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数控铣床及加工中心产品加工工艺设计论文

湖南生物机电职业技术学院

毕业设计

数控铣床及加工中心产品加工工艺设计

姓名：

班级：

指导老师:

系别：

机械及自动化系

目录

摘要II

AbstractIII

第一章数控铣加工基础1

1.1数控铣床的分类1

1.2数控铣床的主要加工对象2

第二章数控铣加工工艺3

2.1数控加工的工艺设计内容3

1数控加工工艺的主要内容3

2.2数控铣加工工艺设计3

1工序的划分3

2顺序的安排4

3加工方法和加工方案的确定5

4刀具的选择6

第三章加工零件的工艺编程7

3.1零件的编程7

3.2零件的加工工艺卡片14

1数控铣刀具工艺卡14

2机械加工工艺过程卡15

3数控加工工序卡16

表3数控加工工序卡16

第四章小结18

致谢19

参考文献20

摘要

用数控铣床完成零件的加工，毛坯外形尺寸为160mm×120mm×40mm，材料自己选择铝材或45钢。

按要求完成零件节点、基点计算，设定工件坐标系，制定正确的工艺方案（包括定位、夹紧方案和工艺路线），选择合理的刀具和切削工艺参数，编写数控加工程序，按尺寸精度和表面粗糙度值要求加工出零件。

一方面在正确分析零件工艺性的基础上，参考了一些相关资料，以CAD绘图软件完成零件造型，数控铣床加工工艺的设计和数控加工中心的操作方式及过程，此过程包括零件的实体造型、数控加工工艺设计的基本内容、材料的选择、节点基点的计算、工件坐标系的选择、刀具的选择、参数的选择等因素。

同时，还要根据要求制定正确的工艺方案（包括定位、夹紧方案和工艺路线），编写数控加工程序，按零件要求的尺寸和精度来完成加工操作；另一方面就是我们在保证正确加工出产品的同时还应满足其工艺要求，不仅要把产品做出来，还要保证其工艺要求达到标准。

关键词：

数控加工零件工艺方案数控编程工件坐标系工艺设计

Abstract

Completesthecomponentswiththenumericalcontrolmillingmachinetheprocessing,thematerialsexternaldimensionsfor160mm×120mm×40mm,materialchoosesthealuminummaterialor45steeltorequeststocompletethecomponentsnode,thebasicpointcomputation,thehypothesisworkpiececoordinatesystem,formulatesthecorrectcraftplan（includinglocalization,clampplanandcraftroute）,choosesthereasonablecuttingtoolandthecuttingcraftparameter,thecompilationnumericalcontrolprocessingprocedure,processesthecomponentsaccordingtothesizeprecisionandthesurfaceroughnessvaluerequest.

Ontheonehandinthecorrectanalysiscomponentstechnologicalfoundation,hasreferredtosomecorrelationdata,completesthecomponentsmodellingbytheCADgraphicssoftware,thenumericalcontrolmillingmachineprocessingcraftdesignandthenumericalcontrolmachiningcenteroperatingmodeandtheprocess,thisprocessincludingcomponentssolidmodeling,numericalcontrolprocessingtechnologicaldesignbasiccontent,materialchoice,nodebasicpointcomputation,workpiececoordinatesystem'schoice,cuttingtool'schoice,parameterfactorsandsoonchoice.Atthesametime,butmustactaccordingtotherequestformulationcorrectcraftplan（includinglocalization,clampplanandcraftroute）,thecompilationnumericalcontrolprocessingprogram,completestheprocessingoperationaccordingtothecomponentsrequest'ssizeandtheprecision;Ontheotherhandisweduringtheguaranteeprocessestheproductalsoshouldcorrectlytosatisfyitstechnologicalrequirement,notonlyneeddotheproduct,butmustguaranteethatitstechnologicalrequirementachievesthestandard.

Keywords：

CNCMachiningPartsTechnologyProgramCNCProgrammingWorkpiececoordinatesystemProcessDesign

第一章数控铣加工基础

1.1数控铣床的分类

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。

数控铣床可按通用铣床的分类方法分为以下3类：

1．数控立式铣床

数控立式铣床主轴轴线垂直于水平面，这种铣床占数控铣床的大多数，应用范围也最广。

目前三坐标数控立式铣床占数控铣床的大多数，一般可进行三轴联动加工。

2．卧式数控铣床

卧式数控铣床的主轴轴线平行于水平面。

为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转台或万能数控转台的方式来实现四轴和五轴联动加工。

这样既可以加工工件侧面的连续回转轮廓，又可以实现在一次装夹中通过转台改变零件的加工位置也就是通常所说的工位，进行多个位置或工作面的加工。

3．立卧两用转换铣床

这类铣床的主轴可以进行转换，可在同一台数控铣床上进行立式加工和卧式加工，同时具备立、卧式铣床的功能。

1．2数控铣床的主要加工对象

1．平面类零件

平面类零件的特点表现在加工表面既可以平行水平面，又可以垂直于水平面，也可以与水平面的夹角成定角；目前在数控铣床上加工的绝大多数零件属于平面类零件，平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件，一般只需要用三坐标数控铣床的两轴联动或三轴联动即可加工。

在加工过程中，加工面与刀具为面接触，粗、精加工都可采用端铣刀或牛鼻刀。

2．曲面类零件

曲面类零件的特点是加工表面为空间曲面，在加工过程中，加工面与铣刀始终为点接触。

表面精加工多采用球头铣刀进行。

我本次的毕业设计课题讨论的内容是数控技术方面的知识，主要是利用数控铣床对零件的加工的设计，工艺通过此次课题的设计，我系统地复习了一下有关数控铣床加工方面的知识，自身能力得到了很大的提高，在多方面锻炼了自己，使我掌握了对机械零件的工艺加工的基本思路和方法，为今后的学习和工作起了一定的铺垫作用。

第二章数控铣加工工艺

2.1数控加工的工艺设计内容

无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟订工艺方案，选择合适的刀具，确定切削用量。

在编程中，对一些工艺问题（如对刀点，加工路线等）也需要做一些处理。

因此，数控编程的工艺处理是一项十分重要的工作。

1．数控加工工艺的主要内容

1.选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容。

2.分析加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，确定加工方案，制定数控加工路线，如工序的划分、加工顺序的安排、非数控加工工序的衔接等。

设计数控加工工序，如工序的划分、刀具的选择、夹具的定位与安装、切削用量的确定、走刀路线的确定等等。

3.调整数控加工工序的程序。

如对刀点、换刀点的选择、刀具的补偿。

4.分配数控加工中的容差。

5.处理数控机床上部分工艺指令。

2.2数控铣加工工艺设计

数控铣加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别，在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。

因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其他加工工艺衔接好，在进行数控铣床加工工艺路线设计过程中应注意以下几个问题：

1．工序的划分

根据数控铣床加工的特点，数控铣加工工序的划分一般可按下列方法进行：

1以一次安装、加工作为一道工序。

这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。

2以同一把刀具加工的内容划分工序。

有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等。

此外，程序太长会增加出错与检索的困难。

因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。

3以加工部位划分工序。

对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。

4以粗、精加工划分工序。

对于经加工后易变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。

根据课题所给零件的要求，在对零件图形进行认真分析的情况下。

加工此零件需要选择一个基准面。

通过零件图我可以从中知了解只需加工一个面，那么我就以零件的底面为基准面，以28.5mm38.5m为基准，从左视图就以5mm8mm10mm的面为基准面，从俯视图看就以120mm160mm的这个正面为基准面。

根据零件图的要求我是这样分析的。

2．顺序的安排

顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。

顺序安排一般应按以下原则进行：

1.上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；

2.先进行内腔加工，后进行外形加工；

3.以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。

结合我的课题来看，我这里重点介绍的是铣削镗铰加工工序的顺序安排原则。

下面就我根据零件图来分析我这里的加工步骤：

⑴.选用Φ80mm的面铣刀，铣削上下两平面，并保证尺寸为385.0mm

⑵.选用Φ12mm的立铣刀铣削半圆槽，铣深度为10.0mmR50mm的半圆槽

⑶.选用Φ12mm的立铣刀铣削U型槽，深度为8mm的矩形槽　

⑷.选用Φ12mm的立铣刀加工矩形槽,深度为8mm的矩形槽

⑸.选用Φ4mm的钻头钻二个孔

⑹.选用Φ11.8mm直柄麻花钻加工Φ12mm的孔，保留0.2mm精加工余量

⑺.选用Φ12mm的机动绞刀，精铰Φ12mm的孔扩孔至Φ37.6mm

⑻.选用Φ38mm的精镗刀，精镗加工Φ38mm的孔

⑼.选用Φ10mm的球头铣刀，加工小于90度的孔，　圆角R30mm

⑽.选用Φ12mm的立铣刀，加工R85mm的圆弧曲面

⑾.去毛刺l.精加工

⑿.退刀

3．加工方法和加工方案的确定

1.加工方法的选择

加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。

由于获得同一精度和表面粗糙度的加工方法有许多，因而在实际选择时，要结合零件的结构形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。

结合毕业设计的课题所给零件的加工工艺要求，零件的上表面需要加工一个Φ12mm的孔。

由查表得知它的精度为IT7级，采用钻—扩—较等加工方法来完成这个步骤。

其目的就是为了使其精度达到更高。

这只是其中的一个方面，还有很多都是通过这种方法来实现的。

此外，还应考虑生产率和经济性，实际生产情况等。

常用加工方法的经济加工精度和表面粗糙度可查阅有关工艺手册。

2.加工方案的确定

确定加工方案时，首先应根据表面的加工精度和表面粗糙度要求，初步确定为达到这些要求所需要的最终加工方法，然后再确定其前面一系列的加工方法，即获得该表面的加工方案。

结合设计的零件图来分析，还是以刚才那个Φ12mm的孔为例说明这个问题。

Φ12mm的孔我选用的是Φ11.8mm的钻，留0.2mm的余量选择镗刀或铰刀进行加工。

通过我的举例就说明有些零件的完成一步是很难达到它的加工工艺要求的。

我们必须分步进行加工。

4．刀具的选择

数控编程时，正确选择刀具是数控加工工艺中的重要内容。

选择刀具通常考虑工件材料、加工型面类型、切削用量以及其他相关因素。

刀具选择总的原则是：

安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。

在满足加工要求的前提下，尽量选择短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

结合我的毕业设计来讲，选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。

依零件图的要求。

这里用到了很多加工过程，那么也就用到了不同

的刀具。

比如说，铣削平面时，我们选用了面铣刀、立铣刀；加工孔时，我们选用了中心钻；铣内凹圆弧面时，我们选用了球头铣刀等。

第三章加工零件的工艺编程

3.1零件的编程

O0001；（铣平面）

G21；

G17G90G80G40；

G54；

T01M06；

M3S1100；

G0X100.0Y37.5；

Z30.0；

G1Z0F500.0M8；

#1=-1；

#2=-10；

WHILE[#GE#2]D01；

G01Z[#]F300.0；

X12.5；

Y60.0；

Y50.0；

X-100.0；

Y27.0；

X100.0；

Y-18.0；

X-100.0；

Y63.0；

X100.0；

Y37.5；

#1.0=#1.0-0.5；

ENDW；

G0Z5.0；

X100.0Y-30.0；

Z-10.0F500.0；

#1.=-11.0；

#2.0=-15.0；

#101.0=125.0；

WHILE[#1GE#2]D01；

G01Z[#1]F300.0；

G41G1X94.641Y15.0D101.0；

X-60.0；

X-94.641Y-15；

G40G01Y-60.0；

X94.641；

#1.0=#1.-0.5；

ENDW

G0Z5.0；

X0Y80.0；（铣半圆槽）

G01Z-10.0F500.0；

#1.0=-11.0；

#2.0=-20.0；

#102.0=12.5；

WHILE[#1GE#2]D01；

G01Z[#1]F300.0；

G41G01X500.0D102.；

Y-60.0；

G03X-50.0Y-60.0I-50.0J0；

G01Y-80.0；

G40；

#1.0=#1.0-0.5；

ENDW；

G0Z5.0；

G91G28Z0.0；

M05；

G21;（铣U型槽）

G17G90G80G40;

G54;

M03S1100;

G0X0Y80;

Z30;

G01Z0F50M8;

#1=-1;

#2=-8；

#101=7;

WHILE[#1GE#2]D01;

G01Z[#1]F300;

G41G1X-36.0D101;

Y45.0;

G3X-20.0Y45.0I8J0;

G1Y80.0

G40;

#1=#1-0.5;

ENDW;

G0Z5.0;

X0Y-30.0;（铣矩型槽）

G1Z0F500;

#1=-1;

#2=-8;

#102=7;

WHILE[#1GE#2]D01;

G1Z[#1]F300;

G41G1X30.0Y-43.0D102:

X52.0;

G03X60.0Y-35.0R80;

G01Y-25.0;

G03X52.0Y-17.0R8.0:

G01Y-25.0;

G03X52.0Y-17.0R8.0;

G01X-52.0;

G03X-60.0Y-25.0R8.0;

G01Y-35.0;

G03X-52.0Y-43.0R8.0;

G01X0;

G40;

#1=#1-0.5;

ENDWG0Z5.0;

G91G28Z0;

M05;

G90G94G40G80G49G17;（中心钻钻中心孔）

T03M98P8999;

M08;

G90G00G54G00X0Y0T04;

G43H03Z20.0;

G99G82Z-55.0Y0R3.0Z-18.0F80;

G00Z20.0;

T04M98P8999;（麻花钻钻Φ11.8的孔）

G90G54G00X-55.0Y0T05;

G43H04Z20.0M03S600;

G98G83Z-55.0R3.0Q4.0F75;

G00Z20;

N52T05M98P8999;（铰孔Φ12）

G90G00X-55.0Y0T06;

G43H05Z20.0M03S300;

G98G85R3.0Z-45.0F50.0;

G80;

G00Z20.0;

G90G00X0Y0M06T06;（铣孔）

G01Z0F500;

#1=-0.5;

#2=-28.5;

WHILE[#1GE#2]D01;

G01Z[#1]F300;

X18.8;

G03X-18.8Y0I18.8;

G01X0;

#1=#1-0.5;

ENDW;

G0Z5.0;

G90G00X0Y0;

T07M98P8999；（精镗孔Φ38）

G43H02Z50M03S500;

G98G85R3.0Z-45.0F30;

G80;

G00Z50.0;

G49G90G28N20;

M05;

M09;

O8999（子程序）

N1M09;

N2G80G40;

N3M05;

N4G91G49G28Z0;

N5D00H00;

N6G90M06;

N7M99

G27;（铣内凸圆弧面）

G17G90G80G40;

G54;

T08M06;

M03S800;

G0X0Y18.0;

Z30.0;

G01Z0F500M08;

#1=0;

#2=7;

WHILE[#1LE#2]D01;

#3=SQRT[625-[#1+11.216]*[#1+11.216];

G01Z[-#1]F300;

X[#3];

G03X[#3]Y18.0I[-#3]T0;

G01X0;

#1=#1+0.5;

ENDWG0Z5.0;

G91G28Z0;

M05;

G21;（铣圆弧曲面）

G90G54G80G40M03S1100;

G0X100.0Y50.0;

Z30.0;

G01Z-10.0F500M08;

#1=50;

#2=60;

WHEILE[#1LE#2]D01;

G01X85.0;

G18G02X-5.0Z-10.0I-45J-75;

G01Z5.0;

X85.0;

Y[#1];

Z-10.0;

#1=#1+0.5;

ENDW;

G0Z5.0;

G91G28Z0;

M05;

M09;

M30;

3.2零件的加工工艺卡片

1．数控铣刀具工艺卡

表1数控铣刀具调整卡

数控铣刀具调整卡

零件名称

零件图号

K01

设备名称

立式镗铣加工中心

设备型号

JCS-018A

程序号

材料名称及牌号

45#钢

硬度

HRC20-30

工序名称　

工序号

序号

刀具编号

刀具名称

刀具材料及牌号

刀具参数

刀补地址

直径

长度

直径D

长度H

1

T01

面铣刀

硬质合金

Φ80

D01

H01

2

T02

立铣刀

硬质合金

Φ12

D02

H02

3

T03

中心钻头

硬质合金

Φ4

H03

4

T04

标准麻花钻

硬质合金

Φ11。

8

H04

5

T05

机用铣刀

硬质合金

Φ12

H05

6

T06

立铣刀

硬质合金

Φ16

D06

H06

7

T07

精镗刀

硬质合金

Φ38

H07

8

T08

球头铣刀

硬质合金

Φ10

H08

2．机械加工工艺过程卡

表2机械加工工艺过程卡

机械加工工艺过程卡

材料名称及牌号

45#钢

毛坯种类或材料规格

工序号

工序名称

工序简要内容

1

铣削平面

选用Φ80mm的面铣刀，铣削上下两平面，并保证尺寸为385.0mm

2

铣削半圆槽

选用Φ12mm的立铣刀铣削半圆槽，铣深度为10.0mmR50mm的半圆槽，达到其加工的要求

3

铣削U型槽

选用Φ12mm的立铣刀铣削U型槽，深度为8mm的矩形槽

4

加工矩形槽

选用Φ12mm的立铣刀加工矩形槽,深度为8mm的矩形槽

5

中心钻进行扎定位

选用Φ4mm的钻头钻二个孔，首先定位，找到中心点

6

扩孔加工

选用Φ11.8mm直柄麻花钻加工Φ12mm的孔，保留0.2mm精加工余量

7

铰孔加工

选用Φ12mm的机动绞刀，精铰Φ12mm的孔扩孔至Φ37.6mm，保证精度

8

扩孔加工

用选选用选用Φ16mm的立铣刀，扩孔至Φ37.6mm

9

镗孔加工

选用Φ38mm的精镗刀，精镗加工Φ3