型腔零件的数控程序设计

1、设计任务书设计题目：型腔零件的数控程序设计设计要求：本设计重点运用AUTO CAD、CAXA CAM等软件进行数控编程。数控机床选用SIMENS 系统数控铳床。用CAXA制造工程师软件生成模型，也就是3D成型图，再对模型进行分析, 分六次加工，先钻孔，然后对模型进行仿真，仿真过后，进行后置处理，生成G代码，也 就是程序，最后把程序反读，效验G代码，检查程序是否正确。最后利用生成的程序进行 试切和零件加工。设计进度要求：第一周查阅资料；第二周确定系统的设计方案，撰写开题报告;第三周第四周绘图、总体设计；进行校验、仿真；第五周主要对设计格式进行修改、写论文；第六周指导老师检查结果。指导教师（签名）

2、:对一个型腔零件的数控编程加工，主要包括：1. 绘制零件图；2. 利用数控软件对零件进行造型；3. 对零件造型进行分析并生成G代码；4. 对G代码进行校验编辑；5. 进行数控加工。通过对课题任务的分析，先用AUTO CAD把零件图画出來，对零件图进行分析，确定 零件的加工工艺。然后用CAXA制造工程师软件生成模型，也就是3D成型图，再对模型进 行分析，分六次加工，先钻孔，然后对模型进行仿真，仿真过后，进行后置处理，生成G 代码,也就是程序，最后把程序反读，效验G代码，检查程序是否正确。最后利用生成的 程序进行试切和零件加工。数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物

3、，发 展数控机床适当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础.关键词：AUTO CAD, CAXA CAM,实体造型，数控加工摘 要III1数控加工简介及要求11.1数控加工简介11.2数控加工必须遵循的一般原则21.3数控加工的基本内容21.4数控加工的步骤42零件图及工艺分析102. 1零件图102. 2工艺分析112.3刀具的选择和切削参数112. 4确定装夹方案142. 5对刀143零件的三维造型164零件的加工工艺规程174. 1数控加工工序174. 2主要操作步骤184. 3机床主要加工步骤194. 4确定编程原点205数控加工的优势216主要加工程序及其备注23

4、结论28致谢29参考文献301数控加工简介及要求数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动对工件进行加工。 从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称数控程序，它是机床 数控系统的应用软件。与数控系统应用软件对应的是数控系统内部的系统软件，系统软件 是用于数控系统工作控制的1.1数控加工简介一、是高速加工技术发展迅速高速加工技术发展迅速，在高档数控机床中得到广泛应用。应用新的机床运动学理论 和先进的驱动技术，优化机床结构，釆用高性能功能部件，移动部件轻量化，减少运动惯 性。在刀具材料和结构的支持下，从单一的刀具切削高速加工，发展到机床加工全面高速 化，如数控

5、机床主轴的转速从每分钟几千转发展到几万转、儿十万转；快速移动速度从每 分钟十几米发展到几十米和超过百米；换刀时间从十几秒下降到10秒、3秒、1秒以下， 换刀速度加快了儿倍到十儿倍。应用高速加工技术达到缩短切削时间和辅助时间，从而实 现加匚制造的高质量和高效率。二、是精密加工技术有所突破通过机床结构优化、制造和装配的精化，数控系统和伺服控制的精密化，高精度功能 部件的采用和温度、振动误差补偿技术的应用等，从而提高机床加工的几何精度、运动精 度，减少形位误差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，从1950年至2000年50 年内提升100倍。目前，精密数控机床的重复定位精度可以达到1如，进入亚

6、微米超精加 工时代。三、是技术集成和技术复合趋势明显技术集成和技术复合是数控机床技术最活跃的发展趋势之一，如工序复合型一一车、 铳、钻、镇、磨、齿轮加工技术复合，跨加工类别技术复合一一金切与激光、冲压与激光、 金属烧结与镜面切削复合等，目前己由机加工复合发展到非机加工复合，进而发展到零件 制造和管理信息及应用软件的兼容，目的在于实现复杂形状零件的全部加工及生产过程集 约化管理。技术集成和复合形成了新一类机床一一复合加工机床，并呈现出复合机床多样 性的创新结构。四、是数字化控制技术进入了智能化的新阶段数字化控制技术发展经历了三个阶段：数字化控制技术对机床单机控制；集合生产管 理信息形成生产过程自

7、动控制；生产过程远程控制，实现网络化和无人化工厂的智能化新阶段。智能化指工作过程智能化，利用计算机、信息、网络等智能化技术有机结合，对数 控机床加工过程实行智能监控和人工智能自动编程等。加工过程智能监控可以实现工件装 卡定位自动找正，刀具直径和长度误差测量，加工过程刀具磨损和破损诊断、零件装卸物 流监控，自动进行补偿、调整、自动更换刀具等，智能监控系统对机床的机械、电气、液 压系统出现故障自动诊断、报警、故障显示等，直至停机处理。随着网络技术的发展，远 程故障诊断专家智能系统开始应用。数控系统具有在线技术后援和在线服务后援。人工智 能自动编程系统能按机床加工要求对零件进行自动加工。在线服务可以

8、根据用户要求随时 接通INTERNET接受远程服务。采用智能技术來实现与管理信息融合下的重构优化的智能 决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、故障自诊断和智能维护等功能，大大提高成形 和加工精度、提高制造效率。信息化技术在制造系统上的应用，发展成柔性制造单元和智 能网络工厂，并进一步向制造系统可重组的方向发展。五、是极端制造扩张新的技术领域极端制造技术是指极大型、极微型、极精密型等极端条件下的制造技术。极端制造技 术是数控机床技术发展的重要方向。重点研究微纳机电系统的制造技术，超精密制造、巨 型系统制造等相关的数控制造技术、检测技术及相关的数控机床研制，如微型、高精度、 远程控制手术机器人的制

9、造技术和应用；应用于制造大型电站设备、大型舰船和航空航天 设备的重型、超重型数控机床的研制；IT产业等高新技术的发展需要超精细加工和微纳米 级加工技术，研制适应微小尺寸的微纳米级加工新一代微型数控机床和特种加工机床；极 端制造领域的复合机床的研制等1.2【控加工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。也可以釆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，认真进行公工艺分析， 制定出合理的工艺方案，选择合理的切削用量。(4) 注

10、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。1.3【控加工的基本内容一、零件的加工程序编写及校验在数控机床上加工零件，不管数控机床使用的是何种操作系统，必须要有与数控机床 相适应的数控加工程序。首先，学生根据教师给出的零件图自行编制加工程序。在编写加 工程序的时候先分析零件图，根据零件图的技术要求来分析加工工艺路线，确定加工步骤, 合理选择加工中每一道工序中要使用的刀具以及加工中的切削用量参数，并进行与数控加 工程序相关的数学处理。在数学处理时会出现一些繁琐的坐标计算问题，为简化计算和缩 短计算时间，我们让学生在计算机模拟房内利用AutoCAD软件先绘制零件图，再利用 Aut

11、oCAD软件的查询命令予以解决并记下数据。通过工艺分析与数学计算，再根据所确定 的工艺路线与零件加工步骤來编写程序。在编写完数控加工程序之后，利用数控机床制造 商提供的配套数控仿真教学软件在计算机模拟室进行反复校验和仿真模拟，以检查程序的 正确性，同时，对坐标数值、进给量、刀具补偿补值等参数进一步处理，以适应实际加工 需要。二、加工材料及刀具、夹具的准备程序准备仅仅是第一步，程序校验通过以后，接下来就是加工材料及刀具和夹具的准 备。由于我们所选用的这些材料没有很高的硬度，故对刀具无特别要求，选用普通刀具即 可。但在加工时由于零件的形状和技术要求不同，要选择不同类型的刀具來加工，例如加 工三角形

12、螺纹要选择三角螺纹车刀，加工圆弧则要选择圆弧到或者是尖刀來进行加工等， 合理的选择加工刀具是加工好零件的基本保证。夹具的选择比较简单，如在数控车床上加 工铝棒和石蜡棒，铝棒和石蜡棒直接由三爪自定心卡盘夹紧即可；而在铳床上加工时，只 要按普通铳床的要求，用压板将铝或石蜡板固定在工作台上或机用平口钳夹紧就可以了， 夹紧力的控制以在加工过程中工件不发生移动为宜。但是在实际数控机床加工应用中，要综合考虑数控机床的技术要求、夹具的特点、工 件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素来正确选用刀具和夹具，而在学习 过程中要求学生把石蜡材料看成是金属材料來进行加工，用加工金属材料的切削参数来加 工石蜡

13、材料，在加工过程中合理分配加工余量，将粗加工和精加工进行区分。通过以上做 法，加工出的工件符合图纸要求，效果良好，达到了数控机床操作的目的。三、数控机床的调整与对刀数控加工程序编写完和零件材料准备好以及选择了恰当的刀具后，要对数控机床进行 调整、润滑、检查等工作，确保数控机床的性能。然后再进行对刀，使数控机床上每一把 刀具的刀位点在刀架转位后或换刀后，每把刀的刀位点的位置都重合在同一点。在对刀完 成后即进行零件的试加工，以检验程序与对刀的精确性，如果试加工的零件的尺寸精度与 形位公差不符合图纸要求，则要进行刀具偏差的微量修调，然后再进行试加工，一直到所加工的零件符合图纸要求。通过试加工以后，就

14、可以对该零件进行批量加工了。一个数控 加工的零件是否合格，数控机床的对刀起到关键的作用，也就是说所加工的零件是否合格 的基本保证是对刀要准确。四、安全教育工作时时不忘安全，牢记安全第一的宗旨。针对机械加工的特点，在操作前进行安全教育 是重要的。要求学生严格遵守数控实验室管理制度、数控机床安全操作规程。在操作过程 中要严肃、认真和细心，增强安全意识。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）走刀路线及工序步骤；（6）加工刀具的选择。1. 3. 2数控操作技能（1）进行编程操作前，应熟悉数控铳床的操作说明书，并严格按照

15、操作规程操作。（2）检查数控铳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rf。1.4【控加工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分析，选择加工

16、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）程序校验程序编完后，对程序进行校验，一般釆用机床空运转方式，來检查机床的动作和运行 轨迹的正确性，以校验程序。1.5【控铳床程序编制的基础数控铳床具有丰富的加工功能和较宽的加工工艺范围，面对的工艺性问题也较多。在 开始编制铳削加工程序前，一定要仔细分析数控铳削加工工艺性，

17、掌握铳削加工工艺装备 的特点，以保证充分发挥数控铳床的加工功能。1. 5.1数控铳床的主要功能各种类型数控铳床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除一些 特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。1. 点位控制功能此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。2. 连续轮廓控制功能此功能可以实现直线、圆弧的插补功能以及非圆曲线的加工。3. 刀具半径补偿功能此功能可以根据零件图样的标注尺寸來编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸， 从而减少编程时的复杂数字计算。4. 刀具长度补偿功能此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。5. 比例及镜像加工功能比例功

18、能可以将编好的加工程序按指定比例改变坐标值來执行。镜像加工乂称为轴对 称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而 其余象限的轮廓就可以通过镜像加工來实现。6. 旋转功能该功能可以将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度來执行。7. 子程序调用功能有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序 作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。8. 宏程序功能该功能可以用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行计算，使 程序更具灵活性和方便性。1. 5. 2数控铳床的加工工艺范围铳削加工是机械加工中最常用的

19、加工方法之一，它主要包括平面铳削和轮廓铳削，也 可以对零件进行钻、扩、較、镇及螺纹加工等。数控铳削主要适用于下列几类零件的加工:1. 平面类零件平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面与水平面的夹角为一定值的 零件，这类零件加工面可展开为平面。2. 直纹曲面类零件直纹曲面类零件是指由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件。该类零件的加工面 不能展开为平面。3. 立体曲面类零件加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件。这类零件的加工面不能展成平面，一 般使用球头铳刀切削，加工面与铳刀始终为点接触，若采用其它刀具加工，易于产生干涉 而铳伤邻近表面。加工立体曲面类零件一般使用三坐标数控铳床，

20、采用以下两种方法加工:（1）行切加工法采用三坐标数控铳床进行二轴半坐标控制加工，即行切加工法。加工凹圆弧时的铳刀 球头半径必须小于被加工曲面的最小曲率半径。（2）三坐标联动加工采用三坐标数控铳床三轴联动加工，即进行空间直线插补。如半球形，可以用行切加 工法加工，也可以用三坐标联动的方法加工。这时，数控铳床用X, Y, Z三坐标联动的空 间直线插补，实现球面加工。1. 5. 3数控铳床的工艺装备数控铳床的工艺装备较多，这里主要分析夹具和刀具。1.夹具数控机床主要用于加工形状复杂的零件，但所使用夹具的结构往往并不复杂，数控铳 床夹具的选用可以首先根据生产零件的批量來确定。对单件、小批量、工作量较大

21、的模具 加工来说，一般可以直接在机床工作台面上通过实现调整实现定位与夹紧，然后通过加工 坐标系的设定來确定零件的位置。对有一定批量的零件来说，可以选用结构较简单的夹具。2.刀具数控铳床上所采用的刀具要根据被加工零件的材料、儿何形状、表面质量要求、热处 理状态、切削性能及加工余量等，选择刚性好、耐用度高的刀具。（1）铳刀类型的选择被加工零件的儿何形状是选择刀具类型的主要依据。1）加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃 与工件轮廓发生干涉，一般釆用球头刀，粗加工用两刃铳刀，半精加工和精加工用四刃铳 刀。2）铳较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般釆用

22、刀片镶嵌式 盘形铳刀。3）铳小平面或台阶面时一般采用通用铳刀。4）铳键槽时，为了保证槽的尺寸精度，一般使用两刃键槽铳刀。（2）铳刀结构选择铳刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与 夹紧方式，刀片定位元件的结构乂有不同类型，因此铳刀的结构形式有多种，分类方法也 较多。选用时，主要可根据刀片排列方式。刀片排列方式可分为平装结构和立装结构两大 类。1）平装结构（刀片径向排列）平装结构铳刀的刀体结构工艺性好，容易加工，并可以釆用无孔刀片（刀片价格较低, 可重磨）。由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且在切削力方向上 的硬质合金截面较小，故平装结构的铳刀

23、一般用于轻型和中量型的铳削加工。2）立装结构（刀片切向排列）立装结构铳刀的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。虽然刀具零 件较少，但刀体的加工难度较大，一般需要五坐标加工中心进行加工。由于刀片釆用切削 力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可以省去夹紧元件，增大了容屑空间。由于 刀片切向安装，在切削力方向的硬质合金截面较大，因而可进行大深切、大走刀量切削， 这种铳刀适用于重型和中量型铳削加工。（3）铳刀角度的选择铳刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角和刀倾角等。为满足不同的加工需要，有 多种角度组合形式，各种角度中最主要的是主偏角和前角。1）主偏角主偏角为切削刃与切削平面的夹角

24、。铳刀的主偏角有90度，88度，75度，70度，60 度,45度等几种。主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀 具的抗震性能。铳刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗震性也越好，但切削深度也随 之减小。2）前角铳刀的前角可分为径向前角和轴向前角，径向前角主要影响切削功率；轴向前角则影 响切屑的形成和轴向力的方向，当轴向前角为正值时切屑即飞离加工面。（4）铳刀的齿数选择铳刀齿数多，可提高生产效率但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制， 不同直径的铳刀的齿数均有相应规定。为满足不同用户的需要，同一直径的铳刀一般有粗 齿、中齿、密齿三中类型。（5）铳刀直径的

25、选择铳刀直径的选用视产品及生产批量的不同差异较大，刀具直径的选用主要取决于设备 的规格和工件的加工尺寸1）平面铳刀选择平面铳刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内，也可将机床主 轴直径作为选取的依据，平面铳刀直径可按D二1.5d（d为主轴直径）选取。在批量生产时, 也可按工件切削宽度的1. 6倍选择刀具直径。2）立铳刀立铳刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定 功率范围以内。如系小直径立铳刀，则应主要考虑机床的最高转速能否达到刀具的最低切 削速度（60m./min）3）槽铳刀槽铳刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择，并保证其切削功率在机床允许的功率

26、范围之内。（6）铳刀的最大切削深度不同系列的可转位面铳刀有不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片 的尺寸越大，价格也越高，因此从节约费用、降低成本的角度考虑，选择刀具时一般应按 加工的最大余量和刀具的最大切削深度选择合适的规格。当然，还需要考虑机床的额定功 率和刚性应能满足刀具使用的最大切削深度时的需要。（7）刀具牌号的选择合理选择刀片硬质合金牌号的主要依据时被加工材料的性能和硬质合金的性能。一般 选用铳刀时，可按刀具制造厂提供的材料及加工条件，來配备相应牌号的硬质合金刀片。2零件图及工艺分析2.1零件 CT2. 2工艺分析如图所示，此零件外型规则，被加工部分的各尺寸、形位、表面粗

27、糙度值及凹凸配合 等要求较高。零件结构较为复杂，包含了平面、圆弧，内外轮廓，挖槽，钻孔，镇孔，绞 孔以及三维曲面的加工，且大部分的尺寸均达到IT8-IT7级精度。工件选用机用平口钳装夹，校正平口钳固定钳口，使之与工作台X轴移动方向平行。 在工件下表面与平口钳之间放入精度较高的平行垫块(垫块厚度与宽度适当)，利用木锤 或铜棒敲击工件，使平行垫块不能移动后夹紧工件。利用寻边器找正工件X, Y轴零点， 该零点位于工件上表面的中心位置，设置Z轴零点与机械零点重合。刀具长度补偿利用Z 轴定位器设定。对于同一把刀具仍调用相等的刀具长度与半径补偿值，但它们设定的工件 坐标系不同。有时也可能不使用刀具长度补偿

28、功能，而根据不同刀具设定多个工件坐标系 零点进行编程加工。2. 3刀具的选择和切削参数(1)刀具的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。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，常采用立铳刀，铳削平面时应选硬质合金刀片铳刀；加工凸台、凹 槽时

29、，选高速钢立铳刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常釆用球头铳刀、环形铳 刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铳刀，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，因而采用环形铳刀。刀具选择的结果如下:加工步骤刀具切削参数序号加工内容刀具规格主轴转速 n/r. min-1进给速度 v f /mm. min刀具补偿类型材料长度半 径1粗加工上表面直径10mm端铳刀（二个刀片）S1000500H1/T1D12精加工上表面10003003粗加工外轮廓面直径10mm粗齿三 刃立铳刀高速 钢10003004铳削边角料5钻左右两孔直径12mm直柄麻花 钻5002006粗加工铳削

30、中间 两孔直径10mm粗齿三刃 立铳刀10003007精加工铳削中间 两孔直径10mm三刃立铳 刀10002508精加工外轮廓侧 面直径10mm三刃立铳 刀10003009精加工凹槽侧面100030010钻左上孔直径11.8mm直柄麻 花钻50020011粗加工铳削左上 孔直径10mm三刃立铳 刀100030012精加工铳削左上 孔（2）切削用量的选择原则是：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：

31、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。1）粗加工时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量a“其次选择一个较大的进给 量f,最后确定一个合适的切削进度v。增大背吃刀量內可使走刀次数减少，增大进给量 f有利于断屑，因此根据以上原则选择粗加工铳削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗, 降低加工成本是有利的。通过查切削用量手册，可以查出合适的切削用量。2）精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，因此选择较小 （但不太小）的背吃刀量去

32、和进给量f，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数,以尽可能提高切削速度V。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模拟方法确定。 同时，使主轴转速、背吃刀量及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。3）钻孔，因为此零件孔较少，一共7个，并且大小一样都很小，所以要求不高，用 啄式钻孔法钻出足够的深度就可以。此次设计涉及的刀具教少，因此刀具重复使用的情况较多。同一种刀具有几种切削量。刀具的切削参数如下：加工步骤刀具切削参数序 号加工内容刀具规格主轴转n：r/min 1进给速度V，: mm/min刀具补 偿类型材料半径1粗加工上表面直径10mm 端面立铳刀碾质合金100

33、05002精加工上表面3精加工铳削整个轮廓直径10mm 端面立铳 刀高速钢10003004钻左右两孔直径12mm 直柄麻花钻5002005钻左上孔直径11. 8mm 直 柄麻花钻5002006粗加工铳削中间两孔直径10mm 粗齿三刃 立铳刀10003007精加工铳削中间两孔直径10mm 三刃立铳 刀10002508精加工外轮廓侧面直径10mm 三刃立铳刀10003009精加工凹槽侧面10003002. 4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，工件 选用机用平口钳装夹，校正

34、平口钳固定钳口，使之与工作台x轴移动方向平行。在工件下 表面与平口钳之间放入精度较高的平行垫块（垫块厚度与宽度适当），利用木锤或铜棒敲 击工件，使平行垫块不能移动后夹紧工件。利用寻边器找正工件X, Y轴零点，该零点位 于工件上表面的中心位置，设置Z轴零点与机械零点重合。刀具长度补偿利用Z轴定位器 设定。对于同一把刀具仍调用相等的刀具长度与半径补偿值，但它们设定的工件坐标系不 同。制订工艺路线在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。编程时，加工路线 的确定原则主要有以下儿点：（1）加工路线应保证被加工零件的精度且效率较高。（2）使数值计算简单，以减少编程工作量。（3）应使加工路

35、线最短，这样既可减少程序段，乂可减少加工时间。2. 5对刀数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，同时考虑 刀具的不同尺寸对加工的影响。这些都需要通过对刀来解决。1、一般对刀一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。下面以Z向对刀为例说明对刀方 法，刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点 距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试切一测量一调整”的对刀 模式，占用较多的在机床上时间。此方法较为落后。2、机外对刀仪对刀机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及

36、Z方向的距离。利用 机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿 号即可以使用。3、自动对刀自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀 尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。我釆用的是第一种方法，因为没有必要的设备和熟练的技术，只能釆用比较传统落后 的方法來实现对刀。3零件的三维造型4零件的加工工艺规程4.1数控加工工序数控加工削铳分六次切削进行加工用直径50mm的直柄麻花钻打左上孔,深度为7mm。使用直径为12mm的直柄麻花钻钻左右两孔，深度为通孔。用直径为26mm的直柄麻花 钻钻左右

37、两孔，深度为lOmmo用直径为11. 8mm的直柄麻花钻打深度为13mm的孔。选 用直径为10mm的三刃立铳刀加工上表面，除去型腔的大部分余量，并进行精加工。表一数控加工工艺卡机械厂数控加 卡工工艺产品名称或代号零件名称零件图号齿轮02001-30工艺序 号程序编号夹具 名称夹具编号使用设备车间%0210定心 心轴数控铳床机5工步 号工步内容刀具号刀具规 格主轴转 速进给速 度背吃刀 量备注1加工深度a二7的左上 孔T01直径50mm5002加工深度a二10的左 下右上两孔T02直径26mm5003加工深度为通孔的左 下右上两孔T03直径12mm5004加工深度a二13的左 上孔T04直径11

38、. 8mm500编制审核批准表二数控加工工艺卡机械厂数控加工工艺 卡产品名称或代号零件名称零件图号齿轮02001-40工艺 序号程序编号夹具 名称夹具编号使用设备车间%0220定心 心轴数控铳床机5工步号工步内容加工 面刀具号刀具规 格主轴转 速进给速 度背吃刀 量备注1加工上表面区域成型T05直径10mm10002除去型腔人部分余 量，并进行精加工T06直径10mm1000加制审核扌匕准4. 2主要操作步骤（1）打开机床接通CNC和机床电源，系统启动后进入“加工”操作区JOG运行方式（2）检查机床开启后发现机床会出现报警信号，这时，需按下K1,使机床加上驱动力。这时才能正 常操作机床。（3）

39、回参考点回参考点只能在JOG的方式下运行。用机床控制面板上“回参考点键”启动回参考点。 在“回参考点”窗口中显示该坐标轴是否必须回参考点：如出现“O”，则说明未回参考 点，如出现，则说明己回参考点，按下坐标方向键（正方向键），把每坐标都回参考点, 通过选择另一方式如MDA AUTO或JOG來结束回参考点。（4）参数设定在CNC进行工作前，必须对一些参数进行设定，对机床和刀具进行调整：1. 输入刀具参数及刀具补偿参数2. 输入/修改零点偏置3. 输入设定数值刀具参数包括刀具儿何参数，磨损量参数、刀具量参数和刀具型号参数等。有些参数 如R参数则一般不需修改（5）装夹工件按照前面指定的装夹方式装夹工

40、件（6）对刀把每一把刀具都调到自己设定的编程零点，把编程零点所在机床坐标值输入机床中（7）输入程序把自己编的程序输入机床定一个名字，对程序进行检查，确保程序本身没有错误以及 也没有输入错误。（8）模拟仿真按下MDA键，按扩展键，再按编程仿真进入仿真系统，对程序进行仿真，检查仿真出 的工件图形与要加工的工件有多大出入，并不断对程序进行修改，直到仿真的工件完全正 确为止。（9）实际加工退出仿真系统，先按复位键，刚开始时可进行单步加工，按下步加工键。这时要一手 按启动键，一手按停止键，如发现异常情况应立即停止。直到确定程序无误后方可按自动 加工键，加工完成后，最后取下工件。加工完成。4. 3机床主要

41、加工步骤（1）选定毛坯；（2）粗铳定位基准面，釆用平口钳装夹。为了便于用平口钳装夹毛坯，可以用LCYC75 指令铳基准面；（3）用端面10mm立铳刀对毛坯进行粗加工,铳出零件的大致形状，进给速度500r/min, 因为是粗加工每层下降高度可以设置的大一些。加工时可以把各参数稍微调大，加快加工 速度；（4）用端面10mm立铳刀对毛坯进行精加工，用同样的加工参数可以对外轮廓的四周 精切，铳刀每层下降高度小一些。进行清根处理,沿外轮廓铳刀走一圈。进给速度300 r/min；（5）用端面10m立铳刀对凹槽平面区域加工，精加工，沿轮廓走一圈。进给速度300 r/min；（6）用直径11.8mm直柄麻花钻

42、对零件左上孔进行钻孔，进给速度200 r/mino（7）用直径12mm直柄麻花钻对零件左右进行钻孔，进给速度200 r/min。4. 4确定编程原点铳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來 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來 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

43、轮廓的某一角上。（4）Z轴方向的零点一般设在工件表面。本设计选择零件的边长交点为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件表面 上。5数控加工的优势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一一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。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，而由程序來进行控制。 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

44、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儿乎全部是由人工來完成的。 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

45、即及时乂经济，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）自动编程。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

46、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，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动生成相关数据，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

47、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。6主要加工程序及其备注N10G90G54G00Z60. 000（建立直角坐标 系）N12S1000M03N14X33. 000Y85. 000Z60. 000N16Z50. 000N18X33. 000Y85. 000Z50. 000 （换刀， 直径25mm麻花钻）N20G81R2二29. 000R3二21. 500R10二50. 0 00F100N22X33. 000Y85. 000Z50. 000N24G81R2二22. 000R3二14. 500R10二50. 0 00N26G80G00Z60. 000N28M05 （换刀

48、，直径26mm麻花钻）N30S1000M03N32X25. 000Y30. 000N34Z50. 000N36X25. 000Y30. 000Z50.000N38G81R2二29. 000R3二18. 500R10二50. 0 00F100N40X25. 000Y30. 000Z50. 000N42G81R2二19. 000R3二8. 500R10二50. 00 0N44X135. 000Y90. 000Z50. 000N46G81R2二29. 000R3二18. 500R10二50. 0 00N48X135. 000Y90. 000Z50. 000N50G81R2=19. 000R3=8.

49、500R10=50.00 0N52G80G00Z60. 000N54M05 （换刀，直径12mm麻花钻）N56S1000M03N58X25. 000Y30. 000N60Z50. 000N62X25. 000Y30. 000Z50. 000N64G81R2二0. 500R3二-30. 000R10二50. 0 00F100N66X25. 000Y30. 000Z50. 000N68G81R2二0. 500R3二-30. 000R10二50. 0 00N70X135. 000Y90. 000Z50.000N72G81R2二0. 500R3二-30. 000R10二50. 000N74X135.

50、000Y90. 000Z50. 000N76G81R2二0. 500R3二-30. 000R10二50. 0 00N78G80G00Z60. 000N80M05 （换刀，直径11.8mm麻花钻）N82S1000M03N84X33. 000Y85. 000N86Z50.000N88X33. 000Y85. 000Z50. 000N90G81R2二22. 000R3二1. 500R10二50. 00 0F100N92X33. 000Y85. 000Z50. 000N94G81R2二22. 000R3二1. 500R10二50. 00 0N96G80G00Z60. 000N98M05 （换刀，直径1

51、0mm麻花钻）N100S1000M03N102X2. 112Y-0. 900N104Z50.000N106Z32.493N108G01Z22. 493F1000N110X8. 979F1000N112X9. 254Z26. 097N114X10. 835Z28. 311N116X13. 625Z29. 458N118X22. 011Z29. 493N120X145. 690Z29. 498N122X148. 711Z28. 638N124X150. 267Z27. 078N126X151. 020Z22. 493N128X157. 888N130X158. 621Y-0. 167N132X15

52、8. 888Y0. 100Z22. 500N134X151. 349N136X151. 074Z26. 097N138X149. 494Z28. 311N140X146. 371Z29. 493N142X13. 871Z29. 498N144X10. 959Z28. 638N146X9. 136Z26. 599N148X8. 649Z22. 500N150X1. 112N152X0. 112Y1. 100N154X8. 319N156X8. 595Z26. 097N158X10. 176Z28.311N160X13. 299Z29.493N162X146.701N164X149. 369Z28

53、.638N166X150. 925Z27.078N168X151. 679Z22. 500N170X159.888N172X160. 888Y2. 100Z22. 493N174X159. 851Z22. 500N176X152.008N178X151. 732Z26. 097N180X150. 152Z28.311N182X147. 030Z29. 493N184X12. 969N186X10. 300Z28.638N188X8. 476Z26. 599N190X7. 989Z22. 500N192X-0. 888Z22. 493N194X-0. 900Y2. 112N196Y3. 100N

54、198X0. 324Z22. 500N200X7. 660N202X7. 935Z26. 097N204X9. 516Z28. 311N206X12. 639Z29. 493N208X147. 360N210X150. 028Z28. 638N212X151. 584Z27. 078N214X152. 337Z22. 500N216X160. 900Z22. 493N218Y4. 100N220X159. 709Z22. 500N222X152. 666N224X152. 390Z26. 097N226X150. 811Z28. 311N228X147. 690Z29. 493N230X12. 310N232X9. 640Z28. 638N234X7.816Z26. 599N236X7. 330Z22. 500N238X-0. 900Z22. 493N240Y5.100N242X0. 533Z22. 500N244X7. 000N246X7. 275Z26. 097N248X8. 856Z28. 311N250XU.980Z29. 493N252X148.019N254X150. 687Z28. 638N256X152. 242Z27. 078N258X152. 995Z22. 500N260X160. 900Z22. 493N262Y6. 100N264X159.