运用加工中心进行典型圆盘零件的加工与工艺的分析.doc

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1、淮安信息职业技术学院毕业论文题 目运用加工中心进行典型圆盘零件的加工与工艺的分析学生姓名学 号系 部专 业数控应用技术班 级指导教师顾问教师二一二年十月摘要数控技术及数控铣床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。在零件的数控加工过程中，零件的数控加工工艺分析和工艺设计至关重要。本毕业设计选取典型的铣削零件，针对其数控加工工艺展开分析，制定加工方案，选择加工设备、夹具、刀具、量具、确定切削用量、安排加工顺序、制定走刀路线等。依据分析的结果，对该零件进行了数控加工工艺设计

2、，并编制了零件的数控加工工序卡片。最后，采用手工编程与自动编程相结合编制了该零件的数控加工程序，在编程过程中，还要对一些工艺问题（如工件的装夹、对刀、换刀、刀具补偿等）做相应处理。关键词： 数控铣床 加工工艺 数控编程 加工工序目 录摘要-1 第一章 绪论-31.1 数控加工技术简介-31.2 本论文研究的目的及意义-4 第二章 数控加工工艺的概述-52.1数控加工工艺的特点2.2数控加工工艺分析的主要内容2.2.1数控加工工艺内容的选择2.2.2数控加工工艺路线的设计2.2.3数控加工工序的设计2.2.4确定走刀路线和安排工步顺序2.2.5定位基准与夹紧方案的确定2.2.6夹具的选择2.2.

3、7刀具的选择2.2.8确定加工用量第三章 典型圆盘零件的加工与工艺的分析3.1 本零件图的图纸分析3.2 零件加工工艺分析3.3数控铣削切削用量的选择3.3.1切削用量的选择原则3.3.2切削用量的选择方法3.4夹具选择与装夹方案的确定3.4.1加工设备的选用3.4.2刀具的选用3.5数控铣削加工顺序的确定3.5.1加工顺序安排原则3.5.2工序顺序的安排3.5.3工序与工步的划分3.6零件刀具卡片和工艺卡片制定3.7该零件自动编程加工设计第四章 加工程序单第五章 总结与展望致谢第一章 绪论1.1 数控加工技术简介数控加工技术是现代制造技术的基础，它的广泛应用使普通机械被数控机械所代替，使全球

4、制造业发生了根本变化。数控技术的水准、拥有和普及程度已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一。数控铣床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控铣床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是

5、建立在数控技术之上。数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。 与普通机床相比，数控机床的加工有以下几方面的优点：（1）加工精度高，质量稳定。（2）能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工。（3）生产效率高。（4）对产品改型设计的适应性强。（5）有利于制造技术向综合自动化方向发展。（6）监控功能强，具有故障诊断的能力。（7）减轻工人劳动强度、改善劳动条件。数控机床的加工原理可简要概述为：在数控机床上加工零件时，要是想根据零件的加工图样的要求确定零件的工艺过程、工艺参数和刀具参数，再按规定编写零件数控加工

6、程序，然后通过手动数据输入方式或计算机通信等方式将数控加工程序送到数控系统，在数控系统控制软件的支持下，经过分析处理与计算后发出相应的指令，通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，从而控制机床进行零件的自动加工。数控铣床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。 随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等数控加工工艺

7、的内容包括了机械加工工艺和数控加工程序编制的基本知识和基本理论、典型零件加工工艺分析的方法。数控加工工艺的研究宗旨是如何科学的最优的设计加工工艺，充分发挥数控机床的特点，实现数控加工中的优质、高产和低耗。学会选择机床、刀具、夹具及零件的表面的加工方法，掌握数控加工工艺的设计方法以及分析解决生产中的工艺问题世界各工业发达国家通过发展数控技术、建立数控机床产业，促使制造业跨入一个新的发展阶段，给国民经济的结构带来了巨大的变化。数控机床是世界第三次产业革命的重要内容，它不但是机电工业的重要基础装备，还是汽车、石化、电子和现代医疗装备等产业现代化的主要手段。虽然数控机床产业本身的产值远不如汽车、化工等

8、产业，但高效的数控机床给制造业带来了现代化的生产方式以及高倍率的效益增长，这是促进国民经济发展的巨大源动力。特别是数控技术在制造业的扩展与延伸所产生的辐射作用和波及效果，足以给机械制造业的产业结构、产品结构、制造方式及管理模式等带来深刻的变化。当今数控机床正在朝着以下几个方向发展：（1）高速度、高精度化。（2）多功能化。（3）智能化。（4）数控编程自动化。（5）可靠性最大化。（6）控制系统小型化。1958年我国开始研制数控机床，1975年又研制出第一台加工中心。我国是世界上机床产量最多的国家，但数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平，即使在国内市场也面临着严峻的形势。目前，在数控技术领

9、域，我国同先进国家之间还存在不小的差距，但这种差距正在缩小。数控技术的应用也从机床控制拓展到其他控制设备，如：数控电火花线切割机床、数控测量机和工业机器人等。1.2 本论文研究的目的及意义 使我们了解数控铣床的加工工艺范围、特点、方式、及加工对象，掌握零件图样的分析、刀具夹具的选用、工艺路线的拟定以及数控编程等。通过对数控技术的发展，极大地改变了人们的制造手段和方法。本文通过对数控铣床及数控系统的介绍和典型铣床零件的加工规程的分析从而进一步提高对数控铣床的认识程度，并掌握铣床零件加工的规程。在零件的加工过程中工艺分析是尤其重要的，而数控加工工艺分析与处理是数控编程的前提和依据，没有符合实际的数

10、控加工工艺，就不可能有真正可行的数控加工程序，所以这次设计的重点就在数控加工工艺上，结合数控加工工艺要求和零件的使用要求对零件的数控加工工艺流程作了的分析。第二章 数控加工工艺的概述2.1数控加工工艺的特点在普通机床上加工零件时，是用工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的操作规程，操作者按工艺卡上规定的“程序”加工零件。而在数控机床上加工零件时，要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序，并以数字信息的形式记录在控制介质（如穿孔纸带，磁盘等）上，用它控制机床加工。由此可见，数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点，具体表现如下

11、：1工序的内容复杂。这是由于数控机床心比普通机床价格贵，若只加工简单工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序。2工步的安排更为详尽。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及加工路线的确定等问题，在编制数控加工工艺时是不能忽略的。2.2数控加工工艺分析的主要内容实践证明，数控加工工艺分析主要包括以下几方面的内容：1选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容；2分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等；3设计数控加工工序，如工步的划分、

12、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等；4数控编程中的相关工艺问题处理，如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿；5分配数控加工中的容差；6处理数控机床上的部分工艺指令。2.2.1数控加工工艺内容的选择对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成。而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在选择并作出决定时，应结合本企业设备的实际，立足于解决难题、攻克关键和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。在选择时，一般可按下列顺序考虑：1通用机床无法加工的内容应作为优选内容；2通用机

13、床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；3通用机床效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下，下列一些内容则不宜选择采用数控加工：1占机调整时间长。如：以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，要用专用工装协调的加工内容；2加工部位分散，要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；3按某些特定的制造依据（如：样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易与检验依据发生矛盾，增加编程难度。此外，在选择和决定加

14、工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。2.2.2数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别，在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其他加工工艺衔接好。数控加工工艺路线设计中应特别注意以下几个问题：1工序的划分根据数控加工的特点，数控工序的划分一般可按下列方法进行：（1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加

15、工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制，机床连续工作时间的限制，各机床负荷率平衡等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难，因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。（3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。（4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗精加工的过程，都要将工序分

16、开。2顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；（4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。3数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工

17、序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如：要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样一来才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。数控工艺路线设计是下一步工序设计的基础，其设计质量会直接影响零件的加工质量与生产效率，设计工艺路线时应对零件图、毛坯图认真消化，结合数控加工的特点，灵活运用普通加工工艺的一般原则，尽量把数控加工工艺路线设计得更合理一些。2.2.3数控加工工序的设计当数控加工工艺路线设计完成后，各道数控加工工序的内容已基本确定，要达到的目标已比较明确，对其它一些问题（诸如：刀具、夹具、量

18、具、装夹方式等），也大体做到心中有数，接下来便可以着手数控工序设计。在确定工序内容时，要充分注意到数控加工的工艺是十分严密的。因为数控机床虽然自动化程度较高，但自适应性差。它不能像通用机床，加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整，即使现代数控机床在自适应调整方面作出了不少努力与改进，但自由度也不大。比如，数控机床在攻螺纹时，它就不知道孔中是否已挤满了切屑，是否需要退一下刀，或清理一下切屑再干。所以，在数控加工的工序设计中必须注意加工过程中的每一个细节。同时，在对图形进行数学处理、计算和编程时，都要力求准确无误。因为，数控机床比同类通用机床价格要高得多，在数控机床上加工的也都是

19、一些形状比较复杂、价值也较高的零件，万一损坏机床或零件都会造成较大的损失。在实际工作中，由于一个小数点或一个逗号的差错而酿造重大机床事故和质量事故的例子也是屡见不鲜的。数控工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹都确定下来，为编制加工程序作好充分准备。2.2.4确定走刀路线和安排工步顺序在数控加工工艺过程中，刀具时刻处于数控系统的控制下，因而每一时刻都应有明确的运动轨迹及位置。走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一，因此，在确定走刀路线时，最好画一张工序简图，将已经拟

20、定出的走刀路线画上去（包括进、退刀路线），这样可为编程带来不少方便。工步的划分与安排一般可随走刀路线来进行，在确定走刀路线时，主要考虑以下几点：1寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率；2为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来；3刀具的进、退刀（切入与切出）路线要认真考虑，以尽量减少在轮廓切削中停刀（切削力突然变化造成弹性变形）而留下刀痕，也要避免在工件轮廓面上垂直上下刀而划伤工件；4要选择工件在加工后变形小的路线，对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去余量法安排定刀路线。2.2.5定位基准与夹紧方案的确定在确定定

21、位基准与夹紧方案时应注意下列三点：1尽可能作到设计、工艺与编程计算的基准统一；2尽量将工序集中，减少装夹次数，尽量可能做到在一次装夹后就能加工出全部待加工表面；3避免采用占机人工调整装夹方案。2.2.6夹具的选择由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置，即加工原点的位置，因而首先要求夹具能保证零件在机床坐标系中的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，主要考虑下列几点：1当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具，可调式夹具及其它通用夹具；2当小批量或成批生产时才考虑采用专用夹具，但应力求结构简单；3夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）；4装卸零件要方便

22、可靠，以缩短准备时间，有条件时，批量较大的零件应采用气动或液压夹具、多工位夹具。2.2.7刀具的选择刀具的选择是数控加工工序设计的主要内容之一，它不但影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。另外，数控机床主轴转速比普通机床高1-2倍，且主轴输出功率大，因此与传统加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。随着刀具材料性能的提高与结构特性的改善，数控加工用刀具在耐用度、刚度、抗脆性、断屑和调整更换等方面的性能已有很大的改善。例如，目前涂层刀具，立方氮化硼刀具以至陶瓷刀具与金刚石刀具等可使刀具的切削速度大幅度提高。然而，从如何

23、加工的角度看，加工刀具类型与工艺方案的合理选择则极为重要。数控机床对所使用的刀具有许多性能上的要求，只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥效率。在选择数控机床所用刀具时应注意以下几个方面：1良好的切削性能。现代数控机床正向着高速、高刚性和大功率方向发展，因而所使用刀具必须具有能够承受高速切削和强力切削的性能。同时，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定，这是由于在数控机床上为了保证加工质量，往往实行按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。2较高的精度。随着数控机床、柔性制造系统的发展，要求刀具能实现快速和自动换刀；又由于加工的零件日益复杂和精密，这就要求刀具必须具备较高的形状精

24、度。对数控机床上所用的整体式刀具也提出了较高的精度要求，有些立铣刀的径向尺寸精度高达5m以满足精密零件的加工需要。3先进的刀具材料。刀具材料是影响刀具性能的重要环节。除了不断发展常用的高速钢和硬质合金钢材料外，涂层硬质合金刀具已在国外普遍使用。硬质合金刀片的涂层工艺是在韧性较大的硬质合金基体表面沉积一薄层（一般57m）高硬度的耐磨材料，把硬度和韧性高度地结合在一起，从而改善硬质合金刀片的切削性能。在如何使用数控机床刀具方面，也应掌握一条原则：尊重科学，按切削规律办事。对于不同的零件材质，在客观规律上就有一个切削速度（v）、背吃刀量（aP）、进给量（f）三者互相适应的最佳切削参数。这对大零件、稀

25、有金属零件、贵重零件更为重要，应在实践中不断摸索这个最佳切削参数。2.2.8确定加工用量当编制数控加工程序时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。确定时一定要根据机床说明书中规定的要求，以及刀具的耐用度去选择，当然也可结合实践经验采用类比的方法来确定切削用量。在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零件或保证刀具的耐用度不低于一个工作班，最少也不低于半个班的工作时间。背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于零件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量可以比普通机床加工的余

26、量小一些。切削速度、进给速度等参数的选择与普通机床加工基本相同，选择时还应注意机床的使用说明书。在计算好各部位与各把刀具的切削用量后，最好能建立一张切削用量表，主要是为了防止遗忘和方便编程第三章 典型圆盘零件的加工与工艺的分析3.1 本零件图的图纸分析图3.1零件的主视图尺寸标注图3.2零件的底面视图尺寸标注图3.3零件的剖面视图尺寸标注图3.4零件的主视图图3.5零件的底面视图图3.6零件的实体图（1）图3.7零件的实体图（2）3.2 零件加工工艺分析该零件包括三个大圆直径为16mm深度为8mm小圆直径为10mm的沉头孔，两个高度为10mm的凸台，底面有一个直径70mm截面半径4mm的圆形管

27、道凹槽。零件中心有一个正五边形角上半径为4mm圆的拔模体，该零件视图正确，表达直观、清楚，绘制符合国家标准，尺寸、公差、表面粗糙度以及技术要求的标注齐全、合理。零件图上的重要尺寸直接标注，在加工时使工艺基准与设计基准重合，并符合尺寸链最短的原则。零件图上标注的尺寸便于用卡尺或样板测量。3.2.1 确定毛坯该零件材料为45号钢，由于该零件的图纸尺寸要求为直径116mm，高度为20mm，因为要采用数控铣削加工，所以其加工表面要有充分的加工余量。所以毛坯的尺寸定为直径116mm*25mm、 3.2.2 工艺路线的制定数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别，在于它往往不是指从毛坯到成

28、品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其他加工工艺衔接好。数控加工工艺路线设计中应特别注意以下几个问题：1工序的划分根据数控加工的特点，数控工序的划分一般可按下列方法进行：（1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制，机床连续工作时间的限制，各机床负荷率平衡等。此外，程序太长会增加出错与检索的

29、困难，因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。（3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。（4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗精加工的过程，都要将工序分开。2顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3）以相

30、同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；（4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。3数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如：要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样一来才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。数控工艺路线设计是下一步工序设

31、计的基础，其设计质量会直接影响零件的加工质量与生产效率，设计工艺路线时应对零件图、毛坯图认真消化，结合数控加工的特点，灵活运用普通加工工艺的一般原则，尽量把数控加工工艺路线设计得更合理一些。进给路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，而且也反映出工步的顺序。进给路线也是编程的依据之一。加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。因精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。例如：（1）确定最短的空行程路线（2）确定最短的走刀路线，除了依

32、靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时辅以一些简单计算。现将实践中的部分设计方法或思路介绍如下。对刀点的选择原则如下：（1）所选的对刀点应使程序编制简单；（2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；（3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。数控加工工序设计的主要任务是为每一道工序选择机床、夹具、刀具及量具，确定定位夹紧方案、走刀路线、工步顺序、加工余量、工序尺寸及其公差、切削用量和工时定额等，为编制加工程序做好充分准备。铣下表面粗、精铣110mm深20mm的两个侧面铣侧面两个深10mm的两个侧面钻3个10mm深20mm的通孔扩3个16

33、mm深8的沉头孔粗、精铣工件上表面倾斜角度为50的五边形。3.3数控铣削切削用量的选择3.3.1切削用量的选择原则切削用量(ap、Vf、v)选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。在这里主要针对铣削用量的选择原则进行论述：粗铣时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给速度Vf，最后确定一个合适的主轴转速v。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，因此根据以上原则选择粗铣切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是有利的。精铣时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，因此选择精铣切削用量时，

34、应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此精铣时应选用较小（但不太小）的背吃刀量ap和进给速度Vf，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高主轴转速v。3.3.2切削用量的选择方法切削用量包括主轴转速、背吃刀量、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。切削用量是否合理，对于能否充分发挥机床潜力和刀具切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有十分重要的作用。粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本。半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据铣床说明书、切削用量手

35、册，并结合经验而定。（1）背吃刀量ap的确定在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精铣余量，其所留的精铣余量一般比普通铣削时所留余量小，常取0.10.5。（2）进给速度Vf进给速度Vf的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000/min以下）。在钻孔或精铣时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程时，可以设定尽量高的进给速度。粗铣时，一般取Vf=100-150/min，精铣时，一般取Vf=50-100/min。根据切削原理可知，进给速度的高低主要取决于被加工零件的精度、

36、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。由于进给速度跟主轴转速的关系，所有铣削的进给速度与刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀具、侧吃刀量及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。其原因是fZ、ap、ae和Z增大时，刀刃负荷增加，而且同时工作的齿数也增多，使切削热增加、刀具磨损加快，从而限制了进给速度的提高。为提高刀具耐用度，允许使用较低的进给速度。铣削加工的进给速度可从表3.1中选取。表3.1 铣削加工进给速度参考值工件材料硬度/HBSVf/(m/ min)高速钢铣刀硬质合金铣刀钢2251842661502253251236541203254256213675从理论上讲，Vf的值越大越好，因为这不仅可以

37、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：粗铣上、下表面Vf =100mm/min，精铣上、下表面Vf =80mm/min；粗铣两个侧面Vf=120mm/min，精铣两个侧面Vf=80mm/min；钻3*10的通孔Vf=120mm/min；扩3*16的沉孔Vf=120mm/min；粗铣五边形槽Vf=120mm/min，精铣矩形槽Vf=80mm/min；粗铣上表面外轮廓Vf=120mm/min，精铣上表面外轮廓Vf=80mm/min；粗铣圆弧Vf=120mm/min，精铣圆弧Vf=80mm/min；（3）主轴转速n主轴转速的选

38、择主要考虑切削加工的经济性，必须保证刀具的经济寿命，原则是主轴转速要根据机床和刀具的进给速度来确定。 n=1000Vf/D 公式(2-1)式中， Vf进给速度，由刀具的耐用度和机床的性能决定； D工件直径或刀具直径(mm)。粗铣上、下表面n=500r/min，精铣上、下表面n=700 r/min；粗铣两个侧面n=1000r/min，精铣两个侧面n=1200r/min；钻3*10的通孔n=1200r/min；扩3*16的沉孔n=1000r/min；粗铣五边形槽n=1000r/min，精铣五边形槽n=1200r/min；粗铣上表面外轮廓n=1000r/min，精铣上表面外轮廓n=1200r/min

39、；粗铣圆弧n=1000r/min，精铣圆弧n=1200r/min；3.4夹具选择与装夹方案的确定该零件要用到数控铣加工中心，且该零件毛坯的外形比较规则，在外型上没有什么特殊要求，因此在加工上下表面、台阶面及孔系时，选用台虎钳夹紧即可。图3.7 台虎钳装夹示意图3.4.1加工设备的选用根据零件的结构、形状、精度以及加工的难易程度等条件来选择数控设备的型号，本次设计的加工内容全部集中在水平面内，由平面、圆弧、椭圆、孔、直线、倒角等组成。根据减少定位、装夹和多次换刀带来的影响，以及实际生产情况，综合考虑采用南通机床厂生产的配备FANUC0iMateTC数控系统。3.4.2刀具的选用刀具的选择是数控加

40、工工序设计的重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。另外，数控加工主轴转速比普通机床高12倍，且主轴输出功率大，因此与传统加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、强度大、刚度大、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，并合理选择刀具结构、几何参数。刀具的选择应考虑工件材质、加工轮廓类型、机床允许的切削用量和刚性以及刀具耐用等因素。一般情况下应优先选用标准刀具，必要时也可采用各种高生产率的复合刀具及其他一些专用刀具。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。刀具的材料有很多种，目前常用的数控刀具材料有高速钢、硬质合

41、金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石等。这些刀具材料的性能和应用范围归类介绍对比，如表2.1所示。表3.2 切削材料的性能和应用范围刀具材料优点缺点典型应用高速钢抗冲击能力强、通用性好切速低，耐磨性差低速、小功率和断续切削硬质合金通用性最好、抗冲击能力强切削速度有限大多数材料的粗、精加工，包括钢、铸铁、特殊材料和塑料涂层硬质合金通用性很好、抗冲击能力强，中速切削性能好切削速度限制在中速范围除了速度比硬质合金高外，其他和硬质合金一样金属陶瓷通用性很好，中速切削性能好抗冲击能力差，切削速度限制在中速范围钢、铸铁、不锈钢和铝合金立方氮化硼高热硬性，高强度，高抗热冲击性能不能切削硬度低于45HR

42、C的材料，有限制地应用，成本高切削硬度在4570HRC之间的材料金刚石高耐磨性，高速性能好抗冲击能力差，切削铁质金属化学稳定性差，有限的应用高速粗切和精切有色金属和非金属材料根据加工的要求一般我们铣床刀具材料选择硬质合金。端面铣刀的材料为硬质合金，成形铣刀采用硬质合金。3.5数控铣削加工顺序的确定在数控加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同，批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制订加工顺序时应该进行具体分析和区别对待，灵活处理，只有这样，才能使所制订的加工顺序合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。3.5.1加工顺序安排原则（1）先粗后精的原

43、则一个零件的加工过程，总是先进行粗加工，再进行半精加工，最后是精加工和光整加工。这样做有利于加工误差和表面缺陷层的不断减小，从而逐步提高零件的加工精度与表面质量。 （2）先主后次的原则零件的主要工作表面一般指加工精度和表面质量要求高的表面和装配基面，在加工中应首先加工出来。而键槽、螺孔等次要表面对加工过程的影响很小，位置有和主要表面相关，因此应在主要表面加工到一定程度之后，最终精加工之前完成。（3）基准先行的原则应先加工基准表面后加工其他表面。基准表面应该在工艺过程一开始就进行加工，以便为后工序提供精基准。如轴类零件的加工一般均先以外圆为粗基准加工中心孔，然后再以中心孔为基准加工其他表面。（4

44、）先面后孔的原则对于箱体、支架类零件，应先加工平面，后加工平面上的孔，先加工平面方便孔加工时刀具的切入、零件的测量和尺寸调整等工作。对于轮廓尺寸大的片面，先加工出来可作为定位基准，使零件可靠的定位。总之，上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑；先进行内形内腔加工工序，后进行外形加工工序；以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。3.5.2工序顺序的安排制订零件顺空车削加工工序顺序一般应遵循以下原则：（1）先加工定位面，上道工序

45、的加工能为后面的工序提供精神基准和合适的夹紧表面。制订零件的整个工艺路线就是从最后一道工序开始往前推，按照前工序为共工序提供基准的原则先大致安排的。（2）先加工平面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的集合形状。（3）对精度要求高、粗精加工需分开进行，先粗加工后精加工。（4）以相同定位和夹紧方式安装的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数和夹紧次数。（5）中间穿插有通用机床加工工序的，要综合考虑，合理安排其加工顺序。3.5.3工序与工步的划分1.粗、精铣下表面，选用80面铣刀2.粗、精铣110mm深20mm的两个侧面，选用16R0.8立铣刀3.粗铣上边面外切圆直径为90mm的正五边形，

46、选用16R0.8立铣刀4.钻3个10mm深20mm的通孔，选用10的麻花钻5.扩3个16mm深8mm的沉孔，选用8的面铣刀6.精铣上边面外切圆直径为90mm的正五边形，选用8R0.8立铣刀7.精铣上表面外切圆直径为90mm的正五边形及其五个角上8的圆形管道，选用4R2的牛鼻刀8.反面装夹，精铣下表面上直径为70mm剖切半径为4mm的圆形管道，选用4R2的牛鼻刀3.6零件刀具卡片和工艺卡片制定表3.3 数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称典型铣零件零件图号A4程序编号工步号刀具号刀具名称数量加工表面备注1T0180面铣刀1粗、精铣工件上、下表面2T0216R0.8立铣刀1粗铣两个侧面粗、精铣上表面外轮廓粗铣五边形内轮廓3T038立铣刀1扩3*16沉头孔精铣两个