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1、数控铣削加工工艺毕业设计论文 长江大学 YANGTZE UEIVERSITY 专科生毕业设计（论文） 题目 专业数控技术 学生姓名严鑫 指导教师管志强（数控指导老师） 院校站点 长江大学继续教育学院 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指
2、导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期： 摘要 随着计算机技术的发展,数字控制技术已经广泛的应用于工业控制的各个领域,尤其在机械制造业中应用十分的广泛。而中国作为一个制造业的大国，掌握先进的数控加工工艺和好的编程技术也是相当重要的。 本文开篇主要介绍了数控技术的现状及其发展的趋势，紧接着
3、对数控铣削加工工艺做了简要的介绍，使对数控铣削加工工艺有了一个总体的了解。接下来主要是对具体零件的加工工艺的分析，然后用西门子840D仿真软件指令进行数控编程和仿真加工，最终根据所编写的程序在数控机床上加工出对应的产品。 关键词数控铣床数控工艺编程 目录 摘要 (1) 1 绪论 (1) 1.1数控机床的产生和发展 (1) 1.2数控机床的加工特点 (2) 1.3数控机床的发展趋势 (2) 2 数控铣削加工工艺 (5) 2.1零件的工艺性分析 (5) 2.2、装夹方案的确定 (7) 2.3、数控加工刀具 (7) 2.4、切削用量的确定 (9) 2.5 切削液的选择 (10) 2.6、进给路线的确
4、定 (10) 2.6.1铣削加工路线的确定 (10) 2.6.2 孔加工路线 (13) 2.7 加工阶段的划分 (14) 2.8工序的划分 (14) 2.8.1 工序划分原则 (14) 2.8.2工序划分的方法 (15) 2.9工艺文件的制定 (15) 3 零件铣削加工工艺分析 (16) 3.1分析零件图,确定安装基准 (16) 3.2确定加工方法和加工路线 (17) 3.2.1选择加工方法 (17) 3.2.2选择加工路线 (17) 3.3选择切削用量 (17) 3.4选择刀具 (18) 3.5确定工件加工坐标系 (19) 3.6计算刀具轨迹坐标 (19) 3.7铣削加工工序卡和刀具卡 (2
5、1) 4 数控加工程序的编制 (23) 4.1西门子840D常用的编程指令 (23) 4.2零件的铣削加工程序 (31) 4.2.1参数的设定 (31) 4.2.2 加工程序 (34) 4.2.3 零件仿真加工图 (36) 5 总结 (38) 参考文献 (39) 后记 (40) 绪论 1.1数控机床的产生和发展 数控机床(Numerical Control Machine Tools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下： 随着电子技术的发展,1946年
6、世界上第一台电子计算机问世,由此掀开了信息自动化的新篇章。1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。 1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率
7、消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。 60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。 1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。 20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。 20世纪90
8、年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。 目前，世界主要工业发达国家的数控机床已经进入批量生产阶段，如美国、德国、法国、日本等，其中日本发展最快。 我国1958年试制成功第一台电子管数控机床，从1965年开始研制晶体管数控系统，到20世纪70年代初曾研究出数控臂锥铣床、非圆插齿机、数控立铣床、数控车床、数控镗床、数控磨床和加工中心等。20世纪80年代随着改革开放政策的实施，我国从国外引进了先进技术，并在消化、吸收国外先进技术的基础上，进行了大量的开发工作，进而推动了我国数控机床新的发展高潮，
9、使我国数控机 床在品种上、性能上以及水平上均有了新的飞跃。 1.2数控机床的加工特点 (1) 自动化程度高，具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外，其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。若配合自动装卸手段，则是无人控制工厂的基本组成环节。数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件；省去了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助操作，有效地提高了生产效率。 (2) 对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯装夹方式外，只需重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了生产准备周期。 (3) 加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在0.0050.01 mm之间，不受零件复杂程
10、度的影响。由于大部分操作都由机器自动完成，因而消除了人为误差，提高了批量零件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了位置检测装置，更加提高了数控加工的精度。 (4) 易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。由于机床采用数字信息控制，易于与计算机辅助设计系统连接，形成CAD/CAM一体化系统，并且可以建立各机床间的联系，容易实现群控。 1.3数控机床的发展趋势 随着计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展，机床的数控技术有了长足的发展。近几年一些相关技术的发展，如刀具及新材料的发展，主轴伺服和进给系统、超高速切削等技术的发展。目前数控机床正朝着高速度、高精度、高工序
11、集中度、高复合化和高可靠性等方向发展。世界数控技术及其装备的发展趋势主要体现在以下的方面。 1）高速高效高精度 高生产率。通过数控装置及伺服系统功能的改进，主轴的速度和进给速度大大提高，减小了切削的时间和非切削时间。 高加工精度。随着精密产品的出现，对精度的要求提高到了0.1微米，有的零件甚至已经达到了0.01微米，高精密零件要求提高了机床的加工的精度，包括采用温度补偿法等。 2）柔性化 柔性化包括两个方面的柔性：一是数控系统本身的柔性，数控系统采用模块 化的设计，功能覆盖面广，便于不同用户的要求；二是DNC系统的柔性，同一DNC系统能够依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整
12、，从而最大限度的发挥DNC系统的效能。 3）工艺复合化和多轴化 数控机床的工艺复合化，是指工件在一台机床上装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头、旋转工作台等给种措施，完成多工序、多表面的复合加工。此外，数控技术的进步也提供了多轴控制和多轴联动控制功能。 4）实时智能化 在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要的分支发展，如自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。5）结构新型化 采用新型结构，实现多坐标联动加工，其控制系统结构复杂，加工精度、加工效率较普通机床高2-10倍 6）编程技术自动化 为了弥补手工编程和NC语言编程的不足，近年来开发出多种自动编程系统
13、，如图形交互式系统、数字化自动编程系统、会话式自动编程系统、语言数控编程系统等。其中图形交互式系统应用的最为广泛，图形交互式编程系统是以计算机辅助设计（CAD）软件为基础，首先形成零件的图形文件，然后再调用数控编程模块，自动编制加工程序，同时可动态显示刀具的加工轨迹。目前的图形交互式软件有Master CAD、Cimatron、pro/E 、UG 、CAXA、CATIA等。 7）集成化 数控系统采用高度集成化的芯片，可提高数控系统的集成度和软、硬件运行速度，应用平板显示技术可提高显示器的性能。平板显示器应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融于一体，通过提高集成电路的密度，减小互联长度
14、和数量来降低产品的价格、改进性能、减小组件的尺寸、提高系统的可靠性。8）开放式闭环控制模式 采用通用计算机组成的总线式、模块化、开放、嵌入式体系结构，便于裁减、扩展和升级，可以组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统数控系统仅有的专用型封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包括诸如加工尺寸、形状、振动、噪音、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实现加工过程中动态调整加工过程变。在加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、多媒体技术、
15、网络技术、CAD/CAM、伺服系统、自适应控制、动态数 据管理、动态刀具补偿、动态仿真等高新技术溶于一体，构成严密的制造过程闭环控制系统体系，从而实现集成化、智能化、网络化。 2 数控铣削加工工艺 2.1零件的工艺性分析 （1）零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则 零件图的尺寸标注方法应适应数控加工的特点。在数控加工的零件图上，应该以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这样的标注方法既便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保证设计基准、工艺基准、检查基准与编程原点设置的一致性方面带来很大的方便。 构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。对零件进行手工编程时，要计算每个节点的坐标。因此在分析零件图时
16、，要充分分析几何元素的给定条件是否充分。（2）要彻底读懂零件图样 零件图样的尺寸是否标注全，有无漏、多尺寸的情况，有无封闭尺寸，尺寸的标注方法是否方便编程，零件的结构是否表示清楚了，视图是否完整，各几何元素间的相互关系（如相切、相交、垂直、平行等）是否明确。 （3）要分析透零件的加工工艺性 研究零件的被加工表面是否适合于数控铣床加工，被加工表面是否太厚，内转接圆弧R是否太小。如图2.1所示，当R小于0.2H（H为被加工内轮廓面的最大高度）时，其加工的工艺性不好。即刀具被迫采用小直径的使其刚性变差，需要采用多次分层切削加工。当被加工表面的凹圆弧尺寸较多时，应该尽量统一，以减小使用的铣刀的数量，保
17、证零件表面光滑。否则，在进行切削的时候，在接刀处会留下较多的刀痕，最终影响了表面的加工质量。零件被加工的底面与侧面相交处的圆角半径是否太大，如图2.2所示，当刀具圆角半径r越大时，铣刀端刃铣削平面的能力就越差，效率也就越低，应该尽量的避免。 图2.1 内轮廓圆弧对铣削工艺性的影响 图2.2 零件底面圆弧对铣削工艺性的影响 （4）要研究分析零件的精度。零件的精度（尺寸、形状、位置）是否能够保证，表面质量是否保证。根据精度、表面质量来决定是否采用粗铣，还是精铣，以及是否要多次进给。 （5）要研究分析零件的刚性。零件的厚度如果太薄会引起加工变形。当加工薄壁而且面积较大的零件时，在其加工完后也易引起加工变形，很难保证精度。（6）要研究分析零件的定位精度。零件上如果有统一的定位基准，便可保证零件在多次装夹定位后各加工表面之间的位置精度。其定位基准能够保证零件定位稳定可靠，便没有基准不重合的误差。 （7）要研究分析零件的毛坯和材料。材料是否具有较好的加工工艺性能，硬度、热处理状态是怎样的，毛坯的余量是否足够，是否均匀，毛坯的安装定位平面是 否方便可靠。