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数控铣床编程实例分析（含全套图纸）全套图纸或资料,联系 695132052 引言21 世纪,科学技术领域中以机械制造技术为先导的先进制造技术正在以 前所未有的速度向前发展。先进制造技术显示出对经济发展的巨大推动作用而被 世界发达国家列为重点支持和发展的技术和产业,并把它和制造科学与信息科 学、材料科学、生命科学一起列为当今四大支柱科学。 在制造科学中数控加工 有占有举足轻重的地位,它已在我国 144 个机械制造业中使用。它作为人类把 自然界的资源转化为社会物质财富的一门综合性生产技术,人们认识到其水平的 高低,不仅必然的联系生产水平和生产效率的高低、产品质量的优劣,而且直接反映 的制造加工领域的科学技术水平。 数控加工的一个重要运用就是模具的生产。由于模具的精度要求很高, 传统的手工加工以很难适应模具制造业的发展。随人类社会的发展,人们的消 费水平在不断的提高,消费观念的也在不断的改变,对于工业产品的要求也越来 越高。人们的追求已不仅仅是质量的好坏,外型的美观也慢慢变得多的被人们重视。 人们的这种观念在很大程度上提高对加工制造业的要求,呼唤着先进制造工业的 发展。数控加工作为先进制造工业的一个重要支柱,其迅速的发展与普及已成为 必然的趋势。然而目前,我国数控技术的发展与发达国家相比还有很大一段差距。 根据资料显示,目前,我国数控技术人才紧缺50 万,加入WTO 以后,我国的 制造业将与国际接轨,传统的制造工业技术将不能适应新形式下制造业的发展趋 势,我们一定要全力发展新兴制造工业。数控加工最突出的优点是零件加工尺寸的 一致性好,易于控制中间公差,从而使加工部件及整机的质量稳定可靠。由于其高 精度、高自动化、智能化,以及在加工复杂形状零件时所反映出来的优越性,使其 在现代加工制造体系中占据了主体地位,因此数控技术的发展将极大推动加工制 造业的发展。数字控制机床加工程序的编制,是保证数控加工顺顺利利地进行的基础,对于数 控加工编程的研究有其很大的现实意义。 由于先进三维造型软件和数控加工仿真软件的出现,大大方便了工程人 员进行数控加工。结合三维造型进行模具设计和仿真加工,可以为加工提供很多 参考依据,实现工艺流程的优化。现代数控加工,可以方便的通过仿真加工自动生 成加工程序,然后将程序输入数字控制机床,这样就可以免去了工程人员很多复杂烦 琐的编程工作。自动生成的加工程序,由于是完全按照零件的轮廓轨迹来确定刀 具的走刀路径的,而且由于计算机的辅助,使得刀具路径点的坐标与零件轮廓上 各点的坐标非常吻合,其加工的精度非常高。这是传统手工加工所不能够比拟的。 计算机自动编程的这种优势,在加工复杂形状零件时更为突出,它能够在一定程度上帮助工程 人员完成很多通过手工编程没办法完成的工作。 手工编程作为一种融合了工程人员设计思想、设计理念的编程手段,在加 工简单、规则零件时,也有其独特的优越性。由于机械制造业日趋走向标准化, 在加工一些具有标准特征的零件时,它能让工程人员,据零件的具体形状,更加合 理的安排加工工艺,从而可提升生产效率,节省加工成本。 由于自动编程和手工编程在实际生产中各有其优点,根据零件的大小、形 状及结构的复杂程度合理的选择编程方法,对于现实的生产的全部过程有很大的意 义。为了最好能够降低编程和工艺流程中出现的错误而对自动编程和手工编程的进行 研究,有很大的必要性,它能够帮助工程人员实现加工结果的优化。 本文研究了一典型型腔类塑件模具的设计,仿真加工自动生成加工程序 和手工编程加工的全过程。首先对塑件进行测绘,并对测绘的数据来进行处理,根据 处理后的数据对塑件进行三维造型,设计塑件的模具,并进行塑件模具的三维造 型。对模具进行工艺分析,然后根据三维造型进行仿真加工,自动生成加工程序。 进行手工编程,并在FANUC XH-713A 立式加工中心来加工。结合这一过程,阐述 了一些基于数控加工工艺原则,提出了一种利用 AutoCAD 进行辅助编程的简易手 工编程方法,并对加工中出现的过切、少切、意外碰刀等问题提出了一些解决方 案。希望这一些方法能给从事数控编程加工的工作人员提高一些帮助。 1.总体设计的具体方案 本课题的设计目的是对典型型腔类零件三维造型、数控编程以及工艺数 据库进行研究。要进行零件的三维造型,必须先对零件进行测绘,画出零件的零件 的工程图,然后根据工程图进行零件的三维造型,再将零件的三维造型转化为模 具型腔的三维造型,接着进行仿真加工,并生成 代码程序。进行手工编程,在加工中心来加工,并与软件自动编程的结果作对比分析。 完成这一切后,就来加工。加工时,要根据模具型腔的材料、大小、精 度要求等,建立加工中常用刀具的切削参数数据库,覆盖整个工艺流程。对加工结 果做多元化的分析,编写数控铣床的操作须知,包括操作要领,操作规范,以及常用疑难 问题解决方案等内容。 1.1 型腔类零件的特点 型腔类零件主要是由一些平面,岛屿和凹槽组成,一般曲面较少,手工编 程很方便。本课题选择是一个塑料插座模具,以它作为研究对象,进行工艺分析, 编程,加工以及对加工结果做多元化的分析。在编程加工前,要充分结合型腔类零件的特 点以及加工机床的加工能力来设计合理的模具。这样,才可能正真的保证加工的可行性。 1.2 设计加工工具的选择 进行模具设计加工,首先要对塑件进行测绘,然后要进行三维造型,仿真 加工。这一切都是依靠CAD/CAM 软件来进行的。目前,较为流行的CAD/CAM 软件 UG、MasterCAM、Pro/E、AutoCAD等。AutoCAD 是一种先进的二维软件,在绘 制工程图时很方便。Pro/E 是美国PTC 公司著名的CAD/CAM 3D 设计系统,由于参 数化设计可以每时每刻通过修改参数来改变设计,自 1998 年问世以来,已慢慢的变成为当 今世界最普及的CAD/CAM 3D 系统的标准软件,受到广泛应用。MasterCAM 并没有 采用参数化设计,在进行造型时,不象 Pro/E 那样方便,但它在进行时,可以方便 的根据零件的工艺技术要求选择各种切削用量,定义刀具的路径,而且简单,易操作, 故其在加工上更具优势。根据以上分析,我们主要选择Pro/E 软件进行三维造型, 采用MasterCAM 软件进行仿真加工,这样做才能够综合利用两者的长处。来加工时, 采用的FANUC XH 713-A 立式加工中心,它可以很方便的实现编程加工,而且该机 床比一般的普通数控铣床更易操作,更加有助于进行编程。 塑件及其模具的造型与设计2.1 塑件的测绘与造型 塑件为塑料插座,材料为 ABS,用游标卡尺对零件进行测绘。我们最终所 需要加工得到的是制造此零件的模具型腔,而我们所取的塑件是模具产出的 千千万万个塑件中的一个,由于制造的原因,塑件在出模后不可避免的会产生一 定的变形,因此对该零件的测量数值有必要进行分析处理。如对塑件较大尺寸误差 的进行修正,对相同形状处所测不一样的尺寸的取均值进行圆整,然后绘出零件的测 绘草图。(见附件)。 零件测绘草图出来以后,应该根据零件的测绘图,对零件的 进行三维造型。三维造型能选用Pro/E 或MasterCAM 软件,三维造型的所有参 数必须严格与测绘的数据相同。 塑件的三维造型如图: 图2-1 图2-2 2.2 塑件模具的设计与造型 1)塑件尺寸精度 塑件的尺寸精度一般是根据使用上的要求确定的,但还必须最大限度地考虑塑料的 性能及成型工艺的特点。由于该塑件是作为日常生活用具,要求其外表面光滑, 既不会在使用的过程中对人造成了严重的伤害,还要一定要考虑其外形的美观。因此就需要光滑 的外表面的精度取高一点,为6 级精度,无具体实际的要求的内表面选用5 级精度。 2)塑件的结构工艺性 从塑件的测绘图和三维造型能够准确的看出塑件外部的结构形状比较规则,除 有几个小锥度圆台外,其他都是平面,基本上没有复杂曲面,但塑件有很多薄的加强 3)拔模斜度由于塑件冷却后产生收缩,会使塑件紧紧地包住模具型芯、 型腔中突出的部分,为了使塑件易于从模具内脱出,在设计时一定要保证塑件的内 外壁有充足的脱模斜度。由于目前还没有比较精确的脱模斜度计算公式,在选 择脱模斜度时,其实是参照经验数据,根据ABS 材料的性质在设计中选用2.5 的拔模斜度。 零件材料为ABS,其收缩率为0.4%~0.6%,取其平均收缩率为5%计算,设计模具型腔。 取塑件内表面为分型面,设计的模具型腔如下图: 图2-3 图2-4 从加工角度分析,由于塑件有很多宽度为1mm 的加强筋,分模后 图中出现了宽1mm 的深槽。由于刀具直径大小的限制,这样的狭槽在加工中心上无法进 行加工,故需对模具进行改进设计。 我们可以把图 2-4 中的槽内的孤岛设计成镶块,并在槽内钻孔,模具加工 好后把镶块镶在槽内.镶块形状如下图: 图2-5 这样,图2-4 可以设计成如下图: 图2-6 这样,塑件的两个模具型腔都可以进行数控加工了。 塑件模具的仿线 仿线 的模具加工为例 首先打开MasterCAM,进入主菜单,选择Toolpaths, Jobsetup, 进行毛坯 设置。根据零件形状,设置10010025 的长方形毛坯。如图: 图3-1 毛坯定义好后,就可以来加工了。仿真加工需认真设定铣削加工切削参 数,主要包括:Spindle 主轴转速,Feed Rate 给),Retract返回,Feed Plane 进给平面,Depth(切削深度),Stepover(切削间 距).Cutting method(切削方法),. Rough Step 粗加工切削量,Finish Cuts 加工切削次数,FinishStep 精加工切削量 1)铣平面 选择Face 命令,然后选择一个窗口,将毛坯包括在内,则出现Face 命令对线 可以通过单击Tool parameters 和Facing parameters 进行 操作界面的切换。 图3-3 图3-4 以零件上表面为XY 平面,各主要参数如下: Tool dia 刀具直径 10 Depth (切削深度) 0.0 Spindle 主轴转速 1500 Stepover(切削间距) 75%刀具直径 Feed Rate 向进给150 Cutting method(切削方法) Zigzag Plunge(Z 向进给) 50 RoughStep 粗加工切削量 2.0 Retract 返回 500 Finish Cuts 精加工切削次数 FinishStep 精加工切削量 0.5 定义完后,点击 OK,则系统会来加工,生成刀具路径。点击 Operation 命令,会出现如下图对线 选中模型树中的 Facing 选项,点击 Verify, 则系统会自动来加工仿 真。其加工结果如下图: 图3-6 在完成加工以后,要得到CNC 控制器可以解读的NC 码需进行后处理。在 操作管理器中单击Post 按钮,可以自动生成加工程序。 程序如下: O0000N100 G21 G21 表示公制单位 N102 G0G17G40G49G80G90 TOOL DIA.OFF. 10.N104T1M6 选择一号刀具 N106G0G90G54X-61.Y-49.998A0.S1500M3 转速1500 主轴正转
