复杂零件的数控加工工艺分析及程序编制.doc

兰兰州州交交通通大大学学博博文文学学院院 毕业设计毕业设计 论文论文 论文题目 论文题目 复杂零件的数控加工工艺分析及程序编制 系系 别 别 机电工程系 专专 业 业 机械设计制造及自动化 班班 级 级 机制 1 班 学学 号 号 nini chouchou shasha 学生姓名 学生姓名 大哥 指导教师 指导教师 陈德道 二零一七年六月二零一七年六月 兰兰州州交交通通大大学学博博文文学学院院 毕毕业业设设计计 论论文文 任任务务书书 姓 名大哥学 号 ni chou sha 专 业机设 班 级机设 1 班指导老师陈德道职 称副教授 题 目复杂零件的数控加工工艺分析及程序编制 设 计 任 务 本课题要求了解数控加工的原理 机床结构及机床操作方法 掌握数 控加工工艺分析方法 分析典型零件的加工参数 刀具选用及装夹方法 掌握典型零件的数控加工程序编制方法 零件图见附图 要 求 1 完成给定零件的数控加工工艺过程分析 编制数控加工工艺卡 2 数控加工刀具选择 编制刀具应用卡 3 数控加工工件装夹方式选择 4 编制加工程序编制 5 完成典型零件的数控加工仿真 参考文献 1 数控工艺分析方面的资料 2 数控加工程序编制方面的资料 3 数控加工仿真方面的资料 进 度 安 排 2 月 29 日 3 月 6 日 资料准备 3 月 7 日 3 月 13 日 学习资料 分析设计要求 撰写开题报告 3 月 14 日 3 月 20 日 学习设计资料 修改开题报告 撰写设计提纲 3 月 21 日 4 月 24 日 完成毕业设计第一稿 4 月 25 日 5 月 8 日 修改第一稿 完成毕业设计第二稿 5 月 9 日 5 月 22 日 修改第二稿 完成毕业设计终稿 5 月 23 日 6 月 1 日 准备毕业答辩 指导教师 意 见 同意 指导教师 签 字 陈德道 系主任 签 章 兰州交通大学博文学院学生开题报告表兰州交通大学博文学院学生开题报告表 课题名称复杂零件的数控加工工艺分析及程序编制 课题来源导师指定课题类型 AX 导 师陈德道 学生姓名大哥学 号 ni chou sha 专 业 机械设计制造及 其自动化 一 调研资料的准备一 调研资料的准备 1 陈德道 主编 数控技术及其应用 北京 国防工业出版社 2008 10 2 张金敏 主编 单片机原理与应用系统设计 成都 西南交通大学出版社 2010 5 3 毕俊喜 主编 数控系统及仿真技术 北京 机械工业出版社 2013 6 4 陈 明 主编 机械制造工艺学 北京 机械工业出版社 2011 6 5 关雄飞 主编 数控加工工艺与编程 北京 机械工业出版社 2013 1 6 赵 婷 主编 数控加工仿真与自动编程技术 北京 机械工业出版社 2011 6 二 设计目的 二 设计目的 了解数控加工的原理 机床结构及机床操作方法 掌握数控加工工艺分析方法 分析典 型零件的加工参数 刀具选用及装夹方法 掌握典型零件的数控加工程序编制方法 三 设计要求 三 设计要求 1 完成给定零件的数控加工工艺过程分析 编制数控加工工艺卡 2 数控加工刀具选择 编制刀具应用卡 3 数控加工工件装夹方式选择 4 编制加工程序编制 5 完成典型零件的数控加工仿真 四 思路与预期成果 四 思路与预期成果 1 复杂零件的数控加工工艺分析 2 逐步编写工艺卡 刀具应用卡及加工顺序 3 完成零件的数控加工仿真 五 任务完成的阶段内容及时间安排 五 任务完成的阶段内容及时间安排 2 月 29 日 3 月 6 日 资料准备 3 月 7 日 3 月 13 日 学习资料 分析设计要求 撰写开题报告 3 月 14 日 3 月 20 日 学习设计资料 修改开题报告 撰写设计提纲 3 月 21 日 4 月 24 日 完成毕业设计第一稿 4 月 25 日 5 月 8 日 修改第一稿 完成毕业设计第二稿 5 月 9 日 5 月 22 日 修改第二稿 完成毕业设计终稿 5 月 23 日 6 月 1 日 准备毕业答辩 指导 教师 意见 同意开题 签名 陈德道 2016 年 3 月 10 日 课题类型和性质 1 A 工程设计 B 技术开发 C 软件工程 D 理论研究 2 X 真实课题 Y 模拟课题 Z 虚拟课题 1 2 均要填 如 AY BX 等 兰州交通大学博文学院兰州交通大学博文学院 毕业设计 论文 学生自查表毕业设计 论文 学生自查表 中期教学检查用 中期教学检查用 学生姓名大哥 专业 机械设计制造 及其自动化 班级12 机制 1 班 指导教师 姓 名 陈德道职 称副教授 课题名称复杂零件的数控加工工艺分析及程序编制 个人精力 实际投入 日平均 工作时 间 8 周平均 工作时 间 40 迄今缺 席天数 0出勤率 100 指导教师 每周指导 次数 3 次 每周指 导时间 小时 6 学时备注随时答疑 已完成主要内容 待完成主要内容 毕业设计 论文 工作进度 完成 内容及 比重 1 熟悉课题 收集借 阅有关资料 粗拟开题 报告 2 对要加工的零件进行 工艺分析 3 数控加工工艺的确定 60 1 对零件进行 UG 编程 2 论文格式的修改 40 存在问题 1 对要加工的零件进行工艺分析较为简略 2 对零件进行 UG 编程还有缺陷 指导教师签字 陈德道 2016 年 5 月 26 日 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 I 摘摘 要要 随着计算机技术的发展 数字控制技术已经广泛的应用于工业控制的各个领域 尤 其在机械制造业中应用十分的广泛 而中国作为一个制造业的大国 掌握先进的数控 加工工艺和好的编程技术也是相当重要的 本文开篇主要介绍了数控技术的现状及其发展的趋势 紧接着对数控铣削加 工工艺做了简要的介绍 使对数控铣削加工工艺有了一个总体的了解 接下来主要是 对具体零件的加工工艺的分析 然后用软件指令进行数控编程加工 最终根据所编写 的程序在数控机床上加工出对应的产品 关键词 关键词 数控 铣床 数控工艺 编程 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 II Abstract As the development of computer technology the Numerical Control Technology has been widely applied to various fields of industial control especially in engineering industry And china is a big country in manufacturing so more and more chinese master the konwledge of numerical control processing and programming technology is very important At first this paper mainly introduces the status of NC and the development trend Subsequently the NC milling process has been made a brief introduction and make people master the knowledge in general The next part is analysis the processing of specific of specific parts then use the CNC simunation software instructions for programming anf simulation processing Finally accroding to the program machining the corresponding products Keywords NC Milling machine NC Processing Programme 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 III 目目 录录 1 绪 论 1 1 1 数控技术的发展 1 1 2 数控铣床的简介 1 1 3 本课题研究的内容 2 1 4 本课题研究的目的及意义 2 2 复杂零件的数控加工工艺分析 3 2 1 复杂零件的零件图 3 2 2 复杂零件的数控加工工艺分析与设计 3 2 2 1 复杂零件的工艺分析 3 2 2 2 零件毛坯的确定 4 2 2 3 选择加工方法 4 2 2 4 复杂零件的定位基准的确定 4 2 2 5 复杂零件工艺路线的制定 4 2 2 6 机床选择 4 2 3 零件夹具的选择 5 2 4 刀具选择 5 2 5 切削用量的选择 6 3 复杂零件的加工工艺路线设计 9 3 1 复杂零件切削用量的确定及工序卡片 9 3 2 工序与工步的划分 10 3 3 编程尺寸的确定 10 3 4 对刀点与换刀点的选择 11 3 5 轮廓走刀路径 12 4 复杂零件加工程序编制 13 4 1 编程简介 13 4 2 UG 编程简单介绍 13 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 IV 4 3 编程方法 14 4 5 复杂零件数控加工程序 26 总 结 27 致 谢 28 参考文献 29 附 录 30 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 1 1 1 绪论绪论 1 11 1 数控技术的发展数控技术的发展 科学技术和社会生产的不断发展 对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的 要求 机械加工工艺的过程的自动化是实现上述要求的最重要的措施之一 它不仅仅 能够提高产品的质量和生产系效率 降低生产成本 还能够大大改善工人的劳动强度 数控技术经过几十年的发展 还是有一大批高档数控系统的国产市场完全依靠进 口 这样就会形成受益于人的局面 究其原因 国产中高端数控系统的差距主要表现在 技术成熟度低 可靠性不高 质量不稳定 精度不高 正因为如此 对于质量的保证才显 得尤其重要 随着先进制造技术的发展 不仅要求机床具有优越的性能和高度的自动化 功能 更要求具有性能与功能的维持性 可靠性 维修性和维修保障性 即要求机床具有 可信性 数字控制 NumericalControl NC 简称数控 机床就是在这样的背景下诞生与发 展起来的 它极其有效地解决了上述一系列矛盾 为单件 小批生产精密复杂零件提 供了自动化加工手段 我国数控系统研究起步于 1958 年 60 70 年代研制了晶体管数控系统和集成电路 数控系统 在这一段时间里 由于国外技术封锁和我国的基本条件限制 数控系统发 展较慢 到 70 年代开始 数控技术在车 铣 钻 磨 齿轮加工 电加工等领域全面 展开 数控加一工一中心研制成功 我国在二十世纪八十年代初期通过引进 消化 吸收国外的先进技术 从美国 德国等国家引进了一些新技术 又在 七五 八五 九五 期间对伺服驱动技术进行重大科技项目攻关 取得了重大成果 代表我国当 前数控机床水平的中华 1 型 航天 1 型数控系统已能够向国内各机床制造厂配套自身 的数控系统所需的伺服系统 还应用于一些老设备的技术改造 1 21 2 数控铣床的简介数控铣床的简介 数字控制 NumericalControl 技术 简称为数控技术 是一种自动控制技术 它用数字指令来控制机床的运动 数控铣床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 数控铣床是数控加工中一类重要的机床 它能够进行铣削 钻削 铰孔 忽孔 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 2 攻螺纹孔 切削螺纹等工艺过程 数控铣削加工中心则进一步具有刀库和自动换刀机 构 在工件的一次装夹中 可以集铣 钻 镗等加工为一体 对两个或两个以上的表 面自动完成加工 生产效率高 加工质量好 适合箱体 立体曲面 型腔等非回转体 的加工 数控铣削中心又有立式或卧式两种 数控铣床及其加工中心的编程有刀具半 径自动补偿 刀具长度自动补偿和孔加工固定循环指令 1 31 3 本课题研究的内容本课题研究的内容 复杂零件的数控加工工艺分析及程序编制为本课题的研究内容 对此研究查阅的 大量的资料 首先明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状 尺寸和 材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度 粗糙度等的零件 1 1 4 4 本课题研究的目的及意义本课题研究的目的及意义 制造业是国民经济的命脉 机械制造业又是制造业中的支柱与核心 在现代社会 生产领域中 计算机辅助设计 计算机辅助制造 计算机辅助管理以及将它们有机地 集成起来的计算机集成制造 CIM 已经成为现代企业科技进步和实现现代化的标志 用 计算机辅助制造工程技术对我国传统产业进行改造 是我国制造业走向世界 走向现 代化的必由之路 在国际竞争日益激烈的今天 作为计算机辅助制造工程技术基础的 数控加工技术在机械制造业中的地位显得愈来愈重要 现在很多工业发达国家的数控 化率可达 30 以上 数控机床已成为机械制造业的主要设备 我国从 1958 年开始研制 和使用数控机床 至今在数控机床的品种 数量和质量等方面得到了长足的发展 特 别是在改革开放以来 我国数控机床的总拥有量有了显著的增加 数控加工技术的应 用和普通机床的数控化改造已成为传统机械制造企业提高竞争力 摆脱困境的有效途 径 数控机床是根据加工程序对工件进行自动加工的先进设备 工件的加工质量主要 由机床的加工精度 工艺和加工程序的质量决定 基本上排除了机床操作人员手工操 作技能的影响 但对操作者的综合素质提出了较高的要求 数控机床要按照数控加工 程序自动进行零件的加工 必须由机床操作人员具体实施 可以说 数控加工工艺方 案是通过机床操作人员在数控机床上实现的 数控加工现场经验的积累又是提高数控 加工工艺和数控加工程序质量的基础 从以上可以看出 本课题研究的目的在于设计 比较经济的工艺规程 出合理的 G 代码程序 实现理论与实践的相结合 提高自己的 素质和水平能够更加充分的利用数控机床加工 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 3 2 2 复杂零件的数控加工工艺分析复杂零件的数控加工工艺分析 2 12 1 复杂零件的零件图复杂零件的零件图 图 2 1 零件图 零件图纸工艺分析包括审查图纸 分析零件结构工艺性 吃寸精度 形位精度和 表面粗糙度等零件图纸技术要求 该零件图纸的尺寸标注完整 正确 符合加工要求 加工部位清楚明确 该加工材料钢 为结构对称的实心材料 加工内容有轮廓铣削 挖槽加工 钻孔等 加工内容设计随广但并不复杂 是典型的适合数控铣削类加工的 零件 该零件要求最高的粗糙度 Ra 为 1 6 m 要求较高 直径为 45mm 的凹槽垂直度为 0 02mm 要求稍高 最高允许偏差为 0 1mm 2 22 2 复杂零件的数控加工工艺分析与设计复杂零件的数控加工工艺分析与设计 2 2 1复杂零件的工艺分析复杂零件的工艺分析 加工工艺路线包括选择加工方法 划分加工阶段 划分工序 加工顺序的安排和 确定进给加工路线等 根据该案例零件图纸的要求对厚度为 1 57 的薄壁和直径为 45mm 的凹槽应该选择半精加工 精加工的加工方法 另外加工时为了不损坏薄壁而达到 更高的精度 加工深度为 8mm 和 10mm 的凹槽时应留足够的精加工余量 根据加工方法 该零件的加工工序划分按粗 半精 精加工分序法划分 加工顺序按先粗后精的的原 则确定 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 4 2 2 2零件毛坯的确定零件毛坯的确定 根据零件工艺设计时 毛坯的选择是指确定毛坯的种类 制造方法以及余量确定 后的毛坯尺寸 零件材料为钢 根据技术要求 要求零件进行去毛刺的处理 即要求 外形光洁且美观 根据零件的结构形状及外形尺寸以及生产纲领的大小可选择锻件 由零件凹模 2 1 图样尺寸分别为 180 x180 x17 毛坯四面已铣好 而且零件毛坯材质是经过处理的钢具有较高的硬度 适合切削加工 该零件除了 处理毛坯至图纸尺寸外其他的加工部位一次装夹可完成整个零件的加工 2 2 3选择加工方法选择加工方法 1 粗铣 铣零件图的凹槽 型腔 用 8 立铣刀铣凹槽 将工件坐标系 G54 建立在工件 的左下角上 在对凹槽铣削时 采用分层铣深方式进行 加工余量为 0 3 再用 6 钻 孔刀钻三个圆孔 2 精铣 用上述所说的加工工艺 同样用 8 立铣刀铣零件图的凹槽和 6 三个圆孔 去 毛刺 清洗 检验 入库 2 2 4复杂零件的定位基准的确定复杂零件的定位基准的确定 选择粗基准时 考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量 使不加工表面 与加工表面间的尺寸 位置符合图纸要求 因此 粗基准选择毛坯的平面即可 根据 凹台的加工 孔的加工的要求 定位基准选择底板的底面 2 2 5复杂零件工艺路线的制定复杂零件工艺路线的制定 选择粗基准时 主要考虑的是如何保证各加工表面有足够的余量 使之不加工 根据凹台的加工 孔的加工的要求 定位基准选择上压板板的底面 2 2 6机床选择机床选择 不同类型的零件应在不同的数控机床上加工 要根据零件的设计要求选择机床 数控车床适于加工形状比较复杂的轴类零件和由复杂曲线回转形成的模具内型腔 数 控立式镗 铣床和立式加工中心适于加工箱体 箱盖 平面凸轮 样板 形状复杂平 面或立体零件以及模具的内外型腔 数控卧式镗 铣床和卧式加工中心适于加工各种 复杂的箱体零件 泵体 阀体 壳体等 多坐标联动的卧式加工中心还可用于加工各 种复杂曲线 曲面 叶轮 模具等 该课题零件尺寸不大加工也不是很难 因为需要换约 4 把刀来加工 而机床自动 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 5 换刀可提高加工效率 再加上学校的实习资源有限 所以选用 FANUC 加工中心 2 32 3 零件夹具的选择零件夹具的选择 图 2 3 平口虎钳 选用的是平口虎钳 平口虎钳的特点 产品特点 1 耐用铸铁钳身 提供高强度夹持力 2 夹持稳定 3 镀铬涂层 有效防蚀 平口虎钳在钳台上安装时 必须使固定钳身的工作面处于钳台边缘以外 以保证 夹持长条形工件时 工件的下端不受钳台边缘的阻碍 即肘放在台虎钳最高点半握拳 拳刚好抵下颚 钳桌的长度和宽度则随工作而定 该零件只是单批生产 且加工工件 的宽度尺寸自己有 160mm 在平口台虎钳的夹持范围之内 所以可以选用平口台虎钳找 平口虎钳后进行工件装夹加工 2 42 4 刀具选择刀具选择 刀具选择主要根据加工零件余量的大小 结构特点 材质 热处理硬度 加工部 位 尺寸精度 形位精度和表面粗糙度等零件图纸技术要求 结合刀具材料正确合理 地选择刀具 该案例零件加工部位有外轮廓 挖槽加工 钻空 圆弧等 立铣刀 硬 质合金 可以加工深度为 10mm 20mm 的槽 槽底的精度 Ra 为 3 2 m 容易达到 孔内精度 Ra 为 1 6 m 要求较高难以保证 需要粗加工留有足够的加工余量的同时要 半精加工 精加工 直径为 45 的圆槽垂直度为 0 02mm 要求稍高最后还需半精加工 精加工即 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 6 可 其他的部位只需粗加工 半精加工 精加工 不会存在铣削平面接力痕迹问题 零件图纸要求的尺寸精度 形位精度和表面粗糙度也容易保证 表 2 4 复杂零件数控加工刀具卡片 产品名称 或代号 零件 名称 零件 图号 序 号 刀 具 号 规格名称数量加工表面备注 1T01 20mm 硬质合金面 铣刀 1毛坯 2T02 12mm 硬质合金立 铣刀 1挖槽 两角平 台 内型腔 3T03 6 硬质合金球头铣 刀 1倒角 4T04 mm6 硬质合金中 心钻 1点孔 5T05 14mm 硬质合金钻 头 1钻孔 6T06 12mm 硬质合金镗 刀 1精镗孔 2 52 5 切削用量的选择切削用量的选择 1 主轴转速的确定 主要根据允许的切削速度 Vc m min 选取 n D Vc 1000 其中 Vc 切削速度 D 工件或刀具的直径 mm 由于每把刀计算方式相同 现选取20mm 的面铣刀为例说明其计算过程 根据切削原理可知 切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度 材料 刀具的 材料和刀具耐用度等因素 铣削时切削速度查询 实用数控加工手册 得到下表 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 7 表 2 5 钢铣削时切削速度表 Vc m min 工件 材料 硬度 HBS 高速钢铣刀硬质合金铣刀 22518 4266 150 225 32512 3654 120钢 325 4256 2136 75 从理论上讲 的值越大越好 因为这不仅可以提高生产率 而且可以避免生 c v 成积屑瘤的临界速度 获得较低的表面粗糙度值 但实际上由于花辊机 刀具等 的限制 综合考虑 取粗铣时 28m min c v 精铣时 35m min c v 代入公式得到 450r min 589r min 粗 n 精 n 计算的主轴转速 n 要根据铣床有的或接近的转速选取 取 450r min 589r min 粗 n 精 n 同理计算12 立铣刀 取 350r min 500r min 粗 n 精 n 同理计算6 求头铣刀 取 450r min 精 n 2 进给速度的确定 粗加工的时候一般尽量可能的最大每齿进给速度 每齿进给速度的取值主要考 虑刀具的强度 对于立铣刀而言 直径越大 刀刃越多 其刀具强度就越大 允许 取的每齿进给速度也越 大 在一定的每齿进给速度 切削深度 切削宽度的取值过大 将会导致切削力过大 一方面可能会超出机床的额定负荷或损坏刀具 另一方面 如果 切削速度也较大 可能会超出铣床额定功率 通常如果切削深度必须取大值的时候 切削宽度就必须取很小的值 曲面轮廓的精加工的每齿进给速度 切削深度 切削宽 度一般比较小 切削力很小 因此取很高的切削速度也不会超出铣床的额定功率 粗 加工的时候 过高切削度主要引起温度和切削功率过大 精加工的时候过高的切削速 度主要爱温度的限制 通常 铣刀材料 工件材料 刀具耐用度一定 允许的速度就 一定 因此极限切削线速度也一定 切削进给速度 F 时切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移 单位 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 8 mm min 它与铣刀的转速 n 铣刀齿数 z 及每齿进给量 mm z 的关系为 Z f F fzZN 每齿进给量的选取主要取决于工件材料的力学性能 刀具材料 工件表面粗糙 Z f 度值等因素 工件材料的强度和硬度越高 越小 反之则越大 工件表面粗糙度值 Z f 越小 就越小 硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀 Z f 切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整 以获得最佳切削状态 刀每齿进给量 Z f 选取 粗铣 0 11mm z Z f 精铣 0 03mm z Z f 铣刀齿数 z 3 上面计算出 450r min 600r min 粗 n 精 n 将它们代入式子计算 粗铣时 F 0 11 3 450 150mm min 精铣时 F 0 06 3 600 120mm min 同理即可得出 球头铣刀进给速度 750r min 精 n 铣刀齿数 Z 3 F 240mm min 12 铣刀进给速度 350r min 500r min 粗 n 精 n 铣刀齿数 Z 3 F 115mm min F 90mm min 切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整 以获得最佳切削状态 背吃刀量 背吃刀量是根据数控铣床 工件和刀具的刚度来决定 在刚度允许的条件下 应 尽可能使被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 一般留 0 2 0 5mm 总之 切削用量的具体数值应根据数控铣床性能 相关的手册并结合实际经验用 类比方法确定 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 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 9 用量 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 10 3 3 复杂零件的加工工艺路线设计复杂零件的加工工艺路线设计 3 13 1 复杂零件切削用量的确定及工序卡片复杂零件切削用量的确定及工序卡片 表 3 1 复杂零件数控加工工序如下表所示 工序号程序编号夹具名称加工设备 平口虎钳数控铣床车间 工歩号工步内容刀具号刀具规格 mm 1 铣零件上表面T01 32mm 立铣刀 主轴转速 r min 进给速度 mm min 背吃刀量 mm 备注 2 中心钻钻孔T08 5mm 钻头 450150 3预钻 16mm 的孔 至 11mm T02 11mm 钻头 600120 4预钻花瓶轮 4 R8 廓的拐角处 T05 11mm 钻头 350115 5粗铣左右 R45mm 曲线轮廓 T03 20mm 立铣刀 50090 6粗铣花瓶 100 曲线内轮廓 T07 20mm 立铣刀 287114 7扩铣 4 R8mm 拐角 处轮廓 T4 12mm 立铣刀 50090 8粗铣花瓶曲线内 轮廓 T08 12mm 立铣刀 800264 9扩 3 16mm 孔至 15 9mm T09 12mm 立铣刀 300130 10精铣花瓶曲线内 轮廓 T11 12mm 立铣刀 500110 11精铣左右 R45mmT10 12mm750240 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 11 曲线轮廓立铣刀 3 23 2 工序与工步的划分工序与工步的划分 1 工序的划分 在数控机床上加工零件 工序可以比较集中 在一次装夹中尽可能完成大部分或 全部工序 一般工序划分有以下几种方式 1 按零件装卡定位方式划分工序 2 粗 精加工划分工序 该零件挖槽加工时用先粗后精的工序法划分 2 工步的划分 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑 在一个工序内往往需要采用不同 的刀具和切削用量 对不同的表面进行加工 为了便于分析和描述较复杂的工序 在 工序内又细分为工步 总之 工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点 技术要求等情况综合考虑 3 33 3 编程尺寸的确定编程尺寸的确定 图 3 3 零件坐标图 计算各节点所得坐标尺寸 1 x 3 5 y7 9 x 20 54 y 14 25 17 x17 33 y 45 2 x 32 16 y12 1 10 x 24 65 y 12 1 18 x13 93 y 39 13 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 12 3x 24 65 y12 1 11 x 32 16 y 12 1 19 x6 9 y 36 42 4 x 20 54 y14 25 12 x 35 y 7 20 x 6 9 y 36 42 5 x19 69 y15 4 13 x29 17 y16 28 21 x 13 93 y 39 13 6 x46 46 y5 8 14 x38 73 y13 39 22 x 17 33 y 45 7 x46 46 y 5 8 15 x29 17 y 16 28 23 x 17 33 y45 8 x19 69 y 15 41 16 x38 73 y 13 39 24 x 13 93 y39 13 25 x 6 9 y36 42 26 x6 9 y36 42 27 x13 93 y39 13 28 x17 33 y45 3 43 4 对刀点与换刀点的选择对刀点与换刀点的选择 对刀点 对刀点 就是在数控机床上加工零件时 刀具相对于工件运动的起点 由于程 序段从该点开始执行 所以对刀点也叫 程序起点 或 起刀点 所以我们将对刀点 选在原点上 50mm 处 选择对刀点的原则是 1 要便于数学处理和简化程序编制 2 在机床上找正容易 3 加工过程中检查方便 4 引起的加工误差小 对刀点可选在工件上 也可选在工件外面 必须与零件的定位基准有一定的尺寸 联系 这样才能确定机床坐标系和工件坐标系的关系 换刀点 加工过程中需要换刀时 应规定换刀点 所谓 换刀点 是指换刀的位置 我们设在原点上方 50mm 左右处 刀具走刀线路设计 对于数控铣床 刀具走刀线路又是指刀具运动的轨迹和方向 合理的选择走刀线 路不但可以提高切削效率还可以提高零件的表面粗糙度 确定走刀路径应考虑以下几个方面 1 尽量减少进退的时间和其他辅助时间 2 洗削零件轮廓时 尽量采用顺铣方式 以提高表面精度 3 进退刀位置应选在不太重要的位置 刀具沿工件的切线进退刀 以免产生刀痕 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 13 4 走刀线路先铣外轮廓 再铣上平面 最后打孔 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 14 3 53 5 轮廓走刀路径轮廓走刀路径 定义 数控加工过程中刀具相对于被加工工件的运动轨迹 根据零件图样 确定走刀路线 即加工工时最短 又能保证质量 下面确定该走 刀路线 表 3 4 复杂零件数控加工走到路线如下表所示 数控加工走刀路线 图 零 件 图 号 工序号工 步 号 程 序 号 010 0 机 床 型 号 程 序 段 号 加工内容铣轮廓周边共 1 页 第 1 页 编 程 校 对 审 批 符号 含义抬刀下 刀 编 程 原 点 起刀点走刀方向走刀线相 交 爬 斜 坡 铰 孔 行 切 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 15 4 4 复杂零件加工程序编制复杂零件加工程序编制 4 14 1 编程简介编程简介 数控编程分自动编程和手工编程 手工编程是由人工完成刀具轨迹计算及加工程 序的编制工作 当零件形状不十分复杂或加工程序不太长时 采用手工编程方便 经 济 自动编程是利用计算机通过自动编程软件完成对刀具运动轨迹的计算 加工程序 的生成及刀具加工轨迹的动态显示等 对于加工零件形状复杂 特别是涉及三维立体 形状或刀具运动轨迹计算繁琐时 常采用自动编程 本文中所设计的空压机吸气阀盖头零件的凸台轮廓较复杂 加工工艺繁琐 所需 的程序多 因此选择用手工和自动编程编制 4 24 2 UGUG编程简单介绍编程简单介绍 UG 编程是指采用西门子公司研发的专业 3D 软件 NXUG 进行数控机床的数字程序 的编制 是当前世界最先进 面向先进制造行业 紧密集成的 CAID CAD CAE CAM 软件系统 提供了从产品设计 分析 仿真 数控程序生成等一整套解决方案 UGCAM 是整个 UG 系统的一部分 它以三维主模型为基础 具有强大可靠的刀具轨迹生成方法 可以完 成铣削 2 5 轴 5 轴 车削 线切割等的编程 UGCAM 是模具数控行业最具代表性的 数控编程软件 其最大的特点就是生成的刀具轨迹合理 切削负载均匀 适合高速加 工 另外 在加工过程中的模型 加工工艺和刀具管理 均与主模型相关联 主模型 更改设计后 编程只需重新计算即可 所以 UG 编程的效率非常高 UGCAM 主要由 5 个模块组成 即交互工艺参数输入模块 刀具轨迹生成模块 刀具 轨迹编辑模块 三维加工动态仿真模块和后置处理模块 下面对这 5 个模块作简单的 介绍 1 交互工艺参数输入模块 通过人机交互的方式 用对话框和过程向导的形式输 入刀具 夹具 编程原点 毛坯和零件等工艺参数 2 刀具轨迹生成模块 具有非常丰富的刀具轨迹生成方法 主要包括铣削 2 5 轴 5 轴 车削 线切割等加工方法 本书主要讲解 2 5 轴和 3 轴数控铣加工 3 刀具轨迹编辑模块 刀具轨迹编辑器可用于观察刀具的运动轨迹 并提供延伸 缩短和修改刀具轨迹的功能 同时 能够通过控制图形和文本的信息编辑刀轨 4 三维加工动态仿真模块 是一个无须利用机床 成本低 高效率的测试 NC 加工 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 16 的方法 可以检验刀具与零件和夹具是否发生碰撞 是否过切以及加工余量分布等情 况 以便在编程过程中及时解决 5 后处理模块 包括一个通用的后置处理器 GPM 用户可以方便地建立用户定制 的后置处理 通过使用加工数据文件生成器 MDFG 一系列交互选项提示用户选择定 义特定机床和控制器特性的参数 包括控制器和机床规格与类型 插补方式 标准循 环等 UG 编刀路这块相对来说比较不错 虽然参数有点多 但是很多可以设置模板 甚 至简单的工件还可以自动编程 4 34 3 编程方法编程方法 1 手工编程 手工编程就是指数控编程内容的工作全部由人工完成 对加工形状较简单的 工件 其计算量小 程序短 手工编程快捷 简单 对形状复杂的工件采用手工 编程有一定的难度 有时甚至无法实现 一般来说 由直线和圆弧组成的工件轮 廓采用手工编程 非圆曲线 列表曲线组成的轮廓采用自动编程 2 自动编程 自动编程 AutomaticPrograming 即 计算机辅助编程 ComputerAidedPrograming 使用计算机进行数控机床程序编制工作 即由计算 机自动地进行数值计算 编写零件加工程序单 自动地打印输出加工程序单 并 将程序记录到穿孔纸带上或其他的数控介质上 4 44 4 复杂零件的自动编程复杂零件的自动编程 粗铣内外轮廓 1 启动 NX6 0 双击 UGNX6 0 的图标 进入 UGNX6 0 界面 2 打开模型文件 在主菜单中选择 文件 打开 命令 在系统自动弹出 的 打开 对话框中选择正确的路径和文件名 单击 OK 按钮 打开零件模型 3 进入加工模块 点击 开始 加工 命令 然后在 加工环境 中的 要创建的 CAM 设置 中选择 mill contour 点击 确定 进入加工模块 工件原点坐标系的设置 点击屏幕右下角 几何视图 屏幕会弹出 操作导航器 几何 对话框 双击 MCS MILL 对话框 按钮 系统弹出如图 4 1 所示的 CSYS 对话框 在 机床坐 标系 中的下拉菜单中选择 自动判断 鼠标单击工件凸台上表面 在 间隙 对话 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 17 框的 安全设置选项 下拉菜单中选择 平面 点击 指定平面 图标 鼠标点击工 件凸台上表面 在 偏置 中输入 10 点击 确定 图 4 1 CSYS 对话框 设置几何体 1 指定部件 在操作导航器中双击图标 WORKPIECE 系统弹出如图 4 2 所示 的 铣削几何体 对话框 在该对话框中单击 指定部件 按钮 系统弹出 部件几 何体 对话框 在该对话框中选中 几何体 选项 单击 全选 按钮 选择图形区 所有可见的零件几何体模型 单击 确定 返回 铣削几何体 对话框 2 指定毛坯 在如图 4 2 所示的 铣削几何体 对话框中单击 指定毛坯 系 统弹出 毛坯几何体 对话框 在该对话框选中 自动块 选项 单击 确定 返回 铣削几何体 对话框 单击鼠标中键 结束几何体的选择 3 在屏幕右下角点击 加工方法试图 系统弹出如图所示的 加工方法 对话 框 分别双击粗铣和精铣 设置粗铣 部件余量 为 0 5mm 内公差 为 0 05mm 外公差 为 0 12mm 精铣 部件余量 为 0mm 内公差 为 0 01mm 外公 差 为 0 01mm 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 18 图 4 2 铣削几何体 对话框 创建刀具 在屏幕右上角单击 创建刀具 按钮 系统弹出如图 4 3 所示的 创建刀具 对 话框 选择 类型 为 mill contour 轮廓铣 在 刀具子类型 下选择 MILL 铣刀 在 名称 文本框中输入 D12 单击对话框中的 确定 按钮 系统弹出 如图 4 4 所示的 铣刀 5 参数 对话框 在 直径 文本框中输入 12 在 底圆角 半径 文本框中输入 0 在 长度 文本框中输入 75 在 刀刃长度 文本框中 输入 50 在 刀具号 文本框中输入 1 单击对话框中的 确定 按钮 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 19 图 4 3 创建刀具 对话框 图 4 4 铣刀 5 参数 对话框 创建型腔铣及操作 单击 创建操作 系统自动弹出如图 4 5 所示的 创建操作 对话框 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 20 图 4 5 创建操作 对话框 图 4 6 型腔铣 对话框 选择 类型 为 mlii contour 选择 操作子类型 为 CAVITY MILL 型腔 铣 程序 刀具 几何体 方法 和名称分别设置为 PROGRAM D12 WORKPIECE MILL ROUGH AA1 单击对话框中的 确定 按钮将打开如图 4 6 所示的 型腔铣 对话框 指定切屑区域 在 型腔铣 对话框中单击 指定切削区域 图标 系统弹出 切削区域 对话 框 选择工件的内外轮廓侧壁以及内外轮廓的底面作为切削区域 单击确定键 返回 型腔铣 对话框 刀轨生成 1 切削模式 在 切削模式 下拉列表中选择 跟随周边 2 歩距 在 歩距 下拉列表选择 刀具平直 3 平面直径百分比 在 平面直径百分比 对话框中输入 60 4 全局每刀深度 在 全局每刀深度 文本输入框中输入 0 5 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 21 5 切削参数 在 型腔铣 对话框中单击 切削参数 图标 系统弹出 切削 参数 对话框 策略 选项卡中 设置 切削方向 为 逆铣 切削顺序 为 深 度优先 图样方向 为 向内 壁清理 选择 岛清理 余量 选项卡参数中 选中使用 底部面和侧壁余量一直 部件侧面余量采用 继承自 MILL ROUGH 为 0 5 内公差 为 0 6 非切削移动 在 型腔铣 对话框中单击 非切削移动 图标 系统弹出 非切削移动 对话框 进刀 选项卡参数设置中 倾斜角度设置为 5 其余参数采 用系统默认 单击鼠标中键 返回 型腔铣 对话框 7 进给和速度 在 型腔铣 对话框中单击 进给和速度 图标 系统弹出 进给和速度 对话框 设置 主轴速度 rpm 为 1600 进给率 的 切削 为 640mmpm 在进给率对话框中 进刀 选项输入 500 单击鼠标中键 返回 型腔铣 对话框 8 在 型腔铣 对话框中指定了所有的参数后 单击对话框底部操作组的 生 成 图标 生成如图 4 7 所示的型腔铣粗加工刀轨 图 4 7 型腔铣粗加工刀轨 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 22 单击 型腔铣 对话框底部操作组的 确认 图标 系统弹出 刀轨可视化 对 话框 选择 2D 动态 生成 IPW 选项选择 粗糙 单击播放按钮 型腔铣粗加工效 果 确认刀轨正确后 单击对话框中的 确定 按钮关闭对话框 完成型腔铣操作的 创建 后处理 在操作导航器中选择 再单击加工 操作 工具栏上的 后处理 图标 系统弹 出 后处理 对话框 如图 4 8 图 4 8 后处理 对话框 在对话框的 后处理器 下选择 Fanuc 0i mate def 在 输出文件 下设置 好文件的存放路径和文件名 在 单位 下拉菜单中选择 公制 部件 选中 列出 输出 单选项 单击对话框中的 确定 按钮 在文件的存放目录下找到产生的 NC 程 序文件 用记事本打开所示的型腔铣粗加工的 NC 程序 精铣内外轮廓底面 创建面铣削及操作 修改加工方法 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 23 在打开 AA2 的 型腔铣 对话框中 刀轨设置 中的 方法 下拉菜单中选择 MILL FINISH 精铣 指定切屑区域 设置驱动参数 在 型腔铣 对话框中单击 指定切削区域 图标 系统弹出如图 4 9 所示的 切削区域 对话框 图 4 9 切削区域 对话框 单击 全重选 按钮 系统弹出 重新选择 窗口 单击 确定 按钮 单击 视图 工具条上的 顶部 图标 将模型切换成俯视图 选择内外轮廓的侧壁为切 削区域 单击鼠标中键 返回 轮廓区域 对话框 在 切削模式 下拉列表中选择 配置文件 全局每刀深度 设置为 0 2 刀轨设置 1 切削参数 在 轮廓区域 对话框中单击 切削参数 图标 系统弹出 切 削参数 对话框 策略 选项卡下的 切削方向 选择 顺铣 图样方向 选择 内向 其余参数不变 单击鼠标中键 返回 型腔铣 对话框 2 进给和速度 在 型腔铣 对话框中单击 进给和速度 图标 系统弹出如 图所示的 进给和速度 对话框 设置 主轴速度 rpm 为 3000 进给率 的 切削 为 900mmpm 进刀 选项输入 500 单击鼠标中键 返回 型腔铣 对话框 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 24 生成刀轨 在 型腔铣 对话框中指定了所有的参数后 单击对话框底部操作组的 生成 图标生成型腔精加工刀轨 检验刀轨 单击 型腔铣 对话框底部操作组的 确认 图标 系统弹出 刀轨可视化 对 话框 选择 2D 动态 生成 IPW 选项选择 精细 单击播放按钮 确认刀轨正确后 单击对话框中的 确定 按钮关闭对话框 完成轮廓区域操作 的创建 图 4 10 面铣削区域精加工刀轨 后处理 在操作导航器中选择 再单击加工 操作 工具栏上的 后处理 图标 系统弹 出 后处理 对话框 在对话框的 后处理器 下选择 Fanuc 0i mate def 在 输出文件 下设置好文件的存放路径和文件名 在 单位 下拉菜单中选择 公制 部件 选中 列出输出 单选项 单击对话框中的 确定 按钮 在文件的存放目录 下找到产生的 NC 程序文件 用记事本打开型腔铣粗加工的 NC 程序 创建面铣削及操作 单击 创建操作 系统自动弹出如图 4 11 所示的 创建操作 对话框 选择 类型 为 mlii planar 选择 操作子类型 为 FACE MILLING AREA 面铣削 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 25 区域 程序 刀具 几何体 方法 和名称分别设置为 PROGRAM D12 WORKPIECE MILL FINISH AA3 单击对话框中的 确定 按钮将打开如图 4 12 所示的 型腔铣 对话框 指定切屑区域 在 面铣削区域 对话框中单击 指定切削区域 图标 系统弹出 切削区域 对话框 选择工件的内外轮廓的底面作为切削区域 单击确定键 返回 面铣削区域 对话框 图 4 11 创建操作 对话框 图 4 12 型腔铣 对话框 刀轨生成 1 切削模式 在 切削模式 下拉列表中选择 跟随周边 2 歩距 在 歩距 下拉列表选择 刀具平直 3 平面直径百分比 在 平面直径百分比 对话框中输入 75 4 切削参数 在 面铣削区域 对话框中单击 切削参数 图标 系统弹出 切削参数 对话框 策略 选项卡中 设置 切削方向 为 顺铣 图样方向 为 向内 壁清理 选择 岛清理 余量 选项卡参数中 选中使用 底部面和 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 26 侧壁余量一直 部件侧面余量采用 继承自 MILL FINISH 为 0 内公差 为 0 5 非切削移动 在 面铣削区域 对话框中单击 非切削移动 图标 系统弹 出 非切削移动 对话框 进刀 选项卡参数设置中 倾斜角度设置为 5 其余参数 采用系统默认 单击鼠标中键 返回 面铣削区域 对话框 6 进给和速度 在 面铣削区域 对话框中单击 进给和速度 图标 系统弹 出 进给和速度 对话框 设置 主轴速度 rpm 为 3000 进给率 的 切削 为 900mmpm 在进给率对话框中 进刀 选项输入 500 单击鼠标中键 返回 面铣削区域 对话框 7 在 面铣削区域 对话框中指定了所有的参数后 单击对话框底部操作组的 生成 图标 生成如图 4 13 所示的面铣削区域精加工刀轨 图 4 13 面铣削区域精加工刀轨 单击 面铣削区域 对话框底部操作组的 确认 图标 系统弹出 刀轨可视化 对话框 选择 2D 动态 生成 IPW 选项选择 粗糙 单击播放按钮 型腔铣粗加工效 果如图 4 14 所示 确认刀轨正确