零件数控铣加工工艺与编程

四川职业技术学院四川职业技术学院毕业设计题目：盘类零件零件的数控铣削加工所属系部机械工程系所属专业数控专业所属班级数控一班学号学生姓名指导老师起讫日期四川职业技术学院教务处制四川职业技术学院I摘要随着计算机技术的发展,数字控制技术已经广泛的应用于工业控制的各个领域,尤其在机械制造业中应用十分的广泛。而中国作为一个制造业的大国，掌握先进的数控加工工艺和好的编程技术也是相当重要的。本文开篇主要介绍了数控技术的现状及其发展的趋势，紧接着对数控铣削加工工艺做了简要的介绍，使对数控铣削加工工艺有了一个总体的了解。接下来主要是对具体零件的加工工艺的分析，然后用西门子840D仿真软件指令进行数控编程和仿真加工，最终根据所编写的程序在数控机床上加工出对应的产品。关键词数控，铣床，数控工艺，编程1目录1绪论...........................................................21.1数控机床的产生和发展................................................21.2数控机床的加工特点..................................................31.3数控机床的发展趋势..................................................32零件铣削加工工艺分析...........................................52.1分析零件图，确定安装基准...........................................162.2确定加工方法和加工路线.............................................162.2.1选择加工方法.................................................162.2..2选择加工路线................................................162.3选择切削用量.......................................................172.4选择刀具...........................................................182.5确定工件加工坐标系.................................................182.6计算刀具轨迹坐标...................................................192.7铣削加工工序卡和刀具卡.............................................203数控加工程序的编制.............................................233.1西门子840D常用的编程指令..........................................233.2零件的铣削加工程序.................................................313.2.1参数的设定...................................................31POCKET4参数设定..................................................32CYCLE83参数设定..................................................33CYCLE84参数设定..................................................33POCKET1参数设定..................................................333.2.2加工程序....................................................343.2.3零件仿真加工图...............................................364总结...........................................................38参考文献.........................................................39致谢.............................................................4021绪论1.1数控机床的产生和发展数控机床(NumericalControlMachineTools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下：随着电子技术的发展,1946年世界上第一台电子计算机问世,由此掀开了信息自动化的新篇章。1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心(MCMachiningCenter)，使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称MNC)，这是第五代数控系统。20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。我国1958年试制成功第一台电子管数控机床，从1965年开始研制晶体管数控系统，到20世纪70年代初曾研究出数控臂锥铣床、非圆插齿机、数控立铣床、数控车床、数控镗床、数控磨床和加工中心等。20世纪80年代随着改革开放政策的实施，我国从国外引进了先进技术，并在消化、吸收国外先进技术的基础上，3进行了大量的开发工作，进而推动了我国数控机床新的发展高潮，使我国数控机床在品种上、性能上以及水平上均有了新的飞跃。1.2数控机床的加工特点(1)自动化程度高.(2)对加工对象的适应性强。(3)加工精度高，质量稳定。(4)易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。1.3数控机床的发展趋势随着计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展，机床的数控技术有了长足的发展。近几年一些相关技术的发展，如刀具及新材料的发展，主轴伺服和进给系统、超高速切削等技术的发展。目前数控机床正朝着高速度、高精度、高工序集中度、高复合化和高可靠性等方向发展。世界数控技术及其装备的发展趋势主要体现在以下的方面。1）高速高效高精度2）柔性化3）工艺复合化和多轴化。4）实时智能化5）结构新型化6）编程技术自动化7）集成化8）开放式闭环控制模52零件铣削加工工艺分析图2.1零件图162.1分析零件图，确定安装基准零件属于盘类零件（如图2.1），零件上有孔、槽、凸台组成，而且凸台的轮廓由直线和圆弧构成。考虑到零件的结构和形状，还有实际加工时所用的机床的加工特点，选择零件的底面为装夹定位面，夹具采用虎口钳。夹具的夹紧采用的是液压自动夹紧，而且其夹紧力3000N。考虑到零件的长、宽、高最大尺寸分别为90mm、90mm、10mm，所以选择毛坯的尺寸为96X104X30的立方体。又考虑到所用的数控铣床的加工能力不太好而且其刚度也较差但是零件的表面粗糙度、尺寸精度等都要求的较高，所以选择的零件的毛坯材料为铝件，因为铝件的切削加工性能好且不需要做热处理加工。2.2确定加工方法和加工路线2.2.1选择加工方法零件的表面及台阶面的的粗糙度要求为2.3aR,所以在铣削加工时，可以分别调用CYCLE71/CYCLE72先粗铣,再精铣的方案。又考虑到选择的零件的毛坯是铝件，其切削加工性能很好且表面无硬皮，所以在铣削加工时采用顺铣的方法，这样可以提高其加工零件的表面粗糙度且可以减少刀具的磨损。在对圆槽进行加工时，考虑到机床的加工的精度和定位的精度较高，所以在加工直径为20mm的圆槽时，可以采用带端刃的立铣刀，调用循环POCKET4进行粗铣和精铣加工，就能够满足零件的加工精度的要求。对于零件上两个螺纹孔2-M6-6H的加工时，可以采用先调用CYCLE83钻孔后用丝锥调用CYCLE84进行攻丝的方法进行加工。对于零件上的两个凹槽可以调用循环POCKET1并且利用立铣刀进行粗铣和精铣将其加工出来。2.2..2选择加工路线在确定加工的路线时，应该遵循的原则是“基面先行，先面后孔，先粗后精”在对正八边形的外轮廓和凸台轮廓进行加工时，由于采用的毛坯是铝件,切削性能好，所以应该采用顺铣的加工方法进行加工，以提高其加工的质量。同时，在刀具切入和切出时，为了避免在刀具的切入和切出处留下进刀和退刀的刀痕，所以刀具应该沿零件的切向切入和切向切出。所以，根据毛坯的特点，在加工时，选择上表面作为定位基准面，首先按先后顺序粗铣零件的上表面，正八边形及凸台轮廓多余部分，然后在精铣零件的上表面，正八边形及凸台轮廓多余部分，然后在分别粗铣、精铣凸台轮廓，然后再17分别粗铣、精铣零件的中心孔，然后分别粗铣和精铣两个凹槽，最后再钻螺纹孔和攻丝。2.3选择切削用量由于零件的毛坯选择的是铝件，所以其切削的加工性能好，采用加工所用的机床是数控立式铣床，考虑到实际所用的立式铣床(教学型铣床,刚性较差)的性能和加工的特点，其背吃刀量（即每次最大铣削深度MID）的最大取值为2mm，又由于加工零件的表面的粗糙度要求较高为2.3aR,所以在加工时需要进行粗、精加工，所以在粗加工时，选择的背吃刀量MID为1.5mm，精加工时选择的精加工余量(轮廓方向FAL或深度方向FALD)为0.3mm。又由于机床的最大进给量为100mm/min，所以为了提高加工的效率，在粗加工时，选择的轮廓方向进给量（即FFP1）为100mm/min，深度方向的进给量（即FFD）为50mm/min。在精加工时，为了保证表面和轮廓加工的精度要求，选择的轮廓方向的进给量为（即FFP1）为80mm/min，深度方向的进给量（即FFD）为40mm/min。由于加工的零件材料为铝件，其切削加工性能好，而且所选的进给量和背吃刀量都相对较小，所以经查表参考，切削速度可以取得大些，所以选择的切削速度为160m/min。所以当选择40的面铣刀对零件进行铣削加工时，其主轴的转速：min/12734016010001000rdvn经过计算可得，可选择其粗加工的主轴转速为1000r/min，精加工的主轴转速为1200r/min。又由于其余铣刀和钻头的直径都小于面铣刀的直径，所以其允许的主轴最大转速可以大于面铣刀的最大转速。所以在用其余铣刀进行加工时，粗加工选择的主