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曲面加工参数中刀具切削范围的一些问题
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本人一直用8.0，今天装了个mastercam9.1。 对9.1里曲面加工的一些参数不是很明白：刀具切削范围中的刀具位置内、中、外指的是什么？它应该与二维加工中的刀具补正不一样吧？额外补正又是指什么？
希望有好心人指点一下。本人万分感激。
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到具在 切削 范围内& & 范围中线上&&范围外
切削范可以自己设定
你看字面意思就理解了吧
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我也来学习下。谢谢
路过，学习了。谢谢。
三楼的回答很标准
范围边界用来限制加工区域，画个线试下就知道了。
Powered by数控雕铣曲面加工复杂度计算及切削参数选择方法研究--《重庆大学》2012年硕士论文
数控雕铣曲面加工复杂度计算及切削参数选择方法研究
【摘要】：随着现代制造业的发展，人们对产品在功能和外观上提出了更多的要求，使得市场上的产品型面呈现出复杂性和多样性等两种发展趋势。产品型面设计的日趋复杂给制造加工带来了许多难题，比如表面质量、加工效率和机床能量消耗如何协调满足加工要求的问题。数控雕铣加工作为一种典型的复杂型面数控加工方式，具有高速、小进给、快走刀以及多轴联动加工等特点，能很好地满足复杂曲面精细加工的各种要求，成为现代加工工厂中一种重要的复杂曲面加工方式。为此，本文对复杂曲面数控雕铣加工中的两个关键问题进行了研究。
第一，从数控雕铣加工的工艺特点中来看，数控雕铣适合于复杂曲面的精加工。然而复杂的曲面形状常常使数控雕铣加工工艺规划出现切削参数、刀具参数和走刀方式等选择不适当等问题。将复杂的曲面形状进行量化，将有助于此类问题的解决。为此本文针对数控雕铣加工曲面形状的复杂程度难以精确分析和评价的问题，提出了一种复杂曲面加工几何特征的分类及其量化计算的方法。该方法根据数控加工及其复杂曲面的特点给出了曲面加工几何特征的七类典型分类以及曲面加工复杂度的定义；提出了基于等参数采样法的曲面离散化、基于曲面曲率的区域粗划分以及基于准则的区域组合等三个过程的曲面区域划分方法；详细阐述了基于曲率变化量的曲面加工复杂度计算方法。
第二，切削参数的选择是复杂曲面雕铣加工工艺规划中的一项重要内容，切削参数选择是否合理直接影响到数控雕铣加工的加工效率、加工质量以及能量消耗等性能指标；为此本文在曲面雕铣加工复杂度的研究的基础上展开对数控雕铣切削参数选择方法的研究。建立了基于BP神经网络的数控雕铣切削参数预测模型，结合加权求和评价法对切削方案进行优化选择；将曲面雕铣加工复杂度与切削参数一起作为切削控制变量，建立以加工时间、能量消耗以及表面粗糙度为优化目标的数学模型和BP神经网络模型；运用改进的BP算法对神经网络模型进行训练与测试，达到误差允许的范围内，即达到能够使用的程度；通过Matlab神经网络模块进行网络结构设计、训练与测试，得到能够使用的神经网络。
最后，使用一个浮雕工艺品的数控雕铣加工案例验证本文所提的曲面雕铣加工复杂度计算及切削参数选择方法的正确性和实用性。该方法可为工程师进行雕铣加工切削参数选择提供一定的借鉴。
【关键词】：
【学位授予单位】：重庆大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TG659【目录】：
摘要3-4ABSTRACT4-91 绪论9-17 1.1 研究背景9-11 1.2 国内外研究现状11-14
1.2.1 加工几何特征的研究与发展现状11-12
1.2.2 数控雕铣加工技术的研究与发展现状12-13
1.2.3 切削参数决策技术的研究与发展现状13-14 1.3 研究的意义14-15 1.4 研究内容及组织结构15-16 1.5 本章小结16-172 数控雕铣加工技术特点分析17-27 2.1 数控雕铣加工的基本原理17-18 2.2 数控雕铣加工支撑基础18-23
2.2.1 典型雕铣加工工艺19-20
2.2.2 雕铣 CAD/CAM 软件20-21
2.2.3 数控雕铣机床21-23 2.3 数控雕铣加工的应用领域及加工对象特点23-25
2.3.1 数控雕铣加工的应用领域23-24
2.3.2 数控雕铣加工的对象特点24-25 2.4 数控雕铣加工中的问题25-26 2.5 本章小结26-273 曲面雕铣加工复杂度及其计算方法27-47 3.1 复杂曲面加工几何特征27-28 3.2 曲面雕铣加工复杂度定义28-29 3.3 曲面雕铣加工复杂度的计算方法29-40
3.3.1 复杂曲面建模29-30
3.3.2 复杂度计算策略30-32
3.3.3 曲面区域划分32-37
3.3.4 曲面复杂度计算37-40 3.4 曲面雕铣加工复杂度的计算流程40-41 3.5 案例及分析41-46
3.5.1 典型曲面分析41-43
3.5.2 数控雕铣实验43-45
3.5.3 结果及分析45-46 3.6 本章小结46-474 曲面数控雕铣加工切削参数选择研究47-59 4.1 切削参数的择选及影响因素分析47-49
4.1.1 雕铣加工切削参数47-48
4.1.2 切削参数影响因素分析48-49 4.2 切削参数优化的一般数学模型建立49-50 4.3 切削参数选择方法50-51 4.4 基于 BP 神经网络的切削参数预测模型的建立51-58
4.4.1 BP 神经网络模型51-52
4.4.2 BP 神经网络结构52-53
4.4.3 BP 神经网络算法53-54
4.4.4 实验数据样本54-56
4.4.5 数据预处理56
4.4.6 网络训练与测试56-58 4.5 本章小结58-595 应用案例59-65 5.1 浮雕工艺品的工艺规划59-61
5.1.1 浮雕工艺品工艺规划59-60
5.1.2 曲面复杂度分析60-61 5.2 雕铣加工切削参数选择61-62
5.2.1 神经网络方法选择切削参数61-62
5.2.2 传统方法选择切削参数62 5.3 数控编程及雕铣加工62-65
5.3.1 数控编程62-63
5.3.2 雕铣加工63-64
5.3.3 结果分析64-656 结论和展望65-67致谢67-69参考文献69-73附录73 A. 攻读硕士学位期间发表的论文目录73 B. 攻读硕士学位期间参加的科研项目73 C. 攻读硕士学位期间获奖情况73
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第1页共25页学生毕业设计（论文）题目平板类零件的数控铣削加工工艺学生姓名学号所在院系机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级指导教师职称201年月日教务处制第2页共25页平板类零件的数控铣削加工工艺摘要该论文以左右零件配合件加工工艺为主，主要对典型配合件加工中，存在的问题进行分析，并尝试着通过对加工工艺的改善，达到改善以及解决这些问题，如加工中的变形问题，提高加工零件的加工精度及配合件的配合精度等问题。加工前，通过对零件的结构特点，尺寸精度，形位精度，加工难点及工艺关键点的研究和分析，通过改进加工工艺，使零件的加工精度得以提高，并且使左右两件的配合达到配合精度的要求，尺寸精度，形位公差以及表面粗糙度的加工通过对此性能在加工中得以一次完成，而且对零件的加工工艺规律进行总结，分析在加工中易出现的问题，提高对此类零件在加工中心的加工过程中的准确性、实用性，以达到精简加工过程，稳定加工质量的目的。关键词数控铣床数控工艺编程第3页共25页目录1绪论...................................................................................................................................................41.1数控机床的产生和发展.......................................................................................................41.2数控机床的加工特点...........................................................................................................52数控铣削加工工艺...........................................................................................................................52.1零件的工艺分析...................................................................................................................52.2装夹方案的确定...................................................................................................................72.3数控加工刀具.......................................................................................................................72.4切削用量的确定...................................................................................................................92.5切削液的选择.......................................................................................................................92.6加工阶段的划分.................................................................................................................102.7工序的划分.........................................................................................................................102.7.1工序的划分原则.....................................................................................................102.7.2工序划分的方法.....................................................................................................112.8工艺文件的制定.................................................................................................................113零件铣削加工工艺分析.................................................................................................................113.1分析零件图.........................................................................................................................113.2确定装夹方案.....................................................................................................................133.3确定加工刀具.....................................................................................................................133.4零件加工工艺.....................................................................................................................133.4.1机械加工工艺卡片.................................................................................................133.4.2数控加工工序卡片.................................................................................................144数控编程.........................................................................................................................................164.1数控编程的分类.................................................................................................................164.2编程方法的选择.................................................................................................................164.2.1宏程序的基本概念.................................................................................................164.2.2确定编程方法.........................................................................................................204.3数控加工程序清单.............................................................................................................204.3.1工序2的加工程序.................................................................................................204.3.2工序3的加工程序.................................................................................................214.3.3工序5的加工程序.................................................................................................22致谢....................................................................................................................................................24参考文献............................................................................................................................................25第4页共25页平板类零件的数控铣削加工工艺1绪论1.1数控机床的产生和发展数控机床NumericalControlMachineTools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MCMachiningCenter，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年代后期，出现了PCCNC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，使我国数控机第5页共25页床在品种上、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0.005～0.01mm之间，不受零件复杂程度的影响。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。2数控铣削加工工艺2.1零件的工艺分析（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，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，第6页共25页以减小使用的铣刀的数量，保证零件表面光滑。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。第7页共25页2.2装夹方案的确定（1）定位基准的选择在选择定位基准时，应该减小装夹的次数，尽量做到在一次安装中能够把零件上所有要加工的表面都加工出来。一般选择零件上不需要铣削加工的表面或者孔作为定位基准。对于薄壁的零件，选择的定位基准应该有利于提高加工的刚性，以减小切削变形。并且定位基准应该和设计基准重合以减小定位误差对尺寸精度的影响。（2）夹具的选择在选择夹具的时候有两个基本的要求。一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对的固定二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调试夹具及其它通用夹具，来缩短生产准备时间、节省生产费用。在成批量生产时，采用专用夹具，来提高效率。在选择夹具时还要保证零件的装卸要快速、方便、可靠。夹具上各部件应不妨碍机床对零件各表面的加工。2.3数控加工刀具刀具的选择是数控加工工艺中的主要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工的质量。数控机床在选用刀具时，通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。数控机床对刀具的要求比普通机床要高、除了要求较好的刚性和尺寸稳定性、较长的寿命、良好的切削性能外，还要求安装调整方便。选择刀具时，还要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应，即选择的刀具的几何形状应依据加工曲面的具体情况而定（1）刀具选择的基本要求刀具的刚性要好。为提高生产效率而采用大切削用量时，需要刚性好的刀具，刚性差的刀具在大切削用量时很容易断刀。要保证被加工表面的形状精度，用刚性差的刀具在大切削力的作用下，会产生变形而形成让刀，使加工的型面出现斜面。当被加工的零件表面的加工的余量不一样的时候，若采用刚性好的刀具就可以不必换刀，从而减少了换刀次数。刀具的耐用度要高。由于数控铣床靠程序来控制精度，刀具如果磨损很快，则被加工零件的尺寸精度和型面精度就很难保证，故要用耐用度高的刀具。同时，刀具参数、几何角度、排屑性能等因素也要综合的考虑。（2）数控加工刀具材料高速钢。又称白钢，它含有W、Cr、Mo、V、Co等元素。它不仅可以用来制造钻头、铣刀，还可以用量制造齿轮刀具、成形铣刀等复杂刀具。但由于其允许的切削速度较低（50m/min），所以大多用于数控机床的低速加工。第8页共25页硬质合金。硬质合金是有硬度和熔点都很高的碳化物（WCTiC等），用comoni做粘结剂制成的粉末冶金产品。在中速和大切削中发挥出优良的切削性能。常用的硬质合金有钨钴合金、钨钛合金等。陶瓷材料。陶瓷是含有金属氧化物和氮化物的无机非金属材料。陶瓷材料具有高硬度、高强度、耐磨性好、化学性能稳定性好、摩擦因素低、价格低廉等优点。立方氮化硼（CBN）。CBN是人工合成的高硬度材料，其硬度和耐磨性仅次于金刚石，有极好的高温硬度，与陶瓷材料相比，其耐热性和化学稳定性稍差，但冲击韧度和抗破坏性能较好。聚晶金刚石（PCD）。PCD作为最硬的刀具材料，硬度很高，具有很好的耐磨性，它能够以高硬度和高精度加工软的有色金属材料，但它对冲击敏感，容易破裂，而且对黑色金属中的铁的亲和力强，容易引起化学反应，一般只能用于加工非铁零件。（3）铣削加工刀具在选择铣刀时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。在加工时，对于平面零件的周边轮廓常采用立铣刀。铣削平面时常采用面铣刀。在选择铣刀时应该注意以下几点刀具半径r应该小于零件内轮廓面的最小曲率半径（一般为其0.80.9左右）零件的加工高度H小于等于（1/41/6）r，以保证刀具具有足够的刚度对不通孔或深槽，选取LH510mm,其中L为刀具切削部分的长度，H为零件的高度加工外型及通槽时，选取LHR510mm,其中R为刀尖角半径。在用面铣刀铣削表面时，粗铣时，铣刀直径要小些，因为粗铣切削时切削力大，选择小直径的铣刀可以减小切削力矩。精铣时，铣刀直径要大些，尽量包容工件的整个表面加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀伤痕。在铣削立体型面和变斜角轮廓外形时,常用球头铣刀、环形刀、鼓形刀和盘铣刀等。球头铣刀和环形刀用于加工立体面，鼓形刀和锥形刀用于加工一些变斜角的零件。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较平坦的部分时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应该采用环铣刀。在内轮廓加工时，要注意刀具的半径小于轮廓曲线的最小曲率半径，在自动换刀机床中要预先测好刀具的结构尺寸和调整尺寸，以便在加工时进行刀具的补偿。（4）孔加工刀具数控孔加工的刀具常用的有钻头、镗刀、铰刀和丝锥等。钻头。一般钻孔的深度约为直径的5倍，细长孔的加工易于折断，要注意排削和冷却，在钻孔前最好先钻中心孔。镗刀。镗刀按切削刃数量可以分为单刃镗刀和双刃镗刀。第9页共25页铰刀。数控机床上所用的铰刀大多是通用标准铰刀。除此之外，还有机夹硬质合金刀片单刃铰刀和浮动铰刀等。2.4切削用量的确定合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。切削用量包括主轴的转速、背吃刀量、进给量。合理选择切削用量的原则粗加工时，一般以提高效率为主，并考虑经济性和加工成本半精加工和精加工时，应该在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性、加工成本。背吃刀量。选择背吃刀量的主要依据是机床、夹具、刀具和工件的刚度。在刚度允许的情况下，尽量选择较大的背吃刀量来减少进给次数，提高生产效率。但在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大，或余量不均匀时，粗加工要分几次进给，并且应该把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。在加工铸、锻件时应该尽量使背吃刀量大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。主轴转速。主轴转速主要根据允许的切削速度选取。而刀具的切削速度主要根据已经选定的背吃刀量、进给量、刀具的耐用度来、工件材料的强度和硬度以及切削加工性来选取。而切削速度与主轴转速的关系如下公式所示wcdvn????1000式中wd切削刃选定点处所对应的工件或刀具的最大回转直径,单位为mmn主轴转速，单位为r/mincv切削速度，单位为m/min进给量（mm/min或mm/r）。进给量的选取主要根据零件的加工精度和表面的粗糙度以及刀具、工件材料性质来选取。当零件的加工精度、表面粗糙度要求高时，进给量应该取小值。最大进给量受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。2.5切削液的选择在金属切削过程中合理的选择切削液，可以改善切屑、工件、与刀具间的摩擦状况，抑制积屑瘤和鳞刺的生长，从而降低切削力和切削温度，减少刀具的磨损和工件的热变形，提高刀具的耐用度，提高加工效率和加工质量。切削液在加工过程中的作用很大，它主要具有冷却作用、润滑作用、清洗作用、防锈作用。常用的切削液主要有水溶液、乳化液、切削油。在选用切削液时，应该注意以下几点在粗加工时，加工的余量大，所选的进给量和背吃刀量也较大，所以会产生大量的切削热，所以选择切削液的主要目的是为了散热在精加第10页共25页工时，对零件加工表面的质量要求高且要尽量的减少刀具的磨损，所以选择切削液的主要的目的是为了提高加工表面的质量和提高刀具的耐用度当工件的材料不同时，选择切削液的主要目和种类也有所不同。当在加工铸铁、黄铜等脆性材料时，一般不用切削液，以免崩脆的切屑粘附在机床的运动部件上。在加工高强度刚和高温合金等难加工的材料时，对冷却液的冷却、润滑作用都有较高的要求，应尽可能采用积压切削液或积压乳化液。在切削有色金属和铜、铝合金时，为了得到较高的表面质量和精度，可以采用1020的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合物。在切削镁合金时，不能用水溶液，以免燃烧。2.6加工阶段的划分当零件的加工质量要求较高时,往往不可能在一道工序内就完成一个或者几个表面的全部加工阶段.必须把整个加工过程按工序性质不同划分为几个阶段1粗加工阶段.在这一阶段中要切除大量的加工余量,使毛坯的形状和尺寸接近零件成品,因此主要的目标是提高生产率。2半精加工阶段。在这一阶段应该为主要表面的精加工做好准备（达到一定加工精度，保证一定的加工余量），并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹等），一般在热处理之前进行。（3）精加工阶段。保证各主要表面达到图样规定的尺寸精度和表面粗糙度要求，主要的目的是全面的保证精加工质量。（4）光整加工阶段。对于零件上精度要求很高，表面粗糙度值要求很小的表面，还需要进行光整加工。主要目标是以提高尺寸精度和减小表面的粗糙度为主，一般不用来纠正形状精度和位置精度。（5）超精密加工阶段。该阶段是按照超稳定，超微量切除等原则，实现加工尺寸误差和形状误差在0.1微米以下的加工技术。2.7工序的划分2.7.1工序的划分原则工序的划分可以采用两种不同的原则工序集中原则和工序分散原则。工序集中的原则就是指每道工序包括可能多的加工内容。将工件的加工集中在少数几道工序内容内完成。工序集中一般使用结构复杂，机械化，自动化程度高的机床。因此工序集中的特点是1）减少了设备的数量，减少了操作工人和生产面积。2）减少工序数目，减少运输工作量，简化了生产计划工作，缩短了生产周期。3）减少了工件的装夹次数，不仅有利于提高生产率，而且由于一次装夹下加工了许多的表面，也易于保证这些表面的加工精度。4）工序分散原则就是将工件的加工分散在较多的工序内进行。每道工序的加第11页共25页工内容很少，最小时即每道工序仅完成一个简单的工步。其特点是①采用了比较简单的机床和工艺设备。②对工人的技术要求低。③生产设备工作量小，容易变换产品。④设备数量少，工人数量多，生产面积大。2.7.2工序划分的方法（1）按所用的刀具划分。即在一次安装过程中尽可能用一把刀具加工出可能加工的所有部分，然后再换另一把刀加工其他的部位。即以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序。（2）按安装次数划分。即以每一次装夹完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适应于加工内容不多的工件。（3）按粗、精加工划分。即以粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法使用于加工后变形较大，需要粗、精加工分开的零件。（4）按加工部位划分。即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。对于加工表面多而复杂的零件，可以按结构特点分为几个加工部分，每一部分为一道工序。2.8工艺文件的制定零件的加工工艺设计完成以后，就应该将有关的内容填入各种相应的表格或者卡片中，以便贯彻执行并将其作为编程和生产技术准备的依据。这些表格或者卡片被称为工艺文件。数控加工的工艺文件除了包括机械加工工艺过程卡、机械加工工艺卡、数控加工工序卡外，还包括数控加工刀具卡。其中，数控加工工序卡是用来编制程序的依据，以及用来指导操作者进行生产的一种工艺文件。它的内容包括工序及各工步的加工内容本工序完成后工件的形状、尺寸和公差各工步切削参数本工序所用的机床、刀具和工艺安装等。数控加工刀具卡主要包括刀具的详细资料，有刀具号、刀具名称及规格、刀辅具等。它也是用来编制零件加工程序和指导生产的重要工艺文件。3零件铣削加工工艺分析3.1分析零件图如图3.1所示零件图，从图的整体结构可得知该零件属于平板型零件，该零件主要由直线、圆弧、孔以及曲面构成，主要加工部位有外形轮廓、圆柱、孔、槽以及球面等，加工部位多，形状复杂，需要进行多次装夹才能完成所有工序。图3.1为该零件的三视图，由于幅面的关系，图上有些尺寸模糊，有看不清之处请参考CAD图纸。从图上可以看出，该零件的尺寸精度要求较高，最高公差为0.022mm，即两通孔的公差此外，两通孔与基准线之间有位置度要求,在对刀和加工时需要加以保第12页共25页图3.1零件图第13页共25页证零件的表面粗糙度较高，为Ra1.6um，在数控铣削中，最高可达到Ra0.8um，因此，可以达到此要求。根据该零件的这些特性，确定其毛坯为140mm110mm50mm，材料为锻件铝。3.2确定装夹方案从图3.1可以看出，该零件结构形状复杂，需要加工的部位较多，且都不能在一次装夹中完成，因此需要多次装夹才能够加工完成，但是该零件的所有工序均可以选择机用虎钳进行装夹。因此我们确定该零件的装夹方案如下所述第一次装夹首先，采用机用虎钳装夹零件边缘，向上伸出凸台高度为40mm，铣削零件一个表面，使其表面粗糙度保证在1.6，无需铣削太深，确保铣削完成后，保证凸台高度至少在33mm然后，铣削零件外轮廓保证尺寸120和90在公差范围内。第二次装夹采用机用虎钳装夹12090的90两对边，铣削零件表面，保证零件总厚度为35mm并在公差范围内，铣削圆柱凸台，钻两通孔。第三次装夹改用刨床，刨削加工沟槽。第四次装夹以零件底面及两通孔定位，采用压板压紧，铣削球面、零件图左边圆弧轮廓。3.3确定加工刀具刀具的合理选择将决定零件的表面加工质量及加工效率，根据前面2.3节所讲述的原则及注意事项，确定该零件的加工刀具如表3.1所示。表3.1数控加工刀具卡片刀具号刀具名称刀具规格刀具材料加工表面T01面铣刀直径120mm合金铣削零件上下两表面T02立铣刀?20mm合金铣削零件圆柱凸台T03中心钻?5mm高速钢钻两通孔的中心孔T04麻花钻?9.7mm高速钢钻两通孔的底孔T05铰刀?10H8合金铰?10H8两通孔T06立铣刀?16mm合金铣削零件左边圆弧轮廓T07球头铣刀?16mmR8mm合金铣削球面3.4零件加工工艺3.4.1机械加工工艺卡片机械加工工艺卡片是设计者在零件加工之前为加工者制定的一项工艺性卡片，加工者未经设计者的允许，不得擅自更改，填写机械加工工艺卡片是一项严第14页共25页谨的工作，它的合理制定直接影响到零件的加工质量及加工效率，因此需要设计者有较强的专业知识以及加工经验，该零件的机械加工工艺卡片如表3.2所示。表3.2机械加工工艺过程卡片序号工序名称工序内容设备及工装1备料制作毛坯140mm110mm50mm铝板2铣铣削零件表面，铣削外轮廓9012032数控加工中心、机用虎钳3铣铣削零件表面，保证总厚度30mm，铣削圆柱凸台，钻铰两通孔数控加工中心、机用虎钳4刨刨削沟槽刨床5铣铣削球面、左边圆弧轮廓数控加工中心、机用虎钳6钳去毛刺锉刀7检检验各尺寸是否合格3.4.2数控加工工序卡片工序2数控加工工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号铝板工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间200002虎钳数控加工中心机加车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给量mm/min背吃刀量mm备注1粗铣零件表面T01?120mm面铣刀自动2精铣零件表面T01同上自动3粗铣外轮廓T02?20mm立铣刀自动4精铣外轮廓T02同上自动工序3第15页共25页数控加工工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号铝板工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间300003虎钳数控加工中心机加车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给量mm/min背吃刀量mm备注1粗铣零件表面T01?120mm面铣刀自动2精铣零件表面，保证总厚度为30mmT01同上自动3粗铣圆柱凸台T02?20mm立铣刀自动4精铣圆柱凸台T02同上自动5钻中心孔T03?5mm中心钻1200120自动6钻底孔T04?9.7mm麻花钻8501003自动7铰孔T05?10H8铰刀30030自动工序5数控加工工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号铝板工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间300003虎钳数控加工中心机加车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给量mm/min背吃刀量mm备注1铣球面T07?16mmR8mm球头铣刀自动2粗铣圆弧外轮廓T06?16mm立铣刀自动3精铣圆弧外轮廓T06同上自动第16页共25页4数控编程4.1数控编程的分类数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程的方法。手工编程在目前仍是广泛采用的编程方式，即使在自动编程高速发展的将来，手工编程的重要地位也不可取代，仍是自动编程的基础。在先进的自动编程方法中，许多重要的经验都来源于手工编程，并不断丰富和推动自动编程的发展。（2）自动编程自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需根据加工对象及工艺要求，借助数控语言编程系统规定的数控编程语言或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简便的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘出所编程序的图形及进给轨迹，所以能及时地检查程序是否有错，并进行修改，得到正确的程序。4.2编程方法的选择本题中的零件结构形状复杂，涉及到曲面加工，按理说选择自动编程进行加工，考虑到自动编程程序较多，不便于修补，因此采用手工编制，这就引用到了宏程序，由于曲面加工轨迹复杂，采用普通的代码编程无法实现曲面的加工，因此宏程序诞生了，下面来简单介绍一下宏程序的一些使用方法。4.2.1宏程序的基本概念虽然子程序对编制相同的加工程序非常有用，但用户宏程序由于可以使用变量、算术和逻辑运算及条件转移，使得编制形状相同的通用加工程序（例如型腔加工宏程序和用户固定循环）更简便。使用时，加工程序可用一条简单指令调出用户宏程序，和调用子程序完全一样。加工程序用户宏程序O0R50.0L2M30OG01G42X1Y1F300G02X1Y1R1;M99;第17页共25页①变量普通加工程序直接用数值指定G代码和移动距离例如G01和X100.0。使用用户宏程序时，数值可以直接指定或用变量指定。当用变量时，变量值可用程序或用MDI面板操作改变。说明A、变量的表示通用编程语言允许对变量命名，但用户宏程序不行。变量用变量符号（）和后面的变量号指定。例如1表达式可以用于指定变量号。此时，表达式必须括在括号中。例如1212B、变量的类型变量根据变量号可以分成四种类型变量号变量类型功能0空变量该变量总是空,没有值能赋给该变量.133局部变量局部变量只能用在宏程序中存储数据,例如,运算结果.当断电时,局部变量被初始化为空.调用宏程序时,自变量对局部变量赋值,公共变量公共变量在不同的宏程序中的意义相同.当断电时,变量100199初始化为空.变量500999的数据保存,即使断电也不丢失.1000系统变量系统变量用于读和写CNC运行时各种数据的变化,例如,刀具的当前位置和补偿值.C、变量值的范围局部变量和公共变量可以有0值或下面范围中的值或102到1047如果计算结果超出有效范围,则发出P/S报警NO.111.D、小数点的省略当在程序中定义变量值时，小数点可以省略。例当定义1＝123变量1的实际值是123.000。变量的引用为在程序中使用变量值，指定后跟变量号的地址。当用表达式指定变量时，要把表达式放在括号中。例如G01X12F3;被引用变量的值根据地址的最小设定单位自动地舍入。例如当G00X/;以1/1000mm的单位执行时，CNC把123456赋值给变量1,实际指F300第18页共25页令值为G00X12346.改变引用变量的值的符号，要把负号（－）放在的前面。例如G00X－1当引用未定义的变量时，变量及地址都被忽略。例如当变量1的值是0，并且变量2的值是空时，G00X1Y2的执行结果为G00X0。双轨迹（双轨迹控制）的公共变量对双轨迹控制，系统为每一轨迹都提供了单独的宏变量，但是，根据参数N0.的设定，某些公共变量可同时用于两个轨迹。未定义的变量当变量值未定义时，这样的变量成为空变量。变量0总是空变量。它不能写，只能读。引用当引用一个未定义的变量时，地址本身也被忽略。当1当1＝0G90X100Y1G90X100G90X100Y1G90X100Y0b运算除了用赋值以外，其余情况下与0相同。当1时当1＝0时2＝12＝2＝12＝02＝52＝02＝52＝02＝112＝02＝112＝0c条件表达式EQ和NE中的不同于0。当1时当1＝0时1EQ0成立1EQ0不成立1NE0成立1NE0不成立1GE0成立1GE0不成立1GT0不成立1GT0不成立限制程序号，顺序号和任选程序段跳转号不能使用变量。例下面情况不能使用变量第19页共25页01/2G00X100.0;N3Y200.0;②算术和逻辑运算下面表中列出的运算可以在变量中执行。运算符右边的表达式可包含常量和或由函数或运算符组成的变量。表达式中的变量j和k可以用常数赋值。左边的变量也可以用表达式赋值。功能格式备注定义ij加法减法乘法除法ij/k;正弦反正弦余弦反余弦正切反正切itanjiatanj/k角度以度指定，90o30表示为90.5度。平方根绝对值舍入上取整下取整自然对数指数函数iSQRTj;iABSj;iROUNGj;iFIXj;iFUPj;iLNj;iEXPj;或异或与ijORk;ijXORk;ijANDk;逻辑运算一位一位地按二进制数执行。从BCD转为BIN从BIN转为BCDiBINj;iBCDj;用于与PMC的信号交换。说明角度单位函数SIN,COS,ASIN,ACOS,TAN和ATAN的角度单位是度。如90°30表示为90.5度。第20页共25页ARCSINiASINj（1）取值范围如下当参数（NO.60040）NAT位设为0时，270°～90°当参数（NO.60040）NAT位设为1时，－90°～90°（2）当j超出－1到1的范围时，发出P/S报警NO.111.（3）常数可替代变量jARCCOSi＝ACOSj取值范围从180°～0°当j超出－1到1的范围时，发出P/S报警NO.111.常数可替代变量j。4.2.2确定编程方法根据零件的加工工艺过程的安排，确定该零件的球面加工采用宏程序编制，其余部分的加工均采用G代码编制，对于圆弧轮廓部分的铣削则需要采用分层铣削，下面对该零件的加工程序进行解析。4.3数控加工程序清单4.3.1工序2的加工程序本次装夹主要加工零件的表面以及零件的外形轮廓，使用的刀具仅为T01，加工程序如下程序部分解释说明OM01G00G90G54X150Y5M03S800G43H1Z25M08G00Z0.5G01X150F150开始铣削平面Z0F0F120G00Z150T02M06M01G00G90G54X90Y90M03SG42G00X70D01建立刀具半径右补偿G01Y60F150开始铣削零件外轮廓X20第21页共25页Y60X70G40X90F200取消刀具半径右补偿G00Z150M304.3.2工序3的加工程序本次装夹加工的部位有零件大平面，圆柱凸台，两通孔，使用的刀具可参见工序3的数控加工工序卡片，加工程序如下程序部分解释说明OG00G90G54X150Y5M03S800G43H1Z25M08G00Z0.5G01X150F150铣削平面Z0F0F120G00Z150T02M06G00G90G54X30Y90M03SZ50M08G00Z15G01X0F150G03J40R40铣削圆柱凸台G01Y100F200G00Z150T03M06G00G90G54X10Y20M03SZ50M08G81Z2R2F120钻中心孔X10Y20G80G00Z150T04M06G00G90G54X10Y20M03S850第22页共25页G43H4Z50M08G83Z32R2F100钻底孔X10Y20G80G00Z150T05M06G00G90G54X10Y20M03S300G43H5Z50M08G81Z32R2F30铰孔X10Y20G80G00Z150M304.3.3工序5的加工程序该工序中主要加工球面和左端圆弧轮廓，其加工程序如下程序部分解释说明OM01G00G90G54X0Y70M03SZ50M08G00Z
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平板类零件的数控铣削加工工艺 【优秀】【1张CAD图纸全套】【数控编程类】【SK002】全套设计请加QQ 】二维图.dwg实体图.mxe铣削零件的数控加工工艺.doc平板类零件的数控铣削加工工艺摘 要该论文以左右零件配合件加工工艺为主，主要对典型配合件加工中，存在的问题进行分析，并尝试着通过对加工工艺的改善，达到改善以及解决这些问题，如：加工中的变形问题，提高加工零件的加工精度及配合件的配合精度等问题。加工前，通过对零件的结构特点，尺寸精度，形位精度，加工难点及工艺关键点的研究和分析，通过改进加工工艺，使零件的加工精度得以提高，并且使左右两件的配合达到配合精度的要求，尺寸精度，形位公差以及表面粗糙度的加工通过对此性能在加工中得以一次完成，而且对零件的加工工艺规律进行总结，分析在加工中易出现的问题，提高对此类零件在加工中心的加工过程中的准确性、实用性，以达到精简加工过程，稳定加工质量的目的。关键词 数控 &铣床 &数控工艺 &编程目录1绪论41.1数控机床的产生和发展41.2数控机床的加工特点52数控铣削加工工艺52.1零件的工艺分析52.2装夹方案的确定72.3数控加工刀具72.4切削用量的确定92.5切削液的选择92.6加工阶段的划分102.7工序的划分102.7.1工序的划分原则102.7.2工序划分的方法112.8工艺文件的制定113零件铣削加工工艺分析113.1分析零件图113.2确定装夹方案133.3确定加工刀具133.4零件加工工艺133.4.1机械加工工艺卡片133.4.2数控加工工序卡片144数控编程164.1数控编程的分类164.2编程方法的选择164.2.1宏程序的基本概念164.2.2确定编程方法204.3数控加工程序清单204.3.1工序2的加工程序204.3.2工序3的加工程序214.3.3工序5的加工程序22致谢24参考文献25平板类零件的数控铣削加工工艺1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，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0.005～0.01 mm之间，不受零件复杂程度的影响。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。参考文献1.任殿阁，张佩勤主编《设计手册》．辽宁科学技术出版社．1991年9月2.付铁主编《计算机辅助机械设计实训教程》．北京理工大学出版社．3.方世杰主编《机械优化设计》．机械工业出版社．2003年3月4.曹桄 高学满主编 《金属切削机床挂图》．上海交通大学出版社．1984年8月5.吴宗泽 罗圣国主编 《机械设计课程设计手册》．高等教育出版社．1982年12月6.华东纺织工学院 哈尔滨工业大学 天津大学．《机床设计图册》．上海科学技术出版社
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