数控铣削编程与操作设计

摘 要数控技术是一项高速发展的现代先进技术，数控加工程序是有多道复杂的程序组成的，本文从数控铣床的工作原理出发，并通过实际零件图 2-1 的数控铣床铣削加工。分析其加工工艺，包括零件图的工艺性分析、加工方法的选择、定位与加紧方式的选择、加工顺序的安排、走刀路线的确定、加工刀具的选择、切削用量的选择等。分析其加工的程序编制过程，详细记录每个步骤编写的程序。分析零件实操的操作过程，包括准备工作及刀具的夹紧、对刀、程序录入、加工成品、校对测量值等方面。通过介绍数控机床典型零件的铣削的加工过程，了解数控技术的应用与操作，促进数控技术的推广与发展。关键词：数控技术；数控铣床；数控编程；数控操作ABSTRACTNumerical control technology is a rapid development of modern advanced technology, the nc machining program is a multi-channel complex composition, in this paper, starting from the working principle of CNC milling machine, and through the actual parts CNC milling machine milling figure 2-1. Analysis of the processing technology, including the detail drawings manufacturability analysis, processing methods choice, the choice of the ways of positioning and intensify, the processing sequence arrangement, the determination of feed line, processing cutting tool selection, selection of cutting parameter, etc. Analysis of the machining process of programming, detailing each step program. Analysis of components in field operation process, including the preparation and tool clamping, the knife, program input, processing and finished product, calibration of measurement, etc. Through the introduction of typical parts of nc machine tools milling machining process, understand the application of numerical control technology and operation, promote the popularization and development of numerical control technology.Key words: CNC milling machine；CNC programming of numerical；control technology ；numerical control operation目 录第一章 绪论 .11.1 数控铣床 .11.2 数控编程的内容和步骤 .1第二章 加工零件图 .3第三章 加工工艺分析与选择 .43.1 零件的工艺分析 .43.2 夹具的选择 .43.3 确定加工顺序 .53.4 刀具选择 .53.5 切削用量选择 .63.6 拟定数控切削加工工序卡 .7第四章 零件加工步骤 .84.1 确定编程原点 .84.2 按工序编制各部分加工程序:注（FANUC 0i 系统） .84.3 主要操作步骤 N270 Y-40 .10结 论 .17参考文献 .18谢 辞 .19天津工业大学毕业设计（论文）1第一章 绪论1.1 数控铣床数控铣床主要采用铣削方式切除工件表面的加工余量，获得零件所需尺寸、形状和表面粗糙度。数控铣床主要是依据在主轴上安装的刀具及加工程序，通过不断改变铣削刀具与工件之间的相对位置，加工出各种复杂的零件。数控铣床（加工中心）配置的数控系统不同，使用的指令在定义和功能上有一定的差异，但其基本功能和编程方法还是相同的。加工中心与数控铣床的不同之处在于加工中心配置了刀库与自动换刀装置，可实现自动换刀。数控铣床特点 与普通铣床相比，数控铣床具有以下特点：（1）半封闭或全封闭式防护（2）主轴无级变速且变速范围宽（3）采用手动换刀，刀具装夹方便（4）一般为三坐标联动（5）应用广泛1.2 数控编程的内容和步骤数控编程是指编程人员依据零件图样上的尺寸标注及技术要求，制定出合理的加工方案，通过直接编程或 CAD/CAM 软件获得数控加工所需程序的全部过程。 数控编程的内容：数控编程的主要内容有：分析零件图样，确定工艺加工过程，数值计算，编写零件加工程序单，输入传送程序，程序检验，首件试切。数控编程的步骤：1）分析零件图样和工艺处理；2）数值计算3）编写零件加工程序单4）输入传送程序5）程序检验，首件试切数控编程的方法包括以下两种：天津工业大学毕业设计（论文）2（1）手工编程。手工编程是指编程员用数控机床提供的指令直接编写出零件加工程序及相关技术文件的编程过程。对于几何形状或对点位加工不太复杂的零件，编程计算较简单、程序量不大，手动编程即可实现，但对形状复杂的零件来说，程序量很大并且计算非常繁琐，这是用手工编程困难且易出错，则应采用自动编程。（2）自动编程。编制工作的大部分或全部由计算机完成的零件编程称为自动编程。编程人依照零件图纸上的几何尺寸和工艺要求，将图形信息输入到计算机中，然后由计算机自动处理生成刀具中心轨迹，便可编写出加工程序清单。计算机自动编程代替编程人员手工编程，不仅可以提高编程效率，而且解决了许多复杂零件的编程难题，并且避免了许多因人为因素而产生的错误。天津工业大学毕业设计（论文）3第二章 加工零件图图 2-1天津工业大学毕业设计（论文）4第三章 加工工艺分析与选择3.1 零件的工艺分析该零件图主要由平面、孔系及内外轮廓组成，首先粗、精铣坯料上表面，以便深度测量；然后粗、精铣削内、外轮廓，最后钻、铰孔。上表面铣削用立铣刀加工；内、外轮廓铣削用键槽铣刀和立铣刀进行粗精加工；孔加工用中心钻定位和粗加工，再用铰刀扩孔以达到要求的精度；其工艺路线安排如下：1）粗铣坯料下表面作为基准面2）粗、精铣坯料上表面，粗铣余量根据毛坯和成品计算，由程序控制，并留精铣余量 0.5mm。3）用 10 铣刀铣外轮廓4）用 20 键槽铣刀粗铣 25 内轮廓和 36X36 凹槽5）用 8 铣刀精铣 25 内轮廓和 36X36 凹槽6）用中心钻定位 210+0.022 0 中心孔7）用 9.8 麻花钻钻 210+0.022 0 孔8) 用 10+0.022 0 机用铰刀铰 210+0.022 0 孔此论文设计中的实例零件，无特殊要求的情况下，表面粗糙度是 Ra3.2mm，可采用先粗铣后精铣的加工方案。按照以上的加工方法可以保证零件尺寸、公差以及表面粗糙度的要求。3.2 夹具的选择数控加工选择夹具时不仅要保证夹具的坐标与机床的坐标方向相对固定而且还要能协调零件与机床坐标系的尺寸。为满足实例图纸要求，我们选用简单的夹具平口钳，如图 3-1 所示，将夹具平口钳装在工作台上，用百分表校正，X、Y 方向用寻边器对刀，Z 方向用对刀仪进行对刀，以确定工件坐标原点，选择上述装夹方式结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。天津工业大学毕业设计（论文）5图 3-13.3 确定加工顺序数控铣削加工与数控机床加工类似，一般都先加工平面，先选主要基准面进行加工，再逐渐加工其他平面；然后钻孔；整个过程先进行粗加工，再进行半精加工和精加工；来确定零件的加工顺序，本论文的加工顺序选择如下：粗铣加工定位基准面（底面）粗、精加工上表面以保证深度尺寸 18mm内外轮廓铣削钻扩孔加工3.4 刀具选择铣削加工选取刀具时，不仅要使被加工工件的表面尺寸和形状与刀具的尺寸相适应而且还要遵循以下几点：（1）在生产加工平面零件周边轮廓时，常采用立铣刀，铣削平面时，应选硬质合金刀铣刀；（2）加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；（3）加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的立铣刀或玉米铣刀；（4）对一些立体形面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。（5）曲面加工时常采用球头刀，但在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，因而采用环形刀。（6）在单件或小批量生产中，为取代多坐标联动机床，常采用鼓形刀或锥形刀来加工一些变斜角零件。（7）在五坐标联动的数控机床上加工一些球面时，采用加镶齿盘铣刀（盘形刀）其效率比用球头形刀高近 10 倍，并可获得好的加工精度。天津工业大学毕业设计（论文）6表 3-1 本设计中刀具的选择序号刀具编号刀具规格名称 数量 加工表面 备注0 T00 16 硬质合金铣刀 1 粗精铣上表面，粗铣下表面1 T01 10 硬质合金铣刀 1 铣外轮廓2 T02 20 键槽铣刀 1 粗铣25 圆孔和 36X36 凹槽3 T03 8 高速钢立铣刀 1 精铣25 圆孔和 36X36 凹槽4 T04 3 中心钻 1 定位10 圆孔5 T05 9.8 钻头 1 钻 2*10+.022底孔6 T06 10+.022 铰刀 1 钻 2*10+.022通孔3.5 切削用量选择切削用量主要包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给速度（进给量）。主轴转速根据机床和刀具允许的切削速度来确定；背吃刀量主要受机床刚度的制约，在机床刚度允许的情况下，尽可能加大背吃刀量；进给量要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。切削用量的选择将直接影响表面质量、加工精度、生产率和经济性，其确定原则与普通加工相似。具体数据应根据机床使用说明书、切削用量手册，并结合实际经验而定。在铣削加工中从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是:先选背吃刀量或侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。切削用量除了遵循以上的规定以为，还应考虑刀具差异、机床特性以及数控机床生产率。综合给出本论文设计的实例零件的切削用量参见下表 3-2：表 3-2 实例零件的加工刀具与切削用量参数刀具编号 加工内容 刀具参数 主轴转速 S/（r/min）进给量 f/(mm/min)00 粗精铣上表面，粗铣下表面16 硬质合金铣刀1200 10001 铣外轮廓 10 硬质合金铣刀 700 100天津工业大学毕业设计（论文）702 粗铣25 圆孔和 36X36 凹槽20 键槽铣刀500 5003 精铣25 圆孔和 36X36 凹槽8 高速钢立铣刀850 1001508004 定位 3 中心钻 1200 10005 打通孔 9.8 钻头 1000 10006 铰孔2*10+.02210+.022铰刀350 503.6 拟定数控切削加工工序卡工艺卡片是以工序为单位，详细说明零件工艺过程的工艺文件，卡片中反映各道工序的具体内容和加工要求、工步的内容以及安装的次数、采用的设备及工装。因此，该卡片不能直接指导工人操作，但可帮助管理人员及技术人员掌握零件加工过程，因此它是生产管理、生产调度及制定其他工艺文件的基础。分析实例零件的工艺特性，制定如下图表 3-3 所示的加工工序卡，以指导编程和加工操作。表 3-3 数控加工工序卡产品名称代号 零件名称 零件图号单位名称 天津工业 大学 数控铣削编程与操作设计 端盖工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间平口钳 FANUC 0i 系统 数控中心工步号 工步内容刀具号/mm刀具规格/mm主轴转速/mm进给速度/mm背吃刀量/mm备注00 粗铣下表面 T00 16 1200