数控铣削加工工艺及程序设计文献综述

凹凸模数控铣削加工工艺及程序设计文献综述

专业：机械设计制造及其自动化班级：09机械(1)班

作者：姚良玉指导老师：谢雪如

前言：

凹凸模数控铣削加工工艺及程序设计的课题。它主要是将理论与实际相结合，达到强化专业知识及相关的技能的目的。机械加工工艺过程是用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为合格产品的全过程。数控加工是利用数控机床和数控程序对零件进行自动加工的过程。凹凸模由于结构复杂，普通机床机构难以满足精度要求，采用数控加工可以满足产品精度[1]。凹凸模数控铣削加工工艺：

1、模具的加工工艺分析

模具图样的工艺分析是首要问题，包括模具的功用特点、结构原理和尺寸精度等。

凹凸模数控铣削加工。材料要求强度、硬度较高，耐磨性较好。然而，一幅合格的模具，尺寸精度才是最重要的。从模具图样可知，模具多由直线、圆弧构成。要加工的部位主要是面、孔。模具上有4个Ф12的通孔，表面粗糙度为Ra3.2。Ф12孔，采用钻→扩→粗铰→精铰进行加工。

2、毛坯的选择

做完工艺分析后，要对零件的毛坯进行选择。确定毛坯时主要考虑下列因素：零件的材料及其力学性能、生产类型、零件的结构形状和外形尺寸。

凹凸模数控铣削加工工艺，采用的材料是45钢，它具有较高的硬度、强度，良好的综合力学性能。该模具采用数控加工，属于单件小批量生产。而单件小批量生产则一般采用木模手工造型或自由锻等比较简单的毛坯制造方法。

3、工艺规程的编制

确定毛坯后，开始进行工艺规程的编制。工艺规程是在具体的生产条件下，以最合理或较合理的工艺过程和操作方法，并按规定的图表或文字形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产的。制定工艺规程时，我们要从原始资料着手，比如产品的装配图和零件工作图、产品的生产纲领、产品验收的质量标准、现有

的生产条件和资料、国内外同类产品的有关工艺资料等。在编制工艺规程的过程中，先选择定位基准，再拟定工艺路线，选择工序加工余量、工序尺寸及其偏差。

定位基准分为粗基准和精基准。粗基准是用未经加工过的毛坯表面作为定位基准；精基准是用已机加工过的表面作为定位基准。根据零件的形状结构特点，选择底平面作为定位粗基准。

粗基准的选择是否合理，直接影响到各加工表面加工余量的分配，以及加工表面和不加工表面的相互位置关系。具体选择时一般应遵循下列原则：

(1)选择不加工表面为粗基准。

(2)选择重要加工面为粗基准。

(3)选择毛坯余量小的面位粗基准。

(4)一般在同一尺寸方向不应重复使用。

(5)作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其他表面缺陷。一边是工件定位可靠，夹紧方便。

确定加工方法

1)内孔表面加工方法

加工精度为IT7级的孔，当孔径小于12mm时，可采用钻—粗铰—精铰方案；当孔径在12mm到16mm之间时，可采用钻—扩—粗铰—精铰方案或钻—扩—拉方案。若加工毛坯上已铸出或锻出的孔，可采用粗镗—半精镗—精镗方案或采用粗镗—半精镗—磨孔的方案。最终工序为铰孔适用于未淬火钢或铸铁，对有色金属铰出的孔表面粗糙度较大，常用精细镗孔代替铰孔。最终工序为拉孔适用于大批大量生产，工件材料为淬火钢、铸铁及有色金属。最终工序为磨孔的方案适用于加工除硬度低、韧性大的有色金属外的淬火钢、未淬火钢和铸铁。

2)平面轮廓加工方法的选择

平面轮廓常用的加工方法有数控铣削、线切割及磨削等。数控铣削加工适用于除淬火钢以外的各种金属；数控线切割加工可用于各种金属，当曲率半径较小时，可采用此方法；数控磨削加工适用于除有色金属以外的各种金属。

其次是加工阶段的划分。当零件的加工质量要求较高时，往往不可能用一道工序来满足其要求，而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量。按工序的性质不同，零件的加工过程通常可分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶

段。划分加工阶段的目的是保证加工质量，合理使用设备，便于及时发现毛坯缺陷，便于安排热处理工序。

工艺顺序的安排原则为先加工基准面，再加工其他表面；先加工平面，后加工孔；先加工主要表面，后加工次要表面；先安排粗加工工序，后安排精加工工序[2]。

4、数控加工程序的设计

确定工艺规程后，进行数控程序的编制。其主要内容有数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质、程序校核及首件试切。一个完整的数控程序，通常由程序编号、程序主体、程序结束三部分组成。数控加工程序的设计可以采用手工编程和自动编程两种，手工编程中的几何计算、编写加工程序单、程序校核，甚至工艺处理等由计算机自动处理完成的编程方法称为计算机自动编程，简称自动编程。

1)数值计算

由模具图样的工艺分析可知，零件多由直线、圆弧构成。数值计算就是根据零件图纸的几何尺寸和数控工艺分析中确定的工艺路线，按设定的编程坐标系进行零件加工时的刀具轨迹的计算。

2)编写模具加工程序单

在完成数值计算后，编程人员根据已确定的运动顺序、加工路线、刀具刀号、切削参数及刀位数据，按所使用机床数控系统规定的功能指令代码集和数控程序段格式，逐段编写零件加工程序单。

其中数控程序段是指程序主体中的一条单独的程序段，它是可作为独立单元执行处理的连续的字组。通常数控机床的程序段格式有三种：字地址可变长度程序段格式、分隔符程序段格式、固定程序段格式。

国内外数控加工的现状：

随着机床技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各发达国家投入巨资，对制造技术进行开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。数控技术正在发生根本性变革，由专用型

封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经等多学术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行[3]。

总结：

在机械制造中，由于模具形状复杂，精度要求高，在通用机床上加工效率低、精度低、加工误差大；而数控机床具有的高柔性、高精度与自动检测到特性，使它能很好的解决单件、小批量，特别是复杂腔体类零件。

数控机床作为一种高效率的设备，欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点，除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外，还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺，以得到最优的加工方案。现代机械产品向着高精度、高自动化和高可靠性发展，具有机电结合和多学科技术结合的特点，纯机械产品越来越少，而且更新换代速度快，对这些要求，数控技术将起到保证作用。当前，机械产品在或内外市场是否有竞争力，很大程度取决于数控技术的发展、推广与应用。因此，大力推广发展数控技术、用数控技术改造工业，有着深远的意义。