09数控2班钟志豪 毕业论文初稿
东莞职业技术学院
毕业设计(论文)
数控铣床零件加工
学生姓名：钟志豪
学号：200901010419
年级专业：2009级机械制造与自动化
指导教师：
系部：机电
广东·东莞
提交日期：2012年5月
目录
摘要 (1)
1前言 (1)
2 设计说明书 (2)
2.1绪论 (2)
2.2 工艺分析与选择 (4)
2.2.1 零件图工艺分析 (4)
2.2.2确定装夹方案 (4)
2.2.3确定加工顺序 (5)
2.2.4刀具选择 (5)
2.2.5 切削用量选择 (6)
2.2.6 拟定数控切削加工工序卡 (7)
2.3 主要加工程序 (8)
2.3.1 确定编程原点 (9)
2.4 主要操作步骤 (10)
3 总结 (11)
参考文献
数控铣床零件加工
作者：钟志豪
指导老师：郭联金
（东莞职业技术学院2009级机械制造与自动化，东莞523808）
摘要：大家都知道，数控加工是目前的一门新的专业，热门专业，正在高速发展，数控加工程序是有多道复杂的程序组成的，这就为我们学习带来不便，为了使学习更方便，使用更加有条理，我编写了这份典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计，希望为大家的工作、学习带来方便。
我的这份毕业设计包括设计任务书、摘要、前言、设计说明书等多个部分。设计的主要是内容是对我们机械类加工日常加工中常见的工件取其中的一典型零件进行系统的编程与操作设计，从数控加工前应做的准备开始到数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、数控铣削加工、数控加工中心编程及自动编程技术等内容等数控加工时应注意的问题做了一一的说明。其中数控机床我们现在用的是西门子系统的，包括编程语言到是西门子系统的。由于水平有限，自己对设计的完成还不是很完善，有不足之处，希望老师斧正关键词：数控铣床；编程；数控加工；操作设计
1 前言
毕业设计是我们大学学习生活的很重要的一部分，是我们在校
学习的最后的一个环节，是评价我们是否是一个合格大学生的一个很重要标准，
因此在做毕业设计时，我都是怀着很重视的态度去做的。
在刚接到要做毕业设计的任务，我一下子感到无从下手，有点迷茫，由于从没有做过这样的设计，经过几天的查找资料，我发现数控加工是机械行业一门新的专业，数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对
数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。随着改革开放深入发展，全国特别是国有大中型企业及三资企业，在生产中都广泛地应用了数控加工技术和计算机辅助加工技术。由于市场竞争日益激烈，从而导致对专业人才的大量需求。
随着民营经济的飞速发展，我国沿海经济发达地区(如广东，浙江、江苏、山东)，数控人才更是供不应求，所以我觉得数控行业有着十分广阔的前景，所以就有试着做这方面设计的念头，又因为我们在校时也开了这方面的课程，我对数控的编程又有一定的了解，就选择典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计这个课题。
要成为数控编程员就要具备：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，掌握机械的设计和制造专业知识，熟练掌握三维CAD／CAM软件，如uc、ProE等；熟练掌握数控手工和自动编程等技术；这样的高的要求就更能考察我们的综合知识掌握的怎么样，所以我愿意接受这个任务，来自我检验一下自己是否合格一个的大学生。
经过两个多月的准备，我的毕业设计终于告以段落，两个多月的忙碌对我来说有着丰富的收获，我学到了很多，我学会了如何与同学、老师的沟通，学会了与同学配合完成任务，学会了如何利用图书、网络搜集信息等等。
2 设计说明书（
2.1 绪论
1.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
行交换和放大处理，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。
2.数控编程及其发展
数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人的操作，而由程序来进行控制。在机床上加工零件时，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上；最后输入到书空机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。因此，把从零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工
程序的编制。
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过程步骤几乎全部是由日人工来完成的。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，出错的机会较少，这时用手工编程即及时又经济，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。但是工件复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序比较长的，使用手工编程将十分烦琐、费时，而且容易出现错误，常会出现手工编程工作跟不上数控机床加工的情况。影响数控机床的开动率。此时必须用自动编程的方法编制程序。
（2）自动变成。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方案外，（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。编写人员只需根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，宾噶在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数据加工纸带，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入计算机，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，再通过后置处理形式加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使得一些计算烦琐、手工编写横困难的。或手工无法编出的程序都能实现。
本设计根据零件的具体加工位置和零件的工艺特点，可以选择手工编程、也可以利用计算机进行自动编程的方式
2.2 工艺分析与选择
2.2.1零件图工艺分析
该零件图主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则，中间￠40孔的尺寸公差为H7，表面粗糙度要求较高，可采用钻——粗镗——精镗方案，。两端￠13mm和￠20mm孔处没有尺寸公差要求，可采用自由尺寸公差IT11-IT12处理，表面粗糙度要求不高，可采用钻￠13mm——扩孔￠20mm的方案；平面轮廓常采用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。在本设计中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm,可采用粗铣——精铣方案。选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。
2.2.2确定装夹方案
由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸根据零件的结构特点，加工上表面，￠60mm外圆及其台阶面和孔系时可选用一面两孔定位方式，即以底面、￠4H7和一个￠13mm孔定位，如图2-5示，选择上述装夹方式结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。
图-装夹方式
1-开口垫圈 2-压紧螺母 3-带螺纹圆柱销
4-带螺纹削边销 5-辅助压紧螺母 6-垫圈
图2 --加工底面
夹具为台虎钳
2.2.3确定加工顺序
加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面（底面）——粗、精加工上表面——￠60mm外圆及其台阶面——外轮廓铣削——精加工底面并保证尺寸40mm.
2.2.4刀具选择
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、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。图为一面
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，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。
2.2.5 切削用量选择
切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。
合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工或精加工时，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。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
孔系加工切削用量见表2。该零件材料切削性能较好，铣削平面、￠60mm外圆及其台阶面和外轮廓面时，留0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗铣。
确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工加工铸铁
（190-260HB）时的切削速度为45-90m/min，取v=70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。
N=1000v/3.14D
确定进给率时，根据铣刀赤数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。
Vf=Fn=Fn* Zn
背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上，背吃刀量可达8-10mm。半精加工时，背吃刀量取为0.5-2mm。精加工时
背吃刀量取为0.2-0.4mm.
表2-2孔系加工刀具与切削用量参数
2.2.6拟定数控切削加工工序卡
把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编入表3所示的加工工序卡中以指导编程和加工操作
表2-3 数控加工工序卡
2.3 主要加工程序
2.3.1 确定编程原点
铣床上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选定的，为了变成方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定的工件上某一点为坐标原点，具体选择注意如下几点：
(1) 编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，
并减少计算错误。
(2) 编程坐标原点应尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的
加工精度。
(3) 对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程
坐标原点应设在外轮廓的某一角上。
(4) Z轴方向的零点一般设在工件表面。
本设计选择￠40圆的圆心处为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面。
2.3.2按工序编制各部分加工程序:注（用西门子系统）
（1）选一个200X150X50的毛坯
（2）粗铣定位基准面（底面），采用平口钳装夹，如图3：在MDI方式下，用￠125mm平面端铣刀，主轴转速为180r/min，可以用LCYC75指令铣基准面，主要确定几个R参数：
R101=5 R102=3 R103=0 R104=2 R116=0 R117=0 R118=200 R119=150
R120=0 R121=4 R122=100 R123=100 R124=1 R125=1 R126=2 R127=1
(3)粗铣上表面，将初铣的底面反过来，（注意上表面应露出超过25mm）进
行粗铣上表面，进给速度为100mm/min其余与步骤1相同。
(4)精铣上表面，进给速度为25mm/min，其余同步骤1
(5)粗铣￠60外圆及其台阶面，在手动方式下，用￠63平面端铣刀，主轴转速为360r/min，粗铣时的横向进给率为100mm/min，纵向进给率为50mm/min，先
铣一个￠62的圆（注意刀具补偿）每刀进4 mm，再依次将圆扩大，重复进行，直到把毛坯上多余的部分都铣掉，再进4 mm，直到把铣到20 mm处为止，形成如
图3的形状；
（6）精铣￠60的外圆及其台阶，将粗铣时留下的余量铣到，进给率应适当降
低一些
（7）钻￠4循环￠40H7的底孔，在MDI方式下，用￠38的钻头，主轴转速为200 r/min可以用深孔钻削LCYC 83，其中主要R 参数：
R101=5 R102=3 R103=0 R104=40 R105=1 R107=50 R108=80 R109=2 R110=3 R111=1 R127=1
（8）粗镗￠40H7内孔表面，使用镗刀，刀杆尺寸为25X25 mm，主轴转速为600 r/min
使用LCYC85循环，其主要参数：
R101=5 R102=3 R103= 0 R104=40 R105=1 R107=60 R108=100
（9）精镗￠40H7内孔表面，主轴转速为600 r/min
（10）钻2 mmX￠13mm螺孔，在MDI方式下，用￠40H7的钻头，主轴转速为600 r/min。
（11）粗铣外轮廓，装夹方式如图4，在手动方式下，用￠25mm 平面立铣刀，主轴转速为900 r/min ，主轴转速为360r/min，粗铣时的横向进给率为
100mm/min，纵向进给率为50mm/min，先铣一个深4 mm的外轮廓（注意刀具补偿）每刀进4 mm，再依次将圆扩大，重复进行，直到把毛坯上多余的部分都铣掉
（12）精铣刀外轮廓，在手动的方式下进行用￠25mm 平面立铣刀，主轴
转速为900 r/min ，在Z轴方向不分层，一次铣到位。
具体编程如下
铣底面，用￠125应质合金端面铣刀
LI001
N10 G94 G90 G54 G17 G71
N20 S1000 M03
N30 GOO XO YO
N40 Z5
R101=5 R102=3 R103=0 R104=5 R116=0 R117=0 R118=170 R119=110
R121=4 R122=100 R123=50 R124=1
R125=1 R126=2 R127=1
N50 LCYC75
N60 G00 Z40
N70 M30
用￠125应质合金端面铣刀
LI002
N10 G94 G90 G54 G17 G71
N20 S1000 M03
N30 GOO XO YO
N40 Z5
R101=5 R102=3 R103=0 R104=5 R116=0 R117=0 R118=170 R119=110 R121=4 R122=100 R123=50 R124=1
R125=1 R126=2 R127=1
N50 LCYC75
N51 M30
换刀，用￠63应质合金立铣刀，对刀
N10 G94 G90 G54 G17 G71
N20 S1000 M03
N55 G00 Z20 T2D2
N60 G00 X30 Y30 G41
N70 G01 Z-9
N80 G02 X30 Y30 CR=30
N90 G01 Z-13
N100 G02 X30 Y30 CR=30
N105 G01 Z-17
N110 G02 X30 Y30 CR=30
N120 G01 Z-18.5
N130 G02 X30 Y30
N140 G01 Z-19
N150 G02 X30 Y30 CR=30
N160 G00 Z5
N165 M30
换刀，换￠38的钻头，对刀
N10 G94 G90 G54 G17 G71
N20 S1000 M03
N170 G00 X0 Y0 G40 T3D1
R101=5 R102=3 R103=0 R104=40 R105=1 R107=50 R108=80 R109=2 R110=3 R111=1
R127=1
N180 LCYC83
N185 M30
换刀，换￠40H7镗孔刀，对刀
N10 G94 G90 G54 G17 G71
N20 S1000 M03
N30 GOO XO YO
N190 G00 Z10 T4D1
R101=5 R102=3 R103= 0 R104=40 R105=1 R107=60 R108=100
N200 LCYC85
N205 M30
换刀，换￠13的钻头.对刀
N10 G94 G90 G54 G17 G71
N20 S1000 M03
N210 G00 X80 Y0
R101=5 R102=3 R103=0 R104=22 R105=1
107=50 R108=80 R109=2 R110=3 R111=1
R127=1
N220 LCYC83
N230 G00 X-80 Y0
N240 LCYC83
N250 G00 Z20
N260 G00 X91 Y0 G42
N270 G01 Z-23
N280 G02 X91 Y0 CR=11
N290 G01 Z-27
N300 G02 X91 Y0 CR=11
N310 G01 Z-31
N320 G02 X91 Y0 CR=11
N330 G00 Z5
N340 X-91 Y0
N350 G01 Z-23
N360 G02 X91 Y0 CR=11
N370 G01 Z-27
N380 G02 X91 Y0 CR=11
N390 G01 Z-31
N400 G02 X91 Y0 CR=11
N410 G00 Z5
M30
换刀，换￠25硬质合金立铣刀，换图5装夹方式，对刀
N10 G94 G90 G54 G17 G71
N20 S1000 M03
N30 GOO X0 Y0
N420 G00 X69.24 Y-17.11 G42
N430 G01 Z-10
N440 G03 X69.24 Y17.11 CR=20
N450 G01 X13.87 Y46.6
N460 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30
N470 G01 X-69.24 Y17.11
N480 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20 N490 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30 N500 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30
N510 G01 X69.24 Y-17.11
N520 G01 Z-15
N530 G03 X69.24 Y17.11 CR=20
N550 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30 N560 G01 X-69.24 Y17.11
N570 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20 N580 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30 N590 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30 N600 G01 X69.24 Y-17.11
N610 G01 Z-20
N620 G03 X69.24 Y17.11 CR=20 N630 G01 X13.87 Y46.6
N640 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30 N650 G01 X-69.24 Y17.11
N660 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20 N670 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30 N680 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30 N690 G01 X69.24 Y-17.11
N700 G01 Z-25
N710 G03 X69.24 Y17.11 CR=20 N720 G01 X13.87 Y46.6
N730 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30 N740 G01 X-69.24 Y17.11
N750 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20 N760 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30 N770 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30 N780 G01 X69.24 Y-17.11
N790 G01 Z-28
N800 G03 X69.24 Y17.11 CR=20 N810 G01 X13.87 Y46.6
N820 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30
N840 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20
N850 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30
N860 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30
N870 G01 X69.24 Y-17.11
N880 G00 Z20
M30
2.4 主要操作步骤
1. 先开机床
接同通CNC和机床电源，系统启动后进入“加工”操作区JOG运行方式检查机床
开启后发现机床会出现报警信号，这时，需按下K1，使机床加上驱动力。这时才能正常操作机床。
2. 回参考点
回参考点只能在JOG的方式下运行。用机床控制面板上“回参考点键”启动回参考点。在“回参考点”窗口中显示该坐标轴是否必须回参考点：如出现“〇”，则说明未回参考点，如出现●，则说明已回参考点，按下坐标方向键（正方向键），把每坐标都回参考点，通过选择另一方式如MDA AUTO或JOG来结束回参考点。
3. 参数设定
在CNC进行工作前，必须对一些参数进行设定，对机床和刀具进行调整：1．输入刀具参数及刀具补偿参数
2．输入/修改零点偏置
3．输入设定数值
刀具参数包括刀具几何参数，磨损量参数、刀具量参数和刀具型号参数等。有些参数如R参数则一般不需修改
4. 装夹工件
按照前面指定的装夹方式装夹工件
5. 对刀