数控铣削加工工艺设计及加工仿真

本科毕业论文（设计）

题目数控铳削加工工艺设计及加工仿真

学院____________________________

专业机械设计制造及其自动化

年级2023级

学号__________________

姓名____________________________

指导教师____________________

成绩____________________________

2023年5月7日

目录

摘要.....................................................

关键词...................................................

Abstract.........................................

Keywords........................................

1工艺方案的分析...........................................................1

1.1零件图............................................................1

1.2零件图分析.........................................................3

1.3加工方法...........................................................3

1.4加工方案...........................................................3

2工件的装夹...............................................................3

2.1定位基准..........................................................4

2.2装夹方式的选择....................................................4

3刀具及切削用量...........................................................4

3.1选择数控刀具的原则................................................4

3.2选择数控铳削刀具..................................................5

3.3切削用量..........................................................5

4数控程序的编制...........................................................8

4.1Mastercam软件编程尚介............................................8

4.2建立坐标系........................................................8

4.3Mastercam编程截图.................................................8

4.4Mastercam编程程序..............................................12

5数控加工程序的仿真....................................................18

5.1选择机床.........................................................18

5.2铳床的对刀、程序的导入和仿真.....................................20

参考文献..................................................................25

致谢..................................................................26

数控铳削加工工艺设计及加工仿真

摘要：数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总

拥有量的比例是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要

标志之一。重要用于加工体类零件和平板类零件，本文通过从零件图纸

入手，分析了零件结构工艺，用mastercam软件进行编程。并通过宇龙

仿真软件校验程序的真确性。

关键词：数控机床mastercam数控编程仿真软件

Abstract:

Ncmachinetool'stechnicallevelandinthemetalcuttingmachinetoolproductionandthepercentageof

thetotalownershipisthemeasureofacountry*snationaleconomicdevelopmentandtheoveralllevelof

industrialproductionasoneofIheimportantmarks.Mainlyuseeforprocessingbodypartsandflatparts,this

paper,fromtheviewofdrawing,(hispaperanalyzesthestructureofthepartsprocess,withmastercam

softwareprogramming.Andthroughtheyulongsimulationsoftwarecheckthecompletenessandaccuracyof

theprogram.

Keywords:Ncmachinetool,mastercamnc,programming,simulation

software

1工艺方案的分析

1.1零件图

45,O()±O.05

2xC15

0

100。,05

技术要求

1.材料45钢，表面无硬处理:

2.毛坯去飞刺毛边。

李碧建数控铳零件

强华15铜

西南大学育才学院

图1.1

L2零件图分析

该零件为体类零件，加工时先铳工件表面轮廓再铳凹台最后铳2个

沉孔。尺寸标注完整，选用45#钢。工件毛坯20mmX80mmX25mm,无

热解决和硬度规定。

1.3加工方法

加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的规定，

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等规定全面

考虑。通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最抱

负的加工方式为铳削。

1.4加工方案

零件表面加工精度规定高，零件上比较精密表面加工，经常是通过

粗加工、半精加工和精加工逐步达成的。对这些表面仅仅根据质量

规定选择相应的最终加工方法是不够的，还应对的的拟定毛坯到最

终成形的加工方案。

1.5工艺过程

先用310立铳刀铳工件表面轮廓再铳凹台最后铳

2个沉孔。工艺过程：粗铳外轮廓精铳外轮廓

粗铳内凹槽精铳内凹槽铳2个孔。

2工件的装夹

2.1定位基准

在制定零件加工的工艺规程时，对的的选择工件的定位的基准有着

十分的重要意义C定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置

精度，并且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的选择

定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加

工效率。定位基准选择的原则：①基准重合原则②便于装夹的原则。

③便于对刀的原则。

2.2装夹方式的选择

以毛坯底面为加工基准,此零件外形规则因此采

用通用夹具工艺板装夹,工件处在完全定位状态,

方案合理。

3刀具及切削用量

3.1选择数控刀具的原则

刀具寿命与切削用量有密切的关系。在制定切削用量时，应一方面选择合理的刀具寿

命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目的而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本

刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目的拟定，后者根据工序成本最低的目的拟定。

选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂限度、制造和磨刀成

本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选的比单刃刀具高些。对于

机夹可转位刀具，由于换届时间短，为了充足发挥其切削性能，提

高生产效率，刀具寿命可选的低些，一般取15-30min对于装刀、换

刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具

寿命应选的高些，特别保证刀具可靠性。大件精加工时，为保证至

少完毕一次走刀，避免切削时半途换刀，刀具寿命应按零件精度和

表面粗糙度来定,与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出

了更高的规定，不仅需要刚性好、精度高，而求规定尺寸稳定，耐

用度高断和排性能同时规定安装和调整方便，这样来满足数控机床

高效率的规定。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、超细粒质硬质合金)并使用可转位刀片。

3.2选择数控铳削刀具

在数控加工中，铳削平面零件内外轮廓及铳削平面常用平底立铳刀,

该刀具有关参数的经验数据如下:一是铳刀半径RD应小于零件内轮

廓面的最小曲率半径Rmin,一般取RD=(0.8—0,9)Rmin。二是零

件的加工高度H<(1/4・1/6)RD,以保证刀具有足够的刚度。三是用平

底立铳刀铳削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底

刃起作用的半径Re=R-rn即直径为d=2Re=2(R-r),编程时取刀具

半径为Re=0.95(Rr)o对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,

常用球形铳刀、环形铳刀、鼓形铳刀、锥形铳刀和盘铳刀。本零件

最小圆弧半径为6mm,最深的孔位10mm,故选直径为10mm的平

面铳刀精加工粗加工都能满足。

3.3切削用量

数控编程时，编程人员必须拟定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。

切削用量涉及主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，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，充足发挥刀具切削性能，

保证合理的刀具耐用度，并充足发挥机床的性能，最大限度提高生产率，减少成本。

切削速度v的选择：取决于刀具材料、工件材料、加工条件等。一般情况下，我们采

用在外轮廓粗铳情况下主轴转速为600~800,精铳时可以高些。主轴转速取(800^,1000)

进刀量：重要取决于工件加工表面粗糙度规定。精加工时，表面规定高，粗加工时，可取

大一些。

吃刀深度：加工时，根据工件、刀具、机床情况决定.

表3.1数控加工刀具卡

产品名或代号零件名称用途

序号刀具号刀具规格名称数量加工所有表面

1T0101①10平面铳刀1加工所有表面

表3.2数控加工工序卡片

工步号工步内容刀具号刀具主轴转进给速度背吃刀量

规格速/mm/mm/mm

/mm

1粗铳外表面轮廓T0101①10500601.5

2精铳外表面轮廓T0101①10800501

3粗铳内凹台T0101①10500601.5

4精铳内凹台T0101(D10600501

5粗铳2个沉孔T0101010500601.5

6精铳2个沉孔T0101010600501

4数控程序的编制

4.1Mastercam软件编程简介

Mastercam软件是美国CNCSoftwareJNC开发的CAD/CAM系统,

是最经济有效率的全方位的软件系统。涉及美国在内的各工业大国

皆一致采用本系统，作为设计、加工制造的标准。Mastercam为全

球PC级CAM,全球销售量第一名，是工业界及学校广泛采用的

CAD/CAM系统，以美国和加拿大教育单位来说，共计有2500多所

高中、专科大学院校使用此来作为机械制造及NC程序制作，在中国

大陆及台湾，其业界及教育单位亦有领先地位。

4.2建立坐标系

所有的加工内容都集中在工件上表面上，以①30的凹台的中心定位,

所以以①30的凹台的中心为坐标原点，以工件上表面端面为X、Y

平面，垂直与端面的轴为Z轴。

4.3Mastercam编程截图

4.3.1打开Mastercam绘制好零件图

图4.1零件图

4.3.2拟定刀具和刀具路线、毛坯

图4.2毛坯选用图

图4.3刀具选用图

图4.4外轮廓刀具路线图

图4.5内轮廓刀具路线图

4.3.3实体验证

图4.5实体验证图

4.4Mastercam编程程序

4.4.1后解决结果程序

Progra»er>sFileEditor-[456.NC]

EditOptionslemplateExecuteMacroWindowHelp

国目回Bi。园lews陷1囿1目l因画同l蒯圜

00000

N100G21

N1O2GOG17G40G49

N110T1M6

N112G0G90X-59.75V-39.75A0.S1909M3

N114G43H1Z50.

N116Z10.

N118G1Z-3.F3.6

N120X59.75F381.8

N122V-32.523

N124Xii8.703|

N126G3X54.301V-25.295R15.25

N128G1X59.75

LI-4O0114GANG

4.4.2部分程序

%

00000

N100G21

N102G0G17G40G49

N110T1M6

N112G0G90X-59.75Y-39.75A0.S1909M3

N114G43H1Z50.

N116Z10.

N118G1Z-3.F3.6

N120X59.75F381.8

N122Y-32.523

N124X48.703

N126G3X54.301Y-25.295R15.25

N128G1X59.75

N130Y-18.068

N132X55.25

N134Y-10.841

N136X59.75

N138Y-3.614

N140X44.917

N142G2Y3.614R4.75

N144G1X59.75

N146Y10.841

N148X55.25

N202Y-25.295

N204X-47.129

N206X-39.902Y-32.523

N208X-59.75

N210G0Z50.

N212Y-39.75

N214Z7.

N216G1Z-6.F3.6

N218X59.75F381.8

N220Y-32.523

N222X48.703

N224G3X54.301Y-25.295R15.25

N226G1X59.75

N228Y-18.068

N230X55.25

N232Y-10.841

N234X59.75

N236Y-3.614

N238X44.917

N240G2Y3.614R4.75

N242G1X59.75

N244Y10.841

N246X55.25

N248Y18.068

N250X59.75

N252Y25.295

N254X54.301

N256G3X48.703Y32.523R15.25

N258G1X59.75

N260Y39.75

N262X-59.75

N264Y32.523

N266X-39.902

N268X-47.129Y25.295

N270X-59.75

N272Y18.068

N274X-54.356

N276X-55.25Y17.175

N542X-20.

N544X-25.

N546G3Y-5.R5.

N548G1X-20.

N550X-14.434

N552X-12.99Y-7.5

N554G3X10.781Y-10.429R15.

N556G1X13.125Y-8.006

N558X16.25Y-9.27

N560G3X23.75Y9.27R10.

N562X16.25R10.

N564G1X13.125Y8.006

N566G0Z50.

N568X-25.012Y-.75

N570Z10.

N572G1Z-5.F3.6

N574X-24.988F381.8

N576G3X-24.25Y0.R.75

N578X-24.988Y.75R.75

N580G1X-25.012

N582G0Z50.

N584Y-.75

N586Z5.

N588G1Z-10.F3.6

N590X-24.988F381.8

N592G3X-24.25Y0.R.75

N594X-24.988Y.75R.75

N596G1X-25.012

N598G0Z50.

N600X19.988Y-.75

N602Z10.

N604G1Z-5.F3.6

N606X20.012F381.8

N608G3X20.75Y0.R.75

N610X20.012Y.75R.75

N612G1X19.988

N614G0Z50.

N616Y-.75

N618Z5.

N620G1Z-10.F3.6

N622X20.012F381.8

N624G3X20.75Y0.R.75

N626X20.012Y.75R.75

N628G1X19.988

N630G0Z50.

N632X-24.YO.

N634Z10.

N636G1Z-5.F3.6

N638G3X-26.R1.F381.8

N640X-24.R1.

N642G1Z-10.F3.6

N644G3X-26.R1.F381.8

N646X-24.RI.

N648G0Z50.

N650X21.

N652Z10.

N654G1Z-5.F3.6

N656G3X19.R1.F381.8

N658X21.RI.

N660G1Z-10.F3.6

N662G3X19.R1.F381.8

N664X21.R1.

N666G0Z50.

N668M5

N670G91G28Z0.

N672G28X0.YO.AO.

N674M30

5数控加工程序的仿真

5.1选择机床

控制系统

GFANUCCPACSIEMENSC华中数控

「广州数控C大森数控CMITSUBISH

机床类型

「车床O•铳床「卧式加工中心C立式加工中心工作台面尺寸1700X470^

工作行程

X轴1000mm

y轴600mm

Z轴550mm

主轴中心到立柱距离570mm

2Ll-rZ4-Zx^QG-rtrf-occc

5.1.2定义毛坯

5.1.3选择夹具和放置零件

540"

450~

360-

270"

180一

90-

IIIII.I*

90180270360450540

夹具尺寸（单位:mm）

长|500.00宽|250,00

高|100.00

个选择毛坯r选择模型

［模型文件名1形状1长c§径旭)宽(m®)高(mm)1材料1夹具形状I长Gnm)|宽G

1250.00250.00100.00■rnrrm-KiHii—mrii——ITH

5.1.4刀具的选择

海铳刀

所需刀具直径：［10所需刀具类叫厘•I陋刀具类型

可选刀具I

序号刀具名称刀具类型直径1圆角半径1总长1乃长1

1D22000-10平底刀10.000.0070.0025.00

2DZ4000-10平底10.000.00110.0050.00

刀具详细信息:

DZ2000-10

10.00

回角聿径:0.00

70.00

26.00

<2J切削疗效：2

前倾角：0.00

己姓选择的刀具；底刃的长J度:5.00

序号口具名称刀具关筌直径1圆角半径1总长1刃长颜嘲一

1:DZ2000-10平反力10.000.0070.0025.00I

刀柄直役(BD)：

刀柄长度(BL)；

刀具总长:

|110

5.2铳床的对刀、程序的导入和仿真

5.2.1铳床的对刀

X轴

"X+

Y轴

H

1

lil■

直

砥

■

勘

血

^一

u■

■

曲

Ei@外

i复

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Z轴

提示信息

：合适

5.2.2程序的导入

搜寻Q）:MASTERCAMV9.03三I回回

^Design,^TutorialsS

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