毕业设计数控铣削零件加工工艺设计及自动编程

正文

一数控加工工艺

1 图面分析

如图1—1所示，毛坯为110X110x40加工下图零件,要求外形加工深为10mm、开放槽与内孔加工深为5mm、U形槽与键槽加工深为4mm。尺寸无公差要求。

图1—1

2 零件毛坯的工艺分析

零件在进行数控铣削加工时，由于加工过程的自动化，所以要注意各方面的问题，如装夹问题在设计毛坯时就要仔细考虑好。毛坯应该有足够的余量及加工钢度，这里毛坯选择：45#钢尺寸：102mmx102mmx12mm

3 零件加工工艺的分析

数控加工工艺文件既是数控加工、产品的依据，也是操作者必须遵守、执行的规程。它是编程人员在编制加工程序单时必须编制的技术文件。本零件由于轨迹加工复杂，而且精度要求高，所以选择在数控铣床上加工

4 加工方案及加工路线的确定

确定加工方案时，首先应该根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。此时要考虑数控机床使用的合理性和经济性，并充分发挥数控机床的功能。

以零件平台左下角作为坐标原点，工件需要加工的地方有U形槽、开放槽、键槽和外形轮廓，按所选刀具进行加工路线的确定：粗、精铣外轮廓——粗、精铣键槽——粗铣开放槽和U形槽——精铣开放槽和U形槽。

1）数控铣削加工的编程任务书，见表1—1

表1—1 数控编程任务书

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。工件坐标系在工件的中心位置，Z轴方向在工件的上表面。根据零件的结构特点，加工外形轮廓、内形轮廓，可选用精密压板进行装夹。

3）数控铣削加工工序：数控铣削加工分粗加工和精加工二次铣削进行，其基本工序如下：外形轮廓粗铣加工使用直径是12mm的硬质合金立铣刀：键槽粗铣加工使用直径是12mm的硬质合金键槽铣刀，精加工分别留0.3mm、0.2mm，精铣加工：使用直径是8mm的硬质合金键槽铣刀。详细数控加工工序卡和切削用量选择见表1—2

表1—2 数控加工工序卡

4）数控铣削加工刀具：刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，他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。

选取刀具时，使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。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。对一些主体型面和变斜角轮廓行的加工，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，但加工曲面较低和平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条

件较差，因而应采用环形刀。

此零件使用直径是12mm的硬质合金立铣刀和直径为8mm的硬质合金立铣刀进行内外轮廓粗加工，再用直径12mm的立铣刀进行外轮廓的精加工，用直径8mm的立铣刀进行内轮廓的精加工，这样有利于表面粗糙度的保证。数控刀具明细表及数控刀具卡见表1—3

表1—3数控刀具明细表及数控刀具卡

二、自动编程概述

自动编程技术使用计算机帮助人们解决复杂零件的数控加工编程问题。计算机完成大量琐碎的数值计算，并省去了编写单位的工作量，因而能提高变成效率。自动编程关键在于解决手工编程无法解决的许多复杂形状零件变成问题。

自动编程按照编程方式的不同划分为APT语言和图形编程两种方式。APT程序语言系统现在已很少使用；图形编程方式的主要特点是一图形要素作为输入方式，在图形交互方式下，用户输入加工量间的几何形状，选择刀具参数、定义机床、确定走到轨迹等，计算机自动计算到位数据，并能进行加工过程的模拟和仿真，最后生成程序，图形编程方式形象、直观、效率高。固现在人们通常用图形编程方式。

三、数控仿真加工

１数控加工操作和说明

数控铣床加工的零件，其加工质量要求比较高。所以在数控加工过程中的各个环节都应严格操作。

（1）必须按照数控加工工件方法安装工件。安装后工件径向跳动不得大于0.025mm。

（2）必须应用对刀样板准确校正程序设定的零点。

（3）如若零件的表面粗糙度达不到要求，则应更该加工参数，再达不到要求更换新刀重新进行数控加工。

２数控仿真加工基本操作

数控仿真加工即是将实际的机床操作在计算机上的模拟。

数控仿真加工的操作步骤如下：

（1）进入数控仿真系统界面后，首先要选择所需机床，本书中选择的是FANUC立式加工中心。然后急停释放、启动、回参考点。

（2）将编好的的程序通过DNC传送输入到机床的数控装置，或直接在操作面板上输入程序。程序导入后，在机床锁定的条件下空运行此程序，检查其编写有无错误并进行调试。

（3）定义毛坯尺寸，并选择夹具。根据要求选择刀具，并将其安装在对应的刀座上。

（4）对刀和参数设置。在X、Y、Z轴分别对刀后的测量值输到数控装置的参数界面中。

（5）根据程序加工零件。

（6）完成后测量零件，检查其各部分尺寸是否达到要求。

四用CIMATRON进行自动编程

先用Cimatron制作零件的三维图，然后进行零件的加工工艺分析，选择合适的加工工艺。选择机床，在此选择FANUC立式加工中心，然后在软件上定义毛坯大小和坐标原点，在此选择零件上表面的中心为坐标原点。先进行零件的整体粗加工，选择合适的粗加工刀具方式，这里选择曲面环绕粗加式方式。再进行内外轮廓精加工，分别采用外形加工和挖槽加工最后再钻孔加工。最后进行倒角的加工。在每个刀具路径设置时都必须选择合适的参数，才能生出合理的刀具轨迹。然后选择合适的控制方法和合理的参数设置对零件进行模拟加工。

1 Cimatron自动编程

随着CAD/CAM、数控加工及快速成型等先进制造技术的不断发展，Cimatron 是业界公认的最优秀的CAD/CAM加工软件之一，也是目前在模具行业应用最为广泛的CAD/CAM软件之一，具有一般加工所需要的多项功能，并有人性化、智能化的特点，还有刀路计算快、NC文件短等优点；同时其编程操作简单而易用。根据零件的形状及其要求，按照合理的方法及其正确的参数设置才能产生出合

理的刀轨路径。

(1) 用直径为12mm的硬质合金立铣刀粗精加工外形轮廓，其加工图样为：

(2) 用直径为8mm的硬质合金立铣刀使用CIMATRON中的POCKET方式进行键槽粗精加工，其加工图样为：

（3）用直径为12mm的硬质合金键槽铣刀使用CIMATRON中的WCUT方法进行粗加工，其加工图样为

（4）用直径为12mm的硬质合金键槽铣刀采用CIMATRON中的WCUT方式进行精加工，其图样为：

（5）最终加工成零件图样为：

2 Cimatron数控自动编程软件后置处理的原理分析及其对NC程序的影响。