完整零件的数控雕铣机铣削编程与设计.docx

1、完整零件的数控雕铣机铣削编程与设计摘 要电火花成形机是当前模具业中要紧的生产设备，铜电极的需求量较大，但由于铜电极一样体积较小，价钱昂贵，故其加工余量较小，生产缺乏专业设备。在那个地址用于精加工，小刀具的雕铣机就有了用武之地，它能够高效精细加工棱角分明、形态新颖的电火花成形电极。本设计研究的确实是雕铣机关于紫铜电极的加工实例，由工件的三维造型选择夹具，装夹方式，确信加工顺序，选择适合刀具，切削用量。 关键词：铜电极，小刀具，高效，精细 1 前言雕铣机它是数控机床的一种。2007年我国的雕铣机产业产能已经超过10000台/年,产值超过15亿RMB。目前雕铣机的生产要紧以广东、北京、浙江三大板块主

2、导。一样以为雕铣机是利用小刀具、大功率和高转速主轴电机的数控铣床。国外并无雕铣机的概念，加工模具他们是以加工中心铣削为主的，但加工中心有它的不足，专门是在用小刀具加工小型模具时会显得力不从心，而且本钱很高。国内开始的时候只有数控雕刻机的概念，雕刻机的优势在雕，若是加工材料硬度比较大也会显得力不从心。雕铣机的显现能够说填补二者之间的空白。雕铣机既能够雕刻，也可铣削，是一种高效高精的数控机床。雕铣机其实确实是介于雕刻机与加工中心之间的一种数控机床，是在雕刻机的基础上加大了主轴、伺服电机功率，床身经受力，同时维持主轴的高速，更重要的是精度很高。雕铣机还向高速进展，一样称为高速机，切削能力更强，加工精

3、度超级高，还能够直接加工硬度在HRC60以上的材料，一次成型。但由于其钢性差因此不可能进行重切削，其要紧用于完成较小铣削量，小型模具的精加工，适合铜工、石墨等的加工。雕铣性能够明白得为既可做精细雕刻，又能做切割、镂铣。例如做三维雕刻，尽管落差专门大，但200mm宽材料可一次完成，一次进刀量相当大。雕铣机可供选用的刀具直径规格从1mm16mm，其刀具长度为5080mm。咱们能够灵活利用，装细刀干细活，装粗刀干大活。由于机械设计注重重型负载，机架钢性大，Z轴行程大，因此不仅能够做小型雕刻机的工艺，更可高速切割厚的板材，一次进刀量可达20mm30mm，这是雕刻机全然做不到的工艺制造。2 数控技术数控

4、加工数控加工确实是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的操纵系统对输入信息进行运算与操纵，并非断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行互换和放大处置，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零件，因此数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工是机械行业一门新的专业，数控技术是数字程序操纵数控机械实现自动工作的技术。它普遍用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工和生产进程自动化问题。随着运算机、自动操纵技术的飞速进展，数控技术已普遍地应用于数控机床、机械人和各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速进展，对数

5、控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的进展和提高。随着改革开放深切进展，全国专门是国有大中型企业及三资企业，在生产中都普遍地应用了数控加工技术和运算机辅助加工技术。由于市场竞争日趋猛烈，从而致使对专业人材的大量需求。随着民营经济的飞速进展，我国沿海经济发达地域(如广东，浙江、江苏、山东)，数控人材更是供不该求， 因此我感觉数控行业有着十分广漠的前景，因此就有试着做这方面设计的念头，又因为咱们在校时也开了这方面的课程，我对数控的编程又有必然的了解，就选择典型零件的数控雕铣机铣削编程与操作设计那个课题。要成为数控编程员就要具有：把握数控加工工艺知识和数控机床的操作，把握机械的设计和制造专业知

6、识，熟练把握三维CADCAM软件，如UG、Pro-E等；熟练把握数控手工和自动编程等技术；如此的高的要求就更能考察咱们的综合知识把握的怎么样，因此我情愿同意那个任务，来自我查验一下自己是不是合格一个的大学生。 数控编程及其进展数控机床和一般机床不同，整个加工进程中不需要人的操作，而由程序来进行操纵。在机床上加工零件时，第一要分析零件图样的要求、确信合理的加工线路及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；然后把全数工艺进程和其他辅助功能（主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，通过调试跋文录在操纵介质上；最后输入到书空机床的数

7、控装置中，以此操纵数控机床完成工件的全数加工进程。因此，把从零件图样开始到取得正确的程序载体为止的全进程称为零件加工程序的编制。数控编程一样分为手工编程和自动编程两种：（1）手工编程手工编程是指程序编制的整个进程步骤几乎全数是由日人工来完成的。关于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，犯错的机遇较少，这时用手工编程即及时又经济，因此手工编程仍被普遍地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。可是工件复杂，专门是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序比较长的，利用手工编程将十分烦琐、费时，而且容易显现错误，常会显现手工编程工作跟不上数控机床加工的情形。阻碍数控机床的开

8、动率。现在必需用自动编程的方式编制程序。（2）自动编程自动编程有两种：APT软件编程和CAM软件编程。APT软件是利用运算机和相应的处置程序后置处置程序进行处置，以取得加工程序的编程方式。在具体的编程进程中，除拟定工艺方案仍要紧依托人工方案外，（有些自动编程系统能自动确信 最正确的加工工艺参数）， 其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完成。编写人员只需根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，宾噶在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数据加工纸带，或将加工程

9、序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。CAM软件是将加工零件以图形形式输入运算机，由运算机自动进行数值计算前置处置，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，再通事后置处置形式加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的显现使得一些计算烦琐、手工编写横困难的。或手工无法编出的程序都能实现。本设计依照零件的具体加工位置和零件的工艺特点，能够选择手工编程、也能够利用运算机进行自动编程的方式。 数控雕铣机雕铣机的结构与特点 雕铣机都能够利用标准的CAD/CAM软件如：MasterCam Cimatron Pro-E UG等。数控雕铣机和雕刻机、加工中心在外观结构上都超级类似，下面就三者进行比较分析：（1

10、）从概念上讲加工中心：港台、广东一带称之为电脑锣，是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。第一台加工中心出此刻1958年的美国。它能够实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工，功能专门强调“铣”。雕刻机：它主轴转速高适合小刀具的加工，扭矩比较小，着重于“雕刻”功能，例如木材（专门加工木板的称为木雕机）、双色板、亚克力板等硬度不高的板材，不太适合强切削的大工件。目前市面上的大多数打着雕刻机旗号的产品都是为加工工艺品为主，本钱低，由于精度不高，不宜用于模具开发；但也有例外的例如晶片雕刻机。雕铣机：顾名思义。确实是能够雕、也可铣，雕刻机的基础上加

11、大了主轴、伺服电机功率，床身经受力，同时维持主轴的高速，更重要的是精度很高。雕铣机还向高速进展，一样称为高速机，切削能力更强，加工精度超级高，还能够直接加工硬度在HRC60以上的材料，一次成型。（2）从外观体积上讲加工中心体积最大，大型的1690型机体积在4m*3m，小型的850型机也在*；雕铣机次之，比较大型的750型机一样在*2m；雕刻机最小。（3）从机械结构上讲加工中心一样采纳悬臂式，雕铣机和雕刻机一样多用龙门式架构，龙门式又分为栋梁式和定梁式，目前雕铣机以定梁式占多数。（4）从指标数据上讲主轴最高转速（r/min）：加工中心8000；雕铣机最多见24000，高速机最低30000;雕刻机

12、一样与雕铣机相同，用于高光处置的雕刻性能够达到80000，但那用的就不是一样的电主轴而是气浮主轴。主轴功率：加工中心最大，从几千瓦到几十千瓦都有；雕铣机次之，一样在十千瓦之内；雕刻机最小。切削量：加工中心最大，专门适合重切削，开粗；雕铣机次之，适合精加工；雕刻机最小。速度：由于雕铣机和雕刻机都比较轻巧，它们的移动速度和进给速度比加工中心要快，专门是配备直线电机的高速机移动速度最高达到120m/min精度：三者的精度差不多。加工尺寸：工作台面积能够比较好的反映那个。国内加工中心最小的工作台面积（单位mm，下同）在830*500（850机）；雕铣机的最大的工作台面积在700*620（750机），最

13、小的是450*450（400机）；雕刻机一样可不能超过450*450，常见的是45*270（250机）。应用对象：加工中心用于完成较大铣削量的工件的加工设备，大型的模具，硬度比较的材料，也适合一般模具的开粗；雕铣机用于完成较小铣削量，小型模具的精加工，适合铜工、石墨等的加工；低端的雕刻机那么偏向于木材、双色板、亚克力板等硬度不高的板材加工，高端的适合晶片、金属外壳等抛光打磨。一样以为：加工中心、雕铣机既能够做产品，也能够做模具，雕刻机只能够做产品。数控雕铣机用于完成较小铣削量，或软金属的加工设备。 雕铣机非移动部份钢性要求好移动部份钢性要以灵活为前题下，尽可能的轻一些，同时维持必然的钢性。 优

14、势：可进行比较细小的加工，加工精度高。关于软金属可进行高速加工；缺点：由于钢性差因此不可能进行重切削。 关于数控铣和加工中心因为要求低转速大扭据，因此必然需要主轴变速箱来的减速比来提升扭力的转速低而精度差是不可幸免的，因此不大可能用小半径刀具。关于雕铣机来讲要主轴工作在23万RPM才可工作，回转精度一样2个左右，不然断刀现象全很严峻，因此必然要用电主轴，即电机和主轴是一体的。关于高速切削设备来讲，要求内藏式电主轴，而且在低转速时也要用必然的扭矩要有油水冷却机来维持主轴工作温度恒定主轴功率要在8KW以上,转速要超过25000RPM数控雕铣机。数控雕铣机进给系统机械传动类似铣床，模型图如图2-1：

15、图2-1雕铣机的坐标轴操纵（1）在机床操作面板上，把MODE SELECTION 上的旋扭转得手动挡，进入手动工作模式，按住方向键“+Z”，“+X” ，“+Y”或“-Z”，“-X” ，“-Y”能够移动单轴、两轴或三轴，移动速度由进给旋扭操纵。（2）若是同时按下快速移动键和相应的坐标轴，那么坐标轴以快进速度运行。犹如时按下快速移动键和“-X” 键，那么工作台快速向X 轴负方向移动。（3）在机床操作面板上，把MODE SELECTION 上的旋扭转得手轮挡 ，进入手轮工作模式，可实现用手摇脉冲发生器操纵各坐标轴增量移动，增量值的大小由手摇脉冲发生器中步距按扭来操纵。如图2-2所示：图2-2按住手摇

16、脉冲发生器左侧的小黄扭，选择需要移动的坐标轴，转动手持操作器上的把手，向+方向转动，可使相应坐标轴向正方向移动，反之亦然。当改变步距倍率时，坐标轴移动速度会发生相应转变。“x1”代表手轮每转一小格，机床相应坐标轴移动； “x10” 代表手轮每转一小格，机床相应坐标轴移动, “x100” 代表手轮每转一小格，机床相应坐标轴移动。雕铣机的日常保养与保护雕铣机为周密数控设备，必要的日常保护与保养对本机的利用寿命及精度相当重要。要按以下要求进行保养及保护：（1）每次开机后都要使机床的机械坐标原点复位。（2）持续运行时刻天天10小时以下，保证冷却水的清洁及水泵的正常工作，绝不可使水主轴电机显现缺水现象，

17、按时改换冷却水，以避免水温太高。冬季若是工作环境温度太低可把水箱里面的水换成防冻液。（3）每次机械利用完毕，要注意清理，务必将平台及传动系统上的粉尘清理干净，按期（每周）对传动系统（X、Y、Z三轴）润滑加油。X、Y、Z三轴光杆用机油进行保养；丝杆部份加高速黄油；冬季若是工作环境温度太低丝杆、光杆（方形导轨或圆形导轨）部份应先用汽油进行冲洗清洁，然后加入机油，不然会造成机械传动部份阻力过大而致使机械错位。（4）对电器进行保养检查时，必然要切断电源，待监视器无显示及主回路电源指示灯熄灭后，方可进行。3 数控雕铣机的加工实例 工件图工艺分析该工件为电火花加工用的紫铜电极，工件图要紧由平面、孔系及内外

18、轮廓组成。原材料为604030的紫铜毛坯，表面粗糙度要求不高。成件轮廓如图3-1所示（详细资料见附件9）：图3-1 确信装夹方案在装夹前，要先将工件“打平打直”，方式有很多种，应实际情形而变，但目的都是将工件几安在机床的机械坐标系中定位。那个地址介绍一种：使要加工工件的顶面与机床机械坐标系的X与Y轴所成的面相平行；工件高与机床机械坐标系的Z轴相平行，或工件长与机床机械坐标系的X轴相平行。在雕铣机上装夹工件用的最多，也是最普遍的是502胶水。由于其价钱廉价，操作简便，成效明显，取得了普遍的应用。一样装夹工件有以下几种方式：（1）直接将工件用502胶水粘在机床基台上。优势：固定方便，本钱低，工件几

19、何定位较准确。缺点：将502铲除时，会破坏机床基台的平整，下次装夹工件时工件较难打平打直；第二当工件与机床基台的接触面积较小时，工件会经受不了刀具的作使劲而与基台离开。（2）关于与基台接触面小的工件，在工件底部打螺纹孔，将其用螺丝固定在一块较大的平板上，然后再将平板固定在基台上。优势：固定较方便，本钱低，选材方便。缺点：需另外钻螺纹孔；关于加工深度较大的小工件不适用；工件几何定位不准。（3）先将台虎钳固定在基台上，然后夹紧工件。优势：关于加工余量小的工件一样适用，工件几何定位较准确。缺点：台虎钳装夹的工件大小有限；工件底部余量要大，必需足够夹紧工件。由于工件体积较小，在机床基台上较难固定，综合

20、各方面因素，本设计装夹方式选用第3种。把台虎钳放置在基台上，将百分表坐固定在机床主轴上，百分表测量头接触台虎钳内钳口，手动沿X 方向往复移动工作台，观看百分表指针，校正钳口对X 轴方向的平行度，应使百分表指针转变范围不超过，然后将台虎钳固定在机床基台上（固定方式可选择螺母或502胶水）。然后夹上毛坯，由于毛坯加工的最大深度为,故将毛坯的15mm露出钳口以上。略微夹紧工件，然后用相同的方式用百分表使其竖直方向与机床Z轴相平行，夹紧毛坯。装夹如图3-2所示：图3-2 确信加工顺序加工顺序的选择直接阻碍到零件的加工质量、生产效率和加工本钱。依照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原那么确信加工顺

21、序。关于精加工可利用小刀具的雕铣机而言，确信加工顺序时，一样利用的刀具都是从大到小。由于毛坯上表面装夹之时很难使其维持水平，故加工之前先编一个光平面的程序；然后粗铣内外轮廓，底大圆，底座；铣4个圆角；光刀精铣；钻顶小孔，叠中心孔。 刀具选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅阻碍机床的加工效率，而且直接阻碍加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方式相较，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、耐费用高，而且要求尺寸稳固、安装调整方便。这就要求采纳新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被

22、加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采纳立铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采纳球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采纳球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因此采纳环形铣刀。雕铣机经常使用的刀具为双刃硬质合金立铣刀，属高速刀。经常使用规格（直径）为-4mm(4mm的刀把现磨)，6mm，8mm，10mm，12mm。大型雕铣还可用16mm乃至20mm的刀具。雕铣机关于刀具的运用十分灵活，一样除打定位和穿孔选择无刀尖半径的“平刀”外，大体都有适量的刀尖半径。磨出来的刀刀尖要齐

23、平，两个刀刃要在同一条直线上，中心要向里凹，刀头呈V字型。关于球刀（即刀尖半径等于刀具半径的刀具），刀头要足够圆，呈半圆型。当加工较深加工面时，刀具的刀刃后部要适当磨掉一些，以助排削。刀头要呈V字型的缘故：一样铣刀切削，当铣底面时，是靠刀尖来进行切削的，如刀头不凹，刀具会切不动工件，致使刀具过热泛红，冒火星，严峻时还会使刀断裂，破坏所加工的工件。但球刀例外，它完全相反，靠的是刀头中心进行切削的，因此当用到球刀时，所编的程序吃刀量都要比其他刀具小。随着雕铣机、雕刻机的普及，从事本行业的师傅们自我试探出了一种新型刀具，此刀具磨起来更方便，排削更畅通。他们称之为单片刀。此刀磨法：将刀具的刀头磨去一半

24、的量，即刀头的圆柱体磨去一半，把磨出来的那条直径作为刀刃。但要注意的是，刀刃要磨斜，只留一个刀尖。单片刀优势：磨起来方便，排削通畅，不易显现断刀现象，关于铣窄而深的槽成效尤其明显。缺点：应用单一，易磨损。本设计加工选用高速钢立铣刀。具体选刀如下表(表3-1)：序号刀具编号刀具规格名称加工表面刀尖半径 /mm1T016mm硬质合金立铣刀光上表面2T026mm硬质合金立铣刀粗铣内外轮廓，内底圆孔3T036mm硬质合金立铣刀铣底折角基台壁4T043mm硬质合金立铣刀精铣内外轮廓壁，铣内圆角5T053mm硬质合金立铣刀精铣内底面6T06硬质合金立铣刀精铣圆弧壁7T071mm硬质合金立铣刀钻顶面小孔8T

25、08硬质合金立铣刀叠中心孔（球刀）表3-1 切削用量选择切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力、切削速度、刀具磨损、加工质量和加工本钱均有显著阻碍。关于不同的加工方式，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原那么是：粗加工时，一样以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工本钱；半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工本钱。具体数值应依照机床说明书、切削用量手册，并结合体会而定。主轴转速雕铣机的主轴转速的确信一样以刀的大小和加工的材料而定。刀具越小，转速越大。本设计加工的毛坯材料为紫铜，纯度达

26、到99%以上，材质较软，主轴转速一样为10000r/min左右。一样雕铣机操纵面板上有一个转速调剂旋钮，为50%-120%，参照标准为所编程序里的转速，操作时可按情形通过调百分比来调剂转速。进给量确信进给量时，要综合考虑质量和效率，在不阻碍加工质量的情形下提高生产效率。空刀进给时速度要设尽可能快，切削时要以质量为先。背刀吃量一样机床的背刀吃量应依照加工余量确信。作为高速机，数控雕铣机加工金属工件有着吃刀量小的特点。关于材质较硬的工件，在粗加工时，其吃刀量往往只有左右，紫铜材质较软，背刀吃量一样设在左右。精加工时，吃刀量乃至只有。拟订数控切削工序卡 由于雕铣机的主轴转速，进给量，背刀吃量都已编制

27、在程序中，故一样雕铣机的数控切削工序卡只需要说明对应各程序的程序号，刀具规格，用途和加工最深度。数控切削工序卡如下表3-2：单位名称兴旺模具厂零件名称零件图号紫铜电极加工工序号程序编号夹具名称使用设备车间平口台虎钳控中心数工步号工步内容程序号刀具规格/mm刀尖半径/mm加工深度/mm01光上表面A1602粗铣内外轮廓，内底圆孔A2603铣底折角基台壁A3604精铣内外轮廓壁，铣内圆角A4305精铣内底面A5306精铣圆弧壁A607钻顶面小孔A7108叠中心孔A8球刀表3-2加工程序确信编程原点雕铣机上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时依照零件的特点来选定的，为了变成方便，一样

28、要依照工件形状和标注尺寸的基准和计算最方便的原那么来确信的工件上某一点为坐标原点，具体选择注意如下几点：（1）编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，如此便于坐标值的计算，并减少计算错误。（2）编程坐标原点应尽可能选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。（3）对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的某一角上。（4）Z轴方向的零点一样设在工件表面。对刀利用G54、G55、G56 等零点偏置指令，将机床坐标系原点偏置到工件坐标系零点上。也确实是确信工件上指定的相对坐标原点在机床机械坐标系中位置。一样实际加工时利用G54指令即可。对刀时，用手动模式

29、移动主轴和基台，当刀具离工件只有几毫米时，改用手轮模式。在实际操作时Z轴对刀时，操机师傅们,为了避免刀具划伤工件,一样会取8mm刀把对刀,取把恰好能从刀头和工件表面滚过时,Z方向刀补取-8mm。编制各部份加工程序（1）光平面。此程序要注意的是必需完全把面光出来，若是有一些地址没有光出来，要加深Z轴，直到完全光出来为止。加工程序见电子附件1。刀路模拟图如图3-3所示：图3-3（2）粗铣内外轮廓。加工深度为。加工程序见电子附件2。刀路模拟图如图3-4所示：图3-4（3）铣底座。加工深度为。加工程序见电子附件3。刀路模拟图如图3-5所示：图3-5（4）精铣内外轮廓,内圆角。加工深度为。加工程序见电子

30、附件4。刀路图如图3-6所示：图3-6（5）光刀精铣内底面。加工深度为。加工程序见电子附件5。刀路模拟图如图3-7所示：图3-7（6）光刀精铣内圆弧壁。加工深度为。加工程序见电子附件6。刀路模拟图如图3-8所示：图3-8（7）铣顶小圆孔。加工深度为。加工程序见电子附件7。刀路模拟图如图3-9所示：图3-9（8）叠圆锥孔。加工深度为。加工程序见电子附件8。刀路模拟图如图3-10所示：图3-10程序范例本设计是用Cimatron画图软件自动生成程序的。由于程序较长，打印版以程序5为例： ( TD= CR= ) G90 G80 G00 G17 G40 G54 G49 G00 Z10. M03 S10000 G00 Z10. G01 Z-5.83 F750 X17.501 F2500 G02 G01 G02 G01 G02 G01 G02 G01 G02 G01 G02 G01 G02 G01 G02 G01 G02 G01 G02 G01 G02 G01 G02 G01 G02 G01