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精米机零件的数控加工 毕 业 论 文 课题名称课题名称 精米机零件的数控加工精米机零件的数控加工 二二级级学学院院 （系系） / /专专 业业 机械工程学院机械工程学院/ /机械制造与自动化机械制造与自动化 班班 级级机自机自 10131013 学学 号号 10010531281001053128 学生姓名学生姓名郝德良郝德良 指导教师指导教师： 翁秀奇翁秀奇 精米机零件的数控加工 2013 年年 5 月月 24 日日 精米机零件的数控加工 1 精米机零件的加工精米机零件的加工 机自 1013 郝德良 摘摘 要要 数控加工效率高、加工精度高，数控技术是与机床的自动控制密切结合而发展起来的， 如今数控技术已广泛应用于钢铁生产、化工生产、石油精炼、造纸等工艺流程控制及其他 各个方面。近代大工业生产中，机械工艺流程控制及其他是提高产品质量和生产率的重要 措施。 在当今的数控加工中，数控铣扮演了重要的角色，本文主要研究了精米机零件的数控加工 工艺，尤其轮廓和孔的数控铣削工艺、工装以及在此基础上的数控铣床的程序编制。 本课题主要设计内容有：完成该零件的工艺规程（包括工序卡和数控刀具卡）和主要 工序的工装设计。并绘制零件图。 关键词：数控加工、数控编程，精米机 精米机零件的数控加工 2 目录目录 精米机零件的数控加工1 第 1 章 绪论3 1.1 公司简介3 1.2 数控铣的特点及国内外形势 4 1.3 精米机？6 第 2 章 零件的工艺分析7 2.1 零件结构和加工7 2.2 基准选择9 2.3 毛坯和材料的选择10 2.4 加工工艺设计11 2.5 刀具选择11 2.6 切削用量的选择12 2.7 拟定数控切削加工工序卡13 2.8 工序设计15 第 3 章 数控编程16 3.1 确立编程原点16 3.2 编辑程序17 第 4 章 操作步骤20 第 5 章 结束语22 致 谢23 参考文献 24 comment *1: 精米机零件的数控加工 3 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.11.1 公司简介公司简介 江苏新空间集团是由江苏新空间装饰集团有限公司、南通市新空间幕墙材料制造有限 公司、上海新空间贸易有限公司、南通市新空间智能科技有限公司、南通市金固铝材有限 公司组成。南通新空间幕墙材料制造有限公司是由香港富联国际集团在如皋投资的独资企 业。也是中国最大的铝幕墙生产基地之一，总产值连续两年位居江苏前三。公司占地面积 5 万平方米，年产值 1.5 亿元。企业知名度和市场占有率名列同行前茅，产品出口法国、 日本、新加坡、香港等国家和地区。 公司主要生产氟碳喷涂铝单板，蜂窝板，精装内装板，及加工机械小零件等。 精米机零件的数控加工 4 1 1. .2 2 数数控控铣铣的的特特点点及及国国内内外外形形势势 铣削加工包括手动铣和数控铣，铣削加工在机加工车间进行。有一个旋转的圆柱形刀 头和多个出屑槽的铣刀通常称为端铣刀或立铣刀，可沿不同的轴运动，用来加工狭长 空、 沟槽、外轮廓等。进行铣削加工的机床称为铣床，数控铣床通常是指数控加工中心。 数控铣的特点 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、壳体类零件等。 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、生产自动化程度高，可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化。 6、生产效率高。 7、从切削原理上讲，无论是端铣或是周铣都属于断续切削方式，而不像车削那样连续 切削，因此对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削状况下， 还要求有良好的红硬性。 数控铣的国内外形势；世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用， 计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自 从年美国第台数控铣床问世至今已经历了个年头。数控设备包括：车、铣、 加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全 世界的产量有万台，产值上百亿美元。 世界制造业在世纪末的十几年中经 历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。 年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较 大变动，从年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。 我国数控机床制造业在年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现 向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在年代初期面临 国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能 力降到，库存超过个月。从年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市 场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数 控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在年以后，国家向国防工业及关键民 用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。但也反映了下列问题： （） 低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销； 精米机零件的数控加工 5 （） 高技术水平、全功能产品主要靠进口； （） 配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口； （） 应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用； （） 自行开发能力较差，相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或 进口件组装。 comment *2: 精米机零件的数控加工 6 1.31.3 精米机精米机 精米机是稻谷收购、大米加工等部门判断稻米品质(黄粒、病斑、腹白及不完善粒)的 理想设备。 其主要功能是一次性完成稻谷脱壳、糙米碾白的过程。具有脱壳出白率更高、 取样量更大、碎米更少、体现实际碾米效果、操作方便、飞尘更少等特点。 原理；糙米由物料入口进入机内,电机通过 v 带传动主轴使送谷辊、送谷圆筒旋转,将 糙米沿轴向前推进,进入捣精室内部。在送谷辊、送谷圆筒、捣精圆筒、捣精辊、除糠网以 及排出口的综合压力作用下,糙米被挤压,糙米与糙米之间,糙米与捣精辊、除糠网之间相互 摩擦碾白。当粒达到所需精度后,由排出口排出装袋;同时捣精室下面的风机将空气从主轴 内孔抽入捣精室,使捣精室内的米粒流化起来,加强了精米的碾白作用,并带走了部分碾白过 程中产生的热量,糠经除糠网、吸糠软管由风机排入集糠器收集装袋 本文介绍的零件是精米机的辊筒零件。 精米机零件的数控加工 7 第第 2 2 章章 零件工艺分析零件工艺分析 2.12.1 零件结构和加工工艺要求分析零件结构和加工工艺要求分析 该零件主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、 镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则，中间30 孔的尺寸公差为 h7，表面粗糙度要求 较高，可采用钻孔，铰孔方案。平面轮廓常采用的加工方法有数控轮廓铣加工。在本设计 中，平面与外轮廓表面粗糙度要求 ra6.3mm,可采用粗铣精铣方案。选择以上方法完全可 以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。 从图上看来，该零件的结构主要由平面、孔系及外轮廓等组成，这些结构是轴类零件 的常见加工的结构，零件的加工精度要求比较高，在加工时需要考虑各个方面的因素，如 尺寸精度，表面粗糙度，位置度等等要求；总体来说，该零件的各部分结构设计较为合理， 在目前的机械加工中具有良好的工艺性能。 精米机零件的数控加工 8 图 2.1 零件基本尺寸参照 精米机零件的数控加工 9 零件的立体图如下： 图 2.3 三维图 2.22.2 基准的选择基准的选择 基准是机械制造中应用十分广泛的一个概念，机械产品从设计时零件尺寸的标注，制 造时工件的定位，校验时尺寸的测量，一直到装配时零部件的的装配位置确定等，都要用 到基准的概念。基准就是用来确定生产对象上几何关系所依据的点，线或面。 2.2.12.2.1 粗基准的选择粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位 精米机零件的数控加工 10 置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相 互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 （2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要 求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作 为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织， 以增加耐磨性。 （3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。可以保证该面有足够的加工余量。 重点考虑：如何能够保证各加工表面都有足够的余量，使不加工的表面和加工的表面 间的尺寸、位置符准一般不得重复使用之前的原则：在同一尺寸方向上粗基准通常只允许 使用一次这是因为粗基准一般都很粗糙，多以重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间 位置误差会相当较大，因此，粗基准一般不得重复使用。 ？粗基准是？ 2.2.22.2.2 精基准的选择精基准的选择 精基准原则有：基准重合、基准统一、互为基准、自为基准。 根据零件的加工工艺及应用，符合零件图要求。 综上所述，根据该零件的粗基准为毛坯外轮廓及其两端面，以此来加工出精基准，零 件的精基准为零件的设计基准。 本零件的精基准？ 2.32.3 毛坯和材料的选择毛坯和材料的选择 毛胚的设定，为了更快的加工出零件来，在选择毛胚的时候，应该尽量接近零件的基 本尺寸，这样就可以节省加工时间和减少加工余量。 选择毛坯时应考虑如下的一些因素：1，零件的结构形状和外形尺寸:零件的结构形状 是影响毛坯选择的重要因素，例如，结构形状复杂的阀体应尽量选用铸件。尺寸大的阀体 精米机零件的数控加工 11 可选用砂型铸造；尺寸小的则采用熔模铸造。,2，生产纲领的大小:零件的生产纲领愈大， 采用高精度和高效率的毛坯制造方法经济效果愈好。3，毛坯制造的条件:应根据现场的设 备状况和工艺水平来选择毛坯，并考虑发展前景逐步采用先进的毛坯制造方法。 在这里选择综合各方面因素，本零件的毛胚是选择 45 钢，规格为：长 100mm 宽为 100mm 高为 25mm 的长方体毛胚， 2.42.4 加工工艺的设计加工工艺的设计 按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序， 加工工艺设计条件 1，由于生产类型为大批生产,2，应尽量使工序集中来提高生产率， 3，还应降低生产成本。 设计工序卡见表 1 精米机零件的数控加工 12 工序 1粗加工定位基准面（底面） 工序 2粗、精加工上表面 工序 3钻，扩，铰12h7 孔 工序 4 外轮廓铣削 工序 5终检 2.52.5 刀具选择刀具选择 刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接 影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因 素。 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的 性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是： 安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀 柄，以提高刀具加工的刚性。 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮 廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选 高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些 立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。 表 2 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刀尖半径 /mm 备注 精米机零件的数控加工 13 1t01125mm 硬质合 金端面铣刀 1铣削上下表 面 0.5 2t0210.5 钻头1钻12h7 的 孔 3t0320 铰刀1铰孔 4t0412 硬质合金 立铣刀 1铣削外轮廓 编制审核批准日期 2.62.6 切削用量选择切削用量选择 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、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于 不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。 合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和 加工成本；半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和 加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 该零件材料切削性能较好，铣削平面、外轮廓面时，留 0.5mm 精加工余量，其次一刀 完成粗铣。 确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工铸（190-260hb）时的切削速 度为 45-90m/min，取 v=70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（若机 床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。 确定进给率时，根据铣刀赤数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算进 给速度并填入工序卡片中。 背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在 中等功率的机床上，背吃刀量可达 8-10mm。半精加工时，背吃刀量取为 0.5-2mm。精加工 时背吃刀量取为 0.2-0.4mm. 表 3 孔系加工刀具与切削用量参数 精米机零件的数控加工 14 2.72.7 拟定拟定 数控数控 切削加工工序卡切削加工工序卡 把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编入表 3 所示的加工工序卡中以指导 编程和加工操作 表 2-3 数控加工工序卡 表 4.2 加工槽轮板的工序卡片 零件名称板状零件数量/件1日期2013 年 5 月 零件材料45 钢尺寸单位mm工作者郝德良 零件规格808020备注 工序名称工艺要求 1下料808030 工步工步内容刀具号刀具类型 主轴转 速 (r/min) 进给速度 (mm/min) 1 粗铣圆柱外轮 廓及凹圆弧t01 直径 20 高 速钢立铣 刀 500/800200/30 2 精铣圆柱外轮 廓及凹圆弧t02 直径 20 硬 质合金刚 立铣刀 500/800200/30 3 粗铣半圆形槽 t03 直径 12 高 速钢立铣 刀 800100 2 数 控 铣 4 精铣半圆形槽 t04 直径 12 硬 质合金钢 立铣刀 800100 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) 背吃刀量 ap /mm 0112 钻孔12 钻头2004010.5 0212h7 铰刀绞刀500300.2 精米机零件的数控加工 15 5 粗铣矩形槽 t05 直径 12 键 槽铣刀 （粗齿） 80060 6精铣矩形槽 t06 直径 12 键 槽铣刀 （细齿） 80060 2.82.8 工序设计工序设计 （1）粗铣定位基准面（底面），采用平口钳装夹，用125mm 平面端铣刀，主轴转速为 180r/min，进给速度 40 mm/min，背吃刀量 2mm。 精米机零件的数控加工 16 （2）粗铣上表面，将初铣的底面反过来，进行粗铣上表面，用125mm 平面端铣刀，主 轴转速为 180r/min，进给速度 40 mm/min，背吃刀量 2 mm。 （3）精铣上表面，用125mm 平面端铣刀，主轴转速为 180r/min，进给速度 25 mm/min，背吃刀量 0.5 mm。 （4）钻12h7 的底孔，用10.5 的钻头，主轴转速为 200r/min，进给速度 40mm/min，背 吃刀量 12 mm。可以用孔钻削 g81。 （5）铰孔12h7 内孔表面，使用铰刀，主轴转速为 600 r/min,使用 g81 循环。 （6）粗铣外轮廓，用12mm 平面立铣刀，主轴转速为 400r/min，粗铣时的横向进给率 为 100mm/min，纵向进给率为 50mm/min。 （7)精铣刀外轮廓，用12mm 平面立铣刀，主轴转速为 900r/min，进给速度 40 mm/min，背吃刀量 5 mm。在 z 轴方向不分层，一次铣到位。 第第 3 3 章章. .数控编程数控编程 3.13.1 确定编程原点确定编程原点 铣床上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选 精米机零件的数控加工 17 定的，为了变成方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确 定的工件上某一点为坐标原点，具体选择注意如下几点： (1) 编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算 错误。 (2) 编程坐标原点应尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。 (3) 对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应 设在外轮廓的某一角上。 (4) z 轴方向的零点一般设在工件表面。 本设计选择12 圆的圆心处为工件编程 x、y 轴原点坐标，z 轴原点坐标在工件上表面。 3.23.2 编辑程序编辑程序 图 3.1 零件基本尺寸参照 精米机零件的数控加工 18 加工程序为： n010 g92x0y0z20 n020 m06t01 换直径18铣刀 n030 g0 g90 x71.129 y1.286 m03 s800 n040 g43 h01 z5. 1号刀，长度补偿 n050 z2.54 n060 g1 z0.0 f250. m08 n070 g41 x69.895 y3.46 h01 1号刀，左偏刀具补偿 n080 g3 x64.5 y6. i-5.395 j-4.46 切入 n090 g1 x62. n100 x45. n110 g2 x35. y16. i0.0 j10. r10圆弧 n120 g1 y20. n130 g3 x25. y30. i-10. j0.0 r10圆弧 n140 g1 x11. n150 x6. y40. n160 y60. n170 x11. y70. n180 x25. n190 g3 x35. y80. i0.0 j10. r10圆弧 n200 g1 y84. n210 g2 x45. y94. i10. j0.0 r10圆弧 n220 g1 x79. n230 g2 x94. y79. i0.0 j-15. r15圆弧 n240 g1 y21. n250 g2 x79. y6. i-15. j0.0 r10圆弧 n260 g1 x59.5 n270 g3 x54.105 y3.46 i0.0 j-7. n280 g40g1 x52.871 y1.286 n290 g0 z5. m05 n300 z20 n310 m06t02 换直径22铣刀 n320 x77.286 y52.371 m03 n330 g43h02z5. 2号刀，长度补偿 精米机零件的数控加工 19 n340 z2.54 n350 g1 z0.0 f250. n360 g41 x79.46 y53.605 h02 2号刀，左偏刀具补偿 n370 g3 x82. y59. i-4.46 j5.395 s600 n380 g1 y61.5 n390 y73. n400 g3 x70. y85. i-12. j0.0 r12圆弧 n410 g1 x54. n420 g3 x42. y73. i0.0 j-12. r12圆弧 n430 g1 y27. n440 g3 x54. y15. i12. j0.0 r12圆弧 n450 g1 x70. n460 g3 x82. y27. i0.0 j12. r12圆弧 n470 g1 y64. n480 g3 x79.46 y69.395 i-7. j0.0 退刀 n490 g40g1 x77.286 y70.629 n500 g0 z5. n510 x78.557 y47.989 n520 z5.m05 n530 z20 n540 m06t03 换直径6铣刀 n550 g43 z5 h03 m03 s1000 3号刀，长度补偿 n560 z-2.46 n570 g1 z-5. f250. n580 g41 x79.222 y50.399 h03 3号刀，左偏刀具补偿 n590 g3 x77.203 y56.01 i-6.969 j.662 n600 g1 x75.435 y57.778 n610 x67.657 y65.556 n620 g3 x56.343 i-5.657 j-5.657 r8圆弧 n630 g1 x46.444 y55.657 n640 g3 y44.343 i5.657 j-5.657 r8圆弧 n650 g1 x56.343 y34.444 n660 g3 x67.657 i5.657 j5.657 r8圆弧 n670 g1 x83.213 y50. 精米机零件的数控加工 20 n680 x73.667 y59.546 n690 g3 x68.056 y61.565 i-4.949 j-4.95 n700 g40g1 x65.646 y60.9 n710 g0 z5. n720 g00z20 n730 m05 n740 x0y0 n750 m30 第第 4 4 章章 操作步骤操作步骤 1 数控铣床开机 接同通 cnc 和机床电源，系统启动后进入“加工”操作区 jog 运行方式 检查机床 开启后发现机床会出现报警信号，这时，需按下复位键，使机床加上驱动力。这时才 能正常操作机床。 .2 铣床回参考点 用机床控制面板上“回参考点键”启动回参考点。在“回参考点”窗口中显示该坐标 轴是否必须回参考点：如出现灯亮，则说明未回参考点，如出现灯不亮，则说明已回参考 点。 3 铣床参数设定 在 cnc 进行工作前，必须对一些参数进行设定，对机床和刀具进行调整： (1)输入刀具参数及刀具补偿参数 (2)输入/修改零点偏置 (3)输入设定数值 刀具参数包括刀具几何参数，磨损量参数、刀具量参数和刀具型号参数等。有些参数 如 r 参数则一般不需修改 （4）装夹工件 在铣床夹具中一般有：平口钳、工艺板等。由于本设计的零件时长方形零件，故采 用平口钳夹具， (5)对刀 把每一把刀具都调到自己设定的编程零点，把编程零点所在机床坐标值输入机床中 (6)输入程序 精米机零件的数控加工 21 把自己编的程序输入机床定一个名字，对程序进行检查，确保程序本身没有错误以及 也没有输入错误。 (7)模拟仿真 按编程仿真进入仿真系统，对程序进行仿真，检查仿真出的工件图形与要加工的工件 有多大出入，并不断对程序进行修改，直到仿真的工件完全正确为止。 (8)实际加工 退出仿真系统，先按复位键，刚开始时可进行单步加工，按下步加工键。这时要一手 按启动键，一手按停止键，如发现异常情况应立即停止。直到确