河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 河南工业职业技术学院毕业论文题目：铣刀头的设计加工班 级：姓 名：专 业：数控技术及应用指导教师：答辩日期：2008年6月20日1 摘 要铣刀头是用在铣床上的，用来加工工件的，精度要求是较高。其材料硬度的选用也很重要，要进行调制处理的。否则是无法使用的，也没有安全系数。高速旋转，或加工时达不到受力要求，均可能造成事故。铣刀头主要是由带轮、轴、端盖、座体等16个部件组成，但好多部件都是标准件，没有必要制造，可以向生产该标准件的厂家直接购买，可以节约时间，降低成本，提高生产效率。此次数控加工，主要加工带轮、轴、端盖、座体四个主要的非标的部件。部件带轮需要铸造，然后在铣床上铣削加工，后要热处理；部件轴的加工特重要，主要在车床上加工，在铣键槽时，在铣床上加工，要热处理，以达到所需要的性能要求，满足使用条件；部件端盖可以在车床上加工，也可在铣床上加工，此次加工是在铣床上加工，这样加工的精度更高，减少装夹次数，提高精度。部件座体需要铸造，而后在铣床上加工。在铣床上加工较复杂的部件，用CAM辅助生成程序，可以节约很多时间，提高效率。自动编程，是数控发展的必然。关键词： 手动编程 自动编程 装夹 加工工艺 PRO/E CAD CAM 目 录摘 要(1)1 数控加工技术的概述(4)1.1 数控编程的基本概念(4)1.2 数控编程技术的发展概况(4)1.3 数控加工技术的适应性(5)2 数控铣削加工工艺与编程2.1数控铣床的主要加工对象(6)2.2数控铣削加工工艺规程的制定(7)3 数控铣床的程序编制3.1坐标系统及相关指令(10)3.2尺寸形式指令(10)3.3常用的辅助指令(11)3.4螺旋线指令的插补(11)3.5刀具补偿指令及其编程(11)3.6参考点相关指令(13)3.7子程序(14)3.8镜像加工指令(15)4 数控加工工艺分析4.1 毛坯的选择(15)4.2 数控机床的选择(18)4.3 加工工艺的分析(18)4.4 加工工序和工步的划分(21)4.5 基准的选择(22)4.6 夹具的正确选择(22)4.7 切削用量的合理选择(26)5 数控加工程序致 谢(41)参考文献(42)毕业设计任务书(43)1.数控加工技术的概述随着科学技术和社会生产的不断发展，机械制造技术发生了深刻的变化，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品的生产设备提出了高性能、高精度和高自动化的要求。数控技术是近代发展起来的一种自动控制技术，是机械加工现代化的重要基础与关键技术。应用数控加工可大大提高生产率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工，易与在工厂或车间实行计算机管理，还是车间设备总数减少，节省人力，改善劳动条件，有利于加快产品的开发和更新换代，提高企业对市场的适应能力和综合经济效益。数控加工技术的应用，使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程联为一体，使零件的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工艺规划（CAPP）和计算机辅助制造（CAM）的一体化成为现实，使机械加工的柔性自动化水平不断提高。社会生产力的不断提高和科学技术的飞速发展，机械制造技术有了深刻的变化。由于社会对产品多样化的需求更加强烈多品种，中小批量生产比重明显增强，采用机械传动的普通加工设备已难于适应高效率、高质量、多样化的加工要求机床数控技术的应用。一方面，促使机械加工的大量前期准备工件与机械加工过程连为一体；另一方面，促使机械加工的全过程与柔性自动化水平不断提高，即提高了制造系统适应各种生产条件变化的能力。1. 1数控编程的基本概念数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutterlocationpoint简称CL点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。1. 2数控编程技术的发展概况数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT（AutomaticallyProgrammedTool）。其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APTAC（Advancedcontouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（SculpturedSurface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。 采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。 针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。到了80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。 在集成化方面，以开发符合STEP（StandardfortheExchangeofProductModelData）标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的热点；在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。1.3数控技术加工的适应性 数控机床是一种高度自动化的机床，有一般机床所不具备的许多优点，所以数控机床加工技术的应用范围在不断扩大，但数控机床这种高度机电一体化产品，技术含量高，成本高，使用与维修都有较高的要求。根据数控加工的优缺点和国内外大量应用实践，一般可按适应程度将零件分为下列三类： 1.最适应数控加工的零件类 1）形状复杂，加工精度要求高，用普通的机床很难加工或虽然能加工但很难保证加工质量的零件。2）用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件。3）具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒形零件。4）必须在一次装夹中合并完成铣、镗、铰或攻螺纹等多工序的零件。2.较适应数控加工零件类1） 在通用机床上加工必须制造复杂的专用工装的零件。2） 需要多次更改设计后才能定型的零件。3） 在通用机床上加工需要做长时间调整的零件。4） 用通用机床加工时，生产效率很低或体力劳动强度很大的零件。3.不适应数控加工零件类1）生产批量大的零件 2）装夹困难或完全靠找定位来保证加工精度的零件。3）加工余量很不稳定的零件，且在数控机床上无在线检测系统用于自动调整零件坐标位置。4）必须用特定的工艺装备协调加工的零件。总上所述，建议：对于多品种小批量零件；结构复杂，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和需要最小生产周期的急需零件采用数控加工。2.数控铣削加工工艺与编程铣刀头的加工大多是在铣床上加工的，总体以铣床加工为主，车床加工为辅，下面主要对数控铣削加工工艺与编程进行阐述。2.1数控铣床的主要加工对象数控铣床的主要加工对象有：1平面类零件2. 变斜角类零件3曲面类(立体类)零件。2.2数控铣削加工工艺规程的制订数控加工程序不仅包括零件的工艺规程，还包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸和铣床的运动过程等，所以必须对数控铣削加工工艺方案进行详细的制定。1数控铣削加工的内容（1）零件上的曲线轮廓，特别是由数学表达式描绘的非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓；（2）已给出数学模型的空间曲面；（3）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；（4）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；（5）以尺寸协调的高精度孔或面；（6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面；（7）采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。2零件的工艺性分析（1）零件图样分析1）零件图样尺寸的正确标注；2）零件技术要求分析；3）零件图上尺寸标注是否符合数控加工的特点。（2）零件结构工艺性分析1）保证获得要求的加工精度；2）尽量统一零件外轮廓、内腔的几何类型和有关尺寸；3）选择较大的轮廓内圆弧半径；4）零件槽底部圆角半径不宜过大；5）保证基准统一原则；6）分析零件的变形情况。（3）零件毛坯的工艺性分析1）毛坯应有充分、稳定的加工余量；2）分析毛坯的装夹适应性；3）分析毛坯的余量大小及均匀性。3工艺路线的确定（1）加工方法的选择1）内孔表面的加工方法2）平面的加工方法3）平面轮廓加工方法4）曲面轮廓加工方法。（2）加工阶段的划分1）有利于保证加工质量；2）有利于及早发现毛坯的缺陷；3）有利于设备的合理使用。（3）工序的划分1）按所用刀具划分工序的原则；2）按粗、精加工分开，先粗后精的原则；3）按先面后孔的原则划分工序。（4）加工顺序的安排1）切削加工工序的安排a基面先行原则；b先粗后精原则；c先主后次原则；d先面后孔原则。2）热处理工序的安排a预备热处理；b消除残余应力；c最终热处理。3）辅助工序的安排4）数控加工工序与普通工序的衔接（5）装夹方案的确定（组合夹具的应用）（6）进给路线的确定加工路线的确定原则主要有以下几点：1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面质量，且效率要高；2）使数值计算简单，以减少编程运算量；3）应使加工路线最短，这样既可简化程序段，又可减少空走刀时间。1）顺铣和逆铣的选择2）铣削外轮廓的进给路线（切入、切出）3）铣削内槽的进给路线（行切法、环切法）4）铣削曲面的进给路线4刀具选择（1）数控刀具材料：高速钢、硬质合金、陶瓷、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼、表面涂层。（2）数控铣削对刀具的要求：刚性好、耐用度高。（3）铣刀的种类：面铣刀、立铣刀、模具铣刀、键槽铣刀、鼓形铣刀、成形铣刀。（4）铣刀的选择减少刀具数量；一把刀具完成其所能进行的所有加工部位；粗精加工的刀具应分开使用；