型板数控加工课程设计 沈阳理工大学.docx
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型板数控加工课程设计沈阳理工大学
前言
数控加工技术作为现代机械制造技术的基础，使得机械制造过程发生了显著的变化。
现代的数控加工技术与传统加工技术相比，无论在加工工艺，加工过程控制，还是加工设备与工艺装备等诸多方面均有显著不同。
高等院校将数控加工及编程技术作为机械类和机电类专业学生的必修只是十分必要的。
随着我国工业现代化进程逐步加快，数控技术在制造业中越来越多地得到应用。
目前，在我国制造工业中，从事数控机床制造和生产的科技人员以及数控机床的操作员、程序员和维修人员都非常缺乏。
专家们预言：
二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。
所以，为适应社会发展的需要，在我院机械设计，制造及自动化专业中，开设了数控加工编程综合训练课程设计，这是一门实践性很强的课程，它是对学生的数控加工工艺规程设计及实施能力，数控编程能力，数控操作及加工调整能力等的综合训练和评价。
课程设计的目的是在已学课程及其它相关教学内容的基础上，通过对零件图分析，数控工艺设计，数控加工程序编制，数控加工仿真几个方面，将基本概念与实际应用，数控加工程序的编制与工艺设计很好地结合在一起，以此增强数控编程技术的应用能力，达到使学生初步具备数控加工技术综合应用的能力。
目录
前言1
型板数控加工3
1.设计要求：
3
2.零件的工艺分析4
2.1加工内容4
2.2加工要求4
2.3.各个加工内容的加工方法4
3.数控机床的选择5
4.加工顺序的确定7
5.装夹方案的确定7
5.1第一次装夹8
5.2第二次装夹8
5.3第三次装夹8
6.刀具和切削用量的选择8
6.1.铣刀8
6.2.钻头9
7.加工工序卡10
8.数控加工程序12
9.心得体会20
10.参考文献21
型板数控加工
1.设计要求：
1）在对零件分析的基础上制定详细的加工工艺规程。
2）选择一道适合于数控加工的工序，设计工艺工装。
选择刀具，量具及加工工艺参数并编制其数控加工程序。
毛坯为95×85×12mm的45钢
2.零件的工艺分析
2.1加工内容：
1）零件由平面，通孔，通槽，凸台组成，毛坯为长方体块。
2）要加工的内容包括Ф30的孔，70×30的长方形通槽，R6，R16，R20的圆弧以及平面。
Ra=1.6μm
2.2加工要求：
圆孔Φ300+0.05Ra=1.6μm
长方形通槽Ra=3.2μm
Ф30中心线对A面垂直度为0.05
2.3各个加工内容的加工方法：
选择的原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。
一般来说获得同一精度及表面粗糙度的要求。
因而在实际选择时要结合零件的形状尺寸大小和热处理等要求要全面考虑。
加工方法：
1）底面A：
面铣刀—粗铣
2）顶面F：
面铣刀—粗铣
3）D面：
面铣刀—粗铣—精铣
4）B,C,E面：
面铣刀—粗铣—精铣
5）Ф30的孔：
中心钻—钻孔—扩孔钻—铰刀
6）长方形通槽：
立铣刀—粗铣—精铣
3.数控机床的选择
机床的选择主要考虑毛坯的材料和类型零件轮廓形状的复杂程度，尺寸大小，加工精度，批量热处理等要求。
既要保证加工零件的技术要求加工出合格产品又要有利于提高劳动生产率还要尽可能降低生产成本。
根据实际要加工的零件情况决定选用数控铣床。
数控铣床的型号也有许多种，根据加工要求，查相关资料决定选取XKA5032A型数控铣床。
XKA5032A型数控铣床配置了国外先进的数控系统，可以实现三坐标联动。
可以完成直线，斜线，曲线轮廓等铣削加工。
适用于钻孔，镗孔及具有复杂型面的零件如凸轮样板，叶片等适用于机械制造行业。
该铣床切削进给速度x,y:
6~3200mm/minz:
3~1600mm/min.可以实现三轴联动，进行直线插补与圆弧插补。
XKA5032A数控铣床技术参数
项目
参数
单位
工作台面积（宽X长）
320X1320
mm
工作台纵向最大行程
780
mm
工作台横向最大行程
300
mm
工作台垂向最大行程
380
mm
立铣头最大回转角度
±45
。
主轴端部锥度
N0.5
主轴端面至工作台面距离
70~450
mm
主轴中心线至床身导轨面距离
350
mm
主轴转速级数
18级
主轴转速范围
30~1500
N/min
进给速度级数
无级
纵横向进给范围
6~3200
mm/min
垂向进给范围
3~1600
mm/min
纵横向快速进给速度v
6000
mm/min
垂向快进速度
3000
mm/min
主电机功率
7.5
kw
进给电机转矩纵横向
12
N²m
进给电机转矩垂向
22
N²m
定位精度
±0.015
mm
工作台最大承载重量
320
kg
机床净重约
3000
kg
机床外形尺寸（长X宽X高）
1929×2055×2216
mm
4.加工顺序的确定
加工顺序的原则是基面先行，先主后次，先粗后精，先面后孔。
肯局零件的加工要求，尺寸要求，设计加工顺序决定先铣A面，因其没有粗糙度要求，加工之后不怕损伤。
再粗铣D,E面。
装夹一次与A面一起可以加工再粗铣F面。
B,C面最后钻孔铣长方形通槽。
不能先钻孔，因为在粗铣外轮廓是切削余量比较大，产生的力也比较大，容易使孔发生变形，因此综合各原则原因确定加工顺序如下所示。
加工顺序：
1）铣A面
2）粗铣D,E面
3）粗铣B,C面
4）铣F面
5）钻孔加工Ф30的孔（钻孔，扩孔，绞孔）
6）粗铣通槽，精铣通槽
7）精加工外轮廓
8）除毛刺，检验，清洗
5.装夹方案的确定
装夹方式的选择要根据具体的机床及工件来确定。
机床为数控铣床，由于工件的尺寸较小，形状很规则，一般使用机用平口钳。
在数控加工中既要保证加工质量又要减少辅助时间，提高效率。
因此要选用能准确迅速定位并夹紧工件的装夹方法。
和夹具零件的定位基准应尽量与设计基准及测量基准重合，减少定位误差。
一般使用平口钳装夹上表面高出钳口2—3mm，下面用等高的垫块垫起并作为定位面。
垫块避开孔加工位置。
5.1第一次装夹先加工A面再加工D,E面
5.2第二次装夹先加工F面再加工B,C面
5.3第三次装夹第三次装夹为了加工工件外轮廓。
这时孔和通槽都已加工完成。
为了装夹方便不用反复拆卸，决定用压板式。
从通槽和孔来装夹工件，加工四周外轮廓。
6.刀具和切削用量的选择
刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容。
它不仅影响数控机床的加工效率而且直接影响加工质量。
正确选用刀具应根据机床的加工能力，工件材料的机械性能，加工工序和切削用量以及其他相关因素。
选择刀具是根据安装调整方便刚性好耐用度和精度高的原则，在满足加工要求的前提下尽量选择较短的刀柄以提高刀具的刚性。
合理选择切削用量的一般原则是粗加工时一般以提高生产率为主但也应考虑经济性和加工成本。
半精加工时应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饥荒说明书切削用量手册并结合经验而定。
6.1铣刀铣A，F面时选用Ф120可转位硬质合金铣刀。
刀上镶有8片八角形刀片。
可以获得较高的切削效率和表面的加工质量。
选用切削用量是先选用较大的背吃刀量，再选用较大的进给量。
最后选择切削速度。
在此ap=1mm切削速度v=6mm/s。
铣D,E面时f粗=0.36mm/r，用Ф20的立铣刀，ap=2mm，v=0.83mm/s，主轴转速n=800r/min。
铣通槽时
粗铣ap=8mm，每次进给量fz=0.035mm/r。
F粗=fz×6=0.21mm/r细齿6个。
精加工时用Ф10的键槽铣刀ae=0.5mm。
进给速度100mm/min。
主轴转速n=500r/min。
精铣外轮廓时采用Ф10的键槽铣刀=0.5mm，进给速度为100mm/min，主轴转速n=1000r/min。
6.2.钻头
1）中心钻：
钻头直径D=5mm，查表得进给量f=0.3mm/r，钻削速度v=0.2m/s，主轴转速n=950r/min。
2）Ф28钻头：
选用Ф28高速钢钻头直径D=28mm，查表得进给量f=1mm/r，钻削速度v=0.2m/s，主轴转速n=500r/min。
3）扩孔钻：
选用Ф29.7的锥柄扩孔钻，长度为175mm，查表得进给量f=0.2mm/r，钻削速度为v=0.2m/s，主轴转速n=300r/min。
4）铰刀：
选Ф30的高速钢铰刀，主轴转速n=260r/min，进给量f=0.2mm/r。
6.3.刀具卡片
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
备注
1
T01
Ф120可转位硬质合金铣刀
1
铣A面，F面
2
T02
Ф20直柄铣刀
1
铣外轮廓和通槽
半径补偿D02=10mm
3
T03
Ф5中心钻
1
钻两个定位中心孔
4
T04
Ф28高速钢钻头
1
大Ф30孔的底孔
5
T05
Ф29.7扩孔钻
1
半精加工孔
长度175mm
6
T06
Ф30绞孔钻
1
精加工Ф30的孔
7
T07
Ф10键槽铣刀
1
精铣外轮廓，槽
半径补偿D03=5mm
7.加工工序卡
工序号
夹具名称
使用设备
车间
001
平口虎钳和压板
XKA5032A
数控铣床
工序号
工序内容（mm）
刀具号
刀具刀柄规格（mm）
主轴转速（r/min）
进给速度（mm/min）
背吃刀量
1
铣A面
T01
Ф120
700
360
1
2
粗铣D,E面
T02
Ф20
800
50
2
3
铣C,B面
T02
Ф20
800
360
2
4
铣F面
T01
Ф120
700
1200
1
5
钻Ф5中心孔
T03
Ф5
950
1200
2.5
6
钻Ф30中心孔
T04
Ф28
500
1200
7
扩孔至Ф29.7
T05
Ф29.7
300
1200
8
绞Ф30内孔
T06
Ф30
260
1200
9
粗铣通槽
T02
Ф20
300
60
10
精铣通槽
T07
Ф10
500
10
0.5
11
精铣外轮廓
T07
Ф10
1000
100
0.5
8.数控加工程序
8.1.加工A面和D,E面
O0001
N0001G90G00G54Z150.0;
N0002S700M03;
N0003M98P0068;调用铣平面子程序
N0004M11;
N0005M10;
N0006G01G42X45.5Y42.5F500D02;D02=10mm
N0007S800M03;
N0008M98P0069;调用加工E面子程序
N0009M98P0070;
N0010M98P0069;
N0011G90G41X-45.5Y42.5F500D02;
N0012M98P0071;
N0013M98P0072;
N0014M98P0071;
N0015G00Z150.0;
N0016M05;主轴停转
N0017M30;
铣平面子程序
O0068
N0001G91G00X-100.0Y-100.0;
N0002Z-151.0M08;
N0003X170.0;
N0004Y32.0;
N0005X-170;
N0006Y32.0;
N0007X170;
N0008Y32.0;
N0009X-170;
N0010G28M05;
N0011M99;加工E面子程序
O0069
N0001G91G00Z-4.5;
N0002G03X16.0Y16.0R16.0;
N0003G01X0Y69.0;
N0004M99;
O0070
N0001G91G00Z-4.5;
N0002G03X16.0Y16.0R16.0;
N0003G01X0Y69.0;
N0004M99;
加工D面子程序
O0071
N0001G91G00Z-4.5;
N0002G01X0Y-65.0;
N0003G01X10.0Y-20.0;
N0004M99;
O0072
N0001G91G00Z-4.5;
N0002G01X-10.0Y20.0;
N0003G01X0Y65.0;
N0004M99;
8.2.加工F面，B,C面
O0002
N0001G90G00G54Z150.0;
N0002S800M03M08;打开冷却液，主轴先正转
N0003G01G41X-40.5Y29.5D02;D02=10mm
N0004M98P0073;
N0005M98P0074;
N0006M98P0073;调用加工B面子程序
N0007G90Z150.0;
N0008G01X20.5Y45.5;
N0009M98P0075;
N0010G00G90Z-3.5;
N0011M98P0075;
N0012G90G00Z-7.0
N0013M98P0075;
N0014G90M05Z150.0;
N0015M11;主轴松刀，手动换刀
N0016M10;夹紧刀具
N0017M98P0068;调用铣平面子程序
N0018M98P0076;调用换刀子程序
N0019G00G90S950M03;
N0020M98P0077;调用打中心孔子程序
N0021G98G81X-15.0Y0Z-11.0F80;加工完成后返回参考点，中心孔定位N0022M98P0076;换刀
N0023G90G00S500M03;
N0024M98P0077;
N0025M98P0076;
N0026G90G00S300M03;
N0027M98P0077;
N0028M98P0076;换铰刀
N0029G90G00S260M03;
N0030M98P0077;
N0031M98P0076;换键槽铣刀
N0032G90G01X-15.0Y0;
N0033G01Z10.0;
N0034M98O0078;加工长方形通槽
N0035G00Z150.0;
N0036M05;
N0037M30;
子程序
O0073加工B面
N0001G91G00Z-3.5;
N0002G01X0Y-65;
N0003M99;返回主程序
O0074加工B面
N0001G91G00Z-3.5;
N0002G01X0Y-65;
N0003M99;
O0075加工C面
N0001G91G00Z-3.5;
N0002G01X0Y-20;
N0003G03X5.5Y-5.5R5.5F50;
N0004G02X0Y-40R20.5;
N0005G03X-5.5Y-5.5R5.5;
N0006G01X0Y-20;
N0007G00Z20;
N0008G01X0Y91;
N0009M99;O0076换刀子程序
N0001M05Z150.0;
N0002M11;
M0003M10;
N0004M99;
O0076换刀子程序
N0001M05Z150.0;
N0002M11;
N0003M10;
N0004M99;
O0078加工通槽子程序
N0001G00G91X0Y0S300M03;
N0002M08;
N0003G01Z-10.0F20;
N0004M98P0080L3;
N0005G01Z12.0F60;
N0006M98P0080L3;
N0007G01Z12.0F60;
N0008M98P0021L3;
N0009M98P0076;
N0010G01Z-150.0F60;
N0011G91G00S500M03;
N0012M08;
N0013M98P0082L3;
N0014M99;
O0079N0001G91Z-4.0F60;
N0002G91G42X3.5Y8.5D02;
N0003X-7.0Y0;
N0004X0Y-17.0;
N0005X7.0Y0;
N0006G01G40X0Y17.0;
N0007M99;
O0080粗铣通槽
N0001G91Z-3.5F60;
N0002G91G42X3.0Y8.0D03;
N0003X-15.0Y0;
N0004X0Y-33.0;
N0005X15.0Y0;
N0006X15.0Y0;
N0007M99;
O0081
N0001G91Z-3,5F60
N0002G91G42X2.0Y8.0D02;
N0003X-19.0;
N0004X0Y49.0;
N0005X19.0Y0;
N0006G01G40X0Y-49.0;
N0007M99;
O0082精铣通槽
N0001G91Z-3.5F100;
N0002G91G41X-0.5Y5.5D03;
N0003G01G40X-18.0Y0;
N0004G03X-6.0Y-6.0R1.0;
N0005G01X0Y-58.0;
N0006G03X6.0Y-6.0R1.0;
N0007G01X18.0Y0;
N0008G03X6.0Y6.0R1.0;
N0009G01X0Y58.0;
N0010G03X-6.0Y6.0R1.0;
N0011M99;
8.3.精铣外轮廓
O0003
N0001G90G54G00S1000M03;
N0002Z5.0M08;
N0003M98P0083L3;
N0004G00Z150.0;
N0005M05;
N0006M30;
O0083
N0001G91G00Z-3.5;
N0002G01G41X0Y-40.0D03;
N0003G01X10.0Y-20.0;
N0004G01X64.0Y0;
N0005G03X16.0Y16.0R16.0;
N0006G01X0Y60.0;
N0007G01G40X-19.0Y0;
N0008G02X-6.0Y6.0R1.0;
N0009G03X-38.0Y0R20.0;
N0010G02X-6.0Y6.0R1.0;
N0011G01G41X-19.0Y0D03;
N0012G00G40Z20.0;
N0013M99;
9.心得体会
通过一周紧张的数控加工编程课程设计，使我初步了解到了数控加工技术的简单程序。
了解到了多种刀头区别，并使我了解了数控加工技术知识的重要性，使得我对数控加工领域产生了浓厚的兴趣。
不仅如此，通过这次课程设计，使得我学会简单的FAPT编程语言。
相信这次课程设计会成为对我将来探索机械制造领域的道路上的垫脚石。
感谢老师对于本次课程设计的辅导。
10.参考文献
《数控编程技术及应用》任晓红，刘红军，许立福主编国防工业出版社2010.7
《数控加工工艺与编程》杨建明主编北京理工大学出版社2006.8
《数控机床技术应用》崔元刚主编北京理工大学出版社2006.8
《数控编程实验指导书》许立福，赵静主编沈阳理工大学2010.7
《数控加工工艺手册》杨继宏主编化学工业出版社2008.3
《切削用量简明手册》艾兴，肖诗钢主编机械工业出版社2004.2
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