数控加工工艺设计

1、毕业论文（设计）题目 数控加工工艺设计 学生姓名 学号班 级 专 业 数控技术 分 院 工程技术 指导教师 2010 年 3 月 30 日摘 要随着科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水

2、平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。关键词 ： 数控加工中心数控编程加工工艺 切削参数 加工工艺路线目 录摘 要I目 录I第1章 引言1第2章 工艺方案分析32.1 零件图32.2零件图纸描述32.3 确定加工方法（机床选择）42.4 确定加工方案第3章 确定刀具及切削用量73.1 刀具的选择93.1.1刀具选择应考虑的主要因素93.1.2刀具材料的选择103.1.3刀具形式结构的选择103.14 确定加工刀具113.2 切削用量选择123.2.1 切削用量的选择133.2.2确定切削用量14第4章 确定加工顺序和加工路线1641.1确定加工顺序的原

3、则174.1.2加工顺序的确定174.2加工路线的确定184.2.1 确定合理的加工路线194.2.2 确定合理的加工路线20第5章 机械加工工艺文件225.1 数控加工工序卡225.2 数控加工刀具卡片235.3 数控程序245.3.1 数控加工程序(0021)24总结27参考文献30致谢31第1章 引言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（例如：信息技术及产业，生物技术及产业，航空航天技术，国防工业等等）等使能技术的的最基本装备。数控技术是当今制造技术和装备最核心的技术，当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和

4、水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外，世界上个工业发达国家还将数控技术机数控装备列为国家的战略物资。不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及产业而且在“高精尖”的数控技术和装备方面对其他国家实行封闭和限制。总之大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展提高综合国力和国家地位的重要途径之一。进入21世纪高职高专教育的改革和发展呈现出前所未有的发展势头，学生规模已占我国教育的半壁江山，成为我国高等教育的一支重要的生力军。办学理念上。“依旧也为导向”成为高等教育改革与发展的主旋律。本文以典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具与

5、切削用量的选择，工件的定位装夹，加工顺序和加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。第2章 工艺方案分析2.1 零件图:用龙门数控加工中心完成图所示零件的加工，此零件为单件，要求各部分尺寸达到公差要求。2.2零件图纸描述该零件为枕梁单件件，上面由圆孔及长圆孔，凹槽组成。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零

6、件材料为铝合金型材，无热处理和硬度要求。2.3确定加工方法（机床的选择） 加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和圆孔粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。该零件的圆孔可通过26U钻先预钻，然后为保证精度可用25波纹铣刀扩孔。圆孔，长圆孔其尺寸精度要求较高的几个尺寸的精度为IT7级，精车工艺可以达到的精度等级为IT6-IT7。并且无毛刺，铝屑。通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的合理性，最理想的加工方式为铣削，考虑该零件为大批量加工，而且零件装卡复杂，故加工设备采用数控龙门加工中心。2.4

7、确定加工方案零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。加工该零件的毛坯为2420x247x114的铝型材，而且零件的尺寸精度较高装卡和加工比较复杂，用U钻预先钻孔工序去除过多余量，然后通过25波纹铣刀扩孔达到精度，保证零件的尺寸精度和表面粗糙度要求。因为零件所需设备具有五轴联动功能，可一次装卡完成所有加工。第3章 确定刀具及切削用量在数控加工中，刀具的选择直接关系到加工精度的高低、加工表面质量的优劣和加工效率的高低。选用合适的刀具并使用合理的切削参数，将可以使数控加

8、工以低成本、高效率地达到最佳的加工质量。所谓合理的铣削用量，是指充分利用铣刀的切削能力和机床性能，在保证加工质量的前提下，获得高的生产效率和低的加工成本的铣削用量。选择铣削用量的原则四是在保证加工质量，降低生产成本和提高生产率的前提下，使铣削宽度（或深度）进给量 铣削速度的乘积最大。这时工序的切削工时最少。3.1刀具的选择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。3.1.1刀具选择应考虑的主要因素3.1.1.1 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。3.1.1.2 工件的几何形状、加工余量、零件

9、的技术经济指标。3.1.1.3 刀具能承受的切削用量。31.1.4 辅助因数：操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。3.1.2刀具材料的选择常用刀具材料为高速钢、硬质合金。非金属材料刀具使用较少。 3.1.2.1高速钢刀具。高速钢刀具易磨损，价格便宜，常用于加工硬度较低的工件。3.1.2.2硬质合金刀具。硬质合金刀具耐高温，硬度高，主要用于加工硬度较高的工件，硬质合金刀具需较高转速加工，（但要注意冷却，防止忽刀）否则容易崩刀。硬质合金刀具加工效率和质量比高速钢刀具好。3.1.3刀具结构形式选择铣刀可分为整体立铣刀、机夹刀、焊接铣刀。其中立铣刀及机夹刀的应用日益广泛，在铣削领域中比例逐渐增加

10、。3.1.3.1焊接式铣刀，就是在碳钢刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选择的几何参数刃磨后使用的铣刀。3.1.3.2机夹刀是采用硬质合金刀片，用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的铣刀3.1.3.3波纹铣刀，波纹铣刀具有切削韧性好，散热及排屑性好等优点。3.1.4确定加工刀具根据零件的材料、形状，加工需要用到钻孔及扩孔以及长圆孔等加工遂使用26U钻预钻30的圆孔，再用25波纹铣刀扩30的圆孔。用32机夹刀加工长圆孔。3.1.4.1 第1序 用26U钻预钻30圆孔3.1.4.2 第2序 用25波纹铣刀扩30圆孔3.1.4.3第3序 用32机夹刀铣长圆

11、孔 及凹槽3.2切削用量选择切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等都有着非常重要的影响。合理的选择切削用量是充分利用刀具切削性能和机床动力性能（功率、扭矩），在保证质量的情况下，获得高的生产率和低的加工成本。3.2.1切削用量的选择原则合理选用切削用量，对提高生产率，保证加工质量和适当的刀具使用寿命都具有重要的意义。因此，应根据粗、精铣加工的不同要求来合理选择切削用量。3.2.1.1粗加工时的选择 粗加工时要尽可能达到较高的生产率，同时又要保证刀具的使用寿命。在保证刀具使用寿命不变的前提下，使vc、f、ap的乘积尽可能大些。因此，优先选

12、用大的背吃刀量ap，其次取较大的进给量f，最后根据刀具的寿命确定合适的切削速度Vc。3.2.1.2精加工时的选择 精加工时首先应确保获得要求的加工精度和表面粗糙度，同时也要考虑必要的刀具使用寿命和生产率，并控制不产生积屑瘤，保证工件获得必要的表面粗糙度。使用硬质合金车刀时，一般多采用较高的切削速度vc。精加工时应采用较小的背吃刀量ap和进给量f。3.2.2确定切削用量已知工件的材料为铝合金型材，刀具材料为硬质合金。根据切削用量的选择原则确定切削用量如下。3.2.2.1 第1序 a. 预钻30眼孔b. 确定切削速度vc。根据铣工工艺与技能训练表14-10查得铝镁合金的进给量为0.15-0.38精

13、铣切削速度vc600mm/min。机床主轴转速根据下面的公式计算越为6000r/minn精铣为了保证工件内孔粗糙度，采用恒线速切削。第4章 确定加工顺序和加工路线4.1加工顺序的确定5.1.15.1.1.1先粗后精的原则。5.1.1.2先远后近的原则。在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使所制定的加工顺序合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。确定加工顺序的原则为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，

14、在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。精车要保证加工精度，按产品图样尺寸切出零件的轮廓形状。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于铣削加工，先基准后其他有利于保持工件的尺寸精度，先近后远有利于改善其切削条件。加工路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。加工路线的确4.1.2加工顺序的确定4.2加工路线的确定 定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和内孔质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短

15、、效率高等因素。在保证加工质量的前提下，使加工序具有最短的进给路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。4.2.1确定合理的加工路线4.2.1.1最短的空行程路线。要使得空行程的路线最短，需要合理设置起刀点，合理设置换刀点，合理安排“回零”路线。4.2.1.2最短的切削进给路线。缩短切削进给路线，可以有效地提高生产效率，降低刀具的损耗。安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求。4.2.1.3精加工切削进给路线。在安排一刀或多刀进行的精加工进给路线时，其零件的完工轮廓应由最后一刀连续加工而成

16、，并且加工刀具的进、退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切入、切出或换刀及停顿，保证内孔表面的光滑连续，避免产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。 第5章机械加工工艺文件5.1数控加工工序卡51.1数控加工工序卡片单位名称长春客车厂产品名称或代号零件名称零件图号DK109-13-01-101枕梁Lc-168-605a-t6工序号程序编号夹具名称使用设备 INNSE龙门加工中心车间002000专用工装数控车床机加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/r背吃刀量 mm备注1预钻30孔Ml262650000.3802扩30孔ML2525加长机夹刀60003

17、铣筋Mj3232800045编制审核批准 年 月 日共1页第1页5.2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刀具名称刀具型号刀 片备注型 号 牌号1Ml2626U钻加长U钻2Ml2525波纹铣刀25波纹铣刀3Mj32加长机夹刀加长机夹刀4编制审核批准 年 月 日共1页第1页5.3数控程序01 DI KONGDEF REAL RTP=50DEF REAL RFP=0DEF REAL SDIS=30DEF REAL DP=-85DEF REAL DPR=85TRANST=”ML26”;LOAD_TOOLG54 D1GO Z 300G0 A90 C-90TRAORI(1)CUT2D

18、FG54 D1 G642G0 A90 C-90G4 F1;GO TO F KONG 2;-;-KONG 2 -;-;KONG 1:TRANSTRANS X=-(1850/2) Y=188-60-80 Z=-(114-71)AROT X 90GO Z 300GO X0GO YO S5000 M3 F400M8H2GO Z100CYCLE 81 （RTP RFP SDIS DP DPR）GO Z 300TRANSGO TO F KONG 2 ;-;-KONG 2 -;-KONG 2 :TRANSTRANS X=(1850/2) Y=188-60-80 Z=-(114-71)GO Z300AROT

19、X90GO XOGO YO S5000 M3 F800M8H2GO Z100CYCLE 81 (RTP RFP SDIS DP DPR)GO Z 300TRANSGO TO F END;-;-END-;-END:TRANSTRAFLLFM5M9M3002_XI30;-DEF REAL RTP=100DEF REAL RFP=0DEF REAL SDIS=30DEF REAL DP=-85DEF REAL DPR=85DEF REAL PRAD=DEF REAL CPA=0DEF REAL CPO=0DEF REAL FFD =800DEF REAL FFP1=800DEF REAL MID=5

20、5DEF REAL CDIR=3DEF REAL FAL=1DEF REAL VARI=0DEF REAL MIDF=5DEF REAL FFP2=800DEF REAL SSF=6000TRANST=”ML25”LOAD_TOOL;M6G54 D1GO Z300GO A90 C-90TRAORI(1)CUT2DFG54 D1 G642GO 90 C-90G4 F1M11 H3;GO TO F KONG 2 ;-;-KONG 1 -;-KONG 1 :TRANSTRANS X=-(1850/2) Y=188-60-80 Z=-(114-71)AROT X90GO Z 300GO XO YO S

21、6000 M3 F1500GO Z100 M8H2POCKET (RTP RFP SDIS DP DPR PRAD CPA CPO FFD FFP1 MID CDIR FAL VARI MIDF FFP2 SSF)GO Z300TRANSGO TO F KONG 2 ;-;-KONG 2 -;-TRANST=”ML25”LOAD_TOOL;M6G54 D1GO Z300GO A90 C-90TRAORI(1)CUT2DFG54 D1 G642GO 90 C-90G4 F1M11 H3;GO TO F KONG 2 ;-;-KONG 1 -;-KONG 2:TRANSTRANS X=(1850/

22、2) Y=188-60-80 Z=-(114-71)AROT X90GO Z 300GO XO YO S6000 M3 F1500GO Z100 M8H2POCKET (RTP RFP SDIS DP DPR PRAD CPA CPO FFD FFP1 MID CDIR FAL VARI MIDF FFP2 SSF)GO Z300TRANS;GO TO F END ;-;-END-;-END:GO Z 300M5M9M10TRANS TRAFOOFG4 F1M3003_ZSDEF REAL RTP=70DEF REAL RFP=0DEF REAL SDIS=20DEF REAL DP=-85D

23、EF REAL DPR=-85DEF INT NUM=1DEF INT NUM=LENGDEF REAL WIDDEF REAL CPA=0DEF REAL CPO=0DEF REAL RAD=0DEF REAL STA1=0DEF REAL INDADEF INT CDIR=3DEF REAL FFD =1000DEF REAL FFP1=1000DEF REAL MID=12DEF REAL CDIR=3DEF REAL FAL=0DEF INT VARI=0DEF REAL MIDF=12DEF REAL FFP2=800DEF REAL SSF=8000DEF REAL R_TOOLT

24、=”MJ32”LOAD_TOOLD1TRANSCUT2DFTRAORI(1)G54 D1 G642R_TOOL=$TC_DP6 $P_TOOLNO,1R129=R_TOOLG4 F1M11 H3G54 GO Z200GO A90 C-90S8000 F1000 M3 M8H2;GO TO F KONG 3;-;-KONG 1 -;-KONG 1 ;TRAORI(1)CUT2DFG54 D1 G642TRANSATRANS X=-(1050/2+110/2) Y=188-60-80 Z=-50AROT X 90LENG=110WID=45GO Z200GO XOGO YOSLOT1(RTP RF

25、P SDIS DP DPR NUM LENG INDA PRAD CPA CPO FFD FFP1 MID CDIR FAL VARI MIDF FFP2 SSF)GO Z 200TRANSTRAFOOF;GO TO F KONG 3;-;-KONG 2 -;-KONG 1 ;TRAORI(1)CUT2DFG54 D1 G642TRANSATRANS X=-(800/2+100/2) Y=188-60-80 Z=-52AROT X 90LENG=100WID=40GO Z200GO XOGO YOSLOT1(RTP RFP SDIS DP DPR NUM LENG INDA PRAD CPA

26、CPO FFD FFP1 MID CDIR FAL VARI MIDF FFP2 SSF)GO Z 200TRANSTRAFOOF;-;-KONG 3 -;-KONG 1 ;TRAORI(1)CUT2DFG54 D1 G642TRANSATRANS X=(800/2+100/2) Y=188-60-80 Z=-52AROT X 90LENG=100WID=40GO Z200GO XOGO YOSLOT1(RTP RFP SDIS DP DPR NUM LENG INDA PRAD CPA CPO FFD FFP1 MID CDIR FAL VARI MIDF FFP2 SSF)GO Z 200TRANSTRAFOOF;GO TO F KONG 3;-;-KONG 1 -;-KONG 1 ;TRAORI(1)CUT2DFG54 D1 G642TRANSATRANS X=(1050/2+110/2) Y=188-6