論典型零件的數(shù)控加工工藝與編程

1、論典型零件的數(shù)控加工工藝與編程摘要 本文以典型零件的數(shù)控銑削加工為例，按照合理的加工路線，編寫了相應(yīng)的程序，完成了零件的加工。其中，工藝分析是零件加工的核心容，編程是基礎(chǔ)，準確的選用刀具以與確定合理的加工路線是零件達到加工精度與表面質(zhì)量的可靠保證。從加工合理性，生產(chǎn)效率以與費用成本上考慮，根據(jù)不同的生產(chǎn)要求，可以選擇合理的刀具，確定實際可行的加工方案，這些在文章中都有詳細分析。關(guān)鍵字：數(shù)控加工 編程 工藝分析目錄摘要 .2 第一章數(shù)控銑床加工概論.4第二章數(shù)控銑削用刀具.62.1 數(shù)控銑刀的種類和工藝特點 .62.2 數(shù)控銑刀具的選用特點.72.3 刀具的管理.9第三章 數(shù)控銑削加工工藝.11

2、3.1 數(shù)控銑削加工工藝性分析.113.2 工件的裝夾與定位.123.3 編程尺寸的確定.133.4 進刀與退刀.133.5 加工路線的確定.133.6 典型零件的編程實例.14附件 .15致 .18參考文獻 .19第一章數(shù)控銑床加工概論1.1按照主軸布置形式分類（1）立式數(shù)控銑床與加工中心（2）臥式數(shù)控銑床與加工中心（3）立、臥兩用數(shù)控銑床與加工中心（4）龍門數(shù)控銑床（5）萬能式數(shù)控銑床1.2按照控制聯(lián)動坐標軸分類1.3 其他分類 1.4數(shù)控銑削加工特點第二章數(shù)控銑削用刀具2.1數(shù)控銑刀的種類和工藝特點面銑刀面銑刀主要用于加工較大的平面。其圓周表面配合端面上都有切削刃，圓周表面上的切削刃為主

3、切削刃，端面切削刃為副切削刃。在批量生產(chǎn)時，可按工件切削寬度的1.6倍選擇刀具直徑。粗銑時，銑刀直徑要小些，因為粗銑切削力大，選小直徑銑刀可減小切削扭矩。精銑時，銑刀直徑要選大些，盡量包容工件整個加工寬度，以提高加工精度和效率，并減小相鄰兩次進給之間的換刀痕跡。立銑刀立銑刀是數(shù)控加工中用的最多的一種銑刀，主要用于加工凹槽較小的臺階面以與平面輪廓。數(shù)控加工中除了用普通的高速鋼立銑刀外，還廣泛使用以下幾種先進的結(jié)構(gòu)類型。（1）整體式立銑刀硬質(zhì)合金立銑刀側(cè)刃采用大螺旋升角（62°）結(jié)構(gòu)，立銑刀頭部的過中心端往往成弧線（或螺旋中心刃）形、負刃傾角，增加切削刃長度，提高了切削平穩(wěn)性、工件表面精

4、度與刀具壽命。其適應(yīng)數(shù)控高速、平穩(wěn)三維空間銑削加工技術(shù)的要求。（2）可轉(zhuǎn)位立銑刀各類可轉(zhuǎn)位立銑刀由可轉(zhuǎn)位刀片（往往設(shè)有三維斷屑槽形）組合而成，用于側(cè)齒、端齒與過中心端齒（均為短切削刃）的加工，可滿足數(shù)控高速、平穩(wěn)三維空間銑削加工技術(shù)要求。（3）波形立銑刀能將狹長的薄切屑變?yōu)楹穸痰乃榍行?，使排屑變得流暢。比普通立銑刀容易切進工件，在一樣進給量的條件下，它的切削厚度比普通立銑刀要大些，并且減小了切削刃在工件表面的滑動現(xiàn)象，從而提高了刀具的壽命。與工件接觸的切削刃長度較短，刀具不易產(chǎn)生震動。又要切削刃是波形的，因而使刀刃的長度增大，所以有利于散熱。成形銑刀 成形銑刀 ，一般都是為特定的工件或加工容

5、專門設(shè)計制造的，適用于加工平面類零件的特定形狀，如角度面、凹槽面等，也適用于特行孔或凸臺。2.2數(shù)控銑削刀具的選用特點1.刀具角度的選擇銑刀與車刀的相應(yīng)角度的定義一樣，如下圖2-1，2-2，2-3所示。圖2-1 刀具的角度圖2-2刀具的角度如圖2-3所示，為刀具角度的選用原則示意圖：圖2-3 刀具角度的選用原則2.刀具齒數(shù)的選擇2.3刀具的管理第三章數(shù)控銑削加工工藝3.1 數(shù)控銑削加工工藝性分析數(shù)控銑削加工工藝性分析主要包括零件圖分析，零件結(jié)構(gòu)工藝性分析，定位基準的統(tǒng)一以與分析零件的變形情況。針對數(shù)控銑削加工的特點，下面列舉出一些經(jīng)常遇到的工藝性問題，作為對零件圖進行工藝性分析的實例。 a b

6、圖3-1 銑削工藝 圖紙尺寸的標注方法是否方便編程，構(gòu)成工件輪廓圖形的各種幾何元素的條件是否充要，各幾何元素的相互關(guān)系(如相切、相交、垂直和平行等)是否明確，有無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等等。零件所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保證。不要以為數(shù)控機床加工精度高而放棄這種分析。特別要注意過薄的腹板與緣板的厚度公差，“銑工怕銑薄”，數(shù)控銑削也是一樣，因為加工時產(chǎn)生的切削拉力與薄板的彈性退讓極易產(chǎn)生切削面的振動，使薄板厚度尺寸公差難以保證，其表面粗糙度也將提高。根據(jù)實踐經(jīng)驗，當(dāng)面積較大的薄板厚度小于3mm時就應(yīng)充分重視這一問題。槽與緣板之間的轉(zhuǎn)接圓弧是否過小。因為這種圓弧半

7、徑與常常限制刀具的直徑。如工件的被加工輪廓高度低，轉(zhuǎn)接圓弧半徑也大，可以采用較大直徑的銑刀來加工，加工其腹板面時，走刀次數(shù)也相應(yīng)減少，表面加工質(zhì)量也會好一些，因此工藝性較好，反之，數(shù)控銑削工藝性較差。一般來說，當(dāng)被加工輪廓面的最大高度)時，可以判定為零件該部位的工藝性不好。零件銑削面的槽底圓角或腹板與緣板相交處的圓角半徑r是否太大。如圖a所示，當(dāng)r越大，銑刀端刃銑削平面的能力越差，效率也越低，當(dāng)r大到一定程度時甚至必須用球頭刀加工，這是應(yīng)當(dāng)盡量避免的。因為銑刀與銑削平面接觸的最大直徑d= D-2r(D為銑刀直徑)，當(dāng)D越大而r越小時，銑刀端刃銑削平面的面積越大，加工平面的能力越強，銑削工藝性當(dāng)

8、然也越好。有時候，當(dāng)銑削的底面面積較大，底部圓弧r也較大時，我們不得不用兩把r不同的銑刀(一把r小些，另一把r符合零件圖)進行兩次切削。零件圖中各加工面的凹圓弧(R與r)是否過于零亂，是否可以統(tǒng)一。因為在數(shù)控銑床上多換一次刀要增加不少新問題，如增加銑刀規(guī)格，計劃停車次數(shù)和對刀次數(shù)等，不但給編程帶來許多麻煩，增加生產(chǎn)準備時間而降低生產(chǎn)效率，而且也會因頻繁換刀增加了工件加工面上的接刀階差而降低了表面質(zhì)量。所以，在一個零件上的這種凹圓弧半徑在數(shù)值上的一致性問題對數(shù)控銑削的工作顯得相當(dāng)重要。一般來說，即使不能尋求完全統(tǒng)一，也要力求將數(shù)值相近的圓弧半徑分組靠攏，達到局部統(tǒng)一，以盡量減少銑刀規(guī)格與換刀次數(shù)

9、。零件上有無統(tǒng)一基準以保證兩次裝夾加工后其相對位置的正確性。有些工件需要在銑完一面后再重新安裝銑削另一面，如圖b所示。由于數(shù)控銑削時不能使用通用銑床加工時常用的試削方法來接刀，往往會因為工件的重新安裝而接不好刀(即與上道工序加工的面接不齊或造成本來要求一致的兩對應(yīng)面上的輪廓錯位)。為了避免上述問題的產(chǎn)生，減小兩次裝夾誤差，最好采用統(tǒng)一基準定位，因此零件上最好有合適的孔作為定位基準孔。如果零件上沒有基準孔，也可以專門設(shè)置工藝孔作為定位基準(如在毛坯上增加工藝凸耳或在后繼工序要銑去的余量上設(shè)基準孔)。如實在無法制出基準孔，起碼也要用經(jīng)過精加工的面作為統(tǒng)一基準。如果連這也辦不到，則最好只加工其中一個

10、最復(fù)雜的面，另一面放棄數(shù)控銑削而改由通用銑床加工。分析零件的形狀與原材料的熱處理狀態(tài)，會不會在加工過程中變形，哪些部位最容易變形。因為數(shù)控銑削最忌諱工件在加工時變形，這種變形不但無法保證加工的質(zhì)量，而且經(jīng)常造成加工不能繼續(xù)進行下去，“中途而廢”。這時就應(yīng)當(dāng)考慮采取一些必要的工藝措施進行預(yù)防，如對鋼件進行調(diào)質(zhì)處理，對鑄鋁件進行退火處理，對不能用熱處理方法解決的，也可考慮粗、精加工與余量等常規(guī)方法。此外，還要分析加工后的變形問題，采取什么工藝措施來解決。3.2工件的裝夾與定位確定數(shù)控銑削加工裝夾方案時，主要考慮以下幾個方面的問題。盡可能做到一次裝夾后能加工出全部或大部分的待加工表面，減少裝夾次數(shù)，

11、以提高加工效率和保證加工精度。必須保持最小的夾緊變形。盡量采用組合夾具通用夾具，避免采用專用夾具。裝卸零件要方便可靠，能迅速完成零件的定位夾緊和拆卸過程，減少輔助加工時間。零件的裝夾定位要有利于對刀。夾緊機構(gòu)或其他元件不得影響進給，加工部位要敞開，避免加工路徑中刀具與夾具元件發(fā)生干涉。3.3編程尺寸的確定1.工件坐標系的確定與程序原點的設(shè)置工件坐標系采用與機床運動坐標系一致的坐標方向，工件坐標系的原點（即程序原點）要選擇便于測量或?qū)Φ兜幕鶞饰恢?，同時要便于編程計算。2.零件幾何尺寸的處理方法其一般采取的方法是：在保證零件極限尺寸不變的前提下，在編程計算時，改變輪廓尺寸并移動公差帶。3.4進刀與

12、退刀選擇程序的起始點、返回點的原則起始點和返回點的x、y坐標值剛好為零，z坐標定義在高出被加工零件的最高點50100mm的位置。在同一個程序中，起始點和返回點最好一樣，以免引起加工操作上的麻煩。選擇進刀點的原則粗加工時，進刀點選擇在曲面的最高的角點，這樣可使切削余量最小，進刀時，不易損壞刀具。精加工時，進刀點選擇在曲面的曲率比較小的角點，這樣可使刀具所受的彎矩較小，不易折損刀具。選擇退刀點的原則選退刀點時，主要考慮曲面加工的連續(xù)性和盡量縮短加工時間，提高機床擇的有效工作時間。3.5加工路線的確定加工路線的確定原則是：加工路線應(yīng)保證被加工路線的精度和表面粗糙度，且效率較高。數(shù)值計算簡便，以減少編

13、程工作量。應(yīng)使加工路線最短，這樣既可以減少程序段，又可以減少空刀時間。3.6典型零件的編程實例零件如圖3-1所示，Z向程序原點位于上表面；刀具選用直徑T0101T0303 22立銑刀；安全面高度20mm。圖3-2加工程序詳見附件。附件圖3-1加工程序為：N010 G92 X0 Y0 Z20N020 M06 T0101 N720 G0 Z20.N730 M05N740 X0 Y0N750 M30致在本文的撰寫過程中，要特別感我的導(dǎo)師的指導(dǎo)與督促，同時感她的諒解與包容。老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓思路，精心點撥。正是由于她在百忙之中多次審閱全文，對細節(jié)進行修改，并為本文的撰寫提供了許多中肯而且寶貴的意見，本文才得以成型；感輔導(dǎo)員在大學(xué)期間的對我的學(xué)習(xí)和生活給予無微不至的關(guān)心和照顧;感所有的任課老師，他們治學(xué)嚴謹，學(xué)識淵博，視野廣闊，為我營造了一種良好的學(xué)術(shù)氛圍