(論文)基于ug的塑料凹模的數控加工-論文最新優(yōu)秀畢業(yè)論文資料搜集嘔血奉獻

畢業(yè)設計（論文）題目:基于UG的塑料凹模的數控加工 專業(yè): 數控技術 班級: XXX 學號: XXX 姓名: XXX 指導老師: XXX 二一年五月37摘 要 隨著數控技術的發(fā)展，數控技術給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，它對一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。隨著科技的發(fā)展，數控技術也在不斷的發(fā)展更新，現在數控技術也稱計算機數控技術，加工軟件的更新快，CAD/CAM的應用是一項實踐性很強的技術。如像UG , PRO/E , Master CAM ,CAXA制造工程師等。數控技術是技術性極強的工作，尤其在模具領域應用最為廣泛，所以這要求從業(yè)人員具有很高的機械加工工藝知識，數控編程知識和數控操作技能。本文主要通過對復雜零件的數控工藝分析與加工，綜合所學的專業(yè)知識，全面考慮可能影響銑削的因素，設計其加工工藝和編輯程序，完成要求。 關鍵詞: 銑削、CAD/CAM、UG、數控加工AbstractWith the development of numerical control technology, numerical control technology for the traditional manufacturing industry has brought the revolutionary change, manufacturing has become the symbol of industrialization,and with the development of technology and application domain expansion. It is important to some of the development of industry that plays a more and more important role. With the development of science and technology, numerical control technology is in the development of updates. Now, numerical control technology are called computer numerical control technology. The application of CAD/CAM is a practical technique, like UG, PRO/E, Master CAM, CAXA manufacturing engineers, etc.Numerical control technology is highly technical work, especially in the mold domain. Practitioners requires high machining technology knowledge, CNC programming knowledge and skills.This text based on the analysis of nc craft and machining, comprehensive knowledge of professional knowledge, comprehensive consideration the influence factors of milling process, design the craft and editing program, complete requirements.Keywords: milling, CAD/CAM, UG, nc machining目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1選題背景11.2選題意義21.3 論文結構2第2章 零件加工工藝的分析32.1 零件結構的分析32.2毛坯、加工余量分析42.3 定位基準分析5第3章 零件的三維造型53.1 UG軟件介紹53.2 基于UG的零件的建模6第4章 零件加工工藝過程設計84.1 機床選擇84.2 夾具的選擇94.3 工序方案的確定104.4 走刀路線的確定114.5 刀具的選擇154.6 切削用量的選擇174.7 切削液的選擇204.8 對刀點的選擇214.9 工藝文件編制22第5章 零件的數控加工編程235.1 初始參數設定235.2 創(chuàng)建刀具245.3 創(chuàng)建粗加工操作245.4 創(chuàng)建半精加工操作265.5 創(chuàng)建等高加工操作285.6 創(chuàng)建固定軸輪廓加工操作295.7 創(chuàng)建清根加工操作305.8 模擬刀軌及后處理31結 論34參考文獻35致 謝36第1章 緒論1.1選題背景數控（Numerical Control 簡稱:NC）技術是指用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一臺或多臺機械設備動作控制的技術。數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等數控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，對國計民生的一些重要行業(yè)國防、汽車等的發(fā)展起著越來越重要的作用，這些行業(yè)裝備數字化已是現代發(fā)展的大趨勢，如：橋式三、五坐標高速數控龍門銑床、龍門移動式五座標AC擺角數控龍門銑床、龍門移動式三座標數控龍門銑床等。 1.高速化發(fā)展新趨勢隨著數控系統(tǒng)核心處理器性能的進步，目前高速加工中心進給速度最高可達80m/min，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3小時，在普通銑床加工需8小時。 由于機構各組件分工的專業(yè)化，在專業(yè)主軸廠的開發(fā)下，主軸高速化日益普及。過去只用于汽車工業(yè)高速化的機種（每分鐘萬轉以上的機種），現在已成為必備的機械產品要件。 2、精密化加工發(fā)展新趨勢隨著伺服控制技術和傳感器技術的進步，在數控系統(tǒng)的控制下，機床可以執(zhí)行亞微米級的精確運動。在加工精度方面，近10年來，普通級數控機床的加工精度已由10m提高到5m，精密級加工中心則從35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01m)。 3.開放化發(fā)展新趨勢由于計算機硬件的標準化和模塊化，以及軟件模塊化，開放化技術的日益成熟，數控技術開始進入開放化的階段。開放式數控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性。美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結構數控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和技術規(guī)范的制定，預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。 4.復合化發(fā)展新趨勢隨著產品外觀曲線的復雜化致使模具加工技術必須不斷升級，對數控系統(tǒng)提出了新的需求。機床五軸加工、六軸加工已日益普及，機床加工的復合化已是不可避免的發(fā)展趨勢。新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。1.2選題意義在學習了數控加工工藝與裝備機械制造基礎UG數控編程CAD/CAM應用技術數控機床及編程等課程后，為了將所學的知識應用于實際中，加深對知識的掌握程度，提升自身的實際工作能力，故選取基于UG的撥叉凹模的數控銑削加工的課題，綜合所學知識，解決出現的問題，完成設計。本課題主要內容是數控銑削加工，包括了零件圖的審查、工藝的設計、刀具和機床夾具的選擇、切削用量的選擇、UG的建模與編程、后處理等，通過一系列的作業(yè)操作，完成對零件的加工任務。通過此次課題，可以學習到很多加工和工藝方面的知識，為以后工作打下基礎。1.3 論文結構第1章為緒論，介紹選題背景及意義。第2章為零件加工工藝的分析，分析零件結構、工藝性等。第3章為零件的三維造型，利于UG建立零件模型。第4章為零件加工工藝過程設計，設計零件的加工工藝。第5章為零件的數控加工編程，利于UG對零件編程、加工以及后處理。第2章 零件加工工藝的分析2.1 零件結構的分析通過圖形分析可知：1. 零件涉及自由曲面、光滑過渡等復雜造型方法2. 零件可以通過建立草圖、拉伸（包括角度拉伸）、倒圓角、掃掠等常用命令進行造型3. 零件材料為45鋼，而且壁厚較厚，加工中強度足夠夠，不容易變形。4. 由于零件存在5度拔模角，所以在三軸加工中心上一次裝夾完成，斜面利用刀具側刃進行加工。5. 該零件包括曲面、型腔、島嶼、拔模角等結構，形狀比較復雜，但是工序相對容易，表面質量和精度要求不高，所以綜合考慮，工序安排比較關鍵。6. 由于內腔比較深，所以選刀具要選長一些的刀具，同時注意刀具剛度。7. 為了保證加工精度和表面質量，根據毛胚質量（主要是指形狀和尺寸），分析采用一次定位裝夾加工完成，按照先主后次、先近后遠、先里后外、先粗加工后精加工的原則依次劃分工序加工.。2.2毛坯、加工余量分析（1）毛坯分析 根據零件的設計和運用領域等方面，零件材料、性能以及現有的設備要求，選擇零件的材料，板料鋼件為未經淬硬處理的45鋼鍛件。 材料名稱: 優(yōu)質碳素鋼，GB699-88。 退火鋼抗拉強度:600(MPa)； 屈服強度:355(MPa)； 延 長 率:16%斷面收縮率:40%； 布氏硬度: 197（HB）； 特性及應用:未熱處理時：HB229，熱處理：正火。強度較高，塑性和韌性尚好，最常用中碳調質鋼，綜合力學性能良好，用于制作承受負荷較大的小截面調質件和應力較小的大型正火零件，以及對心部強度要求不高的表面淬火零件。 根據情況盡量使各個表面上的余量均勻。由于零件尺寸為300mm250mm100mm，所以選擇毛坯尺寸為310mm260mm110mm的毛料。 （2）加工余量的分析 根據精度要求，該圖的尺寸精度要求較高，即需要有余量的計算，正確規(guī)定加工余量的數值，是完成加工要求的重要任務之一。一般加工余量的大小決定于下列因素:1 表面粗糙度（Ra）；2 材料表面缺陷層深度；3 空間偏差；4 表面幾何形狀誤差；5 裝夾誤差；6 實際的加工要求和材料性能。在具體確定工序的加工余量時，應根據下列條件選擇大?。? 對最后的加工工序，加工余量應達到圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度和精度要求；2 考慮加工方法、設備的剛性以及零件可能發(fā)生的變形；3 考慮零件熱處理時引起的變形；4 考慮被加工零件的大小，零件愈大，由于切削力、內應力引起的變形也會增加，因此要求加工余量也相應地大一些。2.3 定位基準分析定位基準是工件在裝夾定位時所依據的基準。該零件首先在普通銑床上以一個毛坯件的一個平面為粗基準定位，將毛料的精加工定位面銑削出來，并達到規(guī)定的要求和質量，作為夾持面，再以夾持面為精基準裝夾來加工零件，最后再將粗基準面加工到尺寸要求。由于本零件主要是型腔加工，所以只加工六個面到尺寸，在平口虎鉗上裝夾即可完全定位。第3章 零件的三維造型3.1 UG軟件介紹UG（Unigraphics NX）是EDS公司出品的一個產品工程解決方案，它為用戶的產品設計及加工過程提供了數字化造型和驗證手段。Unigraphics NX針對用戶的虛擬產品設計和工藝設計的需求，提供了經過實踐驗證的解決方案。來自UGS PLM的NX使企業(yè)能夠通過新一代數字化產品開放系統(tǒng)實現向產品全生命周期管理轉型的目標。NX包含了企業(yè)中應用最廣泛的集成應用套件，用于產品設計、工程和制造全范圍的開發(fā)過程。如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過產品開發(fā)的技術創(chuàng)新，在持續(xù)的成本縮減以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。為了真正地支持革新，必須評審更多的可選設計方案，而且在開發(fā)過程中必須根據以往經驗中所獲得的知識更早地做出關鍵性的決策。NX是UGS PLM新一代數字化產品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更來驅動產品革新。NX獨特之處是其知識管理基礎，它使得工程專業(yè)人員能夠推動革新以創(chuàng)造出更大的利潤。NX可以管理生產和系統(tǒng)性能知識，根據已知準則來確認每一設計決策。NX建立在為客戶提供無與倫比的解決方案的成功經驗基礎之上，這些解決方案可以全面地改善設計過程的效率，削減成本，并縮短進入市場的時間。通過再一次將注意力集中于跨越整個產品生命周期的技術創(chuàng)新，NX的成功已經得到了充分的證實。這些目標使得NX通過無可匹敵的全范圍產品檢驗應用和過程自動化工具，把產品制造早期的從概念到生產的過程都集成到一個實現數字化管理和協(xié)同的框架中。工業(yè)設計和風格造型NX為那些培養(yǎng)創(chuàng)造性的產品技術革新的工業(yè)設計和風格提供了強有力的解決方案。利用NX建模，工業(yè)設計師能夠迅速地建立和改進復雜的產品形狀，并且使用先進的渲染和可視化工具來最大限度地滿足設計概念的審美要求。產品設計NX包括了世界上最強大、最廣泛的產品設計應用模塊。NX具有高性能的機械設計和制圖功能，為制造設計提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設計任何復雜產品的需要。NX優(yōu)于通用的設計工具，具有專業(yè)的管路和線路設計系統(tǒng)、鈑金模塊、專用塑料設計模塊和其他行業(yè)設計所需的專業(yè)應用程序。仿真、確認和優(yōu)化NX允許制造商以數字化的方式仿真、確認和優(yōu)化產品及其開發(fā)過程。通過在開發(fā)周期中較早地運用數字化仿真性能，制造商可以改善產品質量，同時減少或消除對于物理樣機的昂貴耗時的設計、構建，以及對變更周期的依賴。開發(fā)環(huán)境NX產品開發(fā)解決方案完全支持制造商所需的各種工具，可用于管理過程并與擴展的企業(yè)共享產品信息。NX與UGS PLM的其他解決方案的完整套件無縫結合。這些對于CAD、CAM和CAE在可控環(huán)境下的協(xié)同，產品數據管理、數據轉換、數字化實體模型和可視化都是一個補充。3.2 基于UG的零件的建模 點擊草圖按鈕，進入草圖界面 綜合各種方法，建立草圖模型，利于尺寸約束確定形狀 單擊完成草圖按鈕，回到建模界面，建立底部模型 利用掃掠，建立曲面 利用拉伸操作，建立島嶼 利用拉伸、求差等操作，建立型腔 綜合各種方法，建立最終模型，效果如圖第4章 零件加工工藝過程設計4.1 機床選擇數控機床的發(fā)展也越來越快，數控機床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。 高性能：隨著數控系統(tǒng)集成度的增強，數控機床也實現多臺集中控制，甚至遠距離遙控。高精度：數控機床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數控機床各軸運行的速度將大大加快。高柔性：數控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應輔機集成柔性制造系統(tǒng)。模塊化：數控機床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。 數控機床使用范圍越來越大，國內國際市場容量也越來越大，但競爭也會加劇，我們只有緊跟先進技術進步的大方向，并不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進水平。不同類型的零件應在不同的數控機床上加工，要根據零件的設計要求選擇數控機床。數控車床適合于加工形狀比較復雜的軸類零件盒由復雜曲線回轉形成的模具內型腔。數控立式鏜銑床盒立式加工中心適于加工箱體、箱蓋、平面凸輪、樣板、形狀復雜平面或立體零件、泵體閥體、殼體等。多坐標聯(lián)動的臥室加工中心還可用于加工各種復雜的曲線、曲面、葉輪、模具等?？傊煌愋偷牧慵x用相應的數控機床加工，易發(fā)揮數控機床的效率和特點。數控銑床加工中心加工柔性比普通數控銑床優(yōu)越，有一個自動換刀的伺服系統(tǒng)，對于工序復雜的零件需要多把刀加工，在換刀的時候可以減少很多輔助時間，很方便，而且能夠加工更加復雜的曲面等工件。因此，提高加工中心的效率便成為關鍵，而合理運用編程技巧，編制高效率的加工程序，對提高機床效率往往具有意想不到的效果。綜合以上因素，選擇KVC650加工中心，參數如下：工作臺面尺寸（長寬）4051307（mm）主軸錐孔/刀柄形式24ISO40 / BT40（MAS403）工作臺最大縱向行程650mm主配控制系統(tǒng)FANUC 0iMate-MC工作臺最大橫向行程450mm換刀時間（s）6.5s主軸箱垂向行程500mm主軸轉速范圍606000( r/min)工作臺T型槽（槽數-寬度間距）5-1660mm快速移動速度10000（mm/min）主電動機功率5.5/7.5（kw）進給速度5800（mm/min）脈沖當量（mm/脈沖）0.001工作臺最大承載(kg)700kg機床外形尺寸(長寬高)(mm)2540mm2520mm2710mm機床重量(kg)4000kg4.2 夾具的選擇1.夾具的選擇機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置稱為夾具，又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機床夾具等。在機床上加工工件時，為使工件的表面能達到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術要求 ，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。 夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置 、對刀引導元件(確定刀具與工件的相對位置或導引刀具方向)、分度裝置（ 使工件在一次安裝中能完成數個工位的加工，有回轉分度裝置和直線移動分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。 夾具種類按使用特點可分為：萬能通用夾具。如機用虎鉗、卡盤、分度頭和回轉工作臺等，有很大的通用性，能較好地適應加工工序和加工對象的變換，其結構已定型，尺寸、規(guī)格已系列化，其中大多數已成為機床的一種標準附件。專用性夾具。為某種產品零件在某道工序上的裝夾需要而專門設計制造，服務對象專一，針對性很強，一般由產品制造廠自行設計。常用的有車床夾具、銑床夾具、鉆模(引導刀具在工件上鉆孔或鉸孔用的機床夾具)、鏜模(引導鏜刀桿在工件上鏜孔用的機床夾具)和隨行夾具（用于組合機床自動線上的移動式夾具）?？烧{夾具?？梢愿鼡Q或調整元件的專用夾具。組合夾具。由不同形狀、規(guī)格和用途的標準化元件組成的夾具，適用于新產品試制和產品經常更換的單件、小批生產以及臨時任務。2. 裝夾方案的選擇在確定裝夾方案時，只需根據已選定的加工表面和定位基準定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具。在選用夾具時，在能用普通夾具裝夾加工的盡可能的選用普通夾具，在經濟效應上可以減少成本的開支。數控機床上用的夾具應滿足安裝調整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求，所以我根據零件的形狀考慮選擇平口鉗。此時，主要考慮以下幾點：1 夾緊機構或其它元件不得影響進給，加工部位要敞開；2 必須保證最小的夾緊變形；3 裝卸方便，輔助時間應盡量短；4 對小型零件或工序時間不長的零件，可以考慮在工作臺上同時裝夾幾件進行加工，以提高加工效率；5 夾具結構應力求簡單；6 夾具應便于與機床工作臺及工件定位表面間的定位元件連接。 該零件形狀規(guī)則，四個側面較光整，加工面與加工面之間的位置精度要求不高。所以以底面和兩個側面作為定位，用虎鉗從工件側面夾緊。利用虎鉗將毛坯件進行裝夾，長度方向平行于X軸方向，底下墊平行塊起支撐作用。 注意：工件裝夾不能裝得太深（保證紅色尺寸為40），以免加工中傷及平口鉗4.3 工序方案的確定一般數控銑削采用工序集中的方式，這時工步的順序就是工序分散時的工序順序，可以按一般切削加工順序安排的原則進行。通常按照從簡單到復雜，先加工平面、溝槽、孔，再加工內腔、外形，最后加工曲面；先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。在安排數控銑削加工工序的順序時還應該注意以下問題：1. 上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有普通機床加工工序的也要綜合考慮。2. 一般先進行內腔加工工序，后進行外形加工工序。3. 以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)進行，以減少重復定位次數與換刀次數。4. 在同一安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞較小的工序。根據零件圖樣和技術要求，制定一套加工用時少，經濟成本花費少，又能保證加工質量的工藝方案。下面分析這套工藝方案通常毛料未經任何處理時，外表有一層硬皮，硬度很高，很容易磨損刀具，所以首先在普通銑床上銑削6個面，達到尺寸要求即可。銑削毛坯六個面（普通銑床）銑削上表面粗銑內腔（開粗）半精銑內腔及斜面精銑壁精銑底部曲面及斜面清根注意事項： 上表面由于精度要求不高，所以在開粗時直接加工到位，壁留1mm加工余量。 根據內腔輪廓尺寸要求、圓弧曲率及其加工精度要求可知：依其深度分層粗加工，留有合適的加工余量，所以要采用粗加工半精加工精加工方案來加工完成，以滿足加工要求。 半精銑壁留0.25mm加工余量。 內腔有島嶼，壁為5的拔模角，所以要合理設置加工參數。 圓弧槽的加工沒有什么限制，只是要求在精加工后加上清根操作。 整個加工型腔比較深，所以在選刀具的時候要注意刀刃刀桿的長度，防止過切撞刀。4.4 走刀路線的確定走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，合理安排走刀路線不但可以提高切削效率，還可以提高零件的表面精度。對于數控銑床，還應考慮幾個方面：能保證零件的加工精度和表面粗制度的要求；使走刀路線最短，既可以簡化程序段，又可以減少刀具空行程時間，提高加工效率；應使數值的計算簡單，程序段數量少，以減少編程工作量。1. 尋求最短加工路線 如加工圖3-17(a)所示零件上的孔系。3-17（b）圖的走刀路線為加工完外圓孔后，再加工內圓孔。若改用3-17（c）圖的走刀路線，減少空刀時間，則可節(jié)省定位時間近一倍，提高了加工效率。2. 最終輪廓一次走刀完成 為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來。如圖3-18（a）為用行切方式加工內腔的走刀路線，這種走刀能切除內腔中的全部余量，不留死角，不傷輪廓。但行切法將在兩次走刀的起點和終點間留下殘留高度，而達不到要求的表面粗糙度。所以如采用3-18（b）的走刀路線，先用行切法，最后沿周向環(huán)切一刀，光整輪廓表面，能獲得較好的效果。圖3-18(c)也是一種較好的走刀路線方式。3. 選擇切入切出方向 考慮刀具的進、退到（切入、切出）路線時，刀具的切出或切入點應在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停（切削力突然變化造成彈性變形），以免留下刀痕。4. 選擇使工件在加工后變形小的路線 對橫截面積小的細小零件或薄板零件應采用分幾次走刀加工到最后尺寸或對稱余量法安排走刀路線。安排工步時，應先安排對工件剛性破壞較小的工步。下刀方式：（1） 輪廓加工中的進刀方式輪廓加工進刀方式一般有兩種:法線進刀和切線進刀，如圖1（a）所示。由于法線進刀容易產生刀痕，因此一般只用于粗加工或者表面質量要求不高的工件。法線進刀的路線較切線進刀短，因而切削時間也就相應較短。圖1 法線進刀與切線進刀方式 在一些表面質量要求較高的輪廓加工中，通常采用加一條進刀引線再圓弧切入的方式，使圓弧與加工的第一條輪廓線相切，能有效地避免因法線進刀而產生刀痕，如圖1（b）所示。而且在切削毛坯余量較大時離開工件輪廓一段距離下刀再切入，很好地起到了保護立銑刀的作用。需要說明的是:在手工編寫輪廓銑削程序時為了編程的方便，或者為了彌補刀具的磨損，常常采用刀補方式進行編程，即在編程時可以不考慮刀具的半徑，直接按圖樣尺寸編程，再在加工時輸入刀具的半徑(或補償量)至指定的地址進行加工。但要注意切入圓弧的R值需大于所使用的刀具半徑r，否則無法建立補償而出現報警。至于進刀引線的長短則要根據實際情況計算，但要注意減少空刀的行程。（2）、挖槽和型腔加工中的進刀方式 對于封閉型腔零件的加工，下刀方式主要有垂直下刀、螺旋下刀和斜線以下刀三種，下面就如何選擇各下刀方式進行說明。1 垂直下刀1 小面積切削和零件表面粗糙度要求不高的情況； 使用鍵槽銑刀直接垂直下刀并進行切削。雖然鍵槽銑刀其端部刀刃通過銑刀中心，有垂直吃刀的能力，但由于鍵槽銑刀只有兩刃切削，加工時的平穩(wěn)性也就較差，因而表面粗糙度較低;同時在同等切削條件下，鍵槽銑刀較立銑刀的每刃切削量大，因而刀刃的磨損也就較大，在人面積切削中的效率較低。所以，采用鍵槽銑刀直接垂直下刀并進行切削的方式，通常只用于小面積切削或被加工零件表面粗糙度要求不高的情況。2 大面積切削和零件表面粗糙度要求較高的情況。 大面積的型腔一般采用加工時具有較高的平穩(wěn)性和較長使用壽命的立銑刀來加工，但由于立銑刀的底切削刃沒有到刀具的中心，所以立銑刀在垂直進刀時沒有較大切深的能力，因此一般先采用鍵槽銑刀(或鉆頭)垂直進刀后，再換多刃立銑刀加工型腔。在利用CAM軟件進行編程的時候，一般都會提供指定點下刀的選項。2 螺旋下刀 螺旋下刀方式是現代數控加工應用較為廣泛的下刀方式，特別是模具制造行業(yè)中應用最為常見。刀片式合金模具銑刀可以進行高速切削，但和高速鋼多刃立銑刀一樣在垂直進刀時沒有較大切深的能力。但可以通過螺旋下刃的方式(圖7所示)，通過刀片的側刃和底刃的切削，避開刀具中心無切削刃部分與工件的干涉，使刃具沿螺旋朝深度方向漸進，從而達到進刀的目的。這樣，可以在切削的平穩(wěn)性與切削效率之間取得一個較好的平衡點。 螺旋半徑的大小一般情況下應大于刀具直徑的50%，但螺旋半徑過大，進刀的切削路程就越長，下刀耗費的時間也就越長，一般不超過刀具直徑的大小，螺距的數值要根據刀具的吃深能力而定，一般在0.51之間:第二層進刀高度一般等于第一層下刀高度減去慢速下刀的距離即可。螺旋下刀也有其固有的弱點，比如切削路線較長、在比較狹窄的型腔加工中往往因為切削范圍過小無法實現螺旋下刀等，所以有時需采用較大的下刀進給或鉆下刀孔等方法來彌補，所以選擇螺旋下刀方式時要注意靈活運用。3 斜線下刀 斜線下刀時刀具快速下至加工表面上一個距離后，改為以一個與工件表面成一角度的方向，以斜線的方式切入工件來達到Z向進刀的目的，通常用于因范圍的限制而無法實現螺旋下刀時的長條形的型腔加工。斜線下刀主要的參數有:斜線下刀的起始高度切入斜線的長度、切入和反向切入角度。起始高度一般設在加工面上方0.51mm之間，切入斜線的長度要視型腔空間大小及銑削深度來確定，一般是斜線愈長，進刀的切削路程就越長，切入角度選取得越小，斜線數增多，切削路程加長，角度太大，又會產生不好的端刃切削的情況，選530之間為宜。通常進刀切入角度和反向進刀切入角度取相同的值。圖10 切入和反向切入角度綜上所述，正確理解數控銑削加工中各種進刀方式的特點和適用范圍，同時在編程中設置合理的切削參數，對提高加工效率及零件表面質量有著重要的影響，如避免接刀痕、過切等現象的發(fā)生以及保護刀具等都有重要的意義。所以，根據上面提到的下刀方式，我具體的下刀方式采用如下：槽內輪廓深度很深，區(qū)域比較大，采用螺旋下刀比較好一點，減少換用其他刀具的時間；而外部開放區(qū)域就采用直線下刀。具體各個操作中的下刀參數后面詳細說明。4.5 刀具的選擇數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要連接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數控刀具的分類有多種方法。根據刀具結構可分為： 整體式； 鑲嵌式，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種；特殊型式，如復合式刀具、減振式刀具等。根據制造刀具所用的材料可分為： 高速鋼刀具； 硬質合金刀具； 金剛石刀具； 其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。為了適應數控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調、可換等要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用，在數量上達到整個數控刀具的30%40%，金屬切除量占總數的80%90%。平底刀：主要用于粗加工、平面精加工、外形精加工和清角加工。其缺點是刀尖容易磨損，影響加工精度。圓鼻刀：主要用于模胚的粗加工、平面精加工和側面精加工，特別適用于材料硬度高的模具加工，開粗時優(yōu)先選擇圓鼻刀。球 刀：主要用于非平面的半精加工和精加工對刀具的基本要求：1. 刀剛性要好。銑刀剛性要好的目的有二：一是為提高生產效率而采用大切削用量的需要；二是為適應數控銑床加工過程中難以調整切削用量的特點；2. 銑刀的耐用度要高。尤其是當一把銑刀加工的內容很多時，如刀具不耐用而磨損較快，不僅會影響零件的表面質量與加工精度，而且會增加換刀引起的調刀與對刀次數，也會使工作表面留下因對刀誤差而形成的接刀臺階，從而降低了零件的表面質量。3. 銑刀切削刃的幾何角度參數的選擇及排屑性能等也非常重要。切削粘刀形成積屑瘤在數控銑削中是十分忌諱的，總之，根據被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數控銑床的生產效率和獲得滿意加工質量的前提。結合零件圖分析，該零件有平面和型腔內的圓弧、倒圓角、及島嶼的特點，加工工序復雜。為減少換刀和對刀時間，減少換刀帶來的誤差，提高加工效率，粗、精加工盡可能選用同一把刀具，保證良好精度要求。結合實際情況，刀具選用日本三住公司的硬質合金刀具。分別是D20和D10端銑刀，D10R0.5圓鼻刀，D10R5球頭銑刀。端銑刀：圓鼻刀：球頭銑刀：4.6 切削用量的選擇對于高效率的數控加工機床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時間、刀具壽命和加工質量。經濟、有效的加工方式，要求必須合理地選擇切削條件。編程人員在確定每道工序的切削用量時，應根據刀具的耐用度和機床說明書中的規(guī)定去選擇。也可以結合實際經驗用類比法確定切削用量。在選擇切削用量時要充分保證刀具能加工完一個零件，或保證刀具耐用度不低于一個工作班，最少低于半個工作班的工作時間。編程人員在確定切削用量時，要根據被加工工件材料、硬度、切削狀態(tài)、背吃刀量、進給量，刀具耐用度，最后選擇合適的切削速度。1. 背吃刀量的確定背吃刀量主要受機床剛度的限制，在機床剛度允許的情況下，盡可能使被吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高加工效率。對于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數控加工的精加工余量可比通用機床加工的余量小一些，一般留0.21mm。結合本零件來選取，開粗時背吃刀量取3mm，壁留1mm加工余量；半精銑背吃刀量取1mm,壁留0.25mm加工余量；等高加工時背吃刀量取0.3mm,底部余量留0.1mm；精銑曲面時背吃刀量取0.1mm。2. 主軸轉速的確定 主要根據允許的切削速度Vc(m/min)選?。簄= 其中Vc-切削速度 D-工件或刀具的直徑（mm） 由于每把刀計算方式相同，現選取 10mm立銑刀為例說明其計算過程。根據切削原理可知，切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。 銑削時切削速度：工件材料硬度/HBS切削速度/ (m/min)高速鋼銑刀硬質合金銑刀鋼2251842661502253251236541203254256213675鑄鐵19021366615019026091845901603204.5102130鋁70120100200200400黃銅53562050100180 從理論上講，的值越大越好，因為這不僅可以提高生產率，而且可以避免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。但實際上由于機床、刀具等的限制，綜合考慮：取粗銑時： =50m/min精銑時 ：=70m/min帶入公式中：=100050/（3.1410）=1592.3 r/min =100070/（3.1410）=2229.2 r/min同理可得20mm刀具轉速：=100050/（3.1420）=796.1 r/min計算的主軸轉速n要根據機床有的或接近的轉速選取=1590 r/min =2230 r/min同理計算20立銑刀：=800 r/min3. 進給速度的確定粗加工的時候一般盡量可能的最大每齒進給速度，每齒進給速度的取值主要考慮刀具的強度，對于立銑刀而言，直徑越大，刀刃越多，其刀具強度就越大，允許取的每齒進給速度也越大;在一定的每齒進給速度，切削深度，切削寬度的取值過大，將會導致切削力過大，一方面可能會超出機床的額定負荷或損壞刀具;另一方面，如果切削速度也較大，可能會超出機床額定功率。通常如果切削深度必須取大值的時候，切削寬度就必須取很小的值。曲面輪廓的精加工的每齒進給速度、切削深度、切削寬度一般比較小，切削力很小，因此取很高的切削速度也不會超出機床的額定功率。粗加工的時候，過高切削度主要引起溫度和切削功率過大，精加工的時候過高的切削速度主要愛溫度的限制。通常，銑刀材料、工件材料、刀具耐用度一定，允許的濃度就一定，因此極限切削線速度也一定。 切削進給速度F是切削時單位時間內工件與銑刀沿進給方向的相對位移，單位mm/min。它與銑刀的轉速n、銑刀齒數z及每齒進給量（mm/z）的關系為:F=ZN每齒進給量的選取主要取決于工件材料的力學性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。工件材料的強度和硬度越高，越小，反之則越大；工件表面粗糙度值越小，就越?。挥操|合金銑刀的每齒進給量高于同類高速鋼銑刀。 刀每齒進給量工件材料每齒進給量/（mm/z）粗銑精銑高速鋼銑刀硬質合金銑刀高速鋼銑刀硬質合金銑刀鋼0.100.150.100.250.020.050.100.15鑄鐵0.120.200.150.30鋁0.060.200.100.250.050.100.020.05綜合選?。捍帚?0.15 mm/z 精銑=0.1mm/z 銑刀齒數z=2上面計算出：10mm: =1590 r/min =2230 r/min 20mm: =800 r/min 將它們代入式子計算。 粗銑時：F=0.152800 =240mm/min 半精銑：F=0.121590 =318mm/min 精銑時：F=0.122230 =446mm/min 切削進給速度也可由機床操作者根據被加工工件表面的具體情況進行手動調整，以獲得最佳切削狀態(tài)。根據實際加工的經驗，粗銑取200mm/min，半精銑取300mm/min，精銑取400mm/min總之，切削用量的具體數值應根據機床性能、相關的手冊并結合實際經驗用類比方法確定。同時，使主軸轉速、切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。4.7 切削液的選擇由于在切削加工過程中，被切削層金屬的變形、切屑與刀具前面的摩擦和工件與刀具后面的摩擦要產生大量的熱切削熱。大量的切削熱被工件吸收9%30%、切屑吸收50%80%、刀具吸收4%10%，其余由周圍介質傳出，而在鉆削時切削熱有52%傳入麻花鉆。 由于熱脹冷縮的原理，工件和刀具吸收了一部分的熱量，工件和刀具產生變形最終影響加工精度。如果大量的切削熱傳入刀具，容易使刀具損壞造成“燒刀”的現象。為了提高加工零件的精度和刀具的耐用度及使用壽命，在切削加工過程中必須使用冷卻液對工件和刀具進行冷卻，以避免造成“燒刀”的現象和零件精度的影響。而且對不同的加工材料要使用的冷卻液不盡相同。通過查詢資料知道常用的冷卻液主要有以下三種： 表4-1 常用冷卻液冷卻液名稱主要成份主要作用水溶液水、防銹添加劑冷卻、清洗乳化液水、油、乳化劑冷卻、潤滑、清洗、防銹切削油礦物油、動植物油、極壓添加劑或油性潤滑、防銹從工件材料考慮，考慮到冷卻液作用和價格，選擇乳化液可以滿足要求。從刀具材料考慮，硬質合金刀具一般采用乳化液作為冷卻液，其冷卻效果很好。 綜合以上的種種分析，采用乳化液作為冷卻液效果很好。它的主要作用：冷卻、潤滑、清洗而且還有一定的防銹作用。4.8 對刀點的選擇對刀點是刀具相對工件運動的起點，程序就是從這一點開始的，故又叫程序原點或程序起點（起刀點），其選擇原則是：應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上，如以孔定位的零件，應以孔中心作為對刀點。對刀點應選在對刀方便的位置，便于觀察和檢測。應便于坐標值的計算。如絕對坐標系的原點或已知坐標值的點上。使加工程序中刀具引入（或返回）路線短并便于換刀。對刀點可選在零件上，也可選在夾具或機床上，若選在夾具或機床上，則必須與工件的定位基準有一定的尺寸聯(lián)系。如圖1所示。圖1 對刀點和換刀點的確定3)對刀時，應使“刀位點”與“對刀點”重合，對刀的準確程度直接影響加工精度，不同刀具的刀位點是不同的，如圖2所示。圖2 不同刀具的刀位點4)對數控車床、鏜銑床、加工中心等多刀加工數控機床，因加工過程中要進行換刀，故編程時應考慮不同工序間的換刀位置，設置換刀點。為避免換刀時刀具與工件及夾具發(fā)生干涉，換刀點應設在工件外合適的位置，如圖1所示由于需要加工的零件為型腔類零件，外輪廓不需要過多加工，為了編程的簡便和程序的簡單，所以設置對刀點為工件毛坯中心，即是以長方形兩對角線的交點作為對刀點，利用G54等坐標系設置為編程零點。4.9 工藝文件編制1.工序卡片單位成都電子機械高等專科學校產品名稱或代號零件名稱零件圖號名稱/撥叉凹模1工序號程序編號夾具名稱使用設備車間/平口虎鉗KVC650加工中心/工步號工步內容刀具號刀具規(guī)格主軸轉速進給速度背吃刀量備注mmr/minmm/minmm1型腔銑開粗T01D208002003/2型腔銑半精銑T02D1015903001/3等高銑半精銑T04D10R0.515903000.5/4固定軸輪廓銑T03D10R522304000.1/5清根加工T03D10R522304000.1/6清根加工T04D1022304000.1編制審核批準共1頁第1頁2.刀具卡片產品名稱或代號/零件名稱撥叉凹模零件圖號1序號刀具號刀具規(guī)格名稱直徑長度刀具材料加工部位備注1T01D20端面銑刀20166硬質合金/2T02D10端面銑刀10150硬質合金/3T04D10R0.5圓鼻刀10125硬質合金/4T03D10R5球頭銑刀10130硬質合金/編制審核批準共1頁第1頁第5章 零件的數控加工編程