复杂零件的数控加工工艺 毕业设计论文.doc

复杂零件的数控加工工艺及程序设计complex parts of nc machining process and programming 课题名称：复杂零件数控加工工艺和程序设计课题性质： 设计类 系 名 称： 机械工程系 专业： 模具设计与制造 班级： 指导教师： 学生姓名： 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称： 复杂零件数控加工工艺及程序编制课题性质： 设计 系 名 称： 机械工程系 专业： 班级： 指导教师： 学生姓名： 一、课题名称： 复杂零件数控加工工艺和程序设计二、毕业论文（设计）主要内容： 本毕业设计针对一个复杂数控加工零件进行加工工艺设计和程序设计，利用所学知识对该零件的图样进行分析，制定该产品零件的加工工艺方案，并针对该零件进行加工程序设计，完成该零件比较完整的设计方案。1零件分析2. 零件造型3选用加工设备4零件加工工艺分析5加工程序设计三、计划进度：第 8 周 查阅资料、确定设计方案； 第911 周 确定工艺方案以及零件的加工路线； 第12 周 完成毕业设计；第13 周 答辩。四、毕业论文（设计）结束应提交的材料： 1、毕业设计论文； 2、零件图；3、零件造型图4、ug生成的加工程序指导教师 教研室主任 2010年 10 月 18 日 年 月 日学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导教师签名： 日 期： 目录摘要1abstract2第一章 绪论31.1 数控机床的产生与发展31.2 数控机床的加工特点31.3 数控机床的发展趋势41.4 数控机床的工作原理41.5 数控机床主要辅助设置41.5.1常见数控机床简介41.5.2数控机床的主要辅助装置51.6ug的简介61.6.1 ug概念61.6.2 ug的应用8第二章 零件图样分析82.1 分析零件图，确定定位基准82.2毛坯、余量分析92.2.1毛坯的种类92.2.2加工余量102.3加工方法的确定及加工路线的确定112.3.1 加工方法的确定112.3.2 加工路线的选择112.4 装夹方案的确定112.5 数控机床的选定122.5.1技术参数13第三章 数控铣削加工工艺的分析143.1切削用量的选择143.1.1背吃刀量的选择143.1.2进给速度的确定153.1.3切削速度的选择153.2 选择刀具173.3 确定工件坐标系183.4铣削加工路线的确定193.4.1 轮廓的加工路线193.4.2孔的加工路线203.5工序的划分203.5.1 工序划分的原则203.6 零件工艺卡213.7基点的确定23第四章 数控加工程序的编制254.1手工编程:254.2自动编程:31总结38参考文献39致谢40摘要本论文简单介绍数控机床的产生，发展及应用，ug的介绍及应用。结合本论文的复杂零件，详细介绍了数控加工的工艺，包括加工路线，方案的选定，刀具的选定等等。熟悉机床的基本指令，进行了零件的编程及ug生成程序，通过二维及三维图三维分析，深入了解零件的结构特点，掌握cad绘图技能，并运用ug软件在数控加工方面的功能进行三维造型和自动编程与加工，通过三维造型了解零件的工艺特点，通过加工模拟零件的加工过程，通过自动编程以最简单、最快捷的方式生成了g代码，并且达到了预期要求，更方便，快捷的完成工件的加工。理论与实际结合，最终完成复杂零件的加工与编程。关键词：数控技术 加工工艺 ug 编程 abstract. present paper simple introduction numerically-controlled machine tools production, development and application, ug introduction and application. the union present papers complex parts, introduced in detail the numerical control processings craft, including processes the route, the plan designation, cutting tools designation and so on. the familiar engine beds elementary instruction, has carried on the components programming and the ug generating routine, through two-dimensional and graphic model three dimensional analysis, the inquire deeply components unique feature, grasps cad the cartography skill, the ug processings operation, is more convenient, quick completes the work piece the processing. the theory and the actual union, complete the complex parts finally the processing and the programming. key word: numerical control technology processing craft ug programs第一章 绪论1.1 数控机床的产生与发展数控控制（nc，numerical control)简称数控，是指利用数字化的代码构成的程序对控制对象的工作过程实现自动控制的一种方法。数控系统（ncs）是指利用数字控制技术实现的自动控制系统。数控系统中的控制信息是数字两0和1，它与模拟控制相比较具有很多的优点，如不同的字长表示不同的精度，对数字化信息进行逻辑的运算、数字运算等复杂的信息处理工作，特别是可用软件来改变信息的处理方式或过程，具有很强的“柔性”。数控设备则是采用数控系统实现控制的机械设备，其的操作命令是用数字或数字代码的形式来描述，工作的过程是按照指定的程序自动的进行，装备了数控系统的机床称为数控机床。数控机床是数控系统的典型的代表；其他的数控设备也包括数控雕刻机、数控火焰切割机、数控测量机，数控描绘机数控插件机电脑绣花机、工业机器等数控系统的硬件的基础是数字逻辑电路，最初的数控系统是由数控逻辑电路的构成，因而称之为硬件数控系统，随着微型计算机的发展，硬件数控系统已经被淘汰，取而代之的是当前广泛应用的计算机数控系统（cnc）。cnc系统的是由计算机承担数控中的命令发生器和控制器，他采用存储程序的方式实现部分或全部基本数控功能，从而具有了真正的柔性，并可以处理硬件落件电路难以处理的复杂信息，使数控系统的性能大大的提高。从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了半个世纪历程。随着电子技术和控制技术的飞速发展，当今的数控系统功能已经非常强大，与此同时加工技术以及一些其他相关技术的发展对数控系统的发展和进步提出了新的要求。1.2 数控机床的加工特点（1）自动化程度高，具有很高的生产效率。除了手工装夹毛坯外，其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。若配有自动装卸手段，生产将进入全自动化。数控减轻了劳动强度，改善了劳动条件，省去了划线，多次装夹等工序，有效的提高了生产效率。（2）对加工对象适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯装夹方式外，只需重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了生产准备周期。（3）加工精度高，质量稳定。能和美好的消除人为误差，提高了批量零件尺寸的一致性，同时，精密控制的机床上还采用了位置监测装置，更加提高了数控加工的精度。（4）易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。由于机床采用数字信息控制，易于与计算机辅助设计系统连接，形成cad/cam一体化系统，并且可以建立各机床的联系，容易实现群控。1.3 数控机床的发展趋势 (1) 高速、高效、高精度、高可靠性要提高加工效率，首先必须提高切削和进给速度，同时，还要缩短加工时间；要确保加工质量，必须提高机床部件运动轨迹的精度，而可靠性则是上述目标的基本保证。为此，必须要有高性能的数控装置作保证。(2) 模块化、智能化、柔性化和集成化 模块化、专门化与个性化机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价格比显著提高并加快优化。为了适应数控机床多品种、小批量的特点，机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价格比显著提高并加快优化。个性化是近几年来特别明显的发展趋势。 智能化 柔性化和集成化数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点（数控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（fmc、fms、ftl、fml）向面（工段车间独立制造岛、fa）、体（cims、分布式网络集成制造系统）的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。(3) 开放性为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国、欧共体及日本发展开放式数控的计划等。1.4 数控机床的工作原理用数控机床加工零件时，首先应将加工零件的几何信息和工艺信息编制成 加工程序，由输入部分送入数控装置，经过数控装置的处理、运算，按各坐标系的分量送到各轴的驱动电路，经过转换放大去驱动伺服电动机，带动各轴运动，并进行反馈控制，使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数有条不紊地工作，从而加工出零件的全部轮廓。数控机床具有很好的柔性，当加工对象变换时，只需重新编制加工程序即可，原来的加工程序可存储备用，也不必像组合机床那样需要针对新加工零件重新设计组合机床，致使生产准备时间过长。1.5 数控机床主要辅助设置 1.5.1常见数控机床简介数控车床可分为卧式和立式两大类。卧式车床又有水平导轨和倾斜导轨两种。档次较高的数控卧车一般都采用倾斜导轨。按刀架数量分类，又可分为单刀架数控车床和双刀架数控车，前者是两坐标控制，后者是4坐标控制。双刀架卧车多数采用倾斜导轨。数控车床与普通车床一样，也是用来加工零件旋转表面的。一般能够自动完成外圆柱面、圆锥面、球面以及螺纹的加工，还能加工一些复杂的回转面，如双曲面等。车床和普通车床的工件安装方式基本相同，为了提高加工效率，数控车床多采用液压、气动和电动卡盘。数控车床的外形与普通车床相似，即由床身、主轴箱、刀架、进给系统压系统、冷却和润滑系统等部分组成。数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，传统普通车床有进给箱和交换齿轮架，而数控车床是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架实现进给运动，因而进给系统的结构大为简化。数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进行分类。按车床主轴位置分类(1)立式数控车床 立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。(2)卧式数控车床卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。按加工零件的基本类型分类(1)卡盘式数控车床 这类车床没有尾座，适合车削盘类(含短轴类)零件。夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火卡爪(即软卡爪)。(2)顶尖式数控车床这类车床配有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的零件及直径不太大的盘类零件。按刀架数量分类(1)单刀架数控车床数控车床一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧动转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。(2)双刀架数控车床 这类车床的双刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。按功能分类（1）经济型数控车床采用步进电动机和单片机对普通车床的进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。（2）普通数控车床根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即x轴和z轴。（3）车削加工中心 在普通数控车床的基础上，增加了c轴和动力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制x、z和c三个坐标轴，联动控制轴可以是(x、z)、(x、c)或(z、c)。由于增加了c轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。1.5.2数控机床的主要辅助装置数控机床辅助装置的作用是配合机床完成对零件的辅助加工。它通常也是一个完整的机器或装置，如切削液或油液处理系统中的冷却过滤装置，油液分离装置，吸尘吸雾装置，润滑装置及辅助主机实现传动和控制的气、液动装置等，虽然在某些自动化或非数控精密机床上已配备使用了这些装置，但是数控机床要求配备的装置的质量、性能更为优化。例如从油质、水质、配方及元器件的挑选开始，一直到过滤、降温、动作等各个环节均从严要求。对于数控机床来说，一般意义上的辅助装置指的是除主轴之外（因为主轴也是用m代码来控制的）用m代码来控制的装置（或叫做系统）。主要有以下几个系统（或叫做装置） 1、自动换刀系统（atc） 2、冷却系统（外冷、内冷、气吹，冷却液处理系统等） 3、排屑系统 4、夹具系统 5、加工中心的工作台交换系统（apc）6、数控车床的自动送料系统对于加工中心除上述部件外，有的还有双工位自动交换装置。而对于柔性制造单元还带有工位数较多的工件自动交换装置，有的甚至还配有用于上下料的工业机器人。随着数控机床技术的不断发展，其辅助装置也会逐步变化扩展。1.6ug的简介1.6.1 ug概念 unigraphics(ug)是一套复杂产品设计制造的最佳系统，从概念设计到生产产品，ug广泛的运用在汽机车业、航太业、模具加工及设计业、医疗器材产业等等，近年来更将触角深及消费性市场产业中最复杂的领域工业设计。运用其功能强大的复合式建模工具，设计者可依工作的需求选择最适合的建模方式；关联性的单一资料库，使大量零件的处理更加稳定。除此之外，组立功能、2d出图功能、模具加工功能及与pdm之间的紧密结合，使得ug在工业界成为一套无可匹敌的高阶cad/cam系统。1.6.2 ug的应用 随着cad/cam软件加工及快速成型等先进制造技术的不断发展，以及这些技术在模具行业中的普及应用，模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命，传统的二维设计及模拟量加工方式正逐步被基于产品三维数字化定义的数字化制造方式所取代。在这场技术革命中，逐步掌握三cad/cam软件的使用，并用于模具的数字化设计与制造是其中的关键。 我国模具工业发展前景非常广阔。国内外模具及模具加工设备厂商己普遍看好中国市场。随着对模具设计质量与制造要求的不断提高，以及cad/cam技术在模具制造业中的大规模推广应用，急需大批熟悉cad/cam技术应用的模具设计与制造的技术人才。这是企业最为宝贵的财富，也是企业走向世界、提高产品竞争力最根本的基础。而目前这方面的专业人才非常缺乏。随着电子技术在制造业的推广及应用, 传统机械加工方法正逐渐被先进的 cad /cam (计算机辅助设计与制造) 所取代。应用传统的加工方法, 不仅生产率低, 且精度得不到保证, cad /cam软件在机械加工中的应用, 为我们开辟了一种新的设计、加工途径, 并使机械制造能力上了一个新的台阶。针对加工零件, 我们运用 ug软件的建模和加工模块, 完成了零件模型建立加工过程的设计加工过程的仿真加工参数修正数控机床后置处理转换 生成数控程序数控加工, 从而满足各项要求。采用这种方法不仅减少了编程人员的计算量, 还在一定程度上提高了产品的制造质量和生产效率。 第二章 零件图样分析2.1 分析零件图，确定定位基准本设计对一个零件进行数控加工工艺分析，制定工艺方案，编写工艺过程，完成加工程序的编制和检验。该零件主要由凸台、内轮廓、凹槽、外轮廓、定位孔、基准孔组成。组成轮廓的各几何元素清楚，条件充分，所需要基点坐标容易求得。零件毛坯为148mm118mm30mm的板材。材料为45号钢，经调质处理后，具有良好的工艺性，零件精度要求较高。零件图如下图2-1所示：图2-1 零件图 零件的三维造型图如图2-2所示：图2-2 零件三维造型图先以四周为基准，加工出上表面，然后以上下表面为基准，加工四周轮廓。2.2毛坯、余量分析2.2.1毛坯的种类常用毛坯的种类有铸件、锻件压制件、冲压件、焊接件、型材和板材等。 （1）铸件：适用于形状复杂的毛坯。薄壁零件不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。（2）锻件：适用于零件强度较高、形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选用模锻；形状复杂的零件不宜用自由锻。（3）型材：热轧型材的尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯;冷轧型材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小零件，适用于自动机床加工。（4）焊接件：对于大件来说，焊接件简单、方便，特别是单件、小批量的生产可大大缩短生产周期;但焊接后变形大，需经时效处理。（5）冷压件：适用于形状复杂的板料零件，多用于中、小尺寸零件的大批量加工。该零力选用45钢，45钢属于中碳钢，这类钢调质处理后具有良好的综合力学性能，即既具有较高的强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性，是优质碳素结构钢中应用最广泛的一类。由上述所讲，零件材料为45刚即可，成本低，效率高，易于加工，而且符合图纸的要求。2.2.2加工余量加工余量大小，直接影响零件的加工质量和生产率。加工余量过大，不仅增加机械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，增加成本。但若加工余量过小，又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。因此，必须合理地确定加工余量。其确定的方法有：经验估算法、查表修正法、分析计算法。首先根据工艺人员的经验来确定加工余量。为避免产生废品，所确定的加工余量一般偏大。要准确余量则需要根据有关手册，查得加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当修正。表2-1矩形锻铸类零件加工余量宽度（mm）厚度（mm）工件长度l（mm）100101-250251-400404-630200180.30.419-300.30.40.4531-500.40.40.450.5500.40.40.450.5200180.30.419-300.350.40.4531-500.40.40.450.55500.40.450.450.6表2-2孔加工余量加工孔的直径（mm）材料轻合金巴氏合金青铜及铸铁合金刚件细铰前加工精度为1级加工性质粗加工精加工粗加工精加工粗加工精加工粗加工精加工直径余量（mm）300.20.10.30.10.20.10.20.10.04531-500.30.10.40.10.30.10.20.10.0551-800.40.10.50.10.30.10.20.10.0680-1200.40.10.50.10.30.10.30.10.07121-1800.50.10.60.20.40.10.30.10.08181-2600.50.10.60.20.40.10.30.10.09261-3600.50.10.60.20.40.10.30.10.1该零件的加工余量如下：（1）外轮廓，工件宽度小于200mm，厚度为8mm，工件长度为148mm，所以精加工余量留0.4mm。（2）内轮廓，对于有两个直径为12通孔的内轮廓。留0.4mm精加工余量，有一个直径为12的通孔的内轮廓，留0.3mm精加工余量。（3）直径为12的通孔，选用巴氏合金刀，粗加工留0.3mm余量，精加工留0.1mm。(4）直径为50的通孔，选用巴氏合金刀，粗加工留0.3mm余量，精加工留0.1mm余量。（5）零件四周的轮廓，留0.4mm精加工余量。（6）对于80mmx5mm凹槽，留0.3mm精加工余量。2.3加工方法的确定及加工路线的确定2.3.1 加工方法的确定 一般地，立式数控车床适于加工平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内外型腔等。加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择中，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。由图纸可知，零件的内外轮廓精度要求不高，可采用粗精铣就可以达到要求，直径为12的定位孔及直径为50的基准孔，精度要求较高，一般的钻孔无法达到要求，要先进行钻削，然后进行铰削，这样才能达到要求的h7级的要求，对于零件的四周，尺寸公差在0.05-0.08mm之间，精度要求高，要先进行粗铣削，然后进行精铣削。对于90mmx5mm的凹槽，尺寸精度要求同样很高，也先进行粗铣削，在进行精铣削。2.3.2 加工路线的选择由于图形四周轮廓精度要求较高的影响，必须先加工上轮廓及内轮廓，孔。尺寸要求都是很高，所以，采用 硬质合金刀可以达到，接着加工四周轮廓及槽，这个就要换成质量较好的硬质合金刀。基本加工路线如下：外轮廓-内轮廓（有一个直径为12的通孔的内轮廓及有两个直径为12的通孔的内轮廓）-直径为12的通孔及直径为50的通孔-零件四周轮廓-凹槽。2.4 装夹方案的确定（1）机床夹具的种类很多，按使用的机床类型分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具等。而按专门化程度划分来说，该零件使用的是立式数控铣床。零件又属于平面类零件，应使用通用夹具，通用夹具是已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。这里我们使用的是精密平口虎钳，适用于铣床、立式加工中心。（2）但是四周的精度较高，所以必须进行精加工，先夹紧毛坯，粗精加工出上轮廓，在用芯棒分别出入直径为12及50的通孔，上下垫上垫片，用螺母夹紧，芯棒的下端锁紧在梯形槽里，使工件悬在空中，保证刀具不会碰到平口钳端面，且保证工件夹紧，进行加工四周。凹槽的加工要将工件竖起来夹持，前后放上垫片，下端用垫块垫起，夹紧进行凹槽的加工。 2.5 数控机床的选定一、数控机床与普通机床的区别 数控机床对零件的加工过程，是严格按照加工程序所规定的参数及动作执行的。它是一种高效能自动或半自动机床，与普通机床相比，具有以下明显特点： 1、适合于复杂异形零件的加工数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件的加工，因此在宇航、造船、模具等加工业中得到广泛应用。2、加工精度高3、加工稳定可靠实现计算机控制，排除人为误差，零件的加工一致性好，质量稳定可靠。4、高柔性加工对象改变时，一般只需要更改数控程序，体现出很好的适应性，可大大节省生产准备时间。在数控机床的基础上，可以组成具有更高柔性的自动化制造系统fms。5、高生产率数控机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，一般为普通机床的 35 倍，对某些复杂零件的加工，生产效率可以提高十几倍甚至几十倍。6、劳动条件好机床自动化程度高，操作人员劳动强度大大降低，工作环境较好。7、有利于管理现代化采用数控机床有利于向计算机控制与管理生产方面发展，为实现生产过程自动化创造了条件。8、投资大，使用费用高9、生产准备工作复杂由于整个加工过程采用程序控制，数控加工的前期准备工作较为复杂，包含工艺确定、程序编制等。10、维修困难数控机床是典型的机电一体化产品，技术含量高，对维修人员的技术要求很高。二、数控机床的适用范围由于数控机床的上述特点，适用于数控加工的零件有：1、批量小而又多次重复生产的零件；2、几何形状复杂的零件；3、贵重零件加工；4、需要全部检验的零件；5、试制件三由上述分析及结合零件本身，一般的机床无法加工出图纸要求的零件，零件的结构复杂，且尺寸要求高，故选用数控铣床。选择数控机床，首先应考虑的是零件的外形尺寸和质量，使其在机床的允许范围内，其次考虑数控机床的精度是否能满足零件的精度要求。根据以上条件可选择两轴半以上的数控铣床。本零件选用大连机床厂xd-40a型数控铣床，采用fanuc0i-mb系统。该铣床的功能参数如下：2.5.1技术参数表2-3 xd-40a型数控铣床基本参数机床重4400kg最大载重500kg工作台800mm长400mm宽坐标范围x600mmy420mmz520mm轴承锥孔no.40(7:24)最大钻孔直径22最大镗孔直径100主轴最高转速8000rmin主轴功率7.5/11kwx、y、z向切削进给速度0-10000 mmmin快速进给速度x24 mminy24 mminz20 mmin工作电源380v第三章 数控铣削加工工艺的分析3.1切削用量的选择 合理的选择切削用量，对于零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。数控铣床的切削用量包括切削速度vc、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。切削用量的选择方法是考虑刀具的耐用度，先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。3.1.1背吃刀量的选择如图3-1所示，背吃刀量为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm，端铣时为切削层深度，圆周铣削时为被加工表面的宽度。侧吃刀量为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm，端铣时为被加工表面宽度，圆周铣削时为切削层深度。端铣背吃刀量和圆周铣侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量要求决定。（1）工件表面分粗铣和半精铣两步铣削加工，粗铣后留半精铣余量0.51.0mm。 图3-1 铣刀铣削用量（2）工件外轮廓可分粗铣、半精铣、精铣三步铣削加工。半精铣时端铣背吃刀量或圆周铣削侧吃刀量取1.52mm，精铣时圆周铣侧吃刀量取0.30.5mm，端铣背吃刀量取0.51mm。孔及四周轮廓、凹槽精加工留0.51mm。（3）工件的内轮廓可分为粗铣、精铣两步进行加工。粗铣每刀进1-2mm，留0.5-1mm精加工余留，精加工每次进0.30.5mm。（4）工件孔可分为粗钻、半精钻、精铰三步铣削加工。半精铣时，每刀进给1.52mm，精铰时，每刀进给0.30.5mm。精加工时留0.51mm。（5）四周轮廓可分为粗铣、半精铣、精铣三步进行加工。粗铣每刀进1-2mm，留0.5-1mm精加工余留，半精铣时每刀进给1.52mm，精加工每次进0.30.5mm。（6）凹槽可分为粗铣、半精铣、精铣三步进行加工。粗铣每刀进1-2mm，留0.5-1mm精加工余留，半精铣时每刀进给1.52mm，精加工每次进0.30.5mm。3.1.2进给速度的确定进给速度指单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。它与铣刀转速n、铣刀齿数z及每齿进给量 (单位为mm/z)有关。进給速度的计算公式：=z n （3-1）式中:每齿进给量的选用主要取决于工件材料和刀具材料的机械性能、工件表面粗糙度等因素。当工件材料的强度和硬度高，工件表面粗糙度的要求高，工件刚性差或刀具强度低，值取小值,每齿进给量的选用参考表见表3-1。表3-1铣刀每齿进给量参考表工件材料每齿进给量 (mm/z)粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁0.120.200.150.30 各刀具的每转进给量根据表查得如表3-2。表3-2铣刀每转进给量f 刀具名称80面铣刀20立铣刀25内螺纹孔单刃镗刀12钻头 每转进给量f(mm/r)0.090.150.070.0350.10.2刀具名称20立铣刀（扩孔）16h7铰刀12整体合金立铣刀8球头刀 每转进给量f(mm/r)0.080.160.050.053.1.3切削速度的选择表3-3铣削时的切削速度参考表工件材料硬度（hbs）切削速度vc (m/min)高速钢铣刀硬质合金刀具钢225184266150225325123654120铸铁325425621367519021366615019026091845901603204.5102130 铣削的切削速度与刀具耐用度t、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数z成反比，与铣刀直径d成正比。其原因是、z增大时，使同时工作齿数增多，刀刃负荷和切削热增加，加快刀具磨损，因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。表3-3列出了铣削切削速度的参考值。而具体选用公式为=/1000 （3-2）例举10、16的立铣刀计算过程：10的立铣刀选择的切削速度=100m/min，每齿进给量=0.2mm/z。根据公式（3-1）、（3-2）可得：主轴转速：n=1000/=1000x100/3.14x10=3184r/min进给速度：=z n =0.2x2x3184=1273mm/min 16的立铣刀选择的切削速度=100m/min，每齿进给量=0.2mm/z。根据公式（3-1）、（3-2）可得：主轴转速：n=1000/=1000x100/3.14x16=1990r/min进给速度：=z n =0.2x2x1990=796mm/min 选用的参数如表3-4。表3-4切削用量的选择工序工序内容切削用量（mm）工艺装备及编号吃刀量主轴转速(r/min)进给速度(mm/min)刀具量具夹具1铣表面139813480的盘铣刀游标卡尺机用平口钳2外轮廓2159214320的立铣刀3内轮廓（有一个12通孔）1159212320的立铣刀4精加工上述内轮廓0.5382115410的立铣刀5内轮廓（有两个12通孔）2106214530的立铣刀6精加工上述内轮廓0.5318413610的立铣刀7钻中心孔0.5896112a2中心钻8钻1个50通孔263712650的麻花钻9铰50的通孔0.581213150h7的铰刀内径千分尺10钻3个12的通孔2265313912的麻花钻游标卡尺11铰上述孔0.5318415812h7的铰刀12粗铣四周轮廓1199014616的立铣刀游标卡尺自制夹具13精铣四周轮廓0.5238816816的立铣刀13粗铣凹槽2159214120的立铣刀14精铣凹槽0.5191015420的立铣刀3.2 选择刀具铣削零件的表面，采用直径为80的立铣刀进行加工，为了提高零件的表面精度，避免在刀具的结合处产生刀痕，所以选择的刀具直径应答一些。为了减少刀具的数量，减少换刀的次数，所以在加工有一个直径为12的通孔的内轮廓及外轮廓时，选用直径为20的立铣刀，在加工有两个直径为12的通孔的内轮廓时采用直径为30的立铣刀，在加工四周时用直径为16的立铣刀，在加工凹槽时。必须将工件竖起来夹持，用直径为20的立铣刀加工凹槽，三个直径为12的通孔就采用直径为12 的麻花钻，再用直径为12的铰刀进行精铰。而直径为50的通孔则用直径为30的麻花钻及铰刀加工，详见刀具列表3-5。表3-5刀具工艺卡产品名称及代号零件名称零件图号序号刀具编号刀具规格和名称数量加工表面备注1t0180盘铣刀1零件的上下表面2t0220立铣刀1外轮廓及有一个直径为12 的通孔的内轮廓及凹槽3t0310立铣刀1有一个直径为12 的通孔的内轮廓4t0430立铣刀1有两个直径为12 的通孔的内轮廓5t0510立铣刀1精加工上述内轮廓6t06a2中心钻1内轮廓孔的中心7t0750麻花钻150的通孔8t0850h7铰刀150的通孔9t0912麻花钻112的通孔10t1012h7铰刀112的通孔11t1116立铣刀1零件四周3.3 确定工件坐标系 如图3-2所示，工件坐标系选择在工件底部的中心位置，这样可以很好的加工零件，简单方便。图3-2 零件三维示意图3.4铣削加工路线的确定3.4.1 轮廓的加工路线 铣削加工路线的确定原则主要有以下几点：1）加工的路线应该保证零件的加工精度和表面粗糙度，切效率要高。2）使数字简单，以减少编程工作量。3）应该使加工路线短，这样即可以减少程序段，又可以减空刀的时间。除了上述三点，在确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成加工，以及在铣削加工中式采用顺铣还是逆铣等。（1） 顺铣与逆铣的选择当工件表面没有硬皮，机床的进给机构没有间隙时，采用顺铣。采用顺铣加工时零件的表面质量好，而且刀具磨损也较少。反之，采用逆铣，因为这样刀具从已加工表面出发，不会产生崩刃。由图纸分析，该零件采用顺铣。（2） 铣削外轮廓的加工路线在铣削平面零件的外轮廓时，通常采用立铣刀的侧刃进行切削。刀具在切入零件时，应该避免沿零件外轮廓的法向切入，以避免产生刀痕。刀具应该沿零件切削刃点的切向或者延长线上切入零件。从而保证零件的平滑度。刀具在切出是。也应该沿切削点延长线或者切削方向切出，而不能再切削点直接抬刀。 （3） 铣削内轮廓的加工路线在铣削内轮廓时，刀具也不能沿法向进行切入和切出，以避免留下刀痕。而刀具可以沿一个过度圆弧切入和切出，以保证没有刀痕，圆弧的大小由内轮廓零件的尺寸而定 对于外轮廓，在z100情况下以g00速度快速进给到x0 y70，在以g01速度进到z-3，然后采用刀具半径补偿g41进给到x0 y-49.5，刀具采用左补偿进行外轮廓的加工。 对于内轮廓，刀具先定位到x0 y-29，然后z轴下到-3，采用刀具左补偿进行加工，g41 g01 x0 y-59 d2;g01 y-44;g02 x-11.4473 y-40.4 r20;按如上程序所讲的方法依次沿轮廓加工。3.4.2孔的加工路线在数控立式铣床中，对孔进行加工时，首先将刀具移动到xoy平面上孔中心位置上，然后刀具在沿z向进行加工。刀具先进到r平面，然后进行孔的加工。该零件r平面为5mm，采用g83进行通孔的加工。先加工直径为12的通孔，在进行精铰，然后加工直径为50的通孔最后精铰次通孔。程序如下x0 y0;g83 x0 y19 z-24.5 r5 q3 f300;g80 z100;按上述思想进行直径为12通孔的加工，然后是精铰此孔，直径为50的通孔也采用一样的方法。3.5工序的划分3.5.1 工序划分的原则工序的划分可以采用不同的原则：工序集中原则和工序分散原则工序集中的原则就是指每道工序包括可能多的加工内容。将工件的加工集中在少数几道工序内容完成。工序集中一般使用结构复杂，机械化，自动化程度高的机床。因此工序集中的特点是：1）减少了设备的数量，减少了操作工人和生产面积。2）减少工序数目。减少运输工作量，简化运输工作量，简化了生产计划工作，缩短了生产周期。3）减少工件的装夹次数，不仅有利于提高生产率，而且由于一次装夹下加工了许多的表面，也易于保证这些表面精度。工序分散的原则就是将工件的加工分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少，最小时即每道工序仅完成一个简单的工步。其特点是：1）采用了比较简单的机床和工艺设备。2）对工人的技术要求低3）生产设备工作量小，容易变换产品。4）设备数量少，工人数量多，生产面积大。3.5.2 工序划分的方法 .(1)按所用的刀具划分.即在一次安装加工过程中尽肯能使用一把刀具加工出可能加工的所有部分,然后在换另一把刀加工其他部分.即以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序. (2按安装次数划分.即以每一次装夹完成的那一部分过程为一道工序.这种方法适用于加工内容不多的工件. (3)按粗精加工划分。即以粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适用于加工后变形较大，需要粗精加工分开的零件。 （4）按加工部位划分。即完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。对于加工表面多而复杂的两件，可以按结构特点分为几个部分，每一部分为一道工序。图3-3 零件图由图可知，此零件结构复杂，待加工表面多而复杂，如进行分散加工，工作量大，且表面的精度不一定能保证，故选择工序集中的原则，每次装夹算一次工序，这样既提高生产效率也表面质量有所保证在加工方法上，选择按刀具进行划分。这种方法既能保证粗精加工，又能尽可能的一次加工多的表面，且表面质量有保证。3.6 零件工艺卡为了更好地指导编程和加工操作，把该零件的加工顺序、所用刀具和切削用量等参数编入下表3-5所示零件数控加工工艺卡中。表3-5 数控加工艺卡片（工厂）数控加工工艺卡片产品名称或代号零件名称复杂零件工序号夹具名称夹具编号使用设备机用虎钳及自制夹具大连机床厂xd-40a型数控铣床工序内容刀具号刀具规格mm主轴转速rmin进给速度mmmin备注1检查工件是否平