1、数控 铣床零件加工 学校 : 广州航海高等专科学校 专业 : 数控技术 班级： 051 班 姓名： xx 学号： xx 广州航海高等专科学校机械工程教研室 2007 年 12 月 2 目录 任务书 3 摘要 . . .4 第一章、绪论 . . 5 1.1、数 控机床与加工 6 1.2、数控编程 6 1.3、数控仿真加工 9 第二章、 游戏手柄的加工设计 2.1、 设计要求 . . .10 2.2、 零件图绘制 . . .10 2.3、 零件的数控 确定加工顺序 . . 11 2.4、刀具选择 .11 2.5、切削用量选择 . 11 2.6、拟订数控铣削加工工序卡片 . . .14 第三章、游戏
2、手柄的 机床防真操作 3.1、 打开 界面 . .14 3.2、机床回零 .14 3.3、 定义毛坯 .15 3.4、 刀具库设置 .15 3.5、 对刀 15 3.6、 程序传送 .17 3.7、 自动加工 .17 第四章 设计总结与心得 18 参考文献 .18 3 广州航海高等专科学校 毕业设计（论文）任务书 编号： GMC-2-017-02 设 计 （论文） 题 目 游戏手柄的 加工 设计 完成时间 2008 年 2 月 25 日 至 6 月 15 日 设计者 （作者） xx 指导教师 Xx 毕业设计（论文）任务 ： 一、 毕业设计内容： 1 铣 削类零件的 数控加工工艺设计及程序设计
3、内容主要包括以下 几 方面： （ 1）数控加工工艺设计 （ 2）数控加工程序编制 （ 3）数控仿真软件 验证 操作 （ 4）数控机床操作技能 实现 2、绘制铣 削类零件 二维、三维图（ A4 图纸）共 2 张 3、 撰写 设计设计论文 二、 毕业设计要求： 1、论文按数控专业 05 级毕业设计指导书内容完成； 2、毕业设计论文要求 5000 字以上； 3、 车 、铣 削类零件 要求独立绘制，严禁拷贝； 5、按学校要求，按时完成设计任务，按时回校答辩。 指导教师填写签名： 2008 年 2 月 25 日 教研室主任意见： 教研室主任签名： 年 月 日 备注： 1、画图可采用计算机画图，也可采用手
4、工画图（自选）。 2、 铣削类零件 在毕业答 辩时要求在计算机上仿真出 。 4 游戏手柄的加工设计 内容摘要 此设计主要是 对 典型零件 进行图形绘制、工艺设计和程序的编制及加工， 通过实际生活中的 游戏手柄 的外形尺寸分析，应用 CAD 软件（ AutoCAD2007）绘制出二维及三维的图形并进行标注说明，在使用 AutoCAD2007 软件画图时应参照工程制图的国标标准来画各种线形文字以及标注符号等等，并注明图纸的公差要求、技术要求等。 接着对 游戏手柄的 零件图进行工艺分析，确定加工方法、路线等，然后用 CAM软件绘制出要加工的二维或三维图形，并设计好各切削参数自动编 出加工刀路轨迹。
5、在用自动编程软件同时应首先熟悉该软件的基本操作，并熟悉里面各参数的设置方法，然后跟图纸的工艺分析结合 ，选择合理的工艺路线及加工方法，根据零件形状、余量等选择适用形状大小的各种铣刀，最后应用该软件的防真功能效验模拟加工，并通过模拟过程观察，发现不合理处进行修改。 程序优化后便可用该 软件生成机厂能识别的 G 代码，并导入防真软件进行程序验证和模拟加工，从而得出防真的零件样品出来， 在防真过程中我们可以很清楚的知道该零件加工工序是否合理，通过最后测量零件尺寸是否跟符号图纸上的公差要求、技术要求。 通 过程序的修改和改善 后便可将程序拿 到车间 ，通过接口 端 发送程序到数控机床 加工产品出来。
6、在车间加工中，首先我们必须懂得车间的一些安全规范、操作规范等，然后在加工过程中必须小心铣刀碰坏机床夹具或工作台，当发现撞刀等一些碰撞时应及时安机床急停按钮。工件加工完后还必须对机床进行简单的清扫，维护操作，并对加工所用刀具、量具等工具 用抹布擦干以防止生锈。 关键字 数控 加工工艺 机床防真 5 第一章、 绪论 数控机床是采用数字化的信号进行 对工件的自动 生产制造的一种 高效 自动化设备。 它 最早 出现于二十世纪四十年代初期的美国北密执安的一个小公司，在制造飞机框架和直升机叶片时，利用全数字电子计算机对叶片轮廓的加工路径精确地控制 ，直到 1952 年 出现 了世界第一台数控机床 直线插补
7、连续控制的三坐标立式铣床 。 数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。 它有 适应性强、灵活性好，加工精度高、加工质量稳定可靠 ，生产自动化程序高， 生产效率高 等等特点 。 在利用数控机床进行生产制造前，我们必须先 了解数控系统的功能 及规格 ， 因为 不 同的数控系统在编写数控加工程序时，在格式及指令上是不完全相同的，而且不同的机床也有不同的操作面板。 我们必须对使用的铣床操作熟练，对 CAD编程软件的熟练使用。 接着我们首先要 认真分析零件图， 熟悉零件的加工工艺。 选择合要求、高效率
8、的加工工艺；对其每个不同的加工选择合理的 刀具、夹具及切削用量、切削液。并 CAD 编程软件设置好各参数， 编好工件程序后 ， 拟定数控铣削加工工序卡片 ，根据加工工序步骤，将对应步骤的加工程序 输入到数控仿真铣床对零件进行仿真加工，并确定 无错误便可到铣床车间将工件加工出来。 图 1-1 为 数控加工的过程： 图 1-1 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（ it、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术
9、及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面 、 高速、高精加工技术及装备的新趋势 、 5 轴联动加工和复合加工机床快速发展 、 智能化、开放式、网络化成为当代数控 系统发展的主要趋势 6 数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。 在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以 PC 平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少
10、问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时 ，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。 在普通机床上加工零件时，首先应由工艺人员对零件进行工艺分析，制定零件加工的工艺规程，包括机床、刀具、定位夹紧方法及切削用量等工艺参数。同样，在数控机床上加工零件时，也必需对零件进行工艺分析，制定工艺规程，同时要将工艺参数、几何图形数据等，按规定的信息格式记录在控制介质上，将此控制介质上的信息输入到数控机床的数控装置，由数控装置控制机床
11、完成零件的全部加工。我们将从零件图样到制作数控机床的控制介质并校核的全部过程称为数控加工的程序编制，简称数控编程。数控编程是数控加工的重要步骤。理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样要求的合格零件，同时应能使数控机床的功能得到合理的利用与充分的发挥，以使数控机床能安全可靠及高效地工作。 一般来讲，数控编程过程的主要内容包括：分析零件图样、工艺处理、数值计算、编写加工程序单、制作控制介质、程序校验和首件试加工。 1.1、 数控机床与加工 数控机床是按照事先编制好的数控程序自动地对工件进行加工的高效自动化设 备。数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行运算与控制，并
12、不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件 机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零件。所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。 1.2.数控编程 数控程序的编制是指从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程。 在数控机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；然后把 全部工艺过程以及其他辅助功能 (主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等 )按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质 (或称程序载
13、体 )上，最后输人到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。 CNC 程序中的每一指定皆有一定的固定格式，使用不同的控制器其格式亦不同，故必须依据该控制器的指令格式书写指令，若其格式有错误，则程序将不被7 执行而出现警示讯息。 其中尤以数值数据输入时应特别小心。一般 CNC 铣床或 MC 皆可选择用公制单位 “mm“ 或英制单位 “英吋 “ 为坐标数值的单位。公制可精确到 0.001mm，英制可精确到 0.0001 英吋， 此也是一般 CNC 机械的最小移动量。若输入X1.23456 时，实际输入值是 X1.234mm 或 X1.2345 英吋，多余的数值即被忽略不计。且
14、字数也不能太多，一般以 7 个字为限，如输入 X1.2345678， 因超过 7个字，会出现警示讯息，表 1 是地址和指令数值范围。 表 1 中所列是计算机能接受之指令范围，而 CNC 工具机实际使用范围受到其机械本身的限制，故应参考 CNC 工具机的操作手册而定。例如表 1 中 X 轴可移动 99999.999mm，但实际上 CNC 工具机 X 轴的行程可能只有 650mm，进给速率 F 最大可输入 100000.0mmmin，但实际上 CNC 工具机可能限制在3000mmmin 以下。故在程序制作时，要确定不超过 CNC 工具机规格 的实际限制，所以一定要参照 CNC 工具机制造厂发行的说
15、明书。 表 地址与指令范围（ FANUC 0M） 机 能 位 址 公制单位 英制单位 程序号码 ： (ISO) O (EIA) 1 9999 1 9999 顺序号码 N 1 9999 1 9999 准备机能 G 0 99 0 99 坐标轴字语 X、 Y、 Z、 Q、 R、 I、 J、K 99999.999mm 9999.9999inch A、 B、 C 99999.999deg 9999.9999deg 进给机能 F 1 100000.0mmmin 0.01 400.0inchmin 主轴转速机能 S 0 9999 0 9999 刀具机能 T 0 99 0 99 辅助机能 M 0 99 0 9
16、9 暂 留 X、 P 0 99999.999sec 0 99999.999sec 子程序号码指定 P 1 9999 1 9999 重复次数 L 1 9999 1 9999 补正号码 D、 H 0 32 0 32 数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。 (1)手工编程。手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部是由人工来完成的。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错机会较少，这时用手工编程既及时又经济，因而手工编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但是工件轮廓复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐、费时
17、，而且容易出错，常会出现手工编程工作跟不上数 控机床加工的情况，影响数控机8 床的开动率。此时必须用自动编程的方法编制程序。 (2)自动编程。自动编程有两种： APT 软件编程和 CAM 软件编程。 APT 软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外 (有些自动编程系统能自动确定最佳的加工工艺参数 )，其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完成。编程人员只需要根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送人计算机， 由计算机自动地进行数
18、值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数控加工纸带，或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。 CAM 软件是将加工零件以图形形式输人计算机，由计算机自动进行数值计算、前置处理，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，再通过后置处理形成加工程序输人数控机床进行加工。自动编程的出现使得一些计算繁琐、手工编程困难、或手工无法编出的程序都能够实现。 然而本设计的零件铣床加工主要是用 CAD软件 Mastercam9.0 进行零件的画图和程序的编 制。然后通过软件后处理出机床能识别的 NC 代码进行直接加工。 在自动编程过程中，加工工艺决策是加
19、工能否顺利完成的基础，必须依据零件的形状特点、工件的材料、加工的精度要求、表面粗糙度要求，选择最佳的加工方法、合理划分加工阶段、选择适宜的加工刀具、确定最优的切削用量、确定合理的毛坯尺寸与形状、确定合理的走刀路线，最终达到满足加工要求、减少加工时间、降低加工费用的目的。 加工阶段划分 1 粗加工阶段 粗加工一般称为区域清除。在此加工阶段中，应该在公差允许范围内尽可能多地切除材料。比较典型的区域清 除方式是等高切面，即在毛坯上沿着高度方向等距离划分出数个切削层，每次切削一个层面的毛坯余量，如图所示。 粗加工阶段主要任务是切削掉尽可能多的余量，精度保障不是主要目标，因此，在这个阶段一般采用圆柱立铣
20、刀进行加工，除了切削角度外，选择刀具的主要参数是刀具直径。同时在粗加工阶段一般采用行切方式进行切削，产生区域清除刀具路径。如 图1-1 所示。 2 精加工阶段 对于复杂的曲面加工，我们可以把加工阶段进一步划分成半精加工和精加工阶段，也常常只划分成一个精加工阶段。 在精加工阶段主要任务是满足加工精度、表面粗糙度要求，而加工余量是非常小的。如果是曲面图 1-1 图 1-2 9 铣削，一般选取球头铣刀，除了刀具角度外主要刀具参数就是球头直径参数。 精加工阶段可以采用行切方式（如 图 1-2 所示），也可以采用环切方式。 3 切削方式 根据不同的加工对象，切削方式是不同的，基本上可以划分为四种情况：点
21、位加工；平面轮廓加工；型腔加工；曲面加工。 1.点位加工 在点位加工中，刀具从一点到另一点运动时不切削，各点的加工顺序一般也没有要求，根据最少换刀次数原则及路 线最短原则，确定加工路线，生成刀具运动轨迹。 2.平面轮廓加工 平面轮廓加工一般采用环切方式，即刀具沿着某一固定的转向围绕着工件轮廓环形运动，最终一环刀具运动轨迹是工件轮廓的等距曲线，即将加工轮廓线按实际情况左偏或右偏一个刀具半径。 3.型腔零件加工 二维型腔是指以平面封闭轮廓为边界的平底直壁凹坑。二维型腔加工的一般过程是：沿轮廓边界留出精加工余量，先用平底端铣刀用环切或行切法走刀，铣去型腔的多余材料，最后沿型腔底面和轮廓走刀，精铣型腔
22、底面和边界外形。型腔零件切削有两种方式，一种是环切方式，另一种是行切方式。型腔的环切方式与平面轮廓的环切方式相似，刀具基本上是与工件轮廓等距离的环上运动， 逐步切近工件，最后一环是沿工件轮廓向左或右偏离一个刀具半径的曲线。行切方式刀具可以按 S 形或 Z 形方式走刀，当型腔较深时，则要分层进行粗加工，这时还需要定义每一层粗加工的深度以及型腔的实际深度，以便计算需要分多少层进行粗加工。 4.曲面加工 曲面加工的切削方式比较复杂，根据加工精度、表面粗糙度要求，曲面加工需要经历粗加工、半精加工、精加工等加工阶段，每个阶段切削方式是不同的。根据曲面形状的差异，切削方式也是不一样的。 如前所述，粗加工阶
23、段采取分层行切（也可以是环切）加工方式，刀 具一般采用圆柱立铣刀。在半精加工或精加工阶段，需要采用球形铣刀进行加工，切削方式还可以是行切或环切方式，更复杂的有参数线法、截平面法、回转截面法、投影法。 1.3.数控仿真 加工 数控加工仿真软件包括数控车床、数控铣床、加工中心等虚拟制造系统同步仿真操作功能；还能对加工的工件进行精确测量、智能测量等等的仿真操作。我们可以通过仿真软件对零件进行模拟加工，从而达到熟练各种数控机床的操作面板，而且通过仿真软件还能对加工程序的校正和加工工艺的优化，最终达到简化程序 ，减少加工错误，提高加工效率。 10 第二章、 游戏手柄的加 工设计 2.1、设计要求 加工零
24、件的材料为铝，毛坯尺寸：长宽高为 115mm 70mm 30mm。 设计任务 （ 1）零件图工艺分析 （ 2）用 Mastercam9.0 进行画图和编程。 （ 4）确定加工工艺路线、加工顺序。 （ 5）选择加工用刀具。 （ 6）合理选择切削用量、切削液、切削方法。 （ 7）设置好各参数后输出数控铣床的 NC 文件。 （ 8）确定工件装夹方案。 （ 9）拟定数控铣削加工工序卡片。 （ 10）根据加工工序步骤编好加工程序。 （ 11）用数控仿真软件对加工程序进行仿真操作 （ 12）优化程序后到车间完成工件 的加工。 数控加工工艺的基本特点 无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进
25、行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。在编程中，对一些工艺问题 (如对刀点、加工路线等 )也需做一些处理。因此程序编制中的工艺分析是一项十分重要的工作。 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程序，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。 1)工序的内容复杂。这是由于数控机床比普通机床价格贵，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，甚至在普通机床上难以完成的工序。 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，在编制数控机床加工 工艺时却不能忽略。 2.2、零件图形绘制 如右图所示： 该零件 主要是由简单轮廓、孔和槽构成。所以该零件可以用简图 2-1
