典型铣削零件的数控加工工艺与程序设计.docx

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典型铣削零件的数控加工工艺与程序设计

摘要

本文主要介绍了数控加工工艺的基础知识。

从一开始的绪论介绍了数控加工在机械制造业中的地位和作用，数控加工技术的特点：

适应性强，精度高，质量稳定，生产效率高，能实现复杂的运动，良好的经济效率，有利于生产管理的现代化。

重点介绍了腔体类零件的加工工艺，对零件图进行了工业分析，并分析了零件的结构的技术要求，腔体零件的加工方法：

粗加工平面，粗加工侧面，粗加工内腔，精加工平面，精加工侧面，精加工内腔，定心钻钻孔攻丝，展示了每个部分的加工零件图，还加入了这个腔体零件的加工程序，使阅读者看的更为直观和清晰。

关键词：

铣削腔体零件加工工艺程序设计

摘要…………………………………………………………………………………………………………1

目录…………………………………………………………………………………………………………1

绪论…………………………………………………………………………………………………………1

第1章数控铣床加工工艺…………………………………………………………………2

1.1零件图工艺分析…………………………………………………………………2

1.2零件结构工艺分析…………………………………………………………3

1.3零件毛坯工艺分析……………………………………………………………………5

第2章数控铣加工应用…………………………………………………………………………6

2.1任务………………………………………………………………………………………6

2.2数控工艺的加工编程……………………………………………………………………6

2.3编制数控工艺卡…………………………………………………………………………8

第3章加工程序编制…………………………………………………………………………9

3.1粗精铣侧面R60…………………………………………………………………………9

3.2粗精加工轮廓1………………………………………………………………………10

3.3粗精加工轮廓2………………………………………………………………………11

3.4钻中心孔………………………………………………………………………………11

3.5镗Φ26孔………………………………………………………………………………11

3.6精度分析………………………………………………………………………………12

总结…………………………………………………………………………………………13

致谢………………………………………………………………………………………14

参考文献……………………………………………………………………………………………………15

绪论

数字控制（NumericalControl）简称数控（NC），是近代发展起来的一种自动控制技术，是用数字信息实现机械设备控制的一种方法，在数控加工技术方面得到了广泛的应用。

自从工业革命以来，机床工业发生了翻天覆地的变化。

大多数人了解的是铣床、车床和钻床，也就是所说的普通机床，这些设备通过技术工人操作手轮移动刀架使刀具沿正确的方向走刀到零件所加工的位置。

普通机床需要通过接受过较长时间的专业培训并且具有一定操作技能的操作者在具备一定条件的环境下才能加工出高质量的零件。

相对来说，普通设备的加工效率较低，成本较高。

今天，数控设备在相当多的领域已经完全或逐渐取代了普通设备，与普通机床不同，数控机床加工零件的过程完全自动地进行，加工过程中人工不能干预。

因此，首先必须将所要加工件的全部信息，包括工艺过程、刀具运动轨迹及走刀方向、位移量、工艺参数（主轴转速、进给量、切削深度）以及辅助动作（换刀、变速、冷却、夹紧、松开）等，按加工顺序采用标准或规定的程序指令编写出正确的数控加工程序，然后输入到数控设备的控制系统中，随后控制系统按数控程序的要求控制数控机床对零件进行加工。

所谓数控编程，一般指包括零件图样分析、工艺分析与设计、图形数学处理、编写并输入程序清单、程序校验的全部工作过程。

数控编程可分为手工编程和自动编程两种方式。

数控铣床可进行钻孔、镗孔、攻螺纹、轮廓铣削、平面铣削、平面型腔铣削及空间三维复杂型面的铣削加工。

加工中心、柔性加工单元是在数控铣床的基础上产生和发展起来的，其主要加工方式也是铣加工方式。

四年多来通过对数控专业的学习和一段时间的实习，我对数控机床和编程和操作有一定程度的了解和掌握，已经可以进行独立的编程和操作，这时就需要一次来锻炼自己，检验自己的掌握程度。

这次设计就达到了这样的目的，使自己更了解数控机床，对它的结构系统等有了一定更进一步的掌握，使自己的理论水平和实际操作水平更上一层楼。

大学专科五年的学习就要过去了，也许这也意味着自己学生生涯的终结，但学无止境，学习的态度将伴随自己在人生道路上继续前进。

想着大学走过的路子，我在此衷心的感谢这五年来各位老师对我的培养以及师兄师姐们对我的悉心指导，这对我的人生的道路以及职业生涯将起着非常大的积极的作用。

第1章数控铣床加工工艺

在选择并决定数控铣床加工零件及其加工内容后，应对零件的数控铣床加工工艺性进行全面、认真、仔细的分析。

主要内容包括产品的零件图样分析、零件结构工艺性分析与零件毛坯的工艺性分析等内容。

1．1零件图工艺分析

首先应熟悉零件在产品中的作用、位置、装配关系和工作条件，搞清楚各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响，找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。

针对数控铣削加工的特点，下面列举出一些经常遇到的工艺性问题作为对零件图进行工艺性分析的要点来加以分析与考虑。

（1）图样尺寸的标注方法是否方便编程?

构成工件轮廓图形的各种几何元素的条件是否充要?

各几何元素的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明确?

有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸?

等等。

（2）零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保证?

不要以为数控机床加工精度高而放弃这种分析。

特别要注意过薄的腹板与缘板的厚度公差，“铣工怕铣薄”，数控铣削也是一样，因为加工时产生的切削拉力及薄板的弹性退让，极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差难以保证，其表面粗糙度也将恶化或变坏。

根据实践经验，当面积较大的薄板厚度小于3mm时就应充分重视这一问题。

（3）内槽及缘板之间的内转接圆弧是否过小?

（4）零件铣削面的槽底圆角或腹板与缘板相交处的圆角半径r是否太大?

（5）零件图中各加工面的凹圆弧（R与r）是否过于零乱，是否可以统一?

因为在数控铣床上多换一次刀要增加不少新问题，如增加铣刀规格、计划停车次数和对刀次数等，不但给编程带来许多麻烦，增加生产准备时间而降低生产效率，而且也会因频繁换刀增加了工件加工面上的接刀阶差而降低了表面质量。

所以，在一个零件上的这种凹圆弧半径在数值上的一致性问题对数控铣削的工艺性显得相当重要。

一般来说，即使不能寻求完全统一，也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀规格与换刀次数。

（6）零件上有无统一基准以保证两次装夹加工后其相对位置的正确性?

有些工件需要在铣完一面后再重新安装铣削另一面。

由于数控铣削时不能使用通用铣床加工时常用的试削方法来接刀，往往会因为工件的重新安装而接不好刀（即与上道工序加工的面接不齐或造成本来要求一致的两对应面上的轮廓错位）。

为了避免上述问题的产生，减小两次装夹误差，最好采用统一基准定位，因此零件上最好有合适的孔作为定位基准孔。

如果零件上没有基准孔，也可以专门设置工艺孔作为定位基准（如在毛坯上增加工艺凸耳或在后续工序要铣去的余量上设基准扎）。

如实在无法制出基准孔，起码也要用经过精加工的面作为统一基准。

如果连这也办不到，则最好只加工其中一个最复杂的面，另一面放弃数控铣削而改由通用铣床加工。

（7）分析零件的形状及原材料的热处理状态，会不会在加工过程中变形?

哪些部位最容易变形?

因为数控铣削最忌讳工件在加工时变形，这种变形不但无法保证加工的质量，而且经常造成加工不能继续进行下去，“中途而废”，这时就应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防，如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理，对不能用热处理方法解决的，也可考虑粗、精加工及对称去余量等常规方法。

此外，还要分析加工后的变形问题，采取什么工艺措施来解决。

1．2零件的结构工艺性分析

零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。

良好的结构工艺性，可以使零件加工容易，节省工时和材料。

而较差的零件结构工艺性，会使加工困难，浪费工时和材料，有时甚至无法加工。

因此，零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。

（1）零件的内腔和外表最好采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，提高生产效率。

（2）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应太小。

对于图1-1所示零件，其结构工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转角圆弧半径的大小等因素有关。

图b与图a相比，转角圆孤半径大，可以采用较大直径的立铣刀来加工；加工平面时，进给次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，因而工艺性较好。

通常R<0.2H时，可以判定零件该部位的工艺性不好。

（3）零件铣槽底平面时，槽底圆角半径r不要过大。

如图1-2所示，铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径d=D-2r（D为铣刀直径），当D一定时，r越大，铣刀端面刃铣削平面的面积越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工艺性也越差。

当r大到一定程度时，甚至必须用球头铣刀加工，这是应该尽量避免的。

a）R较小b）R较大

图1-1内槽结构工艺性对比

a）r较小b）r较大

a）r较小b）r较大

图1-2零件槽底平面圆弧对铣削工艺的影响

（4）应采用统一的基准定位。

在数控加工中若没有统一的定位基准，则会因工件的二次装央而造成加工后两个面上的轮廓位置及尺寸不协调现象。

另外，零件上最好有合适的孔作为定位基准孔。

若无法制出工艺孔，最起码也要用精加工表面作为统一基准，以减少二次装夹产生的误差。

此外，还应分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保证，有没有引起矛盾的多余尺寸或影响加工安排的封闭尺寸等。

1．3零件毛坯的工艺性分析

零件在进行数控铣削加工时，由于加工过程的自动化，使余量的大小，如何装夹等问题在设计毛坯时就要仔细考虑好。

否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工将很难进行下去。

根据经验，下列几方面应作为毛坯工艺性分析的要点。

（1）毛坯应有充分、稳定的加工余量毛坯主要指锻件、铸件。

因模锻时的欠压量与允许的错模量会造成余量的多少不等；铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等。

此外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。

因此，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控铣削加工，其加工面均应有较充分的余量。

经验表明，数控铣削中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸，这一点应该引起特别重视，在这种情况下，如果已确定或准备采用数控铣削加工，就应事先对毛坯的设计进行必要的更改或在设计时就加以充分考虑，即在零件图样注明的非加工面处也增加适当的余量。

增加定位用工艺凸耳2个

图1-3增加辅助基准示例

（2）分析毛坯的装夹适应性主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在一次安装中加工出较多表面。

对不便于装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。

如图1-3所示，该工件缺少合适的定位基准，在毛坯上铸出两个工艺凸耳，在凸耳上制出定位基准孔。

（3）分析毛坯的变形、余量大小及均匀性分析毛坯加工中与加工后的变形程度，主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削。

也要分析加工中与加工后的变形程