1、复杂数控加工零件加工工艺和程序设计摘要本次设计是对一典型平板类零件进行数控加工设计，侧重于对零件的数控加工工艺分析和编程编写，主要设计内容有：完成该零件的工艺规程（包括工艺过程卡、工序卡和数控刀具卡）和主要工序的内容设计，以最优的路线完成零件的加工，达到实际生产的需要。用 G 代码编制该零件的数控加工程序，并运用 CAD/CAM 相关软件绘制零件图以及三维实体图，使人能一目了然的了解到零件的结构特征。学会使用图表资料和手册，将与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练应用。关键词：工艺分析、数控编程、CAD/CAMIAbstractThe design is a typical desi
2、gn of NC machining for flat parts, focusing on analysis and programming of NC machining process of parts prepared, main design elements: complete the part of the procedure specification (including process cards, processes card and CNC tools cards) and primary content design, optimal routes to comple
3、te parts of the processing, to actual production needs. Preparing NC machining of the parts with the g code programs, and draw the parts using CAD/CAM software, as well as three dimensional entity, so that people get a clear understanding of the structural features of the part. Learn how to use char
4、t information, and manuals, and this name, source of information relevant to the designing, can do skilled application.Key words: analysis of techniques, NC programming, CAD/CAMII目录摘要 IAbstractII绪论 1第 1 章 西门子 802D 数控系统简介 21.1 SINUMERIK 802D21.1.1SINUMERIK 802D 介绍 21.2 G 代码 .21.3 M 代码 .3第 2 章 零件图纸的分析
5、 .42.1 零件图分析 4第 3 章 加工准备与设计 63.1 机床及毛坯材料的选择 .63.1.1 机床的选择 .63.1.2 毛坯的选择 .73.1.3 加工余量 .83.2 夹具及刀具的选择 .83.2.1 夹具的选择 .83.2.2 刀具选择 .83.3 基准的选择 .113.4 切削用量 .123.4.1 吃刀量 .123.4.2 进给速度 .123.4.3 切削速度 .133.5 确定工艺路线 .153.6 数控加工工序卡 .17第 4 章 编程设计 21参考文献： 29总结 30致谢 31III附录 320绪论随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国
6、家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，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，它集微电子、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。机械制造业正在越来越多的采用数控技术改善其生产加工方式。近几年来，机械加工业大量采用数控机床取代传统的普通机床进行机械加工，普通机械逐渐被数控机械所代替。数控机床综合了微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制、电机与拖动，电子和电力、精密测量、气液压及现代机械制造技术等多种先进技术的机电一体化产品，是数控机床的心脏。具有高精度，高效
7、率，柔性自动化等特点决定了今后发展数控机床是我国机械制造业技术改造的必由之路，是工厂自动化的基础。数控机床在各个机械制造企业已成为大、中型企业的主要技术装备。作为装备制造业的母机，数控机床将获得高速发展。根据中国机床工具协会的调查，航天航空、国防军工制造业需要大型、高速、精密、多轴、高效数控机床；汽车、摩托车、家电制造业需求高效、高可靠性、高自动化的数控机床和成套柔性生产线；电站设备、造船、冶金石化设备、轨道交通设备制造业；IT 业、生物工程等高技术产业需求纳米级亚微米级加工数控机床；工程机械、农业机械等传统制造业的产业升级，特别是民营企业的蓬勃发展，需要大量数控机床进行着装备。通过对数控技术
8、的兴起和对未来的推测来看，随着数控机床的广泛应用与现代化企业对零件加工精度的要求提高，社会对其相应技术人才的需求也越来越高。这就需要我们对数控机床有更深刻的认识和了解。本次课程的设计正是一次实践，运用学过的数控的基础课程、技术课程和专业课程，对所学的知识进行综合整理与应用。这是一次理论与实际结合的锻炼过程。1第 1 章 西门子 802D 数控系统简介1.1 SINUMERIK 802D具有免维护性能的 SINUMERIK802D，其核心部件 - PCU （面板控制单元）将 CNC、PLC、人机界面和通讯等功能集成于一体。可靠性高、易于安装。 图 1-1 操作面板和伺服放大器1.1.1SINUM
9、ERIK 802D 介绍SINUMERIK802D 可控制 4 个进给轴和一个数字或模拟主轴。通过生产现场总线 PROFIBUS 将驱动器、输入输出模块连接起来。 模块化的驱动装置 SIMODRIVE611Ue 配套 1FK6 系列伺服电机，为机床提供了全数字化的动力。 通过视窗化的调试工具软件，可以便捷地设置驱动参数，并对驱动器的控制参数进行动态优化。 SINUMERIK802D 集成了内置 PLC 系统，对机床进行逻辑控制。采用标准的PLC 的编程语言 Micro/WIN 进行控制逻辑设计。并且随机提供标准的 PLC 子程序库和实例程序，简化了制造厂设计过程，缩短了设计周期。1.2 G 代
10、码表 1-1 常用 G 代码代码 功能 格式G00 快速定点位 G00 X-Y-Z F*G01 直线插补 G01 X-Y-Z F*G02 顺时针方向圆弧插补 G02 X-Y-Z CR=* F*G03 逆时针方向圆弧插补 G03 X-Y-Z CR=* F*G17 X-Y 平面选择G18 X-Z 平面选择21.3 M 代码表 1-2 常用 M 指令M0 暂停M1 有条件停止M2 程序结束M3 主轴正转M4 主轴反转M5 主轴停止M6 换刀M8 冷却液开M9 冷却液关M17 子程序结束M19 主轴定位M25 托盘上升M30 程序结束，返回程序开始G19 Y-Z 平面选择G40 刀具补偿取消G41 刀
11、具左补偿 G41 X-YG42 刀具右补偿 G42 X-YG90 绝对坐标偏差G91 相对坐标偏差G94 主轴每分钟进给G95 主轴每转进给3第 2 章 零件图纸的分析2.1 零件图分析所要加工的零件的零件图、三维造型图所示如下：2.1 零件图42.2 三维造型图（1）该零件毛坯尺寸为 200mm150mm37mm，且除上表面外其他表面均已加工。（2）在零件上有多个加工特征，包括四个通孔、键槽、型腔、圆弧、曲面凸台，尺寸标注完整。主要加工项目有：上平面、对称腔槽（槽宽500.02mm、槽深 10mm） 、2 12（ES=+0.018 EI=0）的孔、 24 (ES=+0.021 EI=0) 的
12、孔、 40 (ES=+0.025mm EI=0) 的孔、R10 和 R20 的圆弧倒角、R20、 R40 和 R100 的圆弧曲面以及外轮廓的尺寸。（3）该零件表面粗糙度内轮廓及通孔 Ra1.6um 和其余 Ra3.2um，参数合理便于加工。（4）零件材料为 45 钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。该复杂零件技术要求有：a. 未注公差0.1mm；b. .圆弧曲面误差不大于0.05mm；c. 去除毛刺。5第 3 章 加工准备与设计在对零件进行加工前要对零件进行许多分析，如机床选择、毛坯选择及加工余量的确定、刀具选择、装夹方式、基准选择（确定坐标零点）等。3.1 机床及毛坯材料的选择3.1
13、.1 机床的选择机床的选择首先要考虑其能否满足零件加工的外形尺寸和质量要求，其次考虑机床的精度是否能满足加工的设计要求，凸台的最大圆弧半径及零件的尺寸应在数控系统允许范围内，最后从实际生产出发，要在满足加工要求的前提下，尽可能的提高效率。考虑以上几点，普通机床无法满足该零件的加工，可选择两轴半以上的数控铣床。结合我们学校车间的实际情况，本零件选用汉川机床厂 XH714G 用 SIEMENS 802D 系统。该系列立式加工中心机床，是集机、电、液等先进技术于一体的小型立式加工机床，具有合理的设计结构，可靠的精度稳定性及保持性。主要用于中小型零件、模具等多品种加工，工件一次装夹后，可自动高效、高精
14、度的连续完成铣、钻、镗、铰等工序。广泛适用于模具、机车、造船、机电、机床、印刷、轻纺等制造行业。该铣床的功能参数如表 3-1 下。表 3-1 XH714G 型数控铣床基本参数机床重 4400Kg最大载重 600kg900mm 长工作台400mm 宽X630mmY400mm坐标范围Z500mm轴承锥孔 NO.40(7:24)最大钻孔直径 22最大镗孔直径 100主轴最高转速 8000rmin主轴功率 7.5/11kwX、Y、Z 向切削进给速度 0-10000 mmminX24 mminY24 mmin快速进给速度Z20 mmin工作电源 380V6图 3-1 立式加工中心 XH714G3.1.2
15、 毛坯的选择毛坯是根据零件所要求的形状、工艺尺寸等制成的机械加工对象。它是制定加工工艺规程的基础。毛坯的不同种类及制造方法对零件工艺过程影响很大，零件工艺过程中的工序数量、材料消耗、机械加工劳动量等在很大程度上取决于所选的毛坯，故正确选择毛坯具有重要的技术经济意义。1.毛坯的选择的原则：1)经济合理性原则 4)资源最佳利益原则2)环境保护原则 5)能量消耗最小原则 3)安全宜人原则 6)功能适应性原则2.毛坯的种类1）铸件 适用于做形状复杂的零件毛坯2）锻件 适用于要求强度较高、形状比较简单的零件3）型材 热轧型材的尺寸较大、精度低，多用于一般零件毛坯4）焊接类 对于大件来说，焊接件简单方面，
16、特别是单件小批生产可大大缩短生产周期5)冷冲压件 适用于形状复杂的板料零件毛坯应根据实际加工情况设置，平板类零件对材料的要求不高，根据经济合理性原则和功能适应性原则以及资源最佳利用原则选择 45 钢。45 钢属于中碳钢，这类钢调质处理后具有良好的综合力学性能，即既具有较高的强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性，是优质碳素结构钢中应用最广泛的一类，且相对于其他同类达到要求的材料价格较便宜，能量消耗较小，它也是工厂中常用的一种加工材料。毛坯属于型材,零件的加工要求尺寸为200mm150mm35mm，毛坯的尺寸为 200mm150mm37mm，且除上表面外7其他表面均已加工。3.1.3 加工余量加工余
17、量大小，直接影响零件的加工质量和生产率。加工余量过大，不仅增加机械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，增加成本。但若加工余量过小，又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。因此，必须合理地确定加工余量。其确定的方法有：经验估算法、查表修正法、分析计算法。首先根据工艺人员的经验来确定加工余量。为避免产生废品，所确定的加工余量一般偏大。要准确余量则需要根据有关手册，查得加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当修正。在看到这个零件时,根据实训时的相关经验。该零件的加工余量如下：粗加工时 0.5mm ，半精加工内轮廓单边留 0.3mm 余量，半精加工外轮廓单边留0.3mm
18、 余量。3.2 夹具及刀具的选择3.2.1 夹具的选择机床夹具的种类很多，按使用的机床类型分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具等。而按专门化程度划分来说，该零件使用的是立式数控铣床。零件又属于平板类零件，应使用通用夹具，通用夹具是已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。根据我们学校车间的实际设备的使用情况我们选用机用平口虎钳。3.2.2 刀具选择1. 刀具应具备的性能在金属加工中根据被加工工件的特点选择合适的刀具，能够充分发挥机床的性能，提高生产效率，降低生产成本。将单价、效率、寿命及缩短的辅助时间等因素综合起来看，选择正确的刀具将会事半功倍，在加工中刀
19、具应具备以下性能：1) 高的硬度和耐磨性：硬度是刀具应具备的基本特性。刀具要从工具上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大。切削金属所用刀具的切削刃硬度一般都在 60HRC 以上。耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，刀具材料的硬度越高，其耐磨性就越好。2) 足够的强度和韧性： 要使刀具在承受很大压力，以及在切削过程中经常出现的冲击和振动条件下工作，而不产生崩刃和折断，刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。3) 高的耐热性（热稳定性）：耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。刀具材料还应该具有抗氧化的能力以及良好的抗粘结合和抗扩散的能力，即刀8具材料用具有良好的化学稳定性。4) 良好的热物理性能
20、和耐热冲击性能：刀具在断续切削或使用切削液时，常常受到很大的热冲击因而刀具内会产生裂纹而导致断裂刀具材料导热性能越好，切削热越容易从切削区散开，有利于降低切削温度。耐热冲击性能好的刀具材料，切削加工时可以使用切削液。5) 良好的工艺性能：为了便于刀具的制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如锻造性能、热处理性能、高温塑性变形性能、磨削加工性能等。6) 经济性：经济性是刀具材料的重要指标之一，优质刀具材料虽然单件刀具成本很高，但因其使用寿命长，分摊到每个零件成本则不一定高。因此在选用刀具材料时要综合考虑。2. 常用刀具材料1）高速钢 具有较高的强度和韧性，并且具有一定硬度和耐磨性。在600仍能保
21、持较高的硬度，较之其他工具钢耐高，但压延性较差，热加工困难，耐热冲击性较弱。磨性好且比硬质合金韧性2）硬质合金 硬质合金材料中含有大量金属碳化物，这些碳化物熔点高、化学稳定好、热稳定性好。因此，硬质合金材料的硬度、耐磨性、耐热性都很高，能在 8001000保持较好的加工性能。切削性能比高速钢高得多，刀具耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时，切削速度可提高 410 倍。 3）陶瓷 有很高的耐热性与耐磨性，常温硬度达 9195HRC，1200高温下硬度为 80HRC 而且高温下抗弯强度、韧性降低极少。有很高的化学稳定性，陶瓷与金属亲和力小，高温抗氧化性好，在耐热合金等难加工材料的加工中广泛的应
22、用。4）立方氮化硼 热压成形后的氮化硼 BN 制品易于进行机械加工，且加工精度可高达 0.01mm 可制成形状复杂而精度要求较高的零件。其使用寿命、加工精度、抗裂纹能力、抗磨损能力都要优于硬质合金刀具和陶瓷刀具。5）聚晶金刚石 适用于高效地加工有色金属和非金属材料，能得到高精度、高光亮的加工表面，使其在高精加工领域中得到了普及。上述五大类刀具材料的硬度、耐磨性，金刚石最高，递次降低到高速钢。材料的韧性则是高速钢最高，金刚石最低。在数控机床中，采用最广泛的是硬质合金类。因为这类材料目前从经济性、适应性、多样性、工艺性等各方面，综合效果都优于陶瓷、立方氮化硼、聚晶金刚石。与传统的加工方法相比，数控
23、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。3.刀具分类1)刀 具 按 工 件 加 工 表 面 的 形 式 可 分 为 五 类a.加 工 各 种 外 表 面 的 刀 具 ， 包 括 车 刀 、 刨 刀 、 铣 刀 、 外 表 面 拉 刀 和 锉刀 等 ； 9b.孔 加 工 刀 具 ， 包 括 钻 头 、 扩 孔 钻 、 镗 刀 、 铰 刀 和 内 表 面 拉 刀 等 ； c.螺 纹 加 工 刀 具 ， 包 括 丝 锥 、 板 牙 、 自 动 开 合 螺 纹 切 头 、 螺 纹 车 刀 和螺 纹
24、 铣 刀 等 ；d.齿 轮 加 工 刀 具 ， 包 括 滚 刀 、 插 齿 刀 、 剃 齿 刀 、 锥 齿 轮 和 拉 刀 等 ； f.切 断 刀 具 ， 包 括 镶 齿 圆 锯 片 、 带 锯 、 弓 锯 、 切 断 车 刀 和 锯 片 铣 刀 等等 。 此 外 ， 还 有 组 合 刀 具 。 2)按 切 削 运 动 方 式 和 相 应 的 刀 刃 形 状 ， 刀 具 又 可 分 为 三 类 ： a.通 用 刀 具 ， 如 车 刀 、 刨 刀 、 铣 刀 (不 包 括 成 形 的 车 刀 、 成 形 刨 刀 和 成形 铣 刀 )、 镗 刀 、 钻 头 、 扩 孔 钻 、 铰 刀 和 锯 等
25、； b.成 形 刀 具 ， 这 类 刀 具 的 刀 刃 具 有 与 被 加 工 工 件 断 面 相 同 或 接 近 相 同 的形 状 ， 如 成 形 车 刀 、 成 形 刨 刀 、 成 形 铣 刀 、 拉 刀 、 圆 锥 铰 刀 和 各 种 螺 纹 加工 刀 具 等 ； c.特 殊 刀 具 ， 加 工 一 些 特 殊 工 件 ， 如 ： 齿 轮 ， 花 键 等 用 的 刀 具 。 如 、插 齿 刀 、 剃 齿 刀 、 锥 齿 轮 刨 刀 和 锥 齿 轮 铣 刀 盘 等 。标准可转位面铣刀的直径为 16-630 mm。粗铣时，铣刀直径要小些，因为粗铣切削力大，选小直径铣刀可减小切削扭距。精铣时，
26、铣刀直径要选大些，尽量包容工件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。由于数控机床要求铣刀能快速自动装卸，而立铣刀刀柄部结构有很大不同。一般由专业厂家按照一定的规范制造成统一形式、尺寸的刀柄。直径大于40160mm 立铣刀可做成套式结构。立铣刀的有关尺寸参数，推荐用下述经验数据选取：刀具半径 R 应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，R 一般取 R=(0.80.9)R。零件的加工高度 H(1/41/6)R，以保证刀具有足够的刚度。对于深槽，选取 l=H+(510)mm(l 为刀具切削部分长度)。选取刀具时，要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，平板
27、零件周边及轮廓的加工，常采用立铣刀，因此在铣削外轮廓的时候选用16mm 的高速钢立铣刀。铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀，且要注重切削效率，故面铣的时候选用80mm 的面铣刀。将刀具参数编入卡片：表 3-2 数控加工刀具卡产品名称和代号 复杂零件的加工 零件名称平面零件加工 零件图号A4刀具序号 刀具号规格名称 数量加工表面 备注1 T01 80mm 面铣刀 1 铣平面2 T02 16mm 高速钢立铣刀 1 粗加工外轮廓3 T03 25mm 高速钢立铣刀 1 粗加工 50mm 的凹槽4 T04 8mm 键槽铣刀 1 粗加工两圆弧凹槽5 T05 11.8mm 直柄麻花钻 1 钻孔106 T06 8
28、mm 立铣刀 1 精加工两圆弧凹槽7 T07 12mm 立铣刀 1 精加工外轮廓侧面、凹槽侧面、圆柱形8 T08 3mm 中心钻 1 钻孔9 T09 12mm 铰刀 1 边上两孔铰孔加工10 T10 40mm 精镗刀 1 精镗40mm 孔11 T11 24mm 精镗刀 1 精镗24mm 孔编制 夏培元 审核 批准 2012/11/09 共 1页第 1 页3.3 基准的选择（1）基准重合原则以设计基准为定位基准，避免基准不重合误差，调整法加工零件时，如果基准不重合将出现基准不重合误差。所谓调整法，是在预先调整好刀具与机床的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置的加工方法。与之相对应的
29、是试切法加工，即试切一测量一调整一再试切，循环反复直到零件达到尺寸要求为止。试切法适用于单件小批生产下的逐个零件加工。 （2）基准统一原则选用统一的定位基准来加工工件上的各个加工表面。以避免基准的转换带来的误差，利于保证各表面的位置精度,简化工艺规程,夹具设计和制造缩短生产准备周期。典型的基准统一原则是轴类零件、盘类零件和箱体类零件。轴的精基准为轴两端的中心孔，齿轮是典型的盘类零件，常以中心孔及个端面为精加工基准，而箱体类常以一个平面及平面上的两个定位用工艺孔为精基准。（3）自为基准原则当某些精加工表面要求加工余量小而均匀时，可选择该加工表面本身作为定位基准，以搞高加工面本身的精度和表面质量。
30、（4）互为基准原则能够提高重要表面间的相互位置精度，或使加工余量小而均匀。（5）装夹方便原则所选定位基准应能使工件定位稳定，夹紧可靠，操作方便，夹具结构简单。以上每项原则只能说明一个方面的问题，理想的情况是使基准既“重合”又“统一”，同时又能使定位稳定、可靠，操作方便，夹具结构简单。但实际运用中往往出现相互矛盾的情况，这就要求从技术和经济两方面进行综合分析，抓住主要矛盾，进行合理选择。还应该指出，工件上的定位精基准，一般应是工件上具有较高精度要求的重要工作表面，但有时为了使基准统一或定位可靠，操作方便，人为地制造一种基准面，这些表面在零件的工件中并不起作用，仅仅在加工中起定位作用，如顶尖孔、工
31、艺搭子等。这类基准称为辅助基准。11由于该零件为平板类零件，为方便装夹，提高加工质量，该零件设计基准在毛坯料的上表面。结合上述原则，将工件坐标系的原点设定在毛坯上表面，对角线交点位置。为使数控编程方便，将图纸转化为坐标。3.4 切削用量 在一定切削条件下，合理选择切削用量是提高切削效率、保证刀具耐用度和加工质量的主要手段。数控铣床的切削用量包括切削速度 Vc、进给速度 、背吃刀量 和侧吃fvpa刀量 。切削用量的选择方法是考虑刀具的耐用度，先选取背吃刀量或侧吃刀ca量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。3.4.1 吃刀量如图 3-2 所示，背吃刀量 为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为p
32、amm，端铣时 为切削层深度，圆周铣削时 为被加工表面的宽度。侧吃刀量pap为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为 mm，端铣时 为被加工表面宽c ca度，圆周铣削时 为切削层深度。端铣背吃刀量和圆周铣侧吃刀量的选取主要c由加工余量和对表面质量要求决定。（1）工件表面粗糙度要求为 Ra3.212.5m，分粗铣和半精铣两步铣削加工，粗铣后留半精铣余量 0.5 1.0mm。 图 3-2 铣刀铣削用量（2）工件表面粗糙度要求为 Ra0.83.2m，可分粗铣、半精铣、精铣三步铣削加工。半精铣时端铣背吃刀量或圆周铣削侧吃刀量取 1.52mm，精铣时圆周铣侧吃刀量取 0.30.5mm，端铣背吃刀量取 0
33、.51mm。该工件的表面粗糙度为 Ra3.2，孔及型腔粗糙度为 Ra1.6，其余为 Ra3.2。应采用半精铣、精铣， 半精铣吃刀量 2mm，精铣吃刀量 1mm。123.4.2 进给速度进给速度指单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。它与铣刀转速 n、铣刀齿数 Z 及每齿进给量 (单位为 mm/z)有关。zf进給速度的计算公式： = Z n （3-1）fvz式中: 每齿进给量 的选用主要取决于工件材料和刀具材料的机械性能、z工件表面粗糙度等因素。当工件材料的强度和硬度高，工件表面粗糙度的要求高，工件刚性差或刀具强度低， 值取小值,每齿进给量的选用参考表见表 3-zf2。表
34、 3-2 铣刀每齿进给量 参考表zf每 齿 进 给 量 (mm/z)z粗铣 精铣工件材料高速钢铣刀 硬质合金铣刀 高速钢铣刀 硬质合金铣刀钢 0.100.15 0.100.25铸铁 0.120.20 0.150.30 0.020.05 0.100.153.4.3 切削速度铣削的切削速度与刀具耐用度 T、每齿进给量 、背吃刀量 、侧吃刀量zfpa以及铣刀齿数 Z 成反比，与铣刀直径 d 成正比。其原因是 、 、 、Zea zfe增大时，使同时工作齿数增多，刀刃负荷和切削热增加，加快刀具磨损，因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。表 3-3 列出了铣削切削速度 的参考值。cV表 3-3 铣削时的切削
35、速度参考表切削速度 Vc (m/min)工件材料 硬度（HBS） 高速钢铣刀 硬质合金刀具225 1842 66150钢225325 1236 54120325425 621 3675190 2136 66150190260 918 4590铸铁160320 4.510 2130而具体选用公式为 = /1000 （3-2）cVnd13举例 16 的立铣刀计算过程：16 的立铣刀选择的切削速度 =25m/min，每齿进给量 =0.1mm/z。根据cVzf公式（3-1 ）、（ 3-2）可得：主轴转速：n=1000 / =1000x25/3.14x16=497.6r/min 取 500r/min c
36、d进给速度： = Z n =0.1x3x497.6=149.28mm/min 取 150mm/minfvz选用的参数如表 3-4。3-4 零件各工序刀具的切削参数15加工步骤 刀具与切削参数刀具表格 刀具补偿序 号加工内容 类型 材料主轴转速n/r*min-1进给速度V(f)/mm*min-1 长度 半径1 粗加工上表面 450 3002 精加工上表面80mm面铣刀硬质合金 800 160 T1D13 粗加工外轮廓面4 铣削边角料16mm立铣刀500 150 T2D1 8.2mm5加工 50mm凹槽25mm立铣刀300 90 T3D1 12.7mm6 粗加工两圆弧凹槽8mm键槽铣刀800 80
37、 T4D1 4.2mm7钻中间位置两孔11.8mm直柄麻花钻550 80 T5D18 粗加工铣削中间两孔16mm立铣刀400 80 T2D19 精加工两圆弧凹槽8mm立铣刀1000 90 T6D1 3.99mm10 精加工外轮廓侧面11 精加工凹槽侧面10012 加工三维面(圆柱形)12mm立铣刀800160T7D1 5.985mm13 点孔加工 （边上两孔）3mm中心钻1200 120 T8D114 钻孔加工（边上两孔）11.8mm直柄麻花钻高速钢550 80 T5D1163.5 确定工艺路线（1）工序的划分在数控机床上加工零件与普通机加工相比，工序可以比较集中。根据数控加工的特点，数控加工
38、工序的划分有几种方法。加工该零件按粗、精加工划分工序，根据工件的加工精度要求、刚度和变形等因素，将零件的粗、精加工分开，先粗加工，后精加工。（2）工步的划分划分工步主要是从加工精度和效率方面考虑。合理的工艺不仅要保证加工出符合图样要求的工件，同时应使机床的功能得到充分发挥。因此，在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对工件的不同表面进行加工。对于比较复杂的工序，为了便于分析和描述，常在工序内又细分工步。就本工件的加工而言，划分时应注意一下几点原则：同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，还是全部加工表面都先粗加工后精加工分开进行，主要要依据零件的精度要求考虑。对于既要加工平面又
39、要加工孔的地方，可以采用“先面后孔“原则划分工步。先加工面可提高孔的加工精度，因为铣平面时切削力较大，工件易发生变形，而先铣平面后镗孔，则可使其变形有一段时间恢复，减少由于变形引起的对孔的精度的影响。反之，如先镗孔后铣面，则铣削平面时极易在孔口产生飞边、毛刺，进而破坏孔的精度。按所用刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用刀具集中的方法划分工步，以减少换刀次数，缩短辅助时间，提高加工效率。在一次装夹中，尽可能完成所有能加工的表面，有利于保证表面相互位置精度的要求。（3）加工顺序的安排加工顺序的安排应根据零件的结构和毛皮状况，结合定位和夹紧的需要一起考虑，重点应保证工件的刚性不被
40、破坏，尽量减少变形。加工顺序的安排应遵循一些原则：基准先行：上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。先面后孔，先简单后复杂。先粗后精，粗、精分开。15 铰孔加工（边上两孔）12mm机用铰刀300 50 T9D116 精镗40mm 孔40mm精镗刀1000 40 T10D117 精镗24mm 孔24mm精镗刀硬质合金1400 65 T11D117减少安装次数。以相同定位、夹紧方式安装的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数、换刀和夹紧次数。该零件的加工路线按照上面的原则，首先我们要保证 40 孔位置精度。零件的加工步骤如下：(1)铣平面：粗精铣上表面，保证尺寸 35mm。（ 80
41、 面铣刀）(2)粗加工外轮廓：（ 16 立铣刀）(3)铣削边角料（ 16 立铣刀）(4)粗加工 50mm 凹槽（ 25 立铣刀）(5)粗加工量圆弧凹槽（ 8 键槽铣刀）(6)钻中间位置两孔（ 11.8 直柄麻花钻）(7)粗加工铣削中间两孔（ 16 立铣刀）(8)精加工两圆弧凹槽（ 8 立铣刀）(9)精加工外轮廓（ 12 立铣刀）(10)精加工 50mm 凹槽侧面（ 12 立铣刀）(11)加工圆柱形三维面（ 12 立铣刀）(12)中心孔加工（ 3 中心钻）(13)钻孔加工（ 11.8 直柄麻花钻）(14)铰孔加工（ 12 机用铰刀）（15）精镗 40mm 孔（ 40mm 精镗刀）（16）精镗 2
42、4mm 孔（ 24mm 精镗刀）3.6 数控加工工序卡 表 3-5 数控加工工序卡片 1工厂名称产品名称或代号 零件名称 零件图号18Mill-01工序号 夹具名称夹具编号 使用设备 车间001 机用平口虎钳1 XH714G B06-105工步号 工步内容刀具号 刀具规格/mm主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/min ）切削深度/mm备注1 粗加工上表面T01 80mm 面铣刀450 300 1.7 自动2 精加工上边面T01 80mm 面铣刀800 160 0.3 自动编制 夏培元 审核 批准 2012/11/09 共 4 页 第 1页表 3-6 数控加工工序卡片 2产品名称或代号
43、零件名称 零件图号工厂名称 Mill-0119工序号 夹具名 称 夹具编号 使用设备 车间002 机用平口虎钳 1 XH714G B06-105工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 /mm主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/min ）切削深度/mm 备注1 粗加工外 轮廓 T0216m 高速钢立铣刀500 150 20 自动2 铣削边角 料 T0216m 高速钢立铣刀300 90 20 自动3粗加工50mm 凹槽T03 25mm立铣刀300 90 10 自动4 粗加工两圆弧凹槽 T04 8mm键槽铣刀 80080 8 自动编制 夏培元 审核 批准 2012/11/09 共 4 页 第 2页
44、表 3-7 数控加工工序卡片 320产品名称或代号 零件名称 零件图号工厂名称Mill-01工序号 程序编号 夹具名称 夹具编号 使用设备 车间003 机用平口虎钳1 XH714G B06-105工步号 工步内容 刀具号 刀具规格/mm主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/min）切削深度/mm备注1 精加工两圆弧凹槽T06 8mm 立铣刀1000 90 8 自动2 精加工外轮廓侧面T07 12mm 立铣刀800 100 20 自动3 精加工凹槽侧面T07 12mm 立铣刀800 100 10 自动4 精加工R12.5 的圆柱形T07 12mm 立铣刀 800 160 15 自动编制 夏培
45、元 审核 批准2012/11/09 共 4 页 第 3 页21表 3-8 数控加工工序卡片 4产品名称或代号 零件名称 零件图号工厂名称Mill-01工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备 车间004 机用平口虎钳1 XH714G B06-105工步号工步内容刀具号 刀具规格/mm主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/min ）切削深度/mm备注1 钻中心孔T08 3mm中心钻1200 120 5 手动2 钻11.8mm的孔T05 11.8mm 麻花钻550 80 35 自动4 铰12孔（边上两孔）T09 12mm机用铰刀300 50 35 自动5 粗加工铣削中间两孔T02 16mm高速钢
46、立铣刀 400 80 35 自动6 镗40mm的孔 T10 40mm精镗刀1000 40 35 自动7 镗24mm的孔T11 24mm精镗刀1400 65 35 自动编制 夏培元 审核 批准 2012/11/09 共 4 页 第 4页22第 4 章 编程设计表 4-1 加工程序序号 X0001.MPF 备注N1 G54 G90 G17 G71 G94 G40; 80mm 面铣刀粗加工N2 M3 S450; N3 G0 Z150 T1D1; 调用 1 号刀具的 1 号长度补偿N4 X145 Y-38;N5 Z0.3;N6 G1 X-145 F300;N7 G0 Y38;N8 G1 X145 ;N
47、9 G0 Z150;N10 M5; 主轴停止N11 M0; 程序暂停N12 M3 S800; 80mm 面铣刀精加工N13 G0 X145 Y-38 M7; 切削液开N14 Z0;N15 G1 X-145 F160;N18 G0 Z150 M9;N19 M5;N20 M0; 程序暂停(手动换刀，更换 16mm立铣刀)N21 M3 S500;N22 G0 Z150 T2 D1;N23 X120 Y-90 M7;N24 Z-10;N25 G41 G1 X102 Y-77.04 D1 F120;X.Y 向进给，引入刀具 1 号半径补偿值，进给速度为 120mm/minN26 L1; 调用子程序 L1
48、N27 G0 Z-20;N28 G41 G1 X102 Y-77.04 D1 F120;N29 L1;N30 G0 Z-10;N31 X100 Y0;N32 G41 X88.41 Y-10 D1;N33 G1 X63.59 Y-53 F120;N34 G2 X61.29 Y-56.21 CR=20; R20 圆弧铣削23N35 G40 G1 X86 Y-55; X.Y 向退刀，并取消刀具半径补偿值N36 Y-45;N37 X94;N38 Y-66;N39 G0 Z10;N40 X-100 Y0;N41 Z-10;N42 G41 X-88.41 Y10 D1;N43 G1 X-63.59 Y53
49、 F120;N44 G2 X-61.29 Y56.21 CR=20; R20 圆弧铣削N45 G40 G1 X-86 Y55; X.Y 向退刀，并取消刀具半径补偿值 N46 Y45;N47 X-94;N48 Y66;N49 G0 X-88 Y73;N50 Z-20;N51 G1 X-68;N52 G0 Z10;N53 X62 Y70;N54 Z-20;N55 G1 X95;N56 Y-25;N57 G0 Z10;N58 X88 Y-73;N59 Z-20;N60 G1 X-85;N61 Y-68;N62 X-100;N63 Y22;N64 G0 Z150 M9; 切削液关N65 M5 ;N66 M0; 程序暂停(手动换刀，更换 25mm立铣刀)N67 M3 S300;N68 G0 Z150 T3 D1;N69 X0 Y-90 M7;N70 Z-10;N71 G41 G1 X25 Y-65 D1 F60;N72 L2;
