数控加工技师论文

典型盘类零件加工工艺分析

姓 名：葛顺华

所在单位：青岛宏大纺织机械有限公司 鉴定日期：2012年12月17日 [摘要]

本文对典型盘类零件---由多个端面、深孔、薄壁、曲面、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件进行了详细的加工工艺分析，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序及主要部分程序编制等。

[关键词]：盘类零件 图纸分析 加工工艺 程序 MASTERCAM

目 录

一、盘类零件概述.............................................1 二、零件结构工艺分析.........................................1 1、零件图分析..........................................1 2、工艺方案编制........................................2 三、零件加工.................................................3

1、毛坯选择............. ..............................3

2、机床选择............................................3 3、基准的选择...........................................4 4、刀具的选择及工序卡片.................................4 5、编写零件加工程序.....................................5 6、用masterCAM 自动编程模拟加工.........................11 四、质量误差分析..............................................12 五、 结论.....................................................13 六、参考文献..................................................13

典型盘类零件加工工艺分析

摘要

本文对典型盘类零件---由多个端面、深孔、薄壁、曲面、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件进行了详细的加工工艺分析，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序及主要部分程序编制等。

关键词：盘类零件 图纸分析 加工工艺 程序 MASTERCAM 一、 盘类零件概述

盘类零件是由多个端面、深孔、螺纹孔、曲面、沟槽、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件。其特点是零件基本形状呈盘形块状，零件表面汇集了多种典型表面。加工时，装夹次数一般较少，但所用刀具一般较多，编制程序较繁琐。加工前需要做好充分的准备，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序等，其前期的准备工作比较复杂。

二、 零件结构工艺分析

盘类零件加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，根据实际加工，利用数控加工中心具有高精度、高柔性、高效率，且适合加工具有复杂轮廓、端面的零件等特点。下面结合图（1）进行分析：

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。

1、零件图（如图1）分析。

（1）4个异型轮廓的尺寸公差16

mm 。

（2）未标尺寸公差均为±0.10mm 。主要加工部件上部, 平面加工中要保证尺寸（40

）mm ，孔加工中有￠36

mm 和4-￠16

mm 孔，￠36

mm 孔

是零件的基准孔，4-￠16mm 孔对基准孔￠36mm 对称0.02mm, 孔间距为

mm壁厚

(142±0.02)mm ，孔的尺寸精度都是比较高的，梅花形外轮廓￠1202

mm ，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，

mm 尺寸。

还要保证2-164

零件轴测图

图一

2、工艺方案编制

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。再次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-（141.42±0.02）

mm,2-(164以及2-(40

)mm 等尺寸。

)mm

根据以上原则对零件1的工艺路线可采用以下方案：

(1)、用φ32 mm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，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)首先用¢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孔至￠15.95mm 。

(6)用¢25mm单刃粗镗刀，精镗中心￠（36(7)用￠8mm 球头铣刀加工加工中心的球面。 (9)用￠16H7mm 的铰刀周边4-￠16

mm 深20mm 孔至尺寸要求。

）mm 孔至尺寸。

mm 深20mm

三、零件加工

1、毛坯选择

该加工材料45钢，调质硬度在200HRB 左右，外形尺寸180mm*180mm*40mm。

2、机床选择

VMC0650h型立式高速加工中心采用高刚性点主轴结构，功率大，转速高；三轴采用大导程精密滚珠丝杠，可实现高速传动；三坐标均采用精密直线导轨副，动静摩擦系数低，动态特性高，可满足高精度模具加工；

3、夹具及基准的选择

毛坯形状比较规则，所以用平口钳装夹。

机械加工中基准的选择，工件的找正和定位对于工件最终加工质量影响很大。毛坯最好选择规范，加工部位对外形没有尺寸和形位公差要求，较为简单。由于是平口钳夹紧，在粗加工外形时，工件容易产生微量移动，为了保证销孔和型面间位置精度，首先进行型面粗精加工，最后精加工销孔。如果不采用这种做法，型面精度可能保证，但销孔配合可能不好，原因是销孔相对于型面位置精度有误差。零件加工过程中，各工序定位基准的选择，首先应根据工件定位时要限制的自由度个数来确定定位基面的个数，然后根据基准选择的规律正确地选择每个定位基面。粗基准应保证各加工表面都有足够的加工余量。精基准的选择应该便于工件的安装和加工，最好选择加工表面的设计基准为定位基准，即“基准重合”原则，另外尽可能在多数工序中采用此同一组精基准定位，这就是“基准统一”原则。

4、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。该加工材料45钢，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=150～200/min,单齿轮进给量0.1～0.15mm/r。￠20机夹端铣刀V=150～200m/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。 加工工序卡及刀具表

5、编写零件加工程序

主程序

O0001; （主程序号） G94 G17 G21 G49 （程序初始化） T01 M06; （换1号刀）

G54 G90 G00 X0 Y0; （定位于G54原点上方安全高度） S600 M03; （主轴正转）

G00 Z5.0 H01; (快速下刀至工件5mm 处) G00 X40.0 Y23.0 （定位于正上方） G01 Z-5 F100.0 (Z向下刀至切深5mm) G41 G01 X32.0 D01 F100 (刀补建立)

Y-32.5 （定位） G02 X-32.5 Y50.5 R33.5 （加工圆弧） G01 X32.5 （直线切削） G02 X32.5 Y-50.5 R33.5 （加工圆弧） G00 Z5.0 （抬刀） X15.0 Y5.0 （重新定位） G01 Z-10 F50 Y-5.0 G02 X-12.0 Y12.0 R7.0 G03 X-54.0 Y-1.6 R20.0 G02 X-76.5 Y-3.1 R10.5 G02 X-32.5 Y95.25 R76.5

G01 X32.5 G02 X32.5 Y-3.1 R76.5 X54.0 Y-1.6 R10.5

G03 X12.0 Y12.0 R20.0 G02 X12.0 Y12.0 G01 Y-15.0

G01 Z5.0; G40 G00 X0 Y0; Z100.0 M05; M30; %

梅花曲线外轮廓 % O0243 G21

G0G17G40G49G80G90 T2M6

G00 G90 G54X-52.735 Y-97.413 S1500 M03 G43H2Z50.

（下刀） （直线切削） （加工圆弧） （直线切削） （加工圆弧） 提刀至安全高度取消道具补偿 主轴停止 主程序结束

Z10. G01Z-10.1F7.2

G41 X-49.8Y-77.629F100D02 G02X-27.082Y-60.78R20. G03X-2.357Y-56.49R40. G02X2.357R5.

G03X49.497Y-49.497R40. X56.49Y-2.357R40. G02Y2.357R5.

G03X49.497Y49.497R40. X2.357Y56.49R40. G02X-2.357R5.

G03X-49.497Y49.497R40. X-56.49Y2.357R40. G02Y-2.357R5.

G03X-49.497Y-49.497R40. X-27.082Y-60.78R40. G02X-10.233Y-83.498R20. G01G40X-13.168Y-103.282 Z10.F7.2 G00Z50. M05 G91G28Z0. G28X0.Y0. M30

%

四方凸台

O0430 (主程序）

G00 G90 G54 X-130 Y-20 ( G43 H01 Z10 M03 S3000 (Z M98P0001 G68X0Y0R90

建立工件坐标系, 绝对编程,X

轴Y 轴定位)

轴快速定位, 调用刀具1号长度补偿)

M98P0001 G69 G68X0Y0R90 M98P0001 G69 G68X0Y0R90 M98P0001 G69 G00Z50 X100Z100 M30 % O0001 G91 G00Z-5 G01Z-12F100

G42X40 D02 (建立右刀补) X9 G03X7 Y7 R7 G01Y26 G03X-7 Y7 R7 G01X-9 Y-40 G40X-40 Z12 G00Z5 G90 M99 %

四个角的异形凸台 %

o234 (主程序） G21G17G40G49G80G90 T2M6

G00 G90 G54X-130Y-90. S2000 M03

G43H2Z50.

Z10.

M98p0002

G68X0Y0R90

M98P0002

G69

G68X0Y0R90

M98P0002

G69

G68X0Y0R90

M98P0002

G69

G00Z50

X100Y100

M30

%

O0002 （子程序）

G91

G00Z-5

G01Z-12F100

G42X40D02

X29.36

X6.94 Y12.01

G03X-2.38 Y18.11R15

G01X-3.79Y3.79

G03X18.11 Y2.38 R15

G01X-6.94 Y-12.01

X-29.36

G40X-40

Z12

G00Z5

G90

M99

%

R10mm 球面用mastercam 自动编程

（1） 、曲面加工等高外形粗加工刀具路径如图（2）

图（2）

2、曲面加工等高外形精加工刀具路径如图（3）

图（3）

6、用masterCAM 自动编程试加工效果如图（4）

（图（4）

四、质量误差分析

在数控加工的整个过程中，经常会产生以下几种误差：

(1) 近似计算误差：主要产生在加工列表曲线、曲面轮廓时，采用近似计算法所发生的逼近误差。

(2) 插补误差：这是由于用直线段或圆弧段逼近零件轮廓曲线所产生的误差。减少插补误差的方法是密化插补点，但这会增加程序段数目，增加计算和编程的工作量。

(3) 尺寸圆整误差：这是将计算尺寸换算成机床的脉冲当量时由于圆整化所产生的误差。数控机床能反映出的最小位移量是一个脉冲当量，小于一个脉冲当量的数据只能四舍五入，于是就产生了误差。

(4) 操作误差

在加工过程中，操作者在操作过程中，工件的安装引起的误差和寻找工件坐标原点过程中容易引起误差。首先安装过程中，可能会产生工件面与定位面之间靠不紧，解决办法：在安装过程中四个压板要同时压紧，不能其中某个压紧。先让四个螺栓稍微拧一下但是不要彻底拧紧，并且用尼龙棒或者木棒在工件上轻轻敲打，使工件底面与定位面之间靠实。并且拧紧顺序为对角拧紧。

寻找坐标原点过程中，由于使用的设备的精度不同，会带来不同的误差。解决办法：使用精度高的仪器，如：千分表、寻边器等等。

五、结论

通过对盘类零件的工艺分析，合理制定了其加工工艺过程，选择了合适的加工刀具及切削参数，合理的编制了加工盘类零件的数控程序，经过独立的分析、计算及改善加工过程，避免了可能产生的各种误差，使用数控加工中心加工出的盘类零件，精度较高，尺寸符合图纸要求。即提高了产品的加工质量和效率，又降低了工人的劳动强度。 对我个人的数控技术及独立完成加工的技能有了很大的帮助，并且使我更加喜欢数控技术专业。是我充分看到了自己的不足，是我的技术有了一次跨越性的提高。

参考文献

[1] 袭洪浪主编. 数控加工工艺学[M]. 北京：科学出版社，2005.6

[2] 韩鸿鸾主编. 数控加工技师手册. 机械工业出版社 ,2005.4

[3] 郑红主编. 数控加工编程与操作[M]. 北京：北京大学出版社，2005.8

[4] 李超主编. 数控加工实例[M]. 辽宁：辽宁科学技术出版社， 2005.360