摘要
数控技术是一项高速发展的现代先进技术，数控加工程序是有多道复杂的程序组成的，本文从数控铣床的工作原理出发，并通过实际零件图2-1的数控铣床铣削加工。分析其加工工艺，包括零件图的工艺性分析、加工方法的选择、定位与加紧方式的选择、加工顺序的安排、走刀路线的确定、加工刀具的选择、切削用量的选择等。分析其加工的程序编制过程，详细记录每个步骤编写的程序。分析零件实操的操作过程，包括准备工作及刀具的夹紧、对刀、程序录入、加工成品、校对测量值等方面。通过介绍数控机床典型零件的铣削的加工过程，了解数控技术的应用与操作，促进数控技术的推广与发展。
关键词：数控技术；数控铣床；数控编程；数控操作
ABSTRACT
Numerical control technology is a rapid development of modern advanced technology, the nc machining program is a multi-channel complex composition, in this paper, starting from the working principle of CNC milling machine, and through the actual parts CNC milling machine milling figure 2-1. Analysis of the processing technology, including the detail drawings manufacturability analysis, processing methods choice, the choice of the ways of positioning and intensify, the processing sequence arrangement, the determination of feed line, processing cutting tool selection, selection of cutting parameter, etc. Analysis of the machining process of programming, detailing each step program. Analysis of components in field operation process, including the preparation and tool clamping, the knife, program input, processing and finished product, calibration of measurement, etc. Through the introduction of typical parts of nc machine tools milling machining process, understand the application of numerical control technology and operation, promote the popularization and development of numerical control technology.
Key words:CNC milling machine；CNC programming of numerical；control technology ；numerical control operation
目录
第一章绪论 (1)
1.1 数控铣床 (1)
1.2 数控编程的内容和步骤 (1)
第二章加工零件图 (3)
第三章加工工艺分析与选择 (4)
3.1 零件的工艺分析 (4)
3.2夹具的选择 (4)
3.3 确定加工顺序 (5)
3.4刀具选择 (5)
3.5 切削用量选择 (6)
3.6拟定数控切削加工工序卡 (7)
第四章零件加工步骤 (8)
4.1确定编程原点 (8)
4.2按工序编制各部分加工程序:注（FANUC 0i系统） (8)
4.3 主要操作步骤N270 Y-40 (10)
结论 (17)
参考文献 (18)
谢辞 (19)
第一章绪论
1.1 数控铣床
数控铣床主要采用铣削方式切除工件表面的加工余量，获得零件所需尺寸、形状和表面粗糙度。数控铣床主要是依据在主轴上安装的刀具及加工程序，通过不断改变铣削刀具与工件之间的相对位置，加工出各种复杂的零件。数控铣床（加工中心）配置的数控系统不同，使用的指令在定义和功能上有一定的差异，但其基本功能和编程方法还是相同的。加工中心与数控铣床的不同之处在于加工中心配置了刀库与自动换刀装置，可实现自动换刀。
数控铣床特点
与普通铣床相比，数控铣床具有以下特点：
（1）半封闭或全封闭式防护
（2）主轴无级变速且变速范围宽
（3）采用手动换刀，刀具装夹方便
（4）一般为三坐标联动
（5）应用广泛
1.2 数控编程的内容和步骤
数控编程是指编程人员依据零件图样上的尺寸标注及技术要求，制定出合理的加工方案，通过直接编程或CAD/CAM软件获得数控加工所需程序的全部过程。
①数控编程的内容：
数控编程的主要内容有：分析零件图样，确定工艺加工过程，数值计算，编写零件加工程序单，输入／传送程序，程序检验，首件试切。
②数控编程的步骤：
1）分析零件图样和工艺处理；
2）数值计算
3）编写零件加工程序单
4）输入／传送程序
5）程序检验，首件试切
数控编程的方法包括以下两种：
（1）手工编程。手工编程是指编程员用数控机床提供的指令直接编写出零件
加工程序及相关技术文件的编程过程。
对于几何形状或对点位加工不太复杂的零件，编程计算较简单、程序量不大，手动编程即可实现，但对形状复杂的零件来说，程序量很大并且计算非常繁琐，这是用手工编程困难且易出错，则应采用自动编程。
（2）自动编程。编制工作的大部分或全部由计算机完成的零件编程称为自动编程。编程人依照零件图纸上的几何尺寸和工艺要求，将图形信息输入到计算机中，然后由计算机自动处理生成刀具中心轨迹，便可编写出加工程序清单。计算机自动编程代替编程人员手工编程，不仅可以提高编程效率，而且解决了许多复杂零件的编程难题，并且避免了许多因人为因素而产生的错误。
第二章加工零件图
图2-1
第三章加工工艺分析与选择
3.1 零件的工艺分析
该零件图主要由平面、孔系及内外轮廓组成，首先粗、精铣坯料上表面，以便深度测量；然后粗、精铣削内、外轮廓，最后钻、铰孔。上表面铣削用立铣刀加工；内、外轮廓铣削用键槽铣刀和立铣刀进行粗精加工；孔加工用中心钻定位和粗加工，再用铰刀扩孔以达到要求的精度；
其工艺路线安排如下：
1）粗铣坯料下表面作为基准面
2）粗、精铣坯料上表面，粗铣余量根据毛坯和成品计算，由程序控制，并留精铣余量0.5mm。
3）用Ф10铣刀铣外轮廓
4）用Ф20键槽铣刀粗铣Ф25内轮廓和36X36凹槽
5）用Ф8铣刀精铣Ф25内轮廓和36X36凹槽
6）用中心钻定位2×Ф10+0.022 0中心孔
7）用Φ9.8麻花钻钻2×Ф10+0.022 0孔
8) 用Ф10+0.022 0机用铰刀铰2×Ф10+0.022 0孔
此论文设计中的实例零件，无特殊要求的情况下，表面粗糙度是Ra3.2mm，可采用先粗铣后精铣的加工方案。按照以上的加工方法可以保证零件尺寸、公差以及表面粗糙度的要求。
3.2夹具的选择
数控加工选择夹具时不仅要保证夹具的坐标与机床的坐标方向相对固定而且还要能协调零件与机床坐标系的尺寸。
为满足实例图纸要求，我们选用简单的夹具平口钳，如图3-1所示，将夹具平口钳装在工作台上，用百分表校正，X、Y方向用寻边器对刀，Z方向用对刀仪进行对刀，以确定工件坐标原点，选择上述装夹方式结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。
图3-1
3.3 确定加工顺序
数控铣削加工与数控机床加工类似，一般都先加工平面，先选主要基准面进行加工，再逐渐加工其他平面；然后钻孔；整个过程先进行粗加工，再进行半精加工和精加工；来确定零件的加工顺序，本论文的加工顺序选择如下：
①粗铣加工定位基准面（底面）
②粗、精加工上表面以保证深度尺寸18mm
③内外轮廓铣削
④钻扩孔加工
3.4刀具选择
铣削加工选取刀具时，不仅要使被加工工件的表面尺寸和形状与刀具的尺寸相适应而且还要遵循以下几点：（1）在生产加工平面零件周边轮廓时，常采用立铣刀，铣削平面时，应选硬质合金刀铣刀；（2）加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；（3）加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的立铣刀或玉米铣刀；（4）对一些立体形面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。（5）曲面加工时常采用球头刀，但在加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形刀。（6）在单件或小批量生产中，为取代多坐标联动机床，常采用鼓形刀或锥形刀来加工一些变斜角零件。（7）在五坐标联动的数控机床上加工一些球面时，采用加镶齿盘铣刀（盘形刀）其效率比用球头形刀高近10倍，并可获得好的加工精度。
表3-1本设计中刀具的选择
3.5 切削用量选择
切削用量主要包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给速度（进给量）。
主轴转速根据机床和刀具允许的切削速度来确定；背吃刀量主要受机床刚度的制约，在机床刚度允许的情况下，尽可能加大背吃刀量；进给量要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。切削用量的选择将直接影响表面质量、加工精度、生产率和经济性，其确定原则与普通加工相似。具体数据应根据机床使用说明书、切削用量手册，并结合实际经验而定。
在铣削加工中从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是:先选背吃刀量或侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。
切削用量除了遵循以上的规定以为，还应考虑刀具差异、机床特性以及数控机床生产率。综合给出本论文设计的实例零件的切削用量参见下表3-2：
3.6拟定数控切削加工工序卡
工艺卡片是以工序为单位，详细说明零件工艺过程的工艺文件，卡片中反映各道工序的具体内容和加工要求、工步的内容以及安装的次数、采用的设备及工装。因此，该卡片不能直接指导工人操作，但可帮助管理人员及技术人员掌握零件加工过程，因此它是生产管理、生产调度及制定其他工艺文件的基础。分析实例零件的工艺特性，制定如下图表3-3所示的加工工序卡，以指导编程和加工操作。
第四章零件加工步骤
4.1确定编程原点
工件坐标系是编程员在编程时建立在零件图样上的坐标系，工件坐标系的原点称为工件原点或程序原点。一般在确定程序原点位置时应注意以下几点：
(1) 编程坐标原点应选在工件图样的设计基准或工艺基准上，以便于坐标值的计算和编程；
(2) 编程坐标原点应尽量选在尺寸精度高、粗糙度较低的工件表面上；
(3) 编程坐标原点最好选在工件的对称中心上；
(4) 要便于测量和检测；
本设计选择￠25圆的圆心处为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面。
4.2按工序编制各部分加工程序:注（FANUC 0i系统）
（1）选一个80X80X25的毛坯
（2）粗铣下表面，采用平口钳装夹，在MDI方式下，用￠16硬质合金铣刀，主轴转速为1200r/min，在Z轴方向不分层，一次铣到位
(3)粗铣实例零件上表面，主轴转速为1200r/min，在Z轴方向不分层，一次铣到位，将零件外轮廓一刀完成。
(4)精铣上表面，进给速度为100mm/min，进给量0.5mm，分两次加工完成。
(5)粗铣外轮廓，在手动方式下，用￠10硬质合金铣刀，主轴转速为700r/min，Z轴方向一次加工完成
（6）粗铣￠25圆和36X36凹槽，进给速度为100mm/min。
（7）精铣￠25圆和36X36凹槽，精铣￠25圆时，进给速度为170mm/min，将粗铣时留下的余量铣到，精铣36X36凹槽时，进给速度为170mm/min，进给率应适当降低一些。
（8）定位￠10+.022的孔，在MDI方式下，用￠3的钻头，主轴转速为1200 r/min （9）打￠10+.022的底孔，使用￠9.8的钻头，主轴转速为1000 r/min
（10）钻￠10+.022的通孔，使用￠10+.022的铰刀，主轴转速为350r/min，为达到孔的精度，进给量也适当降一些。
具体编程如下
用?16硬质合金铣刀粗铣下表面(基准面)%00002 N00 G17 G98 G80 G40 G49
N10 G0 G90 G54 G0 X-42 Y-56
N20 G43 H1 Z10 M03 S1200
N30 M08
N40 G01 Z2.5
N50 G01 Z-2 F100
N60 Y-40 F600
N70 Y40
N80 Y56
N90 X-28
N100 Y40
N110 Y-40
N120 Y-56
N130 X-14
N140 Y-40
N150 Y40
N160 Y56
N170 X0
N180 Y40
N190 Y-40
N200 Y-56
N210 X14
N220 Y-40
N230 Y40
N240 Y56
N250 X28
N260 Y40
4.3 主要操作步骤N270 Y-40
N280 Y-56
N290 X42
N300 Y-40
N310 Y40
N320 Y56
N330 G01 Z2.5 F3000
N340 G0 Z100
N350 M09
N360 M05
N370 M30
重新装夹工件，用?16硬质合金铣刀粗铣上表面N00 G17 G98 G80 G40 G49
N10 G0 G90 G54 G0 X-42 Y-56
N20 G43 H1 Z10 M03 S1200
N30 M08
N40 G01 Z2.5
N50 G01 Z-4 F100
N60 Y-40 F600
N70 Y40
N80 Y56
N90 X-28
N100 Y40
N110 Y-40
N120 Y-56
N130 X-14
N140 Y-40
N150 Y40
N160 Y56
N180 Y40
N190 Y-40
N200 Y-56
N210 X14
N220 Y-40
N230 Y40
N240 Y56
N250 X28
N260 Y40
N270 Y-40
N280 Y-56
N290 X42
N300 Y-40
N310 Y40
N320 Y56
N330 G01 Z2.5 F3000
N340 G0 Z100
N350 M09
N360 M05
N370 M30
用?16硬质合金铣刀精铣上表面N00 G17 G98 G80 G40 G49
N10 G0 G90 G54 G0 X-42 Y-56 N20 G43 H1 Z10 M03 S1200
N30 M08
N40 G01 Z2.5
N50 G01 Z-0.5 F100
N60 Y-40 F600
N80 Y56
N90 X-28
N100 Y40
N110 Y-40
N120 Y-56
N130 X-14
N140 Y-40
N150 Y40
N160 Y56
N170 X0
N180 Y40
N190 Y-40
N200 Y-56
N210 X14
N220 Y-40
N230 Y40
N240 Y56
N250 X28
N260 Y40
N270 Y-40
N280 Y-56
N290 X42
N300 Y-40
N310 Y40
N320 Y56
N330 G01 Z2.5 F3000 N340 G0 Z100
N350 M09
N370 M30
铣外轮廓，用￠10硬质合金铣刀，对刀N00 M06
N10 G0 G90 G54 X0Y0
N20 M03 S700
N30 G43 H1 Z100 M08
N40 G00 X60 Y-60
N50 Z0 Z-7.95
N60 G01 G41 D01 X35 Y-35 F100
N70 G01 X8
N80 G03 X-8 R8
N90 G01 X-25
N100 G02 X-35 Y-25 R10
N101 G01 Y25
N102 G01 X-25 Y35
N103 G01 X25
N104 G02 X35 Y25 R10
N105 G01 Y-25
N106 X25 Y-35
N107 G81 G40 X25 Y-60
N108 G0 Z100
N109 M05
N110 M09
换刀，用￠20键槽铣刀，对刀
N00 M06
N10 G0 G90 G54 X0 Y0
N20 M03 S500
N30 G43 H2 Z100 M8
N40 G98 G81 R3 X0 Y0 Z-10 F50 N50 G0 G80
N60 M5
N70 M9
换刀，用￠8铣刀，对刀
N00 M06
N10 G0 G90 G54 X0 Y0
N20 S850 M03
N30 G43 H3 Z100
N40 G0 Z0
N50 G01 Z-10 F100
N60 G01 G41 D3 X12.5 F100
N70 G03 I-12.5 F150
N80 G03 I-12.5 F150
N90 G01 G40 X0 Y0
N100 G0 Z505
N110 G01 G41 D3 X18 Y0 F80
N120 G01 Y14
N130 G03 X14 Y18 R4
N140 G01 X-14
N150 G03 X-18 Y14 R4
N160 G01 Y-14
N170 G03 X-14 Y-18 R4
N180 G01 X14
N190 G03 X18 Y-14 R4
N200 G01 Y0
N210 G01 G40 X0 Y0
N220 G0 Z100
N230 M5
换刀，用￠3中心钻，对刀
N00 M06
N10 G0 G90 G54 X0 Y0
N20 M03 S1200
N30 G43 H4 Z100
N40 G98 G81 X25 Y25 R3 Z-3 F100
N50 X-25 Y-25
N50 G0 G80
N60 M05
N70 M09
换刀，换￠9.8的钻头，对刀
N10 G0 G90 G54 X0 Y0
N20 S1000 M03
N30 G43 H5 Z100 M8
N40 G98 G73 R3 X25 Y25 Z-25 Q5 F100 N50 X-25 Y-25
N60 G0 G80
N70 M5
N80 M9
换刀，换￠10+.022铰刀，对刀
N10 G0 G90 G54 X25 Y25
N20 S350 M03
N30 G43 H6 Z100 M8
N40 G98 G81 R3 Z-22 F50
N50 X-25 Y-25
N60 G0 G80
N70 M5
N80 M9
1.编制加工程序
根据加工零件的图样进行工艺方案分析与设计，用手工编程或自动编程方法，将加工零件所需的机床各种动作及工艺参数等编写成数控系统能够识别的学习代码，即加工程序。
2.加工程序的输入
可以通过手动输入方式、光电读带机输入、驱动机输入或计算机和数控机床的接口直接进行通信等方法，将所编写零件加工程序输入到数控装置。
3.预调刀具和夹具
根据零件的工艺设计方案中所确定的刀具方案和夹具方案，在机床加工之前，需要分别安装、调整刀具和夹具。
4.数控装置对加工程序进行译码和运算处理
进入数控装置的信息代码经一系列的处理和运算变成脉冲信号，有的脉冲信号送到机床的伺服系统，经传动机构驱动机床相关部件，完成对零件的切削加工；有的脉冲信号送到可编程序控制器中，按顺序控制机床的其他辅助部件，完成工件夹紧、松开、冷切液的开闭、刀具的自动变更等动作。
5.加工程序的在线检测
机床在执行加工程序的过程中，数控系统需要随时检测机床的坐标轴位置、行程，开关的状态等，并与程序的要求相比较，以决定下一步的操作。
结论
通过完成数控铣削编程与操作这篇设计论文，使我在今后的工作和学习生涯中受益匪浅，其总结如下:
首先，我对数控铣床铣削加工和编程的整个过程有了更加全面的理解。通过零件图的工艺性分析，选择合适的切削刀具和夹具，然后计算并编制出零件的加工程序，最终看到合格的零件实物。心中有说不出的喜悦。同时，经过这一系列的学习和研究，使我对数控机床的刀具材料和使用范围有了进一步的了解，对于数控铣床涉及到的专业概念有了完整的认识，能够熟练的运用公式进行计算各种切削参数。
其次，对于数控铣床的编程操作这一部分，已经熟练掌握了数控铣床的编程指令，可以轻易地对简单零件进行编程操作。通过学习自动编程，也对于CAXA软件以及PROE软件有了进一步的了解；可以运用软件画出零件图并自动译出程序。以减少手动编程加工工件的出错率。
在这次完成论文的过程中，让我对机械加工有了更深的理解，对日常生活中的用具有了更深的体会，也体会到了经济的快速发展和社会的进步，也更加敬畏那些在一线操作的工人。感谢他们对我们社会的进步做出的努力和贡献。同时，我们也应该端正态度，在学习的过程中切勿毛躁，一味追求速度。我们应该要边学习，边实践，遇到新的问题时，就要不断的努力和探索，寻找可利用的资源。尽可能最大限度的解决并处理。
最后，感谢各位老师的耐心辅导和反复的矫正我的论文的内容和格式，使我的论文能够如期的完成。也感谢各位同学给我提出的宝贵的意见和帮助，使我能够轻易找到有关的资料和文献。同时也增进了我和老师同学之间的友谊。除此之外，也让我学会如何进行自学和在网络中搜寻合适的信息资源。在此也感谢学院提供的这次机会，让我得到了进一步的锻炼和成长。