数控编程课程设计说明书

数控编程课程设计说明书设计题目：盘类零件数控加工课程设计

成绩：

班级：2013级机械一班

学号： 04132132

姓名：赵磊

指导教师：于春海

设计日期2015年6月29日至2015年7月10日

封面................................................课程设计任务书.. (3)

绪论 (5)

1.零件图分析 (6)

2.零件总体工艺分析 (7)

2.1选毛培 (7)

2.2加工工艺路线 (8)

3.零件加工工艺过程卡 (9)

4.确定数控加工内容 (9)

5.正面铣削数控加工设计 (10)

5.1制定工序2的加工步骤 (10)

5.2确定装夹方案 (10)

5.3确定数控铣床 (10)

5.4确定数控铣削刀具 (10)

5.5编程相关坐标点设定 (10)

5.6确定切削用量 (11)

5.7刀具轨迹坐标值的数学处理 (11)

5.8程序编制及说明 (13)

6.背面铣削数控加工设计 (13)

6.1制定工序3的加工步骤 (13)

6.2确定装夹方案 (13)

6.3确定数控铣削刀具 (13)

6.4编程相关坐标点设定 (13)

6.5确定切削用量 (13)

6.6刀具轨迹坐标值的数学处理 (13)

6.7程序编制及说明 (13)

7.程序输入及机床操作 (16)

7.1程序输入及调试 (18)

7.2程序校验 (18)

7.3机床操作 (19)

设计总结 (21)

参考文献 (22)

课程设计任务书

材料：45号锻件

设计要求：1、数控加工编程任务书；

2、数控加工工序卡、数控刀具卡片和数控刀具明细表；

3、夹具方案图和刀具进给路线图；

4、根据零件平面图建立零件三维模型；

5、至少编制一个工步的加工程序；

6、编写设计说明书（不少于20页）

绪论

数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床有效能的前提条件。本设计正是从数控加工的实用角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在结合数控加工切削基础、数控机床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹以及数控加工工艺基础等基本知识上，分析了具体零件在加工中心上的加工工艺。

本次数控加工工艺的课程设计，我们根据具体零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和夹具。用规定的程序代码和格式编写零件加工程序单；用自动编程软件或手工编程。通过数控仿真软件对程序和刀具走刀路径进行模拟仿真。用UG来画出工件和夹具的三维图并装配好供分析使用。制作工艺时还对工艺卡片进行制作。在本次工艺中，粗加工时，要以提高生产效率，但同时应考虑到经济性和加工成本，对于半精加工和精加工，应首先保证加工质量，同时兼顾切削效率，经济和加工成本，要选择合适的参数在最短时间内加工出精度较高的工件和设计出适当的工艺卡。

本工艺设计由我们组两名成员共同编写，在编定过程中参阅了很多有关工艺设计手册、教材和网上资料等资料与文献，并得到指导老师的帮助，在此表示衷心的感谢。由于时间仓促，编者水平有限,调查研究不够深，实际工作经验少,本设计中难免仍有很多缺点和错误,

我们恳切希望老师批评指正。

1. 零件图分析

如图所示为零件简图。该零件的材料45钢，中小批生产，无热处理工艺等其他要求。

需加工平面和孔，依靠铣床即可完成

2. 零件总体工艺分析

2.1选毛培

毛坯分为铸件、锻件、型材、焊接件和冷冲压件。铸件适用于形状较复杂的零件，毛坯；锻件适用于强度要求高、形状比较简单的毛坯；型材有热轧和冷扎两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛

坯。冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯；焊接件是根据需要将型材或钢材等焊接而成的毛坯件；冷冲压件可以加工接近成品的工件。该零件的材料为S136-SUP（HRC52-54），S136是镜面防锈模具钢，具良好抛旋光性能(镜面加工)和良好的耐磨性和韧性，高温下具良好塑性，因其含铬量高(13.6%)故其抗腐蚀性极佳。因工件形状为比较规则的方形，选用S136方钢作为毛坯，可有效较少材料消耗，机械加工的劳动量也越少，因而会提高机械加工效率，降低成本。

零件其形状为长方体，刚性好，可以直接按零件尺寸再加1-2mm 切割毛胚。长方体毛培，尺寸为164*124*42.5mm

本课程设计零件属于数控铣削加工设计，主要包含平面、圆形孔和曲面。具体分析如下：因工件形状为比较规则的方形，选用S136方钢作为毛坯，可有效较少材料消耗，机械加工的劳动量也越少，因而会提高机械加工效率，降低成本。由图纸可知，零件的外形尺寸为160*120*38.5mm，毛坯的总体尺寸比较小，考虑到一定的加工余量，从标准中选择厚度为40mm的钢板，长宽方向比成品大1～2mm即可，采用机械切割下料。

2.2 加工工艺路线

下料-铣削表面-钻孔-检验-入库

3.零件加工工艺过程卡

4.确定数控加工内容

该零件的工艺过程卡中，工序2加工平面。加工平面包括平面、凹槽和凸坛。工序3加工孔。加工通孔时由于孔比较深，需要用钻孔循环进行加工，以保证加工质量。

因此将工序2和工序3确定在数控铣床上进行加工，并且分别进行数控加工工艺分析和设计数控加工程序。

5.正面数控加工设计

5.1 指定工序2的加工步骤铣平面—铣凹槽—钻孔—镗孔

5.2 确定装夹方案

传统的组合夹具或专用夹具一般具有工件的定位和夹紧、刀具的导向和对刀等四种功能，而数控机床上由程序控制刀具的运动，不需要利用夹具限制刀具的位置，即不需要夹具的对刀和导向功能，所以数控机床所用夹具只要求具有工件的定位和夹紧功能，其所用夹具的结构一般比较简单。

通过对零件图的分析，采用传统装夹及能满足条件。

5.3 确定数控铣床 FANUC 0i MATE-TX

5.4 确定数控铣削刀具

共需要4把刀，1号刀为φ10、齿数为4的硬质合金立铣刀，2号刀为φ12mm麻花钻，3号刀为φ38麻花钻，4号刀为φ15的扩孔刀。

5.5 编程相关坐标点设点

1)选择中间孔中心点为坐标原点

2）深孔1坐标点为（55，14）深孔2为（-55，14）

3）换刀点设在（0，0,20）

5.6确定切削用量

选择铣削用量的原则是：首先选择尽可能大的背吃刀量 (端铣)或侧吃刀量 (圆周铣)，其次是确定进给速度，最后根据刀具耐用度确定切削速度。粗铣时切削力大，用高速钢铣刀加工时，进给量主要受到工艺系统刚度的限制，在刚度允许的情况下可取较大的每齿走刀

量，以取得较大的铣削效率。用硬质合金铣刀加工时，进给量的提高主要受到刀齿强度的限制。当加工表面的粗糙度要求较小时，进给量的大小由粗糙度要求确定。当背吃刀量和进给量选定后，在保证铣刀耐用度以及机床动力和刚度允许的情况下，尽可能选择较大的铣削速度，其推荐值可查相关表格或通过铣刀耐用度公式来计算确定。

钻、扩、铰孔切削用量可根据刀具直径、刀具属性以及材料属性等参数查相关表格确定。

确定切削用量相关公式有：V=nπD/(1000×60) (m/s)

式中 V ----切削速度，； D----刀具直径，mm； n----主轴转速，。

Vf=n?fz?z

式中 Vf----进给速度，；

n----主轴转速，；

z----铣刀齿数。

每分钟进给量为250mm/min 主轴转速为1270r/min 每分钟进给量为210mm/min

扩孔转速为S=600r/min,扩孔进给速度为0.1mm/r

5.7 刀具轨迹坐标值的数学处理

基点坐标值见表

5.8 程序编制及说明

6.背面数控加工设计

6.1 制订工序3的加工步骤

铣平面—铣凸台—铣槽-铣圆弧—钻孔

6.2 确定装夹方案

通过对零件图的分析，采用传统装夹及能满足条件。

6.3 确定数控铣削刀具

共需要三把刀，1号刀为φ10、齿数为4的硬质合金立铣刀，2号刀为φ12mm麻花钻，3号刀为扩孔刀。

6.4 编程相关坐标点设点

1）坐标系原点设在工件几何中心位置

2）换刀点设在（0，0,100）

3）深孔坐标分别为（-55，14）和（55，14）

6.5确定切削用量

选择铣削用量的原则是：首先选择尽可能大的背吃刀量 (端铣)或侧吃刀量 (圆周铣)，其次是确定进给速度，最后根据刀具耐用度确定切削速度。粗铣时切削力大，用高速钢铣刀加工时，进给量主要受到工艺系统刚度的限制，在刚度允许的情况下可取较大的每齿走刀量，以取得较大的铣削效率。用硬质合金铣刀加工时，进给量的提

高主要受到刀齿强度的限制。当加工表面的粗糙度要求较小时，进给量的大小由粗糙度要求确定。当背吃刀量和进给量选定后，在保证铣刀耐用度以及机床动力和刚度允许的情况下，尽可能选择较大的铣削速度，其推荐值可查相关表格或通过铣刀耐用度公式来计算确定。

钻、扩、铰孔切削用量可根据刀具直径、刀具属性以及材料属性等参数查相关表格确定。

确定切削用量相关公式有：V=nπD/(1000×60) (m/s)

式中 V----切削速度，； D----刀具直径，mm； n----主轴转速，

Vf=n?fz?z

式中 Vf----进给速度，

n----主轴转速，； z----铣刀齿数。

每分钟进给量为250mm/min 主轴转速为1270r/min 每分钟进给量为210mm/min

扩孔转速为S=600r/min,扩孔进给速度为0.1mm/r

6.6 刀具轨迹坐标值的数学处理

6.7程序编制及说明

数控加工程序单

7.程序输入及机床操作

程序如下：

T0101

N10 G90 G92 X0 Y0 Z100;

N20 G00 Z2;

N30 M03 S 600;

N40 G01 Z-10;

N50 G01 X20.7 F60;

N60 G03 X19.6 Y5.8 R10;

N70 G01 X8.2 Y22;

N80 G03 X-5.8 Y19.6 R10;

N90 G01 X-20.7 Y-5.8;

N110 G01 X-5.8 Y-19.6;

N120 G03 X5.8 Y-19.6;

N130 G01 X19.6 Y-5.8;

N140 G03 X20.7 Y0;

N150 G00 Z100;

N160 G00 X0 Y43.5;

N170 G01 Z2 F50;

N180 G01 X-10;

N190 G03 X-4.2 Y39.2 R10; N200 G01 X-40.4 Y-21.8;

N210 G03 X-51.7 Y-43.2 R5; N220 G03 X-41.1 Y-34.2 R20; N230 G03 X-41.4 Y-41 R5;

N240 G01 X36.7 Y-41;

N250 G03 X41.1 Y-33.4 R5;

N260 G03 X45.2 Y-25.8 R25;

N270 G03 X48.9 Y18.9 R5;

N280 G01 X8.2 Y39.3;

N290 G03 X0 Y43.5;

N300 G00 Z100;

T0202

N310 G00 X55 Y14;

N320 G01 Z2 F60;

N330 G99 G82 X55 Y14 Z-38.5 P1000 R3;

N340 G01 Z100;

T0303

N350 G99 G82 X-55 Y14 Z-38.5 P1000 R3; N360 G01 Z100;

T0404

N370 G99 G82 X-55 Y14 Z-38.5 R3;

N380 G01 Z100;

N390 G00 X82 Y-42;

N400 G01 Z-10 F60;

N410 G01 X65;

N420 G03 X65 Y-58 R8;

N430 G01 X82 Y-58;

N440 G00 Z100;

N450 X0 Y0 ;

N460 M05 ;

N470 M30

7.1 程序输入及调试

输入程序后必须进行程序调试。所谓程序调试，是将编制的程序在投入实际运行前，用手工或编译程序等方法进行测试，修正错误的过程。可利用机床的程序预演功能以拾刀运行程序方式进行，还可对每个子程序进行单独测试。在程序测试过程中，可根据实际情况修调进给倍率开关，根据机床的实际运动位置动作以及机床的报警等来检查程序是否正确。

7.2 程序校验

7.2.1 数控加工仿真程序输入仿真系统，对刀加工。利用轨迹仿真判断撞到顺序是否正确，是否存在过切，是否在走到路线，拾刀下刀，切入切出等处出错误。

7.2.2 机床的程序预演功能程序输入完以后，把机械主轴运动以及 MST 等辅助功能锁定，以自动循环模式让数控铣床静态下执行程序。

7.2.3 拾刀空运行程序在自动模式下运行程序，通过图形显示的刀具运动轨迹和坐标数据等判断走刀路线是否最短，加工过程是否撞刀，换刀等辅助动作是否尊在不合理，以及程序的加工方向是否正确

等。

7.2.4 首件试切对刀加工，首件试切。通过首件试加工，检测该程序所切零件尺寸精度，表面粗糙度，倒角倒圆，形位公差等是否满足图样要求，即主要检查加工参数的正确与否，通过实际加工工件质量状态对照修改程序。

7.3 机床操作数控机床是多种多样的，所使用的数控系统更是种类繁多。要正确使用一台数控机床并充分发挥其功能，必须首先了解操作手册有关规定。尽面熟练操作使用该设备。

7.3.1 回零

机床返回参考点后，控制系统与机床同步，并建立机床坐标系。接下来就要安装工作，工件在工作台上的安装位置是任意的，因此在工件正确安装后都要进行对刀操作。

7.3.2 对刀

对刀的目的就是寻找工件在机床坐标系中的位置，工件在机床坐标系中的位置又是通过工件上某一特定点在机床坐标系中的位置来反映，对到点应选择在工件的端面上回转中心处。 7.3.3 设置加工参数

按加工需要将准备好的加工参数进行设置，调整。