毕业数控车床铣床铣编程与设计.doc

本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。毕业论文 题目：数控车床(铣床)的零件设计及编程 学生学号： 学生姓名： 专业班级： 08数控 指导老师： 陈红江 二一一年 五 月目 录第一章 绪论2第二章 零件图纸分析52.1 零件的特征52.2 数值计算5第三章 工件的定位与装夹73.1加工精度要求73.2定位基准的选择73.3装夹方式73.4工艺过程制定8第四章 车削工艺分析94.1 选择夹具94.2 工步设计94.3 刀具选择94.4 设计走刀路线12第五章 切削用量155.1 切削用量155.2 主轴转速的确定15第六章 数控车床的对刀166.1 刀位点166.2 待加工毛坯的对刀166.3 刀偏值的测定16第七章 编程17第八章 结论20参考文献21后记22数控车削加工工艺及编程第一章 绪论关键词：数控车床 车削加工工艺 工艺分析 摘要：数控机床的加工工艺与普通机床的加工艺虽有诸多相同之处，但也有许多不同之处。为此，分析了数控车削的加工工艺。 数控机床产生20世纪40年代，随着科学技术和社会生产的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件的加工质量要求越来越高，零件的形状越来越复杂，传统的机械加工方法已无法达到零件加工的要求，迫切需要新的加工方法。数控车床又称为CNC（computer numerical control）车床，即用计算机数字控制的车床，是国内使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床。CNC车床能加工各种形状不同的轴类、盘类即其它回转体零件。数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。 数控机床的控制单元 数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。 与普通机床相比，数控机床有如下特点： 加工精度高，具有稳定的加工质量； 可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件； 加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间； 机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的35倍）； 机床自动化程度高，可以减轻劳动强度； 对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。 数控机床一般由下列几个部分组成： 主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。 数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。 编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。 自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。 加工中心 加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。工件在加工中心上经一次装夹后，能对两个以上的表面完成多种工序的加工，并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。 加工中心按其加工工序分为镗铣和车削两大类，按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴加工中心。 一、数控车削加工工艺的内容 数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面： （一）选择并确定零件的数控车削加工内容；（二）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析；（三）工具、夹具的选择和调整设计；（四）工序、工步的设计；（五）加工轨迹的计算和优化；（六）数控车削加工程序的编写、校验与修改；（七）首件试加工与现场问题的处理；（八）编制数控加工工艺技术文件；总之，数控加工工艺内容较多，有些与普通机床加工相似。 二、数控车削加工工艺分析 工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定得合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。为了编制出一个合理的、实用的加工程序，要求编程者不仅要了解数控车床的工作原理、性能特点及结构。掌握编程语言及编程格式，还应熟练掌握工件加工工艺，确定合理的切削用量、正确地选用刀具和工件装夹方法。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真而详细地进行数控车削加工工艺分析。其主要内容有：根据图纸分析零件的加工要求及其合理性；确定工件在数控车床上的装夹方式；各表面的加工顺序、刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。 （一）零件图分析 零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性，选择工艺基准。 1尺寸标注方法分析 零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各尺寸，以简化编程计算。 2轮廓几何要素分析 在手工编程时，要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在零件图分析时，要分析几何元素的给定条件是否充分。 3精度和技术要求分析 对被加工零件的精度和技术进行分析，是零件工艺性分析的重要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。其主要内容包括：分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达不到，允许采取其他加工方式弥补时，应给后续工序留有余量；对图纸上有位置精度要求的表面，应保证在一次装夹下完成；对表面粗糙度要求较高的表面，应采用恒线速度切削（注意：在车削端面时，应限制主轴最高转速)。 （二）夹具和刀具的选择 1工件的装夹与定位 数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面，尽量减少装夹次数，以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件，通常以零件自身的外圆柱面作定位基准；对于套类零件，则以内孔为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外，还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择 。 2刀具选择 刀具的使用寿命除与刀具材料相关外，还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下，采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命，提高生产率的有效措施。第二章 零件图纸分析2.1 零件的特征技术要求：1.不准用纱布及锉刀等修饰表面；未标注公差尺寸按GB1804M。日 期签 字编 号CK制图审核项 目数控车削加工标准班级：08数控比例1材料:45钢江西科技师范学院机电系数量1重量学号图号一、零件材料 该零件是一回转体零件（单位：mm），以45#调质处理的毛坯，毛坯尺寸85112mm。二、零件特点 从图纸中我们可以看出该零件轮廓由直线、圆弧、螺纹共同构成一个复杂成型曲线回转轴。加工部分包括螺纹，外圆，一个退刀槽，锥面，倒角，等2.2 数值计算 生活中，我们对几何信息的认知有多种方法，常用的有数形结合法（解析法）。但有时面对复杂的图形，解析法会带来繁重的数学计算。AUTO CAD作为一套专业的绘图软件，它强大的信息处理功能为图形中繁杂点的计算带来了可能。我们在操作界面中绘制图形后就可以打开状态栏中的捕捉、对象捕捉按钮，在绘图区捕捉相关的点。同时，在状态栏中就可以看到这些点的坐标。第三章 工件的定位与装夹3.1加工精度要求加工图纸如上图，零件加工部分包括M481.5螺纹，85 外圆，一个45退刀槽， R70圆弧，4526孔等。零件的主体尺寸长度为290mm，最大位置直径为85。3.2定位基准的选择 定位基准选择原则（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）便于装夹原则（4）便于对刀原则 根据定位基准选择原则，避免不重合误差，便于编程，以工序的设计基准作为定位基准。零件加工时，先以85外圆的轴线作为轴向定位基准，加工零件；然后以零件轴线作为轴向定位基准，以轴台的端面的中心作为该轴件剩余工序的轴向定位基准，并且把编程原点选在设计基准上。3.3装夹方式1 选择夹具夹具的作用是保证工件在机床上的正确位置和牢固的安装，即定位和夹紧，从而使数控加工顺序进行，保证工件的位置精度，同时也保证工件坐标系能够建立在正确的位置上。 车削加工的工件一般是回转体，对于回转体零件，一般选择三爪自定心卡盘。本零件选择三爪自定心卡盘作夹具。3.4工艺过程制定 由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内形定位；加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。考虑到零件的形状不易装夹，故先加工零件的左边的部分，然后以左面的零件轴线为定位基准加工右面的部分。并且考虑到加工原则中的先近后远先粗后精制定加工工艺如下：为减少换刀，对刀次数及减少辅助时间，选用90外圆车刀进行粗加工和精加工、用切断刀进行切槽加工 调头用三爪卡盘固定住左端85外圆。留有3mm长以防刀具与夹具发生干涉并用活动顶尖顶住工件右端，保证同轴度和精度并防止工件转动时摇晃不定。用90外圆车刀依次进行粗精加工；用刀宽为3mm的切槽刀车退刀槽，用螺纹车道粗、精加工M481.5螺纹。第四章 车削工艺分析4.1 选择夹具对于回转体零件，一般选择三爪自定心卡盘。本零件选择三爪自定心卡盘作夹具。4.2 工步设计该零件从棒料开始加工，要进行粗加工、精加工、切槽以及车螺纹加工等工步：1） 粗车外圆。2） 精车循环。3） 切槽。4） 车螺纹。4.3 刀具选择为适应数控机床加工精度高、加工效率、加工工序集中及零件装夹次数少的要求，数控刀具具有很高的切削效率.高精度.高重复定位精度.可靠度和耐用度 。选择刀具通常要考虑（1）被加工工件的材料及性能（2）切削工艺的类别（3）被加工工件的几何形状，零件精度，加工余量（4）被吃刀量，进给速度，切削速度考虑到以上因素故粗车时，要选用强度高，耐用度高的刀具以满足粗车时大吃刀量，大进给量的要求.精车时要选用精度高,耐用度好的刀具以保证加工精度的要求. 1）粗车90外圆车刀T0101。2）精车90外圆车刀T0202。3）切槽切断刀（刀宽3mm）T0303。4）车螺纹螺纹车刀T0404。刀具列表如下生产企业产品名称车削加工程序编号材料牌号45#钢工序号零件名称夹具名称三爪自定心卡盘车间数控实训基地工序名称零件图号设备名称数控加工工序卡片共 2 页第 1页装配图号设备型号FANUC-OT工步号工步内容加工部位刀具名称刀具图号刀具规格主轴转速进给速度切削深度备注1粗车90外圆车刀18002自动换刀8精车90外圆车刀22500自动换刀9切槽切断刀33300自动换刀10车螺纹螺纹车刀4150自动换刀工艺员审核批准时间修订（90外圆车刀）（切断车刀）(螺纹车刀) 4.4 设计走刀路线（1）粗车循环 粗车的主要任务是去除余量，可以用复合循环指令来设定。设计走刀路线时，应设定工件坐标系XOZ。要求：画出刀具形状；标注工件坐标系；标明进刀点，起刀点，每层切深，退刀量，精车余量，；画出刀具运动轨迹，如图所示。,起刀点（100，100）为安全位置，进刀点为接近工件点，切深d=2，退刀量 e=0.5，精车余量=1、=0.5。 粗车外圆走刀路线（2）精车精车外圆即在粗车基础上车一刀即可，其走刀路线较为简单，主要需标出关键点，画出刀具轨迹，如图所示，起刀点坐标为（100，100），进刀点（接近）坐标，将每一走刀段都标上序号，以便编程时一一对应。要算出所有基点坐标，并标在图上。 精车外圆走刀路线(3)切槽 切槽即在工件上切一个退刀槽，用切断刀加工，刀宽3mm。切槽时，只能X向进退刀，不能Z向切削，否则易打刀（刀具折断），当刀宽等于槽宽，切槽刀只切一次；当刀宽小于槽宽时，应根据情况切多次，路线为先X向退刀，Z向平移，再X向进刀。如图所示，起刀点坐标（100，100），进刀点坐标为（36，20），基点A坐标为（22.5，-60）。 切槽走刀路线（4）车螺纹车螺纹车刀走的轨迹是平行于Z轴的直线，只是进给的速度为每转进给一个导程。如图所示标出了起刀点坐标为（100，100），每层进刀量X1、X2， 车螺纹走刀路线第五章 切削用量5.1 切削用量切削用量包括切削速度,背吃刀量和进给量.对于不同的加工方法需要选择不同的切削用量。粗加工时一般以加工效率为主通常选择较大的背吃刀量和进给量,采用较小的切削速度 .精加工时通常选择较小的背吃刀量和进给量采用较高的切削速度，对于原材料45#，粗加工时ap取3 ，Vf取800m/min ，f取0.4mm/r;精加工时ap取0.25 ， Vf取1000m/min ，f取0.2/r。对于牙型较深，螺距较大时，可分数次进给，每次进给的背吃刀量用螺纹深度减速去精加工背吃刀量所得之差按递减速：所以粗车S800,F0.3；精车S2500,F0.15；切槽S300,F0.05；车螺纹S150,F3(螺距)5.2 主轴转速的确定主轴的转速是由切削刃上选定点相对于工件的主运动的线速度主运动速度 n=1000Vc/d 单位为r/min 第六章 数控车床的对刀6.1 刀位点在进行数控加工的编程时，往往将整个刀具浓缩视为一个点，那就是刀位点，它是在刀具上用于表现刀具位置的参照点。对刀操作就是要测定出程序起点处刀具刀位点相对机床原点以及工件原点的坐标位置。在对刀时，常用的仪器有：对刀测头、千分表或对刀瞄准仪等。对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面（尽可能设置在零件的设计基准或工艺基准上）。6.2 待加工毛坯的对刀试切端面 ： 将两端面已经加工好的待加工毛坯装夹到主轴上，在工件的伸出端安装Z 轴向设定器。快移刀具接近到Z 轴向设定器，改用增量方式控制刀具工进，至到指示灯亮时停止动作，保持 Z轴 向不动，取出轴向设定器。然后在机床操作面板上调出刀具补偿菜单栏中刀偏表，在相关的试切长度填空栏中键入有关数值（当前刀具刀位点相对于程序原点的距离）。试切外圆：快速将刀具刀位点移动刀毛坯端面角附近，然后用增量方式调节 X 、Z 轴向进给至刀位点刚好切到毛坯外表面，再用MDI方式运行进行外圆车削。同时保持X轴轴向坐标不变，退出刀具。用游标卡尺测量出试切外圆直径。然后在刀偏表中键入试切直径。6.3 刀偏值的测定刀偏值就是各刀具相对于基准刀具的几何补偿。用点动或步进方式操作移动刀具，使基准刀具刀位点对准工件的基准点，然后进行X轴 Z轴坐标清零，退刀。换置刀具，再用点动或步进方式使该刀具刀位点对准工件上的同以一基准点，此时屏幕上显示的坐标既是该刀号刀具的几何偏置 Xj, Zj .同理，可依次测定出其它刀具相对于基准刀具的几何偏置。在相应的刀偏表中依次键入选用刀具刀位点的几何补偿。第七章 编程 附：根据上述工艺分析所编制的加工程序，系统为FANUC-0T。程序车削（FANUC-0T系统）O%O0006N10G98G21M03S600N20T0101N30G00X100Z100N40G00X90Z2N41G01Z0N45X0N46X90N47G00N50G71U1.5R1.5N60G71P70Q180U0.3W0.3F100N70G00X0 N80G01X0Z0 N90X47Z0N95X48Z-1N100Z-60N110X50N120X62Z-120N130Z-135N140X79N150X80Z-136N160Z-225N170X85N180Z-295N181G00 X100 Z100 N182T0202N190G70P70Q180S2500F80N200G00Z-155N210G01X80.3S600F100N220G02Z-215R70N230G00Z-155N240G01X80S2500F80N250G02Z-215R70N2600 G00 X100 Z100 N270T0303N280G00X53N290Z-60N300G01X45S600N310X53N320G00X100Z100N330T0404N340G00X53Z2N350G92X47Z-58.5S600F1.5N360X46.6N370X46.2N380X46.052N381X100Z100N382T0303N383G00X90Z-293F120N384G01X0F45N385G01X90N390G00X100Z100N730M05 N740M30 第八章 结论数控机床作为一种使用广泛、典型的机电一体化产品，综合应用了微电子技术、计算机技术、自动控制、精密测量和机床结构等方面的最新成就，是一种高效的自动化机床。随着科学技术的不断发展，迄今，国际上又出现了以一台或多台加工中心、车削中心为主体，再配以工件自动装卸和监控检查装置的柔韧性制造系统FMS、计算机集成制造系统CIMS和无人化工厂FA。由于数控机床极高效率、高精度和高柔韧性于一身，很好的代表了机床的主要发展方向。时代和社会生产力的不断发展，要求数控系统与数控机床向更高的水平与层次迈进（高精度化、运动高速化、高柔韧性化、智能化）。 近年来，在国外的数控系统与伺服系统制造技术突飞猛进的大背景下，通过大量的技术引进，我过现代制造工业在飞速发展（数控技术得到广泛的应用）。同时，我们还要看清现阶段中国数控业与世界先进水平的差距。我国只有拥有完全自主知识产权上的数控核心技术，才能实现真正意义上的“世界工厂”和“制造大国”乃至“工业强国”。这使国人不得不开始重新思索中国数控在未来的发展之路参考文献1 杨文 陈红江 数控加工技术及编程 人民邮电出版社；20092 嵇宁 数控加工编程与操作 高等教育出版社；20083 赵长明 数控加工工艺及设备 北京：高等教育出版社；20034 夏凤芳 数控机床 北京：高等教育出版社；20055 詹华西 数控加工与编程 西安：西安电子科技大学出版社；20046 袁哲俊 金属切削刀具 上海：上海科学技术出版社；19936 蔡兰，王霄 数控加工工艺学 化学工业出版社；20057 王爱玲 数控机床加工工艺 北京：机械工业出版社；20068 蒋建强 数控编程技术200例 科学出版社 北京希望电子出版社；20059 刘靖华 数控加工技术 高等教育出版社 ；200310陈志雄 数控机床与数控编程技术 电子工业出版社；200311 王卫兵 数控编程100例 北京：机械工业出版社；200612 徐宏海 数控加工工艺 化学工业出版社；200413 武汉华中数控系统有限公司 华中数控车床操作说明书；后记随着全球经济一体花的迅猛发展我国的制造业面临着严峻的考验数控技术作为当前一项先进的生产技术对我国的经济发展起着关键性的作用，作为高等职业教育的毕业生我们承担着提高国内数控技术水平的历史重任在即将离开大学走向社会的时刻我我完成了此项毕业设计有着重要的意义毕业设计的编写过程中参考了近年来数控技术的诸多论著与教材对参考文献的表示深刻的谢意在编写毕业设计时得到了、学校机电工程系指导老师的支持与帮助，在此表示衷心的感谢。因水平有限和设计中难免有错误和不妥之处恳望谅解! 编者 2011年5月1日设计任务书一.设计题目：零件的数控铣床铣削编程与设计二设计目的（1）了解数控铣床的基本原理。（2）了解数控铣削加工编程的内容和步骤。（3）掌握数控铣削加工程序的编程结构、格式和零件的数控编程方法。（4）掌握数控铣床的操作方法。（5）了解数控铣床与微机通过RS232接口的通信方法。三设计要求1. 设计安全要求由教师和实验室指导教师组织学生进行毕业设计动员和安全教育。要求学生在毕业设计时要做到以下几点：（1）进行编程操作前，应熟悉数控铣床的操作说明书，并严格按照操作规程操作。（2）检查数控铣床各部分机构是否完好，各按钮是否能自动复位。（3）车间工具都应放在固定位置，不可随意乱放，爱护工具、经常保持量具的清洁，用后擦净，涂油后放入盒中；工作位置周围应经常保持整洁清洁。（4）数控加工时精力应高度集中，出现问题时应立即切断电源，并向指导教师报告。（5）操作过程中出现铣床故障时，应及时向指导教师反映。2. 设计质量要求（1）毕业设计过程中要认真学数控毕业设计指导书，并按照内容要求进行毕业设计，保证毕业设计进度，按时保质完成毕业设计。（2）毕业设计过程中要勤思考、勤问、勤做、勤总结，不断积累编程经验技巧，提高对数控加工工艺分析和编程能力。 （3）按要求撰写毕业设计说明书。 （4）按要求的精度加工出给定零件3. 零件图及技术要求加工零件如图所示，料45#，毛坯尺寸：长X宽X高为110mmX110mmX10mm。四设计任务（1） 零件图工艺分析（2） 确定装夹方案（3） 确定装夹顺序（4） 选择加工用量具（5） 合理选择切削用量（6） 拟订数控铣削加工工序卡（7） 根据加工工序步骤编写加工程序五应完成的技术资料1. 开题报告2. 加工零件实物3. 毕业设计说明书4. 技术资料 日 期签 字编 号XK制图审核项 目数控铣削加工标准班级：08数控比例1材料:45钢江西科技师范学院机电系目 目 目 录 设计任务书2摘 要5前 言61.开题报告71.1 数控技术毕业设计必须遵循的一般原则71.2 毕业设计的步骤71.3 毕业设计的基本内容81.3.1 数控加工工艺设计81.3.2 加工程序的编制81.3.3 数控操作技能82.设计说明书92.1绪论92.2 工艺分析与选择102.2.1 零件图工艺分析102.2.2确定装夹方案102.2.3确定加工顺序122.2.4刀具选择122.2.5 切削用量选择132.2.6 拟定数控切削加工工序卡142.3 主要加工程序152.3.1 确定编程原点152.4 主要操作步骤22设 计 小 结24致 谢25参考文献26摘 要大家都知道，数控加工是目前的一门新的专业，热门专业，正在高速发展，数控加工程序是有多道复杂的程序组成的，这就为我们学习带来不便，为了使学习更方便，使用更加有条理，我编写了这份典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计，希望为大家的工作、学习带来方便。我的这份毕业设计包括设计任务书、摘要、前言、设计说明书等多个部分。设计的主要是内容是对我们机械类加工日常加工中常见的工件取其中的一典型零件进行系统的编程与操作设计，从数控加工前应做的准备开始到数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、数控铣削加工、数控加工中心编程及自动编程技术等内容等数控加工时应注意的问题做了一一的说明。其中数控机床我们现在用的是西门子系统的，包括编程语言到是西门子系统的。由于水平有限，自己对设计的完成还不是很完善，有不足之处，希望老师斧正。 前 言毕业设计是我们大学学习生活的很重要的一部分，是我们在校学习的最后的一个环节，是评价我们是否是一个合格大学生的一个很重要标准，因此在做毕业设计时，我都是怀着很重视的态度去做的。在刚接到要做毕业设计的任务，我一下子感到无从下手，有点迷茫，由于从没有做过这样的设计，经过几天的查找资料，我发现数控加工是机械行业一门新的专业，数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。随着改革开放深入发展，全国特别是国有大中型企业及三资企业，在生产中都广泛地应用了数控加工技术和计算机辅助加工技术。由于市场竞争日益激烈，从而导致对专业人才的大量需求。随着民营经济的飞速发展，我国沿海经济发达地区(如广东，浙江、江苏、山东)，数控人才更是供不应求， 所以我觉得数控行业有着十分广阔的前景，所以就有试着做这方面设计的念头，又因为我们在校时也开了这方面的课程，我对数控的编程又有一定的了解，就选择典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计这个课题。 要成为数控编程员就要具备：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，掌握机械的设计和制造专业知识，熟练掌握三维CADCAM软件，如uc、ProE等；熟练掌握数控手工和自动编程等技术；这样的高的要求就更能考察我们的综合知识掌握的怎么样，所以我愿意接受这个任务，来自我检验一下自己是否合格一个的大学生。经过两个多月的准备，我的毕业设计终于告以段落，两个多月的忙碌对我来说有着丰富的收获，我学到了很多，我学会了如何与同学、老师的沟通，学会了与同学配合完成任务，学会了如何利用图书、网络搜集信息等等。1.开题报告数控技术毕业设计应包括数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、数控铣削加工、数控加工中心编程及自动编程技术等内容。若条件允许，还可以加上数控机床的安装、调试与验收等内容。1.1 数控技术毕业设计必须遵循的一般原则（1） 结合本校数控基地的情况，合理安排合计内容。也可以采用与校外企业合作的方式设计课题。（2） 必须保障人身安全和设备安全，在编程操作前应熟悉数控机床的操作说明书，并按照操作规程操作。（3） 兼顾加工精度和加工效率，在保证加工精度的前提下，认真进行工艺分析，制定出合理的工艺方案，选择合理的切削用量。（4） 注意培养独立获取知识、新技术、新信息的能力，掌握科学研究的 方法1.2 毕业设计的步骤必须利用设计前一到二周的时间研究设计计划和任务书，了解产品的工艺性和公差等级，在初步明确设计要求的基础上，可以步骤进行设计方案的论证。（1） 分析零件图样 根据任务书，画出零件图，并对工件的形状、尺寸、精度等级、表面粗糙度、刀具及等技术进行分析。（2） 确定加工工艺方案根据上述的的分析，选择加工方案，确定加工顺序，加工路线、装夹方式、切削用量材料等，要求有详细的设计过程和合理的参数 （3） 数值计算根据零件图的尺寸，确定工艺路线及设计的坐标系，计算运动轨迹，得到刀位数据（4） 编写零件加工程序 根据数控系统的功能指令及程序格式，逐步编写加工程序单，写出有关的工艺文件如工序卡、数控刀具卡、刀具明细表、加工工序单等。（5）仿真加工校验程序，程序编完后，利用GRAPS主功能，输入毛坯尺寸，对 零件进行仿真加工，并判断程序是否正确。1.3 毕业设计的基本内容1.3.1 数控加工工艺设计（1） 零件图的工艺性分析（2） 加工方法的选择（3） 工序的划分（4） 加工路线的安排（5） 走刀路线及工步顺序（6） 加工刀具的选择1.3.2 加工程序的编制（1）加工工艺分析（2）数值计算（3）程序校验与首件试切1.3.3 数控操作技能（1）认知阶段（2）联系阶段（3）自动化阶段2.设计说明书2.1绪论1.数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行交换和放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零件，所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。 2.数控编程及其发展数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人的操作，而由程序来进行控制。在机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质上；最后输入到书空机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。因此，把从零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。 数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程。手工编程是指程序编制的整个过程步骤几乎全部是由日人工来完成的。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错的机会较少，这时用手工编程即及时又经济，因而手工编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但是工件复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序比较长的，使用手工编程将十分烦琐、费时，而且容易出现错误，常会出现手工编程工作跟不上数控机床加工的情况。影响数控机床的开动率。此时必须用自动编程的方法编制程序。（2）自动变成。自动编程有两种：APT软件编程和CAM软件编程。APT软件是利用计算机和相应的处理程序后置处理程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工方案外，（有些自动编程系统能自动确定 最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完成。编写人员只需根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，宾噶在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数据加工纸带，或将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。CAM软件是将加工零件以图形形式输入计算机，由计算机自动进行数值计算前置处理，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，再通过后置处理形式加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使得一些计算烦琐、手工编写横困难的。或手工无法编出的程序都能实现。本设计根据零件的具体加工位置和零件的工艺特点，可以选择手工编程、也可以利用计算机进行自动编程的方式。2.2 工艺分析与选择2.2.1 零件图工艺分析该零件图主要由平面、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20孔的尺寸公差为H8，表面粗糙度要求较高，可采用钻粗镗精镗方案，。两端13mm和20mm孔处没有尺寸公差要求，可采用自由尺寸公差IT11-IT12处理，表面粗糙度要求不高，可采用钻13mm扩孔20mm的方案；平面轮廓常采用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。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。2.2.2确定装夹方案由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸根据零件的结构特点，加工上表面，60mm外圆及其台阶面和孔系时可选用一面两孔定位方式，即以底面、4H8和一个13mm孔定位，如图2-5示，选择上述装夹方式结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。2.2.3确定加工顺序加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。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，即粗加工定位基准面（底面）粗、精加工上表面外圆及其台阶面外轮廓铣削精加工底面并保证尺寸2.2.4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。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。 图为一面选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。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，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。2.2.5 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。孔系加工切削用量。该零件材料切削性能较好，铣削平面、外圆及其台阶面和外轮廓面时，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，硬质合金铣刀加工加工铸铁（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）。 N=1000v/3.14D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。 Vf=Fn=Fn* Zn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.2.2.6 拟定数控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所示的加工工序卡中以指导编程和加工操作 2.3 主要加工程序2.3.1 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。 具体编程如下铣外形%O0002;N10G54G90G00Z50M03S3000;N20G00X-50Y-50;N30Z5;N40G01Z-6F80;N50G42G01X-35Y-30D01F1000;N60G01X30Y-30;N70G03X40Y-20R10;N80G01X40Y20;N90G03X30Y30R10;N100G01X25Y30;N110G02X15Y40R10;N120G01X15Y45;N130G01X-15Y45;N140G01X-15Y40;N150G02X-25Y30R10;N160G01X-35Y30;N170G03X-45Y20R10;N180G01X-45Y-20;N190G03X-35Y-30R10;N200G01X0Y-30;N210G00Z50;N220G00X0Y-50;N230G01Z-6F100;N240G02X0Y-50I0J50;N250G00Z50;N260G00X-35Y16;N270G01Z-3;N280G01X-35Y-16;N290G01Z-6;N300G01X-35Y16;N310G01Z6;N320G00Z50;N330G00X0Y0N340M98PO0003;N350S3300H03T04;N360M98PO0004;N370M50;N380M30;%铣换刀%O0003;N10M09;N20G91G28Z0M05;N3049M06;N40M99;%铣孔%O0005;N10G90G01G41X-6Y0F300;N20G01X-7;N30G03X-10Y0R10;N40I-10;N50G40G01X0Y0;N60G00Z50;N70M99;%2.4 主要操作步骤1. 先开机床接同通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