数控铣削加工工艺分析与数控程序编制

摘 要本文详细的论述了导机凸模数控加工的加工工艺，通过分析加工零件的工艺，铣削的工装，工艺卡的制订以及编制程序时应注意的问题，解决实际问题。通过运用数控技术加工出导机凸模零件，能使自己在数控技术运用方面得到一次较为系统的训练，基本上达到了适应工厂的要求。 主要介绍包括数控机床简介，进给路线、加工余量、切削用量、机床夹具的选择等内容。最终完成零件的机械加工工艺过程卡片，数控加工工序卡片，工件的定位和夹紧方案草图，数控刀具卡片，数控加工进给路线图。关键词 导机凸模、 数控加工技术加工工艺分析、编程、数控刀具、数控加工进给路线。目 录摘 要1目录2前 言3第一章 课题分析41.1 设计课题课题分析41.1.1 设计课题目的41.2 工件的结构分析41.2.1 导机凸模加工要求41.2.2 导机凸模三维造型图6第二章 数控铣削加工工艺分析72.1数控加工工序72.2 工艺工序安排723加工顺序724装夹方案和夹具的选择825选择刀具826 切削参数及刀具路径827 确定切削用量19第三章 数控程序编制1931 Mastercam自动编程软件进行加工19致谢21参考文献22附录23数控加工程序单23刀具卡片24程序25前 言数控技术在制造业的广泛运用，使当今的制造业生产面貌涣然一新，在我国，数控技术与装备的发展也有相当大的进步。以pc平台为基础的国产数控系统及柔性制造系统逐渐运用于生产实践，通过对数控技术的运用使我们更好的掌握所学的专业知识。随着我国制造业的发展，数控加工的需求也在增加，它的总的发展趋势是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工艺适用性和经济性。而斜联结管的加工充分的适应了现代化生产的需要.。数控加工技术已广泛应用于机械加工制造业中，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等，其中数控铣削是复杂多变零件的主要加工方法。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件，但要达到预期的加工效果，编制高质量的数控程序是必不可少的，这是因为数控加工程序不公包括零件的工艺过程，而且还包括刀具的形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。对于简单的模具零件，通常采用手工编程的方法，对于复杂的模具零件，往往需要借助于CAM软件编制加工程序，如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、Mastercam等。无论是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的工艺参数，是编制高质量加工程序的前提。在这里我用UG造型、UG加工，充分的学习他们的优点，用于导机凸模的加工。 第一章 课题分析1.1 设计课题课题分析设计任务分析：（1）计算机绘制零件图和三维造型图；（2）完成导机凸模的工艺过程卡；（3）选择导机凸模数控加工的工装设计；（4）编制导机凸模的数控加工程序，并进行模拟加工；（5）撰写毕业设计计算说明书；（6）参加毕业设计答辩。1.1.1 设计课题目的本次毕业设计的主要内容是结合导机凸模零件进行编写数控加工工艺流程，根据材料，合理正确的选择数控机床和加工的刀具，正确的填写数控加工程序单、加工工艺过程卡片、数控加工工序卡、数控加工刀具卡片、数控加工进给路线图表。通过本次课题的完成，熟悉实际生产中加工工程图的全貌和具体要求，其次熟悉实际生产中加工工艺设计的全部方法。通过本课题的完成，使学生达到以下目的：学会查阅有关资料，初步掌握编制机械加工工艺规程的方法，能较好的编制数控加工工艺；掌握UG自动编程软件，使学生感觉到合作配合工作的重要性，再次熟悉实际生产过程中的程序设计过程及方法，最后学会独立分析解决问题、编写毕业设计说明书以及查找参考资料的方法。1.2 工件的结构分析1.2.1 导机凸模加工要求所加工零件为导机凸模，加工方式是单件生产。如图1-1所示零件为导机凸模零件，结构形状复杂，是适合数控铣削加工的一种典型零件。下面就该零件的工艺分析过程进行分析。图1-1 导机凸模a.结构分析如图1-1所示零件由一凸台,两个型腔及三个通孔构成，凸台是由圆弧面和平面组成。b.精度分析上表面相对于轮廓面的平行度为0.05；轮廓面的平面度为0.05；2-10通孔的精度等级为H8；24通孔的的精度等级为H7。c.毛坯、余量分析毛坯的材料为A3,毛坯为120X100X25；各边均有加工余量0.5mm。 d.结构工艺性分析零件尺寸的标准较统一,且无封闭尺寸；构成该零件轮廓形状的各几何元素条件充分无相互矛盾之处，有利于编程。1.2.2 定位基准选择加工外轮廓及型腔以下表面和四侧面为定位基准。1.2.3 工艺方案拟定通过查阅机械手册，根据导机凸模的结构特点，得出各表面的加工方案如下：外形 线割上下表面 粗磨-精磨2-10的通孔 线割 点钻绞24H7通孔线割 钻 扩 镗外轮廓 粗铣-精铣型腔 粗铣-精铣1.3 导机凸模三维造型图 根据老师给我们的二维图纸，设计我们所要绘制的三维图，我用UG把图用三维造出来，这样看上去非常直观，如图1-2所示。图1-2第二章 数控铣削加工工艺分析2.1数控加工工序第一道工序为：铣底部打开型腔第二道工序为：点钻绞孔 钻 扩 镗第三道工序为：铣外轮廓和型腔。22工艺工序安排1、对导机凸模进行工艺安排：下料磨削线割铣削去毛刺检验油封下料：线割120x100x25板块，单边0.2mm余量。磨削：磨外形尺寸达图要求。线割：线割2-10和24H7的通孔。铣削；铣外轮廓及型腔。钳工：去毛刺。检：检验。油封：清理、油封、入库。2.3加工顺序（工步顺序） 该工序的工步有六步：粗、精铣削加工打开型腔及外轮廓和型腔。根据基准先行，先面后孔，先主后次，先粗后精原则，工步1：粗铣打开型腔加工内容是打开状型腔，根据平面加工方案，以装夹的上表面为基准。考虑到精加工，根据零件的材料和刀具的刚性留0.1mm的精加工余量。工步2：精铣削打开状型腔加工内容是打开状型腔，根据平面加工方案，以装夹的上表面为基准。为保证零件的精度和粗造度，提高主轴转速和切削速度。工步3：粗铣削外轮廓加工内容是：铣削外轮廓，以下表面为基准确定平面高度，铣削加工外轮廓。考虑到精加工，根据零件的材料和刀具的刚性留0.1mm的精加工余量。工步4：精铣削外轮廓加工内容是：铣削加工外轮廓，以下表面为基准确定平面高度，铣削加工平面，为保证零件的精度和粗造度，提高主轴转速和切削速度。工步5： 粗铣削型腔加工内容型腔，以底面为基准确定各侧面的垂直度，进行粗加工，为保证精加工的余量及粗造度要求，表面留0.1mm的精加工余量。工步6： 精铣削加工型腔加工内容型腔，以底面为基准确定各侧面的位置精度，进行精加工，为保证加工粗造度要求，提高主轴转速。2.4 装夹方案和夹具的选择 根据工件的加工要求，可以看出关键只有厚度、平面度和垂直度要求，并不需要限制工件的全部自由度，只要限制X，Y方向的旋转和Z轴的移动，所以我们选择不完全定位原理。综上所述，夹具我选择平口钳。2.5 选择刀具在上述分析的基础上编写相应的机械加工工艺过程卡片，具体见附表1。2.6切削参数及刀具路径2.6.1 以下是底部打开状型腔的切削加工：以平面铣加工底部型腔，调出图形文件：底部型腔粗精加工图3。图2-1 底部型腔精加工选择“创建操作PLANAR_MILL加工（如图所示、图4）加工”命令，并设 图4置参数，选择加工刀具，进给速度选择加工部位，并生成刀轨，设置主轴转速。如图所示4、5所示： 图5底部型腔加工部位选择选取12.0的平刀除去毛坯材料。在弹出的加工界面视窗口，设置部件余量和底面余量为0.1 。单击“生成”。系统计算出刀具加工轨迹，如图6所示。可以看出开始刀具从定义的切削范围外下刀，然后在等Z值高度一层层加工，每层间下降的距离不大于设定的最大Z轴进给量0.1。图6底面型腔粗加工刀具路径 图7、实体仿真 底部型腔精加工 底部型腔精加工，分为光底和光侧两部分，可以沿着型腔轮廓生成光滑和流线型的刀具路径，平滑的刀具路径。 选择“创建操作加工”命令。选择“PLANAR_MILL”，选取12.0的平面铣刀，在“PLANAR_MILL”菜单中，参数设置如图8、9所示。 图8、光整底部与侧面的加工参数 刀具路径如图9所示： 图9、底部型腔精加工路径2.6.2 以下是外轮廓和型腔的粗精加工参数及路径：以面铣及平面铣加工外轮廓和型腔型腔，调出图形文件：外轮廓及型腔粗精加工图10。图10选择“创建操作FACE_MILL加工（如图所示、图11）加工”命令并设 置各项加工参数 图11外轮廓及型腔粗加工参数设置 图12外轮廓及型腔加工部位选择选取12.0的平刀除去毛坯材料。在弹出的加工界面视窗口，设置部件余量和底面余量为0.1 。单击“生成”。系统计算出刀具加工轨迹，如图6所示。可以看出开始刀具从定义的切削范围外下刀，然后在等Z值高度一层层加工，每层间下降的距离不大于设定的最大Z轴进给量0.1。 图13外轮廓及型腔加工路径 图14实体仿真外轮廓及型腔精加工 外轮廓及型腔精加工，分为光底和光侧两部分，可以沿着型腔轮廓生成平滑的刀具路径。 选择“创建操作加工”命令。选择“FACE_MILL”，选取12.0的平面铣刀，在“FACE_MILL”菜单中，参数设置如图15所示。 图15光整底面参数设置选择“创建操作加工”命令。选择“PLANAR_MILL”，选取12.0的平面铣刀，在“PLANAR_MILL”菜单中，参数设置如图16所示 图16光整侧面参数设置外轮廓及型腔精加工路径如图17所示： 图17外轮廓及型腔精加工路径2.7 确定切削用量2.7.1.打开状型腔的加工（1）粗铣型腔所用刀具为T01，四刃平刀，刀具直径为12，加工深度为 10 mm。 因为加工量较大，所以采用螺旋下刀切除全部余量，背吃刀量为10,平面铣刀铣平面，选择刀具重合度为80%,则侧吃刀量为14mm。根据机械加工切削数据手册书上表查得：V=30m/min. （2）精加工型腔所用刀具为T02，12四刃平面铣刀，刀具直径为12， 加工深度为10mm。平面铣刀铣平面，选择刀具重合度为80%,则侧吃刀量为14mm。根据机械加工切削数据手册书上表2.1查得，V=40m/min.2.7.2粗、精铣外轮廓及形腔 所用刀具T01和T02，平底立铣刀，刀具直径均为12。粗加工深度为10mm，因为为平底立铣刀铣平面，选择刀具重合度为80%,则侧吃刀量为14mm，即行距为16mm。根据机械加工切削数据手册书上表2.5（P2-122）查得：V取17m/min因此根据公式：Dn=1000V求得转速n=600r/min.精加工深度为10mm,根据机械加工切削数据手册书上表2.5（P2-122）查得：V取20m/min.同理可得： n=800r/min. 第三章 数控程序编制数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。1手工编程手工编程就是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质到程序校验都是人工完成。它要求编程人员不仅要熟悉数控指令及编程规则，而且还要具备数控加工工艺知识和数值计算能力。对于加工形状简单、计算量小、程序段数不多的零件，采用手工编程较容易，而且经济、及时。因此，在点位加工或直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用。对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面组成的零件，用手工编程就有一定困难，出错的概率增大，有时甚至无法编出程序，必须用自动编程的方法编制程序。2自动编程自动编程是利用计算机专用软件来编制数控加工程序。编程人员只需根据零件图样的要求，使用数控语言，由计算机自动地进行数值计算及后置处理，编写出零件加工程序单，加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。自动编程使得一些计算繁琐、手工编程困难或无法编出的程序能够顺利地完成。31采用UG自动编程软件进行加工，加工程序如下：%O0001(Sun Apr 18 17:52:41 2010)(D12)G40 G17 G49 G80 G90G28 G91 Z0.0S3000 M03G54G03 X29.9 Y-12.5 I0.0 J8.X26. Y-8.6 I-3.9 J0.0 F2200.G01 X-26.G03 X-29.9 Y-12.5 I0.0 J-3.9X-21.9 Y-20.5 I8. J0.0G00 Z-2.956X21.9Z-3.153X26. Y-8.6 I-3.9 J0.0 F2200.G01 X-26.G03 X-29.9 Y-12.5 I0.0 J-3.9X-21.9 Y-20.5 I8. J0.0G00 Z10.Z50.X0.0 Y0.0(LSJKK)G28 G91 Z0.0M05M09M30%（详见NC代码，与实体加工）谢 辞短暂二个月的毕业设计在匆匆忙忙中过去了，这次的毕业设计让我受益非浅，学到了很多新的东西，比如工艺设计的流程，加工的方案，加工的顺序，刀柄刀具的选择，切削用量的选择，以前这些数据都是随便定的，通过这次的实习才知道真正设计的时候都是要通过查阅相关的手册得来的。在三个月的时间中，我们学习了零件的工艺分析、数控机床的选用，零件工艺方案设计，包括进给路线、加工余量、切削用量、机床夹具的选择等内容。在学习以上知识的同时也练习了CAD、UG、数控仿真加工、数控机床加工等知识，既完成了课程，又对以往学习的知识进行了完整的复习，可以说是一举多得。大大提高了我们的专业水平，使我们掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养我们掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼我们分析与解决工程实际问题的能力。使我们树立了正确的设计思想和培养了我们严肃认真的科学态度以及严谨求实的工作作风。我们即将正式步入工作岗位，这次的毕业设计正好为我们的工作打下坚实的基础，让我们能够更好的适应工作环境，同时也锻炼了我们坚韧不拔，迎难而上的精神。锻炼了我们发现问题，解决问题的能力。使我们的专业知识和水平更加的完善。我们要发扬实习期间的能力和精神，成为社会有用的人才，为自己开创美好的未来。在我设计的过程中，付春梅老师给了我很大的帮助，我了解到了什么叫工艺设计，怎么样去完