广西科技大学
数控编程课程设计
说明书
课程名称：数控机床
指导老师：赵云俊
学生姓名：庞博
学号：201102201045
班级名称：机自Z112班
学院：职业技术教育学院
2014年月日
目录
第一章设计目的 (3)
第二章设计任务 (3)
第三章设计题目、内容及步骤 (4)
3.1加工毛坯的选择 (4)
3.2机床的选择 (4)
3.3加工中刀具的选择 (5)
3.4工艺分析及具体过程 (7)
3.5刀具及切削参数表 (9)
3.6数控加工程序 (11)
3.7数控加工仿真图 (19)
第四章设计小结 (20)
第五章心得体会.......................................................... (21)
一、设计目的
本课程设计是学完数控编程之后，进行的下一个实践性教学环节，它一方面要求学生能根据零件图，用数控代码编制数控加工程序，熟悉加工程序输入、检查、编辑及执行的方法，另一方面，为今后的毕业设计、今后从事数控加工进行一次综合训练。
二、设计任务
分析任务：由于零件材料为硬铝2A12，切削性能较好，工件为规则对称零件，加工部位由外轮廓圆弧、两个对称腰形槽、三个通孔组成。由于三个通孔的尺寸精度和位置精度较高，考虑采用立式加工中心来完成本任务。本人任务：根据提供的零件图及相关技术要求（如下图），选择数控机床加工零件各两个，选择某种数控系统的编程指令编程，并进行数控加工仿真。
三、设计题目、内容及步骤
1.加工毛坯的选择
一般地，选择毛坯要考虑几方面A.材料的工艺B.毛坯尺寸工艺性能C.零件生产纲要。根据零件图及加工要求选择毛坯材料：硬铝2A12，毛坯尺寸为：110×90×30。 2.机床的选择
（1）数控机床主要的规格和尺寸与工件的轮廓尺寸相适应，做到机床的合理使用。
（2）数控机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。根据零件的加工精度要求选择机床，如精度要求低的粗加工工序，
应选择精
度低的机床，精度要求高的精加工工序，应选择精度高的机床。
（3）机床的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最合适的切削用量相适应。如粗加工工序去除的毛坯余量大，切削用量应选得大，就要求机床有大的功率和较好的刚度。
（4）装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备需要考虑的一个重要因素。选择卧式数控机床，还是选择立式数控机床，将直接影响所选夹具的结构和加工坐标系，直接关系到数控编程的难易程度和数控加工的可靠性。
此次零件的加工选择华中数控铣床HNC-21M。
3、加工中刀具的选择
工、量、刀具清单如下表：
名称规格精度数量
Φ20三刃立铣刀，Φ20四刃立
各1 立铣刀
铣刀，Φ10精三刃立铣刀
键槽铣刀Φ10粗键槽铣刀 1
Φ9.7钻头Φ15钻头Φ28钻
各1 钻头
头
中心钻A2.5 1
铰刀Φ10H8机用 1
镗刀Φ25~38 1套
半径规R1~6.5 R7~14.5 1套
偏心式寻边器Φ10 1
内径百分表18~35 0.01mm 1套外径千分表0~10 0.01mm 1套
游标卡尺0~150 0.02mm 1
千分尺0~25， 25~50， 50~75 0.01mm 各1
倒角钻40×90° 1
深度游标卡尺0~200 0.02mm 1
垫块，拉杆，压
M16 若干板，螺钉
扳手，锉刀12″, 10″各1 （1）工、量、刃具选择
1）工具选择工具采用平口虎钳装夹工件，寻边器对刀。2）量具选择轮廓尺寸用游标卡尺测量，深度尺寸用深度游标卡尺测量，另用百分表校正平口钳及工件上表面。
3）刃具选择该工件的材料为硬铝，切削性能较好，选用高速钢立铣刀即可满足工艺要求。
（2）经过计算，凸台轮廓距毛坯边界的最大距离是20mm，由于凸台的高度是4mm，工件轮廓外的切削余量不均匀，故选Φ20mm的立铣刀粗加工，再选用Φ12精三刃立铣刀，运用刀
具半径补偿铣削凸台轮廓达到尺寸要求。
加工工艺方案：该任务有外轮廓及孔的加工，加工方案
如下。
外轮廓：粗铣→精铣
腰形槽：粗铣→精铣
Φ30H7：钻中心孔→钻底孔Φ28→扩孔Φ29.8→精镗孔
Φ10H8：钻中心孔→钻底孔Φ9→扩孔Φ9.8→铰孔
4、工艺分析及具体过程
加工顺序通常包括：切削加工工序，热处理工序，辅助工序。切削加工工序通常安排原则如下：
基面先行——用作基准面时表面应先加工，任何零件的加工总是先对定位基准进行加工。
先面后孔——对于箱体、支架类零件，平面尺寸轮廓较大，用平面定位比较稳定，而且孔的深度尺寸由基准面为准，所以先加工平面，然后加工孔。
先粗后精——先安排粗加工，去除材料大余量以保证加工速度，后进行精加工以保证加工精度。从图可以看出尺寸上要求比较高的有Φ30+0.0210和2×Φ10+0.0220两个通孔。为了满足尺寸要求，在制定加工工艺过程中需要特别注意：
零件加工工艺过程如下：
（1）加工准备
①认真阅读零件图,检查坯料尺寸。
②编制加工程序，输入程序并选择该程序。
③用平口钳装夹工件，深处钳口8mm左右，用百分表找正。
④安装寻边器，确定工件零点为坯料上表面的中心，设定零点
偏置。
⑤根据编程时刀具的使用情况需编制刀具及切削参数表，对应
刀具装入刀库，并设定各长度补偿。
（2）铣外轮廓
①使用T1号刀具粗铣外轮廓，留0.3mm单边余量，粗铣时可采
用增大刀补值来区分粗精加工（即刀具半径10＋精加工余量
＋0.3）。
②换T2Φ20mm精四刃立铣刀，设定刀具参数，半精铣外轮廓，
留0.1mm单边余量。
③实测工件尺寸，调整刀具参数，精铣外轮廓至要求尺寸。
孔
（3）加工2×Φ10+0.022
①调用T3号刀具A2.5中心钻由于钻头用具有较长的横刃，定
位不好，因此采用中心钻先钻出两个Φ10+0.022
中心孔。切削
用量：n=1500r／min，F=60mm／min（在打中心孔时因整个
加工目的就是为后面的钻头打引导孔，所以转速必须选择较
高，否则可能会失去定心的作用。）
②调用T4号Φ9.7mm钻头，钻2×Φ10孔（钻孔必须加注充分
的冷却液，否则钻头易烧坏，冷却液必须在加工前浇注，避
免刀具过热突然冷却。）
③换T5号刀具Φ10H8铰刀并对刀，设定刀具参数，铰2×Φ10
至要求尺寸。
（4） 加工Φ30+0.033
0孔和倒角
① 调用T6号Φ15的钻头并对刀，设定刀具参数，选择程序，打到自动挡运行程序钻通孔（因为钻头越大，横刃越厚，则钻削的阻力将增大，从而钻削时对于机床的功率会要求更高，加工时产生震动也会比较大。所以对于较大孔径的钻削可以采用大钻头套小钻头的方法来有效避免这个问题）。 ② 换T7刀具Φ28的钻头并对刀，设定刀具参数，钻通孔。 ③ 调用T8镗刀，粗镗孔，留0.4mm 单边余量。 ④ 调用镗刀，半精镗孔，留0.1mm 单边余量。
⑤ 使用已经调好的内径百分表测量孔的尺寸，根据余量调整镗刀，精镗孔至要求尺寸。
⑥ 换T9号90°倒角钻，倒角1×45°至尺寸要求。 （5） 铣腰形槽
① 换T10号Φ10粗立铣刀，粗铣腰形槽，留0.3mm 单边余量。 ② 换T11号Φ10精立铣刀，半精铣腰形槽，留0.1mm 单边余量。 ③ 测量腰形槽尺寸，调整刀具参数，精铣腰形槽至要求尺寸。 5、刀具及切削参数表 计算公式：
主轴转速： N=
D
V c
1000(r/min) 进给速度：F=V f =f z zn(mm/min)
V 切削速度 D ：刀具直径 f:刀具每齿进给率 z:齿数 基点坐标的计算
因采用刀具半径补偿功能，只需计算工件轮廓上基点坐标即可。图4-10中各基点坐标值
见表。
工步号公布内容刀具号刀具类型
切削用量
主轴转
速
r/min
进给速
度
mm/min
背吃刀
量mm
1 粗铣外轮廓T01
Φ20三刃立
铣刀
800 80 4.8
2
半精铣、精铣外轮
廓T02
Φ20四刃立
铣刀
800 80 5
3
钻2×Φ10中心
孔
T03 A2.5中心钻1500 60
4
铰2×Φ10中心
孔
T04 Φ9.7钻头600 80
5 加工Φ30孔T05 Φ10H8铰刀400 40
6 钻Φ28的通孔T06 Φ15的钻头500 60
7 加工Φ30孔T07 Φ28钻头450 70
8 倒角1×45°T08 镗刀
9 粗铣腰形槽T09 90°倒角钻300 25 1
10
半精铣、精铣腰形
槽T10
Φ10粗立铣
刀
600 125 4.8
11 T11
Φ10精立铣
刀
900 100 4.9/5
6、数控加工程序
（1）铣外轮廓
①外轮廓主程序
O0001;
G49G69G40;
T01M06;
G43H01Z100.;
G90G54G0X80.Y0Z10.S600M03;
Z3.M08；
G01Z-5.F150;
G41X55.Y0D01F250;
M98P02;
G68X0Y0R180.;
M98P02;
G69;
G01X70.Y0;
G0Z100.;
G40M09;
M05;
M01;
G91G30Z0;
M06T02;
G49G69G40;
G43H02Z100.;
G90G54G0X80.Y0Z10.S600M03; Z3.;
G01Z-5.F150;
G41X55.Y0D02F250;
M98P02;
G68X0Y0R180.;
M98P02;
G69;
G01X70.Y0;
G40;
G0Z30.;
G91G30Z0Y0;
M30;
②外轮廓子程序程序
O0002
G01X49.Y0;
G2X35.89Y-14.88R15.; G03X27.64Y-19.8R12.; G02X-27.64R34.;
G03X-35.89Y-14.88R12.; G02X-49.Y0R15.;
M99；
孔（2）加工2×Φ10+0.022
O0003;
G40G49G69;
T03M06;
G43H03Z100.;
G90G54G0X40.Y0Z10.S1300M03; Z3.;
G82Z-4.R5.P2000F80;
X-40.;
G80;
G91G30Z0;
M06T04;
G43H04Z100;
G90G54G0X40.Y0Z10.S650M03; Z3;
M08；
G73Z-25.R3.Q4F60;
X-40.;
G80;
G0Z100;
M01;
G91G30Z0;
M06T05;
G43H05Z100.;
G90G54G0X40.Y0Z10.S300M03; Z3.;
G82Z-25.R3.P1000F40;
G80;
G0Z100.;
M09；
G91G30Z0Y0;
M30；
孔和倒角（3）加工Φ30+0.033
O0004 ；
G40G49G69;
G91G30Z0;
M06T06;
G43H06Z100;
G90G54G0X0Y0Z10.S500M03; M08;
G73Z-27.R2.Q3.F60;
G91G30Z0;
M06T07;
G40G49G69;
G43H07Z100.;
G90G54G0X0Y0Z10.S400M03; G73Z-30.R2.Q5.F60;
G91G30Z0;
G43H08Z100.;
G90G54G0X0Y0Z10.S250M03; G85Z-27.R3.F50;
G0Z100;
Y80.;
M09;
M05;
M01;
G90G54G0X0Y0Z10.S400M03; G76Z-30.R3.Q0.2F40;
G0Z100.;
G91G30Z0;
M06T09;
G90G54G0X0Y0Z10.S200M03; Z3.;
G01Z2.F150;
Z-1.F25;
G04P2000;
G0Z100.;
G91Z0Y0;
M30；
（4）腰形槽
①腰形槽主程序
O0005；
G40G49G80G69;
M06T10;
G43H11Z100.;
G90G54X0Y0Z10.S700M03; M98P0040006;
G0Z30.;
G69G40;
G91G30Z0;
M06T11;
G43H11Z100.;
G90G54X0Y0Z10.S1200M03; M98P0040007;
G0Z30.;
G69G40;
G0Z100.;
G91G30Z0Y0;
M30;
②腰形槽粗加工子程序
O0006;
G90G00X25Y0;
G01Z-5.F30;
G01G41X16.853Y-8.773D10F60; G03X16.853Y8.773R19.;
G02X27.497Y14.314R6.;
Y-14.314R31.;
G02X16.853Y-8.773R6.;
G00Z1.;
G40;
G91G68X0.Y0.R90.;
G90;
M99;
③腰形槽精加工子程序
O0007;
G90G00X25Y0;
G01Z-5.F30;
G01G41X16.853Y-8.773D11F60; G03X16.853Y8.773R19.;
G02X27.497Y14.314R6.;
Y-14.314R31.;
G02X16.853Y-8.773R6.;
G00Z1.;
G40;
G91G68X0.Y0.R90.;
G90;
M99;
7、数控加工仿真图（1）铣外轮廓
（2）加工2×Φ10+0.022
孔
（3）加工Φ30+0.033
孔和倒角
（4）加工腰形槽
四、设计小结
这门课程设计是机械设计制造及自动化专业的必修课程之一，它可以提高我们的动手能力，丰富我们的理论知识。是一门理论与实践相结合的综合性专业基础课。在个人设计过程中，充分体现了自主学习，自主选择，自主完成的课程设计任务要求。在设计模型时，学到了设计工件的基本方法和技巧，要考虑工件加工时换刀的次数，加工时的处理余量等很多因素。可以根据自己的需要选择可用的加工设备。但在小组加工时，由于实际机床现有设备的限制，并须选择特定的加工刀具、夹具等。
通过课程设计实训的学习，我能够独立设计箱体和型腔壳体类零