数控技术毕业设计（论文）数控铣床上加工凹槽零件加工

毕 业 论 文题 目 数控铣床上加工 凹槽零件加工学生姓名 学 号 年 级 08春 专 业 数控技术应用 指导教师 时 间 2010年11月 评定成绩 目 录内容摘要3正文31选择并确定数控铣床加工凹槽零件31.1 凹槽零件图样的工艺性分析31.11关键部位加工分析41.2 工件坐标系原点设定52工艺安排62.1工序卡片62.1切削参数 72.2工艺卡片 73凹槽零件的加工路线 84编写加工程序 115误差分析146进行加工157加工结束后，清理机床158结论15参考文献 16 凹槽零件的加工摘要：数控加工中心具有高精度、高柔性、高效率等特点，尤其适合加工具有复杂曲线和曲面轮廓的零件。因此选用BV75立式加工中心进行凹槽零件加工。本文主要是针对我在练习中对一件难度适中的凹槽零件图纸进行分析及加工的论述。在图纸分析中首先要考虑工件的加工难点和精确度，如凹槽轮廓，直径12H7孔的加工精度要求很高，加工较困难，因此要合理选用刀具，量具，切削参数后才能进行工艺安排，经过核对无误后再进行加工。 关键词：工艺安排 凹槽类零件 切削用量正文： 数控技术是制造业实现自动化、集成化的基础，是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的技术手段。专家们预言“二十一世纪机械制造业是竞争的时代，其实质是数控技术的竞争”。所以我们作为数控行业的一份子要努力的提高自身的专业水平，不断的锻炼，成为一个全方面发展的技术人才。1选择并确定数控铣床加工凹槽零件在选择加工凸轮的设备时，应充分发挥数控机床的曲线轮廓加工优势。选择数控铣床的主要依据如下： BV75立式加工中心采用专业化厂家提供的数控系统，各直线运动轴、主轴及追加旋转轴均采用伺服电机驱动，三轴或四轴联动，可进行各种铣削、镗孔、钻铰孔、刚性攻丝等一般机械加工，并实现数字化精确定位，通过运动轴插补联动可实现旋切大螺纹、多种曲面加工，且同一台机床上可实现工件一次装夹过程中多种工序的粗、精加工。同时，数控系统中配备了多种典型循环程序供加工过程中编程选用。机床工作过程中的切削加工、冷却液提供、刀具交换等均由预编制程序控制，且换刀过程中自动实施主轴中心吹气，保持刀柄及主轴锥孔清洁。机床切削过程中产生的切屑根据配置不同或者由冲刷系统及排屑器等定向排送到集屑小车，或者人工清理。1.1 凹槽零件图样的工艺性分析 需要加工的凹槽零件如图所示，毛坯材料为45钢，大小分为120mm10025mm。且底面和四个轮廓面均已加工好。1.11关键部位加工分析1）从图中的技术要求可以看出，单边3mm的薄壁为内外轮廓加工。为了保证配合精度，内轮廓尺寸直径mm和mm的误差分别控制在+0.04+0.01mm和-0.05-0.07mm.2）mm加工的关键要在镗孔前合理的预留余量.3）加工的关键要在铰孔前合理预留余量.4）尺寸14mm,尺寸30mm,尺寸28 mm,尺寸16 mm,尺寸32 mm,尺寸51 mm,尺寸11 mm等和位置精度。技术要求1锐角倒钝约0.2mm，2表面不得磕碰划伤，3未注公差按IT14标准执行.4其余表面粗糙度为Ra3.2um根据关键部位加工分析需要在加工前准备刀具，量具如下:直径80mm的端铣刀，直径20mm的立铣刀，直径24mm镗孔刀，直径10mm立铣刀,直径6mm立铣刀，直径3mm中心钻，直径6mm麻花钻，直径11.8mm麻花钻,直径12mm铰刀，游标卡尺，内径千分尺，塞规，百分表等工具。1.2 工件坐标系原点设定为编程方便以工件中心为0点。安装百分表使用手摇脉冲发生器移动到X轴负方向过工件左侧，Z轴向负方向移动到一定距离。慢慢的向工件左侧移动使表针顶到工件，在移动Y轴找到工件的最高点表盘清零。按操作面板上POS建中的工件坐标系“操作”“起源”“全轴”。此时工件坐标所有轴为X0,Y0,Z0。Z轴向上移动到工件上表面后向X轴正方向移动，与以上同样的方法对工件的右侧找到工件的最高点。根据表座移动方向除以二得知X轴的中心。Z轴向正放向移动到工件上，在移动到计算的值知的X轴坐标。在G54坐标系中，按测量机床自动测量当前的坐标值。以同样的方法对Y轴。Z轴只需测量工件表面的最低点即可。操作完成对机床进行回零操作。根据数控铣削加工凹槽的特点，对零件图样进行工艺性分析时，应主要考虑以下一些问题。 （1） 平面凸轮零件图样尺寸的分析 根据凹槽图纸尺寸分析，首先确定凹槽曲线轮廓各点间的相互关系（相切、相交），确认无引起矛盾的多余尺寸或者影响工序安排的封闭尺寸等。例如，零件在用同一把铣刀、同一个刀具半径补偿值编程加工时，由于零件轮廓各处尺寸公差带不同，在很难同时保证各处尺寸在尺寸公差范围内，这时应兼顾各处尺寸公差，根据公差改变凹槽轮廓的加工控制尺寸，使编程后各加工控制尺寸符合图纸要求。（2） 加工时需要注意顺铣和逆铣对加工的影响 在铣削加工平面凸轮中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。逆铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf方向相反，顺铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf的方向相同。铣削方式的选择应视零件图样的加工要求，工件材料的性质、特点以及机床、刀具等条件综合考虑。通常，由于数控铣床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣。为了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，尽量采用顺铣加工。但如果平面凸轮毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量一般较大，这时采用逆铣较为合理。1.3切削用量选择 确定主轴转速与进给速度时，先查表确定切削速度和进给量，然后根据刀具直径分别按公式。确定主轴转速n（单位为r/min）时，通常在机床说明书允许的范围内，查阅切削用量手册并结合生产实践经验选取切削速度Vc，然后根据选定Vc（单位为m/min）和刀具直径d（单位为mm）来计算： 确定进给速度Vf(单位为mm/min)时，查阅切削用量手册并结合生产实践经验选取没齿进给量fz(单位为mm/z)，然后结合齿数Z及主轴转速n计算： 如粗铣上表面时，查切削用量手册，硬质合金铣刀加工45号钢时的切削速度为100200m/min，每齿进给量fz为0.1mm/齿，取Vc=200m/min,铣刀直径为125mm： 主轴转速 n=500r/min； 进给速度 Vf =300mm/z又如铰孔f16H7时，查切削用量手册，高速钢铰刀（直径为1016 mm）加工45号钢时的切削速度为26m/min，进给量为0.51mm/r，取Vc=4m/min, 进给量f =0.4 mm/r，铰刀直径为16 mm： 主轴转速 n=100R/min； 进给速度 Vf =40mm/z2.工艺安排2.1工序卡片产品名称及代号零件名称零件1零件图号序号刀具编号刀具名称/规格数量加工内容刀具半径刀具材料1T01可转位立铣刀/直径80mm1铣大平面40mm硬质合金2T02可转位立铣刀/直径20mm1铣直径26mm的孔、薄壁10mm硬质合金3T03镗孔刀/直径24mm1镗直径26mm的孔硬质合金4T04整体合金铣刀/10mm1粗铣凸台、薄壁、凹槽5mm硬质合金5T05整体合金铣刀/10mm1精铣凸台、薄壁、凹槽5mm硬质合金6T06中心钻/A31孔定心7T07麻花钻/直径6mm1钻直径6mm孔3mm8T08麻花钻/直径11.8mm1扩直径11.8mm孔5.9mm9T09铰刀/直径12mmH71铰直径12mm孔6mm10T10整体合金铣刀/直径6mm1铣侧面腰槽3mm硬质合金2.1切削参数刀具名称SF加工内容立铣刀/直径80mm430180铣大平面立铣刀/直径20mm545150铣直径26mm的孔、薄壁镗孔刀/直径24mm镗直径26mm的孔整体合金铣刀/10mm509110粗铣凸台、薄壁、凹槽整体合金铣刀/10mm980180精铣凸台、薄壁、凹槽中心钻/A3110050孔定心麻花钻/直径6mm66065钻直径6mm孔麻花钻/直径11.8mm78055扩直径11.8mm孔铰刀/直径12mmH712055铰直径12mm孔整体合金铣刀/直径6mm1500150精铣铣侧面腰槽2.2工艺卡片数控加工工艺卡片零件代号零件名称1-3零件1材料名称45钢材料状态调质毛坯尺寸12010025备注工序工种工序内容刀具程序名称1检验1检查零件毛坯2安装并校正平口钳3准备加工用刀具与量具4对刀并设定工件坐标系原点2铣底面保证：留0.2mm的余量T13粗铣直径26mm的孔保证：留0.2mm的余量T24粗铣外轮廓保证：留0.2mm的余量T25镗直径26mm的孔保证mmT36精铣外轮廓保证，mmT57铣顶面保证厚度 24mm，Ra3.2T18粗铣薄壁外轮廓保证：留0.2mm的余量T49粗铣薄壁内轮廓保证：留0.2mm的余量T410粗铣圆弧凸台保证：留0.2mm的余量T411粗铣四方凹槽保证：留0.2mm的余量T412粗铣腰形槽保证：留0.2mm的余量T413铣残留部分用手动方式去除局部残料T414铣圆弧凸台高度保证：高度3mmT515精铣薄壁外轮廓保证：mmT516精铣薄壁内轮廓保证：mmT517精铣圆弧凸台保证：直径32,51,6mm尺寸T518精铣四方凹槽保证:28,16,17mm尺寸T519精铣腰形槽保证：槽宽11mm槽深9mmT520钻中心孔保证：780.05mm，980.05mmT621钻孔保证：780.05mm，980.05mmT722扩孔保证：780.05mm，980.05mmT823铰孔保证：780.05mm，980.05mmT924去毛刺去毛刺，倒棱锐边R0.2mm擦净工件3凹槽零件的加工路线切削加工时，加工顺序的安排直接影响到零件的加工质量、精度等，通常按下列原则安排顺序：（1） 基面先行原则 （2） 先粗后精原则（3） 先主后次原则1铣削薄壁外轮廓2铣削薄壁内轮廓3铣削腰形槽4铣削圆弧凸台5铣削四方凹槽6铣削直径26的孔7钻孔4编写的主要参考加工程序以工件中心为对刀中心点加工程序编制如下：O1001 用直径20mm的刀具粗加工直径26mm的孔G17G40G49G80G90M08M06T02M3S1200G00X0Y0Z100Z10G01Z0F30G64G41D01G01X13Y0F100G03I-13F450G40G01X0Y0G00Z100Y100M09M05M30O1002 用直径20mm、直径10的刀具粗精铣外轮廓G17G40G49G54G80G90M08M06T02M03S1200G00S-80Y-60Z100Z10G01Z0F30G64G41D01G1X-59Y-55F100Y49F450X59Y-49X-65G40G01X-80Y-60G00Z100Y100M09M05M30O1003 用镗刀加工直径26mm的孔G17G40G49G54G80G90M08M06T03M03S1500G00X0Y0Z100Z5G01Z-25F50Z5G00Z100Y100M09M05M30O1004 用直径20mm、直径10mm刀具粗精铣薄壁外轮廓G17G40G49G54G80G90M08M06T02M03S1500G00X0Y-80Z100Z10G01Z0F30G64G41D1G01X0Y-50F100G02X0Y-50I0J50F450G40G01X0Y-80G00Z100Y100M09M05M3001005 用直径10mm刀具粗、精加工薄壁内轮廓G17G49G40G49G90M08M06T04M03S2500G00X-34Y17Z100Z10G01Z0F30G64G41D01G01X-38.884Y7F100X-34F400G02Y-7R7G01X-38.884G03X-44.575Y-14.902R6G03Y14.902R-47G03X-38.884Y7R6G01X-34G40G01X-34Y17G00Z100Y100M09M05M305误差分析在数控加工的整个过程中，经常会产生以下几种误差：加工原理误差 加工原理误差是由于采用了近似的加工运动方式或者近似的刀具轮廓而产生的误差，因在加工原理上存在误差，故称加工原理误差。只要原理误差在允许范围内，这种加工方式仍是可行的。机床的几何误差机床的制造误差、安装误差以及使用中的磨损，都直接影响工件的加工精度。其中主要是机床主轴回转运动、机床导轨直线运动和机床传动链的误差。刀具的制造误差及磨损刀具的制造误差、安装误差以及使用中的磨损，都影响工件的加工精度。刀具在切削过程中，切削刃、刀面与工件、切屑产生强烈摩擦，使刀具磨损。当刀具磨损达到一定值时，工件的表面粗糙度值增大，切屑颜色和形状发生变化，并伴有振动。刀具磨损将直接影响切削生产率、加工质量和成本。补偿原始误差误差补偿法，是人为地造出一种新的误差，去抵消原来工艺系统中的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差就取正值，反之，取负值，并尽量使两者大小相等；或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差，也是尽量使两者大小相等，方向相反，从而达到减少加工误差，提高加工精度的目的。寻找坐标原点过程中，由于使用的设备的精度不同，会带来不同的误差。解决办法：使用精度高的仪器，如：千分表、寻边器等等。6进行加工程序模拟：自动运行，机床锁，空运行。选择好后。按循环启动。开始执行所编辑的程序，通过程序模拟来验证程序的正确性以及在加工中出现过切的现象。只有多次进行程序模拟来修正程序使它符合加工条件的轨迹，以免加工中出现意外导致生产加工受损。装夹工件，工件在普通的平口虎钳上，即可限制它的自由度，所以在不用设计特型夹具的情况下进行加工。在装夹过程中，要看工件在垫铁上是否能露出足够的余量，以防止程序运行中，对夹具造成破坏。垫铁在工件下，要进行敲砸，为的是利用精密垫铁的平行度以保证工件的平行度，在敲砸后，试着晃动垫铁，看是否晃动，如果有间隙的话，垫铁就会移动，说明垫铁没有砸实或工件不平，再不考虑工件不平的因素情况下，对工件毛坯的四个角进行敲砸，直至垫铁不动为止。加工操作时不得擅自离开机床。右手需放在操作面板上，以免出现事故时造成重大损失。常用量具的正确使用，一般用游标卡尺（三用）规格型号0150.测量粗加工的尺寸。内径千分尺2550的规格。测量的26的孔等。 7加工结束后，清理机床 卸下零件，用锉把工件上的毛刺锉掉，并保证不划伤工件表面。进行最后的测量，尺寸精度达到图纸要求后。再进行机床清理。8结论通过对凹槽零件的加工，使我明白只有合理的制定其加工工艺过程，选择合适的加工刀具及切削参数，经过独立的分析、计算及改善加工过程，才能准确的编制其加工凹槽零件的数控程序，避免可能产生的各种误差，使用BV75数控加工中心加工出的凹槽零件，符合图纸尺寸要求，精确度较高。它即提高了产品的加工效率和质量，又降低了工人的劳动强度。 对我掌握数控技术及独立完成加工的技能有很大的帮助，并且使我更加喜欢数控技术专业这一行。同时也使我看到了自己的不足，今后在学习和实际操作中我要认真学习，仔细观察，不断积累经验，提高自己的专业技能水平，做一个德、智、体全面发展的好学生。参考文献：1陈宏钧 机械加工技师综合手册 机械工业出版社2徐国权 数控铣工技师技能训练 中国劳动社会保障出版社3张超英 数控编程技术 中央广播电视大学出版4宗志坚 CAD/CAM技术 机械工业出版社5华茂发 数控机床加工工艺 机械工业出版社