数控铣削编程与操作设计说明

1、PAGE20 / NUMPAGES23 数控铣削编程与操作设计摘要 数控技术是一项高速发展的现代先进技术，数控加工程序是有多道复杂的程序组成的，本文从数控铣床的工作原理出发，并通过实际零件图2-1的数控铣床铣削加工。分析其加工工艺，包括零件图的工艺性分析、加工方法的选择、定位与加紧方式的选择、加工顺序的安排、走刀路线的确定、加工刀具的选择、切削用量的选择等。分析其加工的程序编制过程，详细记录每个步骤编写的程序。分析零件实操的操作过程，包括准备工作与刀具的夹紧、对刀、程序录入、加工成品、校对测量值等方面。通过介绍数控机床典型零件的铣削的加工过程，了解数控技术的应用与操作，促进数控技术的推广与发展

2、。关键词：数控技术；数控铣床；数控编程；数控操作ABSTRACTNumerical control technology is a rapid development of modern advanced technology, the nc machining program is a multi-channel complex composition, in this paper, starting from the working principle of CNC milling machine, and through the actual parts CNC milling mach

3、ine milling figure 2-1. Analysis of the processing technology, including the detail drawings manufacturability analysis, processing methods choice, the choice of the ways of positioning and intensify, the processing sequence arrangement, the determination of feed line, processing cutting tool select

4、ion, selection of cutting parameter, etc. Analysis of the machining process of programming, detailing each step program. Analysis of components in field operation process, including the preparation and tool clamping, the knife, program input, processing and finished product, calibration of measureme

5、nt, etc. Through the introduction of typical parts of nc machine tools milling machining process, understand the application of numerical control technology and operation, promote the popularization and development of numerical control technology.Key words: CNC milling machine；CNC programming of num

6、erical；control technology ；numerical control operation目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc6285 第一章 绪论 PAGEREF _Toc6285 1 HYPERLINK l _Toc30845 1.1 数控铣床 PAGEREF _Toc30845 1 HYPERLINK l _Toc8374 1.2 数控编程的容和步骤 PAGEREF _Toc8374 1 HYPERLINK l _Toc13281 第二章 加工零件图 PAGEREF _Toc13281 3 HYPERLINK l _Toc27403 第三章

7、 加工工艺分析与选择 PAGEREF _Toc27403 4 HYPERLINK l _Toc30461 3.1 零件的工艺分析 PAGEREF _Toc30461 4 HYPERLINK l _Toc29826 3.2夹具的选择 PAGEREF _Toc29826 4 HYPERLINK l _Toc14036 3.3 确定加工顺序 PAGEREF _Toc14036 5 HYPERLINK l _Toc24148 3.4刀具选择 PAGEREF _Toc24148 5 HYPERLINK l _Toc11056 3.5 切削用量选择 PAGEREF _Toc11056 6 HYPERLIN

8、K l _Toc3312 3.6拟定数控切削加工工序卡 PAGEREF _Toc3312 7 HYPERLINK l _Toc28903 第四章 零件加工步骤 PAGEREF _Toc28903 8 HYPERLINK l _Toc17100 4.1确定编程原点 PAGEREF _Toc17100 8 HYPERLINK l _Toc18289 4.2按工序编制各部分加工程序:注（FANUC 0i系统） PAGEREF _Toc18289 8 HYPERLINK l _Toc12149 4.3 主要操作步骤N270 Y-40 PAGEREF _Toc12149 10 HYPERLINK l _

9、Toc9922 结 论 PAGEREF _Toc9922 17 HYPERLINK l _Toc16194 参考文献 PAGEREF _Toc16194 18 HYPERLINK l _Toc5435 辞 PAGEREF _Toc5435 19第一章 绪论1.1 数控铣床数控铣床主要采用铣削方式切除工件表面的加工余量，获得零件所需尺寸、形状和表面粗糙度。数控铣床主要是依据在主轴上安装的刀具与加工程序，通过不断改变铣削刀具与工件之间的相对位置，加工出各种复杂的零件。数控铣床（加工中心）配置的数控系统不同，使用的指令在定义和功能上有一定的差异，但其基本功能和编程方法还是一样的。加工中心与数控铣床的

10、不同之处在于加工中心配置了刀库与自动换刀装置，可实现自动换刀。数控铣床特点 与普通铣床相比，数控铣床具有以下特点：（1）半封闭或全封闭式防护（2）主轴无级变速且变速围宽（3）采用手动换刀，刀具装夹方便（4）一般为三坐标联动（5）应用广泛1.2 数控编程的容和步骤数控编程是指编程人员依据零件图样上的尺寸标注与技术要求，制定出合理的加工方案，通过直接编程或CAD/CAM软件获得数控加工所需程序的全部过程。 = 1 * GB3 数控编程的容：数控编程的主要容有：分析零件图样，确定工艺加工过程，数值计算，编写零件加工程序单，输入传送程序，程序检验，首件试切。 = 2 * GB3 数控编程的步骤：1）分

11、析零件图样和工艺处理；2）数值计算3）编写零件加工程序单4）输入传送程序5）程序检验，首件试切数控编程的方法包括以下两种：（1）手工编程。手工编程是指编程员用数控机床提供的指令直接编写出零件加工程序与相关技术文件的编程过程。 对于几何形状或对点位加工不太复杂的零件，编程计算较简单、程序量不大，手动编程即可实现，但对形状复杂的零件来说，程序量很大并且计算非常繁琐，这是用手工编程困难且易出错，则应采用自动编程。（2）自动编程。编制工作的大部分或全部由计算机完成的零件编程称为自动编程。编程人依照零件图纸上的几何尺寸和工艺要求，将图形信息输入到计算机中，然后由计算机自动处理生成刀具中心轨迹，便可编写出

12、加工程序清单。计算机自动编程代替编程人员手工编程，不仅可以提高编程效率，而且解决了许多复杂零件的编程难题，并且避免了许多因人为因素而产生的错误。第二章 加工零件图图2-1第三章 加工工艺分析与选择3.1 零件的工艺分析该零件图主要由平面、孔系与外轮廓组成，首先粗、精铣坯料上表面，以便深度测量；然后粗、精铣削、外轮廓，最后钻、铰孔。上表面铣削用立铣刀加工；、外轮廓铣削用键槽铣刀和立铣刀进行粗精加工；孔加工用中心钻定位和粗加工，再用铰刀扩孔以达到要求的精度；其工艺路线安排如下：1）粗铣坯料下表面作为基准面2）粗、精铣坯料上表面，粗铣余量根据毛坯和成品计算，由程序控制，并留精铣余量0.5mm。3）用

13、10铣刀铣外轮廓4）用20键槽铣刀粗铣25轮廓和36X36凹槽5）用8铣刀精铣25轮廓和36X36凹槽6）用中心钻定位210+0.022 0中心孔7）用9.8麻花钻钻210+0.022 0孔8) 用10+0.022 0机用铰刀铰210+0.022 0孔此论文设计中的实例零件，无特殊要求的情况下，表面粗糙度是Ra3.2mm，可采用先粗铣后精铣的加工方案。按照以上的加工方法可以保证零件尺寸、公差以与表面粗糙度的要求。3.2夹具的选择数控加工选择夹具时不仅要保证夹具的坐标与机床的坐标方向相对固定而且还要能协调零件与机床坐标系的尺寸。为满足实例图纸要求，我们选用简单的夹具平口钳，如图3-1所示，将夹具

14、平口钳装在工作台上，用百分表校正，X、Y方向用寻边器对刀，Z方向用对刀仪进行对刀，以确定工件坐标原点，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。图3-13.3 确定加工顺序 数控铣削加工与数控机床加工类似，一般都先加工平面，先选主要基准面进行加工，再逐渐加工其他平面；然后钻孔；整个过程先进行粗加工，再进行半精加工和精加工；来确定零件的加工顺序，本论文的加工顺序选择如下： 粗铣加工定位基准面（底面） 粗、精加工上表面以保证深度尺寸18mm 外轮廓铣削 钻扩孔加工3.4刀具选择铣削加工选取刀具时，不仅要使被加工工件的表面尺寸和形状与刀具的尺寸相适应而且还要遵循以下几点：（1）在生产加

15、工平面零件周边轮廓时，常采用立铣刀，铣削平面时，应选硬质合金刀铣刀；（2）加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；（3）加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的立铣刀或玉米铣刀；（4）对一些立体形面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。（5）曲面加工时常采用球头刀，但在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，因而采用环形刀。（6）在单件或小批量生产中，为取代多坐标联动机床，常采用鼓形刀或锥形刀来加工一些变斜角零件。（7）在五坐标联动的数控机床上加工一些球面时，采用加镶齿盘铣刀（盘形刀）其效率比用球头形刀高近10倍，并可获得好的加工精度。表3-1

16、本设计中刀具的选择序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面备注0T0016硬质合金铣刀1粗精铣上表面，粗铣下表面1T0110硬质合金铣刀1铣外轮廓2T0220键槽铣刀1粗铣25圆孔和36X36凹槽3T038高速钢立铣刀1精铣25圆孔和36X36凹槽4T043中心钻1定位10圆孔5T059.8钻头1钻2*10+.022底孔6T0610+.022铰刀1钻2*10+.022通孔3.5 切削用量选择切削用量主要包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给速度（进给量）。主轴转速根据机床和刀具允许的切削速度来确定；背吃刀量主要受机床刚度的制约，在机床刚度允许的情况下，尽可能加大背吃刀量；进给量要根据零件的加工精

17、度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。切削用量的选择将直接影响表面质量、加工精度、生产率和经济性，其确定原则与普通加工相似。具体数据应根据机床使用说明书、切削用量手册，并结合实际经验而定。在铣削加工中从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是:先选背吃刀量或侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。切削用量除了遵循以上的规定以为，还应考虑刀具差异、机床特性以与数控机床生产率。综合给出本论文设计的实例零件的切削用量参见下表3-2：表3-2实例零件的加工刀具与切削用量参数刀具编号加工容刀具参数主轴转速S/（r/min）进给量f/(mm/min)00粗精铣上表面，粗铣下表面16硬质合金铣刀120010

18、001铣外轮廓10硬质合金铣刀70010002粗铣25圆孔和36X36凹槽20键槽铣刀5005003精铣25圆孔和36X36凹槽8高速钢立铣刀8501001508004定位3中心钻120010005打通孔9.8钻头100010006铰孔2*10+.02210+.022铰刀350503.6拟定数控切削加工工序卡工艺卡片是以工序为单位，详细说明零件工艺过程的工艺文件，卡片中反映各道工序的具体容和加工要求、工步的容以与安装的次数、采用的设备与工装。因此，该卡片不能直接指导工人操作，但可帮助管理人员与技术人员掌握零件加工过程，因此它是生产管理、生产调度与制定其他工艺文件的基础。分析实例零件的工艺特性，

19、制定如下图表3-3所示的加工工序卡，以指导编程和加工操作。表3-3 数控加工工序卡单位名称工业大学产品名称代号零件名称零件图号数控铣削编程与操作设计端盖工序号程序编号夹具名称使用设备车间平口钳FANUC 0i系统数控中心工步号工步容刀具号/mm刀具规格/mm主轴转速/mm进给速度/mm背吃刀量/mm备注00粗铣下表面T001612001002手动01粗铣上表面T001612001004手动02精铣上表面T001612001001手动03铣外轮廓T01107001007.9手动04粗铣25圆孔和凹槽T02205005010手动05精铣25圆孔和凹槽T0388501002.5手动06定位10通孔T

20、04312001003手动07钻10孔T059.810001002.5手动08铰孔2*10+.022T0610+.022350500.1手动第四章 零件加工步骤4.1确定编程原点工件坐标系是编程员在编程时建立在零件图样上的坐标系，工件坐标系的原点称为工件原点或程序原点。一般在确定程序原点位置时应注意以下几点：(1)编程坐标原点应选在工件图样的设计基准或工艺基准上，以便于坐标值的计算和编程；(2)编程坐标原点应尽量选在尺寸精度高、粗糙度较低的工件表面上；(3)编程坐标原点最好选在工件的对称中心上；(4)要便于测量和检测；本设计选择25圆的圆心处为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面

21、。 4.2按工序编制各部分加工程序:注（FANUC 0i系统）（1）选一个80X80X25的毛坯 （2）粗铣下表面，采用平口钳装夹，在MDI方式下，用16硬质合金铣刀，主轴转速为1200r/min，在Z轴方向不分层，一次铣到位 (3)粗铣实例零件上表面，主轴转速为1200r/min，在Z轴方向不分层，一次铣到位，将零件外轮廓一刀完成。 (4)精铣上表面，进给速度为100mm/min，进给量0.5mm，分两次加工完成。 (5)粗铣外轮廓，在手动方式下，用10硬质合金铣刀，主轴转速为700r/min，Z轴方向一次加工完成（6）粗铣25圆和36X36凹槽，进给速度为100mm/min。（7）精铣25

22、圆和36X36凹槽，精铣25圆时，进给速度为170mm/min，将粗铣时留下的余量铣到，精铣36X36凹槽时，进给速度为170mm/min，进给率应适当降低一些。（8）定位10+.022的孔，在MDI方式下，用3的钻头，主轴转速为1200 r/min（9）打10+.022的底孔，使用9.8的钻头，主轴转速为1000 r/min（10）钻10+.022的通孔，使用10+.022的铰刀，主轴转速为350r/min，为达到孔的精度，进给量也适当降一些。具体编程如下用16硬质合金铣刀粗铣下表面(基准面)%00002N00 G17 G98 G80 G40 G49 N10 G0 G90 G54 G0 X-

23、42 Y-56 N20 G43 H1 Z10 M03 S1200N30 M08N40 G01 Z2.5 N50 G01 Z-2 F100 N60 Y-40 F600 N70 Y40 N80 Y56 N90 X-28 N100 Y40 N110 Y-40 N120 Y-56 N130 X-14 N140 Y-40 N150 Y40 N160 Y56 N170 X0N180 Y40 N190 Y-40N200 Y-56 N210 X14 N220 Y-40N230 Y40 N240 Y56 N250 X28 N260 Y404.3 主要操作步骤N270 Y-40N280 Y-56 N290 X42

24、 N300 Y-40N310 Y40 N320 Y56 N330 G01 Z2.5 F3000 N340 G0 Z100 N350 M09 N360 M05 N370 M30重新装夹工件，用16硬质合金铣刀粗铣上表面N00 G17 G98 G80 G40 G49 N10 G0 G90 G54 G0 X-42 Y-56 N20 G43 H1 Z10 M03 S1200N30 M08N40 G01 Z2.5 N50 G01 Z-4 F100 N60 Y-40 F600 N70 Y40 N80 Y56 N90 X-28 N100 Y40 N110 Y-40 N120 Y-56 N130 X-14 N

25、140 Y-40 N150 Y40 N160 Y56 N170 X0N180 Y40 N190 Y-40N200 Y-56 N210 X14 N220 Y-40N230 Y40 N240 Y56 N250 X28 N260 Y40N270 Y-40 N280 Y-56 N290 X42 N300 Y-40N310 Y40 N320 Y56 N330 G01 Z2.5 F3000 N340 G0 Z100 N350 M09 N360 M05 N370 M30用16硬质合金铣刀精铣上表面N00 G17 G98 G80 G40 G49 N10 G0 G90 G54 G0 X-42 Y-56 N20

26、G43 H1 Z10 M03 S1200N30 M08N40 G01 Z2.5 N50 G01 Z-0.5 F100 N60 Y-40 F600 N70 Y40 N80 Y56 N90 X-28 N100 Y40 N110 Y-40 N120 Y-56 N130 X-14 N140 Y-40 N150 Y40 N160 Y56 N170 X0N180 Y40 N190 Y-40N200 Y-56 N210 X14 N220 Y-40N230 Y40 N240 Y56 N250 X28 N260 Y40N270 Y-40 N280 Y-56 N290 X42 N300 Y-40N310 Y40

27、N320 Y56 N330 G01 Z2.5 F3000 N340 G0 Z100 N350 M09 N360 M05 N370 M30铣外轮廓，用10硬质合金铣刀，对刀N00 M06N10 G0 G90 G54 X0Y0N20 M03 S700 N30 G43 H1 Z100 M08 N40 G00 X60 Y-60N50 Z0 Z-7.95N60 G01 G41 D01 X35 Y-35 F100 N70 G01 X8N80 G03 X-8 R8N90 G01 X-25N100 G02 X-35 Y-25 R10N101 G01 Y25N102 G01 X-25 Y35N103 G01 X

28、25N104 G02 X35 Y25 R10N105 G01 Y-25N106 X25 Y-35N107 G81 G40 X25 Y-60N108 G0 Z100N109 M05N110 M09换刀，用20键槽铣刀，对刀N00 M06N10 G0 G90 G54 X0 Y0N20 M03 S500 N30 G43 H2 Z100 M8N40 G98 G81 R3 X0 Y0 Z-10 F50N50 G0 G80N60 M5N70 M9换刀，用8铣刀，对刀N00 M06N10 G0 G90 G54 X0 Y0N20 S850 M03 N30 G43 H3 Z100N40 G0 Z0N50 G01

29、 Z-10 F100N60 G01 G41 D3 X12.5 F100N70 G03 I-12.5 F150N80 G03 I-12.5 F150N90 G01 G40 X0 Y0N100 G0 Z505N110 G01 G41 D3 X18 Y0 F80N120 G01 Y14N130 G03 X14 Y18 R4N140 G01 X-14N150 G03 X-18 Y14 R4N160 G01 Y-14N170 G03 X-14 Y-18 R4N180 G01 X14N190 G03 X18 Y-14 R4N200 G01 Y0N210 G01 G40 X0 Y0N220 G0 Z100N

30、230 M5N240 M9换刀，用3中心钻，对刀N00 M06N10 G0 G90 G54 X0 Y0N20 M03 S1200 N30 G43 H4 Z100N40 G98 G81 X25 Y25 R3 Z-3 F100 N50 X-25 Y-25N50 G0 G80N60 M05N70 M09换刀，换9.8的钻头，对刀N10 G0 G90 G54 X0 Y0N20 S1000 M03 N30 G43 H5 Z100 M8N40 G98 G73 R3 X25 Y25 Z-25 Q5 F100N50 X-25 Y-25N60 G0 G80N70 M5N80 M9换刀，换10+.022铰刀，对刀

31、N10 G0 G90 G54 X25 Y25N20 S350 M03 N30 G43 H6 Z100 M8N40 G98 G81 R3 Z-22 F50N50 X-25 Y-25N60 G0 G80N70 M5N80 M9N90 M301.编制加工程序 根据加工零件的图样进行工艺方案分析与设计，用手工编程或自动编程方法，将加工零件所需的机床各种动作与工艺参数等编写成数控系统能够识别的学习代码，即加工程序。2.加工程序的输入可以通过手动输入方式、光电读带机输入、驱动机输入或计算机和数控机床的接口直接进行通信等方法，将所编写零件加工程序输入到数控装置。3.预调刀具和夹具根据零件的工艺设计方案中所确

32、定的刀具方案和夹具方案，在机床加工之前，需要分别安装、调整刀具和夹具。4.数控装置对加工程序进行译码和运算处理进入数控装置的信息代码经一系列的处理和运算变成脉冲信号，有的脉冲信号送到机床的伺服系统，经传动机构驱动机床相关部件，完成对零件的切削加工；有的脉冲信号送到可编程序控制器中，按顺序控制机床的其他辅助部件，完成工件夹紧、松开、冷切液的开闭、刀具的自动变更等动作。5.加工程序的在线检测 机床在执行加工程序的过程中，数控系统需要随时检测机床的坐标轴位置、行程，开关的状态等，并与程序的要求相比较，以决定下一步的操作。结 论通过完成数控铣削编程与操作这篇设计论文，使我在今后的工作和学习生涯中受益匪浅，其总结如下:首先，我对数控铣床铣削加工和编程的整个过程有了更加全面的理解。通过零件图的工艺性分析，选择合适的切削刀具和夹具，然后计算并编制出零件的加工程序，最终看到合格的零件实物。心中有说不出的喜悦。同时，经过这一系列的学习和研究，使我对数控机床的刀具材料和使用围有了进一步的了解，对于数控铣床涉与到的专业概念有了完整的认识，能够熟练的运用公式进行计算各种切削参数。其次