典型零件加工工艺分析赵佳 06高职数控（2）班摘 要：随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。本次设计就是进行典型盘类零件的数控加工工艺与编程，侧重于该零件的工艺分析、加工路线的确定及加工程序的编制。并绘制零件图、加工路线图。用G代码编制该零件的数控加工程序，并附以编程尺寸的计算方法，其中零件工艺规程的分析是此次论文的重点和难点。关键词：加工工艺， 数控编程，刀具，盘类零件引言：随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。机械制造业在国民经济中起着特殊重要的作用它为各个经济部门提供先进的技术装备，为人民生活提供所需的机械商品，为国防事业提供了现代化的武器，也为各个部门提供了各种机械设备，其中机械设备都是由不同的零件而组成的，这些零件是由不同的工种分别加工出来的。尽管有一些零件已经用精密的铸造或冷压等方法来制造，但是，绝大多数零件的制造还离不开数控机床的加工。在加工盘类零件时，为了克服盘类零件的轮廓形状复杂、难于控制尺寸、带特殊螺纹和凹凸等，以至得不到理想的表面粗糙度和形状精度要求等特点。因此，对零件结构工艺性分析、基准的选择、刀具的选择、工艺路线的确定、程序的编制等均有较高的要求。在制定零件加工工艺过程中，需要注意的是所要零件的结构特点、精度、等技术要求，选用合理的加工工艺。在工件的加工过程中，将所学的理论知识和实际操作技能相结合，选用合理的加工基准。本次设计就是进行典型盘类零件的数控加工工艺与编程，侧重于该零件的工艺分析、加工路线的确定及加工程序的编制。并绘制零件图、加工路线图。用G代码编制该零件的数控加工程序，并附以编程尺寸的计算方法，其中零件工艺规程的分析是此次论文的重点和难点。一、数控加工工艺内容与步骤1、数控加工工艺主要包括如下内容：（1）选择适合在数控机床上加工零件，确定工序内容。（2）分析被加工零件的图样，明确加工内容及技术要求。（3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序、处理及非数控加工工序衔接。（4）加工工序的设计。如选择零件的定位基准、确定夹具方案、划分工步、选取刀具和辅具、确定切削用量等。（5）数控加工程序的调整。如选取对刀点和换刀点、确定刀具补偿和加工路线等。（6）分配数控加工中的容差。（7）处理数控铣床上的部分工艺指令。虽然数控加工工艺内容较多，但有些内容与普通机床加工工艺非常相似。2、数控加工工艺步骤数控加工工艺步骤是制定加工工艺规程的重要内容之一，其主要内容包括选择各加工表面的加工方法、划分加工阶段、划分工序以及安排工序的先后顺序等。设计者应根据从生产实践总结出来的一些综合性原则，结合实际生产条件，提出几种方案，通过对比分析，从中选择最佳方案。（1）加工方法的选择机械的零件结构形状是多种多样的。每一种表面都有多种加工方法，在数控铣床上，能够完成表面的加工操作，具体选择应根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等因素，选用相应的加工方法和加工方案。（2）加工阶段的划分当零件的加工质量要求较高时，往往不可能用一道工序来满足要求，而要用几道工序才能达到所要求的加工质量。为保证加工质量和合理使用设备、人力，零件的加工过程通常按工序性质不同，可分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。(3)工序的划分可分为工序集中原则和工序分散原则。(4)加工顺序的安排分为先粗后精、先进后远、内外交叉、基面先行原则。 二、数控铣床的主要功能与加工特点1、数控铣床的主要功能： 各类型数控铣床所配置的数控系统虽各有不同，其主要功能基本相同。 （1） 点位控制功能 此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。 （2） 连续轮廓控制功能 此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。 （3） 刀具半径补偿功能 此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。 （4） 刀具长度补偿功能 此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。 （5） 比例及镜像加工功能 此功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。 （6） 旋转功能 该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。 （7）子程序调用功能 有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。 (8) 宏程序功能 该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。2、数控铣床具有普通铣床的特点外还有如下特点：（1）零件加工适应性强、灵活性好，能加工零件形状特别复杂或难以控制尺寸的零件。如盘类零件、壳体类零件。(2)能加工普通铣床无法加工的或很难加工的零件。如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面零件。(3)能一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。(4)加工精度高、加工质量稳定可靠。（5）生产效率高，自动化高。可以减轻操作者的劳动强度，有利于生产的管理。（6）从切削原理上讲，无论是端铣或是周边铣都属于断续切削方式，而不像车削呢杨连续车削，因此对刀具的要求较高具有良好的抗冲击性、韧性、耐磨性。3、数控加工对技术人员的要求数控加工对技术人员的水平要求相当高，数控工艺和程序的质量是保证产品加工质量合格最主要和最关键的因素。数控加工时，产品的质量完全靠数控工艺和数控程序来保证。产品加工的具体细节在进行工艺设计和程序编制时必须全面考虑，只有设计正确才能保证产品加工的质量要求。在数控加工朝高速、超高速和复合化加工方向发展的趋势下，对技术人员就提出了更高的要求。三、盘类套件加工工艺分析1、零件的结构特点图1 盘类套件零件由两部分组成，零件的加工特点是由平面加工、孔加工、腔槽加工、轮廓加工、型面加工。同时也有配和加工。（1）零件1的结构分析： 4个异型轮廓的尺寸公差为mm； 未标尺寸公差均为0.10mm。图3.1.1是主件，主要加工部件上部,平面加工中要保证尺寸（41）mm，孔加工中有36mm和4-16mm孔，36mm孔是零件的基准孔，4-16mm孔对基准孔36mm对称0.02mm,孔间距为(141.420.02)mm，孔的尺寸精度都是比较高的，梅花形外轮廓120 mm壁厚1.57mm，尺寸40mm对基准对称0.02mm，四方异形搭子除要保证外轮廓尺寸外，还要保证2-164mm尺寸。图2盘类套件（2）零件的配合要求： 曲面和4个异型配合的同时，4-16H7的圆柱销也同时能插入件1与件2相对应的销孔内。 在旋转90、180、270度时，均能达到上述要求。2、零件材料 零件材料为45号钢。3、刀具的选择选择合适的刀具和加工参数，对于金属切屑加工，能取到事半功倍的效果。调质硬度在200HRB左右，外形尺寸180mm*180mm,平口钳夹紧，刀柄夹紧形式有侧固，弹簧夹头夹柄，分为强力和普通ER刀柄 ，32机夹立铣刀切屑参数推荐如下：端铣刀V=150200/min,单齿轮进给量0.10.15mm/r。机夹端铣刀V=150200m/min单齿进给量0.10mm/r。，12整体合金立铣刀为精加工用刀具，尽量不要用于粗加工。四、确定零件的加工工艺 拟订工艺路线时首先要确定各个表面的加工方法和加工方案。表面加工方法的和方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求。其次是机械加工工序的安排，安排原则是先加工基准面，划分加工阶段，次要表面穿插在各阶段间进行加工、先粗后精。根据以上原则零件1和零件2的工艺路线可采用以下方案：1、图1的加工路线(1)首先用32mm的立铣刀粗铣，切深不得超过5mm，薄壁内可粗铣10mm深，注意各凸台之间及各凸台与薄壁之间由于空间的原因只能用20mm的立铣刀加工，所以在各凸台铣 至相应的深度时，换用20mm的立铣刀继续粗加工去量，然后用该刀精加工所有面，半精加工四周凸台的轮廓部分及薄壁的内外面。在这里除了要合理选择在加工不同刀具的切屑用量，更主要的是能灵活运用数控系统中的旋转功能。(2)用8mm球头铣刀对所有孔点窝。(3)用11的转头钻周边4-11mm孔，钻中心12mm孔至11mm。(4)用20mm的立铣刀扩铣中心（36）mm孔至20mm,再用32mm的立铣刀扩铣至32mm.然后再用20mm的立铣刀圆弧插补周铣至35.8mm。(5)用12mm的涂层整体合金立铣刀精铣薄壁的内外面，对于该工件的闭合薄壁为了克服加工过成中让刀现象，所以先精铣其外面，然后用该刀精铣四周凸台的轮廓部分；扩中心孔12mm孔至尺寸要求；扩铣周边4-（16）mm深20mm孔至15.95mm。在加工中除了要灵活运用数控系统中的旋转功能外，还要用半径补尝功能来保证2-（141.420.02）mm,2-(164)mm以及2-(40)mm,3-(91.8)mm等尺寸。(6)用25mm精镗刀，精镗中心（36）mm孔至尺寸。(7)用8mm球头铣刀加工四周凸台的R3圆弧倒角；加工中心的球面。 (8)用立铣刀加工出15度的斜面。 (9)用（16H7）mm的铰刀周边4-（16）mm深20mm孔至尺寸要求。2、图2的加工路线（1）首先用32mm立铣刀粗铣去量，切深不得超 5 mm梅花槽及4个长方行槽粗铣至10.5mm深，4个异形槽粗铣至3.5mm深，轮廓方向单边留量0.5mm，换用20mm的立铣刀半精加工所有槽及面，槽轮廓方向单边留量0.1mm.在这里同样用数控系统旋转功能。（2）用8mm球头铣刀对所有孔点窝。（3）用12mm的涂层整体合金立铣刀精铣所有槽及面，扩铣中心12mm孔至尺寸要求；扩铣周边4-（16）mm孔至15.95mm。在加工除了 要灵活运用数控系统的旋转功能外，还要用半径补偿功能来保证2-（141.420.02）mm,2-(164)mm以及2-(41)mm,2-(147)mm 和2-（91.8）mm等尺寸。（4）：用（16H7）mm的铰刀铰周边4-（16）mm孔至尺寸要求。五、盘类零件加工程序1、零件1的程序 (1)梅花曲线外轮廓O04 21G54 （选择坐标系）M03 S1500 G01 F500（主轴正转 转速1500r/min 进给为500mm/min）G01 Z10 (Z轴快速定位)X0 Y0 （X轴Y轴快速定位）G42 X25.9 Y0 D01 （X和Y向进给,并引入刀具半径补偿）G02 X45.9 Y0