底座零件的数控加工与编程【1CAD图纸 / 14300字】【优秀机械毕业设计论文】
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底座
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机械
毕业设计
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文档包括:
说明书一份,32页,14300字左右.
任务书一份.
开题报告一份.
工序卡.
工艺卡.
图纸:底坐零件图.dwg
摘 要
本文通过对底座零件进行结构分析，需要对其进行编程、钻孔、铣削等数控加工，能较好地满足了实际精度要求，提高了加工质量和设计效率。
合适的工艺规程可以加工出符合精度要求的合格零件。依据整体功能确定各部位的结构并进行设计造型。从结构上分析零件，制定加工所需的工艺规程，从毛坯的确定到设计工艺路线，根据所需选择适当的机床、刀具、相应的夹具、加工程序的编制和零件的检验。文中程序的编制采用MasterCAM自动编程与手动编程相结合的方法生成。
关键词：数控加工 数控编程 Pro/E MasterCAM AutoCAD
目 录
摘 要 I
1 绪 论
1.1 数控加工工艺规程的制定 (4)
1.2数控加工工艺的主要内容 (4)
1.3数控加工工艺过程的组成 (6)
1.4 数控编程的种类及常用代码 (7)
1.5数控加工程序基本结构 (8)
1.6数控机床的分类 (8)
1.7数控刀具的选择 (9)
2 底座零件的加工分析
2.1 底座零件选材 (15)
2.2夹具、刀具的选择及切削用量的确定 (17)
2.3 底座数控加工工艺规程 (19)
2.4数控编程坐标系 (21)
2.5零件数控加工程序 (22)
2.6加工轨迹 (27)
2.7加工结果 (28)
3 结论与展望
3.1本文总结 (30)
参考文献 (31)
- 内容简介：
-
毕业设计（论文）中期报告 院（系） 机械系 班级 生姓名 X X 指导教师 题名称： 底座零件的数控加工与编程 课题主要任务： 1. 从结构上分析零件，制定加工所需的工艺规程 ，从毛坯的确定到设计工艺 。 2. 根据所需选择适当的机床、刀具、相应的夹具、加工程序的编制和零件的检验。 1、 简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果 自开 题以来，我认真研究了 课题，结合自己的实际情况， 虚心请教 指导老师及 一些 工作多年的 工艺 工程师，参考工厂的加工工艺 ，资料室的一些相关资料， 已初步编排 了底坐 零件的加工工艺路线， 就每道工序选择合适的机床和刀具，以及确定切削速度，机床转速。 认真的分析了路线的可行性和经济性 ，充分考虑到理论在实际操作中的应用及其中的差距 。并就该零件加工中 码 的编制采用 2、下一步的主要研究任务，具体设想与安排 （ 1）对现有的工艺设计方案进行检查及论证； （ 3）通过读书及上网查询了解先进制造技术； （ 4）学习相关 软件，使用其辅助毕业设计。 （ 5）整理设计说明书。 3、存在的 问题 （ 1）更好的优化 工艺 ； （ 2） 码的手动调整部分 4、指导教师对该生前期研究工作的评价 指导教师签名： 日 期： 院毕业论文 (设计 )任务书 学生姓名 号 院 系 业 机电一体化技术 毕业论文 (设计 )题目 底座零件的数控加工与编程 指导教师 称 副教授 课题综述 (包括本课题的意义及工作内容，课题工作的总体安排及进度，课题预期成果 ) 1. 课题意义： 在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。现在不仅能够生产车、钻、镗、铣类及磨削和其它类型的数控机床，而且还可以生产各种加工中心、车削中心、柔性制造单元、组合柔性 制造单元等高性能、高自动化的数控机床和柔性制造系统。我国数控机床的品种已有 200多个，产量已达到年产 10000台的水平。特别是在通用微机数控领域，以 经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。 我的毕业设计题目为 底座零件的数控加工与编程 ，通过对数控机床加工的 零件为例进行设计 ,来加深自己对数控机 床的了解，为以后自己进入机械厂这样的工作单位打下基础。 2. 课题主要 内容 及设计方案 ： 在数控 机床上加工零件时，机床的运动和辅助动作的实现均受控于数控系统发出的指令。而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式编制的。编写加工指令的过程就称为编程。所谓编程，就是把加工零件的工艺过程、工参数、运动要求用数字指令形式记录在介质上，并输入数控系统。数控系统根据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运动或终断信息来控制机床的各种运动。 在 设计 过程中熟悉加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数 。 3. 课题工作的总体安排及进度： 毕业设计（论文）时间： 2007 年 9 月 15 日 5 月 10 日； 2007 年 9 月 20 日前教师做好指导毕业设计选题的准备工作； 2007 年 9 月 26 日前做好毕业设计的动员与选题发布工作； 2007 年 9 月 27 日 31 日：调研，毕业设计任务书定稿； 2007 年 11 月 1 日 30 日：整理资料，撰写并提交开题报告； 2008 年 1 月 1 日 15 日： 项目总体设计； 2008 年 1 月 16 日 25 日：编写程序、调试程序，项目设计、分析，计算，编程，实验等； 2008 年 2 月 26 日 6 日： 按论文规范要求撰写毕业设计论文，并完成毕业设计初稿； 2008 年 3 月 7 日 24 日：修改、完善毕业设计及论文，并准备毕业论文答辩 ; 2008 年 4 月 25 日 31 日：毕业论文答辩，并撰写毕业论文个人小结（不少于 800 字） ; 2008 年 5 月 1 日 5 月 10 日：毕业论文成绩及相应材料整理归档。 设计说明书一份；任务书一份；开题报告一份。 执行任务书日期 2007 年 9 月 27 日 指导教师 (签名 ) 送交论文 (设 计 )日期 2008 年 4 月 24 日 教研室主任 (签名 ) 注： 1、任务书由指导教师填写 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 1 毛坯 01 工序名称 选材 铣毛坯上下表面，将其铣为 95 95 10 的方料 用虎钳装夹工件； 刀； 入编制好的程序； 材 料 备 名 称 数控铣床 型 号 西门子 802D 夹具名称 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 硬质合金端铣刀 =16 S=1000 F=100 游标卡尺 编 制 校 核 审 查 共 5 张 第 1 张 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 2 底座 01 工 序名称 粗 车 =13通孔，并在其旁边铣梅花状的凹槽 ； 材 料 备 名 称 数控铣 床 型 号 西门子 802D 夹具名称 机用虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 硬质合金端铣刀 =16 S=1000 F=100 1 游标卡尺 编 制 校 核 审 查 共 5 张 第 2 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 3 底座 01 工序名称 0 90 10 并且倒圆角半径 R=8材 料 备 名 称 数控铣 床 型 号 西门子 802D 夹具名称 机用虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 硬质合金端铣刀 =16 S=1000 F=100 1 游标卡尺 0 160 编 制 校 核 审 查 共 5 张 第 3 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 4 底座 01 工序名称 精 凹槽，使底面留出四个凸脚。 材 料 备 名 称 数控铣 床 型 号 西门子 802D 夹具名称 机用虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 立铣刀 =10 S=1000 F=100 1 游标卡尺 1 编 制 校 核 审 查 共 5 张 第 4 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 5 底座 04 工序名称 通孔5. 在快要成型的底座四脚钻出半径 R=8通孔 ； 材 料 备 名 称 数控铣床 型 号 西门子 802D 夹具名称 万能分度头，机用虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 中心钻 8 1 游标卡尺 1 编 制 校 核 审 查 共 5 张 第 5 张 河南工业职业技术学院 工 艺 过 程 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 底座零件 01 材 料 坯 种 类 铸件 毛 坯 尺 寸 95 95 10 每一毛坯可制零件数 1 工序序号 工序 名称 工 序 内 容 设 备 夹 辅 具 名 称 刀 具 名 称 规 格 量 具 名 称 及 规 格 1 选料 毛坯， 95 95 10 2 铣 面 铣毛坯上下表面，将其铣为 95 95 10的方料 数控铣床 机用虎钳 硬质合金端铣 刀 =16 游标卡尺 3 通孔 在毛坯中央铣半径 =13通孔，并在其旁边铣梅花状的凹槽 数控铣床 机用虎钳 硬质合金端铣刀 =16 游标卡尺 内径千分尺 4 倒角 将毛坯外轮廓加工成 90 90 10并且倒圆角半径R=8控铣床 机用虎钳 硬质合金端铣刀 =16 游标卡尺 5 铣槽 在毛坯的底面铣深度为 凹槽，使底面留出四个凸脚 数控铣床 机用虎钳 立铣刀 =10 游标卡尺 6 精铣 在快要成型的底座四脚钻出半径 R=8数控铣床 机用虎钳 中心钻 8 游标卡尺 内径千分尺 7 清丝 清丝 手工 8 检验 编 制 校 核 审 查 共 1 张 第 1 张 毕业设计 (论文 )开题报告 题目 名称 ： 底座零件的数控加工与编程 学生姓名： 学 号： 系 /专业 ： / 班 级 ： 指导教师： 年 月 日 毕 业 设 计 （论文） 开 题 报 告 1本课题的背景及意义 当今的数控机床已经在机械加工部门占有非常重要的地位，是柔性制造系统（ 计算机集成制造系统（ 自动化工厂（ 基本构成单位。努力发展数控加工技术，并向更高层次的自动化、柔性化、敏捷化、网络化和数字化制造方向推进，是当前机械制造业发展数控机床的加工原理。 我国是世界上机床产量最多的国家，但数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平。学习和掌握数控机床的相关知识是 时代 对 我们刻不容缓的要求。本设计以底坐零件为例介绍数控铣床 的特点及 编程 过程。 2 本课题的基本内容及关键问题 1基本内容： （ 1） 学习和掌握数控机床加工的特点尤其是数控铣 床的特点 ,以及编程 码的生成 。 （ 2） 以实例介绍数控铣 床加工零件的特点及 程 。 2关键问题： 数控机床加工特点及数控编程 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告 3 本课题调研情况综述 仔细了解课题 ，认真分析零件图 ,培养我们独立识图能力 ,增强我们对零件图的认识和了解 ， 不仅能增强我们的绘图能力和 掌握编程 软件的能力。 在 设计 过程中熟悉加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数 。 4本课题的完成的任务量 设计说明书一份；任务书一份；开题报告一份。 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告 指导教师意见： （对本课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： （亲笔签名） 年 月 日 河南工业职业技术学院 检验卡片 产 品 型 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 03底座零件 01 工序名称 检验 序号 检验内容及技术要求 01 底座零件是否符合图样尺寸要求 02 13 孔是否钻在中心 03 刀具是否磨损，尺寸是否合格 设备及工艺装置 序号 名称 型号 01 数控铣床 西门子 802D 编 制 校 核 审 查 共 1 张 第 1 张 河南工业职业技术学院毕业论文 题目： 底座零件 的数控加工与编程 班 级： 04143 班 姓 名： 庞 涵 专 业： 数控技术及应用 指导教师： 杨瑞兰 答辩日期： 2007 年 6 月 20 日 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 2 摘 要 本文通过对底座零件进行结构分析，需要对其进行编程、钻孔、铣削等数控加工，能较好地满足了实际精度要求，提高了加工质量和设计效率。 合适 的工艺规程可以加工出符合精度要求的合格零件。依据整体功能确定各部位的结构并进行设计造型。从结构上分析零件，制定加工所需的工艺规程 ，从毛坯的确定到设计工艺路线，根据所需选择适当的机床、刀具、相应的夹具、加工程序的编制和零件的检验。文中程序的编制采用 关键词：数控加工 数控编程 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 3 目 录 摘 要 . I 1 绪 论 数控加工工艺规程的制定 . (4) 控加工工艺的主要内容 . (4) 控加工工艺过程的组成 . (6) 控编程的种类及常用代码 . (7) 控加工程序基本 结构 . (8) 控机床的分类 . (8) 控刀具的选择 . (9) 2 底座零件的加工分析 座零件选材 . (15) 具、刀具的选择及切削用量的确定 . (17) 底座数控加工工艺规程 . (19) 控编程坐标系 . (21) 件数控加工程序 . (22) 工轨迹 . (27) 工结果 . (28) 3 结论与展望 文总结 . (30) 参考文献 . (31) 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 1 参考文献 1 马东坡 . 数控加工技术综合技能训练指导书 M苑出版社，2005. 2 张继世 . 机械工程材料基础 M等教育出版社， 2000. 3 张亮峰 . 机械加工工艺基础与实习 M等教育出版社， 1999 4 徐茂功，桂定一 . 公差配合与技术测量 M械工业出版社， 2000 5 韩荣第，周明，孙玉洁 . 金属切削原理与刀具 M尔滨工业大学出版社， 2001 6 肖继德，陈宁平 . 机床夹具设计 M械工业出版 社， 2000 7 吴国华 . 金属切削机床 M械工业出版社， 2001 8 郑修本 . 机械制造工艺学 M械工业出版社， 1999 9 韩鸿鸾 . 数控编程 M国劳动社会保障出版社， 2004 10 宛剑业 吴永国 控车实用教程 M. 北京：化学工业出版社 11 机械制造工艺学郑修本主编， 1999 年 机械工业出版社 12 数控工艺培训教程第二版，杨伟群主编，宋之放主审， 2006 年 8 月清华大学出版社 12 全国数控大赛试题精选，袁锋主编， 2005 年 4 月机械工业出版社。 河南工业职业技术学院毕业论文 题目： 底座零件 的数控加工与编程 班 级： 04143 班 姓 名： 庞 涵 专 业： 数控技术及应用 指导教师： 杨瑞兰 答辩日期： 2007 年 6 月 20 日 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 2 摘 要 本文通过对底座零件进行结构分析，需要对其进行编程、钻孔、铣削等数控加工，能较好地满足了实际精度要求，提高了加工质量和设计效率。 合适 的工艺规程可以加工出符合精度要求的合格零件。依据整体功能确定各部位的结构并进行设计造型。从结构上分析零件，制定加工所需的工艺规 程，从毛坯的确定到设计工艺路线，根据所需选择适当的机床、刀具、相应的夹具、加工程序的编制和零件的检验。文中程序的编制采用 关键词：数控加工 数控编程 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 3 目 录 摘 要 . I 1 绪 论 数控加工工艺规程的制定 . (4) 控加工工艺的主要内容 . (4) 控加工工艺过程的组成 . (6) 控编程的种类及常用代码 . (7) 控加工程序基本 结构 . (8) 控机床的分类 . (8) 控刀具的选择 . (9) 2 底座零件的加工分析 座零件选材 . (15) 具、刀具的选择及切削用量的确定 . (17) 底座数控加工工艺规程 . (19) 控编程坐标系 . (21) 件数控加工程序 . (22) 工轨迹 . (27) 工结果 . (28) 3 结论与展望 文总结 . (30) 参考文献 . (31) 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 4 1 绪论 数控加工工艺规程 的制定 生产过程和工艺过程 生产过程 机械产品的生产过程是将原材料转化为成品的全过程。包括生产技术准备、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、测试检验及涂装等过程，凡对加工对象的尺寸、形状或性能产生一定变化的均为直接生产过程。 机械生产过程还包括工艺装备的制造、原材料的供应、工件的运输和储存、设备的维修及动力供应等。不使加工对象发生变化的称为辅助生产过程。 工艺过程 在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程，如毛坯制造、机械加工、热处理和装配等过程 ，均为工艺过程。工艺过程是生产过程的主要组成部分。 采用机械加工的方法，直接改变毛坯形状、尺寸和表面质量，使成为合格的零件的过程成为机械加工工艺过程。 控加工工艺的主要内容 控加工工艺的主要内容 数控加工与通用的机床加工在方法与内容上有些相似的地方，但也有许多不同。最大的表现在控制方式上。以切削为例，用通用机床加工零件时，就某道工序而言，其工步的安排，机床的运动先后顺序、位移量、走刀路线及有关切削参数的选择等，都是由操作者自行考虑确定的，且是用手工操作来控制的。如果采用自动机床或仿型机床 加工，虽然也能达到对加工过程的自动控制，但其控制的方式是通过预先配置的齿轮、凸轮、挡块或靠模来实现的。而在数控机床上加工时，情况就不同了。在数控机床是加工前，我们要把原先在通用机床上加工时 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 5 需要操作人员考虑和决定的操作内容及动作，按规定的代码格式编制成数控加工程序，记录在控制介质上。加工时，控制介质上的代码信息输入数控机床的控制系统，控制系统对输入的信息进行运算与控制，并不断的向直接指挥机床运动的电动能转换部件机床伺服机构发出脉冲信号，伺服机构对其进行转化放大，然后有驱动装置和传动机构驱动机床按所编的程序进行 运动，就自动加工出我们需要的零件。数控加工工艺主要包括以下几个方面的内容： 1) 通过零件图分析选择并确定进行数控加工的内容； 2) 结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工的工艺分析； 3) 进行数控加工的工业设计； 4) 根据编程的需要，对零件图进行数学处理和计算； 5) 编写加工程序单； 6) 按程序单制作控制介质； 7) 检验与修改加工程序； 8) 首件试加工以进一步修改加工程序，并对现场问题进行处理。 9) 编制数控加工工艺技术文件。 控加工的工艺特点 数控加工与通用机床加工相比较，许多方面遵循的原则基本一致。但由于数控机床本 身自动化程度高，控制方式不同，设备费用高，使数控加工工艺响应形成了以下几个特点。 1) 工艺的内容十分具体 2) 工艺设计非常严密 3) 注重加工的适应性 控加工的工艺适应性 根据数控加工的特点，一般可按工艺适应程度将零件分为以下三类： I、最适应类 1) 形状复杂，加工精度要求高，用通用设备无法加工或能加工但保证不到质量的零件； 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 6 2) 用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件； 3) 难测量、难控制进给或难控制尺寸的壳体或盒型零件； 4) 必须在一次装夹中合并完成多工序等多工序的零件； 应类 1) 在通用机床上加工时极易受人为因素干扰 ，零件价值不高，但质量失控就会造成极大的经济影响的零件； 2) 在通用机床上加工必须制造复杂的专用工装的零件； 3) 需要多次更改设计后才能定型的零件； 4) 在通用机床上加工需要做长时间调整的零件； 5) 有通用机床加工时，生产率很低或体力劳动强度很大的零件； 适应类 1) 生产批量大的零件； 2) 装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件； 3) 加工余量很不稳定，且数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标系的零件； 4) 必须用特定的工艺装备协调加工的零件； 以上零件采用数控加工后，在生产效率与经济性方面一般无明显改善，更有 可能弄 巧成拙或得不偿失，所以一般不应作为数控加工的选择对象。 数控加工工艺过程的组成 数控加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成，而工序又可分为安装、工位、工步和行程。 工序 一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。 工步与行程 工步是指在加工表面（或装配时的连接表面）、切削用量（主要是进给量 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 7 f 和速度 v）和加工工具不变的条件下所连续完成的那一部分工序称为工步。一个工序可以包括几个工步，也可以只有一个工步。 安装与工位 工件在加工之前，在机床或夹具 上先占剧一个正确的位置（定位），然后在予以加紧的过程称为装夹。工件在经一次装夹后所完成的那部分工序内容称为安装。为了完成一定的工序内容，一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定不分所占据的每一个位置称为工位。 控编程的种类及常用代码 手工编程和计算机辅助编程（ 零件加工用后者 。 常用 G 代码 ： 快速点定位 直线插补 顺圆弧插补 逆圆弧插补 暂停 半径补偿取消 半径补偿（左） 半径补偿（右） 绝对尺寸 增量尺寸 每分钟进给 每转进给 常用 M 指令： 程序停止 计划停止 程序结束 主轴顺时针旋转 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 8 主轴逆时针旋转 主轴停止 换刀 切削液开 切削液关 程序结束并返回 常用 F、 S、 进给功能指令 F 主轴功能指令 S 刀具功能代码 T 控加工程序基本结构 程序 说明 程序开始 00 程序段 1 42 程序段 2 02 30; 程序段 3 程序段 4 02； 程序结束 或者 控机床的分类 数控机床的品种和规格繁多，分类方法不一。根据不完全统计，目前已有近 500种数控机床。根 据数控机床的功能和组成，一般可分为以下几类。 分 类 方 法 机 床 类 型 按坐标轴数分类 一般数控机床 数控加工中心机床 多坐标数控机床 按系统控制特点分类 点位控制数控机床 直线控制数控机床 轮廓控制数控机床 按有无测量装置分类 开环数控系统 半闭环数控系统 闭环数控系统 按功能水平分类 经济型 普及型 高级型 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 9 具的选择 刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。 术的发展，使得在数控加工中直接利用 设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多 件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程 人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成 序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀 具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。为了适应 数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的 30% 40%，金属切除量占总数的 80% 90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 10 点： 刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； 互换性好，便于快速换刀； 寿命高，切削性能稳定、可靠； 刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； 刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； 系列化，标准化，以利于编程 和刀具管理。 控加工刀具的选择 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。 在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很能密，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带 来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。 在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 11 我国的加工中心采用 具系统，其刀柄有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两种，共包括 16 种不同用途的刀柄。 在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为 人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。 控加工切削用量的确定 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，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，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。 切削深度 t。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下， t 就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。 数控刀具（分两大系统：车削系统和铣镗削系统）的特点与要求 数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便，切削性能强、耐用度高。合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。 刀具选择应考虑的主要因素 、被加工工件的 材料、性能：金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。 、加工工艺类别；车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。 、工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。 、刀具能承受的切削用量。 、辅助因数：操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 12 车削系统（整体式工具系统） 、组成：由刀片（刀具）、刀体、接柄（或柄体）、刀盘等 、可转位刀片的代码及参数 、可转位刀片的断屑槽槽型：断屑自如、排屑流畅 、可转位刀片的夹紧方式：楔块上压式、杠杆式、螺钉上压式 要求：夹 紧可靠、定位准确、排屑流畅、结构简单、操作方便 、可转位刀片的选择 ）、刀片材料选择：高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方碳化硼或金刚石 ）、刀片尺寸选择：有效切削韧长度、被吃刀量、主偏角等 ）、刀片形状选择：依据表面形状、切削方式、刀具寿命、转位次数等 ）、刀片的刀尖半径选择： 、粗加工、工件直径大、要求刀刃强度高、机床刚度大时选大刀尖圆弧 、精加工、切深小、细长轴加工、机床刚度小选小刀尖圆弧 刀具系统（模块式工具系统） 、组成；刀片（刀具）、刀杆（或柄体）、主轴或刀片（刀具）、工作 头、连接杆、主柄、主轴所组成 、数控铣削刀具的选择 ）、铣刀类型的选择： 、加工较大平面选择面铣刀， 、加工凸台、凹槽、小平面立铣刀， 、加工毛坯面和粗加工孔选择镶硬质合金玉米铣刀， 、曲面加工选择球头铣刀， 、加工空间曲面模具型腔与凸模表面选择模具铣刀， 、加工封闭键槽选键槽铣刀，等等 ）、铣刀参数的选择 、面铣刀主要参数选择 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 13 a)、标准可转位面铣刀直径在 16 630）：粗铣时直径选小的，精铣时铣刀直径选大的， b)、依据工件材料和刀具材料以及加工性质确定其几何参数： 铣削加工通常 选前角小的铣刀，强度硬度高的材料选负前角，工件材料硬度不大选大后角、硬的选小后角，粗齿铣刀选小后角，细齿铣刀取大后角，铣刀的刃倾角通常在 偏角在度 、立铣刀主要参数选择 a)、刀具半径 r 应小于零件内轮廓最小曲率半径 b)、零件的加工高度 H（ 1/4 1/6） r c)、不通孔或深槽选取 l=H+(510)mm d)、加工外形及通槽时选取 l=H+510)mm e)、加工肋时刀具直径为 D=(510)b f)、粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径 D D=d+2)1) 、加工中心刀具的选择 加工中心刀具通常由刃具和刀柄两部分组成 ,刃具有面加工用的各种铣刀和孔加工用的各种钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀及丝锥等，刀柄要满足机床主轴自动松开和夹紧定位，并能准确地安装各种刃具和适应换刀机械手的夹持等要求。 ）、对加工中心刀具的基本要求 、刀具应有较高的刚度 、重复定位精度高 、刀刃相对主轴的一个定位点的轴向和径向位置应能准确调整 ）、孔加工刀具的选择 、钻孔刀具及其选择 、扩孔刀具及其选择 、镗孔刀具及其选择，应特别重视刀杆的刚度 ）、刀具尺寸的确定 主要是刀具的长度和直径的选择，如加工孔依据其深度和孔径选择 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 14 、刀柄的选择 ）、依据被加工零件的工艺选择刀柄 ）、刀柄配备的数量：与被加工零件品种、规格、数量、难易程度、机床负荷有关 ）、正确选择刀柄柄部形式 ）、坚持选择加工效率高的刀柄 ）、综合考虑合理选用模块式和复合式刀柄 工具系统 、工具系统发展趋势：向着柔性制造系统和模块化组合结构发展 、车削类工具系统 、镗铣类工具系统：分整体失和模块式工具系统 、刀具管理系统： ）、是柔性制造系统中一个很重要、技术难度 很大的系统 ）、刀具管理系统的任务 ）、刀具管理系统的基本功能 原始资料、系统计划、硬件配置和软件系统等等。 总结： 1、数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便，切削性能强、耐用度高。合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。 2、刀具选择应考虑的主要因素。 3、工具系统向着柔性制造系统和模块化组合结构发展 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 15 2 底座零件的加工分析 表对不同零件进行选材，表格如下 ： 表 2分、性能和用途 牌号 化学成分 硬度 用途举例 C i 退火状态 试样 淬火 淬火温度/和冷却剂 小于 87 800 820水 62 淬火、回火后，常用于制造能承受震动、冲击，并且在硬度适中情况下有较好韧性的工具，如凿子、冲头、木工工具、大锤等 87 780 800水 62 淬火、回火后，常用于制造要求有较高硬度和耐磨性的工具、如冲头、木工工具、剪切金属用剪刀等。 8 87 780 800水 62 性能和用途和 似，但加入了锰提高淬透性，故可以制作横截面较大的工具。 92 760 780水 62 用于制造一定韧性的工具，如冲模、冲头、凿岩石用凿子等。 10A 97 760 780水 62 用于制造耐磨性要求较高，不受剧烈震动，具有一定韧性及具有锋利刃口的各种工具，如刨刀、车刀、钻头、丝锥、手锯锯条、拉丝模、冷冲模等。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 16 11A 07 760 780水 62 用途与 般习惯上采用 12A 07 760 780水 62 用于制造不受冲击、要求高硬度的工具，如丝锥、锉刀、刮刀、绞刀、板牙、量具等 13A 17 760 800水 62 适用于制造不受震动、要求极高硬度的各种工具，如剃刀、刮刀、刻字刀具等 表 2学性能及用途（摘自 88） 牌号 铸件类别 铸件壁厚 /件最小抗拉强度 b / 适用范围及举例 素体 灰铸铁 10 130 低载荷和不重要零件，如盖、外罩、手轮、支架、重锤等 10 20 100 20 30 90 30 50 80 光体 +铁素体灰铸铁 10 175 承受中等应力（抗弯应力小于 100零件，如支柱、底座、齿轮箱、工作台、刀架、端盖、阀体、管路附件及一般无工作条件要求的零件 10 20 145 20 30 130 30 50 120 光体 灰铸铁 10 220 承受较大应力（抗弯应力小于 300较重要零件，如汽缸体、齿轮、机座、飞轮、床身、缸套、活塞、刹车轮、联轴器、齿轮箱、轴承座、液压缸等 10 20 195 20 30 170 30 50 160 10 270 10 20 240 20 30 220 30 50 200 育铸铁 10 20 290 承受弯曲应力（小于 500抗拉应力的重要零件，如齿轮、凸轮、车床卡盘、剪床和压力机的机身、床身、高压油压缸、滑阀壳体等 20 30 250 30 50 230 0 20 340 20 30 290 30 50 260 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 17 具的选择及切削用量的确定 具的选择、工件装夹方法的确定 1夹具的选择 数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点： 1）尽量选用可调整夹具、 组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。 2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。 4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。 2夹具的类型 数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。 数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工 件的特点可多种多样。如：通用台虎钳、数控分度转台等。 具的选择及对刀点、换刀点的设置 1刀具的选择 与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好；同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。（ 1）车削用刀具及其选择 数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀以及成型车刀三类。 1）尖形车刀 尖形车刀是 以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如 90内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。 尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。 2）圆弧形车刀 圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。 圆弧形车刀可以用于车削 内外表面，特别适合于车削各种光滑连接（凹形）的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点：一是车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干涉；二是该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。 3）成型车刀 成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 18 的形状和尺寸决定。 数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。 4）用平底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底 两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径 图 2示，即直径为 d=2 （ ,编程时取刀具半径为 对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。 （ 3）标准化刀具 目前，数控机床上大多使用系列化、标准化刀具，对可转位机夹外圆车刀、端面车刀等的刀柄和刀头都有国家标准及系列化型号；对于加工中心及有自动换刀装置的机床，刀具的刀柄都已有系列化和标准化的规定，如锥柄刀具系统的标准代号为 柄刀具系 统的标准代号为 此外，对所选择的刀具，在使用前都需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精确数据，并由操作者将这些数据输入数据系统，经程序调用而完成加工过程，从而加工出合格的工件。 2对刀点、换刀点的设置 工件装夹方式在机床确定后，通过确定工件原点来确定了工件坐标系，加工程序中的各运动轴代码控制刀具作相对位移。例如：某程序开始第一个程序段为90 100 是指刀具快速移动到工件坐标下 X=100=20竟刀具从什么位置开始移动到上述位置呢？所以 在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。 在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是： 1）便于数值处理和简化程序编制。 2）易于找正并在加工过程中便于检查。 3）引起的加工误差小。 对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或 工艺基准上。例：以外圆或孔定位零件，可以取外圆或孔的中心与端面的交点作为对刀点。 实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“ 刀位点 ” 与 “ 对刀点 ” 的重合。所谓 “ 刀位点 ” 是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。 加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓 “ 换刀点 ” 是指刀架转动 换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。 削用量的确定 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法， 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 19 需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。 1主轴转速的确定 主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为 ： n=1000v/D 式中 位为 m/刀具的耐用度决定； 主轴转速，单位为 r/ 位为 计算的主轴转速 2进给速度的确定 进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。 确定进给速度的原则： 1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可 选择较高的进给速度。一般在 100 200mm/ 2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20 50mm/ 3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在 20 50mm/ 4）刀具空行程时，特别是远距离 “ 回零 ” 时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。 3背吃刀量确定 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。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般 总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。 座数控加工
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