铣削零件的数控加工工艺及编程设计

毕业设计说明书题目典型铣削零件的数控加工工艺及编程专业班级学生姓名指导教师年月日此零件为一平面槽形零件，本文主要通过分析零件图纸，找出所需的数据，确定零件形状；然后确定加工的装夹方案，设计合理的夹具；接着就是根据分析图纸所得的数据，以及装夹的方法，编写加工工艺路线及设定铣削参数与铣削用量；最后就是根据前面的分析，编写加工程序，进行零件加工。

关键词：工艺路线切削用量数控编程1 零件图 (5)1.1 零件图的分析 (6)1.2 技术要求分析 (6)2 设备的选择 (6)3 工件的装夹 (7)3.1 毛坯的选择 (7)3.2 零件的装夹 (7)4 工艺路线 (7)4.1 表面加工方法的选择 (8)4.2 加工阶段的划分 (8)4.3 加工顺序的安排 (8)4.4 工序的集中和分散 (9)5 合理的选择刀具 (10)5.1 刀具的选择原则 (10)5.2 数控铣削刀具的选择 (10)6 切削用量的选择 (11)6.1 切削用量的具体参数 (12)6.2 切削用量的选取 (13)7 拟定数控加工工艺卡 (14)8 数控编程 (14)8.1 数控编程的分类 (14)8.2 加工程序清单 (14)9 走刀路线图 (21)设计总结 (22)参考文献 (23)致谢 (24)附录 (25)典型铣削零件的数控加工工艺及编程前言数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。

这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。

因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。

在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。

特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。

但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。

在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。

现就一平面槽形零件数控铣削加工工艺分析举例。

平面槽形零件是数控铣削加工中常见的零件之一。

其轮廓曲线由直线-圆弧、圆弧-圆弧、圆弧-非圆曲线以及非圆曲线等组成.加工中多采用两轴以上联动的数控铣床,加工工艺过程也大同小异，下面以下图所示的平面槽形凸轮为例,分析其数控铣削加工工艺。

1 零件图图1.1为该零件的二维图，图1.2为该零件的三维图。

零件材料45#钢。

图1.1 零件二维图图1.2 零件三维图1.1 零件图的分析零件的视图应符合国家标准要求，位置准确，表达清楚；几何要素（点、线、面）之间的关系（如相交、相切、平行）应准确，尺寸标注应完整清晰。

从图 1.1可以看出，该零件的的主要加工部位为零件上下表面、150×150外轮廓、圆弧外形、槽、中间Φ40的孔；该零件的视图符合国家标准要求，位置精确，表达清楚，几何要素间的关系准确，尺寸标注完整。

1.2 技术要求分析零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。

进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性，以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。

同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增加不必要的成本。

从图 1.1中可以看出该零件的加工尺寸精度要求较高，最高公差达到0.03mm，在数控铣削中可以达到此要求；其表面粗糙度要求为全部加工表面Ra3.2um，在数控铣削中可以达到此要求。

该零件无形位公差要求，在这里按照IT10—IT12来确定。

2 设备的选择由于该零件属于单件小批量生产，因此不用考虑生产效率等问题，只要在能够保证其精度要求的前提下选择相应的设备进行加工即可，但为了减少人为的换刀量，根据现有的数控机床，确定选择由云南CY集团有限公司生产的CY-VMC850系列数控立式加工中心，其主要技术参数如下：系统配置： FANUC工作台面积(mm)：460×950(500×1050)行程(X-Y-Z)(mm)：800×500×550主轴锥孔：BT40主功率(KW)：7.5/11主轴变速系统转速(rpm)：50-6000伺服机床结构：台湾主轴、全防护、贴塑滑轨、电柜空调备注：16把斗笠式刀库、20把圆盘式刀库机床重量(吨)：63 工件的装夹3.1 毛坯的选择毛坯是根据零件所要求的形状，工艺尺寸等方面而制成的供进一步加工使用的生产对象。

毛坯种类的选择不仅影响着毛坯制造的工艺装备及制造费用，对零件的机械加工工艺装备及工具的消耗，工时定额计算有很大影响。

确定毛坯的形状与尺寸的步骤是：首先选取毛坯加工余量和毛坯公差；其次将毛坯加工余量叠加在零件相应加工表面上，从而计算出毛坯尺寸，最后标注毛坯尺寸与公差，其总的要求是：减少“肥头大耳”，实现少屑或无屑加工。

因此毛坯要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。

根据零件的图样分析以及零件的材料要求，选择45#钢；依据毛坯的选择原则，综合考虑零件的使用要求，以及机械加工的效率和经济性，确定毛坯的尺寸为155×155×35mm。

3.2 零件的装夹从零件图中的分析可以看出，该零件属于规则的方形零件，因此可选择数控铣削通用夹具——机用虎钳。

在数控铣床加工中，对于较小的零件，在粗加工、半精加工和精度要求不高时，是利用机用虎钳进行装夹的。

机用虎钳装夹的最大优点是快捷，但夹持范围不大。

使用机用虎钳安装工件时的注意事项：1）在工作台上安装机用虎钳时，要保证机用虎钳的正确位置。

当机用虎钳底面没有定位键时，应该使用百分表找正固定钳口面。

2）夹持工件时的位置要适当，不应该装夹在机用虎钳的一端。

3）安装工件时要考虑铣削时的稳定性。

4）铣削长形工件时，可使用两个夹具把工件夹紧。

4 工艺路线零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。

在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择工序集中和分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。

4.1 表面加工方法的选择表面加工方法的选择就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理加工方法。

在选择时一般先根据表面的精度及粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的，即确定加工方案。

由于获得同一精度和粗糙度的加工方法有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑下列因素：（1）工件材料的性质。

（2）工件的结构和尺寸。

（3）生产类型。

（4）具体的生产条件。

从图1.1中可以看出，该零件表面粗糙度为Ra3.2um，精度要求较高，又因该零件为45#钢，其切削性能好，硬度低，因此确定该表面的加工方法为：粗铣→精铣。

4.2 加工阶段的划分针对该零件的形状特性及精度要求，将该零件划分为以下几个阶段：粗加工阶段——主要任务是切除表面上的大部分余量，其关键问题是提高生产率。

精加工阶段——保证各主要表面达到图样尺寸及精度要求，其主要问题是如何保证加工质量。

4.3 加工顺序的安排先粗后精——先安排粗加工，再安排精加工。

先面后孔——本题中无孔，因此先加工平面，后加工槽。

基面先行——本题中考虑先加工下表面（无槽的那面），然后以此面为基准，加零件上表面（有带槽的那面）。

4.4 工序的集中和分散经过以上所述，零件加工的工步顺序已经基本排定，如何将这些工步组成工序，就需要考虑采用工序集中还是工序分散的原则。

（1）工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。

其主要特点是：①可以采用高效机床和工艺设备，生产率高。

②减少设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力物力。

③减少工件安装次数，利于保证表面间的位置精度。

④采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。

（2）工序分散工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长，其特点是：①设备和工艺装备比较简单，便于调整，易于适应产品的更换。

②对工人技术要求较低。

③可以采用最合理的切削用量，减少机动时间。

④所需设备和工艺装备数目多，操作工人多，占地面积大。

在拟定工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性。

一般情况下，单件小批量生产时，只能工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；大批量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水生产。

批量生产应尽可能的采用效率较高的半自动机床，使工序适当集中，从而有效的提高生产效率。

根据该零件的结构工艺性、生产规模和技术要求，确定该零件采用工序集中的方法制定加工工艺。

综上所述，该零件的加工工艺路线如下所示：工序1 下料，准备155×155×35mm的钢板，材料45#钢。

工序2 铣削平面及外轮廓，保证总厚度为32，外形尺寸为150×150×22mm。

工序3 掉头装夹150×150的边，铣削另一表面，钻孔，铣槽。

工序4 去尖边毛刺。

工序5 检验。

5 合理的选择刀具刀具寿命与切削用量有密切关系。

在制定切削用量时，应首先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标而定。

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标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。

5.1 刀具的选择原则选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。

复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。

对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，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，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。

车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。

大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。

与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。

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、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。