毕业设计（论文）-机械数控零件加工工艺与编程.doc

摘 要 数控加工因为其高柔性、高精度、高度自动化与高效率的特点，在机械制 造业中的应用越来越广泛，在当今社会的位置越来越重要。本次设计我使用手 动编程。 本次毕业设计是关于某个零件的加工工艺与程序进行分析与编制，在本次 设计中,通过对零件的图形分析,材料分析,选好了加工毛坯尺寸,另外还对加工 的工序.工艺进行分析,从而手工将加工零件的全部工艺过程、工艺参数、位移 数据等以规定的代码、程序格式写出,编制出了适合所选铣床的程序。完成这次 设计我做了以下工作： 1.零件图进行分析。本零件是对称图形，尺寸要求不高，但是有圆角、曲 面和二次曲线较复杂的结构，对加工的程序要求高。根据零件图，合理的构思 出加工顺序，并数字化建模，用 ug 软件画出零件的立体图，并选择毛坯材料和 尺寸。 2.零件工艺性分析。加工的零件是对称的图形，一零件的几何中心为进刀 点，也作为程序的原点。非加工的边缘四周区域是正方形，所以方便装夹，对 夹具的要求不高。台虎钳足以满足零件装夹的要求。加工零件选择合理道具， 粗铣毛坯量大，用面铣刀进行加工，其余的用 6 的立铣刀加工。球面用 6 球面铣刀加工。根据刀具和零件的要求算出切削用量，制定工艺卡片。 3.数控铣床零件加工程序的编制。手动编写出零件的加工程序，零件的程 序中应用到了倒圆角的宏程序，球面的宏程序，二次曲线的宏程序。使用了 g68 旋转固定循环。零件加工的是内部结构，所以由上之下，由中间到四周进 行加工。根据工艺卡片的要求分先后分别进行粗精加工。 关键词关键词: : 零件的分析 装夹 工艺 编程 宏程序 1 abstract because the numerical control processing its high flexibility, the high accuracy, highly automated and the high efficiencys characteristic, is getting more and more widespread in machine- building industrys application, is now getting more and more important in societys position. this graduation project is carries on the analysis and the establishment about some components processing craft and the procedure, in this design, through to the components graph analysis, the material analysis, chose the processing blank dimension, in addition to processing working procedure. the craft carries on the analysis, thus the handwork will process the code which, the program format the components the complete technological process, the technological parameter, the displacement data and so on stipulated to write, established has suited chooses milling machines procedure. completes this design to obtain from the following several steps: 1.the pair gives the detail drawing carries on the analysis. this components are the symmetric figure, the size request are not high, but has the fillet, the surface and the conic section complex structure, requests high to the processing procedure. according to the detail drawing, the reasonable idea processing sequence, and the digitized modelling, draws the components with the ug software the block diagram, and chooses the semifinished materials material and the size. 2.the components carry on the technological analysis. the processing components are the symmetrical graph, a components geometric center is the feed spot, also as procedure zero point. the non-processings edge all around region is a square, therefore the 2 convenient attire clamps, is not high to jigs request. the bench vise satisfies the request which sufficiently the components attire clamps. the processing components choice reasonable stage prop, the rough milling semifinished materials quantity is big, carries on the processing with the face milling cutter, other uses 6 end mill processing. the spherical surface processes with 6 the spherical cutter. figures out the cutting specifications according to the cutting tool and the components request, the formulation process chart. 3.the numerical control milling machine components add the project the foreword establishment. manual compiled the components the processing program, in the components procedure applies the round angle great procedure, the spherical surface great procedure, the conic section great procedure. used g68 to revolve the fixed cycle. what components processing is the internal structure, therefore from, to all around carries on the processing from among. carries on the thick precision work separatelysuccessively according to process charts request minute. keykey word:word: components analysis clamping process programming macro programs 1 目 录 第一章 绪论1 第二章 数字化建模与零件图的分析3 2.1 数字化建模.5 2.2 零件图的分析.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.2.1 零件的加工表面分析.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.2.2 零件的技术要求分析.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.3 零件的材料分析.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.4 零件的加工过程.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.5 零件毛坯的设计.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第三章 零件工艺规程的设计7 3.1 定位基准的的选择.7 3.1.1 粗、精基准的选择.7 3.2 装夹方案的确定.7 3.3 确定加工顺序及走刀路线.8 3.4 选择零件铣削加工时的刀具.8 3.4.1 加工本零件刀具的基本要求.8 3.4.2 本次使用铣刀种类.9 3.4.3 零件刀具的选用.9 3.5 切削用量的选择.10 3.5.1 进给量 f(mm/r)与进给速度 vf(mm/min)的选择 .10 3.5.2 切削速度 vc(m/min)的选择 .11 3.6 机床的选择及说明.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第四章 数控加工程序的编制13 4.1 数控编程的意义.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.2 数控编程的方法.13 4.3 编程加工.13 4.3.1 程序前的准备.13 4.3.2 粗铣毛坯.13 4.3.3 加工椭圆内腔.14 4.3.4 边倒圆.16 4.3.5 椭圆内腔底部倒圆角.19 4.3.6 铣底部球面.20 结 论22 参考文献23 致 谢24 1 第一章 绪论 数控是现代机械加工的主流，并随着科学技术的发展，在不断进步。但是 机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁， 生产类型由大批量生产向多品种小批量生产转换。1因此，数控技术应用加工 效率有待提高。据统计数控加工与编制加工程序的时间之比为 1：30，所以提 高生产效率，程序的编制是关键。短时间内制定零件的加工程序，可以有效的 缩短数控加工时间。本次零件的手动编程，缩短编程时间，提高生产效率。 数控零件加工工艺与编程设计中，采用了手动编程。手动编程与自动编程 应用较多。自动编程是用 cad/cam 根据三维零件生成程序，虽然方便，可以生 成复杂零件的程序，但是当需要改动时，改动较大，影响加工效率。手动能绘 制简单零件的程序，但是适应零件的范围广，改动很快捷，这次零件结构简单， 适合手动编程。在零件加工前对其进行工艺分析，编制程序的基本知识和基本 理论进行了解；选用机床、刀具、夹具及零件表面的加工方法；掌握数控工艺 加工方法和数控加工程序编程方法。 1.1 零件图分析与数字化建模 分析零件图选择毛坯的尺寸，对零件加工尺寸、表面粗糙度等技术要求综 合分析，得出零件的加工过程，最后选择合适的机床。根据零件图，用 ug 生成 零件图的同时定下零件的内部腔体的加工顺序。目前主要的 cad/cam 软件有 ug、pro/e、caxa、mastercam 等。但是 ug 作为模具行业适用最广的数字化制 图软件，和数控联系紧密。它不仅三维建模功能强大，而且整个软件功能齐全， 仿真刀路加工很形象，再加上对 ug 数字化建模的熟悉，所以选择了 ug 这个软 件生成零件的立体图。适用 ug 时，我用到了长方体的命令来生成毛坯，用草图 功能画出两正交椭圆，并修剪好两椭圆相交的二次曲线轮廓，再使用拉伸求差 的命令得到内部结构。再使用边倒圆功能来满足零件的要求。最后在适用草图 功能，画出球面的截面二维图形，最后回转求差得到球面图形。两椭圆正交形 成的内腔，然后倒圆角，再对内腔底部的轮廓进行边倒圆，最后铣出球面。 2 1.2 零件的工艺分析 零件形状是对称的，所以用零件的几何中心为加工中心。毛坯选择的是长 方体，四周便与装夹，用台虎钳能满足零件的加工，而且现有数控铣床用的夹 具就是台虎钳，节约选择夹具的时间。装夹好零件，根据铣床的加工特点，合 理的制定出加工路线。零件是内腔结构，所以从中心入刀，每层进给 3mm 的深 度，分层铣削，先粗加工，加工完测量尺寸，改刀补进行精加工。根据需要加 工的内部轮廓给出的条件，查相关的表，计算出加工零件时所需要的切削速度， 主轴转速和背吃刀量，选择所需的刀具（精加工和粗加工选择不同的刀具加工） ， 并制定出道具卡片和工艺卡片。 1.3 手动编写程序 了解数控程序的意义和编制的格式、要求、特点等，在结合零件的内部结 构，编制出合理的程序。以零件上表面的几何中心为零件的程序原点，用宏程 序编写出曲线的轮廓，球面轮廓，倒圆角轮廓。虽然现在程序有自动编程，半 自动编程，但是我选择手动编程是因为，在简单的程序，自动与半自动都是由 很多的坐标构成的，这对于机床本身就有不小的运算负荷，机床存储空间不能 满足不说，加工的效率也很难保证，对于球面加工 cad/cam 软件是不能智能分 辨曲面的概念。2手动编制宏程序，不仅语言简练而且严谨。3它把机床功能 参数与编程语言结合，而且灵活的参数设置也使机床具有最佳的工作性能，同 时也给予操作人员极大的调整空间。另外宏程序使编程人员从繁琐的、大量重 复性的编程工作中解脱出来。+ 所以用宏程序编制了曲线、圆角、球面的加工程序，结合数控铣床的加工 特点，完成这次设计。 随着科学的进步，数控技术也在随着提高，我觉得以后的数控加工会有很 大的发展前景。这次的毕业设计很重要，贴合实际，跟住了时代的步伐。 3 第二章 零件图的分析与数字化建模 2.1 零件图 见图 1 图图 1 1 数控加工二维零件图数控加工二维零件图 4 2.2 零件图的分析 根据零件图 1 可知该零件整体是由（100mm*100mm）的正方形拉伸 30mm 成 的长方体，所以准备一个 105*105*35 的长方体为加工毛坯，加工表面后得到 100*100*30 的尺寸。在长方体上表面由两个椭圆正交形成的阶梯形内腔，第一 阶梯 2mm 深，第二阶梯向里偏置 2mm 深度为 8mm。并且在两椭圆正交形成的四 个拐角进行倒圆角，第一阶梯椭圆圆角半径 r=8mm，第二阶梯椭圆半径 r=10mm。 ，在内腔的底部整个轮廓进行边倒圆，边倒圆半径 r=4mm。在零件底部 中央需要加工一个深度为 4mm，宽度为 35mm 的球面。圆球的半径 r=40.28mm。 2.2.12.2.1 零件的加工表面分析零件的加工表面分析 本零件表面未给出加工要求，所以只要按照一般的表面处理方法即：先铣 毛坯的四周便与装夹，因为零件是对称的，所以再以把不加工的一面加工平， 把其作为放置平面，用台虎钳装夹在铣床工作台上。留粗加工余量。 2.2.22.2.2 零件的技术要求分析零件的技术要求分析 由零件图 1 可知，该零件的加工轮廓由曲线、圆弧及直线构成，其形状复 杂，所以加工需要采用数控机床铣削加工。 零件的尺寸公差为 it14，表面粗糙度为给出要求，按一般数控加工方法， 可以保证达到要求。腹板厚度 30mm，且面积大，加工时不易发生振动，对加工 的不利影响较小。 该零件为对称图形，且只在一面上加工铣削，所以只需要 一次装夹就能加工出来。 零件的加工深度最深为 14mm 所以选择刀具长度在 20mm 以上的刀具。改腔 体内部有边倒圆（r=4mm） ，所以要选择球头铣刀。该腔体有阶梯布置，第一第 二阶梯拐角出倒圆角半径分别为 r=8mmr=10mm，但是这些圆角在 xz 平面内，只 需要一把 6mm 的立铣刀就够了。 零件的尺寸标注较统一，且无封闭尺寸；构成该零件轮廓形状的各几何元 素条件充分无互相矛盾之处，有利于编程和数控加工。 2.3 零件的材料分析 已给出材料 45 钢，hbs250，适合数控加工。 2.4 零件的加工过程 整体加工步骤是由上而下的加工，以零件的中心为原点，每次下 3mm 的深 度，把大部分的余量铣去。然后用椭圆一层层的往下铣削除，每次铣 3mm 的深 度，最后一次铣 4mm，然后旋转 90 度，重复以上步骤。注意的是在底部加工椭 圆是留一个高 4mm 宽 4mm 的台阶，为下面边倒圆留加工余量。用宏程序编出两 5 椭圆相交拐角处倒圆角的四分之一轮廓，然后旋转加工成整体轮廓。一同样的 方法一层层套用该宏程序，加工出圆角。接下来是边倒圆，宏程序边倒圆。最 后是在底部加工圆球。 2.5 零件毛坯的设计 根据本设计的要求，给出的毛坯的尺寸是除上表面以外的其它表面均已经 加工，固定毛坯的尺寸为 100*100*30mm，材料用 45 钢。 2.6 数字化建模 ug 软件建模 如：图 2 图图 2 2 零件的立体图零件的立体图 打开 ug，新建 prt 文件，ctrl+m 进入建模环境，选择立方体命令，创建 100*100*30 的长方体。以上表面几何中心原点为椭圆的中心点，创建椭圆，长 轴为 80，短轴为 30 的椭圆。以原点为旋转中心，把上一步创建的椭圆旋转 90 度。用修建命令留下椭圆的外部轮廓，并向外偏置 2mm 的距离向内偏置 4mm 的距离，为轮廓和。将生成的椭圆轮廓向 z 轴负方向拉伸 2mm 的距离， 并与长方体求差。生成的椭圆轮廓同方向拉伸 6mm 的距离，与长方体求差。 生成的椭圆轮廓同方向拉伸 10mm 与长方体求差。形成的内部腔体的四个边角， 进行倒圆角。第一阶梯的倒圆角 r=8mm，第二阶梯的倒圆角 r=10mm。再对内腔 底部进行 r=4mm 的边倒圆。最后用草图在 xz 平面内画出半个球面的截面轮廓， 用回转中心的命令与底部求差，在底部的平面上生成一个深度为 4mm，宽度为 6 35mm 的球面，球的半径 r=40.28mm，完毕后保存。 7 第三章 零件工艺规程的设计 3.1 定位基准的的选择 3.1.13.1.1 粗、精基准的选择粗、精基准的选择 为精加工做准备前，需要加工一个平面，保证它的平面度。所以粗基准为 毛坯的待加工表面，及毛坯的上表面。以它为基准，加工出一个平面，来保证 零件加工的精度。把上一步加工的平面作为精基准，这样使加工表面在一个平 面的位置上。用精基准为最终基准。即设计基准、工艺基准和编程基准统一， 这样可以减少基准不重合时产生的误差和数控编程中的计算量，并可以较少装 夹次数，更保证了零件的尺寸要求。零件的毛坯是规则（100*100*30）长方体， 零件也是规则的图形，所以基准无特殊要求。 3.2 装夹方案的确定 在机床加工工件时，为保证工件加工精度，必须正确装夹工件，使其相对 机床切削成形运动和刀具占有正确的位置。由于设计要求中明确提出加工工件 具有对称度和平行度的特征，因此本设计中，在确定装夹方案时，重点考虑到 保证工件上被加工表面的尺寸精度、平行度、对称度等。4 在本设计中，采用虎台钳机构对工件进行装夹。台虎钳夹具是常规夹具， 价格便宜，而且本零件对装夹的要求不高，只要能加紧零件，保证加工平面水 平即可。所以装夹零件时候，底部加上垫块，保证毛坯水平的底面放置水平， 这样粗铣加工平面，保证加工平面的平行度，台虎钳能满足要求。虎台钳的两 爪夹住 100*30mm 的两个面，基面用粗糙度较高的垫块顶住，防止在加工过程中， 被加工工件产生振动或相对偏移。 装夹示意如图 3 所示。 图图 3 3 零件的装夹零件的装夹 8 3.3 确定加工顺序及走刀路线 加工顺序的拟定按照基面先行、先粗后精的原则确定。该零件是对称图形， 先找到零件的中心，就能够实现零件的加工。 该零件的铣削加工中的路线包括平面内轨迹的加工进给和深的进给。用两 轴联动的数控铣床上进行加工。对于平面内的两椭圆正交形成的内轮廓，先从 中间原点开始加工，去除大部分的余量。余量的去除时，先走中间的圆，然后 十字相交去除其余的余量。余量去完后开始进行椭圆的加工。先从原点进刀， 走到椭圆圆弧的起点，走单一椭圆，然后旋转加工出另一个椭圆。每一层的加 工都是如此。注意的是底部留个边倒圆的余量。加工完后进行倒圆角。对于零 件加工的深度进给有两种方法：一种是在 xz 或 yz 平面内往复铣削进给到要求 的深度位置，另一种是先打出一个工艺孔，然后从工艺孔的上方进给到要求的 深度位置。该零件的加工是选的第一种。每次进给 3-4mm 的深度。最后换球头 铣刀加工球面。 3.4 机床的选择及说明 根据以上计算要求，本设计用 tk7640（不带刀库）数控铣床进行加工，这 是采用 fanuc-oi 系统，其自身重量为 3000kg，工作台行程 x、y、z 的范围是 600*400*600mm，主轴为无极变速，其变速范围是 20-3000，g00 快速点min/r 定位速度最大是 5000,g01 直线插补速度最大是 2500，刀柄采min/mmmin/mm 用 bt-40 的型号，电源有 24v 低压提供控制电路以及 380v 高压提供主轴工作， 工作台允许的最大重量为 300，气压源要求是 0.6m。kgpa 3.5 选择零件铣削加工时的刀具 3.5.13.5.1 加工本零件刀具的基本要求加工本零件刀具的基本要求 (1) 铣刀的刚性要好 要求铣刀刚行好的目的，因为在粗铣 105*105*35 的毛坯时为了提高生产效 率而采用的大切削用量的需要。再者为了适应数控铣床加工过程中切削用量难 以调整的特点。在粗铣量大时铣削防止刚性差而断刀，要选择刚性好的。 (2) 铣刀的耐用度要高 在本次零件加工是 6 的立铣刀多次使用，如果刀具耐用度不高，磨损的 快，不仅影响零件表面的质量和加工精度，而且会曾加换倒与对刀次数，从而 导致零件加工表面留下因对刀误差形成的接刀台阶，降低零件的表面质量。 (3) 其他的注意点 除以上两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择与排屑性能等也非常 重要。因为加工的是内部腔体，排削更加重要，不然切屑粘刀形成积屑瘤在数 控铣削在倒圆角，铣球面时影响表面质量。5 9 总之被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好、 耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率并或得满意加工质量的前提 条件。 3.5.23.5.2 本次加工使用铣刀种类本次加工使用铣刀种类 加工中心刀具一般由刀具和刀柄两部分组成,由于要完成自动换刀功能,要 求刀柄满足主轴的自动松开夹紧的功能,以及满足自动换刀机构的机械抓取、移 动定位功能。常用的铣刀有：高硬度铣刀、t 型槽铣刀、球头端铣刀、超长硬 质合金球头铣刀、精加工镜面球头铣刀、半精加工球头铣刀、球头铣刀等。 为了零件加工的需要，现在主要以常用的面铣刀、立铣刀、模具铣刀(包括 球头铣刀)加以简要介绍。 (1) 面铣刀 粗铣毛坯 105*105*35 时，需要大面积切削量的铣刀，面铣刀适用于加工 平面，尤其适合加工大面积平面。主偏角为 90的面铣刀还能同时加工出与平 面垂直的直角面。 (2) 立铣刀 在这次加工中，为内部腔体的加工，铣到内部的圆角，曲面面，边倒圆等。 立铣刀主要用于加工沟槽、台阶面、平面和二维曲面很适合本次加工。 (3) 模具铣刀 在这次加工中，要加工 r40.28mm 球面，所以用到了球头铣刀。球头立铣刀 它的结构特点是球头或断面上布满了切削刃，圆周刃和球头刃圆弧连接，可以 作径向和轴向进给。 3.5.33.5.3 加工零件刀具的选用加工零件刀具的选用 根据零件的结构特点，铣削内腔轮廓时，铣刀直径受到椭圆内腔限制见图 4，取 6 的立铣刀。粗加工时选用 6 的高速钢立铣刀，精加工时选用 6 的 硬质合金立铣刀。加工底面的球时，选择 6 的硬质合金球头立铣刀。所选刀 具及其加工表面见表 16零件加工刀具卡片。 图图 4 4 刀具在椭圆最小轮廓位置时的加工刀具在椭圆最小轮廓位置时的加工 10 表表 1 1 零件加工刀具卡片零件加工刀具卡片 产品名称或代 号 零件名称 平面两椭圆正 交内腔零件 零件图号 1 刀具 序号 刀具 号规格名称数量刀长/mm 加工表面备注 1t01 80 面铣刀 145 粗铣毛坯 2t02 6 平头立铣 刀 130 去除内腔大部 分余量 3t02 6 平头立铣 刀 130 铣两椭圆 4t02 6 平头立铣 刀 130 铣内腔轮廓 铣圆 角 5t02 6 平头立铣 刀 130 内腔底部边倒 圆 6t03 6 球头立铣 刀 130 底部球面 附：粗加工时选用 6 的高速钢立铣刀，精加工时选用 6 的硬质合金立铣刀 3.6 切削用量的选择 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、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均 有显著影响。精加工内腔两椭圆轮廓时留 0.1mm 的铣削余量。 3.6.13.6.1 进给量进给量( () )与进给速度与进给速度( () )的选择的选择frmm/ f vmin/mm 铣削加工的进给量是指刀具转一周，工件与道具沿进给运动方向的相对位 移量；进给速度是指单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量。进给量 与进给速度是数控铣床加工切削用量中的重要参数，根据零件表面的表面粗糙 度、加工要求精度、刀具及材料等因素，参考表 2 选取。工件刚性差或刀具强 度低时，应取小值。铣刀为多齿刀具，其进给速度、刀具转速、道具齿数 f vn 及进给量的关系为。6zf f v z nzf 表表 2 2 铣刀每齿进给量铣刀每齿进给量 f fz z 每齿进给量 1 */ zmmfz 粗铣精铣 工件材料 高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀 钢 0.10-0.150.10-0.250.02-0.050.10-0.15 11 铸铁 0.12-0.200.15-0.30 3.6.23.6.2 切削速度切削速度( () )的选择的选择 c vmin/m 根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。可以用经 验公式计算，也可用根据生产实践经验，在机床说明书允许的且学速度范围内 查阅有关切削用量手册。本次设计参考表 3 选取。 实际编程中，切削速度确定后，还要按式计算出铣床主轴 c v1000/dnvc 的转速 (),并填入程序中。6nmin/r 表表 3 3 铣削速度参考值铣削速度参考值 切削速度/ c v 1 min* m 工件材料硬度/hbs 高速钢铣刀硬质合金刀具 25518-4266-150 255-32512-3654-120 钢 325-4256-2136-75 19021-3666-150 190-2609-1845-90 铸铁 160-3204.5-1021-30 主轴转速的计算 本设计主轴转速根据允许的切削速度和刀具的直径来选择。其计算公 式为： (3.1)dvn c /1000 切削速度，单位为 c vmin/m 主轴转速，单位为nmin/r 刀具直径，单位为。dmm 45 刚的 hbs 为 250，所以高速刚铣刀查表 3 得最佳切削速度是 12- 36m/min，取 为 30m/min，硬质合金铣刀得最佳切削速度是 54-120m/min，取为 60m/min，在前面提到受到加工轮廓及去余量的限制，选 6mm 的立铣刀。 根据公式 2.1： （粗铣）min/26.1592)6*14 . 3 /(30*1000rn 取 min/1600rn （精铣）min/ 7 . 3184)6*14 . 3 /(60*1000rn 取min/3000rn 确定进给速度 12 根据铣刀齿数、主轴转速和切削用量手册中给出的每齿进给量，其根据公 式为： = (3.2) f vnf znfz 式中： 每齿进给量，单位 z fzmm/ 铣刀的齿数z 刀具的转速nmin/r 6mm 的立铣刀齿数为 3，每齿进给量见表 2 z f 则： （粗铣）min/4801600*3*1 . 0mmvf （精铣）min/9003000*3*1 . 0mmvf 确定背吃刀量 背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应 尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效 率。 经验取得粗铣背吃刀量 1.5-2mm，精铣时为 0.5mm。工艺卡见表 4 表表 4 4 本腔零件加工工艺卡本腔零件加工工艺卡 工步 号 工步内容 刀具 号 刀具 规格 /mm 主轴转速 /(r/min) 进给速度 /(mm/min) 背吃 刀量 /mm 备注 1 粗铣毛坯表面 t018015075 手动 2 粗加工毛坯 t02616004801.5 手动 3 加工底部球面 t03616004801.5 手动 4 精加工零件 t02632009000.5 手动 5 精加工球面 t03632009000.5 手动 13 第四章 数控加工程序的编制 原始的机械加工是手动进给，操作工人在加工零件的过程中靠经验保证精 度，对于复杂的零件的加工，往往有多道工序，加工起来相当繁杂。数控的取 代就是解决了这样的繁杂过程的人工操作形式。数控机床按照事先编制好的数 控加工程序自动的对工件进行加工，因此，编制加工程序时，必须把被加工零 件全部工艺过程、工艺参数等加工信息以代码的形式记录在数控介质上，这样 就能通过控制介质上的信息来控制机床进行加工。7 4.1 数控编程的方法 数控编程有手工编程和计算机辅助编程两大类。手工编程从工艺分析、数 值计算、到数控程序的校验、试切、修改均由人工完成。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。 自动编程即是指计算机辅助编程，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。 4.2 编程加工 4.2.14.2.1 程序前的准备程序前的准备 用零件的几何中心为工件的坐标系，及（0，0）使用 g54 来建坐标系，为 了加工的质量。我们采用顺铣法。由右边起刀。采用 g41 左刀补。程序中用绝 对编程 g90 指令，g54 来选取设定的坐标系，在 xoy 平面内加工用 g17 来确 定。程序内用到的车削速度 1600，3000，进给率 400，900，刀具的选择和应用 参考 3.5 与 3.6 章节的工艺卡片与刀具卡。 4.2.2 粗铣毛坯粗铣毛坯 去除大部分的余量，减少刀具的负荷，保护刀具，减少工作量，铣去了多 余的非加工的部分。 加工零件的尺寸见图 511 加工完成后的立体图见图 69 14 此步加工程序 o0001； g54g90g17g00x0y0; z10.; m03s1600; z5.; g01z-3.f400; m98p1001; g01x0y0; z-6.; m98p1001; g01x0y0; z-10.; m98p1001; g01x0y0; g00z5.; m05; m30; 图图 5 5 加工的尺寸加工的尺寸 子程序； o1001; g42g01x0y0f400d1; x8.; g02i-8.f80; g01x10.5f80; g02i-10.5f80; g00x0y0; g01y31.f400; g00y0; g01y-31.; g00y0; g01x31.; g00x0; g01x-31.; g40g00x0; m99; 图图 6 6 o0001o0001：程序加工图：程序加工图 4.2.34.2.3 加工椭圆内腔加工椭圆内腔 先铣出两正交椭圆的内腔，在底部留边倒圆的余量 加工零件的尺寸见图 712 加工完成后的立体图见图 8 o0002； g54g90g17g00x0y0;z10.; 16 m03s1600; z5.; g01z0f400; g00g41x0y0d1; m98p2001; m98p3001; m98p4001; g01z0; g00x0y0; g68x0y0p90; m98p2001; g69; g68x0y0p90; m98p3001; g69; g68x0y0p90; m98p4001; g69; g00g40x0y0; z5.; m05; m30; 图图 7 7 切削尺寸切削尺寸 子程序7 第一阶梯的椭圆 o2001; g00x42y0; g01z-2.f100; #1=42.; #2=15.; #3=0; while#3le360do1; #4=#1*cos#3; #5=#2*sin#3; g01x#4y#5f100; #3=#3+3.; end 1; m99 图图 8 8 立体图立体图 第二阶梯的椭圆 o3001; 17 g00x40y0; g01z-6.f100; #1=40.; #2=14.; #3=0; while#3le360do1; #4=#1*cos#3; #5=#2*sin#3; g01x#4y#5f100; #3=#3+3.; end 1; m99; 第三阶梯的椭圆 o4001; g00x36.y0; g01z-10.f100; #1=36.; #2=12.; #3=0; while#3le360do1; #4=#1*cos#3; #5=#2*sin#3; g01x#4y#5f100; #3=#3+3.; end 1; m99; 4.2.44.2.4 边倒圆边倒圆 分别到 r8 与 r10 的圆角8 加工零件的尺寸见图 9 加工完成后的立体图见图 10 倒 r8 的圆角 o0003； g54g90g17g00x0y0; z10.; m03s1600; z5.; g01z-2.f400; m98p9001; g68x0y0p90; m98p9001; g69; g68x0y0p180; m98p9001; g69; g68x0y0p270; m98p9001; g69; g00z30.; x0y0; m05； m30； 图图 9 9 切削尺寸切削尺寸 子程序（四分之一两椭圆正交内腔轮廓） 17 子程序所用坐标和参数图 11 给出（autocad 绘制截图） o9001; #1=42.; #2=17.; #3=17.; #4=42.; #5=acos20.57/#1; #6=asin14.53/#3; s1000m03; g00x0y0; z30.; z1.; g01z-6.f400; #7=0; while#7lt#5do1; #8=#1*cos#7; #9=#2*sin#7; g41do2g01x#8y#9f600; #7=#7+1; end 1; x20.57y15.15; g02x14.53y31.24r8; #7=#6+1; while#7lt90do2; #10=#3*cos#7; #11=#4*sin#7; g01x#10y#11; #7#7+1; end 2; x0y42; g00g40x0y0; m99; 图图 1111 程序参数程序参数 倒 r10 的圆角 g54g90g17g00x0y0; z10.; m03s1600; g01z0f400.; g01z-6.; m98p8001; g68x0y0p90; m98p8001; g69; g68x0y0p180; 18 m98p8001; g69; g68x0y0p270; m98p8001; g69; g00z30.; x0y0; m05； m30; 图图 1212 程序参数程序参数 子程序所用坐标图 12 给出（autocad 绘制截图） o8001; #1=40.; #2=15.; #3=15.; #4=40.; #5=acos20.47/#1; #6=asin12.89/#3; s1000m03; g00x0y0; z30.; z1.; g01z-6.f400; #7=0; while#7lt#5do1; #8=#1*cos#7; #9=#2*sin#7; g41do2g01x#8y#9f600; #7=#7+1; end 1; 图图 1010 立体图立体图 x20.47y12.89; g02x12.89y20.47r10; #7=#6+1; 19 while#7lt90do2; #10=#3*cos#7; #11=#4*sin#7; g01x#10y#11; #7#7+1; end 2; x0y40; g00g40x0y0; m99; 4.2.5 椭圆内腔底部倒圆角椭圆内腔底部倒圆角 本程序加工的零件见图 13 内腔底部边倒圆值 r4 o0004; #19=3(刀具半径) #20=4(周边倒 r 面圆角半径) #11=90(角度设为自变量，赋初始值为 90) g54g90g17g00x0y0; z10.; m03s1600; n5 if#11lt0goto 99; x33.y0; #22=#20*cos#11-#19; #23=-#20*sin#11; #24=#20-#22; z2.; g01z#23f400; g10l12p03r#24; g41d3x40y0f1600; m98p5001; #11=#11-1.; g40g00z30.; goto 5 n99 g00z30.; g40g00x0y0; g01z0； g65p6001s6t4u90; m05; m30; 图图 1414 o0004o0004 程序参数程序参数 20 4.2.64.2.6 铣底部球面铣底部球面 本程序加工的零件见图 14 铣底部球面主程序8 o0005; g54g90g17g00x0y0; z10.; m03s1600; g01z5f400.; x0y0; g65p7001x0y0z26.28a4 0.28b3.c64.i90q1.; g00z30.; x0y0; m05; m30; 图图 1414 立体图立体图 子程序 主程序所需坐标、角度图 15 给出，autocad 出图截取 o7001; g5