数控加工工艺分析与程序编程(究极版)

芜湖职业技术学院Wuhu Institute of Technology毕业设计说明书论文题目零件的加工工艺与程序编制系别机械系专业数控专业毕业生学号 90109406 及姓名班景龙指导教师姓名朱强2012 年 5 月毕业设计任务完成清单说明书：1份共 51 页；图纸：共张，其中装配图张，零件图张；电子文档：文件夹 1 个；文档 1 个；内容：零件的加工工艺与程序编制目录摘要 (6)第1章数控铣削加工工艺的制订 (7)1.1 零件的加工工艺分析 (7)1.1.1 零件图工艺分析 (7)1.1.2 零件结构工艺性分析 (7)1.2 装夹方案的确定 (8)1.2.1 定位基准的选择 (8)1.2.2 夹具的选择 (8)1.2.3 夹具选用原则 (8)1.2.4 夹具的类型 (8)1.3 刀具的选择 (9)1.3.1 刀具选择的基本要求 (9)1.3.2 几种典型的数控加工刀具 (9)1.3.3 铣刀主要参数的选择 (11)1.3.4 对刀的作用 (13)1.4 进给路线的确定 (15)1.4.1 铣削方式的确定 (15)1.4.2 走刀路线的确定 (16)1.5 切削用量的选择 (19)1.6 实例分析：凸轮零件图 (20)1.6.1 零件图分析 (20)1.6.2 毛坯的选择 (21)1.6.3 定位基准的选择 (21)1.6.4 工艺方案拟定 (21)1.6.5 刀具选择 (21)1.6.6 切削参数选择 (22)1.7 数控铣床的基本编程方法 (25)1.7.1 数铣编程的基本格式 (25)1.7.2 辅助功能代码 (26)第2章数控车削 (31)2.1 数控车削加工对象具有的特点 (31)2.2 数控车削加工工艺的主要内容 (32)2.2.1 零件的工艺性分析 (32)2.2.2 结构工艺性分析 (33)2.3 车削加工工艺方案的拟订 (33)2.3.1 拟定工艺路线 (33)2.3.2 确定走刀路线 (34)2.4 数控车削加工工序划分与设计 (37)2.4.1 数控车削加工工序划分方法 (37)2.4.2 数控车削加工工序设计 (37)2.5 确定切削用量 (37)2.5.1 选择切削用量的一般原则 (37)2.5.2 背吃刀量ap的确定 (38)2.5.3 进给量f的确定 (38)2.5.4 主轴转速的确定 (38)2.6 数控车床的编程 (39)2.6.1 数控车床的编程特点 (39)2.6.2 常用编程指令的使用 (39)2.7 刀具补偿功能 (43)2.7.1 刀具位置补偿 (43)2.7.2 刀尖圆弧半径补偿 (45)2.8 车削加工编程实例 (47)2.8.1 零件图工艺分析 (47)2.8.2 确定装夹方案 (48)2.8.3 确定加工顺序 (48)2.8.4 数值计算 (48)2.8.5 选择刀具 (48)2.8.6 选择切削用量 (48)2.8.7 数控加工工艺文件的制定 (49)2.8.8 精加工程序 (50)第3章结论与展望 (51)3.1 结论 (51)3.2 展望 (51)参考文献 (52)致谢 (53)摘要本节主要让学生了解数控加工工艺分析与图形数学处理的基本概念和基本内容，数控编程方法、内容和步骤。

重点让学生了解数控加工工艺分析与图形数学处理的方法，数控加工工艺文件的制定，数控车床、数控铣床的手工编程知识。

当在生产实际中遇到具体问题时，应根据数控机床的编程知识，合理而又灵活地去解决实际问题。

关键字：铣削，车削，编程，工艺分析第1章数控铣削加工工艺的制订1.1 零件的加工工艺分析1.1.1 零件图工艺分析a)分析零件图的尺寸标注零件图应表达正确，尺寸标注应齐全，零件各几何要素的关系是否明确充分，各几何元素间的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明确。

不能存在引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。

零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点。

对于数控加工的零件，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸，从而简化编程b)分析零件的形状与结构检查零件的形状、结构在加工中是否会产生干涉或无法加工，是否妨碍刀具的运动。

c)分析零件的技术要求分析零件的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度等，确保在现有的加工条件下能达到零件的加工要求。

d)分析零件的技术要求了解零件材料的牌号、切削性能及热处理要求，以便合理地选择刀具和切削参数，并合理地制定出加工工艺和加工顺序等。

1.1.2 零件结构工艺性分析1.零件的内型和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀、对刀次数，提高生产率。

2.外形轮廓的凹部曲面或过渡曲面的曲率半径应尽可能大些，以便铣削时能够使用大尺寸铣刀。

3.尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸。

4.分析零件的变形情况：零件在数控铣削加工时的变形较大时，就应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防。

1.2 装夹方案的确定1.2.1 定位基准的选择a)选择定位基准时，应注意减少装夹次数，尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工的表面都加工出来。

b)一般选择零件上不需要数控铣削的平面或孔做定位基准。

c)定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。

1.2.2 夹具的选择数控铣床可以加工形状复杂的零件，但在数控铣床上的工件装夹方法与普通铣床的工件装夹方法一样，所使用的夹具往往并不复杂，只要求有简单的定位、夹紧机构就可以了。

必须注意的问题：a)工件的被加工表面必须充分暴露在外，夹紧元件与被加工表面间的距离要保持一定的安全距离。

各夹紧元件应尽可能低，以防铣夹头或主轴套筒与之在加工过程中相碰撞b)夹具的刚性和稳定性要好。

尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度1.2.3 夹具选用原则a)在生产类型为批量较小或单件试制时，若零件复杂，应采用组合夹具。

如图所示，它是由可重复使用的标准零件组成。

若零件结构简单时可采用通用夹具，如虎钳、压板等b)在生产类型为中批量或批量生产时，一般用专用夹具，其定位效率较高，且稳定可靠c)在生产批量较大时，可考虑采用多工位夹具、机动夹具，如液压、气压夹具1.2.4 夹具的类型数控铣床上的工件装夹方法所使用的夹具往往并不很复杂，只要求简单的定位、夹紧机构就可以了。

但要将加工部位敞开，不能因装夹工件而影响进给和切削加工。

一般选择顺序是：单件生产中尽量选用机床用平口虎钳、压板螺钉等通用夹具，批量生产时优先考虑组合夹具，其次考虑可调夹具，最后考虑选用成组夹具和专用夹具。

组合夹具是由一套结构已经标准化、尺寸已经规范化的通用元件、组合元件所构成。

可以工件的加工需要组成各种功用的夹具。

组合夹具分槽系组合夹具和孔系组合夹具两大类孔系组合夹具的优点：孔系组合夹具的元件用一面两圆柱销定位，属允许使用的过定位；其定位精度高，刚性比槽系组合夹具好，组装可靠，体积小，元件的工艺性好，成本低，可用作数控机床夹具。

但组装时元件的位置不能随意调节，常用偏心销钉或部分开槽元件进行弥补。

1.3 刀具的选择1.3.1 刀具选择的基本要求a)刀具的刚性要好目的有二：一是为提高生产率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中随时调整切削用量的特点。

b)刀具的耐用度要高尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损很快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工件表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。

除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的。

总之，根据被加工工件材料的热处理状态，切削性能及加工余量选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。

1.3.2 几种典型的数控加工刀具铣刀的选择：平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。

铣平面时，应选硬质合金刀片面铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外型的加工，常采用球头铣刀。

1)面铣刀面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。

面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金。

面铣刀主要用于面积较大的平面铣削和较平坦的立体轮廓的多坐标加工。

注意：对于面积太大的平面，由于受到多种因素的限制，如机床的功率等级、刀具和可转位刀片几何尺寸、安装刚度、每次切削的深度和宽带以及其他加工因素等，面铣刀的直径不可能比平面宽带更大，这时可选择直径教小的面铣刀，采用多次铣削平面2)立铣刀立铣刀，广泛用于加工平面类零件。

立铣刀圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。

立铣刀圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。

主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。

一种先进的结构为切削刃是波形的，其特点是排屑更流畅，切削厚度更大，利于刀具散热且提高了刀具寿命，刀具不易产生振动当立铣刀直径较大时，还可制成不等齿距结构，以增强抗振作用，使切削过程平稳。

为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，刀齿数比较少，容屑槽圆弧半径则较大3)球头铣刀适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的补加工4)成形铣刀成形铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，适用于加工平面类零件的特定形状(如角度面、凹槽面等)，也适用于特形孔或台，如图1-1所示的是几种常用的成形铣刀。

图1-1 几种成形铣刀1.3.3 铣刀主要参数的选择1)面铣刀主要参数的选择标准可转位面铣刀直径为ф16～660mm。

铣刀直径（一般比切宽大20%～50%）尽量包容工件整个加工宽度。

粗铣时，铣刀直径要小些。

精铣时，铣刀直径要大些，尽量包容工件整个加工宽度。

为了获得最佳的切削效果，采用如图1-2所示的不对称铣削位置。

另外，为提高刀具寿命宜采用顺铣。

图1-2 铣削的两种方式面铣刀主要参数的选择包括面铣刀的直径、齿数和刀刃的几何角度等可转位面铣刀有粗齿、中齿和密齿三种。

粗齿铣刀容屑空间较大，常用于粗铣钢件；粗铣带断续表面的铸件和在平稳条件下铣削钢件时，可选用中齿铣刀。

密齿铣刀的每齿进给量较小，主要用于加工薄壁铸件。

用于铣削的切削刃槽形和性能得到很大的提高，很多最新刀片都有轻型、中型和重型加工的基本槽形，如表1所示表1 硬质合金面铣刀的齿数面铣刀几何角度的标注如图1-3所示。

前角的选择原则与车刀基本相同，只是由于铣削时有冲击，故前角数值一般比车刀略小，尤其是硬质合金面铣刀，前角数值减小得更多些。

铣削强度和硬度都高的材料可选用负前角。