3454 數(shù)控銑高級工零件工藝設(shè)計及程序編制

3454 數(shù)控銑高級工零件工藝設(shè)計及程序編制,數(shù)控,高級工,零件,工藝,設(shè)計,程序,編制 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 1 頁摘 要在數(shù)字化制造技術(shù)中，計算機(jī)數(shù)控技術(shù)和數(shù)控編程技術(shù)是最重要的技術(shù)之一，本文主要對模具加工所使用的動模板進(jìn)行 CNC 加工，采用西門子系統(tǒng)對動模板進(jìn)行數(shù)控編程加工。首先是對工件進(jìn)行加工工序的確定，并且進(jìn)行工藝分析，裝夾方式的選擇，切削用量的確定。再對刀具進(jìn)行了選擇。然后就工藝路線進(jìn)行編程加工。當(dāng)前數(shù)控加工的重點發(fā)展方向是無圖化生產(chǎn)、單件高精度并行加工、少人化無人化加工，這就要求數(shù)控機(jī)床能滿足高速、高動態(tài)精度、高剛性、熱穩(wěn)定性、高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化以及與之配套的控制系統(tǒng)，最重要的是模具三維型面加工特別注重機(jī)床的動態(tài)性能國內(nèi)已有一些公司引進(jìn)了高速銑床，并開始應(yīng)用。國內(nèi)機(jī)床廠陸續(xù)開發(fā)出一些準(zhǔn)高速的銑床，并正開發(fā)高速加工機(jī)床。數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機(jī)械設(shè)備動作控制的技術(shù)。它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。1908 年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19 世紀(jì)末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938 年，香農(nóng)在美國麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機(jī)，包括計算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控制密切結(jié)合發(fā)展起來的。1952 年，第一臺數(shù)控機(jī)床問世，成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展。 數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)密集度及自動化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備,是綜合應(yīng)用計算機(jī)、自動控制、自動檢測及精密加工精度高,質(zhì)量容易保證, 發(fā)展前景十分廣闊,因此掌握數(shù)控車床的加工編程技術(shù)尤為重要關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)、手工編程、精度 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 2 頁目 錄摘要…………………………………………………………………………………1第一章 概述…………………………………………………………………… 31.1 數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點……………………………………………………………31.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢………………………………………………………3第二章 加工前的準(zhǔn)備……………………………………………………… 72.1 加工步驟…………………………………………………………………… 72.2 工序劃分的主要原則……………………………………………………… 72.3 數(shù)控機(jī)床的選擇…………………………………………………………… 72.4 裝夾方式和夾具的選擇…………………………………………………… 72.5 刀具的選擇………………………………………………………………… 82.6 切削用量…………………………………………………………………… 92.7 確定定位基準(zhǔn)……………………………………………………………… 11第三章 數(shù)控加工……………………………………………………………123.1 加工工藝決策………………………………………………………………123.2 零件圖形……………………………………………………………………123.3 加工刀具…………………………………………………………………… 133.4 加工工序…………………………………………………………………… 143.5 加工程序……………………………………………………………………19第四章 小結(jié)………………………………………………………………… 28參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 29后記…………………………………………………………………………… 30附錄………………………………………………………………………… ……30 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 3 頁第一章 概述1.1 數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點數(shù)控機(jī)床采用了計算機(jī)數(shù)控（ Computerized Nuinerically Control ）系統(tǒng)，因此也稱為計算機(jī)數(shù)控機(jī)床或 CNC 機(jī)床。數(shù)控機(jī)床作為一種新型的自動化機(jī)床、在具有高自動程度的同時還具有廣泛的通用性。這是因為數(shù)控機(jī)床都具有以下一些共同的優(yōu)點：（1）數(shù)控機(jī)床能縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，增加切削加工時間的比率。最佳切削參數(shù)和最佳走刀路線的合理使用，能夠大大地縮短加工時間，提高生產(chǎn)率。（2）數(shù)控機(jī)床按照程序自動加工，不需要人工干預(yù)，而且還可以利用軟件進(jìn)行校正及補(bǔ)償。因此，使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)，可以保證零件的加工精度。穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。（3）只要改變程序，就能改變數(shù)控機(jī)床刀具與工件之間的相對運動軌跡，就可以加工不同的零件，使數(shù)控加工具備了廣泛的適應(yīng)性和較大的靈活性。從而能夠完成很多普通機(jī)床難以完成或者不能加工的、具有復(fù)雜型面的零件的加工。（4）許多數(shù)控機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)加工過程中的自動換刀，使得零件一次性裝夾之后，數(shù)控機(jī)床就能完成零件的多個加工部位的加工，真正實現(xiàn)了一機(jī)多用，大節(jié)省了設(shè)備和廠房面積。生產(chǎn)者可以精確計算生產(chǎn)成本，并對生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行合理的安排，從而在一事實上程度上可以加速資金的周轉(zhuǎn)，切實提高經(jīng)濟(jì)效益。（5）在一般情況下，數(shù)控機(jī)床在加工生產(chǎn)過程中不需要特別的專用夾具，普通的通用夾具就能滿足數(shù)控加工的要求。與普通機(jī)床相比，使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)時，專用夾具設(shè)計制造和存放的費用可以大大的減少。（6）運用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)，能夠大減輕工人的勞動強(qiáng)度。1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT 、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用， 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 4 頁因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面：1．2.1 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）將其確定為 21 世紀(jì)的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn) 30 萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是 40 秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進(jìn)行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。從 EMO2001 展會情況來看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80m/min，甚至更高，空運行速度可達(dá) 100m/min 左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國 CINCINNATI 公司的 HyperMach 機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá) 60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá) 2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60 000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用 30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需 3h，在普通銑床加工需 8h；德國 DMG 公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá) 12*!000r/mm 和 1g。在加工精度方面，近 10 年來，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10μm 提高到 5μm，精密級加工中心則從 3～5μm ，提高到 1～1.5μm ，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(0.01μm)。在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達(dá) 6 000h 以上，伺服系統(tǒng)的MTBF 值達(dá)到 30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。1.2 .2 軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展采用 5 軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1 臺 5 軸聯(lián)動機(jī)床的效率可以等于 2 臺 3 軸聯(lián)動機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時，5 軸聯(lián)動加工可比 3 軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因 5 軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比 3 軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了 5 軸聯(lián)動機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn) 5 軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型 5 軸聯(lián)動機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含 5 面加工機(jī)床）的發(fā)展。在 EMO2001 展會上，新日本工機(jī)的 5 面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn) 4 個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5 軸加工可在同一 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 5 頁臺機(jī)床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國 DMG 公司展出DMUVoution 系列加工中心，可在一次裝夾下 5 面加工和 5 軸聯(lián)動加工，可由CNC 系統(tǒng)控制或 CAD/CAM 直接或間接控制。1.2.3 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在EMO2001 展中，日本山崎馬扎克（Mazak）公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱 CPC） ；日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱 IT 廣場） ；德國西門子(Siemens)公司展出的 Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。1.2.4 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC) 的研究和制定，世界 3 個最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。我國在 2000 年也開始進(jìn)行中國的 ONC 數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的 50 年間的信息交換都是基于 ISO6983 標(biāo)準(zhǔn)，即采用 G，M 代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的 CNC 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP －NC） ，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。STEP-NC 的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。首先，STEP-NC 提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC 加工程序都集中在單個計算機(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下， NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC 數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約 75％） 、加工程序編制時間（約 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 6 頁35％）和加工時間（約 50％） 。目前，歐美國家非常重視 STEP-NC 的研究，歐洲發(fā)起了 STEP-NC 的 IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的 20 個CAD/CAM/CAPP/CNC 用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國的 STEP Tools 公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了 SIEMENS、FIDIA 以及歐洲 OSACA-NC 數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗證。數(shù)控加工是對學(xué)生完成課程后，對機(jī)械加工工藝過程、數(shù)控加工工藝和夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)一步了解的練習(xí)性的實踐環(huán)節(jié)，是學(xué)習(xí)深化與升華的重要過程，是對學(xué)生綜合素質(zhì)與工程實踐能力的培養(yǎng)。課程內(nèi)容: 學(xué)生應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立完成型板設(shè)計任務(wù)，編寫符合要求的設(shè)計說明書，并正確繪制有關(guān)圖表。 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 7 頁第二章 加工前的準(zhǔn)備2．1 加工步驟：在自動編程過程中，加工工藝決策是加工能否順利完成的基礎(chǔ)，必須依據(jù)零件的形狀特點、工件的材料、加工的精度要求、表面粗糙度要求，選擇最佳的加工方法、合理劃分加工階段、選擇適宜的加工刀具、確定最優(yōu)的切削用量、確定合理的毛坯尺寸與形狀、確定合理的走刀路線，最終達(dá)到滿足加工要求、減少加工時間、降低加工費用的目的。 2.2 工序劃分的主要原則；1、保證加工質(zhì)量；2、合理使用設(shè)備；3、先粗后精。4、先主后次。5、先基準(zhǔn)后其他。6、盡量減少換刀次數(shù)2.3 數(shù)控機(jī)床的選擇：初步選用普通數(shù)控機(jī)床本機(jī)床適用于成批、小批及單件生產(chǎn)加工圓柱齒輪和蝸輪，也可用花鍵滾刀連續(xù)分度滾切長度小于 300mm 的齒及 6 齒以上的短花鍵軸。 加工圓柱齒輪時可采用逆銑和順銑滾切，可采用軸向進(jìn)給（垂直進(jìn)給）的方法加工出全齒寬。 本機(jī)床滾切普通蝸輪是采用手動徑向進(jìn)給的方法進(jìn)行加工。本機(jī)床加工花鍵軸時機(jī)床調(diào)整及加工方法與加工圓柱只齒輪時一樣。刀架采用快速電機(jī)和手動調(diào)整。 根據(jù)用戶的特殊要求可配置西門子數(shù)控系統(tǒng)，完成鼓形齒和小錐度錐齒輪的加工，還可以將機(jī)床加高、加長擴(kuò)展機(jī)床的加工范圍。通過對加工零件圖紙進(jìn)行分析后，最后確定采用加工中心對零件進(jìn)行加 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 8 頁工 。 2.4 裝夾方式和夾具的選擇：2.4.1．夾具的選擇數(shù)控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時，通常考慮以下幾點：1）盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。2）在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。3）裝卸工件要迅速方便，以減少機(jī)床的停機(jī)時間。4）夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。2.4.2．夾具的類型數(shù)控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝夾在帶可調(diào)卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動旋轉(zhuǎn)；另一類用于軸類零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉(zhuǎn)。數(shù)控銑床上的夾具，一般安裝在工作臺上，其形式根據(jù)被加工工件的特點可多種多樣。如：平口鉗。2.4.3．工件裝夾方法的選擇 數(shù)控機(jī)床上零件的安裝方法與普通機(jī)床一樣，要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案，注意以下兩點：1）力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣有利于編程時數(shù)值計算的簡便性和精確性。2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。綜合以上分析可選用：平口鉗。2.5 刀具的選擇：2.5.1 選 擇 數(shù)控刀具的原則刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 9 頁低些，一般取 15-30min。對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選得低些當(dāng)某工序單位時間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支 M 較大時，刀具壽命也應(yīng)選得低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要岡牲好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷和排性能壇同時要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金)并使用可轉(zhuǎn)位刀片。根據(jù)對零件圖紙的分析，加工所選擇的刀具請參看附錄（刀具工序卡） 。2.6 切削用量：2.6.1 確定進(jìn)給速度進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。確定進(jìn)給速度的原則：當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在 100 一 200mm/min 范圍內(nèi)選?。辉谇袛?、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在 20 一 50mm/min 范圍內(nèi)選?。划?dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在 20--50mm/min 范圍內(nèi)選取；刀具空行程時，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是:保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。2.6.2 確定主軸轉(zhuǎn)速S = 1000V /πd試中 S--主軸轉(zhuǎn)速,r/min;v--切削速度,m/mind--工件待加工表面直徑;mm計算的主軸轉(zhuǎn)速 n，最后要選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。 銑削時的切削速度工件材料 硬度/HBS 高速鋼銑刀v/(m/min)硬度合金銑刀v/(m/min)18 鋼 <225 18~42 66~150 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 10 頁225~325 12~36 54~120325~425 6~21 36~75主軸 轉(zhuǎn) 速 應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件(或刀具)直徑來選擇。其計算公式為:n= 1 0 00 v/7 1D式 中: v— 切削速度，單位為 m/m 動，由刀具的耐用度決定; n 一一主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min, D— 工件直徑或刀具直徑，單位為 mm。計算的主軸轉(zhuǎn)速 n，最后要選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。主軸轉(zhuǎn)速的計算舉例：已知銑刀直徑 5，選用上表的粗加工時 15m/min,求 S？S = 1000V /πdS =1000 x12/3.14x5=764.331 r/min取值 S =800 r/min2.6.3 確定進(jìn)給速度進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。確定進(jìn)給速度的原則:當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在 100 一 200mm/min 范圍內(nèi)選取;在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在 20 一 50mm/min 范圍內(nèi)選取;當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在 20--50mm/min 范圍內(nèi)選取;刀具空行程時，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。銑刀進(jìn)給吃刀量 af mm/z每齒進(jìn)給量 af粗銑 精銑工件材料高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀18 號鋼 0.10~0.15 0.10~0.25鑄鐵 0.12~0.20 0.15~0.30 0.02~0.05 0.10~0.15進(jìn)給速度的計算舉例：已知銑刀齒數(shù) 3，主軸轉(zhuǎn)速 800r/min, 進(jìn)給吃刀量 af=0.8mm 求 F？F =af.S.z=0.8*800*3=1920mm/min2.6.4 確定背吃刀量背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般 0.2 一 0.5m m,總之 ，切 削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗用類比方法確定。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 11 頁切削用量不僅是在機(jī)床調(diào)整前必須確定的重要參數(shù)，而且其數(shù)值合理與否對加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和機(jī)床動力性能(功率、扭矩)，在保證質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量?？傊?，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗用類比方法確定。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。2.7 確定定位基準(zhǔn)：工件在加工時，用來確定工件在夾具中正確位置的表面（點、線、面）稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇是夾具設(shè)計中的重要工作之一。工件的定位基準(zhǔn)確定后，其他部分的位置也隨之確定。為防止工件上下來回移動，我們用一個長定位銷插入直徑為 14 的孔中，從而相應(yīng)得到定位。在該圖中定位基準(zhǔn)是直徑為 14 孔中的中心線。定位基準(zhǔn)除了工件的孔中心線外，也可以是工件上的實際表面、表面的幾何中心或?qū)ΨQ面。由運動學(xué)可知，剛體在空間可以有六個獨立運動，即有六個自由度。將剛體置于 OXYZ 直角坐標(biāo)系中，這六個自由度是沿 X、Y、Z 軸的平移運動，沿 X、Y、Z 軸的轉(zhuǎn)動。根據(jù)定模板工件的加工要求，可以看出關(guān)鍵只有厚度、平面度和垂直度要求，并不需要限制工件的全部自由度，只要限制 X，Y 方向的旋轉(zhuǎn)和 Z 軸的移動 。 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 12 頁第三章 數(shù)控加工3.1 加工工藝決策在自動編程過程中，加工工藝決策是加工能否順利完成的基礎(chǔ)，必須依據(jù)零件的形狀特點、工件的材料、加工的精度要求、表面粗糙度要求，選擇最佳的加工方法、合理劃分加工階段、選擇適宜的加工刀具、確定最優(yōu)的切削用量、確定合理的毛坯尺寸與形狀、確定合理的走刀路線，最終達(dá)到滿足加工要求、減少加工時間、降低加工費用的目的。 加工階段劃分 1.粗加工階段 粗加工一般稱為區(qū)域清除。在此加工階段中，應(yīng)該公差允許范圍內(nèi)盡可能多地切除材料。比較典型的區(qū)域清除方式是等高切面，即在毛坯上沿著高度方向等距離劃分出數(shù)個切削層，每次切削一個層面的毛坯余量，如圖所示。 粗加工階段主要任務(wù)是切削掉盡可能多的余量，精度保障不是主要目標(biāo)，因此，在這個階段一般采用圓柱立銑刀進(jìn)行加工，除了切削角度外，選擇刀具的主要參數(shù)是刀具直徑。同時在粗加工階段一般采用行切方式進(jìn)行切削，產(chǎn)生區(qū)域清除刀具徑。 2.精 加工階段 對于復(fù)雜的曲面加工，我們可以把加工階段進(jìn)一步劃分成半精加工和精加工階段，也常常只劃分成一個精加工階段。在精加工階段主要任務(wù)是滿足加工精度、表面粗糙度要求，而加工余量是非常小的。如果是曲面銑削，一般選取球頭銑刀，除了刀具角度外主要刀具參數(shù)就是球頭直徑參數(shù)。精加工階段可以采用行切方式，也可以采用環(huán)切方式。 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 13 頁3.2零件圖形3.3加工刀具表3-1加工用具刀刀具號 刀具名稱 長度補(bǔ)償號 半徑補(bǔ)償號T1 ￠40mm硬質(zhì)合金刀片立銑刀 H1 D1T2 ￠12mm硬質(zhì)合金四齒模具銑刀（軸端及周向都有切削刃） H2 D2 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 14 頁T6 ￠8.5mm麻花鉆 H6T7 M12機(jī)用絲錐 H7T4 ￠16mm硬質(zhì)合金四齒模具銑刀 H4 D5T5 ￠32mm可微調(diào)鏜刀 H53.4加工工序：1 把160×120×38.5（此尺寸通過其他方式加工到位）的長方料用等高墊塊墊在下面（應(yīng)避開中間孔的位置） 。放在平口鉗中，使上表面高出鉗口約13～15mm，校正長160的側(cè)面與X軸平行及上表面與工作臺平行后夾緊平口鉗。2 用T1，T2刀具至Z －3 處切削圖3-1 中的平面。走刀軌跡為：沿所框輪廓走一周后去四角。3 用T4刀具至Z—11處（分兩層）切削圖3-2中的型腔。走刀軌跡為：沿所框輪廓走一周。4 用T2刀具加工圖3-3 所示輪廓。5 用T7刀具加工圖3-4 中的孔，先點孔然后鉆孔最后鉸孔，加工方法用固定循環(huán)。6 用7刀具加工圖3-5中的孔，加工方法是固定循環(huán)，先點孔然后鉆孔最后鉸孔。7 用7刀具加工圖3-5中的沉頭孔，用6鏜刀鏜孔。8 用T5采用宏程序加工球面。9 用T5擴(kuò)右上邊的孔。10 用T6鏜6右上邊的孔。 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 15 頁圖 3-1 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 16 頁圖 3-2 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 17 頁圖 3-3 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 18 頁圖 3-4 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 19 頁圖 3-53.4 加工程序加工程序如下：FANUC系統(tǒng)編程O6013 主程序名N10 M6 T1 換上 1號刀N20G54G90G0G43H1Z200 刀具快速移動到Z200處（在Z 方向上調(diào)入了刀具長度補(bǔ)償） 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 20 頁N30M3S1200 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1200r/mmN40X120Y42 刀具快速定位到X-120 ，Y42處N50G10L12P1R20 給D1 輸入半徑補(bǔ)償20mmN60Z-3 快速移動到Z-3處N70G41G1X-100D1F100M8 刀具左補(bǔ)償移動，冷卻液開N80X-80 切削圖3-1輪廓N90X37N100X47Y32N110Y-7N120X12Y-42N130X-12N140X-47Y-7N150Y32N160X-37Y42N170X-9Y70 沿輪廓切向切出N180G40X80 取消刀具左側(cè)補(bǔ)償N190Y-60 切除右上角（左上角在輪廓切入時切除N200X-80 切除右下角和左下角N210G0Z5 主軸快速上升N220X-120Y22 刀具定位N230Z-3 主軸下降準(zhǔn)備切削圖3-2輪廓N240M98P23107 調(diào)用O3107 子程序兩次，切削圖3-2輪廓N250G0Z200 主軸快速上升，冷卻液關(guān)N260G49G90G53Z-108.5 取消長度補(bǔ)償，Z軸快速移動到機(jī)床坐標(biāo)Z-108.5 處N270M5 主軸停止轉(zhuǎn)動N280M6T2 換上 2號刀N290G54G90G0G43H2Z200 刀具快速移動到Z200 處（在Z方向上調(diào)用了刀具長度補(bǔ)償）N300M3S1500 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1500r/mmN310X-110Y20 刀具定位N320G10L12P2R6.5 給D2 輸入半徑補(bǔ)償6.5mm（0.5 為精加工余量）N330Z-11 主軸快速下降 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 21 頁N340M98P3108 調(diào)用O3108子程序粗加工圖3-3“左耳”輪廓N350G10L12P2R6 給D2重新輸入半徑補(bǔ)償6mmN360M98P3108 調(diào)用O3108子程序精加工圖4-3“左耳”輪廓N370G0Z5 主軸快速上升N380X110Y-20 刀具定位 N390Z-11 主軸快速下降N400G10L12P2R6.5 給D2 輸入半徑補(bǔ)償6.5mm（0.5mm為精加工余量）N410M98P3109 調(diào)用O3109子程序粗加工圖3-3“右耳”輪廓N420G10L12P2R6 給D2 重新輸入半徑補(bǔ)償6mmN430M98P3109 調(diào)用O3109 子程序精加工圖3-3“右耳輪廓N440G0Z5 主軸快速上升N450X0Y-70 刀具定位N460G10L12P2R6.5 給D2 輸入半徑補(bǔ)償6.5mm（0.5mm為精加工余量）N470M98P3110 調(diào)用O3110子程序粗加工圖3-3“心形”輪廓N480G10L12P2R6 給D2重新輸入半徑補(bǔ)償6mmN490M98P3110 調(diào)用O3110子程序精加工圖4-3“心形” 輪廓N500G0X-42.496Y-22.166N510G1Z-11F50M8 清除圖3-3 中左側(cè)的殘料N520X-52.939Y-1.854F100N530G0Z5 主軸快速上升N540X52.938Y-1.857N550G1Z-11F50 清除3-3右側(cè)的殘料 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 22 頁N560X440398Y-22F100N570G0Z200M9 主軸快速上升，冷卻液關(guān)N580G52X40Y-40Z-11 確定3-4中O＇為局部坐標(biāo)系原點N590G0XY-20 刀具定位N600G43H2Z15 重新引入刀具長度補(bǔ)償N610G10L12R6.5 給D2 輸入半徑補(bǔ)償6.5mm（0.5mm為精加工余量）N620M98P3111 調(diào)用O3111子程序粗加工圖3-4右下 “腰圓凹槽” 輪廓N630G10L12P2R6 給D2重新輸入半徑補(bǔ)償6mmN640M98P3111 調(diào)用O3111子程序精加工圖3-4右下 “腰圓凹槽” 輪廓N650G52X-53.623Y-44.995 確定圖3-4中O＂為局部坐標(biāo)系N660G43H2Z15 重新引入刀具長度補(bǔ)償N670G68X0Y0R40 坐標(biāo)系繞O ＂逆時針旋轉(zhuǎn)40°N680G0G0Y-20 刀具定位N690G10L12P2R6.5 給D2 輸入半徑補(bǔ)償6.5mm（0.5mm為精加工余量）N700M98P3111 調(diào)用O3111子程序粗加工圖3-4左下 “腰圓凹槽” 輪廓N710G10L12P2R6 給D2 重新輸入半徑補(bǔ)償6mmN720M98P3111 調(diào)用O3111 子程序精加工圖3-4左下 “腰圓凹槽” 輪廓N730G0Z200 主軸快速上升N740G69 取消坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)N750G52X0Y0Z0 取消局部坐標(biāo)系N760G49G90G53Z-108.5 取消長度補(bǔ)償，Z 軸快速移動到機(jī)床坐標(biāo)Z-108.5 處N770M5 主軸停轉(zhuǎn) 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 23 頁N780M6T3 換上3號刀N790G54G90G0G43H3Z200 刀具快速移動到Z200 處（Z方向上調(diào)入長度補(bǔ)償）N800M3S600 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速600r/mmN810G0Z20M8 刀具快速移動到Z20 ，冷卻液開N820G99G83X-60Y40Z-31R-8Q3F80 采用G83 固定循環(huán)指令鉆3-4中左上孔，返回到點R平面N830G98X60 采用G83 固定循環(huán)指令鉆圖3-4中右上孔，返回到初始平面N840X0Y0Z-43 采用G83固定循環(huán)指令鉆圖3-4中中間孔，返回到初始平面N850G0Z200M9 主軸快速上升，冷卻液關(guān)N860G49G90G53Z-108.5 取消長度補(bǔ)償，Z軸快速移動到機(jī)床坐標(biāo)Z-108.5處N870M5 主軸停轉(zhuǎn)N880M6T4 換上4號刀N890G54G90G0G43H4Z200 刀具快速移動到Z200處（在Z方向上調(diào)入了長度補(bǔ)償N900M3S200 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速200r/mmN910G0Z20M8 刀具快速移動到Z20，冷卻液開N920G99G84X-60Y40Z-26R-8F300 采用G84循環(huán)指令攻圖3-4 中左上螺紋，返回到點R平面N930G98X60 采用G84 循環(huán)指令攻圖3-4中右上螺紋，返回到初始平面N940G0Z200M9 主軸快速上升，冷卻液關(guān)N950G49G90G53Z-108.5 取消長度補(bǔ)償，Z 軸快速移動到機(jī)床坐標(biāo)Z-108.5處N960M5 主軸停轉(zhuǎn)N970M6T5 換上5號刀N980G54G90G0G43H5Z200 刀具快速移動到Z200處（在Z方向上調(diào)入了長度補(bǔ)償N990M3S1200 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1200r/mmN1000G0X0Y0Z5 刀具快速在中心上方定位N1010G1Z0F50M8 往下進(jìn)給切削到Z0N1020#1=36.87 定義初始變量 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 24 頁N1030#2=57.769 定義初始變量N1040#3=30 定義初始變量N1050#4=18 定義初始變量N1060#5=8 定義初始變量N1070#6=#1 定義變量N1080#7=#3*COS[#6]-#5 計算變量N1090#8=#3*SIN[#6]-#4 計算變量N1100G1Z-#8F50 Z軸進(jìn)給下降N1110X#7F200 X軸進(jìn)給移動N1120G3I-#7F150 走整圓N1130G1X0F200 回到孔中間N1140#1=#1+2 更新角度N1150IF[#1LE#2]GOTO1050 條件語句，如果#1≤#2，返回到N1050N1160M98P83112 調(diào)用擴(kuò)孔子程序O3112共8次（留鏜孔余量單邊0.2MM）N1170G0Z200M9 主軸快速上升，冷卻液關(guān)N1180G49G90G53Z-108.5 取消長度補(bǔ)償，Z軸快速移動到機(jī)床坐標(biāo)Z-108.5處N1190M5 主軸停轉(zhuǎn)N1200M6T6 換上6號刀N1210G54G90G0G43H6Z200 刀具快速移動到Z200處（在Z方向上調(diào)入了長度補(bǔ)償N1220M3S1200 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1200r/mmN1230Z50M8 主軸移動到Z50 ，冷卻液開N1240G98G85X0Y0Z-39R2F100 采用G85 循環(huán)指令精鏜￠32的孔，返回到初始平面N1250G0Z200M9 主軸快速上升，冷卻液關(guān)N1260G49G90G53Z-108.5 取消長度補(bǔ)償，Z 軸快速移動到機(jī)床坐標(biāo)Z-108.5處N1270M30 程序結(jié)束%O3107 切削圖3-2輪廓的子程序N10G91G0Z-4N20G90G1G41X-100D1F100M8N30X-80 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 25 頁N30X-66.239N50G3X-50.683Y28.444R22N60G1X-37Y42N70X37N80X50.683Y28.444N90G3X66.239Y22R22N100G1X100N110G0Y-22N120G1X40.987F100N130G3X25.431Y-28.444R22N140G1X12Y-42N150X-12N160X-25.431Y-28.444N170G3X-40.987Y-22R22N180G1X-82N190G0X-120N200G40X-120Y22M9N210M99%O3108 切削圖3-3“ 左耳”輪廓的子程序N10G41X-90D2N20G1X-80F100M8N30X-59.641N40G3Y-20R40N50G1X-80N60X-90N70G0G40X-110Y20M9N80M99%O3109 切削圖3-3“ 右耳”輪廓的子程序N10G41X90D2 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 26 頁N20G1X80F100M8N30X59.641N40G3Y20R40N50G1X80N60X90N70G0G40X110Y-20M9N80M99%O3110 切削圖3-3“ 心形”輪廓的子程序N10G41Y-60D2N20G3Y-40R-10N30G1Z-11F50M8N40G2X-11.577Y-34.538R15F100N50G1X-39.294Y-0.897N60G2X-8.889Y37.395R25F100N70G3X8.889R20F70N80G2X42.361Y3.82R25F100N90X9.282Y-36.784R120N100X0Y-40N110G0Z5M9N120G3Y-60R-10N130G0G40X0Y-70N140M99%O3111 切削圖3-4“ 腰圓凹槽”輪廓的子程序N10G0G41D2Y-10N20G3Y10R-10N30G1Z-8F50M8N40G3Y-10R-10F40N50G1X20F100N60G3Y10R-10F40N70G1X0F100 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 27 頁N80G0Z15M9N90G3Y-10R-10N100G40X0Y-20N110M99%O3112 擴(kuò)中間孔的子程序N10G1G91Z-4F50N20X7.8N30G3I-7.8N40X-7.8N50M99% 畢業(yè)設(shè)計用紙共 33 頁 第 28 頁第四章 小結(jié)幾個月的畢業(yè)設(shè)計設(shè)計在緊張而又繁忙中結(jié)束了，這次的畢業(yè)設(shè)計讓我對數(shù)控技術(shù)又有了更深的認(rèn)識。需要我們運用多學(xué)科的理論、知識與技能，分析和解決工程問題。加工中心臺式加工中心適用于加工板類零件，典型的加工表面不外乎箱蓋、蓋板、殼體、型腔模具和平面凸輪等單面加工的零件。該零件加工適合它，因此把它選為固定板的加工可以更好