強，讓我更加清楚的對工件的加工的尺寸，加工精度的要求的重要性。 2.在繪制零件圖時，

17、認(rèn)認(rèn)真真的核對該零件的尺寸，精度。同時也對工件定位的基本原理、定位方式與定位元件及對數(shù)控銑床工具系統(tǒng)的特點和數(shù)控機床刀具材料和使范圍有了深層次的認(rèn)識。更明白數(shù)控銑削加工特點：（1）適應(yīng)能力強，適用于多品種、小批量零件的加工。（2）加工精度具有較高的生產(chǎn)率和較低的加工成本高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。（3）減輕勞動強度，改善勞動條件。（4）具有較高的生產(chǎn)率和較低的加工成本。從中學(xué)習(xí)更多的實踐中了解和分析數(shù)控銑削的用途。3.我們設(shè)計的數(shù)控加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣的合格工件，同時應(yīng)能使數(shù)控機床的功能得到合理的應(yīng)用和充分的發(fā)揮。數(shù)控機床是一種高效率的自動化設(shè)備，它的效率高于普通機床的23倍，要充分發(fā)揮數(shù)控

18、機床的這一特點，必須在編程之前對工件進行工藝分析，根據(jù)具體條件，選擇經(jīng)濟、合理的工藝方案。數(shù)控加工工藝考慮不周是影響數(shù)控機床加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及加工成本.4. 拓展了個人的專業(yè)知識面、解決了以前在學(xué)習(xí)過程中留下的邊邊角角。經(jīng)過課程設(shè)計后為專業(yè)發(fā)展提供了有益的指導(dǎo)。 5.通過本次課程設(shè)計，真切的體會到要注意基礎(chǔ)學(xué)科的學(xué)習(xí)，注重理論與實踐的結(jié)合，多了解目前加工專業(yè)專業(yè)發(fā)展的方向用有限的學(xué)習(xí)時間學(xué)習(xí)最有效的技術(shù)。 最后感謝老師對我們這次的設(shè)計進行指導(dǎo)！ 五參考資料 Passage Three Milling Milling introduction Milling is a machining pr

19、ocessing that is carried out by means of a multi edge rotating tool known as a milling cutter. In this process, metal removal is achieved through combining the rotary tool motion of the milling cutter and linear motion of the work piece simultaneous. Milling operations are employed in producing flat

20、, contoured and helical surfaces as well as for thread and gear cutting operations. Each of the cutting edges of a milling cutter acts as an individual single point cutter when it engages with the work piece metal. Therefore, each of those cutting edges has appropriate rake and relief angles. Since

21、only a few of the cutting edges are engaged with the work piece at a time, heavy cuts can be taken without adversely affecting the tool life. In fact, the permissible cutting speeds and feeds for milling are three to four times higher than those for turning or drilling. Moreover, the quality of the

22、surfaces machined by milling is generally superior to the quality of surfaces machined by turning, shaping, or drilling. A wide variety of milling cutters is available in industry. This, together with the face that a milling machine is a very versatile machine tool, makes the milling machine the bac

23、kbone of a machining workshop. As far as the direction of cutter rotation and work piece fed are concerned, milling is performed by either of the following two methods. Up milling (conventional milling).In up milling the work piece is fed against the direction of cutter rotation. The depth of cut gr

24、adually increases on the successively engaged cutting edges. Therefore, the machining process involves no impact loading, thus ensuring smoother operation of the machine tool and the longer tool life. The quality of the machined surface obtained by up milling is not very high. Nevertheless, up milli

25、ng is commonly used in industry, especially for rough cuts. Down milling (climb milling). In down milling the cutter rotation coincides with the direction of feed at the contact point between the tool and the work piece. The maximum depth of cut is achieved directly as the cutter engages with the wo

26、rk piece. This results in a kind of impact, or sudden loading. Therefore, this method cannot be used unless the milling machine is equipped with a backlash eliminator on the feed screw. The advantages of this method include higher quality of the machined surface and easier clamping of work piece, si

27、nce the cutting forces act downward. Milling machine There are several types of milling machines employed in industry. They are generally classified based on their construction and design feature. They vary from the common general purpose types to duplicators and machining centers that involve a too

28、l magazine and are capable of carrying out many machining operations with a single work piece setup. Following is a survey of the milling machine types commonly used in industry. Plain horizontal milling machine. The construction of the plain horizontal milling machine is very similar to that of the

29、 universal milling machine except that the machine table cannot be swiveled. Plain milling machines usually have column and knee type construction and also have three table motions, i.e., longitudinal, transverse, and vertical. The milling cutter is mounted on a short arbor, which is, in turn, rigid

30、ly supported by the over arm of the milling machine. Universal milling machine. The construction of a universal milling machine is similar to that of the plain milling machine, except that it is more accurate and has sturdier frame, and its table can be swiveled with an angle up to 50. Universal mil

31、ling machine are usually equipped with an index or dividing hear, allows cutting of gear and cams. Vertical milling machine. As the name vertical milling machine suggests, the axis of the spindle that holds the milling cutter is vertical. Table movements are generally similar to those of plain horiz

32、ontal milling machines; however, an additional rotary motion is sometimes provided for the table to enable machining helical and circular grooves. The cutter used with vertical milling machines are almost always of the end mill type. Duplicators. A duplicators is sometimes referred to as a copy mill

33、ing machine because of reproducing an exact replica of a model. The machine has a stylus that scans the model, at which the counterpoints on the part are successively machined. Duplicators were used for the production of large forming dies for the automotive industry, where models made of wood, plas

34、ter of Paris, or wax were employed. Duplicators are not commonly used in industry nowadays because they have been superseded by the CAD/CAM systems. Machining center. Machining center are NC machines that are capable of performing a number of different machining processes at a time. A machining cent

35、er has a tool magazine in which many tool are held. Tool changes are automatically carried out, and so are functions such as coolant on or off. Machining centers are, therefore, highly versatile and are employed to perform a number of machining operations on work piece with a single setup. Parts hav

36、ing intricate shapes can easily be produced with high accuracy and excellent repeatability. 譯文： 銑削 銑削簡介 銑削是通過旋轉(zhuǎn)多刃刀具即銑刀，進行加工的切削方法。這個過程中，金屬的切除是通過銑刀的旋轉(zhuǎn)運動與同時進行的工件的直線運動的組合來實現(xiàn)的。銑削加工主要用在平面、輪廓、螺旋面及螺紋和齒輪的加工。 切削工件時，銑刀的每一條切削都是一把獨立的刀具。因此，每一條切削刃都有合適的前角和后角。既然每次切削只有少數(shù)切削刃切削，大切削用量不會減少刀具的使用壽命。實際上，銑削允許的切削速度和進給量是車削和鉆削的

37、3到4倍。而且銑削得到的加工表面質(zhì)量一般高于車削、成型加工或鉆削。 工業(yè)生產(chǎn)中使用的銑刀種類繁多，加之銑床的通用性使得銑床成為機械加工車間的支柱。 根據(jù)銑刀旋轉(zhuǎn)方向和工件的進給方向，銑削可以采用以下兩種方式。 逆銑 逆銑中工件進給方向與刀具旋轉(zhuǎn)方向在接觸點處相反。切削深度隨著切削刃連續(xù)進入切削而逐漸增加。因此，切削中無沖擊載荷，這樣可以保證刀具平穩(wěn)工作和較長的刀具壽命。逆銑獲得表面質(zhì)量不高。然而逆銑在工業(yè)中仍廣泛使用，主要用與粗加工。順銑順銑時刀具旋轉(zhuǎn)方向與工件進給方向在接觸點同向。最大切削深度在刀具切削工件時直接獲得。結(jié)果導(dǎo)致沖擊產(chǎn)生。因此，只有銑床在進給絲桿上安裝了齒隙消除裝置才采用順銑。

38、這種加工方法的優(yōu)點是加工表面質(zhì)量高，工件因為切削力方向向下而容易裝夾。銑床工業(yè)生產(chǎn)中使用的銑床有幾種類型。通常按結(jié)構(gòu)設(shè)計特征來分。它們從普通的一般用途的型號到仿形銑床及配有刀具庫使得工件在一次裝夾后就能完成多種加工操作的加工中心等多種型號。以下是對工業(yè)中常用銑床的概述。 平面臥式銑床除了工作臺不能旋轉(zhuǎn)，平面臥式銑床的結(jié)構(gòu)與萬能銑床類似。平面銑床一般裝備柱式升降臺式，工作臺有三個運動方向，縱向、橫向和垂直方向。銑刀安裝在短心軸上，心軸由銑床懸臂支承。萬能銑床除了更高精度和更高強度結(jié)構(gòu)，萬能銑床的結(jié)構(gòu)與平面臥式銑床相似，工作臺最大旋轉(zhuǎn)角度可達50。萬能銑床一般裝有指針或分度頭，可以加工齒輪和凸輪。

39、立式銑床如名稱所示，立式銑床裝夾銑刀的主軸是鉛垂的。工作臺移動方式與平面臥式銑床相似，另外，附加一個旋轉(zhuǎn)運動，使銑床可以加工螺旋形或圓弧形槽。立式銑床一般使用立銑刀。仿形銑床仿形銑床有時被稱為復(fù)制銑床，因為它就是在生產(chǎn)一個模型的復(fù)制品。機床有一個觸頭，靠在模型上進行掃描，這樣零件的對應(yīng)部分就能被連續(xù)加工出來。仿形銑床一般用于自動化生產(chǎn)中大型成型模具的加工，自動化工業(yè)中材料一般使用木材、熟石膏或蠟。現(xiàn)代工業(yè)已經(jīng)很少使用仿形銑床，它已被CAD/CAM系統(tǒng)替代。加工中心加工中心是能同時進行不同加工過程的數(shù)控機床。加工中心有刀庫，里面?zhèn)溆性S多刀具，刀具更換自動完成，切削液的開和關(guān)也是自動的。因此，加工中心非常能干，一次裝夾可以完成工件的多道加工工序。具有復(fù)雜形狀的零件很容易被大量復(fù)制加工，并獲得較高精度。