1、典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计毕 业 设 计题 目典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计系 别机电系专 业机电一体化班 级高机电0404姓 名学 号指导教师日 期2007.7设计任务书一.设计题目：典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计二设计目的（1）了解数控铣床的基本原理和各个部分的功能。（2）了解数控铣削加工编程的内容和步骤。（3）掌握数控铣削加工程序的编程结构、格式和典型零件的数控编程方法。（4）掌握数控铣床的操作方法。（5）了解数控铣床与微机通过RS232接口的通信方法。三设计要求1. 设计安全要求由教师和实验室指导教师组织学生进行毕业设计动员和安全教育。要求学生在毕业设计时要做到以
2、下几点：（1）? 进行编程操作前，应熟悉数控铣床的操作说明书，并严格按照操作规程操作。（2）? 检查数控铣床各部分机构是否完好，各按钮是否能自动复位。（3）? 车间工具都应放在固定位置，不可随意乱放，爱护工具、经常保持量具的清洁，用后擦净，涂油后放入盒中；工作位置周围应经常保持整洁清洁。（4）? 数控加工时精力应高度集中，出现问题时应立即切断电源，并向指导教师报告。（5）? 操作过程中出现铣床故障时，应及时向指导教师反映。2. 设计质量要求（1）毕业设计过程中要认真学数控毕业设计指导书，并按照内容要求进行毕业设计，保证毕业设计进度，按时保质完成毕业设计。（2）毕业设计过程中要勤思考、勤问、勤做
3、、勤总结，不断积累编程经验技巧，提高对数控加工工艺分析和编程能力。 （3）按要求撰写毕业设计说明书。 （4）绘制有关设计图样。（5）按要求的精度加工出给定零件。3. 零件图及技术要求加工零件如图所示，料为HT200，毛坯尺寸：长X宽X高为170mmX110mmX50mm。四设计任务（1）? 零件图工艺分析（2）? 确定装夹方案（3）? 确定装夹顺序（4）? 选择加工用量具（5）? 合理选择切削用量（6）? 拟订数控铣削加工工序卡（7）? 根据加工工序步骤编写加工程序五应完成的技术资料1.? 开题报告2.? 加工零件实物3.? 毕业设计说明书（10000字左右）4.? 技术资料（1）? 绘制装夹
4、方式图（2）? 填写数控加工工序卡片（3）? 编制加工程序清单六设计时间进度安排第一周：毕业调查实习，与指导老师交流设计事宜。第二周：查阅文献、收集资料。第三周：确定系统的设计方案，撰写开题报告。第四七周：总体设计、结构设计、详细计算、编程与调试等内容。第八十周：编写设计说明书。第十一周：指导教师修改。 指导老师（签名）： 设计任务书 2摘 要 5前 言 61.开题报告 71.1 数控技术毕业设计必须遵循的一般原则 71.2 毕业设计的步骤 71.3 毕业设计的基本内容 81.3.1 数控加工工艺设计 81.3.2 加工程序的编制 81.3.3 数控操作技能 82.设计说明书 92.1绪论 9
5、2.2 工艺分析与选择 102.2.1 零件图工艺分析 102.2.2确定装夹方案 102.2.3确定加工顺序 112.2.4刀具选择 112.2.5 切削用量选择 122.2.6? 拟定数控切削加工工序卡 132.3 主要加工程序 142.3.1 确定编程原点 142.4 主要操作步骤 21设 计 小 结 23致 谢 24参考文献 25摘 要大家都知道，数控加工是目前的一门新的专业，热门专业，数控加工程序是有多道复杂的程序组成的，这就为我们学习带来不便，为了使学习更方便，使用更加有条理，我们编写了这份典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计，希望为大家的工作、学习带来方便。我的这份毕业设计包括设
6、计任务书、摘要、前言、设计说明书等多个部分。设计的主要是内容是对我们机械类加工日常加工中常见的工件取其中的一典型零件进行系统的编程与操作设计，从数控加工前应做的准备开始到数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、数控铣削加工、数控加工中心编程及自动编程技术等内容等数控加工时应注意的问题做了一一的说明。其中数控机床我们现在用的是西门子系统的，包括编程语言到是西门子系统的。由于我们学习的时间不是很长，我们对设计的完成还不是很完善。希望老师原谅。关键词：加工工艺分析 刀具选择 工序确定 工件装夹 数控编程前 言毕业设
7、计是我们大学学习生活的很重要的一部分，是我们在校学习的最后的一个环节，是评价我们是否是一个合格的大学生的一个很重要的标准，因此在做毕业设计时，我都是怀着很重视的态度去做的。在刚接到要做毕业设计的任务，我一下子感到无从下手，我们从没有做过这样的任务，经过几天的调查研究，我发现数控加工是机电行业一门新的专业，数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求
8、在理论和应用方面有迅速的发展和提高。随着改革开放深入发展，全国特别是国有大中型企业及三资企业，在生产中都广泛地应用了数控加工技术和计算机辅助加工技术。由于市场竞争日益激烈，从而导致对专业人才的大量需求。随着民营经济的飞速发展，我国沿海经济发达地区(如广东，浙江、江苏、山东)，数控人才更是供不应求， 所以我觉得数控行业有着十分广阔的前景，所以就有试着做这方面设计的念头，又因为我们在校时也开了这方面的课程，我对数控的编程又有一定的了解，就选择典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计这个课题。 要成为数控编程员就要具备：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，掌握机械的设计和制造专业知识，熟练掌握三维CA
9、DCAM软件，如uc、ProE等；熟练掌握数控手工和自动编程等技术；这样的高的要求就更能考察我们的综合知识掌握的怎么样，所以我愿意接受这个任务，来自我检验一下自己是否合格一个的大学生。经过两个多月的准备，我的毕业设计终于告以段落，两个多月的忙碌对我来说有着丰富的收获，我学到了很多，我学会了如何与同学、老师的沟通，学会了与同学配合完成任务，学会了如何利用图书、网络搜集信息等等。1.开题报告数控技术毕业设计应包括数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、数控铣削加工、数控加工中心编程及自动编程技术等内容。若条件允许
10、，还可以加上数控机床的安装、调试与验收等内容。1.1 数控技术毕业设计必须遵循的一般原则（1）? 结合本校数控基地的情况，合理安排合计内容。也可以采用与校外企业合作的方式设计课题。（2）? 必须保障人身安全和设备安全，在编程操作前应熟悉数控机床的操作说明书，并按照操作规程操作。（3）? 兼顾加工精度和加工效率，在保证加工精度的前提下，认真进行公工艺分析，制定出合理的工艺方案，选择合理的切削用量。（4）? 注意培养独立获取知识、新技术、新信息的能力，掌握科学研究的 方法1.2 毕业设计的步骤必须利用设计前一到二周的时间研究设计计划和任务书，了解产品的工艺性和公差等级，在初步明确设计要求的基础上，
11、可以步骤进行设计方案的论证。（1）? 分析零件图样 根据任务书，画出零件图，并对工件的形状、尺寸、精度等级、表面粗糙度、刀具及等技术进行分析。（2）? 确定加工工艺方案根据上述的的分析，选择加工方案，确定加工顺序，加工路线、装夹方式、切削用量材料等，要求有详细的设计过程和合理的参数（3）? 数值计算根据零件图的尺寸，确定工艺路线及设计的坐标系，计算运动轨迹，得到刀位数据（4）? 编写零件加工程序 根据数控系统的功能指令及程序格式，逐步编写加工程序单，写出有关的工艺文件如工序卡、数控刀具卡、刀具明细表、加工工序单等。（5）仿真加工校验程序，程序编完后，利用GRAPS主功能，输入毛坯尺寸，对 零件
12、进行仿真加工，并判断程序是否正确。1.3 毕业设计的基本内容1.3.1 数控加工工艺设计（1）? 零件图的工艺性分析（2）? 加工方法的选择（3）? 工序的划分（4）? 加工路线的安排（5）? 走刀路线及工步顺序（6）? 加工刀具的选择1.3.2 加工程序的编制（1）加工工艺分析（2）数值计算（3）程序校验与首件试切1.3.3 数控操作技能2.设计说明书2.1绪论1.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交换和放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零
13、件，所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。 2.数控编程及其发展数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人的操作，而由程序来进行控制。在机床上加工零件时，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、切削液的开与关、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上；最后输入到书空机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。因此，把从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
14、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过程步骤几乎全部是由日人工来完成的。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错的机会较少，这时用手工编程即及时又经济，因而手工编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但是工件复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序比较长的，使用手工编程将十分烦琐、费时，而且容易出现错误，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。（2）自动变成。自动编程有两种：APT软件编程和CAM软件编程。APT软件是利用计算机和相应的处
15、理程序后置处理程序进行处理，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方案外，（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。编写人员只需根据图样的要求，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，宾噶在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数据加工纸带，或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。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
16、成加工轨迹，及时修改，再通过后置处理形式加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使得一些计算烦琐、手工编写横困难的。或手工无法编出的程序都能实现。本设计根据零件的具体加工位置和零件的工艺特点，可以选择手工编程、也可以利用计算机进行自动编程的方式。2.2 工艺分析与选择2.2.1 零件图工艺分析该零件图主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则，中间40孔的尺寸公差为H7，表面粗糙度要求较高，可采用钻粗镗精镗方案，。两端13mm和20mm孔处没有尺寸公差要求，可采用自由尺寸公差IT11-IT12处理，表面粗糙度要求不高，可采用钻1
17、3mm扩孔20mm的方案；平面轮廓常采用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。在本设计中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm,可采用粗铣精铣方案。选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。2.2.2确定装夹方案由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸根据零件的结构特点，加工上表面，60mm外圆及其台阶面和孔系时可选用一面两孔定位方式，即以底面、4H7和一个13mm孔定位，如图2-5示，选择上述装夹方式结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。2.2.3确定加工顺序加工顺序的选择直接影响到零件
18、的加工质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面（底面）粗、精加工上表面60mm外圆及其台阶面外轮廓铣削精加工底面并保证尺寸40mm.2.2.4刀具选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。 图为一面选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面
19、尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。表2-1本设计中刀具的选择：序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径 /mm备注1T01125mm硬质合金端面铣刀1铣削上下表面0.52T0263硬质合金立铣刀1铣削60外圆极其台阶面3T0338钻头1钻40底孔4T0440镗铣刀1镗40内孔表面0.225*255T0513钻头
20、1钻2*22螺孔0.27T0725硬质合金立铣刀1铣削外轮廓0.2编制审核批准日期2.2.5 切削用量选择切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显着影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。孔系加工切削用量见表2。该零件材料切削性能较好，铣削平面、60mm外
21、圆及其台阶面和外轮廓面时，留0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗铣。确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工加工铸铁（190-260HB）时的切削速度为45-90m/min，取v=70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。 N=1000v/3.14D确定进给率时，根据铣刀赤数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。 Vf=Fn=Fn* Zn背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上，背吃刀量可达8-10mm。半精加工时，背吃刀量取为0.
22、5-2mm。精加工时背吃刀量取为0.2-0.4mm. 表2-2孔系加工刀具与切削用量参数刀具编号加工内容刀具参数主轴转速S/（r/min）进给量f/(mm/min)背吃刀量Ap /mm0138钻孔38钻头20040190240H7粗镗镗铣刀600400.840H7精镗镗铣刀500300.2032mm*13钻孔13钻头500306.52.2.6? 拟定数控切削加工工序卡把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编入表3所示的加工工序卡中以指导编程和加工操作表2-3 数控加工工序卡单位名称济源职业技术学院产品名称代号零件名称零件图号数控技术毕业设计端盖工序号程序编号夹具名称使用设备车间平口虎钳和
23、一面两销XK714D数控中心工步号工步内容刀具号/mm刀具规格/mm主轴转速/mm进给速度/mm背吃刀量/mm备注01粗铣定位基准面（底面）T01125180404手动02粗铣上表面T01125180404手动03精铣上表面T01125180250.5手动04粗铣60外极其台阶面T0263360405手动05精铣60外极其台阶面T0263360250.5手动06钻40H7底孔T03382004019手动07粗镗40H7内孔表面T0425*25600400.8手动08精镗40H7内孔表面T0425*25500300.2手动09粗铣外轮廓T07259004011手动10精铣外轮廓T07259002
24、522手动编制李审核李批准李11月20日1页2.3 主要加工程序2.3.1 确定编程原点铣床上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选定的，为了变成方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定的工件上某一点为坐标原点，具体选择注意如下几点：(1)? 编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。(2)? 编程坐标原点应尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。(3)? 对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的某一角上。(4)? Z轴方向的零点一般设在工件表面
25、。本设计选择40圆的圆心处为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面。 ?2.3.2按工序编制各部分加工程序:注（用西门子系统）（1）选一个200X150X50的毛坯 （2）粗铣定位基准面（底面），采用平口钳装夹，如图3：在MDI方式下，用125mm平面端铣刀，主轴转速为180r/min，可以用LCYC75指令铣基准面，主要确定几个R参数：R101=5 R102=3 R103=0 R104=2 R116=0 R117=0 R118=200 R119=150 R120=0 R121=4 R122=100 R123=100 R124=1 R125=1 R126=2 R127=1(3)粗铣
26、上表面，将初铣的底面反过来，（注意上表面应露出超过25mm）进行粗铣上表面，进给速度为100mm/min其余与步骤1相同。(4)精铣上表面，进给速度为25mm/min，其余同步骤1(5)粗铣60外圆及其台阶面，在手动方式下，用63平面端铣刀，主轴转速为360r/min，粗铣时的横向进给率为100mm/min，纵向进给率为50mm/min，先铣一个62的圆（注意刀具补偿）每刀进4 mm，再依次将圆扩大，重复进行，直到把毛坯上多余的部分都铣掉，再进4 mm，直到把铣到20 mm处为止，形成如图3的形状；（6）精铣60的外圆及其台阶，将粗铣时留下的余量铣到，进给率应适当降低一些（7）钻4循环40H7
27、的底孔，在MDI方式下，用38的钻头，主轴转速为200 r/min可以用深孔钻削LCYC 83， 其中主要R 参数：R101=5 R102=3 R103=0 R104=40 R105=1 R107=50 R108=80 R109=2 R110=3 R111=1 R127=1（8）粗镗40H7内孔表面，使用镗刀，刀杆尺寸为25X25 mm，主轴转速为600 r/min使用LCYC85循环，其主要参数：R101=5 R102=3 R103= 0 R104=40 R105=1 R107=60 R108=100（9）精镗40H7内孔表面，主轴转速为600 r/min（10）钻2 mmX13mm螺孔，在
28、MDI方式下，用40H7的钻头，主轴转速为600 r/min。（11）粗铣外轮廓，装夹方式如图4，在手动方式下，用25mm 平面立铣刀，主轴转速为900 r/min ， 主轴转速为360r/min，粗铣时的横向进给率为100mm/min，纵向进给率为50mm/min，先铣一个深4 mm的外轮廓（注意刀具补偿）每刀进4 mm，再依次将圆扩大，重复进行，直到把毛坯上多余的部分都铣掉（12）精铣刀外轮廓，在手动的方式下进行用25mm 平面立铣刀，主轴转速为900 r/min ，在Z轴方向不分层，一次铣到位。 具体编程如下铣底面，用125应质合金端面铣刀 LI001 N10 G94 G90 G54 G
29、17 G71N20 S1000 M03 N30 GOO XO YO N40 Z5 R101=5 R102=3 R103=0 R104=5 R116=0 R117=0 R118=170 R119=110R121=4 R122=100 R123=50 R124=1R125=1 R126=2 R127=1N50 LCYC75N60 G00 Z40 N70 M30用125应质合金端面铣刀 LI002N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N30 GOO XO YO N40 Z5 R101=5 R102=3 R103=0 R104=5 R116=0 R117=0 R118=170 R119=110R121=4 R122=100 R123=50 R124=1R125=1 R126=2 R127=1N50 LCYC75N51 M30换刀，用63应质合金立铣刀，对刀N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N55 G0
