在数控机床上异形轮廓零件的加工.docx
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在数控机床上异形轮廓零件的加工
内容摘要……………………………………………………………………………1
引言…………………………………………………………………………………2
工艺分析……………………………………………………………………………2
1.1工步表…………………………………………………………………………3
2.刀具的选择和切削用量的确定………………………………………………4
2.1选择道具的原则………………………………………………………………4
2.2切削用量的原则………………………………………………………………4
2.3刀具表…………………………………………………………………………4
3.零件的检验……………………………………………………………………5
3.1加工中的检验…………………………………………………………………5
3.2加工后的检验…………………………………………………………………5
4.基点和节点的坐标计算………………………………………………………5
4.1葫芦的外轮廓编程……………………………………………………………5
4.2椭圆的外轮廓编程……………………………………………………………6
4.3两侧边凸台的编程……………………………………………………………7
4.4加工Φ20和Φ40的孔的编程………………………………………………8
4.5铣Φ8的孔编程………………………………………………………………10
5.加工中容易出现的问题及解决方法…………………………………………11
6.结束语…………………………………………………………………………12
7.参考文献………………………………………………………………………13
内容摘要
数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。
它所带来的巨大效益，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。
随着科学技术的快速发展，数控机床已是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。
数控机床的发展是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。
数控机床的大量使用，需要大批能熟练掌握现代数控机床编程、操作、维护的人员和工程技术人员。
对于刚从大专院校出来的我们而言，从社会实践中逐步掌握数控机床的操作、编程、维护的技术至关重要，而毕业论文就是一种学校对学生学以致用的总结与考核。
本论文以异形轮廓零件的加工工艺为主题，对加工中心加工零件进行了研究，从对其工艺分析入手，机床、刀具的选择及程序的编制，到加工完成及该零件的检验，完整而系统的说明了这一异形轮廓零件的加工过程。
根据此类零件加工工艺规律，简要总结分析此类加工件加工中容易出现的简单问题。
。
研究中，通过对零件结构，尺寸精度，形位精度，加工难点，工艺关键点的深入分析，采用工艺改进，以期通过加工实验达到图纸要求。
数控机床加工具有高精度、高柔性、高效率等特点，尤其适合加工具有复杂曲线和曲面轮廓的零件。
传统的机床不能完成形状轮廓复杂的工件，而且难以保证零件的精度要求，故采用FUNUC-0I系统立式加工中心加工此零件，可以提高加工中的稳定性，减少加工工序。
降低机床的故障率，提高生产效率，提高加工精度，削减废料量，缩短检验时间，降低刀具成本，改善库存量等。
由于加工中心的众多优势，所以它深受全球制造企业的青睐。
关键词形位精度工艺分析数控编程
在数控机床上异形轮廓零件的加工
引言
随着先进生产技术的发展，要求现代数控机床向高速度、高精度、高可靠性、智能化和更完善的功能方向发展。
作为一名数控技术工作者要在工作学习中不段的提高自身的素质，提高自身专业知识随时补充能量，要培养爱岗敬业精神，职业道德、职业素质。
掌握FUNUC-0I系统立式加工中心的操作，数控系统的使用，并能对此不规则零件进行工艺分析、合理选用切削用量、加工、质量分析等内容。
图纸内容包括内外形轮廓、孔系（通孔和交叉孔）、凸台等加工内容。
在加工中充分体现了理论知识指导实践的内涵。
1工艺分析
此图包括主视图、剖视图、轴侧图、左视图。
将工件坐标系建立在工件表面中心处。
加工中使用FANUC-0i系统立史加工中心、采用数控加工中心精密平口钳装夹。
加工中使用的量具及用量有刀具、内径千分表、外径千分表、卡尺、百分表.此图的难点有椭圆凸台、葫芦凸台、两侧耳朵凸台。
加工中考虑让刀、变形、精度保证等方面问题。
选择刀具时注意刀具不应该和工件有干涉，选择要适当。
根据图纸的要求和所用的机床及夹具等制订工艺过程、刀具表、工步等内容见以下论文内容。
零件工序分析的依据是:
1）.同一加工不仅表面按粗加工，半精加工，精加工次序完成，或全部加工表面按先粗加工，然后半精加工，精加工分开进行。
2）.对于既要铣面又要镗孔的零件，如各种箱体，可以先铣平面后镗孔，这样可以提高孔的加工精度。
3）.相同工件集中加工，应尽量按就进位置加工，以缩短刀具移动距离，减少空运行时间。
4）.在一次定位装夹中，尽可能完成所有能够加工的表面，以免出现定位误差。
工序步骤：
工序一选用Φ40端面立铣刀粗/精铣大平面。
工序二选用Φ10三刃直柄立铣刀铣外轮廓，以保证精度。
工序三选用Φ10三刃直柄立铣刀铣葫芦的外轮廓，以保证尺寸精度。
工序四选用Φ8三刃直柄立铣刀铣椭圆外轮廓。
工序五选用Φ8三刃直柄立铣刀铣两侧边凸台，以保证两凸台对称。
工序六选用Φ5中心钻铣Φ20和Φ40孔的中心孔，以保证尺寸精度。
工序七选用Φ10直柄麻花钻钻Φ20孔的底孔。
工序八选用Φ10三刃直柄立铣刀铣Φ20孔。
工序九选用Φ20直柄麻花钻钻Φ40孔的底孔。
工序十选用Φ10三刃直柄立铣刀铣Φ40孔。
工序十一选用Φ8三刃直柄立铣刀铣Φ8孔。
工序十二选用Φ8三刃直柄立铣刀铣I-R3的孔。
1.1工步表
工步号
加工刀具
加工部位
刀具半径mm
刀具号
1
端面立铣刀
粗铣大平面
20
T6
2
端面立铣刀
精铣大平面
20
T6
3
三刃直柄立铣刀
铣外轮廓
5
T1
4
三刃直柄立铣刀
铣葫芦的外轮廓
5
T1
5
三刃直柄立铣刀
铣椭圆外轮廓
4
T2
6
三刃直柄立铣刀
铣两侧边凸台
4
T2
7
中心钻
铣Φ20和Φ40孔的中心孔
2.5
T5
8
直柄麻花钻
钻Φ20孔的底孔
5
T3
9
三刃直柄立铣刀
铣Φ20的孔
5
T1
10
直柄麻花钻
钻Φ40孔的底孔
10
T4
11
三刃直柄立铣刀
铣Φ40孔
5
T1
12
三刃直柄立铣刀
铣Φ8的孔
4
T2
13
三刃直柄立铣刀
铣I-R3的孔
4
T2
2刀具的选择和切削用量的确定
2.1选择刀具的原则：
安装调整简单方便，刚度好，耐用度和精度高。
在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具的刚度。
2.2切削用量的原则：
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；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率，经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书，切削用量手册并结合经验而定。
2.3刀具表
刀具号
刀具类型
刀具直径
刀具材料
进给速度mm/min
主轴转速r/min
刀具半径补偿
刀具长度补偿
T1
三刃直柄立铣刀
Φ10
高速钢
200
1000
H/D1
T2
三刃直柄立铣刀
Φ8
高速钢
200
1200
H2/D2
T3
直柄麻花钻
Φ10
高速钢
50
700
H3/D3
T4
直柄麻花钻
Φ20
高速钢
40
500
H4/D4
T5
中心钻
Φ5
高速钢
120
250
H5/20mm
T6
直柄铣刀
Φ10
高速钢
200
800
D6/5mm
H6/5mm
T7
三刃直柄立铣刀
Φ14
高速钢
180
600
D7/7mm
H7/9mm
T8
钻头
Φ8
高速钢
150
800
H8/3mm
T9
直柄麻花钻
Φ11.7
高速钢
120
400
H9/7mm
3零件的检验
3.1加工中的检验
自动测量装置，作为辅助装置安装在机床上。
这种检验方式能在不影响加工的情况下，根据测量结果，主动地控制机床的工作过程，如改变进给量，自动补偿刀具磨损，自动退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产生废品，故又称为主动检验。
主动检验属在线检测，即在设备运行，生产不停顿的情况下，根据信号处理的基本原理，掌握设备运行状况，对生产过程进行预测预报及必要调整。
在线检测在机械制造中的应用越来越广。
3.2加工后的检验
通常在专用检验夹具上进行检验。
单件小批生产中，尺寸精度一般用外径千分尺检验；大批大量生产时，常采用光滑极限量规检验，长度大而精度高的工件可用比较仪检验。
表面粗糙度可用粗糙度样板进行检验；要求较高时则用光学显微镜或轮廓仪检验。
圆度误差可用千分尺测出的工件同一截面内直径的最大差值之半来确定，也可用千分表借助V形铁来测量，若条件许可，可用圆度仪检验。
圆柱度误差通常用千分尺测出同一轴向剖面内最大与最小值之差的方法来确定。
主轴相互位置精度检验一般以轴两端顶尖孔或工艺锥堵上的顶尖孔为定位基准，在两支承轴颈上方分别用千分表测量。
4基点和节点的坐标计算
根据设定的工件坐标系，使用CAXA编程软件对实物进行实体编辑，通过绘图软件测量得出圆弧倒角切点坐标，简化编程难度。
4.1葫芦外轮廓
程序说明
O0001；葫芦外轮廓主程序名
G80G40G15；取消钻孔循环、取消刀补、取消极坐标
G54G90S700M03F100TI；调用第一坐标系、绝对值编程、主轴转速、主轴转向、主轴进给速度，调用T1把刀
G00X100Y0；快速定位、X轴和Y轴指定坐标点
Z10；快速移动到Z轴指定坐标点
G01Z0；直线插补、Z轴以指定走刀速度到坐标点
#1=1
WHILE[#1LE8]D01；循环语句、变量#小于等于8时执行D01与END1的程序之间
G01Z-#1；
G01G41X78.75D1；
G02X11.3Y-23R37.5；
G03X-20.5Y-18R22.5；
G02X-52.6Y-12.3R22.5；
G03X-65.7Y-10R10；
G01X-70；
G02Y10R10；
G01X-65.7Y10；
G03X-52.6Y12.3R10；
G02X-20.3Y18R22.5；
G03X11.3Y23R22.5；
G02X78.75Y0R37.5；
G01G40X100；
#1=#+1；变量计算
END1；循环结束
G00Z100；
M05；主轴停止
M30；程序停止并返回程序开头
4.2椭圆外轮廓
O0002；
G80G40G15；
G54G90S750M03F120T2；
G00X100Y0；
Z10；
G01Z0；
#4=-8；Z方向的变量初始值
WHILE[#4GE-10]D01；
G01Z#4；
#1=0；
WHILE[#1LE360]D02；
#2=85*Cos[#1]；
#3=50*Sin[#1]；
G01X#2Y#2;
#1=#1+1；
END2；
#4=#4-1；
END1；
G00Z100;
M05;
M30;
4.3两侧边凸台
O0003；两侧凸台外轮廓加工
G80G40G15；
G54G90S750F120M03T2；
G00X45Y-100；
Z10；
G01Z-10；
G01G41Y-90D2；
X-45；
X-23．7Y-68.7；
G02X-11.9Y-67R10;
G03X11.9Y-67R25;
G02X23.7Y-68.7R10;
G01X45Y-90;
G00Z2;
X45Y90;
G01Z-10;
G01X23.7Y68.7;
G02X11.9Y67R10;
G03X-11.9Y67R25;
G02X-23.7Y68.7R10;
G01X-45Y90;
G01X-45Y90;
G01G40Y100;
G00Z100;
M05;
M30;
4.4加工Φ20和Φ40的孔
O0004；葫芦外轮廓程序
G80G40G15；
G54G90S1200M03F150T5；
G00X41.25Y0;
G00Z10;
G81Z-1.5R3;
X-33.75;
G80GOOZ50;
M05;
G91G30X0YOZ0;
T3;
M06;
G54G90S700M03F50;
G00X-33.75Y0;
Z10;
G83Z-45R3Q3;
G80G00Z50;
G91G30X0Y0Z0;
T4;
M06;
G54G90S500M03F40;
G00X41.25Y0;
Z10;
G83Z-45R3Q3;
G80G00Z50;
M05;
G91G30X0Y0Z0;
T1;
M06;
G54G90S1500M03F500;
G00X-33.7Y0;
Z10;
G01Z0;
G01G42X-23.7D1;
#120.2;
WHILE[#1Le#1]D01；
Z-#1；
G02X-23.7Y0Z-10J0;
#1=#1+0.2;
END1；
G01G40X-33.7;
G00Z50;
M05;
G91G31X0Y0Z0;
T1;
M06;
G54G90S1500M03F500;
G00X41.25Y0;
Z10;
G01Z0;
G01G42X61.25D1;
#2=0.2；
WHILE[#2LE41]DO2；
Z-#2；
G02X61.25Y0Z-20J0；
#2=#2+0.2；
END1；
G01G40X41.25；
G00Z100；
M05；
M30；
4.5铣Φ8的孔
O0005；加工Ф8孔程序
G80G40G15；
G54G90S1200M03F150T5；
G00X70Y-70；
Z10；
G81Z-1.5R3;
X-70Y70;
G80G00Z50;
M05;
G91G30X0Y0Z0;
T3;
M06;
G54G90S700M03F50;
G00X70Y-70;
Z10;
G83Z-45R3Q3;
X-70Y70;
G80G00Z50;
M05;
G91G30X0Y0Z0;
T7;
M06;
G54G90S600M03F60;
G00X70Y-70;
Z10;
G83Z-45R3Q3;
X-70Y70;
G80G00Z100;
M05;
M30;
5加工中容易出现的问题及解决办法
问题1：
加工时对零件的装夹定位不能保证。
解决方法：
此零件属于不规则零件，装夹难度大，故在装夹零件时采用定位基准孔、挡块及压板相结合来确保。
问题2：
椭圆精加工时轮廓度达不到要求。
解决方法：
椭圆精加工时尽量把宏程序分度角度变小
问题3：
编制程序时圆弧加工轨迹不正确。
解决方法：
大于180度的圆弧编制程序时R应为负。
参考文献：
[1]王永章，杜君文，程国全主编.《数控技术》，高等教育出版社，2001.
[2]李善术主编.《数控机床及其应用》，机械工业出版社，2001.
[3]陈志雄主编.《数控机床与数控编程技术》，电子工业出版社，2003.
[4]李善术主编.《数控机床及其应用》，机械工业出版社，2001.
[5]徐宏海主编.《数控加工工艺》,中央广播电视大学出版社,2008
[6]罗学科，谢富春主编.《数控原理与数控机床》，化学工业出版社.2004.
[7]中国机械工业教育协会组编，《数控技术》，机械工业出版社，2001.
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