数控加工技师论文典型盘类零件加工工艺设计分析.docx
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数控加工技师论文典型盘类零件加工工艺设计分析
典型盘类零件加工工艺分析
[摘要]
本文对典型盘类零件---由多个端面、深孔、薄壁、曲面、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件进行了详细的加工工艺分析，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序及主要部分程序编制等。
[关键词]：
盘类零件图纸分析加工工艺程序MASTERCAM
一、盘类零件概述.............................................1
二、零件结构工艺分析.........................................1
1、零件图分析..........................................1
2、工艺方案编制........................................2
三、零件加工.................................................3
1、毛坯选择...........................................3
2、机床选择............................................3
3、基准的选择...........................................4
4、刀具的选择及工序卡片.................................4
5、编写零件加工程序.....................................5
6、用masterCAM自动编程模拟加工.........................11
四、质量误差分析..............................................12
五、结论.....................................................13
六、参考文献..................................................13
典型盘类零件加工工艺分析
摘要
本文对典型盘类零件---由多个端面、深孔、薄壁、曲面、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件进行了详细的加工工艺分析，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序及主要部分程序编制等。
关键词：
盘类零件图纸分析加工工艺程序MASTERCAM
一、盘类零件概述
盘类零件是由多个端面、深孔、螺纹孔、曲面、沟槽、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件。
其特点是零件基本形状呈盘形块状，零件表面汇集了多种典型表面。
加工时，装夹次数一般较少，但所用刀具一般较多，编制程序较繁琐。
加工前需要做好充分的准备，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序等，其前期的准备工作比较复杂。
二、零件结构工艺分析
盘类零件加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，根据实际加工，利用数控加工中心具有高精度、高柔性、高效率，且适合加工具有复杂轮廓、端面的零件等特点。
下面结合图
（1）进行分析：
零件的加工特点是由平面加工、孔加工、腔槽加工、轮廓加工、型面加工。
1、零件图（如图1）分析。
（1）4个异型轮廓的尺寸公差16
mm。
（2）未标尺寸公差均为±0.10mm。
主要加工部件上部,平面加工中要保证尺寸（40
）mm，孔加工中有￠36
mm和4-￠16
mm孔，￠36
mm孔是零件的基准孔，4-￠16
mm孔对基准孔￠36
mm对称0.02mm,孔间距为（142±0.02）mm，孔的尺寸精度都是比较高的，梅花形外轮廓￠120
mm壁厚2
mm，尺寸40mm对基准对称0.02mm，四方异形搭子除要保证外轮廓尺寸外，还要保证2-164
mm尺寸。
零件轴测图
图一
2、工艺方案编制
拟订工艺路线时首先要确定各个表面的加工方法和加工方案。
表面加工方法的和方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求。
其次是机械加工工序的安排，安排原则是先加工基准面，划分加工阶段，次要表面穿插在各阶段间进行加工、先粗后精。
再次在加工中除了要灵活运用数控系统中的旋转功能外，还要用半径补尝功能来保证2-（141.42±0.02）mm,2-（164
）mm以及2-（40
）mm等尺寸。
根据以上原则对零件1的工艺路线可采用以下方案：
（1）、用φ32mm铣刀粗铣，切深不得超过5mm，薄壁可粗铣10mm深，注意各凸台之间及各凸台与薄壁之间由于空间的原因只能用￠20mm的立铣刀加工，所以在各凸台铣至相应的深度时，换用￠20mm的立铣刀继续粗加工去量，然后用该刀精加工所有面，精加工四周凸台的轮廓部分及薄壁的外面。
在这里除了要合理选择在加工不同刀具的切屑用量，更主要的是能灵活运用数控系统中的旋转功能。
（2）首先用¢8mm球头铣刀对所有孔点窝。
（3）用￠11的转头钻周边4-￠11mm孔，钻中心￠12mm孔至￠11mm。
（4）用¢20mm的立铣刀扩铣中心￠36
mm孔至￠20mm,再用￠32mm的立铣刀扩铣至￠32mm.然后再用￠20mm的立铣刀圆弧插补周铣至￠35.8mm。
（5）用￠12mm的涂层整体合金立铣刀精铣薄壁的外面，对于该工件的闭合薄壁为了克服加工过成中让刀现象，所以先精铣其外面，然后用该刀精铣四周凸台的轮廓部分；扩中心孔￠12mm孔至尺寸要求；扩铣周边4-16
mm深20mm孔至￠15.95mm。
（6）用¢25mm单刃粗镗刀，精镗中心￠（36
）mm孔至尺寸。
（7）用￠8mm球头铣刀加工加工中心的球面。
（9）用￠16H7mm的铰刀周边4-￠16
mm深20mm孔至尺寸要求。
三、零件加工
1、毛坯选择
该加工材料45钢，调质硬度在200HRB左右，外形尺寸180mm*180mm*40mm。
2、机床选择
VMC0650h型立式高速加工中心采用高刚性点主轴结构，功率大，转速高；三轴采用大导程精密滚珠丝杠，可实现高速传动；三坐标均采用精密直线导轨副，动静摩擦系数低，动态特性高，可满足高精度模具加工；
3、夹具及基准的选择
毛坯形状比较规则，所以用平口钳装夹。
机械加工中基准的选择，工件的找正和定位对于工件最终加工质量影响很大。
毛坯最好选择规，加工部位对外形没有尺寸和形位公差要求，较为简单。
由于是平口钳夹紧，在粗加工外形时，工件容易产生微量移动，为了保证销孔和型面间位置精度，首先进行型面粗精加工，最后精加工销孔。
如果不采用这种做法，型面精度可能保证，但销孔配合可能不好，原因是销孔相对于型面位置精度有误差。
零件加工过程中，各工序定位基准的选择，首先应根据工件定位时要限制的自由度个数来确定定位基面的个数，然后根据基准选择的规律正确地选择每个定位基面。
粗基准应保证各加工表面都有足够的加工余量。
精基准的选择应该便于工件的安装和加工，最好选择加工表面的设计基准为定位基准，即“基准重合”原则，另外尽可能在多数工序中采用此同一组精基准定位，这就是“基准统一”原则。
4、刀具的选择
选择合适的刀具和加工参数，对于金属切屑加工，能取到事半功倍的效果。
该加工材料45钢，调质硬度在200HRB左右，外形尺寸180mm*180mm,平口钳夹紧，刀柄夹紧形式有侧固，弹簧夹头夹柄，分为强力和普通ER刀柄，￠32机夹立铣刀切屑参数推荐如下：
端铣刀V=150～200/min,单齿轮进给量0.1～0.15mm/r。
￠20机夹端铣刀V=150～200m/min单齿进给量0.10mm/r。
，￠12整体合金立铣刀为精加工用刀具，尽量不要用于粗加工。
加工工序卡及刀具表
切削参数
工步号
工步容
刀具编号
刀具名称
主轴转速/（r/min）
背吃刀量/mm
进给量/（mm/min）
1
用平口钳找正加紧
2
粗铣梅花形凸台及周边
预留0.3mm的余量
T01
Φ32mm平底铣刀
1000
5
200
3
粗铣周边凸台和中间薄壁外轮廓
预留0.3mm的余量
T02
Φ20mm平底铣刀
2000
0.3
300
4
对所有孔点窝及加工R10的球面
T03
Φ8mm球头铣刀
1200
2
100
5
钻¢11的4个孔
T04
φ11mm转头钻
400
0.3
50
6
精铣薄壁外及周边凸台轮廓
T05
Φ12立铣刀
3000
1.5
300
7
精镗孔φ36
mm
T06
φ25mm单刃粗镗刀
2000
0.3
200
8
加工4个¢16
的孔
T07
¢16铰刀
800
50
5、编写零件加工程序
主程序
O0001;（主程序号）
G94G17G21G49（程序初始化）
T01M06;（换1号刀）
G54G90G00X0Y0;（定位于G54原点上方安全高度）
S600M03;（主轴正转）
G00Z5.0H01;（快速下刀至工件5mm处）
G00X40.0Y23.0（定位于正上方）
G01Z-5F100.0（Z向下刀至切深5mm）
G41G01X32.0D01F100（刀补建立）
Y-32.5（定位）
G02X-32.5Y50.5R33.5（加工圆弧）
G01X32.5（直线切削）
G02X32.5Y-50.5R33.5（加工圆弧）
G00Z5.0（抬刀）
X15.0Y5.0（重新定位）
G01Z-10F50（下刀）
Y-5.0（直线切削）
G02X-12.0Y12.0R7.0（加工圆弧）
G03X-54.0Y-1.6R20.0
G02X-76.5Y-3.1R10.5
G02X-32.5Y95.25R76.5
G01X32.5（直线切削）
G02X32.5Y-3.1R76.5
X54.0Y-1.6R10.5
G03X12.0Y12.0R20.0（加工圆弧）
G02X12.0Y12.0
G01Y-15.0
G01Z5.0;提刀至安全高度
G40G00X0Y0;取消道具补偿
Z100.0M05;主轴停止
M30;主程序结束
%
梅花曲线外轮廓
%
O0243
G21
G0G17G40G49G80G90
T2M6
G00G90G54X-52.735Y-97.413S1500M03
G43H2Z50.
Z10.
G01Z-10.1F7.2
G41X-49.8Y-77.629F100D02
G02X-27.082Y-60.78R20.
G03X-2.357Y-56.49R40.
G02X2.357R5.
G03X49.497Y-49.497R40.
X56.49Y-2.357R40.
G02Y2.357R5.
G03X49.497Y49.497R40.
X2.357Y56.49R40.
G02X-2.357R5.
G03X-49.497Y49.497R40.
X-56.49Y2.357R40.
G02Y-2.357R5.
G03X-49.497Y-49.497R40.
X-27.082Y-60.78R40.
G02X-10.233Y-83.498R20.
G01G40X-13.168Y-103.282
Z10.F7.2
G00Z50.
M05
G91G28Z0.
G28X0.Y0.
M30
%
四方凸台
O0430（主程序）
G00G90G54X-130Y-20（建立工件坐标系,绝对编程,X
轴Y轴定位）
G43H01Z10M03S3000（Z轴快速定位,调用刀具1号长
度补偿）
M98P0001
G68X0Y0R90
M98P0001
G69
G68X0Y0R90
M98P0001
G69
G68X0Y0R90
M98P0001
G69
G00Z50
X100Z100
M30
%
O0001
G91
G00Z-5
G01Z-12F100
G42X40D02（建立右刀补）
X9
G03X7Y7R7
G01Y26
G03X-7Y7R7
G01X-9
Y-40
G40X-40
Z12
G00Z5
G90
M99
%
四个角的异形凸台
%
o234（主程序）
G21G17G40G49G80G90
T2M6
G00G90G54X-130Y-90.S2000M03
G43H2Z50.
Z10.
M98p0002
G68X0Y0R90
M98P0002
G69
G68X0Y0R90
M98P0002
G69
G68X0Y0R90
M98P0002
G69
G00Z50
X100Y100
M30
%
O0002（子程序）
G91
G00Z-5
G01Z-12F100
G42X40D02
X29.36
X6.94Y12.01
G03X-2.38Y18.11R15
G01X-3.79Y3.79
G03X18.11Y2.38R15
G01X-6.94Y-12.01
X-29.36
G40X-40
Z12
G00Z5
G90
M99
%
R10mm球面用mastercam自动编程
（1）、曲面加工等高外形粗加工刀具路径如图
（2）
图
（2）
2、曲面加工等高外形精加工刀具路径如图（3）
图（3）
6、用masterCAM自动编程试加工效果如图（4）
（图（4）
四、质量误差分析
在数控加工的整个过程中，经常会产生以下几种误差：
（1）近似计算误差：
主要产生在加工列表曲线、曲面轮廓时，采用近似计算法所发生的逼近误差。
（2）插补误差：
这是由于用直线段或圆弧段逼近零件轮廓曲线所产生的误差。
减少插补误差的方法是密化插补点，但这会增加程序段数目，增加计算和编程的工作量。
（3）尺寸圆整误差：
这是将计算尺寸换算成机床的脉冲当量时由于圆整化所产生的误差。
数控机床能反映出的最小位移量是一个脉冲当量，小于一个脉冲当量的数据只能四舍五入，于是就产生了误差。
（4）操作误差
在加工过程中，操作者在操作过程中，工件的安装引起的误差和寻找工件坐标原点过程中容易引起误差。
首先安装过程中，可能会产生工件面与定位面之间靠不紧，解决办法：
在安装过程中四个压板要同时压紧，不能其中某个压紧。
先让四个螺栓稍微拧一下但是不要彻底拧紧，并且用尼龙棒或者木棒在工件上轻轻敲打，使工件底面与定位面之间靠实。
并且拧紧顺序为对角拧紧。
寻找坐标原点过程中，由于使用的设备的精度不同，会带来不同的误差。
解决办法：
使用精度高的仪器，如：
千分表、寻边器等等。
五、结论
通过对盘类零件的工艺分析，合理制定了其加工工艺过程，选择了合适的加工刀具及切削参数，合理的编制了加工盘类零件的数控程序，经过独立的分析、计算及改善加工过程，避免了可能产生的各种误差，使用数控加工中心加工出的盘类零件，精度较高，尺寸符合图纸要求。
即提高了产品的加工质量和效率，又降低了工人的劳动强度。
对我个人的数控技术及独立完成加工的技能有了很大的帮助，并且使我更加喜欢数控技术专业。
是我充分看到了自己的不足，是我的技术有了一次跨越性的提高。
参考文献
[1]袭洪浪主编.数控加工工艺学[M].：
科学，2005.6
[2]鸿鸾主编.数控加工技师手册.机械工业,2005.4
[3]红主编.数控加工编程与操作[M].：
大学，2005.8
[4]超主编.数控加工实例[M].：
科学技术，2005.360
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