盘类零件数控加工工艺程序编制

泉州信息职业技术学院毕业设计（论文）题目： 盘类零件的工艺分析与编程 院（系）： 机电工程系 专 业： 数控维护与应用 届 别： 09届 学 号： 姓 名： 王子松 指导老师： 赵衍青 文档由本人精心搜集和整理，喜欢大家用得上，非常感谢你的浏览与下载。凡本厂职工应热爱电厂、热爱岗位、热爱本职工作，发扬“团结务实、争创一流，立足岗位，爱厂敬业，尽职尽责，不断提高工作质量和工作效率，圆满完成各项生产和工作任务，为华能的建设和发展作出贡献2019整理的各行业企管，经济，房产，策划，方案等工作范文，希望你用得上，不足之处请指正盘类零件的工艺分析及编程摘 要：本文主要通过在实习工厂所接触到的各类零件的加工的基础上而进行的总结，主要介绍的是盘类零件在机械加工中所应注意的问题，文中所涉及到金属材料的数控加工工艺分析、机床操作、数控编程和加工等机械加工中应用较为广泛的加工方法。为了能顺利加工出合格的零件，在加工过程中都是按照各种设备的操作规程进行加工操作的，本次加工在路线的制定上也采用了比较合理的方法，结合了铣削、钻削等加工方法按照零件的尺寸要求和精度要求加工出了合格的零件。 关键词：加工工艺， 数控编程，刀具，盘类零件目录第1章 数控铣床简介-1 （1）数控铣床概念-1（2）数控铣床分类-2 （3）数控铣床的加工对象和特点-3第二章典型零件加工分析-4 （1）零件结构工艺分析-5 （2）基准的选择-6 （3）刀具的选择-6 （4）确定工艺路线-8第三章程序首句妙用与控制尺寸精度的技巧9第四章数控编程代码-13 (1)编写零件加工程序-14第五章程序的编制-15第六章结论-20致谢词-21参考文献-22 第一章数控铣床简介 （1）数控铣床概念 数控铣床引是在一般铣床的基础上发展起来的,两者的加工工艺基本相同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别。数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成： 主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。 进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。 控制系统数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。 辅助装置如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。 机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架。（2） 数控铣床分类 1数控立式铣床数量上一直占据数控铣床的大多数，一般可进行2.5坐标加工和3坐标联动加工。 2卧式数控铣床。增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工，通过转盘改变工位能进行“四面加工”。 3立卧两用数控铣床。既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工。（3） 数控铣床的加工对象和特点 1. 数控铣床加工的对象 (1)平面类零件 （2）立体曲面类零件2. 数控铣床加工的特点（1）零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、盘盖类零件等。（2）能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。（3）能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。（4）加工精度高、加工质量稳定可靠。（5）生产自动化程序高，可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化。（6）生产效率。第二章.典型零件加工分析(1） 零件结构工艺性分析零件由两部分组成，零件的加工特点是由平面加工、孔加工、腔槽加工、轮廓加工、型面加工。同时也有配和加工。零件1(图1)的结构分析：（1）4个异型轮廓的尺寸公差为mm；（2）未标尺寸公差均为0.10mm。件1是主件，主要加工部件上部,平面加工中要保证尺寸（41）mm，孔加工中有36mm和4-16mm孔，36mm孔是零件的基准孔，4-16mm孔对基准孔36mm对称0.02mm,孔间距为(141.420.02)mm，孔的尺寸精度都是比较高的，梅花形外轮廓120 mm壁厚1.57mm，尺寸40mm对基准对称0.02mm，四方异形搭子除要保证外轮廓尺寸外，还要保证2-164mm尺寸。 图1 零件1 零件2(图2)的结构分析：（1）四个异形槽轮廓的尺寸公差为mm（2）未注尺寸公差均为0.10mm。 件2是件1的配合件，该件主要保存的尺寸有：平面加工主要保证厚度尺寸17mm，孔类加工有12mm和4-（16）mm 孔，12mm 孔是零件的基准孔，4-（16）mm孔对基准孔12mm对称0.02mm，孔间距为（141.420.02）mm，孔的尺寸精度和位置精度都是比较高的，梅花形内轮廓保证尺寸120mm，四个长方形槽保证尺寸4-(41)mm和2-(147)mm对基准孔12mm对称0.03mm，4方形槽除要保证外轮廓尺寸外2-(164)mm且对称于12mm基准孔0.02mm。零件的配合要求：（1）曲面和4个异型配合的同时，4-16H7的圆柱销也同时能插入件1与件2相对应的销孔内。（2）在旋转90、180、270度时，均能达到上述要求。图2 零件2（二） 基准的选择机械加工中基准的选择，工件的找正和定位对于工件最终加工质量影响很大。毛坯最好选择规范，加工部位对外形没有尺寸和形位公差要求，较为简单。由于是平口钳夹紧，在粗加工外形时，工件容易产生微量移动，为了保证销孔和型面间位置精度，首先进行型面粗精加工，最后精加工销孔。如果不采用这种做法，型面精度可能保证，但销孔配合可能不好，原因是销孔相对于型面位置精度有误差。零件加工过程中，各工序定位基准的选择，首先应根据工件定位时要限制的自由度个数来确定定位基面的个数，然后根据基准选择的规律正确地选择每个定位基面。粗基准应保证各加工表面都有足够的加工余量。精基准的选择应该便于工件的安装和加工，最好选择加工表面的设计基准为定位基准，即“基准重合”原则，另外尽可能在多数工序中采用此同一组精基准定位，这就是“基准统一”原则。（三）刀具的选择选择合适的刀具和加工参数，对于金属切屑加工，能取到事半功倍的效果。该加工材料45钢，调质硬度在200HRB左右，外形尺寸180mm*180mm,平口钳夹紧，刀柄夹紧形式有侧固，弹簧夹头夹柄，分为强力和普通ER刀柄 ，32机夹立铣刀切屑参数推荐如下：端铣刀V=150200/min,单齿轮进给量0.10.15mm/r。机夹端铣刀V=150200m/min单齿进给量0.10mm/r。，12整体合金立铣刀为精加工用刀具，尽量不要用于粗加工。（四） 确定工艺路线拟订工艺路线时首先要确定各个表面的加工方法和加工方案。表面加工方法的和方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求。其次是机械加工工序的安排，安排原则是先加工基准面，划分加工阶段，次要表面穿插在各阶段间进行加工、先粗后精。根据以上原则零件1和零件2的工艺路线可采用以下方案：零件1的加工路线(1)首先用32mm的立铣刀粗铣，切深不得超过5mm，薄壁内可粗铣10mm深，注意各凸台之间及各凸台与薄壁之间由于空间的原因只能用20mm的立铣刀加工，所以在各凸台铣 至相应的深度时，换用20mm的立铣刀继续粗加工去量，然后用该刀精加工所有面，半精加工四周凸台的轮廓部分及薄壁的内外面。在这里除了要合理选择在加工不同刀具的切屑用量，更主要的是能灵活运用数控系统中的旋转功能。(2)用8mm球头铣刀对所有孔点窝。(3)用11的转头钻周边4-11mm孔，钻中心12mm孔至11mm。(4)用20mm的立铣刀扩铣中心（36）mm孔至20mm,再用32mm的立铣刀扩铣至32mm.然后再用20mm的立铣刀圆弧插补周铣至35.8mm。(5)用12mm的涂层整体合金立铣刀精铣薄壁的内外面，对于该工件的闭合薄壁为了克服加工过成中让刀现象，所以先精铣其外面，然后用该刀精铣四周凸台的轮廓部分；扩中心孔12mm孔至尺寸要求；扩铣周边4-（16）mm深20mm孔至15.95mm。在加工中除了要灵活运用数控系统中的旋转功能外，还要用半径补尝功能来保证2-（141.420.02）mm,2-(164)mm以及2-(40)mm,3-(91.8)mm等尺寸。(6)用25mm单刃粗镗刀，精镗中心（36）mm孔至尺寸。(7)用8mm球头铣刀加工四周凸台的R3圆弧倒角；加工中心的球面。(8)用立铣刀加工出15度的斜面。(9)用（16H7）mm的铰刀周边4-（16）mm深20mm孔至尺寸要求。零件2的加工路线（1）首先用32mm立铣刀粗铣去量，切深不得超 5 mm梅花槽及4个长方行槽粗铣至10.5mm深，4个异形槽粗铣至3.5mm深，轮廓方向单边留量0.5mm，换用20mm的立铣刀半精加工所有槽及面，槽轮廓方向单边留量0.1mm.在这里同样用数控系统旋转功能。（2）用8mm球头铣刀对所有孔点窝。（3）用12mm的涂层整体合金立铣刀精铣所有槽及面，扩铣中心12mm孔至尺寸要求；扩铣周边4-（16）mm孔至15.95mm。在加工除了 要灵活运用数控系统的旋转功能外，还要用半径补偿功能来保证2-（141.420.02）mm,2-(164)mm以及2-(41)mm,2-(147)mm 和2-（91.8）mm等尺寸。（4）：用（16H7）mm的铰刀铰周边4-（16）mm孔至尺寸要求。第三章 程序首句妙用与控制尺寸精度的技巧3.1、程序首句妙用G00的技巧目前我们所接触到的教科书及数控车削方面的技术书籍，程序首句均为建立工件坐标系，即以G50 X Z作为程序首句。根据该指令，可设定一个坐标系，使刀具的某一点在此坐标系中的坐标值为(X Z)(本文工件坐标系原点均设定在工件右端面)。采用这种方法编写程序，对刀后，必须将刀移动到G50设定的既定位置方能进行加工，找准该位置的过程如下。1. 对刀后，装夹好工件毛坯；2. 主轴正转，手轮基准刀平工件右端面A；3. Z轴不动，沿X轴释放刀具至C点，输入G50 Z0，电脑记忆该点；4. 程序录入方式，输入G01 W-8 F50，将工件车削出一台阶；5. X轴不动，沿Z轴释放刀具至C点，停车测量车削出的工件台阶直径，输入G50 X，电脑记忆该点；6. 程序录入方式下，输入G00 X Z，刀具运行至编程指定的程序原点，再输入G50 X Z，电脑记忆该程序原点。上述步骤中，步骤6即刀具定位在XZ处至关重要，否则，工件坐标系就会被修改，无法正常加工工件。有过加工经验的人都知道，上述将刀具定位到XZ处的过程繁琐，一旦出现意外，X或Z轴无伺服，跟踪出错，断电等情况发生，系统只能重启，重启后系统失去对G50设定的工件坐标值的记忆，“复位、回零运行”不再起作用，需重新将刀具运行至XZ位置并重设G50。如果是批量生产，加工完一件后，回G50起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就可能修改工件坐标系。鉴于上述程序首句使用G50建立工件坐标系的种种弊端，笔者想办法将工件坐标系固定在机床上，将程序首句G50 XZ改为G00 X Z后，问题迎刃而解。其操作过程只需采用上述找G50过程的前五步，即完成步骤1、2、3、4、5后，将刀具运行至安全位置，调出程序，按自动运行即可。即使发生断电等意外情况，重启系统后，在编辑方式下将光标移至能安全加工又不影响工件加工进程的程序段，按自动运行方式继续加工即可。上述程序首句用 G00代替G50的实质是将工件坐标系固定在机床上，不再囿于G50 X Z程序原点的限制，不改变工件坐标系，操作简单，可靠性强，收到了意想不到的效果。中国金属加工在线3.2、控制尺寸精度的技巧3.2.1. 修改刀补值保证尺寸精度由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下：a. 绝对坐标输入法根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001004处修改。如用2号切断刀切槽时工件尺寸大了0.1mm，而002处刀补显示是X3.8，则可输入X3.7，减少2号刀补。b. 相对坐标法如上例，002刀补处输入U-0.1，亦可收到同样的效果。同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用1号外圆刀加工某处轴段，尺寸长了0.1mm，可在001刀补处输入W0.1。3.2.2. 半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，我们可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。如用1号刀G71粗加工外圆之后，可在001刀补处输入U0.3，调用G70精车一次，停车测量后，再在001刀补处输入U-0.3，再次调用G70精车一次。经过此番半精车，消除了丝杆间隙的影响，保证了尺寸精度的稳定。3.2.3. 程序编制保证尺寸精度a. 绝对编程保证尺寸精度编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。b. 数值换算保证尺寸精度很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。如图2b中，除尺寸13.06mm外，其余均属直接按图2a标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。其中， 29.95mm、16mm及60.07mm三个尺寸为分别取两极限尺寸平均值后得到的编程尺寸。3.2.4. 修改程序和刀补控制尺寸数控加工中，我们经常碰到这样一种现象：程序自动运行后，停车测量，发现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。如用1号外圆刀加工图3所示工件，经粗加工和半精加工后停车测量，各轴段径向尺寸如下：30.06mm、23.03mm及16.02mm。对此，笔者采用修改程序和刀补的方法进行补救，方法如下：a. 修改程序原程序中的X30不变，X23改为X23.03，X16改为X16.04，这样一来，各轴段均有超出名义尺寸的统一公差0.06mm；b. 改刀补在1号刀刀补001处输入U-0.06。经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式，实际加工中，操作者只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能，方能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的工件。第四章数控编程代码工件在加工过程中主要使用了G00 快速进给、 G01 直线进给、 G02 圆弧插补（顺时针）、 G03 圆弧插补(逆时针) 、G41 半径补偿（左补偿）、 G42 半径补偿（右补偿）、G40 取消半径补偿、G80 取消固定循环，这些代码使用过程中应重点注意圆弧插补及半径补偿的使用方法。1.在圆弧插补时，对于小于四分之一圆用R编程，同时使用R时小于或等于180为正反之为负，也可以用I K 代替I K为圆心在X，Z轴上相对始点的坐标增量，当I K为0时可以省略；如果I K和R同时出现在程序段上，则以R优先，I K无效。2. 在使用刀具半径补偿G41（左）G42（右）其代码的使用取决于刀具的进给方向。前置刀架，顺着刀具的运动方向看，工件在刀具的右边为G42，反之G41。后置刀架，顺着刀具的运动方向看，刀具在工件的右边为G42，反之G41。同时，刀具半径补偿的建立与取消只能用G01或G00指令，不能用G02或G03。3、 G80固定循环取消G80固定循环取消。取消所有的固定循环，执行正常操作，R点和Z点也被取消，其它钻孔数据也被取消清除。（1）编写零件加工程序O0001; （主程序号）G94 G17 G21 G49 （程序初始化）T01 M06; （换1号刀）G54 G90 G00 X0 Y0; （定位于G54原点上方安全高度）S600 M03; （主轴正转）G43 H01 Z50.0 ; (刀位定位于50.0mmc处)G00 Z5.0 H01; (快速下刀至工件5mm处)G00 X40.0 Y23.0 （定位于正上方）G01 Z-8.0 F100.0 (Z向下刀至切深10mm)G41 G01 X32.0 D01 F100 (刀补建立)Y-32.5 （定位）G02 X-32.5 Y50.5 R33.5 （加工圆弧） G01 X32.5 （直线切削）G02 X32.5 Y-50.5 R33.5 （加工圆弧）G00 Z5.0 （抬刀）X15.0 Y5.0 （重新定位）G01 Z-7.0 F50 （下刀）Y-5.0 （直线切削）G02 X-12.0 Y12.0 R7.0 （加工圆弧）G03 X-54.0 Y-1.6 R20.0 G02 X-76.5 Y-3.1 R10.5G02 X-32.5 Y95.25 R76.5G01 X32.5 （直线切削）G02 X32.5 Y-3.1 R76.5 X54.0 Y-1.6 R10.5G03 X12.0 Y12.0 R20.0 （加工圆弧）G02 X12.0 Y12.0 G01 Y-15.0 G01 Z5.0; 提刀至安全高度G40 G00 X0 Y0; 取消道具补偿Z100.0 M05; 主轴停止M30; 主程序结束 第五章程序编制零件1的程序 梅花曲线外轮廓O04 21G54 （选择坐标系）M03 S1500 G01 F500（主轴正转 转速1500r/min 进给为500mm/min）G01 Z10 (Z轴快速定位)X0 Y0 （X轴Y轴快速定位）G42 X25.9 Y0 D01 （X和Y向进给,并引入刀具半径补偿）G02 X45.9 Y0 R10 (顺时针圆弧切削,圆弧半径为10)G03 X47.67 Y-7.07 R15 (逆时针圆弧切削,圆弧半径为15)G02 X7.07 Y-47.67R30G03 X-7.07 R15G02 X-47.67 Y-7.07R30G03 X-47.67 Y7.07R15G02 X-7.07 Y47.67R30G03 X7.07 Y47.67R15G02 X47.67 Y7.07R30G03 X45.9 Y0R15G02 X25.9 Y0R10G01 G40 X0 Y0 (取消刀补)M30 (程序结束)四方槽O0430G00 G90 G54 X-100 Y30 (建立工件坐标系,绝对编程,X轴Y轴定位)G43 H01 Z20 M03 S3000 (Z轴快速定位,调用刀具1号长度补偿)G01 Z-10.5 F500G01 G42 X-100 Y20.5 D10 F310 (建立右刀补)X-81G02 X-74 Y13 R7.5G01 Y-13G02 X-81 Y-20.5 R7.5G01 X-100G00 Y-100X-20.5G01 Y-81G02 X-13 Y-74R7.5G01 X13G02 X20.5 Y-81R7.5G01 Y-100G00 X100Y-20.5G01 X81G02 X74 Y-13 R7.5G01 Y13G02 X81 Y20.5 R7.5G01 X100G00 Y100X20.5G01 Y81G02 X13 Y74 R7.5G01 Y100G01 G40 X0 (取消刀补)M30 (程序结束)%四个角的异形槽%O 0431G0 0G90 G54 X-110 Y50G43 H02 Z10 M03 S3000 (Z轴定位,建立2号刀具长度补偿,主轴正转,转速3000r/min)G01 Z-3.5 F500G01 G41 X-90 Y60.634 D11F700X-77.989 Y53.7G03 X-59.882 Y56.083R15G01 X-56.083 Y59.882G03 X-53.7 Y77.989R15G01 X-60.634 Y90Y110G00 X110X40G01 X60.634 Y90X53.7 Y77.989G03 X56.083 Y59.882R15G01 X59.882 Y56.083G03 X77.989 Y53.7R15G01 X90 Y60.634G00 X110Y-40G01 X90 Y-60.634X77.989 Y-53.7G03 X59.882 Y-56.083 R15G01 X56.083 Y-59.882G03 X53.7 Y-77.989 R15G01 X60.634 Y-90G00 Y-110X-40G01 X-60.634 Y-90X-53.7 Y-77.989G03 X-56.083 Y-59.882R15G01 X-59.882 Y-56.083G03 X-77.989 Y-53.7R15G01 X-90 Y-60.634G01 G40 X-110M30%零件2加工程序梅花曲线外轮廓%O0422G00 G90 G54 X70 Y10 (建立工件坐标系,绝对编程,X轴Y轴定位)G43 H03 Z10 M03 S3000 G01 G42 X65.9 Y0 D10 F30G02 X45.9 Y0 R10G02 X47.67 Y7.07 R15G03 X7.07 Y47.67 R30G02 X-7.07 Y47.67 R15G03 X047.67 Y7.07R30G02 X-7.07 R15G03 X-7.07 Y-47.67 R30G02 X7.07 R15G03 X47.67 Y-7.07R30G02 X45.9 Y0R15G02 X65.9 Y0 R10G01 G40 Y10M30R3mm圆弧倒角R10mm球面宏程序%O0704#1=4 (刀具半径)#2=22.5 (圆半径)#6=5 (切深值)#4=90 (起始角度)G00 G90 G54 X0 Y0 Z5G01 Z-#2-#6 F300Z0#4=88WHILE#4GE0 D01#3=#1+#6*SIN#4-#1 (变化的Z值)#5=#6+#2-#1+#6*COS#4 (变化的圆半径)G01Z#3F300X#5G03X#5I-#5G01X#2-#1-0.2F1000#4=#4-2END1#4=#5WHILE#4LE#5 D02#3=#1+#2*SIN#4-#1-#6#5=#2-#1*COS#4G01Z#3F300X#5G03X#5I-#5G01X0F1000#4=#4+5END2X0G00Z20M30第六章结论 在机械加工中，对轴类零件的加工应用非常的广泛，要加工出一件合格的工件，具备扎实的理论基础、熟练的操作能力和丰富的工作经验是不可缺少的，除此之外，随着科学技术的不断发展，使用新旧结合的加工方法也是有必要的，本文通过对盘类零件的加工，简要的向大家介绍了盘类零件在加工过程中应用的各种加工方法，以及合理的工艺安排，使我在加工过程中了解了各种加工方法在不同的加工过程中的作用，最终能够顺利的达到所加工零件的尺寸要求和精度要求。使我在机械加工方面又积累了一定的操作经验。通过这次毕业设计，使我对大学三年所学的知识有了一次全面的综合运用，例如：数控编程、工艺分析，这些对今后毕业工作发展都有很大的帮助。数控技术是未来制造业不可缺少的一部分，将在经济发展与社会进步的今天发挥重要作用，作为跨世纪的新一代，我们有理由相信，我国机械制造业会更加辉煌,祖国的明天也会更加美好。制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科