数控铣削课程设计说明书(2)

沈阳城市学院

1 绪论

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，是当今先进制造技术最核心的技术。当今世界各国制造也广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高动态多变市场的适应能力和竞争能力

1.1数控加工的工作原理

数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入的信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件----机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零件。所以数控加工的关键是加工数据和加工参数的获取，即数控编程

1.2 数控编程及其发展

数控机床和普通机床不同，整个加工过程不需要人的操作，而由程序来进行控制。在数控机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求，确定合理的加工路线及工艺参数，计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正转与反转，切削液的开关，变速，换刀等）按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质（或程序载体 ）上；最后输入到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工作的全部加工过程。因此，把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。

数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。

（1）手工编程。手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部是由人工来完成的。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也也比较简单，出错的机会较少，这时用手工编程将十分繁琐，费时，而且容易出错，常会出现手工编程工作跟不上数控机床加工的情况，影响数控机床的开动率。此时必须用自动编程的方法编制程序。手工编程在数控车床加工应用广泛。

（2）自动编程。自动编程有两种：APT 软件编程和和CAM 软件编程。APT 软件是利用计算机和相应的处理程序，后置处理程序对零件源程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外，（有些自动编程系统能自动确定最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算，编写程序单，制作控制介质，程序检验等各项工作均由计算机自动完成。编程人员只需要根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算，后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数控加工纸带，或者将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。CAD/CAM 软件是将加工零件以图形形式输入计算机，由计算机自动进行数值计算，前置处理，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，在通过后置处理形成加工程序输入数控机床进行加工自动编程的出现使一些计算繁琐，手工编程困难，或手工无法遍出的程序都能够实现。CAD/CAM 软件辅助编程常用于数控铣床及加工中心程序的编制。本设计根据零件的具体加工部位和零件的结构工艺特点，选择手动编程。

- 1 -

数控加工工艺设计说明书

2 数控加工工艺分析和说明

2.1 零件图工艺分析

制订零件的数控加工铣削加工工艺时，首先要对零件图进行工艺分析。其内容包括:

2.1.1 数控铣削加工内容的选择

数控机床的加工范围比普通机床的工艺范围大，价格比普通机床高得多，因此，数控机床选择加工内容时，应从实际需要和经济性等方面考虑。通常选择零件的曲线轮廓，空间曲面和尺寸协调的高精度线面。该零件主要由两个凸台平面及曲线轮廓组成，根据毛坯尺寸还要进行四周轮廓的加工，该零件全部采用数控机床进行加工。

2.1.2 零件的工艺性分析

由图可知该模具是一个凸模板，凸模，又叫阳模，是成型塑件内表面的部件，在注射成型中通常装在注射机的动模板上，所以，习惯上又叫动模。该零件是由平面以及外轮廓以及三个孔组成，其中外轮廓的表面粗糙度为Ra1.6,要求精度非常高，底板的上平面的粗糙度为Ra3.2精度要求较高，其余各面的粗糙度为Ra6.3。上下表面以及左右表面的对成都均为0.05，外轮廓平行度也为0.05，无垂直度要求。可知该零件对尺寸和形状均有一定要求。该零件材料要求为45#钢，切削加工性能好。

零件的尺寸标注采用统一的基准即设计基准，无多余尺寸和封闭尺寸。

2.1.3 加工方案分析

加工方案又称加工工艺方案，数控机床的加工方案包括制定工序，工步及走到路线等内容。在数控机床的加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同，批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制订加工方案时，应该进行具体分析和区别，对待，灵活处理。只有这样，才能使所制订的加工合理，从而达到质量优，效率高和成本低的目的。本方案加工工序为：

(1) 铣毛胚形状 (2)铣毛胚上表面 (3)粗，精加工轮廓 (4)去除加工余量

(5)加工三个 12一个 30孔

2.1.4合理选择切削用量

数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量是依据零件材料的特点、刀具性能及加工精度要求确定的。通常为提高切削效率要尽量选用大直径的铣刀，侧吃刀量取刀具直径的三分之一，背吃刀量大于冷硬层厚度，切削速度和进给速度应通过试验选取效率和刀具寿命的综合最佳值。精铣时切削速度要高一些。铣削时采用的切削用量，应在保证工件加工精度和刀具耐用度、不超过铣床允许的动力和扭矩前提下，获得最高的生产率和最低的成本。铣削过程中，如果能在一定的时间内切除较多的金属，就有较高的生产率，从刀具耐用度的角度考虑，切削用量选择的次序是：根据侧吃刀量ae先选大的背吃刀量 ap，再选大的进给速度 F，最后再选大的铣削速度V（最后转换为主轴转速S）。

- 2 -

沈阳城市学院

对于高速铣床（主轴转速在10000r/min 以上），为发挥其高速旋转的特性、减少主轴的重载磨损，其切削用量选择的次序应是：V→F→ ap（ ae）。

(1).背吃刀量ap的选择

当侧吃刀量ae＜d/2（d 为铣刀直径）时，取 ap＝（1/3～1/2）d；当侧吃刀量d/2≤ ae＜d 时，取 ap＝（1/4～1/3）d；当侧吃刀量ae＝d（即满刀切削）时，取 ap＝（1/5～1/4）d。当机床的刚性较好，且刀具的直径较大时，ap可取得更大。

(2).进给量F 的选择

粗铣时铣削力大，进给量的提高主要受刀具强度、机床、夹具等工艺系统刚性的限制，根据刀具形状、材料以及被加工工件材质的不同，在强度刚度许可的条件下，进给量应尽量取大；精铣时限制进给量的主要因素是加工表面的粗糙度，为了减小工艺系统的弹性变形，减小已加工表面的粗糙度，一般采用较小的进给量。进给速度F 与铣刀每齿进给量f 、铣刀齿数z 及主轴转速S（r/min）的关系为：F＝ f z（mm/r）或F＝S f z（mm/min）

(3).铣削速度V 的选择

在背吃刀量和进给量选好后，应在保证合理的刀具耐用度、机 床功率等因素的前提下确定。主轴转速S（r/min）与铣削速度V（m/min）及铣刀直径d（mm）的关系为：1000v/πd

2 .2装夹案的确定

数控铣床可以加工形状复杂的零件，但数控机床上工件的装夹与普通铣床一样，所使用的夹具往往并不复杂，只要有简单的定位，夹紧机构就可以了。在数控机床上加工零件时，定位安装的基本原则是合理选择定位基准和夹紧方案。另一方面，数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定，二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下几点：

（1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具，可调试夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。

（2） 在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。

（3） 零件的装卸要快，方便，可靠，以便缩短机床的停顿时间夹具上的零部件应不防碍机床对零件个表面的加工，即夹具要开敞，其定位，夹紧机构部件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。基于以上原则，本加工夹具方案为：零件毛胚的外形为规则的长方形，因此加工上表面和轮廓时选择平口机用虎钳，装夹高度25mm，因此必须在虎钳定位基面加垫铁。

2.3 确定加工顺序

数控加工顺序对零件的加工精度和表面质量有直接影响，因此，确定好的加工顺序是保证铣削加工精度和表面质量的工艺措施之一。工件加工顺序的确定与工件表面状况，要求的零件表面质量、机床的进给机构的间隙、刀具的耐用度及零件的轮廓外形等有关。铣削加工顺序一般有以下几点原则：

(1).先粗后精

铣削按照粗铣→半精铣→精铣的顺序进行，最终达到图纸要求粗加工应以最高的效率切除表面的大部分余量，为半精加工提供定位基准和均匀适当的加工余量。半精加工为主要表面精加工作好准备，即达到一定的精度、表面粗糙度和加工余量，加工一些次要面达到规定的技术要求。精加工使各表面达到规定的图纸要求。

- 3 -

数控加工工艺设计说明书

(2).先面后孔

平面加工简单方便，根据工件定位的基本原理，平面轮廓大而平整，以平面定位比较稳定可靠。以加工好的平面为精基准加工孔，这样不仅可以保证孔的加工余量较为均匀，而且为孔的加工提供了稳定可靠的精基准；另一方面，先加工平面，切除了工件表面的凹凸不平及夹砂等缺陷，可减少因毛坯凹凸不平而使钻孔时钻头引偏和防止扩、铰孔时刀具崩刃；同时，加工中便于对刀和调整。

（3）.先主后次

主要表面先安排加工，一些次要表面因加工面小，和主要表面。有相对位置要求，可穿插在主要表面加工工序之间进行，但要安排在主要表面最后精加工之前，以免影响主要表面的加工质量。基于以上原则，本零件的加工顺序为:

①因为平口机用虎钳为欠定位，与定位钳口平行方向无定位，所以上表面采用与定位虎钳口相垂直的方向加工。

②外轮廓粗加工可采用沿轮廓加工方式提高加工效率

③外轮廓精加工采用顺铣的方式，刀具沿切线方向切入与切出，提高加工精度。

2.5选择加工刀具

刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。选择刀具主要是选择刀具的材料、种类及几何参数，主要是根据零件材料切削加工性，工件表面几何外形和尺寸大小来选择。

数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点。另外，数控加工刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下几点：

（1） 刚性要好（尤其是粗加工刀具），精度高，热变形小。 （2） 互换性好，便于快速换刀 （3） 寿命高，切削性能稳定、可靠

（4） 刀具尺寸便于调整，以减少换刀调整时间

（5） 刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除 （6） 系列化、标准化，以利于编程和刀具管理

数控加工刀具的选择是在数控的人机交互状态下进行的，应根据机床的加工能力，工件材料的性能，加工工序，切削用量及其他相关因素来正确选用刀具及刀柄。刀具选择的总原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度高，在满足加工要求的前提下，尽量选择较

短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

生产中，平面零件周边轮廓的加工，常选用立铣刀；铣削平面时，用硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，可选择镶硬质合金刀片的铣刀；对于一些立体型面和变化斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀.

数控铣削加工常用的是端铣刀和立铣刀. (1).端铣刀

在立式数控铣床上铣削平面时一般采用机械夹固式可转位硬质合金刀片式端铣刀，外形如图1-8 所示。刀齿等分排列在刀体端面上，刀杆部分很短，刚性好，且硬质合金铣刀适用于高速铣削，铣出的工件表面粗糙度较好，生产率较高。

(2).立铣刀

立铣刀利用分布在圆柱表面的主切削刃进行加工，端面的副切削刃不通过中心，起修光作用。立铣刀一般由高速钢或硬质合金制成，对于直径较大的硬质合金立铣刀多做成镶刀片式。立铣刀分为直柄和锥柄两种（如图1-9 所示），直径较大的立铣刀一般制成锥柄。立铣刀又可分

- 4 -

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库数控铣削课程设计说明书(2)在线全文阅读。