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1、常州轻工职业技术学院毕业设计共 34 页 第 1 页摘要数控机床是机、电、液、气、光高度一体化的产品。要实现对机床的控制，需要用几何信息描述刀具和工件间的相对运动以及用工艺信息来描述机床加工必须具备的一些工艺参数。例如：进给速度、主轴转速、主轴正反转、换刀、冷却液的开关等。这些信息按一定的格式形成加工文件(即正常说的数控加工程序)存放在信息载体上(如磁盘、穿孔纸带、磁带等)，然后由机床上的数控系统读入(或直接通过数控系统的键盘输入，或通过通信方式输入) ，通过对其译码，从而使机床动作和加工零件.现代数控机床是机电一体化的典型产品,是新一代生产技术、计算机集成制造系统等的技术基础。数控加工中心是
2、带有刀库和自动换刀装置的数控机床。其特点是数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、铣削等多种工序的加工，工序高度集中。加工中心是一种加工功能很强的数控机床，主要加工方式为铣削方式目前，加工中心的加工对象一般主要适用于加工形状复杂、工序多、精度要求高的工件。在数控加工中心上加工的绝大多数零件属于平面类零件。平面类零件的特点是，各个加工单元面是平面，或可以展开成为平面，平面类零件是数控铣削加工对象中最简单的一类，一般只须用 3 坐标数控铣床的两坐标联动就可以把它们加工出来。本文主要介绍了数控加工中心加工的特点，在钢件上的应用，加工平面类零件的加
3、工工艺，程序编程。关键词：数控加工中心，钢件的加工工艺，MASTERCOM常州轻工职业技术学院毕业设计共 34 页 第 2 页目 录第一章 绪论3第二章 零件设计绘制 52.1Mastercom9.1 的概述52.2 零件图绘制的主要步骤5第三章 零件加工工艺分析和刀具路径103.1 加工零件的图形103.2 加工零件的机床103.3 零件的工艺分析和刀具选择113.3.1 工件材料113.3.2 工艺设计113.3.3 加工工艺卡片常州轻工职业技术学院毕业设计共 34 页 第 3 页113.3.4 刀具选择及参数设定12第四章 程序编制214.1 Mastercom 系统简介184.2 Ma
4、stercom 执行后的程序18附录 A 加工工艺卡片附录 B 钻孔加工中心的保养周期和操作规程参考文献致谢第一章 绪论1.1 数控加工中心的概述常州轻工职业技术学院毕业设计共 34 页 第 4 页本文所采用的加工中心是小型加工中心，主要应用在木工加工上。它具有以下功能优势：本款机型的各项机械、电器部件均为国际顶尖产品。如德国的真空系统及传动系统、日本的伺服驱动系统，意大利原装进口主轴。斗笠式自动换刀系统、刀库容量 10 支，换刀时间仅需 8 秒。双轨双边传动机台，属重切削型加工机型。雷射光幕安全装置，可提供加工时的安全防护。台面真空吸附可分成三个不同真空区，以利一边加工，另一边可换料。整板加
5、工不需再锯切，即可上线切削，可省略模具的制作。 空程速度可达 60 米/分以上。本机适合多元化复杂性产品加工或多样加工机型。较适合生产项目：橱柜门、实木门、电脑桌、板式家俱等。1.2 数控加工的特点数控加工与普通机床加工相比，在许多方面遵循基本一致的原则，在使用方法上也有很多相似之处。但由于数控机床本身自动化程度较高，设备费用高，设备功能强，使数控加工相应形成几个特点。（1）自动化程度高在数控机床上加工零件时，除了手工装卸工件外，全部加工过程都由机床自动完成。在柔性制造系统上，上下料、检测、诊断、对刀、传输、管理等也都由机床自动完成，这样减轻操作者的劳动强度，改善了劳动条件。（2）柔性加工程度
6、高在数控机床上加工零件时，主要取决于加工程序。它与普通机床不同，不必制造更换许多工具、夹具等，一般不需要很复杂的工艺装备，也不需要经常重新调整机床就可以通过编程把形状复杂和精度要求较高的工件加工出来。因此，能大大缩短产品研制周期，给产品的改型改进和产品研制开发提供了捷径。（3）加工精度高，加工质量稳定数控机床本身具有很高的定位精度，机床的传动系统与机床的结构具有很高的刚度和热稳定性。通常数控加工的尺寸精度在 0.0050.01 之间，目前最高的尺寸精度可达0.0015。提高了同批零件尺寸的一致性，使产品质量保持稳定。（4）生产效率高在一次装夹中能完成较多表面的加工，因此省去了划线多次装夹检测等
7、工序，另外数控机床可以达到较高的运动速度。提高了生产率。（5）良好的经济效益改变数控机床加工对象时，只需重新编写程序，不需要制造、更换工具和模具，更不需要更新机床，节省工艺装备费用。又因为加工精度高、质量稳定、废品率低，使生产成本下降、生产率提高，所以能够获得良好的经济效益1.3 数控技术的发展趋势随着数控技术的发展，数控车床的工艺和工序将更加复合化和集中化。即把各种工序（如车、铣、钻等）都集中在一台数控车床上来完成。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC 只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过 CAD/
8、CAM 及自动编程系统进行编制。CAD/CAM 和 CNC 之间没有反馈常州轻工职业技术学院毕业设计共 34 页 第 5 页控制环节，整个制造过程中 CNC 只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正 CAD/CAM 中的设定量，因而影响 CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统 CNC 系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了 CNC 向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程
9、，因此，对数控技术实行变革势在必行。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。其中，数控机床的精确性和重复性成为用户考虑最多的重要因素。机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能的机床执行部件进行高精密度、高响应速度的实时处理，由于采用了新型刀具，车削和铣削的切削速度已达到 5000 米8000 米/分以上；主轴转数在 30000转/分(有的高达 10 万转/分)以上；工作台的移动速度：（进给速度）
10、 ，在分辨率为 1微米时，在 100 米/分（有的到 200 米/分）以上，在分辨率为 0.1 微米时，在 24 米/分以上；自动换刀速度在 1 秒以内；小线段插补进给速度达到 12 米/分。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。从精密加工发展到超精密加工（特高精度加工） ，是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级（10nm） ，其应用范围日趋广泛。超精密加工主要包括超精密切削
11、（车、铣） 、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工（三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等） 。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。 第二章 零件设计绘制2.1Mastercom 的概述Mastercom 是美国 CNC 公司开发的基于 PC 平台的 CAD/CAM 软件。该软件自1984 年间问世以来，就以强大的三维造型与加工功能闻名于世。根据国际 CAD/CAM常州轻工职业技术学院毕业设计共 34 页 第 6
12、页领域的权威调查公司 CIMdata,Inc.的最新数据显示，它的装机量居世界第一。Mastercom 软件虽然不如工作站级软件功能全及模块多，但具有很大的灵活性。它对硬件的要求不高，且操作简单，易学易懂，能使企业较快地创造效益。Mastercom9.1 在以前版本的基础上又增加了很多新的功能和模块，它集二维绘图、三维曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟及真实感模拟等功能于一身。2.2 零件图绘制的主要步骤所需加工的最终零件图为常州轻工职业技术学院毕业设计共 34 页 第 7 页因为编辑程序时只需要导入 Mastercom 图形即可，所以，首先用 Mastercom 软件绘制出所要加工木
13、板零件的二维图形，主要步骤如下：双击 图标，将 Mastercom 软件打开，按 F9 快捷键建立坐标系，选择萤幕视角为俯视，构图面为俯视,完成选择。选择次菜单中的“回主功能表”命令回主菜单。选择“绘图”|“矩形”|“一点” ，在对话框输入宽度为 145，高度为 80，选择居中，按确定，定位在原点。再次选择“回主功能表”命令回菜单。选择“绘图”| “下一页”|“椭圆” ，在对话框输入 X 轴半径为 72.5，Y 轴半径为 15，起始角度为 0，终止角度为 180.的椭圆，定位在矩形的线宽的“中点”上。再利用镜像，选择椭圆选择“执行”常州轻工职业技术学院毕业设计共 34 页 第 8 页后选择复制
14、。在利用删除把矩形的宽删掉。相关的绘图命令（如图所示)。选择次菜单中的“回主功能表”命令回主菜单。选择“绘图”|“圆弧”|“点半径圆”输入半径为 20，定位在（-45，0） 。同理再绘制 1 个 R110 的圆。定位在（-45，0） 。回菜单后选择“绘图”|“直线”| “极坐标线 ”输入坐标（-45 ，0） ，角度为30，线长为 100 的直线。选择“回主功能表”命令回主菜单。选择“绘图”| “圆弧”|“切弧”|“切两物体”输入半径为 27.17，选择 R20 的圆弧和直线为图素，选择一切弧。同理绘制 R110 的圆弧与直线为图素，半径为 10 的切弧。在利用“修剪延伸”|“三个物体”对圆弧进行修剪，选择所要的
