數(shù)控銑床加工模型機程序庫畢業(yè)設(shè)計

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1、引言 畢業(yè)設(shè)計是我們大學學習生活的很重要的一部分，是我們在校學習的最后的一個環(huán)節(jié)，是評價我們是否是一個合格大學生的一個很重要標準，因此在做畢業(yè)設(shè)計時，我都是懷著很重視的態(tài)度去做的。 在剛接到要做畢業(yè)設(shè)計的任務，我一下子感到無從下手，有點迷茫，由于從沒有做過這樣的設(shè)計，經(jīng)過幾天的查找資料，我發(fā)現(xiàn)數(shù)控加工是機械行業(yè)一門新的專業(yè)，數(shù)控技術(shù)是數(shù)字程序控制數(shù)控機械實現(xiàn)自動工作的技術(shù)。它廣泛用于機械制造和自動化領(lǐng)域，較好地解決多品種、小批量和復雜零件加工以及生產(chǎn)過程自動化問題。隨著計算機、自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已廣泛地應用于數(shù)控機床、機器人以及各類機電一體化設(shè)備上。同時，社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，

2、對數(shù)控裝置和數(shù)控機械要求在理論和應用方面有迅速的發(fā)展和提高。隨著改革開放深入發(fā)展，全國特別是國有大中型企業(yè)及三資企業(yè)，在生產(chǎn)中都廣泛地應用了數(shù)控加工技術(shù)和計算機輔助加工技術(shù)。由于市場競爭日益激烈，從而導致對專業(yè)人才的大量需求。 隨著民營經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)(如廣東，浙江、江蘇、山東)，數(shù)控人才更是供不應求， 所以我覺得數(shù)控行業(yè)有著十分廣闊的前景，所以就有試著做這方面設(shè)計的念頭，又因為我們在校時也開了這方面的課程，我對數(shù)控的編程又有一定的了解，就選擇了數(shù)控銑床加工及程序庫的建立這個課題。我也很愿意接受這個任務，來自我檢驗一下自己是否合格一個的大學生。 　

3、 第1章 數(shù)控銑床概述 1.1數(shù)控銑床的分類 數(shù)控銑床可按通用銑床的分類方法分為以下3類： （1）數(shù)控立式銑床 數(shù)控立式銑床主軸軸線垂直于水平面，這種銑床占數(shù)控銑床的大多數(shù)，應用范圍也最廣。目前三坐標數(shù)控立式銑床占數(shù)控銑床的大多數(shù)，一般可進行三軸聯(lián)動加工。 （2）臥式數(shù)控銑床 臥式數(shù)控銑床的主軸軸線平行于水平面。為了擴大加工范圍和擴充功能，臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)臺或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)臺的方式來實現(xiàn)四軸和五軸聯(lián)動加工。這樣既可以加工工件側(cè)面的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓，又可以實現(xiàn)在一次裝夾中通過轉(zhuǎn)臺改變零件的加工位置也就是通常所說的工位，進行多個位置或工作面的加工。 （3）立

4、臥兩用轉(zhuǎn)換銑床 這類銑床的主軸可以進行轉(zhuǎn)換，可在同一臺數(shù)控銑床上進行立式加工和臥式加工，同時具備立、臥式銑床的功能。 1.2數(shù)控銑床的主要加工對象 （1）平面類零件 平面類零件的特點表現(xiàn)在加工表面既可以平行水平面，又可以垂直于水平面，也可以與水平面的夾角成定角；目前在數(shù)控銑床上加工的絕大多數(shù)零件屬于平面類零件，平面類零件是數(shù)控銑削加工中最簡單的一類零件，一般只需要用三坐標數(shù)控銑床的兩軸聯(lián)動或三軸聯(lián)動即可加工。在加工過程中，加工面與刀具為面接觸，粗、精加工都可采用端銑刀或牛鼻刀。 （2）曲面類零件 曲面類零件的特點是加工表面為空間曲面，在加工過程中，加工面與銑刀始終為點接觸。

5、表面精加工多采用球頭銑刀進行。 1.3數(shù)控銑床加工的特點 數(shù)控銑床加工的特點數(shù)控銑削加工除了具有普通銑床加工的特點外，還有如下特點： （1）零件加工的適應性強、靈活性好，能加工輪廓形狀特別復雜或難以控制尺寸的零件，如模具類零件、殼體類零件等。 （2）能加工普通機床無法加工或很難加工的零件，如用數(shù)學模型描述的復雜曲線零件以及三維空間曲面類零件。 （3）能加工一次裝夾定位后，需進行多道工序加工的零件。 （4）加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。 （5）生產(chǎn)自動化程序高，可以減輕操作者的勞動強度。有利于生產(chǎn)管理自動化。 （6）生產(chǎn)效率高。 （7）從切削原理上講，無論端銑或是周銑都屬于斷

6、續(xù)切削方式，而不像車削那樣連續(xù)切削，因此對刀具的要求較高，具有良好的抗沖擊性、韌性和耐磨性。在干式切削狀況下，還要求有良好的紅硬性。 1.4數(shù)控銑床刀具的選擇 數(shù)控銑床切削加工具有高速、高效的特點，與傳統(tǒng)銑床切削加工相比較，數(shù)控銑床對切削加工刀具的要求更高，銑削刀具的剛性、強度、耐用度和安裝調(diào)整方法都會直接影響切削加工的工作效率；刀具的本身精度，尺寸穩(wěn)定性都會直接影響工件的加工精度及表面的加工質(zhì)量，合理選用切削刀具也是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一。 1.4.1孔加工刀具的選用 （1）數(shù)控機床孔加工一般無鉆模，由于鉆頭的剛性和切削條件差，選用鉆頭直徑D應滿足L/D≤5（L為鉆孔深度）的條

7、件。 （2）鉆孔前先用中心鉆定位，保證孔加工的定位精度。 （3）精鉸孔可選用浮動絞刀，鉸孔前孔口要倒角。 （4）鏜孔時應盡量選用對稱的多刃鏜刀頭進行切削，以平衡徑向力，減少鏜削振動。 （5）盡量選擇較粗和較短的刀桿，以減少切削振動。 1.4.2銑削加工刀具選用 （1）鑲裝不重磨可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的銑刀主要用于銑削平面，粗銑時銑刀直徑選小一些，精銑時銑刀直徑選大一些，當加工余量大且余量不均勻時，刀具直徑選小一些，否則會造成因接刀刀痕過深而影響工件的加工質(zhì)量。 （2）對立體曲面或變斜角輪廓外形工件加工時，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀、盤形銑刀。 （3）高速鋼立銑刀多

8、用于加工凸臺和凹槽。如果加工余量較小，表面粗糙度要求較高時，可選用鑲立方氮化硼刀片或鑲陶瓷刀片的端面銑刀。 （4）毛坯表面或孔的粗加工，可選用鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀進行強力切削。 （5）加工精度要求較高的凹槽，可選用直徑比槽寬小的立銑刀，先銑槽的中間部分，然后利用刀具半徑補償功能銑削槽的兩邊。 表1.1 刀具材料應具備的性能表 希望具備的性能 作為刀具使用時的性能 希望具備的性能 作為刀具使用時的性能 高硬度（常溫及高溫狀態(tài)） 耐磨損性 化學穩(wěn)定性良好 耐氧化性耐擴散性 高韌性（抗彎強度） 耐崩刃性耐破損性 低親和性 耐溶著、凝著（粘刀）性 高耐熱性 耐塑性變形

9、性 磨削成形性良好 刀具制造的高生產(chǎn)率 熱傳導能力良好 耐熱沖擊性耐熱裂紋性 鋒刃性良好 刃口鋒利表面質(zhì)量好微小切削可能 （6）對刀具的基本要求： 1）刀剛性要好。銑刀剛性要好的目的有二：一是為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要；二是為適應數(shù)控銑床加工過程中難以調(diào)整切削用量的特點； 2）銑刀的耐用度要高。尤其是當一把銑刀加工的內(nèi)容很多時，如刀具不耐用而磨損較快，不僅會影響零件的表面質(zhì)量與加工精度，而且會增加換刀引起的調(diào)刀與對刀次數(shù)，也會使工作表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺階，從而降低了零件的表面質(zhì)量。 除上述兩點之外，銑刀切削刃的幾何角度參數(shù)的選擇及排屑性能等也非常重要。

10、切削粘刀形成積屑瘤在數(shù)控銑削中是十分忌諱的，總之，根據(jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率和獲得滿意加工質(zhì)量的前提。具體選擇的刀具將在工藝文件里表現(xiàn)出來。 第2章 數(shù)控銑削編程 2.1數(shù)控銑削編程的基本知識 數(shù)控機床和普通機床不同，整個加工過程中不需要人的操作，而由程序來進行控制。在機床上加工零件時，首先要分析零件圖樣的要求、確定合理的加工路線及工藝參數(shù)、計算刀具中心運動軌跡及其位置數(shù)據(jù)；然后把全部工藝過程以及其他輔助功能（主軸的正轉(zhuǎn)與反

11、轉(zhuǎn)、切削液的開與關(guān)、變速、換刀等）按運動順序，用規(guī)定的指令代碼及程序格式編制成數(shù)控加工程序，經(jīng)過調(diào)試后記錄在控制介質(zhì)上；最后輸入到書空機床的數(shù)控裝置中，以此控制數(shù)控機床完成工件的全部加工過程。因此，把從零件圖樣開始到獲得正確的程序載體為止的全過程稱為零件加工程序的編制。 所謂數(shù)控編程，一般指包括零件圖樣分析、工藝分析與設(shè)計、圖形數(shù)學處理、編寫并輸入程序清單、程序校驗的全部工作過程。數(shù)控編程可分為手工編程和自動編程兩種方式。 2.1.1手工編程 手工編程是指程序編制的整個過程步驟幾乎全部是由日人工來完成的。對于幾何形狀不太復雜的零件，所需要的加工程序不長，計算也比較簡單，出錯的機會較少，這

12、時用手工編程即及時又經(jīng)濟，因而手工編程仍被廣泛地應用于形狀簡單的點位加工及平面輪廓加工中。但是工件復雜，特別是加工非圓弧曲線、曲面等表面，或工件加工程序比較長的，使用手工編程將十分煩瑣、費時，而且容易出現(xiàn)錯誤，常會出現(xiàn)手工編程工作跟不上數(shù)控機床加工的情況。影響數(shù)控機床的開動率。此時必須用自動編程的方法編制程序。 2.1.2自動編程 自動編程有兩種：APT軟件編程和CAM軟件編程。APT軟件是利用計算機和相應的處理程序后置處理程序進行處理，以得到加工程序的編程方法。在具體的編程過程中，除擬定工藝方案仍主要依靠人工方案外，有些自動編程系統(tǒng)能自動確定最佳的加工工藝參數(shù)，其余的工作，包括數(shù)值計算、

13、編寫程序單、制作控制介質(zhì)、程序檢驗等各項工作均由計算機自動完成。編寫人員只需根據(jù)圖樣的要求，使用數(shù)控語言編寫出零件加工的源程序，送入計算機，由計算機自動地進行數(shù)值計算、后置處理，編寫出零件加工程序單，賓噶在屏幕模擬顯示加工過程，及時修改，直至自動穿出數(shù)據(jù)加工紙帶，或?qū)⒓庸こ绦蛲ㄟ^直接通信的方式送入數(shù)控機床，指揮機床工作。 CAM軟件是將加工零件以圖形形式輸入計算機，由計算機自動進行數(shù)值計算前置處理，在屏幕上形成加工軌跡，及時修改，再通過后置處理形式加工程序輸入數(shù)控機床進行加工。自動編程的出現(xiàn)使得一些計算煩瑣、手工編寫橫困難的。或手工無法編出的程序都能實現(xiàn)。 2.1.3編程坐標原點位置的選擇

14、 銑床上編程坐標原點的位置是任意的，他是編程人員在編制程序時根據(jù)零件的特點來選定的，為了變成方便，一般要根據(jù)工件形狀和標注尺寸的基準以及計算最方便的原則來確定的工件上某一點為坐標原點，具體選擇注意如下幾點： （1）編程坐標原點應選在零件圖的尺寸基準上，這樣便于坐標值的計算，并減少計算錯誤。 （2）編程坐標原點應盡量選在精度較高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。 （3）對稱的零件，編程坐標原點應設(shè)在對稱中心上；不對稱的零件，編程坐標原點應設(shè)在外輪廓的某一角上。 （4）Z軸方向的零點一般設(shè)在工件表面。 2.2數(shù)控銑削加工坐標系的建立 為了描述點在平面和空間中的位置，首先需要定義

15、一個確定方向和相對位置的坐標系，數(shù)控機床的坐標系采用右手直角笛卡兒坐標系。它規(guī)定直角坐標X、Y、Z三個坐標軸的正方向用右手法則判定，圍繞各坐標軸的旋轉(zhuǎn)軸A、B、C的正方向用右手螺旋法則判定。數(shù)控加工采用的是空間三維坐標系，三維坐標系是在二維即平面坐標系的基礎(chǔ)上增加了一個垂直方向的軸，通常稱之為Z軸，為平行于機床主軸的坐標軸，如圖1所示。 圖1 數(shù)控銑床的坐標系 2.2.1建立加工坐標系的步驟 為了在數(shù)控設(shè)備上加工零件，首先需要確定工件在機床上的位置，因此，必須建立一個與加工零件相關(guān)的坐標系，雖然數(shù)控設(shè)備的優(yōu)勢在于允許或者機床上、或者工件上、或者夾具上的任何位置都可以作為數(shù)控編

16、程的零點而建立坐標系，但最佳的解決方案選擇既簡單又方便定位的位置，這樣操作者通過按控制面板上的幾個按鈕就可以完成建立加工坐標系了。具體操作可以簡單的定義為以下幾個步驟： （1）根據(jù)數(shù)控編程坐標系或加工坐標系確定零件坐標系的位置和坐標軸的方向。 （2）利用零件和夾具上定位面建立加工坐標系。 （3）校正加工坐標系，通過校正加工坐標系，使建立的加工坐標系滿足數(shù)控加工的要求。 2.2.2建立加工坐標系的要素 幾何元素點、線、面對找正和校正加工坐標系非常有用，一個關(guān)鍵的因素是可以確定零件和夾具上的特征位置，進而確定加工坐標系的位置。在實際操作中，零件和夾具上的定位面、定位孔等經(jīng)常作為找正和校正

17、加工坐標系的主要手段，這主要基于通過簡單的幾何運算就可以將機床坐標系和零件坐標系聯(lián)系起來。以下是建立加工坐標系的三個要素。 （1）確定坐標平面：選擇和找正定位面確定工作平面的方向和位置。 （2）確定坐標軸方向：平移或旋轉(zhuǎn)所測量的元素作為方向矢量確定加工坐標系的坐標軸方向，旋轉(zhuǎn)元素需垂直于已找正的元素。這控制著軸線相對于工作平面的旋轉(zhuǎn)定位。 （3）確定坐標系原點：作為定義X、Y、Z坐標軸的原點或零點。 2.3數(shù)控銑床的零點 數(shù)控程序的刀位點位置和刀位矢量確定依賴于加工坐標系的位置，所以，在加工零件前必須確定加工坐標系或編程坐標系的準確位置。 在普通設(shè)備上加工工件時，操作技師通常使用刀

18、具的刃邊或刃口來確定工件的邊緣位置作為加工的零點，然后用機床刻度盤的刻度值或者數(shù)字顯示器顯示的讀數(shù)通過簡單的數(shù)學運算來確定工作坐標系的零點，所有的位置都以此點作為參考點，這也就是加工坐標系的由來。 數(shù)控銑床和普通銑床的工作原理是一樣的：加工前必須確定工件在機床上的位置，或者用刻度盤值或者用位置數(shù)字顯示器的數(shù)值給零件定位。然后，操作者通過按數(shù)控機床控制面板上的按鈕來建立加工坐標系，也就是通常所說的零點。只不過零點的位置確定通過數(shù)控設(shè)備控制系統(tǒng)內(nèi)部的運算來完成。 在數(shù)控銑床上建立工件的加工坐標系，是為了確定工件在加工坐標系中的準確位置，首先應該了解兩個零點的概念，它們分別是機床坐標系原點和加工

19、坐標系原點。 數(shù)控銑床都有一個參考點，也就是通常所說的機床坐標系原點或機床的初始位置，是由機床制造商設(shè)置在機床上的一個固定基準位置點，通過限位開關(guān)或傳感器來建立。作用是使機床與控制系統(tǒng)同步，建立測量機床運動的起始點。從實際意義上講，機床零點是固定不變的，通常在機床的右上方。當機床啟動后，機床必須執(zhí)行返回到機床零點的固定循環(huán)程序即初始化程序，然后將機床參考點和機床原點之間的偏置值自動存儲在機床控制單元MCU（Machine Control Unit）中。 對于數(shù)控編程和數(shù)控加工來說，還有一個重要的原點是程序原點，是編程員在進行數(shù)控編程時定義的幾何基準點，并以此點作為加工坐標系的原點，即通常所

20、說的工件原點。工件坐標系是零件進行數(shù)控編程時確定的加工坐標系。 2.4數(shù)控銑床偏置 2.4.1機床偏置的概念 機床零點和工作零點之間的距離，叫做偏置。每個坐標軸都有互相關(guān)聯(lián)的各自的偏置值，該值存儲在機床控制單元的偏置寄存器中。在進行零件數(shù)控加工時，機床控制單元將一直存儲這些偏置值，并利用這些偏置值自動跟蹤和移動刀具到正確的位置。偏置值也可以在機床控制單元中進行編輯或調(diào)整。例如：在X-偏置值上加1mm，則整個坐標系就會向X正向移動1mm，一種常見的控制工件加工質(zhì)量而進行的調(diào)整方法。 2.4.2機床坐標系的設(shè)置和偏置 現(xiàn)在，大多數(shù)數(shù)控機床都能建立多個工件偏置來定義多個工件坐標系。事實上，

21、即便加工同一個工件需要建立多個工件坐標系，也無需完全重新建立工作坐標系。該任務可以通過設(shè)置G代碼或G指令來完成工件的偏置。最常用的坐標系設(shè)置指令為G54，其他坐標系設(shè)置指令為G55～G59等。 建立另一個工件坐標系指令代碼可以是常見的G54～G59，也可以為其他的G代碼，完全取決于機床制造商為偏置值而設(shè)定的G代碼定義格式。必須在你的零件程序中使用該代碼定義偏置值或坐標系。 設(shè)置工件偏置必須通過刀尖或刀具刃部接觸零件或其他方法來完成，所定義的工件各軸的偏置值X、Y、Z存儲在機床控制單元的寄存器中。 數(shù)控機床開機時，必須先確定機床原點，即刀架返回參考點的操作。只有機床參考點被確認后，刀具（或

22、工作臺）移動才有基準。 第3章 銑削工藝及程序庫創(chuàng)建 3.1典型零件的加工工藝及程序庫創(chuàng)建 在數(shù)控加工前，要將機床的運動過程、零件的工藝過程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序，這就要求程序設(shè)計人員具有多方面的知識基礎(chǔ)。在程序編制中，編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系。因為在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進行定義，手工編程時要計算出每個節(jié)點的坐標，無論哪一點不明確或不確定，編程都無法進行。 零件一：圓弧連接凸臺 圖3.1圓弧連接凸臺零件圖 （1）零件加工

23、工藝分析。由圖3.1可知，該工件為Φ55mm的圓鋼料，為確保工件可靠夾緊，應用平臺鉗及V形塊裝夾工件。由于輪廓中的凹圓弧半徑僅為7mm，故所用銑刀直徑只能小于12mm，刀具材料的選擇由車間工具庫存決定。本工序外輪廓銑削選Φ12mm的高速鋼銑刀，加工工藝過程如下： 1）手動方式或MDI方式銑削零件上表面，確定輪廓深度測量基準。 2）手動方式或MDI方式預鉆Φ12x6mm孔。 3）粗、半精銑零件外輪廓及Φ16x6mm孔。 4）精銑零件外輪廓及φ16x6mm孔。 （2）刀具及切削用量的選擇。加工零件所需的刀具及其切削用量選擇如表3.1所示。 表3.1 加工刀具及切削參數(shù) 序號 加工內(nèi)

24、容 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速(r/mm) 進給速度(mm/min) 刀具補償 類型 材料 半徑 長度 1 銑上表面 Φ100mm可轉(zhuǎn)位面銑刀 硬質(zhì)合金 1000 400 　 　 2 預鉆Φ12x6mm孔 Φ12mm鉆頭 高速鋼 300 50 　 　 3 粗、半精銑零件輪廓及 Φ16x6mm孔 Φ12mm三刃立銑刀 高速鋼 300 50 100 D1=6.5mm D2=6.1mm H1 4 精銑零件外輪廓及Φ16x6mm孔 Φ12mm四刃立銑刀 400 200 D3=R刀 H2 （3）確定編程原點位置及相關(guān)

25、的數(shù)值計算。根據(jù)工藝分析，為方便計算與編程，選O點為編程原點，輪廓各基點坐標值略寫。 （4）程序編制 O3210 N10 G54 G17 G90 G40 G49 G94 N20 M03 S300 N30 G43 G00 Z100 H1 N40 G00 X-50.0 Y-40.0 N50 Z-5.9 M08 N60 D1 F50 N70 M98 P3211 N80 G00 Z-6.0 N90 D2 F100 N100 M98 P3211 N110 G49 G00 Z150.0 N120 M05 N130 M01 N140 M03 S400 N150 G43 G

26、00 Z100 H2 N160 Z-6.0 N170 D3 F120 N180 M98 P3211 N190 G49 G00 Z150.0 N200 M30 N210 M50 O3211 N10 G42 G00 X-40.0Y-14.75 N20 G01 X23.0 N30 Y13.25 N40 X20.0 N50 G02 X6.0 R7.0 N60 G01 Y21.25 N70 G03 X-6.0 R6.0 N80 G01 Y13.25 N90 G02 X-20.0 R7.0 N100 G01 X23.0 N110 Y-20.0 N120 G40 G00

27、 X-50.0 Y-40.0 N130 M99 零件二：棘輪 圖3.2棘輪零件圖 （1）加工工藝分析 該零件主要加工內(nèi)容有花形凸臺及四個Φ10孔和一個Φ12孔，Φ12孔與下表面有垂直度要求，加工時要以下表面作定位基準。尺寸精度和表面精度要求不高，花形凸臺采用粗、精銑加工，Φ12孔鉆底孔后采用鉸孔可達到設(shè)計要求。 1）加工基準的選擇：以下表面定位、三爪卡盤裝夾銑花形凸臺及孔的加工。 2）加工刀具的選擇：Φ12立銑刀銑花形凸臺；Φ10孔用Φ10麻花鉆；Φ3中心鉆、Φ11.8麻花鉆及Φ12的鉸刀。加工刀具表如表3.2所列。 表3.2加工刀具卡 序號 刀具編號 刀具名稱 刀

28、具規(guī)模 數(shù)量 用途 刀具材料 1 T02 立銑刀 Φ12 1 銑花形凸臺 高速鋼 2 T03 中心鉆 Φ3 1 銑Φ10孔 3 T04 麻花鉆 Φ10 1 打中心孔 4 T05 麻花鉆 Φ11.8 1 鉆Φ12底孔 5 T06 鉸刀 Φ12 1 鉸Φ12孔 3)數(shù)控加工工藝參數(shù)的選擇如表3.3所示 表3.3加工工藝參數(shù)的選擇 單位 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 工步號 工步作業(yè)內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格 刀補號 補償號 主軸轉(zhuǎn)速/(r.min) 進給速度/(r.min) 背吃刀量/mm 備

29、注 1 粗銑花形凸臺 T02 Φ12立銑刀 D02 H02 600 60 4 　 2 精銑花形凸臺 T02 Φ12立銑刀 D03 H02 900 80 8 　 3 打中心孔 T03 Φ3中心鉆 　 H03 1000 100 1.5 　 4 鉆Φ10孔 T04 Φ10麻花鉆 　 H04 450 45 5 　 5 鉆Φ12孔底孔Φ11.8 T05 Φ11.8麻花鉆 　 H05 450 45 5.9 　 6 鉸孔 T06 Φ12鉸刀 　 H06 150 45 0.5 　 （2）銑

30、花形凸臺加工程序 1）先粗銑花形凸臺Φ41.5外圓，分兩層、兩次環(huán)銑銑削，每層切深為4mm；再精銑外輪廓，切深8mm，再銑四個u形槽。程序如下： O3220 N02 G54 G90 G49 G40 G00 Z200 N03 M03 S600 N04 G00 X70 Y0 N05 Z10 M08 N06 G01 Z-4 F60 N07 X47 N08 G03 I-47 N09 G01 X41 N10 G03 I-41 N20 G01 X70 Y0 N40 Z-8 N50 G01 X47 N70 G03 I-47 N80 G01 X41 N90 G03 I-41

31、 N100 G42 G01 X35 Y0 D03 F80 N110 G03 X32.98 Y17.02 R35 N120 G02 X17.02 Y32.98 R50 N350 G69 N360 G00 Z100 M09 N370 M30 槽粗銑子程序 O3221 N10 S600 F60 N30 G00 G41 Y7 D03 N40 G01 X20 F40 N50 G03 Y-7 R7 N60 G01 X50 N70 G00 G40 Y0 N80 M99 N130 G03 X-17.02 R35 N140 G02 X-32.98 Y17.02 N150 G03

32、 Y-17.02 R35 N160 G02 X-17.02 Y-32.98 R50 N170 G03 X17.02 R35 N180 G02 X32.98 Y-17.02 R50 N190 G03 X35 Y0 R35 N200 G40 G01 X50 Y0 N210 M98 P3221 N220 M98 P3221 N230 G68 X0 Y0 R90 N240 M98 P3221 N210 M98 P3222 N220 G68 X0 Y0 R180 N230 M98 P3221 N240 M98 P3222 N310 G68 X0 Y0 R270 N320 M

33、98 P3221 N340 M98 P3222 槽精銑子程序 O3222 N10 S1000 F80 N30 G100 G41 Y7 D02 N40 G01 X20 F40 N50 G03 Y-7 R7 N60 G01 X50 N70 G00 G40 Y0 N80 M99 2）孔加工程序 打中心孔加工程序如下： O3223 N10 G54 G90 G40 G49 G00 X0 Y0 N20 M03 S1000 N30 Z100 N40 Z10 N50 G99 G81 Z-3.2 R5 F100 N60 G68 X0 Y0 R45 N70 G99 G8

34、1 X42.5 Y45 Z-11.2 R-7 N80 G68 X0 Y0 R135 N90 G99 G81 X42.5 Y45 Z-11.2 R-7 N100 G68 X0 Y0 R225 N110 G99 G81 X42.5 Y45 Z-11.2 R-7 N112 G68 X0 Y0 R325 N130 G98 G81 X42.5 Y45 Z-11.2 R-7 N140 G00 Z100 M05 N150 X0 Y0 N160 M30 手動方式鉆Φ11.8及Φ10的孔，鉆深25mm，程序參照O3223，這里省略程序。 手動方式鉸Φ12孔，鉸深25mm，程序參照O3223

35、，這里省略程序。 零件圖三：曹腔 圖3.3曹腔零件圖 （1）選擇工裝及工具 根據(jù)零件圖樣要求，選XK5032A型立式數(shù)控銑床。 1）工具選擇。工件采用平口鉗裝夾，試切法對刀。 2）量具選擇。輪廓尺寸、曹間距用游標卡尺測量，深度尺寸用深度游標卡尺測量，表面質(zhì)量用表面粗糙度樣板檢測，另用百分表校正平口鉗及工件上表面。 3）刀具選擇。刀具選擇如表3.4所示。 表3.4 數(shù)控刀具明細表 零件圖號 零件名稱 材料 數(shù)控刀具明細表 程序編號 車間 使用設(shè)備 　 模板 45 　3230 　 XK5032A數(shù)控銑 序號 刀具號 刀具名稱 刀

36、具圖號 刀具 刀補地址 換刀方式 加工部位 直徑 長度 直徑 長度 自動/手動 設(shè)定 補償 設(shè)定 1 T01 面銑刀 　 φ125 0 　 　 　 手動 零件上表面 2 T02 立銑刀 　 φ20 0 　 　 H01 手動 型腔 3 T03 鍵槽銑刀 　 φ8 4.2 4 　 D01 D02 H02 手動 槽 （2）確定切削用量 切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)機床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗用類比方法確定，如表3.5所示 （3）確定工件坐標系、對刀點和換刀點 確定以工件上表面中心

37、點為工件原點，建立工件坐標系。采用手動試切對刀方法。數(shù)控加工工序卡如表3.5所示。 表3.5 數(shù)控加工工序卡 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格（mm） 主軸轉(zhuǎn)速n/(r/min) 進給速度f(mm/r) 背吃刀量ap(mm) 備注 1 裝夾 　 　 　 　 　 手動 2 對刀，上表面中心點 T01 Φ125面銑刀 500 　 　 手動 3 粗銑上表面留0.5mm精加工余量 1000 200 1.5 自動 4 精銑上表面達尺寸及精度要求 1600 120 0.5 自動 5 粗銑型腔留0.2mm精加工余量 T02

38、Φ20立銑刀 800 150 2.8 自動 6 精銑型腔達尺寸及精度要求 1200 100 0.2 自動 7 粗銑型腔留0.2mm精加工余量 T03 Φ5鍵槽銑刀 800 150 2.8 自動 8 精銑槽達尺寸及精度要求 1200 100 0.2 自動 （4）程序編制 O0323 N10 G54 G90 G00 S1000 M03 T01 N20 G00 X-100.0 Y0 N30 Z10.0 N40 G01 Z-1.5 F200 N50 X140.0 N60 M00 N70 S1600 M03.0 N80 G01 Z-2.

39、0 F120 N90 X-140.0 N200 G03 X29.8 Y0 I-29.8 J0 N210 G00 Z10.0 N220 M03 S1200 N230 G00 X0 Y0 N240 G01 Z-5.0 F100 N250 X15.0 N260 G03 X15.0 Y0 I-30.0 J0 N270 G01 X30.0 N280 G03 X30.0 Y0 I-30.0 J0 N290 G49 G00 Z200.0 M05 N300 M00 N310 T03 N320 M03 S800 F150 N330 G09 G17 G59 G40 G50.1 N3

40、40 G00 X0 YO N350 G43 G00 Z10.0 H02 N360 M98 P5011 N370 G68 X0 Y0 R90.0 N380 M98 P5011 N390 G69 N400 G51.1 X0 N410 M98 P5011 N420 G50.1 X0 N430 G68 X0 Y0 R270 N440 M98 P5011 N450 G69 N460 G49 G00 Z200 N470 M05 N480 M30 N100 G00 Z200.0 M05 N110 M00 N120 T02 N130 M03 S800 N140 G00 X

41、0 Y0 N150 G43 G00 Z10.0 H01 N160 G01 Z-4.8 F150 N170 X15.0 N180 G03 X15.0 Y0 I-15.0 J0 N190 G01 X29.8 O5011 N10 S800 M03 N20 G00 X20 Y-10 N30 G00 G42 Y0 D01 N40 G01 Z-7.8 F150 M08 N50 G03 X18.125 Y8.452 R20 N60 G02 X29.002 Y13.524 R5 N70 G02 X29.002 Y-13.524 R32 N80 G02 X18.125 Y-8.452

42、 R5 N90 G03 X20 YO R20 N100 G00 Z10 N110 G40 G00 X20 Y-10 N120 S1200 M03 N130 G00 X20 Y-10 N140 G00 G42 Y0 D02 N150 G01 Z-8 F100 N160 G03 X18.125 Y8.452 R20 N170 G02 X29.002 Y13.524 R5 N180 G02 X29.002 Y-13.524 R32 N190 G02 X18.125 Y-8.452 R5 N200 G03 X20 Y0 R20 N210 G00 Z10 M09 N220 G

43、40 G00 X0 Y0 N230 M99 零件四：端蓋零件 圖3.4端蓋零件圖 （1）工藝分析 根據(jù)圖樣需加工2xφ10H7mm孔，尺寸精度為7級，表面粗糙度Ra1.6um；4xφ9mm通孔和4xφ15mm沉孔，沉孔深5mm。2xφH7mm孔尺寸精度和表面質(zhì)量要求較高，可采取鉆孔，擴孔、方式完成；4xφ9mm通孔用φ9mm鉆頭直接鉆出即可；4xφ15mm深孔鉆孔后再锪孔 。工藝過程如下： 1）鉆中心孔 所有孔都首先打中心孔，以保證鉆孔時，不會產(chǎn)生斜歪現(xiàn)象。 2）鉆孔 用φ9mm孔和2xφ10H7mm孔的

44、底孔。 3）擴孔 用φ9.8鉆頭擴2xφ10H7mm孔的底孔。 4）锪孔 用φ15mm锪鉆锪出4xφ15mm沉孔。 5）鉸孔 用φ10H7mm鉸刀加工出2xφ10H7mm孔。 （2）刀具與工藝參數(shù) 刀具與工藝參數(shù)選擇如表3.6所示 表3.6刀具與工藝參數(shù)選擇 單位 數(shù)控加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 材料 零件圖號 機電093班 　 端蓋 HT150 　 工序號 程序編號 夾具名稱 夾具編號 設(shè)備名稱 編制 審核 　 3240 　 　 XK713 　 　 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速/(r/

45、min） 進給速度/(mm/min） 背吃刀量/mm 1 鉆所有孔的中心孔 T01 Φ3mm中心鉆 2000 80 　 2 4xΦ9mm孔和2xΦ10H7孔的底孔 T02 Φ9mm麻花鉆 600 100 　 3 擴2xΦ10H7mm孔 T03 Φ9.8mm麻花鉆 800 100 　 4 锪4xΦ15mm沉孔 T04 Φ15mm锪鉆 500 100 　 5 鉸2xΦ10H7mm孔 T05 Φ10H7mm鉸刀 200 50 　 （3）程序編制 在φ40H7mm內(nèi)孔中心建立工作坐標系，Z軸原點設(shè)在端蓋底面上。利用偏心式尋邊

46、器找正X、Y軸零點，裝上中心鉆頭，完成Z軸的對刀。孔加工的安全平面設(shè)置在端蓋頂面以上50mm處（Z坐標為80mm）；R點平面設(shè)置在沉孔表面5mm處（Z坐標為20mm）。程序如下： O3240 N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 N20 G00 Z80.0 M07 N30 M03 S2000 N40 G98 G81 X28.28 Y28.28 R20.0 Z12.0 F100 N50 X0 Y40.0 N60 X-28.28 Y28.28 N70 Y-28.28 N80 X0 Y-40.0 N90 X28.28 Y-28.28 N100 G00

47、Z180.0 M09 N220 M05 N230 M00 N240 M00 S800 N250 G00 Z80.0 M07 N260 G98 G81 X0 Y40.0 R20.0 Z-5.0 F100 N270 Y-40.0 N280 G00 Z180 M09 N290 M05 N300 M00 N310 M03 S500 N320 G00 Z80.0 M07 N330 G98 G82 X28.28 Y28.28 R20.0 Z10.0 P2000 F100 N110 M05 N120 M00 N130 M03 S600 N140 G00 Z80.0 M07

48、N150 G98 G81 X28.28 Y28.28 R20.0 Z-5.0 F100 N160 X0 Y40.0 N170 X-28.28 Y28.28 N180 Y-28.28 N190 X0 Y-40.0 N200 X28.28 Y-28.28 N210 G00 Z180.0 M09 N340 X-28.28 N350 Y-28.28 N360 X28.28 N370 G00 Z180 M09 N380 M05 N390 M00 N400 M03 S200 N410 G00 Z80.0 M07 N420 G98 G85 X0 Y40.0 R20.0 Z-5.

49、0 F50 N430 Y-40.0 N440 M05 N450 M09 G00 Z200 N460 M30 3.2數(shù)控銑床的操作主要操作步驟 （1）先開機床 接同通CNC和機床電源，系統(tǒng)啟動后進入“加工”操作區(qū)JOG運行方式 檢查機床 開啟后發(fā)現(xiàn)機床會出現(xiàn)報警信號，這時，需按下K1，使機床加上驅(qū)動力。這時才能正常操作機床。 （2）回參考點 回參考點只能在JOG的方式下運行。用機床控制面板上“回參考點鍵”啟動回參考點。在“回參考點”窗口中顯示該坐標軸是否必須回參考點：如出現(xiàn)“〇”，則說明未回參考點，如出現(xiàn)●，則說明已回參考點，按下坐標方向鍵（正方向鍵），把每坐標都回參考點，

50、通過選擇另一方式如MDA AUTO或JOG來結(jié)束回參考點。 （3）參數(shù)設(shè)定 在CNC進行工作前，必須對一些參數(shù)進行設(shè)定，對機床和刀具進行調(diào)整： 1)輸入刀具參數(shù)及刀具補償參數(shù) 2)輸入/修改零點偏置 3)輸入設(shè)定數(shù)值 刀具參數(shù)包括刀具幾何參數(shù)，磨損量參數(shù)、刀具量參數(shù)和刀具型號參數(shù)等。有些參數(shù)如R參數(shù)則一般不需修改 (4)裝夾工件 按照前面指定的裝夾方式裝夾工件 (5)對刀 把每一把刀具都調(diào)到自己設(shè)定的編程零點，把編程零點所在機床坐標值輸入機床中 (6)輸入程序 把自己編的程序輸入機床定一個名字，對程序進行檢查，確保程序本身沒有錯誤以及也沒有輸入錯誤。 (7)模擬仿

51、真 按下MDA 鍵，按擴展鍵，再按編程仿真進入仿真系統(tǒng)，對程序進行仿真，檢查仿真出的工件圖形與要加工的工件有多大出入，并不斷對程序進行修改，直到仿真的工件完全正確為止。 （8）實際加工 退出仿真系統(tǒng)，先按復位鍵，剛開始時可進行單步加工，按下步加工鍵。這時要一手按啟動鍵，一手按停止鍵，如發(fā)現(xiàn)異常情況應立即停止。直到確定程序無誤后方可按自動加工鍵，加工完成后，最后取下工件。加工完成 3.3數(shù)控銑床操作過程中的注意事項 （l）每次開機前要檢查一下銑床后面潤滑油泵中的潤滑油是否充裕，空氣壓縮機是否打開，切削液所用的機械油是否足夠等。 （2）開機時，首先打開總電源，然后按下CNC電源中的開啟

52、按鈕，把急停按鈕順時針旋轉(zhuǎn)，等銑床檢測完所有功能后（下操作面板上的一排紅色指示燈熄掉），按下機床按鈕，使銑床復位，處于待命狀態(tài)。 （3）在手動操作時，必須時刻注意，在進行X、Y方向移動前，必須使Z軸處于抬刀位置。移動過程中，不能只看CRT屏幕中坐標位置的變化，而要觀察刀具的移動，等刀具移動到位后，再看CRT屏幕進行微調(diào)。 （4）在編程過程中，對于初學者來說，盡量少用G00指令，特別在X, Y,Z三軸聯(lián)動中，更應注意。在走空刀時，應把Z軸的移動與X、Y軸的移動分開進行，即多抬刀、少斜插。有時由于斜插時，刀具會碰到工件而發(fā)生刀具的破壞。 （5）在使用電腦進行串口通信時，要做到：先開銑床、后開

53、電腦；先關(guān)電腦、后關(guān)銑床。避免銑床在開關(guān)的過程中，由于電流的瞬間變化而沖擊電腦。 （6）在利用DNC(電腦與銑床之間相互進行程序的輸送）功能時，要注意銑床的內(nèi)存容量，一般從電腦向銑床傳輸?shù)某绦蚩傋止?jié)數(shù)應小于23kB。如果程序比較長，則必須采用由電腦邊傳輸邊加工的方法，但程序段號，不得超過N9999。如果程序段超過1萬個，可以借助MASTERCAM中的程序編輯功能，把程序段號取消。 （7）銑床出現(xiàn)報警時，要根據(jù)報警號查找原因，及時解除報警，不可關(guān)機了事，否則開機后仍處于報警狀態(tài)。采用尋邊器對刀，其詳細步驟如下： X 、 Y 向?qū)Φ? 1）將工件通過夾具裝在機床工作臺上，裝夾時，工件的四個側(cè)

54、面都應留出尋邊器的測量位置。 2）快速移動工作臺和主軸，讓尋邊器測頭靠近工件的左側(cè)； 3）改用微調(diào)操作，讓測頭慢慢接觸到工件左側(cè)，直到尋邊器發(fā)光，記下此時機床坐標系中的 X 坐標值， 如 -310.300 ； 4）抬起尋邊器至工件上表面之上，快速移動工作臺和主軸，讓測頭靠近工件右側(cè)； 5）改用微調(diào)操作，讓測頭慢慢接觸到工件左側(cè)，直到尋邊器發(fā)光，記下此時機械坐標系中的 X 坐標值，如 -200.300 ； 6）若測頭直徑為 10mm ，則工件長度為 -200.300-（-310.300）-10=100 ，據(jù)此可得工件坐標系原點 W在機床坐標系中的 X 坐標值為 -310.300+100

55、/2+5= -255.300 ； 7）同理可測得工件坐標系原點 W 在機械坐標系中的 Y 坐標值。 Z 向?qū)Φ? 1）卸下尋邊器，將加工所用刀具裝上主軸； 2）將 Z 軸設(shè)定器（或固定高度的對刀塊，以下同）放置在工件上平面上； 3）快速移動主軸，讓刀具端面靠近 Z 軸設(shè)定器上表面； 4）改用微調(diào)操作，讓刀具端面慢慢接觸到 Z 軸設(shè)定器上表面，直到其指針指示到零位； 5）記下此時機床坐標系中的 Z 值，如 -250.800 ； 6）若 Z 軸設(shè)定器的高度為 50mm ，則工件坐標系原點 W 在機械坐標系中的 Z 坐標值為 -250.800-50-（30-20）=-310.800 。

56、 將測得的 X 、 Y 、 Z 值輸入到機床工件坐標系存儲地址中（ 一般使用 G54-G59 代碼存儲對刀參數(shù) ）。 3.4在對刀操作過程中需注意的問題 （1）根據(jù)加工要求采用正確的對刀工具，控制對刀誤差； （2）在對刀過程中，可通過改變微調(diào)進給量來提高對刀精度； （3）對刀時需小心謹慎操作，尤其要注意移動方向，避免發(fā)生碰撞危險； （4）對刀數(shù)據(jù)一定要存入與程序?qū)拇鎯Φ刂罚乐挂蛘{(diào)用錯誤而產(chǎn)生嚴重后果。 3.5刀具補償值的輸入和修改 根據(jù)刀具的實際尺寸和位置，將刀具半徑補償值和刀具長度補償值輸入到與程序?qū)拇鎯ξ恢谩? 需注意的是，補償?shù)臄?shù)據(jù)正確性、符號正確性及數(shù)據(jù)所在地

57、址正確性都將威脅到加工，從而導致撞車危險或加工報廢。 結(jié)束語 通過本次畢業(yè)設(shè)計，從最初的選題，開題到計算、繪圖直到完成設(shè)計，使我對零件設(shè)計與加工有了更進一步的認識和掌握，也了解了加工業(yè)在實際生產(chǎn)、生活中的重要地位。 本次畢業(yè)設(shè)計讓我系統(tǒng)地鞏固了大學三年的學習課程，系統(tǒng)地鞏固了《機械設(shè)計》、《機械制圖》、《數(shù)控編程》等許多課程。從零件產(chǎn)品圖的繪制到產(chǎn)品的加工，在指導老師的精心指導下,完成自己的畢業(yè)設(shè)計。主要介紹了典型零件的數(shù)控銑削加工工藝。數(shù)控銑削的工藝靈活性很大，加工方法多種多樣。通過老師的悉心指導和自己的認真學習，刻苦分析，查閱相關(guān)資料，最終

58、做完了畢業(yè)設(shè)計。通過本課題的設(shè)計，我對數(shù)控加工的整個過程有了較全面的理解。經(jīng)過設(shè)計中選擇刀具，我對數(shù)控工具系統(tǒng)的特點和數(shù)控機床的刀具材料和使用范圍有了較深刻的了解，基本掌握數(shù)控機床刀具的選用方法；經(jīng)過設(shè)計加工工藝方案，進一步了解工件定位的基本原理、定位方式與定位元件及數(shù)控機床用夾具的種類與特點，對教材中有關(guān)定位基準的選擇原則與數(shù)控加工夾具的選擇方法有了更深的理解；經(jīng)過編制零件的加工程序，基本熟悉數(shù)控編程的主要內(nèi)容及步驟、編程的種類、程序的結(jié)構(gòu)與格式，對數(shù)控編程前數(shù)學處理的內(nèi)容、基點坐標、輔助程序段的數(shù)值計算有了進一步的認識。工藝設(shè)計、數(shù)值計算及程序編制的整個過程雖然任務比較繁重，但在設(shè)計過程中通過自己不斷的學習，克服了許多的難題，這種成就感使感到十分的喜悅和興奮。 大學生活即將匆匆忙忙地過去，但我卻能無悔地說：“我曾經(jīng)來過?！贝髮W三年，但它給我的影響卻不能用時間來衡量，這三年以來，經(jīng)歷過的所有事，所有人，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。就要離開學校，走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個起點，在這里祝福大學里跟我風雨同舟的朋友們，一路走好，未來總會是絢爛繽紛。 26