机械毕业设计-典型数控大赛铣削试题分析

天津中德职业技术学院毕业设计(论文)说明书姓名 *专业 数控技术年级 *级2011 年 3 月 31 日天津*职业技术学院毕 业 设 计 任 务 书设计项目： 典型数控大赛铣削试题分析完成期限：自 2010 年 12 月 18 日 至 2010 年 3 月 31 日所属部门：机械工程系班级：*数控*班学生姓名：指导教师：主任签字：批准日期：一、设计（论文）的原始依据：1、设计依据机械制造基础、 数控加工工艺、 数控编程等课程的学习内容，以及生产实习中涉及的相应实践知识，根据被加工零件的技术要求，设计合理的工艺过程，编制、既经济又合理，又能保证加工质量的数控程序。 2、与设计有关的各类资料的查找与整理可依据各类设计手册及各专业图表和书籍。二、设计内容和要求：1、设计内容主要包括零件图的设计（各个零件图以及装配图），零件加工工艺规程设计(其中包括数控加工工艺的主要内容、工 艺分析、所用刀具、刀具选材、刀具切削用量、数控加工工艺文件等) ，程序清单的编写。2、设计要求要求被加工零件的各个工序以及工步应划分明确，程序段后要有相应文字注解及其工艺步骤说明，刀具及切削用量选择要合理，装夹方案正确。论文应采用计算机打印成文，文字通顺，语言流畅，无错别字。同时要求图纸图面整洁，布局合理， 线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释清楚，整体规划合理。目 录摘 要 .（1）第一章 图样及技术要求 .（1）第 1 节 工件毛坯分析 .（1）第 2 节 工艺分析.（3）第 3 节 操作要点. .（4）第 4 节 编程前说明.（4）第二章 数控加工. .（5）第 1 节 实际加工前的准备工作. .（5）第 2 节 加工 B 面. .（5）第 3 节 加工 A 面. .（17 ）第三章 点评. .（17）第 1 节 点评工艺分析.（25）第 2 节 点评六面体加工方法分析. .（25）第 3 节 点评六角形面封闭环槽加工方案. .（25）参考文献.（26）致 谢. . . .（26）典型数控大赛铣削试题分析摘 要 本篇论文是对一道典型数控大赛铣削试题的分析，其中涵盖了工件从图纸到用铣削方法加工成活的全过程以及一些在数控大赛中应注意的要点和方法。它包括说明了图样和技术要求中的毛坯分析、工艺分析、操作要点以及编程前，还包括使用数控机床加工工件的全过程，包括：使用机床前的检查，刀具、量具的选择与准备，工件的加工顺序及加工中的注意事项等，最后还对工艺和特殊部位（如：六面体和六角形面封闭环形槽）的加工方案进行了具体的分析。关键词 数控大赛 数控铣削 试题分析 数控加工 第一章 图样及技术要求（一） 工件毛坯分析零件图纸：图 1-11、工件毛坯分析首先毛坯尺寸为 122×122×45，材料为 45 号钢，经过调质处理，工件最终加工尺寸为 120×120×43，单边有一毫米左右的余量，工件的加工部位由拨槽、封闭环槽、开放凹槽、凸起、圆弧倒角、光孔及螺纹孔组成。其几何形状以二维平面为主，少量三维曲面（如圆弧倒角） 。2、加工图样分析工件的 A 面靠外侧为拨槽形状，拨槽外形宽度尺寸要求比较严格，为20±0.03mm，拨槽宽尺寸要图 1-2 A 面 图 1-3 B 面求最为严格，为 12 上偏差+0.03mm 下偏差 0mm，由于没有提供成型刀具，数控编程难度较高，拨槽顶圆弧倒角 R1 的加工最为复杂，A 面的中心部位为螺纹孔M36×1.5-7H，螺纹底孔 ø34.6 上偏差+0.1mm，下偏差 0mm，且与 B 面 ø16mm 上偏差+0.018mm 下偏差 0mm 孔同轴，同轴度为 0.03mm， B 面有六边形状以及相接的开放凹槽、封闭环形槽等，封闭环形槽的内圆尺寸要求比较严格，如 ø54上偏差+0.05mm 下偏差 0mm，ø20±0.03mm，此外还有四处侧壁其边长要求比较松，为 120 上偏差 0mm 下偏差-0.25mm，但对工件四方形状位置有要求，如垂直度为 0.1mm，在节点图样中给出典型特征点图标，操作者无需进行计算。3、评分标准分析 该工件 B 面加工相对简单，从得分考虑，应从 B 面入手，在加工完成后应对工件外观进行处理，也可以较容易得分。（二） 工艺分析1、加工条件分析本次加工所用的机床为 XD-40 ， X 轴行程： 600mm Y 轴行程：400mm Z轴行程：540mm。轴定位精度：X、Y、Z 轴定位精度：±0.006mmX、Y、Z 轴重复定位精度：±0.003mm数控系统具有：直线插补功能、圆弧插补功能、多个工件坐标系设置和调用功能、宏程序 B 功能、坐标系旋转功能、长度补偿功能、半径补偿功能、螺旋线插补功能、子程序调用功能、绝对相对方式编程功能、背景编辑功能、硬拷贝功能等。夹具为平口钳，刀具、辅具、量具的具体规格、数量自己根据实际加工要求确定。2、确定工艺基准工件四周为四方形，适合用平口钳装夹；为保证工件的精度，在实际加工前必须对平口钳以及垫铁进行调整，A、B 两面主加工内容相对独立，相关联处在于 ø16 上偏差+0.018mm 下偏差 0mm 孔与 ø34.6 上偏差 0.1mm 下偏差 0mm 孔的同轴度要求，在加工 B 面时加工出 ø16 上偏差 0.016mm 下偏差 0mm 的孔，该空可以作为加工 A 面的找正基准。3、加工难点分析从图样上可看出，工件结构比较简单，难点主要在精度为 M36×1.5 H7 的螺纹孔、12.2mm 上偏差0.03 下偏差 0mm 的拨插槽以及 A、B 面两处圆弧倒角R1、R3 的加工。4、加工去除量分析从图样上可看出，工件的加工特征相对集中，在 ø120mm 以外的部位加工余量比较大，能够采用大直径刀具集中去除。ø120mm 以内的加工采用尺寸合适的刀具进行切削。5、刀具选择分析图样上只给出了工件的集合特征点以及基点坐标，并没有给出实际的道具轨迹，为提高加工效率应尽量选用大直径刀具，但刀具直径大，容易发生干涉问题，需要根据实际加工空间确定所需的刀具直径和刀具轨迹。6、节点坐标计算问题节点坐标图仅提供了局部节点特征的坐标，没有给出进退刀点坐标，要编辑出完整数控加工程序需要通过数控坐标的旋转功能实现，其他部位的加工，还需计算一定数量辅助点的坐标。7、特殊功能的掌握圆弧倒角 R3 与 R1 的加工在没有成型刀具的情况下，需采用 8mm 球头刀具进行多次加工才能完成，采用宏程序以及 G10 指令能较好的完成编程工作。（三） 操作要点1、装夹状态采用底面及固定钳口定位，侧面夹紧的方式夹紧工件，在装夹前需对装夹位置进行检查，保证平面度及装夹边的平行。2、加工顺序第一次装夹，加工 B 面上表面及四侧面，ø16 上偏差0.018 下偏差 0mm 孔，然后加工正六边形以及相应的凹陷、封闭环槽以及环槽圆弧倒角 R3。第二次装夹，以加工过的工件底面和侧面作为定位基准及找正基准，加工 A 面上表面及中间部位内螺纹，然后加工四侧面、拨槽，找正基准为四边以及 ø16 上偏差0.018 下偏差 0mm 孔，最后卸下工件，去毛刺。（四） 编程前说明为提高加工效率，数控编程可以和加工穿插进行，数控编程所需的在工件外的引入、引出点需要考生自己计算，一些普通程序无法实现的复杂数控加工可以采用宏程序完成（典型的例子为：用 ø8mm 球头刀加工圆弧倒角 R1 程序，我们在后面的加工演示中还会提到） ，并且宏程序能很有效的简化编程量很大的数控加工程序。第 2章 数控加工（一） 实际加工前的准备工作1、在加工前，首先要检查设备有无损坏，打开机床电源，检查油、气表是否正常；打开机床控制系统电源，检查机床显示器是否有报警；打开机床急停按钮，完成机床 Z、Y、X 轴返回参考点的操作，检查机床是否具备正式加工条件。2、刀、量具检查及刀具安装：要对照刀、量具清单核对刀、量具的数量、规格，查看是否有破损；安装刀具前应擦拭干净，不能在刀具安装面、弹簧夹头、刀具柄部等部位存有多余物，刀具安装时应先将刀柄与弹簧夹头安装，然后安装刀具，保证刀具的夹持牢固。3、使用平口钳装夹工件前的重要准备工作。首先将平口钳安放在工作台中央的位置，安装百分表，找正 X 向，找正 Y 向，紧固平口钳。然后精确找正 X向和 Z 向。（二） 加工 B 面工步 1 找正并装夹工件加工 B 面，找正并装夹工件（由于装夹面是毛坯面，一定要确保夹持可靠） 。装夹前先检验零件毛坯和工件图样提供的数据是否相符，并养成清洁和检查毛刺的习惯（这样有利于保证已加工工件的表面免于不必要的划伤） ，测量垫块，保证工件装夹后的尺寸协调，完成零件的装夹操作。为确保夹持牢固，工件夹持量至少为 7mm。工件的中央部位空出，为孔加工留出足够的空间。X、Y 向工作原点设在工件对称中心，Z 向工作原点设置在工件顶面上。工步 2 加工上表面上表面宜用大直径盘铣刀进行铣削，ø50ø150 的盘铣刀均可。此处采用ø50 面铣刀分三刀进行加工：装刀，对刀并测量刀具补偿值，录入程序 O6401，利用数控系统的功能模拟程序运行，空运行程序，检查程序是否正确。如果正确则执行 O6401 程序，加工上表面，见光即可，为 A 面的加工留出充足的余量。最后一遍减小进给，确保工件的表面质量。此面也可手动加工，但要注意保证上平面的表面质量。程序：O6401N5 G00 G90 G40 G49 G80;N10 M03 S1100;N15 G00 G90 G54 G43 H01 Z150;N20 X-90 Y-40;N25 Z20;N30 M8;N35 S01 Z0 F1000;N40 X60 F800;N45 Y0;N50 X-60;N55 Y40;N60 X90;N65 M9;N70 G00 Z150;N75 M30;工步 3 铣工件侧壁录入程序 O6402，空运行程序，检验程序是否正确。由于铣削深度为25mm，可采用大直径立铣刀加工，也可用有侧面铣削能力的盘铣刀，如此处选择 ø50 盘铣刀。确认正确后执行程序 O6402，加工中通过调节刀具半径补偿保证各边边长 120 上偏差 0 下