1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書典型零件的數(shù)控加工工藝編制及仿真加工班 級 數(shù)控091班 專 業(yè) 數(shù)控專業(yè) 系 部 機(jī)電工程學(xué)院 完成時(shí)間2012年2目錄引言第一章 加工中心概述1加工中心的分類及結(jié)構(gòu)組成11.2加工中心的加工工藝特點(diǎn)4第二章 零件加工工藝分析 7 7 8 8 8 92.6確定編程原點(diǎn)、編程坐標(biāo)系、對刀位置及對刀方法1010第三章 零件的仿真加工 141425結(jié)束語26參考文獻(xiàn)27附錄引 言大家都知道，數(shù)控加工是目前的一門新的專業(yè)，熱門專業(yè)，正在高速發(fā)展， 數(shù)控加工程序是有多道復(fù)雜的程序組成的，這就為我們學(xué)習(xí)帶來不便，為了使 學(xué)習(xí)更方便，使用更加有條理，我編寫了這份典型加工中心銑削編程與操作設(shè)

2、計(jì)，希望為大家的工作、學(xué)習(xí)帶來方便。 我的這份畢業(yè)設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)任務(wù)書、摘要、前言、設(shè)計(jì)說明書等多個(gè)部分。 設(shè)計(jì)的主要是內(nèi)容是對我們機(jī)械類加工日常加工中常見的工件取其中的一典型零件進(jìn)行系統(tǒng)的編程與操作設(shè)計(jì)，從數(shù)控加工前應(yīng)做的準(zhǔn)備開始到數(shù)控加工工藝分析、數(shù)控刀具及其選擇、工件裝夾方式與數(shù)控加工夾具的選擇、程序編制中的數(shù)值計(jì)算、數(shù)控加工程序的編制、數(shù)控車削加工、NC 加工、數(shù)控加工中心編程及自動編程技術(shù)等內(nèi)容等數(shù)控加工時(shí)應(yīng)注意的問題做了一一的說明。其中數(shù)控機(jī)床我們現(xiàn)在用的是西門子系統(tǒng)的，包括編程語言到是西門子系統(tǒng)的。由于水平有限，自己對設(shè)計(jì)的完成還不是很完善，有不足之處，希望老師多多指教。第一章 加

3、工中心概述加工中心的分類及結(jié)構(gòu)組成（1）加工中心的分類加工中心常按主軸在空間所處的狀態(tài)分為立式加工中心和臥式加工中心，加工中心的主軸在空間處于垂直狀態(tài)的稱為立式加工中心，主軸在空間處于水平狀態(tài)的稱為臥式加工中心。如圖所示，圖1.1 臥式加工中心圖1.2 立式加工中心主軸可作垂直和水平轉(zhuǎn)換的，稱為立臥式加工中心或五面加工中心，也稱復(fù)合加工中心。按加工中心立柱的數(shù)量分；有單柱式和雙柱式(龍門式)。圖1.3 龍門加工中心按加工中心運(yùn)動坐標(biāo)數(shù)和同時(shí)控制的坐標(biāo)數(shù)分：有三軸二聯(lián)動、三軸三聯(lián)動、四軸三聯(lián)動、五軸四聯(lián)動、六軸五聯(lián)動等。三軸、四軸是指加工中心具有的運(yùn)動坐標(biāo)數(shù)，聯(lián)動是指控制系統(tǒng)可以同時(shí)控制運(yùn)動的坐

4、標(biāo)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)刀具相對工件的位置和速度控制。按工作臺的數(shù)量和功能分：有單工作臺加工中心、雙工作臺加工中心，和多工作臺加工中心。按加工精度分：有普通加工中心和高精度加工中心。普通加工中心，分辨率為1m，最大進(jìn)給速度1525mmin，定位精度l0m左右。高精度加工中心、分辨率為0.1m，最大進(jìn)給速度為15100mmin，定位精度為2m左右。介于2l0m之間的，以5m較多，可稱精密級。（2）加工中心的結(jié)構(gòu)組成加工中心自問世至今已有30多年，世界各國出現(xiàn)了各種類型的加工中心，雖然外形結(jié)構(gòu)各界，但從總體來看主要由以下幾大部分組成。圖1.4 立式加工中心的外形結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部件。它是加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由床身、

5、立柱和工作臺等組成，它們主要承受加工中心的靜載荷以及在加工時(shí)產(chǎn)生的切削負(fù)載，因此必須要有足夠的剛度。這些大件可以是鑄鐵件也可以是焊接而成的鋼結(jié)構(gòu)件，它們是加工中心中體積和重量最大的部件。主軸部件。由主軸箱、主軸電動機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸的啟、停和變速等動作均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并且通過裝在主軸上的刀具參與切削運(yùn)動，是切削加工的功率輸出部件。數(shù)控系統(tǒng)。加工小心的數(shù)控部分是由cNc裝置，可編程控制器、伺服驅(qū)動裝置以及操作面板等組成。它是執(zhí)行順序控制動作和完成加工過程的控制中心。自動換刀系統(tǒng)。由刀庫、機(jī)械手等部件組成。當(dāng)需要換刀時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，由機(jī)械手(或通過其他方式)將刀具從刀庫內(nèi)取

6、出裝入主軸孔中。輔助裝置。包括渦滑、冷卻、排屑、防護(hù)、液壓、氣動和檢測系統(tǒng)等部分。這些裝置雖然不直接參與切削運(yùn)動，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用，因此也是加工中心中不對缺少的部分。1.2加工中心的加工工藝特點(diǎn)數(shù)控加工柔性好，自動化程度高，特別適宜加工輪廓形狀復(fù)雜的曲線，曲面零件，以及具有大量孔、槽加工的復(fù)雜箱體，棱體零件，在多品種、小批量生產(chǎn)情況下，使用數(shù)控機(jī)床加工能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。 數(shù)控加工工藝問題的處理與普通加工基本相同，但又有其特點(diǎn)。因此，在設(shè)計(jì)零件的數(shù)控加工工藝時(shí)，既要遵循普通加工工藝的基本原則和方法，又要考慮數(shù)控加工本身的特點(diǎn)和零件編程要求。 （1）零件裝夾

7、方法的確與夾具選擇，數(shù)控機(jī)床上被加工零件的裝夾方法與一般機(jī)床上一樣，也要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。在選擇精基準(zhǔn)時(shí)，也要遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”和“基準(zhǔn)重合”等原則，除此之外，還應(yīng)考慮一幾點(diǎn)： 1) 聽盡量在一次定位夾緊中完成所有能加工的各表面的加工，為此要選擇便于各個(gè)表面都可被加工的定位方式。如對箱體零件，宜采用一面兩銷的定位方式，也可采用以某側(cè)面為導(dǎo)向基準(zhǔn)，帶工件夾緊后將導(dǎo)向元件拆去的定位方式。 2） 對于工件一次裝夾可完成工件上各個(gè)表面的加工，也可直接選用毛面作定位基準(zhǔn)，只是這時(shí)毛坯的制造精度要求要高一些。 3） 對于加工中心，工件在工作臺上的安放位置的確定要兼顧各個(gè)工位的加工，要考慮刀具長度及

8、其剛度對加工質(zhì)量的影響。如進(jìn)行單工位單面加工，應(yīng)將工件靠工作臺一側(cè)放置在工作臺的正中位置。這樣可減少刀桿伸出長度，提高具剛度。 4） 數(shù)控加工中使用的夾具，其結(jié)構(gòu)大多比較簡單，并應(yīng)盡可能選用由通用元件拼裝的組合可調(diào)節(jié)夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。為了簡化定位、編程和對刀，保證工件能在正確的位置上按程序加工，必須協(xié)調(diào)工件、夾具與機(jī)床坐標(biāo)系之間的尺寸關(guān)系。 （2）加工順序的安排，除了因按照“先面后孔”“先粗后精”等基本原則安排加工順序外，還應(yīng)注意遵循以下原則： 1） 為了件少換刀次數(shù)和時(shí)間，通常應(yīng)按刀具集中工序。即在一次裝夾中，用同一把刀具加工完工件上所有需要壓該刀具加工的各個(gè)部位后，在換下一把刀具進(jìn)

9、行加工。對于加工中心，若換刀時(shí)間較工作臺轉(zhuǎn)位時(shí)間，則應(yīng)采用相同工位集中加工完畢所有可以加工的待加工表面，然后在轉(zhuǎn)動工作臺去加工其他表面。 2） 對于同軸度要求很高的孔系，應(yīng)在一次定位后（同一工位下），通過順序連續(xù)換刀，順序連續(xù)加工完該孔系的全部孔后，在加工其他坐標(biāo)位置的孔，以消除重復(fù)定位誤差的影響，提高孔系的同軸度。 （3）對刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定，對刀點(diǎn)是數(shù)控加工時(shí)刀具相對于工件運(yùn)動的起點(diǎn)。由于程序也是從這一點(diǎn)開始執(zhí)行，所以對刀點(diǎn)也稱作程序起點(diǎn)或起刀點(diǎn)。編程時(shí)應(yīng)首先考慮對刀點(diǎn)位置的選擇。 加工精度要求不高時(shí)，可直接用工件上或夾具上的某些表面作對刀面；加工精度要求較高時(shí)，對刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)

10、基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，如以孔定位的零件，取孔的軸心作為對刀點(diǎn)就比較合適。 對刀點(diǎn)必須與工件的定位基準(zhǔn)有一定坐標(biāo)關(guān)系，這樣才能確定機(jī)床標(biāo)系與工件坐標(biāo)系之間的關(guān)系。對刀點(diǎn)的選擇應(yīng)便于坐標(biāo)值的計(jì)算，并使對刀方便。 對刀時(shí)，應(yīng)是使對刀點(diǎn)與刀位點(diǎn)重合。所謂刀位點(diǎn)，對于平底立銑刀是指刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)；對于球頭銑刀是指球頭部分的球心；對于車刀是指刀尖；對于鉆頭是指鉆尖；對于線電極切割機(jī)床，則是指線電極軸心與零件面的焦點(diǎn)。 加工過程中需換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)，換刀點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)換刀時(shí)不得碰傷工件、夾具以及機(jī)床的原則而設(shè)定。（4）刀具進(jìn)給路線的規(guī)劃，進(jìn)給路線是指數(shù)控加工過程中刀具（刀位點(diǎn)）想對于被加工零件的運(yùn)

11、動軌跡，規(guī)劃進(jìn)給路線時(shí)應(yīng)遵循的原則是： 1） 保證被加工零件獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量。 2） 使數(shù)值計(jì)算工作簡單。 3） 使進(jìn)給路線最短。 銑削平面零件輪廓時(shí)，一般采用立銑刀的側(cè)刃切削，為了保證工件的外形光滑，銑刀的切入和切出點(diǎn)應(yīng)沿零件周邊外延布置如果銑刀沿零件輪廓法想直接切如零件，將在零件外形上留下明顯刀痕。銑削平面零件內(nèi)槽的封閉輪廓時(shí)，切入切出不能有外延部分。這時(shí)可沿零件輪廓的法線切入或切出，可能時(shí)其切入和切出點(diǎn)做好選在零件輪廓兩幾何元素的交點(diǎn)處。 輪廓加工中應(yīng)避免進(jìn)給停頓，因?yàn)榧庸み^程中，工件、刀具、夾具以及機(jī)床等都有少量的彈性變形，進(jìn)給停頓會使切削力減小，刀具將在工件表面留下凹痕。

12、 對于孔的位置精度要求高的零件，在精鏜孔系時(shí)，安排鏜孔路線一定要注意做到各孔的定位方向一致，避免反向間隙的影響。（5）刀具選擇，數(shù)控加工臺時(shí)費(fèi)用高，為提高效益，數(shù)控加工對刀具提出了更高要求，不僅要剛性好，精度高，而且要尺寸穩(wěn)定、耐用度高。調(diào)整方便。因此凡加工情況允許選用硬質(zhì)合金刀具時(shí)，就不應(yīng)選用高速鋼具刀。應(yīng)盡量選用可轉(zhuǎn)位刀片以減少刀具磨損后的更換和預(yù)調(diào)時(shí)間，選用涂層刀具以提高耐磨性。精密鏜孔應(yīng)選用性能更好更耐磨的金剛石和立方氧化硼刀具。 數(shù)控加工一般不采用鉆模，鉆孔剛度差，因此鉆孔前應(yīng)選用大直徑鉆頭或中心先锪一個(gè)被錐坑或鉆一中心孔，作為鉆頭切入時(shí)的定心錐面，然后在用鉆頭鉆孔。 0.05mm之

13、內(nèi)。 由于鏜孔是懸臂加工，為平衡徑向力，減輕鏜削振動，應(yīng)采用對稱的兩刃或多刃鏜刀頭進(jìn)行切削。精鏜應(yīng)采用微調(diào)鏜刀。 （6）切削用量的確定，數(shù)控加工的切削用量選擇原則與普通加工相同。由金屬切削原理可知，在選擇切削用量時(shí)，應(yīng)首先采用最大的切削深度，再選用大的進(jìn)給量，然后根據(jù)確定的刀具耐用度選擇切削速度。對于數(shù)控加工，刀具耐用度至少應(yīng)大雨加工完一個(gè)零件，或最少不低于半個(gè)工作班。 在輪廓加工中，應(yīng)注意克服由于慣性或伺服系統(tǒng)的隨動誤差而造成輪廓拐角處的“超程”或“欠程”現(xiàn)象。為此，要選擇變化的進(jìn)給量，即在接近拐角處應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)給量，過拐角后在逐漸升高，以保證加工精度。 （7）程編誤差及其控制，程序編制中的

14、誤差由逼近誤差、插補(bǔ)誤差和尺寸圓整誤差三部分組成。在點(diǎn)位數(shù)控加工中，編程誤差只包含尺寸圓整誤差，在輪廓加工中，程編誤差主要是插補(bǔ)誤差，尺寸圓整誤差所占的比例較小。 一般應(yīng)控制尺寸圓整誤差不超過脈沖當(dāng)量的一半。減小插補(bǔ)誤差的最簡單方法是密化補(bǔ)點(diǎn)，但這會增加程序段數(shù)目，增加計(jì)算、編程工作量、通常程編誤差應(yīng)小于零件公碴的10%20%。第二章 零件加工工藝分析（1）審查圖紙。該工件圖紙尺寸標(biāo)注完整、正確、符合數(shù)控加工要求，加工部位清楚明確。（2）零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析。該零件材料為45號鋼，毛胚為65*65*40mm，要求在數(shù)控加工中心上面銑削零件的6個(gè)平面，銑型腔，銑外輪廓，鉆孔以及鉸孔，工藝性好。（

15、3）零件圖紙技術(shù)要求分析 該零件要求加工部位的6個(gè)平面表面粗糙度Ra為1.6um，要求精度高。其余加工部件的表面粗糙度Ra為3.2um。對圖紙上的一些數(shù)值進(jìn)行如下處理，見下圖： 圖2.1 所要加工的零件尺寸改為如下圖所示圖2.2 處理后的尺寸（以上數(shù)值單位為：mm），要求很高。該工件需要加工的步驟比較多、車床需要有刀庫，所以選用型號為 VUCL600的加工中心即能加工。根據(jù)工件的加工順序，以及工件本身的特點(diǎn)，加工上下平面選用80mm的高速鋼立銑刀，內(nèi)槽選用10mm的高速鋼立銑刀，外輪廓選用20mm的高速鋼立銑刀。鉆孔選用5mm的麻花鉆頭、6mm的直柄機(jī)用鉸刀，鉆大孔選用11mm的鉆頭、12mm

16、的直柄機(jī)用鉸刀根據(jù)該工件的加工順序以及該工件本身的特點(diǎn)，選擇螺栓壓板組合和平口臺虎鉗兩套夾具起始點(diǎn)上圖所示為工件上平面加工路線圖2.3 工件鍵槽的走刀路線上圖所示為工件內(nèi)槽的加工路線根據(jù)上述加工工藝路線設(shè)計(jì)（1）該零件上平面有的加工余量，分為粗銑、半精銑和精銑三道工步。即粗銑時(shí)背吃刀量ap取，半精銑時(shí)背吃刀量ap取，精銑時(shí)背吃刀量ap取。在根據(jù)表5-5和表5-4所提供的參考值，粗銑時(shí)vc取60m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z，半精銑時(shí)vc取70m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z，精銑時(shí)vc取85m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z。（2）銑零件的前平面，即粗銑時(shí)背吃刀量ap取，半精銑時(shí)背吃刀量ap取

17、，精銑時(shí)背吃刀量ap取。在根據(jù)表5-5和表5-4所提供的參考值，粗銑時(shí)vc取60m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z，半精銑時(shí)vc取70m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z，精銑時(shí)vc取85m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z。（3）銑零件后平面即粗銑時(shí)背吃刀量ap取，半精銑時(shí)背吃刀量ap取，精銑時(shí)背吃刀量ap取。在根據(jù)表5-5和表5-4所提供的參考值，粗銑時(shí)vc取60m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z，半精銑時(shí)vc取70m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z，精銑時(shí)vc取85m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z。（4）銑外輪廓，即粗銑時(shí)背吃刀量ap取，半精銑時(shí)背吃刀量ap取，精銑時(shí)背吃刀量ap取。在根據(jù)表5-5和表

18、5-4所提供的參考值，粗銑時(shí)vc取60m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z，半精銑時(shí)vc取70m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z，精銑時(shí)vc取85m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z。（5）銑型腔，該零件鍵槽的加工余量為, 即粗銑時(shí)背吃刀量ap取，半精銑時(shí)背吃刀量ap取，精銑時(shí)背吃刀量ap取。在根據(jù)表5-5和表5-4所提供的參考值，粗銑時(shí)vc取60m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z，半精銑時(shí)vc取70m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z，精銑時(shí)vc取85m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z。（6）鉆直徑為6mm的孔，選用5mm的鉆頭鉆孔，然后精鉸至6mm。鉆12mm的孔，選用11mm的鉆頭打孔，然后半精鉸至，最后

19、精鉸至12mm.（7）該零件下平面有的加工余量，分為粗銑、半精銑和精銑三道工步。即粗銑時(shí)背吃刀量ap取，半精銑時(shí)背吃刀量ap取，精銑時(shí)背吃刀量ap取。在根據(jù)表5-5和表5-4所提供的參考值，粗銑時(shí)vc取60m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z，半精銑時(shí)vc取70m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z，精銑時(shí)vc取85m/min，每齒進(jìn)給量fz選/z。2.6確定編程原點(diǎn)、編程坐標(biāo)系、對刀位置及對刀方法編程原點(diǎn)：零件中心點(diǎn)，編程坐標(biāo)系：XY、ZY、XZ三個(gè)平面對刀位置：X軸的對刀位置在零件的左側(cè)面、Y軸的對刀位置在零件的右側(cè)面、Z軸的對刀位置在零件的上平面。對刀方法：Z向?qū)Φ都庸ぶ行牧慵臄?shù)控加工工序卡單位

20、名稱無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號工序號程序編號夾具名稱加工設(shè)備車間平口臺虎鉗加工中心VMCL600數(shù)控加工中心工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度刀具補(bǔ)償號/mm/(r/min)/(mm/min)長度半徑1粗銑上平面留余量T0180700150H012T0180800100H013精銑上平面T0180100080H014粗銑前表面留余量T0220800150H025粗銑前表面留余量T0220850120H026精銑前表面T02201000100H027粗銑后表面留余量T0220800150H028粗銑后表面留余量T0220850120H029精銑后表面T02201

21、000100H0210粗銑左面外輪廓留余量T0220800150H02D0611T0220850120H02D0512精銑至指定尺寸T02201000100H02D0413粗銑左面外輪廓留余量T0220800150H02D0614T0220850120H02D0515精銑至指定尺寸T02201000100H02D0416粗銑型腔留余量T0310700150H03D0317半精銑型腔留余量T0310800120H03D0218精銑型腔至指定尺寸T03101000100H03D0119鉆兩個(gè)5的通孔T045800120H0420精鉸兩個(gè)通孔至6T0561000100H0521T0611800120

22、H0622半精鉸兩個(gè)孔至直徑為T07850110H0723精鉸兩個(gè)孔至12mmT08121000100H0824粗銑下平面留余量T0180700150H0125T0180800100H0126精銑下平面T0180100080H01編制孫阿虎審核批準(zhǔn)2011年11月18日共 頁第 頁加工數(shù)控加工刀具卡產(chǎn)品名稱或代號零件名稱數(shù)控銑零件零件圖號序號刀具卡刀具規(guī)格名稱數(shù)量刀長/mm加工表面?zhèn)渥?T0180mm高速鋼面銑刀1實(shí)測粗、半精、精銑下、上表面2T0220mm高速鋼立銑刀1實(shí)測粗、半精、精銑前、后表面粗、半精、精銑左右外輪廓3T0310mm高速鋼立銑刀1實(shí)測粗、半精、精銑內(nèi)槽4T045mm麻花鉆

23、頭1實(shí)測鉆2X5mm的孔5T056mm直柄機(jī)用鉸刀1實(shí)測精鉸2X6mm的孔6T0611mm麻花鉆頭1實(shí)測鉆2X11mm的孔7T07直柄機(jī)用鉸刀1實(shí)測半精鉸2X的孔8T0812mm直柄機(jī)用鉸刀1實(shí)測精鉸2X12mm的孔編制孫阿虎審核批準(zhǔn)2011年11月18日共 頁第 頁第三章 零件的仿真加工(1)選擇機(jī)床。通過對該零件的性質(zhì)和規(guī)格，選用FANUC立式加工中心即可。如圖3-1所示圖3.1 FANUC立式加工中心（2）機(jī)床回零以及選擇毛坯、夾具以及刀具。如圖3-2所示 圖3.2 毛坯、夾具以及刀具的選擇（3）車床對刀操作。如圖3-3所示圖3.3 對刀（4）加工零件上平面3-4所示圖3.4 加工零件上

24、平面（5）加工零件外輪廓。如圖3-5所示圖3.5外輪廓的走刀路線和外輪廓的加工完成圖（6）銑零件的鍵槽。如圖3-6所示圖3.6銑鍵槽的走刀路線以及鍵槽的加工完成圖（7）階梯孔的加工。如圖3-7所示 圖3.7大孔的走刀路線和深孔的走刀路線（8）零件完成圖。如圖3-8所示圖3.8零件的模擬加工完成圖（9）加工編程程序O0001G54G90GG01Z80G01Z80G01Z80G01Z80X0Y0G91G28Z0T2M06G01Z80G01Z80G01Z80G01Z80G01Z80G01Z80G01Z80G01Z80G01Z80G01Z80G91G28Z0T3M06G91G28Z0T3M06G54G90GM03S200G00X0