数控铣床零件加工工艺分析.docx
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数控铣床零件加工工艺分析
数控铣床零件加工工艺分析
一、摘要--------------------------------------1
二、实习背景及公司简介------------------------2
三、龙门刀具夹具选择--------------------------3
四、铣削曲面的问题----------------------------4
五、铣床孔加工循环格式------------------------5
六、实习目的----------------------------------6
七、实习内容及过程----------------------------7
八、实习收获及总结----------------------------9
九、致谢------------------------------------11
摘要
随着科学技术的日新月异，制造业发生了翻天覆地的变化，社会对产品多样化的要求日益强烈，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子，计算机，信息处理，自动检测，自动控制等高技术于一体，具有高效率，高精度，柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化，集成化，智能化起着举足轻重的作用，它可以大幅度的缩短产品的制造周期，提高产品的加工质量，适合于加工形状复杂，加工要求精度高的零件，它已经成为衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。
数控车床更是数控机床的一大特点，它有区别于一般的机床，能更广泛的加工各种零件，对于规模较大，形式复杂的零件加工，数控铣床占据了其他机床不能超越的特点。
数控技术是数控操作的基础，只有更好的理解与运用数控技术才能对机床有更好的理解与操作，才能完成各种零件的加工要求与改进。
作为新时代的大学生，特别是在这个特殊的岁月里，全球金融危机的到来，给大学生就业带来全所未有的挑战和困难，作为2011年毕业我们，面对大环境，我们也没太多的办法，除了无奈这外。
但是我想在危机面前也有机遇的存在，而我们往往只看到了危机，却忽视了机遇。
此次实习，我在北旺长鑫机械加工厂数控操作，从找工作到找到工作到工作的过程中发生的点滴给我留下了深刻的印象，也让我学到了许多在课本上没有的知识，体会到很多，相信此次经历对我而言是人生道路上一笔宝贵的财富。
实习背景及公司简介
2011年6月到至今，我在天津阿尔斯通水电设备有限公司进行生产加工实习活动。
在这过去的六个月时间里，我端正思想，从最底层最苦最脏的岗位做起。
现在我各方面都得到了提升，能力得到锻炼，增加了实践经验，安全意识得到更深刻的认识。
主要参与了钳工，数控铣床，以及数控编程等工作。
我对钳工，数控机床，转轮叶片加工等有了一定的了解和深刻体会。
天津阿尔斯通水电设备有限公司成立于1995年（法方：
99%中方：
1%注册资本：
5418万美元），是阿尔斯通电力集团在全球范围内的最大的加工中心，为客户提供包括：
设计、生产、项目管理、现场服务和相关辅件设备等各项活动在内的全套水轮发电机组的产品与服务。
公司自年成立以来，完成了法国阿尔斯通对其进行的全面技术转让，掌握了阿尔斯通在水力水轮机、发电机、阀门与闸门、调速系统、励磁系统、控制系统等领域所开发的先进技术。
成为中国水电市场上全面掌握世界最新技术的主要供应商之一。
截止2005年公司先后赢得包括三峡、尼娜、彭水、昆等国内外、大中型水电项目40余个，是中国水电设备三大供应商之一。
龙门刀具夹具的选择
性能特点：
龙门铣床具有足够的刚性，效率高，操作方便，结构简单，性能全面性。
龙门铣床适于各种机械上的大中型黑色金属或有色金属零件的水平平面、垂直平面或斜面沟槽的铣削，还可以进行钻孔以及根据用户需要的各类改进，同时承接各类加工与制造。
夹具的选择：
装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间；在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单；夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工；尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。
刀具的选择：
尖形车刀尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。
这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。
圆弧形车刀圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。
该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。
成型车刀成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。
数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀。
铣削用刀具及其选择数控加工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下：
铣刀半径RD应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin，一般取RD=（0.8～0.9）Rmin；零件的加工高度H≤（1/4-1/6）RD，以保证刀具有足够的刚度。
铣削曲面的问题
粗铣:
粗铣时应根据被加工曲面给出的余量，用立铣刀按等高面一层一层地铣削，这种粗铣效率高。
粗铣后的曲面类似于山坡上的梯田。
台阶的高度视粗铣精度而定。
半精铣:
半精铣的目的是铣掉“梯田”的台阶，使被加工表面更接近于理论曲面，采用球头铣刀一般为精加工工序留出0.5㎜左右的加工余量。
半精加工的行距和步距可比精加工大。
精加工:
最终加工出理论曲面。
用球头铣刀精加工曲面时，一般用行切法。
对于开敞性比较好的零件而言，行切的折返点应选在曲表的外面，即在编程时，应把曲面向外延伸一些。
对开敞性不好的零件表面，由于折返时，切削速度的变化，很容易在已加工表面上及阻挡面上，留下由停顿和振动产生的刀痕。
所以在加工和编程时，一是要在折返时降低进给速度，二是在编程时，被加工曲面折返点应稍离开阻挡面。
对曲面与阻挡面相贯线应单作一个清根程序另外加工，这样就会使被加工曲面与阻挡面光滑连接，而不致产生很大的刀痕。
球头铣刀在铣削曲面时，其刀尖处的切削速度很低，如果用球刀垂直于被加工面铣削比较平缓的曲面时，球刀刀尖切出的表面质量比较差，所以应适当地提高主轴转速，另外还应避免用刀尖切削。
球头刀的使用：
球头刀半径为R，零件曲面上曲率半径为ρ，行距为Ｓ，加工后曲面表面残留高度为Ｈ。
则有：
式中，当被加工零件的曲面为凸的时候取“＋”号，是凹的时候取“-”号。
避免垂直下刀:
平底圆柱铣刀有两种，一种是端面有顶尖孔，其端刃不过中心。
另一种是端面无顶尖孔，端刃相连且过中心。
在铣削曲面时，有顶尖孔的端铣刀绝对不能像钻头似的向下垂直进刀，除非预先钻有工艺孔。
否则会把铣刀顶断。
如果用无顶尖孔的端刀时可以垂直向下进刀，但由于刀刃角度太小，轴向力很大，所以也应尽量避免。
最好的办法是向斜下方进刀，进到一定深度后再用侧刃横向切削。
在铣削凹槽面时，可以预钻出工艺孔以便下刀。
用球头铣刀垂直进刀的效果虽然比平底的端铣刀要好，但也因轴向力过大、影响切削效果的缘故，最好不使用这种下刀方式。
铣削曲面零件中，如果发现零件材料热处理不好、有裂纹、组织不均匀等现象时，应及时停止加工，以免浪费工时。
铣床孔加工循环格式
指令格式
G90G99G73～G89X__Y__Z__R__Q__P__F__L__
G90G98G73～G89X__Y__Z__R__Q__P__F__L__
G91G99G73～G89X__Y__Z__R__Q__P__F__L__
G91G98G73～G89X__Y__Z__R__Q__P__F__L__
指令功能:
孔加工固定循环
指令说明:
（1）在G90或G91指令中，Z坐标值有不同的定义。
（2）G98、G99为返回点平面选择指令，G98指令表示刀具返回到初始点平面，G99指令表示刀具返回到R点平面，如上图4.22所示；
（3）孔加工方式G73～G89指令，孔加工方式对应指令见下表；
（4）X__Y__指定加工孔的位置，（与G90或G91指令的选择有关）；
Z__指定孔底平面的位置（与G90或G91指令的选择有关）；
R__指定R点平面的位置（与G90或G91指令的选择有关）；
Q__在G73或G83指令中定义每次进刀加工深度，在G76或G87指令中定义位移量，Q值为增量值，与G90或G91指令的选择无关；
P__指定刀具在孔底的暂停时间，用整数表示，单位为ms；
F__指定孔加工切削进给速度。
该指令为模态指令，即使取消了固定循环，在其后的加工程序中仍然有效;
L__指定孔加工的重复加工次数，执行一次L1可以省略。
如果程序中选G90指令，刀具在原来孔的位置上重复加工，如果选择G91指令，则用一个程序段对分布在一条直线上的若干个等距孔进行加工。
L指令仅在被指定的程段中有效。
实习目的
终于等到了实习的时候了，很早以前就从师兄那里打听到了有实习，那时候可以说是急切地期盼着这一天的到来，因为大家再也无法满足于课堂教学，尽管从同学朋友那里了解到实习并非像想象中的那样是一件快乐的事情。
蓦然回首，转眼为期半年的铣工实习结束了。
在实习期间虽然很累、很苦，但我却感到很快乐!
因为我们在学到了作为一名铣工所必备的知识的同时还锻炼了自己的动手能力。
而且也让我更深刻地体会到伟大的诗人李白那一名言：
只要功夫深，铁杵磨成针的真正内涵!
我们实习的第一天看了关于铣工实习的有关的知识与我铣工实习过程中的注意事项的碟片。
看到那飞转的机器、飞溅的铁花，令我既担心又激动。
担心的是，如果那飞转的机器隆隆声让人心惊肉跳和那鲜红的铁花四处飞溅的发出耀眼的的光芒令人眼花缭乱;激动的是，等待了将近一年的铣工实习就要开始了。
这是作为学生的我们第一次进入工厂当令人尊敬的工人，也是第一次到每一个工科学子一试身手的实习基地。
其实，对我们这些工科的学生来说这是一次理论与实践相结合的绝好机会，又将全面地检验我们知识水平。
铣工实习是机械类各专业学生必修的实践性很强的技术基础课。
学生在铣工实习过程中通过独立地实践操作，将有关机械制造的基本工艺知识、基本工艺方法和基本工艺实践等有机结合起来的，进行工程实践综合能力的训练及进行思想品德和素质的培养与锻练。
铣工实习是培养学生实践能力的有效途径。
又是我们大学生、工科类的大学生，院的学生的必修课，非常重要的也特别有铣工实习又是我们的一次实际掌握知识的机会，离开了课堂严谨的环境，我们会感受到车间的气氛。
同时也更加感受到了当一名工人的心情，使我们更加清醒地认识到肩负的责任。
通过老师的讲解。
我终于明白了什么是铣工。
同时也懂得了为什么有人说“当铣工是最累的!
”铣工是以手工操作为主，使用各种工具来完成零件的加工、装配和修理等工作。
与机械加工相比，劳动强度大、生产效率低，但是可以完成机械加工不便加工或难以完成的工作，同时设备简单，故在机械制造和修配工作中，仍是不可缺少的重要工种。
铣工的常用设备有铣工工作台、台虎铣、砂轮等
实习内容及过程
钳工：
我们的第一个工种就是钳工,在钳工实习中，我们知道了钳工的主要内容为刮研、钻孔、攻套丝、锯割、锉削、装配、划线；了解了锉刀的构造、分类、选用、锉削姿势、锉削方法和质量的检测。
首先要正确的握锉刀，锉削平面时保持锉刀的平直运动是锉削的关键，锉削力有水平推力和垂直压力两种。
锉刀推进时，前手压力逐渐减小后手压力大则后小，锉刀推到中间位置时，两手压力相同，继续推进锉刀时，前手压力逐渐减小后压力加大。
锉刀返回时不施加压力。
这样我们锉削也就比较简单了。
接着便是刮削、研磨、钻孔、扩孔、攻螺纹等。
对实习中遇到的零件进行加工工艺分析：
零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。
.渗碳件加工工艺路线一般为：
下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工（对不需提高硬度部分）→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨；粗基准选择：
有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。
对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。
且选择平整光滑表面，让开浇口处。
选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。
精基准选择：
要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。
符合基准统一原则。
编程方法:
数控编程方法有手工编程和自动编程两种。
手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要有人工完成的编程过程。
它适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多，编程易于实现的场合等。
但对于几何形状复杂的零件（尤其是空间曲面组成的零件），以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件，由于编程时计算数值的工作相当繁琐，工作量大，容易出错，程序校验也较困难，用手工编程难以完成，因此要采用自动编程。
所谓自动编程即程序编制工作的大部分或全部有计算机完成，可以有效解决复杂零件的加工问题，也是数控编程未来的发展趋势。
同时，也要看到手工编程是自动编程的基础，自动编程中许多核心经验都来源于手工编程，二者相辅相成。
编程步骤:
拿到一张零件图纸后，首先应对零件图纸分析，确定加工工艺过程，也即确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹定位方法等），加工路线（如进给路线、对刀点、换刀点等）及工艺参数（如进给速度、主轴转速、切削速度和切削深度等）。
其次应进行数值计算。
绝大部分数控系统都带有刀补功能，只需计算轮廓相邻几何元素的交点（或切点）的坐标值，得出各几何元素的起点终点和圆弧的圆心坐标值即可。
最后，根据计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的加工参数及辅助动作，结合数控系统规定使用的坐标指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单，并输入CNC装置的存储器中。
我的实习过程：
经过了一周的培训，让我更深刻的意识到了公司的历史以及公司的发展前途，庞大的公司有着详细的规章制度和生产流程，每一个环节都保证万无一失，环环相扣，我被分到了刚建不久的阿尔斯通新厂的龙门铣床F7这个车间。
进去的第一眼就是好大的机械设备，根本就不懂那些都是做什么的，后来一点点的接触才知到那些都是龙门铣床，我被培训工程师分配到了F7龙门铣床小组，我跟着一位年纪比我稍长的师傅学习，后面就是我的实习生涯了。
首先他让我熟悉一下环境，环厂一周回来我的心情很是激动，不知道以后是否能学习到其他部门那些庞大的机械设备，师傅告诉我设备的操作都很简单，只要你用心学习，干哪一台设备都没问题。
然后他就开始告诉我龙门铣床的厂家以及系统，我们的铣床用的是西门子840D系统，后来就开始教我学习面板的操作，由于在学校实习的时候已经大概了解过立式铣床的操作面板，所以他一点我就懂了，操作面板都差不多，只是操作系统不同，在后来就跟着师傅学习，给师傅打打下手，系统的程序由专门的编程人员，他们把工件的程序拷贝到机床上，我们操作人员只管装卸工件以及对刀输入坐标系等，看着师傅操作机床感觉真的很简单。
当了四个月的徒弟，师傅说我应该可以自己干活了，我在机床操作，他在后面给我看着，看我有没有操作失误的步骤，有的话及时给我纠正，就这样持续了一个月，基本的操作步骤我已经熟悉了，而且完成的非常好，只是时间耽误了一些。
因为是新手，所以我自己的要求还是比较严格的，害怕作废了工件而延误了工期。
龙门铣床加工的工件有的简单有的复杂，主要加工叶片和导叶，叶片是组成水轮机的一部分，只有我们这个环节完成的好，才能让下一个工序更好的装配。
虽然每天都要如此重复着这一系列的操作步骤，但我还是很喜欢这份工作，也很喜欢我的职业。
实习收获及总结
实习，就是把所学的理论知识，运用到客观实际中去，使自己所学的理论知识有用武之地。
只学不实践，所学的就等于零,理论应该与实践相结合.另一方面，实践可为以后找工作打基础.通过这段时间的实习，学到一些在学校里学不到的东西。
因为环境的不同，接触的人与事不同，从中所学的东西自然就不一样了。
要学会从实践中学习，从学习中实践.而且在中国的经济飞速发展，又加入了世贸，国内外经济日趋变化，每天都不断有新的东西涌现，在拥有了越来越多的机会的同时，也有了更多的挑战，中国的经济越和外面接轨，对于人才的要求就会越来越高，我们不能只学好学校里所学到的知识，还要不断从生活中，实践中学其他知识，不断地从各方面武装自已，才能在竞争中突出自已，表现自已。
实习总结：
① 通过这次实习我们了解了现代机械制造工业的生产方式和工艺过程。
熟悉工程材料主要成形方法和主要机械加工方法及其所用主要设备的工作原理和典型结构、工夹量具的使用以及安全操作技术。
了解机械制造工艺知识和新工艺、新技术、新设备在机械制造中的应用。
②这次实习，让我们明白做事要认真小心细致，不得有半点马虎。
同时也培养了我们坚强不屈的本质。
③要有时间观念。
这是对工作效率的要求。
任何目标的实现，都离不开两个因素，一是准确，二是时限。
其中任何一个失误，都会使事情办不成或办不好。
时限就是尽可能缩短周期，减少中间环节。
具有很强的时效意识，要迅速行动，要制定科学的工作制度，理顺关系，分工明确，充分发挥设备的重要性和人员的创造性。
④对心态的调整。
实习中除了遇到挫折外，很多时候也觉得工作不过如此，这种时候更要谦虚谨慎，好好学。
把工作当成快乐的事情，结果做的很好，学到很多东西，也在内心深处明白了很多深刻的道理；遇到事情时不要激动，要仔细分析沉住气，心态非常重要。
总之，不管什么事情，认真去做，坚持去做好，最终都会有收获的。
⑤自学能力的重要。
在实习中认识到很多自己的不足。
刚开始一段时间对一些工作感到无从下手,茫然不知所措。
纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。
一方面是因为自己以前从来没有实践过，不会运用。
但渐渐认识到还有一个重要原因是“在大学里学的不是知识，而是一种叫做自学的能力”。
除了英语、机械制图和计算机操作，课本上学的理论知识用到的非常少。
必须在工作中勤于动手动脑慢慢琢磨，不断学习不断积累。
遇到不懂的地方，自己先想方设法解决，实在不行则虚心请教他人，没有自学能力的人迟早要被企业和社会所淘汰！
历时将近六个月的实习，这次实习，课本上学的知识都是最基本的知识，不管现实情况怎样变化，抓住了最基本的就可以以不变应万变。
如今有不少学生实习时都觉得课堂上学的知识用不上，出现挫折感，可我觉得，要是没有书本知识作铺垫，又哪应付瞬息万变的社会呢？
经过这次实习，虽然时间很短，可我学到的却是我一个学期在学校难以了解的。
就比如何与同事们相处，相信人际关系是现今不少大学生刚踏出社会遇到的一大难题，于是在实习时我便有意观察前辈们是如何和同事以及上级相处的，而自己也尽量虚心求教。
要搞好人际关系并不仅仅限于本部门，还要跟别的部门例如市场部的同事相处好，那工作起来的效率才高，人们所说的“和气生财”在我们的日常工作中也是不无道理的。
真正到达机械制造业的第一前线，了解了我国目前制造业的发展状况也初步了解了机械制造业的发展趋势。
在数控这个区域里只有敢于去尝试才能有所突破，有所创新，才能更好的体现自己的价值。
参考资料
（一）《数控机床原理及应用》，机械工业出版社
（二）《数控系统》，中国劳动社会保障出版社
（三）工人准则及操作安全知识，天津阿尔斯通水电有限公司
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