【正文】 萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 電源箱底板銑削加工 系 別： 機(jī)電系 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) 學(xué)生姓名： 王丹 指導(dǎo)教師： 呂征 入學(xué)日期： 2020 年 9 月 論文完成日期： 2020 年 4 月 2 第一章 緒 論 數(shù)控加工的概述 數(shù)控加工 數(shù)控加工，也稱之為 NC（ Numerical Control）加工，是以數(shù)值與符號(hào)構(gòu)成的信息，控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)控加工經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展已成為應(yīng)用于當(dāng)代各個(gè)制造領(lǐng)域的先進(jìn)制造技術(shù)。數(shù)控加工的最 大特征有兩點(diǎn)：一是可以極大地提高精度，包括加工質(zhì)量精度及加工時(shí)間誤差精度；二是加工質(zhì)量的重復(fù)性，可以穩(wěn)定加工質(zhì)量，保持加工零件質(zhì)量的一致。也就是說加工零件的質(zhì)量及加工時(shí)間是由數(shù)控程序決定而不是由機(jī)床操作人員決定的。數(shù)控加工具有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 提高生產(chǎn)效率； （ 2） 需熟練的機(jī)床操作人員； （ 3） 提高加工精度并且保持加工質(zhì)量； （ 4） 可以減少工裝夾具； （ 5） 可以減少各工序間的周轉(zhuǎn)，原來需要用多道工序完成的工件， 數(shù)控 加工一次裝夾完成加工，縮短加工周期，提高生產(chǎn)效率 ； （ 6） 容易進(jìn)行加工過程管理； （ 7） 可 以減少檢查工作量； （ 8） 可以降低廢、次品率； （ 9） 便于設(shè)計(jì)變更，加工設(shè)定柔性； （ 10） 容易實(shí)現(xiàn)操作過程的自動(dòng)化，一個(gè)人可以操作多臺(tái)機(jī)床； （ 11） 操作容易，極大減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度 隨著制造設(shè)備的數(shù)控化率不斷提高，數(shù)控加工技術(shù)在我國(guó)得到日益廣泛的使 3 用，在模具行業(yè)，掌握數(shù)控技術(shù)與否及加工過程中的數(shù)控化率的高低已成為企業(yè)是否具有競(jìng)爭(zhēng)力的象征。數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（ CAD/CAM）系統(tǒng)的質(zhì)量。 2 數(shù)控 數(shù)控是數(shù)字控制的簡(jiǎn)稱，英文為 Namerical Control,簡(jiǎn)稱 NC。是近代發(fā)展起來的一種 自動(dòng)控制技術(shù)、是用數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床既是數(shù)字控制機(jī)床，也是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號(hào)碼，或其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。它是一種靈活通用能夠適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動(dòng)機(jī)床。 3 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱，英文為 Numerical Control 自動(dòng)閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字值，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作和加工零件。數(shù)控系統(tǒng)包括數(shù)控裝置，可編程序控制器，主軸驅(qū)動(dòng)及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等部分。 4 數(shù)控程序 數(shù)控程序或零件是輸入數(shù)控系統(tǒng) 中的，使數(shù)控機(jī)床執(zhí)行一個(gè)確定加工任務(wù)的具有特定代碼和編程的一系列指令。 數(shù)控加工工藝的內(nèi)容 1 選擇適合在數(shù)控上加工的零件，確定工序內(nèi)容。 2 分析加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求、確定加工方案、制定數(shù)控加工路線，如工藝的劃分、加工順序的安排，非數(shù)控加工工序的銜接等。設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序，如工序的劃分，刀具的選擇，夾具的定位與安裝，切削用量的確定，走刀路線的確定。 3 調(diào)整數(shù)控加工工序的程序。如對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇，刀具的補(bǔ)償。 4 進(jìn)行數(shù)控編程。 5 自動(dòng)運(yùn)動(dòng)使至 程序 結(jié)束。 4 第二章 零件加工 圖 2— 1 主視圖 圖 2— 2 零件成型圖 對(duì)零件進(jìn)行工藝分析 1 如圖 所示零件由平面、凸臺(tái)、槽、臺(tái)階、孔等組成。 該 零件屬于平面凸臺(tái)零件，結(jié)構(gòu)形狀對(duì)稱，尺寸標(biāo) 注齊全，結(jié)構(gòu)要素清晰，工藝性好。 5 零件為鋁合金材料， 毛胚料為 335 135 11mm 的板料，尺寸精度符合圖紙要求 。對(duì)零件要求如下： A 先加工兩邊的外形 327 22， 耳朵的外形。保證 1mm 的厚度。 B 銑出平面，把四個(gè)臺(tái)階留出來，保證 8mm 的厚度，臺(tái)階尺寸留下。 C 用鍵槽刀銑出 137 40mm 的兩個(gè)鍵槽 ，保證公差要求。因零件下的厚度為 1mm，壓住會(huì)發(fā)生變形，進(jìn)行熱處理，需要校正。 D 鉆出 162。4， 162。3 的孔，保證粗糙度。 2 零件精度要求 零件精度要求是零件工藝性分析的重要內(nèi)容。通過分析，明確零件的加工要求，為后續(xù)加工方法的選擇、裝夾方式的確定，刀具及切削用量的選擇提供依據(jù)。 此零件為鋁合金材料，精度要求高，應(yīng)根據(jù)用途和尺寸要求來合理加工零件，來達(dá)到精度要求。 毛胚的選擇和加工余量的確定 在選擇毛胚應(yīng)遵循的原則是：在保證毛胚質(zhì)量的前提下，力求選擇高效。低成本，制造周期 短的毛胚生產(chǎn)方法。首先由設(shè)計(jì)人員提出毛胚材料和加工后要達(dá)到的質(zhì)量要求，然后再由工藝人員根據(jù)零件圖、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)成本、并考慮交貨期限及現(xiàn)有可利用的設(shè)備，人員和技術(shù)水平等選定合適的毛胚生產(chǎn)方法。 加工余量指毛胚尺寸與零件尺寸之差。加工余量的大小對(duì)零件的加工質(zhì)量和制造的經(jīng)濟(jì)性有較大的影響，余量過大會(huì)浪費(fèi)原材料及機(jī)械加工時(shí)增加機(jī)床、刀具及 能源的消耗，余量過小 則不能消除上道工序留下的各種誤差，表面缺陷和本工序的裝夾誤差，易造成廢品。因此，應(yīng)根據(jù)影響余量的因素合理確定加工余量，零件加工一般要經(jīng)多道工序，總加 工余量就是每個(gè)中間工序加工余量的總和。 （ 1） 盡可能采用最小的加工余量的總和，以求縮短加工時(shí)間，降低零件的加工費(fèi)用。 （ 2） 應(yīng)有 足夠的加工余量，特別是最后工序，加工余量應(yīng)能保證得到圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度和精度要求。 （ 3） 決定加工余量時(shí)，應(yīng)考慮到零件在熱處理后的變形，負(fù)責(zé)可能出現(xiàn)次品，造成浪費(fèi)。 （ 4） 決定加工余量時(shí)，應(yīng)考慮被加工零件的大小。零件越大，由 6 切削力、內(nèi)應(yīng)力引起的變形會(huì)越大，因此加工余量也相應(yīng)大些。 （ 5） 數(shù)控加工余量不宜過大，特別是粗加工時(shí)，其加工余量不宜太大，否則數(shù)控機(jī)床高效、高精度的特點(diǎn)難以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于加工余量過大的毛坯 ，可在普通機(jī)床上先安排粗加工工序。 選擇數(shù)控機(jī)床、 夾量具 1 選擇銑床 數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 ,兩者的加工工藝基本相同 ,結(jié)構(gòu)也有些相似 ,但數(shù)控銑床是靠程序控制的自動(dòng)加工機(jī)床 ,所以其結(jié)構(gòu)也與普通銑床有很大區(qū)別 . 如圖 所示，數(shù)控銑床一般由數(shù)控系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)等幾數(shù)控銑床大部分組成： 主軸箱 包括主軸箱體和主軸傳動(dòng)系統(tǒng)，用于裝夾刀具并帶動(dòng)刀具旋 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 由進(jìn)給電機(jī)和進(jìn)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，按照程序設(shè)定的進(jìn)給速度實(shí)現(xiàn)刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn) 動(dòng)，包括直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 控制系統(tǒng) 數(shù)控銑床運(yùn)動(dòng)控制的中心，執(zhí)行數(shù)控加工程序控制機(jī)床進(jìn)行加工。 輔助裝置 如液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置。 機(jī)床基礎(chǔ)件 通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個(gè)機(jī)床 基 礎(chǔ)。 圖 數(shù)控 立式 銑床 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 面板 7 工作臺(tái)尺寸（ mm） 300 1000 主軸中心至立柱距離（ mm） 420 X軸行程（ mm） 600 工作臺(tái)最大承重（ kg） 300 Y軸行程（ mm） 350 最小設(shè)定單位（ mm） Z軸行程（ mm） 450 重復(fù)定位精度（ mm） 主軸轉(zhuǎn)速 rpm 200～ 6000 定位精度（ mm） 刀柄型式 BT40 主電機(jī)（ kw） 3 進(jìn)給速度（ mm/min） 0～ 8000 機(jī)床外形尺寸（ mm） 2100 2050 2200 T形槽寬（ mm） 14 機(jī)床重量（ kg） 1850 T形槽間距（ mm） 80 表 2— 1 數(shù)控立式銑床主要參數(shù) 2 選擇夾具 銑床夾具中使用最普遍的是機(jī)械夾緊機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)大多數(shù)是利用機(jī)械摩擦的原理夾緊工件的。如平口虎鉗、壓板、螺旋機(jī)構(gòu)。該零件為鋁制板料材質(zhì)，選用壓板比較合適，定位時(shí)用力不易過大，以防變形。 如圖 。 （ 1） 為保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夾具要做得盡可能開敞，因此夾緊機(jī)構(gòu)元件與加工面之間應(yīng)保持一定的安全距離，同時(shí)要求夾緊機(jī)構(gòu)元件能低則低，以防止夾具與銑床主軸套筒或刀套、刃具在加工過程中發(fā)生碰撞。 （ 2） 為保持零件安裝方位與機(jī)床坐標(biāo)系及編程坐標(biāo)系方 向的一致性，夾具應(yīng)能保證在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)定向安裝，還要求能協(xié)調(diào)零件定位面與機(jī)床之間保持一定的坐標(biāo)聯(lián)系。 （ 3） 夾具的剛性與穩(wěn)定性要好。盡量不采用在加工過程中更換夾緊點(diǎn)的設(shè)計(jì)，當(dāng)非要在加工過程中更換夾緊點(diǎn)不可時(shí)，要特別注意不能因更換夾緊點(diǎn)而破壞夾具或工件定位精度。 8 圖 零件用壓板的裝夾 零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方案 工件的定位是指通過工件上的定位基準(zhǔn)和夾具上的定位元件、工作表面之間的配合或接觸實(shí)現(xiàn)的。在選擇工件的定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)以減少裝夾次數(shù)為原則，盡量做到在 一定安裝中能把零件上所有要加工的表面都加工出來，此零件選用工件底面為定位基準(zhǔn)，兩側(cè)面為長(zhǎng)度方向的定位基準(zhǔn)。裝夾一次后，應(yīng)把待加工的面、凸臺(tái)全部加工出來，來減小加工次數(shù)，減小誤差。 該零件只能用壓板來裝夾，零件應(yīng)多次裝夾才能完成， （ 1）毛坯方在工作臺(tái)上，用壓板在一側(cè)壓住，找正定位，分別把另三個(gè)面加工出來，再壓到另一側(cè)，把剩下的那一側(cè)加工出來。 （ 2）把零件下面墊兩個(gè)相同的墊鐵，保證平衡，把零件放上去，用四個(gè)壓板把工件的角壓住，壓角的下面要有墊鐵，防止壓板把工件壓變形。找正工件，加工上面的凸臺(tái)、槽，現(xiàn) 把 327 82 8mm 的面加工出來，留下上面的凸臺(tái)，再把中間的兩個(gè)通槽 137 40mm 加工出來，精確尺寸。把中間的兩個(gè)長(zhǎng)凸臺(tái)上的長(zhǎng)槽加工出來，選用合理的刀具加工，保證尺寸。 （ 3） 用鉆頭把 4248。4MM 孔加工出來。 (4) 變換裝夾方式 ，把零件側(cè)立起來，加工兩個(gè)側(cè)面的孔保證尺寸。 確定切削用量 零件加工時(shí)，對(duì)同一加工過程選擇不同的切削用量會(huì)產(chǎn)生不同的切削效果。切削用量是表示機(jī)床主體的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度大小的重要參數(shù)，包括背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速或切削速度和進(jìn)給量。 （ 1） 背吃刀量： 在“銑床 — 夾具 — 零件 — 材料的允許條件下，盡量選取較大切削深度， 9 以減少走刀次數(shù)。如該零件，粗銑外輪廓的深度一次加工到位，厚度為 11mm，留余量 — 。零件尺寸要求精度的地方，應(yīng)留出余量，不要一步到位。 （ 2）主軸轉(zhuǎn)速 。 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑、零件和刀具材料及機(jī)床的性能來確定，主軸轉(zhuǎn)速可按下式計(jì)算： n=1000v/π d （ 21） 式中（ 21） n──主軸轉(zhuǎn)速， r/min； v──切削速度， m/min； d──零件待加工表面的直徑， mm。 (3) 進(jìn)給量 f 進(jìn)給量指工件每轉(zhuǎn)一周，刀沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離（ mm/r） .粗車一般取 — ,精車一般取 — 2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 外輪廓采用 162。10 的立銑刀，粗加工留 的精銑余量，零件的凸臺(tái) 327 83 8mm , 鍵槽 295 2 的尺寸都應(yīng)留出 — 的余量。粗加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速為 s=1400r/min、進(jìn)給量 f=,精加工主軸轉(zhuǎn)速為 s=1600r/min、進(jìn)給速度 F=。 刀具選擇 刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金 刀片銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬 10 質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。 鍵槽銑刀（ 1） 立銑刀（ 2） 麻花鉆（ 3） 鍵槽銑刀（ 4） 11 刀具工藝 卡 零件名稱 衛(wèi)星星上電源箱底板銑削加工 設(shè)備名稱 數(shù)控銑床 材料名稱及 號(hào)