数控 零件的数控铣床铣削编程与设计

技术学院毕业设计（论文）题 目 零件的数控铣床铣削编程与操作设计 系（分院） 机械电子工程系 学生姓名 学 号 专业名称 指导教师 年 月 日 河南职业技术学院 机械电子工程系（分院）毕业设计（论文）任务书姓 名专 业班 级毕业设计（论文）题 目零件的数控铣床铣削编程与操作设计毕业设计（论文）选题的目的与意义数控加工是目前的一门新的专业，热门专业，正在高速发展，数控加工程序是有多道复杂的程序组成的，这就为我们学习带来不便，为了使学习更方便，使用更加有条理，我编写了这份典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计，希望为大家的工作、学习带来方便。毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）刘文信：机床数控技术，机械工业出版社，2005。黄大贵：微机数控系统，电子科技出版社，2004。韩鸿鸾：基础数控技术，机械工业出版社，2004。李斌：数控加工技术，高等教育出版社，2001。余英良：数控加工编程及操作，高等教育出版社，2004。毕业设计（论文）工作进度计划接受任务日期 年 月 日要求完成日期 年 月 日学 生 签 名： 年 月 日指导教师签名：年 月 日 系（分院）主任（院长）签名：年 月 日毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓 名学 号性 别专 业班 级毕业设计（论文）题 目零件的数控铣床铣削编程与操作设计评阅意见 成绩指导教师签字年 月 日毕业设计（论文）答辩意见表姓 名学 号性 别专 业班 级毕业设计（论文）题 目零件的数控铣床铣削编程与操作设计答辩时间地 点答辩小组成员姓 名职 称学 历从事专业组 长成 员秘 书答辩小组意见 答 辩 成 绩：答辩小组组长签名：年 月 日零件的数控铣床铣削编程与操作设计摘要：数控加工是机械行业一门新的专业，数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。本设计是对我们机械类加工日常加工中常见的工件取其中的一典型零件进行系统的编程与操作设计，从数控加工前应做的准备开始到数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、数控铣削加工、数控加工中心编程及自动编程技术等内容等数控加工时应注意的问题做了一一的说明。关键词：数控铣床 铣削加工 机械零件数控加工是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行交换和放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零件，所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。一、工艺分析与选择（一）、 零件图工艺分析该零件图主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则，中间40孔的尺寸公差为H7，表面粗糙度要求较高，可采用钻粗镗精镗方案，。两端13mm和20mm孔处没有尺寸公差要求，可采用自由尺寸公差IT11-IT12处理，表面粗糙度要求不高，可采用钻13mm扩孔20mm的方案；平面轮廓常采用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。在本设计中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm,可采用粗铣精铣方案。选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。（二）、确定装夹方案由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸根据零件的结构特点，加工上表面，60mm外圆及其台阶面和孔系时可选用一面两孔定位方式，即以底面、4H7和一个13mm孔定位，如图1示，选择上述装夹方式结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。图1 装夹方式1-开口垫圈 2-压紧螺母 3-带螺纹圆柱销4-带螺纹削边销 5-辅助压紧螺母 6-垫片图2 加工底面夹具（三）、确定加工顺序加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面（底面）粗、精加工上表面60mm外圆及其台阶面外轮廓铣削精加工底面并保证尺寸40mm。（四）、刀具选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。表2-1本设计中刀具的选择序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径 /mm备注1T01125mm硬质合金端面铣刀1铣削上下表面0.5*2T0263硬质合金立铣刀1铣削60外圆极其台阶面*3T0338钻头1钻40底孔*4T0440镗铣刀1镗40内孔表面0.225*255T0513钻头1钻2*22螺孔0.2*7T0725硬质合金立铣刀1铣削外轮廓0.2*编制钱伟奇审核钱伟奇批准*日期12月5日（五）、 切削用量选择切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。孔系加工切削用量见表2。该零件材料切削性能较好，铣削平面、60mm外圆及其台阶面和外轮廓面时，留0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗铣。确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工加工铸铁（190-260HB）时的切削速度为45-90m/min，取v=70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。N=1000v/3.14D确定进给率时，根据铣刀赤数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。Vf=Fn=Fn* Zn背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上，背吃刀量可达8-10mm。半精加工时，背吃刀量取为0.5-2mm。精加工时背吃刀量取为0.2-0.4mm。表2-2孔系加工刀具与切削用量参数刀具编号加工内容刀具参数主轴转速S/（r/min）进给量f/(mm/min)背吃刀量Ap/mm0138钻孔38钻头20040190240H7粗镗镗铣刀600400.840H7精镗镗铣刀500300.2032mm*13钻孔13钻头500306.5（六）、拟定数控切削加工工序卡把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编入表3所示的加工工序卡中以指导编程和加工操作。表2-3 数控加工工序卡单位名称河南职业技术学院产品名称代号零件名称零件图号数控技术毕业设计端盖*工序号程序编号夹具名称使用设备车间*平口虎钳和一面两销XK714D数控中心工步号工步内容刀具号/mm刀具规格/mm主轴转速/mm进给速度/mm背吃刀量/mm备注01粗铣定位基准面（底面）T01125180404手动02粗铣上表面T01125180404手动03精铣上表面T01125180250.5手动04粗铣60外极其台阶面T0263360405手动05精铣60外极其台阶面T0263360250.5手动06钻40H7底孔T03382004019手动07粗镗40H7内孔表面T0425*25600400.8手动08精镗40H7内孔表面T0425*25500300.2手动09粗铣外轮廓T07259004011手动10精铣外轮廓T07259002522手动编制钱伟奇审核钱伟奇批准*日期12月5日二、主要加工程序（一）、确定编程原点铣床上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选定的，为了变成方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定的工件上某一点为坐标原点，具体选择注意如下几点：1、编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。2、编程坐标原点应尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。3、对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的某一角上。4、Z轴方向的零点一般设在工件表面。本设计选择40圆的圆心处为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面。 （二）、按工序编制各部分加工程序:注（用西门子系统）1、选一个200X150X50的毛坯；2、粗铣定位基准面（底面），采用平口钳装夹，如图3：在MDI方式下，用125mm平面端铣刀，主轴转速为180r/min，可以用LCYC75指令铣基准面，主要确定几个R参数：R101=5，R102=3，R103=0，R104=2，R116=0，R117=0，R118=200，R119=150，R120=0，R121=4，R122=100，R123=100，R124=1，R125=1，R126=2，R127=1；3、粗铣上表面，将初铣的底面反过来，（注意上表面应露出超过25mm）进行粗铣上表面，进给速度为100mm/min其余与步骤1相同；4、精铣上表面，进给速度为25mm/min，其余同步骤1；5、粗铣60外圆及其台阶面，在手动方式下，用63平面端铣刀，主轴转速为360r/min，粗铣时的横向进给率为100mm/min，纵向进给率为50mm/min，先铣一个62的圆（注意刀具补偿）每刀进4 mm，再依次将圆扩大，重复进行，直到把毛坯上多余的部分都铣掉，再进4 mm，直到把铣到20 mm处为止，形成如图3的形状；6、精铣60的外圆及其台阶，将粗铣时留下的余量铣到，进给率应适当降低一些7、钻4循环40H7的底孔，在MDI方式下，用38的钻头，主轴转速为200 r/min可以用深孔钻削LCYC 83， 其中主要R 参数：R101=5，R102=3，R103=0，R104=40，R105=1，R107=50，R108=80，R109=2，R110=3，R111=1，R127=1；8、粗镗40H7内孔表面，使用镗刀，刀杆尺寸为25X25 mm，主轴转速为600 r/min使用LCYC85循环，其主要参数：R101=5，R102=3，R103=0，R104=40，R105=1，R107=60，R108=100；9、精镗40H7内孔表面，主轴转速为600 r/min；10、钻2 mmX13mm螺孔，在MDI方式下，用40H7的钻头，主轴转速为600 r/min；11、粗铣外轮廓，装夹方式如图4，在手动方式下，用25mm 平面立铣刀，主轴转速为900 r/min ， 主轴转速为360r/min，粗铣时的横向进给率为100mm/min，纵向进给率为50mm/min，先铣一个深4 mm的外轮廓（注意刀具补偿）每刀进4 mm，再依次将圆扩大，重复进行，直到把毛坯上多余的部分都铣掉；12、精铣刀外轮廓，在手动的方式下进行用25mm 平面立铣刀，主轴转速为900 r/min ，在Z轴方向不分层，一次铣到位。具体编程如下：铣底面，用125应质合金端面铣刀LI001 N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N30 GOO XO YO N40 Z5R101=5 R102=3 R103=0 R104=5R116=0 R117=0 R118=170 R119=110R121=4 R122=100 R123=50 R124=1R125=1 R126=2 R127=1N50 LCYC75N60 G00 Z40 N70 M30用125应质合金端面铣刀LI002N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N30 GOO XO YO N40 Z5R101=5 R102=3 R103=0 R104=5R116=0 R117=0 R118=170 R119=110R121=4 R122=100 R123=50 R124=1R125=1 R126=2 R127=1N50 LCYC75N51 M30换刀，用63应质合金立铣刀，对刀N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N55 G00 Z20 T2D2N60 G00 X30 Y30 G41N70 G01 Z-9N80 G02 X30 Y30 CR=30N90 G01 Z-13N100 G02 X30 Y30 CR=30N105 G01 Z-17N110 G02 X30 Y30 CR=30N120 G01 Z-18.5N130 G02 X30 Y30 N140 G01 Z-19 N150 G02 X30 Y30 CR=30N160 G00 Z5N165 M30换刀，换38的钻头，对刀N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N170 G00 X0 Y0 G40 T3D1R101=5 R102=3 R103=0 R104=40 R105=1R107=50 R108=80 R109=2 R110=3 R111=1R127=1N180 LCYC83N185 M30换刀，换40H7镗孔刀，对刀N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N30 GOO XO YON190 G00 Z10 T4D1R101=5 R102=3 R103= 0 R104=40 R105=1R107=60 R108=100N200 LCYC85N205 M30换刀，换13的钻头，对刀N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N210 G00 X80 Y0 R101=5 R102=3 R103=0 R104=22 R105=1R107=50 R108=80 R109=2 R110=3 R111=1R127=1N220 LCYC83 N230 G00 X-80 Y0N240 LCYC83 N250 G00 Z20N260 G00 X91 Y0 G42N270 G01 Z-23 N280 G02 X91 Y0 CR=11N290 G01 Z-27 N300 G02 X91 Y0 CR=11N310 G01 Z-31 N320 G02 X91 Y0 CR=11N330 G00 Z5N340 X-91 Y0N350 G01 Z-23 N360 G02 X91 Y0 CR=11N370 G01 Z-27 N380 G02 X91 Y0 CR=11N390 G01 Z-31 N400 G02 X91 Y0 CR=11N410 G00 Z5M30换刀，换25硬质合金立铣刀，换图5装夹方式，对刀N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N30 GOO X0 Y0N420 G00 X69.24 Y-17.11 G42N430 G01 Z-10N440 G03 X69.24 Y17.11 CR=20N450 G01 X13.87 Y46.6N460 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30N470 G01 X-69.24 Y17.11N480 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20N490 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30N500 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30N510 G01 X69.24 Y-17.11N520 G01 Z-15N530 G03 X69.24 Y17.11 CR=20N540 G01 X13.87 Y46.6N550 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30N560 G01 X-69.24 Y17.11N570 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20N580 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30N590 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30N600 G01 X69.24 Y-17.11N610 G01 Z-20N620 G03 X69.24 Y17.11 CR=20N630 G01 X13.87 Y46.6N640 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30N650 G01 X-69.24 Y17.11N660 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20N670 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30N680 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30N690 G01 X69.24 Y-17.11N700 G01 Z-25N710 G03 X69.24 Y17.11 CR=20N720 G01 X13.87 Y46.6N730 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30N740 G01 X-69.24 Y17.11N750 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20N760 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30N770 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30N780 G01 X69.24 Y-17.11N790 G01 Z-28N800 G03 X69.24 Y17.11 CR=20N810 G01 X13.87 Y46.6N820 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30N830 G01 X-69.24 Y17.11N840 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20N850 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30N860 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30N870 G01 X69.24 Y-17.11N880 G00 Z20 M30三、主要操作步骤（一）、先开机床接同通CNC和机床电源，系统启动后进入“加工”操作区JOG运行方式检查机床，开启后发现机床会出现报警信号，这时，需按下K1，使机床加上驱动力。这时才能正常操作机床。（二）、回参考点回参考点只能在JOG的方式下运行。用机床控制面板上“回参考点键”启动回参考点。在“回参考点”窗口中显示该坐标轴是否必须回参考点：如出现“”，则说明未回参考点，如出现，则说明已回参考点，按下坐标方向键（正方向键），把每坐标都回参考点，通过选择另一方式如MDA AUTO或JOG来结束回参考点。（三）、参数设定在CNC进行工作前，必须对一些参数进行设定，对机床和刀具进行调整：1、输入刀具参数及刀具补偿参数；2、输入/修改零点偏置；3、输入设定数值。刀具参数包括刀具几何参数，磨损量参数、刀具量参数和刀具型号参数等。有些参数如R参数则一般不需修改。（四）、装夹工件按照前面指定的装夹方式装夹工件。（五）、对刀把每一把刀具都调到自己设定的编程零点，把编程零点所在机床坐标值输入机床中。（六）、输入程序把自己编的程序输入机床定一个名字，对程序进行检查，确保程序本身没有错误以及也没有输入错误。（七）、模拟仿真按下MDA 键，按扩展键，再按编程仿真进入仿真系统，对程序进行仿真，检查仿真出的工件图形与要加工的工件有多大出入，并不断对程序进行修改，直到仿真的工件完全正确为止。（八）、实际加工退出仿真系统，先按复位键，刚开始时可进行单步加工，按下步加工键。这时要一手按启动键，一手按停止键，如发现异常情况应立即停止。直到确定程序无误后方可按自动加工键，加工完成后，最后取下工件。（九）、加工完成结束语数控加工是目前的一门新的专业，热门专业，正在高速发展，数控加工程序是有多道复杂的程序组成的，这就为我们学习带来不便，为了使学习更方便，使用更加有条理，我编写了这份典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计，希望为大家的工作、学习带来方便。参考文献：刘文信：机床数控技术，机械工业出版社，2005。黄大贵：微机数控系统，电子科技出版社，2004。韩鸿鸾：基础数控技术，机械工业出版社，2004。李斌：数控加工技术，高等教育出版社，2001。余英良：数控加工编程及操作，高等教育出版社，2004。