-端盖零件数控铣床铣削编程与加工

1、 毕业设计（论文）毕业设计（论文）题题 目目: : 端盖零件的数控铣床铣削端盖零件的数控铣床铣削 编程与加工编程与加工院院 ( (系系) )： 机电工程学院机电工程学院 专专 业：业： 姓姓 名：名： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 二一三年月日毕业设计（论文）任务书学生姓名学号专 业院（系）机电工程学院毕业设计（论文）题目端盖零件的数控铣床铣削编程与加工任务与要求任务：1. 完成字数不少于 3000 字的毕业论文一篇2. 完成关于论文题目的分析及解释3. 完成典型端盖零件的编程与操作设计要求：1. 字数足够，逻辑层次清晰，格式排版正确2. 分析合理，公式运用正确3. 论文是在自己参考其

2、他文献的基础上自主完成完成时间段指导教师单位职称院（系）审核意见毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2013.6.15-2013.6.28查找资料，选题2013.6.29-2013.8.30完成论文的初稿2013.8.31-2013.9.30完成论文二稿的写作2013.10.1-2013.10.20完成论文的终稿及格式修改2013.10.21-2013.11.20进一步修改论文、定稿，打印论文，做好答辩的准备2013.11.21-2013.12.5做好论文答辩准备教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 毕业设计(论文)中期检查记录表毕业设计(论文)题

3、目: 端盖零件的数控铣床铣削编程与加工学生姓名: 学号：专业： 学生填写指导教师姓名:职称:讲师毕业设计(论文)题目工作量饱满一般不够毕业设计(论文)题目难度大适中不够毕业设计(论文)题目涉及知识点丰富比较丰富较少毕业设计(论文)题目价值很有价值一般价值不大学生是否按计划进度独立完成工作任务学生毕业设计(论文)工作进度填写情况指导次数学生工作态度认真一般较差其他检查内容：存在问题及采取措施:检查教师填写检查教师签字: 年 月 日院（系）意见(加盖公章): 年 月 日摘 要数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基地，是现代制造技术的核心，是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要

4、手段。正是因为数控技术对于我国的制造业有着举足轻重的作用，因此我希望能通过本次毕业设计对数控技术进行进一步的了解与分析。我的这份毕业设计的主要内容是对我们机械类加工在日常加工中常见的工件取其中的一典型端盖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以及数控加工时应注意的问题做了一一的说明。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。关键词：数控技术 编程 加工 工艺分析Abstra

5、ctThe numerical control technology is the realization of automation, flexible, integrated production base of manufacturing industry, is the core of modern manufacturing technology, is an important means to improve essential manufacturing quality and productivity. It is because the numerical control

6、technology play a decisive role for the manufacturing industry of our country, so I hope that through this graduation design is understanding and further analysis of the CNC technology.The main content of my this graduation design is a typical workpiece end of our machinery processing common in dail

7、y processing of the cover part of programming and operating system design, from the NC processing should be done before the preparation to the analysis of NC machining process, CNC tool and its selection, workpiece clamping and CNC machining fixture selection, program in numerical calculation, NC pr

8、ogramming, CNC turning, CNC milling, CNC machining center programming and automatic programming technology and NC machining problems we should pay attention to when doing the one one instructions. Due to the limited level, on their design is not perfect, there are deficiencies, hope the teacher corr

9、ect.KEY WORD ：Numerical control technology Programming Processing Process analysis目录目录第一章 引言.1第二章 数控编程方法.2第一节 手工编程.2第二节 自动编程.2第三章 数控加工程序编程的内容与步骤.3第一节 数控编程过程的内容.3第二节 数控编程步骤.3第四章 设计说明书.5第一节 工艺分析与选择.5第二节 确定装夹方案.6第三节 确定加工顺序.6第四节 刀具选择.6第五节 切削用量选择.7第六节 主要加工程序.8第七节 主要操作步骤.14结论.16致谢.17参考文献.180第一章第一章 引言引言本次论

10、文主要讨论一典型端盖零件的数控铣床的编程方法，编程注意事项，加工工艺分析，刀位轨迹计算，编程与校验，刀具的选择，以及加工工艺路线的确定。为了更好的掌握数控零件的编程与加工，在以后的工作中能够独立的加工生产，熟练的掌握编程与加工是非常有必要的。1第二章第二章 数控编程方法数控编程方法第一节第一节 手工编程手工编程手工编程是指利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行道具轨迹的运算，并进行指令编制。这种编程方法不需要计算机、编程器、编程软件等辅助设备，只需要有合格的编程人员即可。其优点是比较简单，对机床操作人员来说比较容易掌握且适应性较强；缺点是编程要花费大量时间。 第二节第二节 自动编程自动

11、编程自动编程也称为计算机辅助编程，是指用计算机或编程器编制数控加工程序。自动编程的大部分工作都由计算机完成，如坐标值的计算、零件加工程序单的编写等。自动编程方法还可以通过计算机或自动绘图仪进行刀具运动轨迹的图形检查，从而及时验证程序的正确性。自动编程的优点在于大大减轻了编程人员的劳动强度，效率提高几十倍乃至上百倍，同时解决了手工编程无法解决的复杂零件的编程难题。2第三章第三章 数控加工程序编程的内容与步骤数控加工程序编程的内容与步骤第一节第一节 数控编程过程的内容数控编程过程的内容数控编程的主要内容有零件图的工艺分析，工艺方案的确定，加工轨迹坐标的数学计算，零件加工程序清单的编写，程序的输入、

12、校验与首件试切。典型的数控编程过程如图 4.1 所示。图4.1数控编程过程流程图第二节第二节 数控编程步骤数控编程步骤在数控编程之前，编程员应了解所用数控铣床的规格、性能、数控系统所具备的功能及编程指令格式等。根据零件形状尺寸及其技术要求编写程序。（1）零件图的工艺分析根据零件图的形状精度、尺寸精度、位置精度以及表面粗糙度等要求确定零件的加工方案，如加工方法的选择，加工顺序的安排，装夹方式的确定等。（2）数学计算为使数学计算更加方便，一般根据零件的几何特征建立一个工件坐标系，相对于该坐标系计算加工轨迹上各点的坐标值。对于形状比较简单的零件的加工来说，需要计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、

13、两几何元素的交点或切点的坐标值。3（3）编写零件加工程序单根据数控系统规定的指令代码及程序段格式，编写加工程序单，填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡、数控刀具卡、数控加工程序单等。（4）输入程序通过键盘、光盘、磁盘等将程序输入到铣床的数控系统。（5）程序校验与首件试切在数控仿真系统上仿真加工过程，空运行观察进给路线是否正确，为进一步检验被加工零件的加工精度，还要进行零件的首件试切。4第四章第四章 设计说明书设计说明书第一节第一节 工艺分析与选择工艺分析与选择图 5.1 工件图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

14、15 孔的尺寸公差为 H7，表面粗糙度要求较高，可采用钻粗镗精镗方案。两端10 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8扩孔10 的方案；平面轮廓与零件表面凸台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、外轮廓表面与零件表面凸台粗糙度要求 Ra6.3mm,可5采用粗铣精铣方案。图中位置精度要求较高的是底面与孔轴线之间的垂直度，在加工过程中应重点保证。第二节第二节 确定装夹方案确定装夹方案由于夹具确定了零件在数控铣床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在铣床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与铣床坐标系的尺寸。根据零

15、件的结构特点，加工上表面，60 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、4H7 和一个13 孔定位，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。第三节第三节 确定加工顺序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。第四节第四节 刀具选择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

16、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6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。具体选择原则可参照表 5.1。表 5.1 刀具选择序号

17、刀具名称规格用途刀具材料1立铣刀20粗铣外轮廓、铣凸台、30 孔硬质合金2中心转3钻定位孔高速钢3钻头15钻孔高速钢4钻头8钻孔高速钢5铰刀10铰孔高速钢第五节第五节 切削用量选择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

18、，并结合经验而定。孔系加工切削用量见表 5.2。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7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

19、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.表 5.2 孔系加工切削用量零件名称端盖零件图号001材料45 号钢工序01夹具名称机用平口虎钳使用设备加工中心 XH715D工步刀具名称规格用途刀具编号主轴速度/（r/min）进给速度/（mm/mm）背吃刀/mm加工余量/mm1立铣刀20mm粗铣外轮廓、铣凸台、30T0130015010102中心转3mm钻定位孔T028001501.51.53钻头15钻孔T034001509-4钻头8钻孔T04500150925铰刀10铰孔T0550501

20、1第六节第六节 主要加工程序主要加工程序1、确定编程原点8铣床上编程坐标原点的位置是任意的，它是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选定的，为了方便，一般根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则确定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。本设计选择15 圆的圆心处为工件编程 X、Y 轴原点

21、坐标，Z 轴原点坐标在工件上表面。 2、采用计算机辅助计算基点的坐标选一个 160X60X20 的毛坯，根据零件图样，按已经确定的加工路线和允许的程序，保证误差，计算出数控系统所需数值，数值计算包括基点和节点的坐标、刀位点轨迹的计算，计算基点位置见图 5.2，计算点坐标见表 5.3：图 5.2 基点位置计算表 5.3 计算点坐标9序号坐标序号坐标1X=-50.000 Y=25.0009X=-40.000 Y=15.0002X=-50.000 Y=-25.00010X=-40.000 Y=-0.0003X=-30.000 Y=-25.00011X=-40.535 Y=-15.0004X=30.0

22、00 Y=-25.00012X=40.000 Y=15.0005X=50.000 Y=-25.00013X=40.000 Y=0.0006X=50.000 Y=25.00014X=40.000 Y=-15.0007X=30.000 Y=25.00015X=0.000 Y=0.0008X=-30.000 Y=25.0003、程序编制程序由四段组成：O1000 为主程序，选刀和铣削轮廓；O1001 为铣削凸台子程序；O1002 为钻定位孔子程序；O1003 为粗精加工孔10mm 子程序；程序如下：主程序O1000;N10 G28;N20 T01 M06;N30 G54;N40 S500 M03;N

23、50 G00 X-100. Y-80.;N60 Z-20;N70 G41 G00 X-75. Y-25. D01;N80 G01 Y0 F80;N90 G02 X-50. Y25. R25.;N100 G01 X50.;N110 G02 X50. Y-25. R25.;N120 G01 X-50.;10N130 G02 X-75. Y0 R25.;N140 G01 Y50.;N150 G40 G00 X100. Y100.;N160 Z100.;N170 M05;N180 G28;N200 G00 X0 Y0;N210 M98 P1001;N220 M05;N230 G28;N240 T02

24、M06;N250 G00 X0 Y0;N260 M98 P1002;N270 M05;N280 G28;N290 T03 M06;N300 M08 M03 S600;N310 G00 X0 Y0;N320 G00 Z5.;N330 G01 Z-20. F150;N340 G01 Z5.;N350 M09 M05;N360 T01 M06;N370 M03 S600 M08;N380 G00 X100. Y100.;N390 G41 G01 X50. Y0 D02 F120;N400 X15.;N410 Z-5.;11N420 G02 X15. Y0 R-15.;N430 G40 G00 Z10

25、0. M09;N440 G00 X0 Y0;N450 M05;N460 G28;N470 T04 M06;N480 G00 X0 Y0;N490 M03 S500;N500 M98 P1003;N510 M05;N520 G28;N530 T05 M06;N540 G00 X0 Y0;N550 M03 S800;N560 M98 P1003;N570 M05;N580 G28;N590 M30;子程序 1O1001;N10 G00 Z50.;N20 M03 S300;N30 G00 X-40. Y40.;N40 G00 Z5.;N50 G01 Z-4. F300.;N60 M08;N70 G0

26、1 Y-40.;N80 G01 X40.;12N90 G01 Y40.;N100 G01 Z-7.;N110 G01 Y-40.;N120 G01 X-40.;N130 G01 Y40.;N140 G00 Z50.;N150 M09;N160 M99;子程序 2O1002;N10 G80 M03 S800;N20 Z10. M08 F40;N30 G91 G81 G99 X0 Y0 Z-26. R-4. F80;N40 X40.;N50 Y15.;N60 Y-30.;N70 X-80.;N80 Y15.;N90 Y15.;N100 G80;N110 M09;N120 G90 G00 Z100.

27、;N130 M99;子程序 3O1003;N10 G80;N20 G00 X40. Y15.;N30 Z20;13N40 G91 G81 G99 Z-26. R-4. F80;N50 Y-15.;N60 Y-15.;N70 X-80.;N80 Y15.;N90 Y15.;N100 G80 M09;N110 G90 G00 Z100.;N120 M99;第七节第七节 主要操作步骤主要操作步骤1、先开机床接通 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。2、回参考点回参考点只能在

28、 JOG 的方式下运行。用铣床控制面板上“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“”，则说明未回参考点，如出现，则说明已回参考点，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 来结束回参考点。3、参数设定在 CNC 进行工作前，必须对一些参数进行设定，对铣床和刀具进行调整：（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14刀具参数包括刀具几何参数，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 4、装夹工件按照前面指定的装夹方式装夹工件5、

29、对刀把每一把刀具都调到自己设定的编程零点，把编程零点所在铣床坐标值输入铣床中6、输入程序把自己编的程序输入铣床并定一个名字，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。7、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。8、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。15结论结论数控加工工艺，是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。数控加工工艺过程，是利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。数控加工工艺和数控加工工艺过程的主要内容为：1、选择并确定进行数控加工内容。2、对零件图样进行数