铣床数控课程设计

《数控编程与加工》课程设计班级姓名学号组员指导老师上海电机学院高职学院2013年6月目录《数控编程与加工》课程设计任务书................................《数控编程与加工》课程设计课题..................................1.课题分析.. (1)1.1 零件图分析 (1)1.2 加工要求 (1)2.工艺规划 (2)2.1选择加工方案 (2)2.2工装设计 (3)2.3工序划分 (5)2.4工艺文件 (9)3.程序编制 (11)3.1编程准备 (11)3.2特色指令 (11)3.3程序单 (14)4.数控仿真 (17)4.1仿真概述 (17)4.2工装准备 (19)4.3程序编制与输入 (25)4.4加工仿真 (26)总结参考文献《数控编程与加工》课程设计任务书一、课程设计目的1．复习和巩固已学过的“数控编程与操作”理论知识和操作技能，适当拓展“数控编程与操作”的深度和广度。

2．培养学生运用“数控编程与操作”技能，结合学过的机床、工艺、工夹具等专业知识，完成零件编程和加工的综合能力。

3．学习和训练查阅各种技术资料，编制相关的专业技术文件的基本技能。

二、课程设计要求1．完成指定的课程设计课题，达到以下基本要求：1）课题分析：明确加工内容和加工要求。

2）工艺规划：制定工艺方案；选定工艺参数；完成零件、刀具、夹具的选择、定位和安装；编制工序卡、刀具卡等技术文件。

3）程序编制：建立编程坐标系；编写数控加工程序单。

4）刀轨模拟：检验加工程序准确无误。

5）仿真加工：检验零件加工尺寸的基本正确。

6）打印输出：正确反映模拟、仿真等加工信息。

2．编写能够体现整个设计思想、设计要求、设计过程的课程设计说明书，并装订成册。

3．准备课程设计答辩。

三、课程设计课题（见下一页）四、课程设计步骤1．复习、巩固学过并将要用到的专业基础知识和“数控编程与操作”知识，做好各项准备工作。

2．完成课题各项要求。

3．编写课程设计说明书，说明书参考格式：1）封面 2）目录 3）课程设计任务书（下发） 4）课程设计课题（下发） 5）课程设计说明 6）课程设计小结 7）课程设计参考书目4．课程设计答辩，缴课程设计说明书。

五、课程设计评分标准1．工作表现 30%2．说明书质量 50%3．答辩情况 20%《数控编程与加工》课程设计课题（13）课题名称：数控铣床加工程序的编制与仿真检验。

已知条件：数控铣床加工零件图。

课题内容：编制内外轮廓铣和孔加工的数控加工程序单，并进行加工仿真检验。

1.1零件图分析图1-1零件图图示零件从结构来看，该零件包括了凹台，平面，打孔等加工。

凹台在零件的内表面的四边，有四个。

打孔在这四个凹台上进行加工。

零件中间的凸台平面是对称结构。

其中多个长度以及宽度尺寸，有较严格的尺寸精度和表面粗糙度等要求，适合数控铣床铣削加工。

尺寸标注完整，轮廓描述清楚。

零件的材料为45 刚，该材料具有较高的强度和较好的韧性、塑性。

零件成产批量为单件小批量。

1.2加工要求根据所给的图纸，分析工件，制定加工工艺。

手工编写程序，并用数控仿真加工系统进行模拟加工，制作出合格的工件。

加工要求如下：1）毛胚尺寸，材料合理。

2）所有尺寸都需在尺寸公差范围内。

3）对称度需符合要求。

4）表面粗糙度符合要求。

5）道具选择合理。

6）手工编程，程序正确合理且简洁。

铣削参数合理。

7）工艺卡片、刀具卡片填写正确。

2工艺规划2.1选择加工方案2.1.1工艺分析制定数控加工工艺是数控加工的前期工艺准备工作。

数控加工工艺贯穿于数控程序中，数控加工工艺制定的合理与否，对程序的编制，机床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影响。

因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控加工的特点认真而详细地分析零件的数控加工工艺。

数控加工工艺包括，零件结构公益心分析、轮廓几个要素分析、精度要求及技术要求分析、零件图的数字处理、加工工序的划分、加工余量的确定、加工路线的确定、工件定位、刀具选择、工艺卡片和刀具卡片的制定等。

2.1.2加工顺序方案的制定根据零件图样，制定以下加工顺序方案，选取最佳一种，（即加工工时最短，且又能保证质量）下面分析两套加工顺序方案进行比较。

方案一：夹持零件→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣内轮廓→精铣内轮廓→粗铣对称凸台→精铣对称凸台→钻Φ8孔。

方案二：夹持零件→粗铣上平面→粗铣内轮廓→粗铣对称凸台→精铣上平面→精铣内轮廓→精铣对称凸台→钻Φ8孔。

方案二换到次数多，加工工时较长，严重影响加工效率，方案一能达到加工要求。

故选择方案一进行加工。

2.1.3机床的选择根据图形结构有圆弧、内腔、凸台、深孔等型面，加工内容较为复杂，为了避免重复定位带来的误差，减少手工换刀操作，故用数控铣床来完成此次加工任务。

数控铣床的特点：1、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。

2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。

3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。

4、加工精度高、加工质量稳定可靠。

5、生产自动化程度高，可以减轻操作者的劳动强度。

有利于生产管理自动化。

6、生产效率高。

7、从切削原理上讲，无论是端铣或是周铣都属于断续切削方式，而不像车削那样连续切削，因此对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。

在干式切削状况下，还要求有良好的红硬性。

2.2工艺设计2.2.1毛胚尺寸零件在进行数控铣削加工时，由于加工过程的自动化，实用余量的大小，如何装夹等问题在选用毛胚就要仔细考虑好，否则，如果毛胚不适合数控铣削，加工将很难进行下去。

根据分析零件图得到，所选毛胚尺寸为：80cm*60cm*20cm 。

2.2.2刀具选择刀具尺寸选择包括直径尺寸和长度尺寸：（1）直径尺寸：根据零件图样不同，选用的刀具尺寸不一样，因图而异。

选择的原则是：在道具能够满足加工前提下，尽量选取直径大的刀具，铣削刀具都是成型刀具且标准，在同时可根据选择刀具的直径提取刀具。

（2）长度尺寸：在铣床上，刀具长度一般是指主轴端面到刀尖距离，包括刀柄和刃具。

选取的原则是：在满足个部分加工要求的前提下，尽量减小刀具长度，以提高工艺系统的刚性，制造工艺和编程时，一般不必准确的确定刀具的长度，只需初步估算出道具长度的范围。

根据经验公式：t T Z L N B A T +++--=01 公式中：1T ―刀具长度A ―主轴端面至工作台中心最大距离B ―主轴在Z 方向的最大行程 N ―加工表面距工作台中心距离 L ―工件的加工深度尺寸0Z ―刀具切出工件长度（以加工表面2-5mm ，毛坯表面取5-8mm ）图2-1刀具长度示意图表2-2刀具选择表2.2.3定位安装加工中定位基准的确定应注意一下几点：1）应采用统一的基准定位，数控加工工艺特别强调定位加工，若无统一的基准定位会因工件重新安装产生的定位误差而导致加工后的两个面上的轮廓位置及尺寸不协调现象，因此为保证两次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的基准定位。

2）统一的基准可以是工件上已有表面，也可以是辅助基准，工件上最好有合适的孔作为定位基准，若没有，应专门设置工艺孔作为定位基准，称之为辅助基准，工件上如没有合适的辅助基准位置，可考虑采用在毛坯上增加工艺凸台，制出工艺孔或在后续加工工序要加工掉的余量上设置工艺孔，在完成定位加工后再去除的方法。

3）综上，图2-1中采用增加工艺凸台，铣两个夹持面作为基准，可以一次性装夹而加工完所要加工的表面，没有重复定位，故能保证基准统一。

如图2-3：图2-3装夹及定位示意图2.3划分工序2.3.1一般工序划分原则：1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。

2）对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少由变形引起的对孔的精度的影响。

3）按刀具划分工步。

某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工生产率。

故在此题中，按此原则制定工序如下：1.粗加工凹台，深度达到3cm。

2.精加工凹台，深度下去2cm。

3.去除凹台内的毛胚余量。

4.粗加工凸台，深度达到3cm。

5.精加工凹台，深度下去2cm。

6.精加工孔，深度达到10cm。

2.3.2工艺流程对零件的加工制定重要工艺流程，如下表2-4所示表2-4零件加工的工艺路线2.3.2切削用量 (1) 主轴转速的确定主要根据允许的切削速度Vc(m/min)选取：DVc n π1000=其中Vc-切削速度D-工件或刀具的直径（mm ）由于每把刀计算方式相同，现选取 16mm 的立铣刀为例说明其计算过程。

根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。

表2-5铣削速度从理论上讲，cv 的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。

但实际上由于机床、刀具等的限制，综合考虑：取： c v =40m/min代入公式中： 粗n =1614.3401000⨯⨯=800r/min 精n =1614.3501000⨯⨯=1000r/min(2)进给速度的确定粗加工的时候一般尽量可能的最大每齿进给速度，每齿进给速度的取值主要考虑刀具的强度，对于立铣刀而言，直径越大，刀刃越多，其刀具强度就越大，允许取的每齿进给速度也越大;在一定的每齿进给速度，切削深度，切削宽度的取值过大，将会导致切削力过大，一方面可能会超出机床的额定负荷或损坏刀具;另一方面，如果切削速度也较大，可能会超出机床额定功率。

通常如果切削深度必须取大值的时候，切削宽度就必须取很小的值。

曲面轮廓的精加工的每齿进给速度、切削深度、切削宽度一般比较小，切削力很小，因此取很高的切削速度也不会超出机床的额定功率。

粗加工的时候，过高切削度主要引起温度和切削功率过大，精加工的时候过高的切削速度主要爱温度的限制。

通常，铣刀材料、工件材料、刀具耐用度一定，允许的浓度就一定，因此极限切削线速度也一定。

切削进给速度F 时切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位mm/min 。

它与铣刀的转速n 、铣刀齿数z 及每齿进给量Z f （mm/z ）的关系为:ZN f F Z =每齿进给量Z f 的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。

工件材料的强度和硬度越高，Z f 越小，反之则越大；工件表面粗糙度值越小，Zf就越小；硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。

表2-6铣刀每齿进给量综合选取：粗铣Z f =0.05 mm/z 精铣Z f =0.03mm/z 铣刀齿数z=2上面计算出： 粗n =800r/min 精n =1000r/min 将它们代入式子计算。