心形板零件的数控加工工艺设计.docx

编号

淮安信息职业技术学院

毕业论文
题 目
心形板零件的数控加工

学生姓名
马龙
学 号
23091116
系 部
机电工程系
专 业
数控技术
班 级
230911
指导教师
刘俊
顾问教师

二〇一一年十一月

摘 要
本设计主要研究典型零件的的数控铣削加工。通过对零件的UG建模，零件图结构分析、加工设备选择、定位基准和装夹方式确定、加工顺序及进给路线确定、刀具选择、切削用量确定、数控加工工序确定以及程序的编制等方面全面分析了一个典型零件的数控加工工艺性，完成该零件的工艺规程（包括工艺简卡、工序卡和数控刀具卡）并绘制了零件图。

关键词：心形板 UG建模 数控加工 工艺分析 数控编程

目 录
摘 要 I
第一章 数控机床概述 1
1.1数控机床的产生和发展 1
1.2数控机床的加工特点 2
1.3数控机床的发展趋势 2
1.4 论文概述 3
第二章 UG建模 5
2.1 进入UG NX6.0主界面 5
2.2 新建部件文件 5
2.3 绘制草图 6
2.4 拉伸操作 7
2.5 倒斜角创建 10
第三章 典型零件数控加工工艺分析 12
3.1零件图工艺分析 12
3.2确定毛坯 12
3.3工件的装夹 13
3.4定位基准的选择 13
3.5选择加工设备 14
3.6刀具的选择 14
3.6.1铣刀类型的选择 14
3.6.2铣刀类参数的选择 14
3.6.3刀具材料 16
3.7切削用量的选择 17
3.7.1 背吃刀量的选择 17
3.7.2 进给速度的选择 17
3.7.3选择切削速度 18
3.7.4主轴转速 18
3.7.5切削用量的确定 19
3.8切削液选择 19
3.9数控加工刀具卡 20
3.10工艺过程卡 21
3.11工序卡 22
3.12数控加工走刀路线图 27
第四章 加工程序的编制 31
4.1 编程简介 31
4.2 编程方法 31
4.3 加工程序 31
4.4心形槽、圆弧槽和内槽的自动编程 37
4.4.1创建程序 38
4.4.2创建刀具 38
4.4.3创建几何体 39
4.4.4创建操作 40
4.4.5指定切屑区域 41
4.4.6刀轨生成 41
4.4.7后处理 42
总 结 47
致 谢 48
参考文献 49
附录1 心形板零件图 50

第一章 数控机床概述
1.1数控机床的产生和发展
数控机床(Numerical Control Machine Tools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。
数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，随着电子技术的发展,1946年世界上第一台电子计算机问世,由此掀开了信息自动化的新篇章。1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心(MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。 60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。 20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。 20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。
目前，世界主要工业发达国家的数控机床已经进入批量生产阶段，如美国、德国、法国、日本等，其中日本发展最快。
我国1958年试制成功第一台电子管数控机床，从1965年开始研制晶体管数控系统，到20世纪70年代初曾研究出数控臂锥铣床、非圆插齿机、数控立铣床、数控车床、数控镗床、数控磨床和加工中心等。20世纪80年代随着改革开放政策的实施，我国从国外引进了先进技术，并在消化、吸收国外先进技术的基础上，进行了大量的开发工作，进而推动了我国数控机床新的发展高潮，使我国数控机床在品种上、性能上以及水平上均有了新的飞跃。

1.2数控机床的加工特点
（1）自动化程度高，具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外，其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。若配合自动装卸手段，则是无人控制工厂的基本组成环节。数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件；省去了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助操作，有效地提高了生产效率。
（2）对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯装夹方式外，只需重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了生产准备周期。
（3）加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在0.005～0.01 mm之间，不受零件复杂程度的影响。由于大部分操作都由机器自动完成，因而消除了人为误差，提高了批量零件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了位置检测装置，更加提高了数控加工的精度。
（4）易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。由于机床采用数字信息控制，易于与计算机辅助设计系统连接，形成CAD/CAM一体化系统，并且可以建立各机床间的联系，容易实现群控。

1.3数控机床的发展趋势
随着计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展，机床的数控技术有了长足的发展。近几年一些相关技术的发展，如刀具及新材料的发展，主轴伺服和进给系统、超高速切削等技术的发展。目前数控机床正朝着高速度、高精度、高工序集中度、高复合化和高可靠性等方向发展。世界数控技术及其装备的发展趋势主要体现在以下的方面。
（1）高速高效高精度
高生产率。通过数控装置及伺服系统功能的改进，主轴的速度和进给速度大大提高，减小了切削的时间和非切削时间。
高加工精度。随着精密产品的出现，对精度的要求提高到了0.1微米，有的零件甚至已经达到了0.01微米，高精密零件要求提高了机床的加工的精度，包括采用温度补偿法等。
（2）柔性化
柔性化包括两个方面的柔性：一是数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化的设计，功能覆盖面广，便于不同用户的要求；二是DNC系统的柔性，同一DNC系统能够依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度的发挥DNC系统的效能。
（3）工艺复合化和多轴化
数控机床的工艺复合化，是指工件在一台机床上装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头、旋转工作台等给种措施，完成多工序、多表面的复合加工。此外，数控技术的进步也提供了多轴控制和多轴联动控制功能。
（4）实时智能化
在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要的分支发展，如自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。
（5）结构新型化
采用新型结构，实现多坐标联动加工，其控制系统结构复杂，加工精度、加工效率较普通机床高2到10倍。
（6）编程技术自动化
为了弥补手工编程和NC语言编程的不足，近年来开发出多种自动编程系统，如图形交互式系统、数字化自动编程系统、会话式自动编程系统、语言数控编程系统等。其中图形交互式系统应用的最为广泛，图形交互式编程系统是以计算机辅助设计（CAD）软件为基础，首先形成零件的图形文件，然后再调用数控编程模块，自动编制加工程序，同时可动态显示刀具的加工轨迹。目前的图形交互式软件有Master CAD、Cimatron、Pro/E 、UG 、CAXA、CATIA等。
（7）集成化
数控系统采用高度集成化的芯片，可提高数控系统的集成度和软、硬件运行速度，应用平板显示技术可提高显示器的性能。平板显示器应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融于一体，通过提高集成电路的密度，减小互联长度和数量来降低产品的价格、改进性能、减小组件的尺寸、提高系统的可靠性。
（8）开放式闭环控制模式
采用通用计算机组成的总线式、模块化、开放、嵌入式体系结构，便于裁减、扩展和升级，可以组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统数控系统仅有的专用型封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包括诸如加工尺寸、形状、振动、噪音、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实现加工过程中动态调整加工过程变。在加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、多媒体技术、网络技术、CAD/CAM、伺服系统、自适应控制、动态数据管理、动态刀具补偿、动态仿真等高新技术溶于一体，构成严密的制造过程闭环控制系统体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

1.4 论文概述
本次毕业设计主要研究典型零件的的数控铣削加工，并通过UG建模建立加工零件，通过数控加工工艺分析和加工程序的编制完成本次毕业设计。章节主要内容如下：
（1）绪论 主要论述数控机床的产生和发展，数控机床的加工特点和发展趋势。
（2）UG建模 通过UG建模的操作，建立工艺分析零件。
（3）典型零件数控加工工艺分析 主要对零件进行工艺分析，确定毛坯，工件的装夹，定位基准的选择，选择加工设备，刀具的选择，切削用量的选择，切削液选择，数控加工刀具卡，工艺过程卡，工序卡和走刀路线图。
（4）加工程序的编制 加工程序部分主要是数控加工程序的编制。

第二章 UG建模
UG建模是一种基于特征和约束的建模技术，具有交互建立和编辑复杂实体模型的能力。应用UG的建模功能，可快速进行概念设计和详细设计。与传统的基于线框和实体的CAD系统相比，在建模和编辑的过程中花费的精力和时间会更少。UG建模主要是通过草图绘制，拉伸，求差以及求和等布尔操作命令，建立零件三维线框模型的过程。
典型零件的零件图如图2-1所示（详见附录1）：

图2-1 心形板零件图
2.1 进入UG NX6.0主界面
选择【开始】/【程序】/【UG NX6.0】。或者双击桌面上的，就进入NG.NX6.0主界面。

2.2 新建部件文件
（1）选择菜单命令【文件】/【新建】，或者单击新建按钮，弹出【文件新建】对话框。
（2）在【文件新建】对话框中选择建模选项卡，并在“名称”文本框中输入“xinxingban”确定存放的路径为“E：/biyesheji”单击【确定】按钮，新建文件进入建模模块。
2.3 绘制草图
（1）选择菜单命令【插入】/【草图】或者在【成型特征】工具栏中单击草图按钮，系统弹出【创建草图】对话框。如图2-2所示：

图2-2 创建草图
（2）接受系统默认的设置，单击【确定】按钮，进入草图绘制操作环境。
（3）绘制草图曲线并对其进行几何约束和尺寸约束。

图2-3 草图
（4）选择菜单命令【插入】/【曲线】/【多边形】，系统弹出【多边形】对话框。在侧面数中输入“6” ，单击【确定】按钮，进入【多边形】对话框，选择【外切圆半径】。

图2-4 多边形对话框
在圆半径中输入“50”，单击【确定】按钮，进入【点】对话框。

图2-5 多边形 图2-6 点对话框
单击【确定】按钮，创建草图如图2-7所示：

图2-7 草图
2.4 拉伸操作
（1）选择菜单命令【插入】/【设计特征】/【拉伸】，或者单击拉伸按钮，弹出【拉伸】对话框。

图2-8 拉伸 图2-9 底板
（2）在【拉伸】对话框的下拉列表中选择“相连曲线”。
（3）在【拉伸】对话框的在“开始”和“终点”分别输入“0”和“15”，单击【应用】按钮，生成典型零件的底板。
在【拉伸】对话框的在“开始”和“终点”分别输入“0”和“19” ，单击【应用】按钮，生成图形如图2-10所示：

图2-10 外轮廓
分别在【拉伸】对话框的在“开始”和“终点”输入“0”和“23” ，“0”和“29” ，“0”和“32”生成图形如图2-11所示：

图2-11 三维模型
选择菜单命令【插入】/【组合体】/【求和】，或者单击求和按钮，弹出【求和】对话框。如图2-12所示：

图2-12 求和
选择求和的部件，单击【确定】按钮。
分别在【拉伸】对话框的“开始”和“终点”输入“21”和“23” ，“18”和“21” ，“27”和“32” ，“29”和“32” ，在【拉伸】对话框“布尔”下拉列表中选择“求差”项，生成图形如图2-13所示：

图2-13 心形槽、圆弧槽和内槽的拉伸
沉孔和通孔的拉伸，在【拉伸】对话框的“开始”和“终点”输入“14”和“19” ，“0”和“19” ，“0”和“32”，生成图形如图2-14所示：

图2-14 沉孔和通孔的拉伸
（4）单击【确定】按钮，完成拉伸操作。

2.5 倒斜角创建
选择菜单命令【插入】/【细节特征】/【倒斜角】，弹出【倒斜角】对话框。选择需要倒斜角的边，在距离框中输入“3” ，单击【确定】，完成倒斜角的创建。如图2-17所示：

图2-15 倒斜角
心形板零件的建模完成，三维模型如图2-18所示：

图2-16 三维模型
UG建模章节中，主要通过草图的绘制，拉伸操作，求和求差以及倒斜角命令完成心形板零件的建模。

第三章 典型零件数控加工工艺分析
加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。
典型零件如图3-1所示（详见附录1）， 从图中我们可以清楚看见该零件的尺寸要求和工艺要求。

图3-1 心形板零件图
3.1零件图工艺分析
如图3-1所示，该典型零件由平面、孔和凹槽等构成，各凸台的轮廓由直线和圆弧组成，各几何元素之间关系明确，尺寸标注完整、正确。其中对零件的外轮廓尺寸要求比较高（±0.02mm）；零件上表面的表面粗糙度Ra为1.6μm,要求也比较高。此零件整体轮廓有一定难度，但对零件加工工艺要求不是很高，各凸台轮廓以及凹槽的尺寸没有公差要求，钻孔的表面粗糙度Ra=12.5μm，未注公差为IT12级，该零件对于几何公差也没有要求。但从零件图可以看出，该零件外轮廓复杂，椭圆凸台、六边形凸台、圆弧槽和心形槽的工艺分析和数控编程有一定难度。对于凸台、凹槽和孔的加工分粗、精加工两个阶段进行，以保证其尺寸精度和表面粗糙度要求。零件的材料为LC4，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。

3.2确定毛坯
该零件，其材料为LC4，故选用铝件毛坯，小批量生产,其毛坯尺寸为
185mm×135mm×35mm。

3.3工件的装夹
工件装夹情况的好坏，不仅直接影响工件加工精度，还关系到产品质量问题，而且工件装夹的快慢还直接影响到生产效率以及工件成本。在实际的应用中一般是先定位后夹紧，但是也有同时完成的，如三爪卡盘夹持工件。
该零件形状比较复杂、局部尺寸精度要求较高，但轮廓尺寸要求不是很高，所以如图可选用平口虎钳，以底面和两侧面定位，零件先要加工上表面，因此以下平面为装夹面，加工完所需要面后，翻转夹持外轮廓，将夹持面铣掉。平口虎钳如图3-2所示：

图3-2 工件装夹示意图
3.4定位基准的选择
（1）粗基准 用毛坯上未加工过的毛坯面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。粗基准的选择，一般情况下就是第一道工序定位基准的选择，往往是进行后续工序加工的基准。在选择粗基准时应考虑尽量减少装夹次数。粗基准一般情况下只使用一次。
（2）精基准 用已加工过的表面作为定位基准，称为精基准。精基准选择应保证从零件精度出发，同时也要考虑装夹方便，夹具结构简单，应尽可能选择零件设计基准为定位基准，还应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面。如图3-3以A面作为装夹面，翻面夹持，在以B面作为精基准，保证了一次装夹完成所有面的加工减少了换刀次数，定位误差，提高了加工精度，同时体现了基准统一原则。
零件是以A面作为粗基准。以B面作为精基准的装夹面。如图3-3所示：

图3-3 粗精基准图
3.5选择加工设备
根据被加工零件的外形和材料等条件，选用XK713A数控铣床，其系统为FANUC Series oi Mate-MB。

3.6刀具的选择
3.6.1铣刀类型的选择
铣刀类型应与被加工工件的尺寸与表面形状相适合。加工较大的平面应该选择面铣刀;加工凸台、凹槽及平面轮廓应选择立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔可选择镶硬质合金的玉米铣刀；曲面加工常采用球头铣刀；加工曲面较平坦的部位常采用环形铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成型表面多选用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀。

3.6.2铣刀类参数的选择
（1）面铣刀主要参数的选择
可转位面铣刀的直径为Φ16～Φ630mm。粗铣时，铣刀直径应小些，精铣时，铣刀直径应大些，尽量包容工件的整个加工宽度。因为铣削加工时冲击力较大，所以刀具前角要小些，硬质合金刀具的前角应更小。铣削加工强度和硬度高的材料可选用负前角。面铣刀的磨损主要发生在后刀面上，因此后角选取应加大。
对于单次平面铣削，面铣刀的直径可参照下式选择
D=（1.3～1.6）B
式中 D---面铣刀直径（mm）
B---铣削宽度（mm）
（2）立铣刀主要参数的选择
根据工件的材料、刀具的加工性质，立铣刀的参数与刀具角度的选取如表3-1所示。
表3.1 立铣刀前角后角的选择
工件材料
前 角
铣刀直径
后 角
钢
10°-20°
小于10mm
25°
铸铁
10°-15°
10-20mm
20°
铝
10°-15°
大于20mm
16°
选取立铣刀可按推荐的下述经验数据进行。
刀具半径r应该小于零件内腔轮廓面的最小曲率半径ρ，一般取r=（0.8～0.9）ρ。
1）零件的加工高度H≤（1/4 ～1/6）r，以保证刀具具有足够的刚度。
2）对盲孔（深槽），选取L=H+（5～10）mm（L为刀具切削部分长度，H为零件高度）。
3）加工外形及通孔（槽），选取L=H + rε+（5～10）mm（rε为刀尖半径）。
4）加工肋时，刀具直径 D=（5～10）b (b为肋的厚度)。
5）粗加工内腔轮廓面时铣刀最大直径Dmax 按下式计算：

式中： D---轮廓的最小凹圆角直径；
δ---圆角邻边夹角等分线上的精加工余量；
　　　 δ1---精加工余量；
　　　 Φ---圆角两邻边的最小夹角。
（3）刀具长度尺寸的确定
1）直径尺寸：根据零件图样不同，选取的刀具尺寸不一样。
选取直径尺寸原则是：在刀具能够满足加工前提下，尽量选取直径大的刀具，铣削刀具都是成型刀具且标准，在同时可根据选取的刀具直径提取刀具各异的刀具。
2）长度尺寸：在加工中心上，刀具长度一般是指主轴端面量，刀尖的距离包括刀柄和刃具两部分。
选取的原则是：在满足各个部位加工要求前提下，尽量减少刀具长度，以提高工艺系统的刚性，制造工艺和编程时，一般不必准确确定刀具的长度，只需初步估算出刀具长度范围。
根据经验公式： =A-B-N+L++
公式中：—刀具长度
A---主轴端面至工作台中心最大距离
B---主轴在Z向的最大行程
N---加工表面距工作台中心距离
L---工件的加工深度尺寸
Z0---刀具切出工件的长度，一般取Z0 =3 ～ 8mm。

图3-4 立铣刀示意图
根据不同的加工内容，则需要不同规格的刀具来进行加工，该零件材料为铝，毛坯尺寸为185mm×135mm×35mm，而零件实际尺寸为185mm×135mm×32mm。考虑到加工的效率，接刀痕迹，走刀的重叠量，综合分析确定粗、精平面采用直径为Φ80mm的面铣刀；轮廓采用Ф20mm的立铣刀；键槽采用Φ8的键槽铣刀；通孔采用Φ8的麻花钻。
3.6.3刀具材料
（1）高速钢 又称白钢，它含有W、Cr、Mo、V、Co等元素。它不仅可以用来制造钻头、铣刀，还可以用量制造齿轮刀具、成形铣刀等复杂刀具。但由于其允许的切削速度较低（50m/min），所以大多用于数控机床的低速加工。
（2）硬质合金 硬质合金是有硬度和熔点都很高的碳化物（WC、TiC等），用co mo ni做粘结剂制成的粉末冶金产品。在中速和大切削中发挥出优良的切削性能。常用的硬质合金有钨钴合金、钨钛合金等。
（3）陶瓷材料 陶瓷是含有金属氧化物和氮化物的无机非金属材料。陶瓷材料具有高硬度、高强度、耐磨性好、化学性能稳定性好、摩擦因素低、价格低廉等优点。
（4）立方氮化硼（CBN） CBN是人工合成的高硬度材料，其硬度和耐磨性仅次于金刚石，有极好的高温硬度，与陶瓷材料相比，其耐热性和化学稳定性稍差，但冲击韧度和抗破坏性能较好。
（5）聚晶金刚石（PCD） PCD作为最硬的刀具材料，硬度很高，具有很好的耐磨性，它能够以高硬度和高精度加工软的有色金属材料，但它对冲击敏感，容易破裂，而且对黑色金属中的铁的亲和力强，容易引起化学反应，一般只能用于加工非铁零件。
表3.2 常用刀具材料的性能比较
刀具材料
切削速度
耐磨性
硬度
硬度随温度变化
高速钢
最低
最差
最低
最大
硬质合金
低
差
低
大
陶瓷刀片
中
中
中
中
金刚石
高
好
高
小

3.7切削用量的选择
铣削加工的切削参数包括切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。背吃刀量ap 为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。端铣时，ap 为切削层深度；而圆周铣时，ap 为被加工表面的宽度。侧吃刀量ae 为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为 mm。端铣时，ae 为被加工表面的宽度；而圆周铣时，ae 为切削层深度。切削用量先择的标准是：在保证零件加工精度和表面粗糙度的前提下，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具寿命并充分发挥机床的性能，最大限度的提高生产率，降低成本。

图3-5 圆周铣 图3-6 端铣
从保证刀具寿命的角度出发，铣削切削用量的选择方法是先选择背吃刀量（或侧吃刀量），其次确定进给速度，最后确定切削用量。
3.7.1 背吃刀量的选择
背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定。
（1）粗铣时一般一次进给应尽可能切除全部余量，在中等功率机床上，背吃刀量可达8～10mm。在工件表面粗糙度值Ra要求为12.5～25μm时，如果圆周铣的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，粗铣一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，应分两次进给完成。
（2） 半精铣时，端铣的背吃刀量或周铣的侧吃刀量一般在0.5～2mm 内选取，加工工件的表面粗糙度Ra可达3.2～12.5μm。
（3） 精铣时，端铣的背吃刀量一般取0.3～1mm，周铣的侧吃刀量一般取0.2～0.5mm，加工工件的表面粗糙度Ra可达0.8～3.2μm。

3.7.2 进给速度的选择
铣削加工的进给速度F是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/min；进给量是铣刀转一周，工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位mm/r。对于多齿刀具，其进给速度F、刀具转速n、刀具齿数z、进给量f及每齿进给量fz的关系为
F=fn=fz z n
进给速度F与进给量f主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取，可参考常用切削用量手册或见表
表3.3 铣刀每齿进给量参考值
工件材料
每齿进给量/（mm/z）
粗铣
精铣
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
钢
0.10~0.15
0.10~0.25
0.02~0.05
0.10~0.15
铸铁
0.12~0.20
0.15~0.30
铝
0.06~0.20
0.10~0.25
0.05~0.10
0.02~0.05

3.7.3选择切削速度
铣削的切削速度Vc与刀具的寿命、每齿进给量、侧吃刀量以及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。其原因是当fz、ap、ae和z增大时，切削刃负荷增加，而且同时工作的齿数也增多，使切削热增加，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高。为提高刀具寿命允许使用较低的切削速度。但是加大铣刀直径则可改善散热条件，提高切削速度。
铣削加工的切削速度Vc可参考表 选取，也可参考有关切削用量手册中的经验公式通过计算选取。
表3.4 铣削加工的切削速度参考值
工件材料
硬度/HBW
切削速度/(m/min)
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
钢
<225
18~42
66~150
225~325
12~36
54~120
325~425
6~21
36~75
铸铁
<190
21~36
66~150
190~260
9~18
45~90
160~320
4.5~10
21~30
铝
70~120
100~200
200~400

3.7.4主轴转速
数控铣床一般是以刀具旋转实现主运动，因此，按上述方法确定切削速度后，应把切削速度转换为主轴转速，其转换公式为
n=1000（Vc/πD）
式中 D---铣刀直径（mm）。
Vc---切削速度(mm/min)。
计算出来的n值要进行圆整处理，如数控机床的主轴速度是分级变速的，则要选取最接近n值的速度档位。
3.7.5切削用量的确定
该零件材料切削性能较好，铣削平面、台阶面及轮廓时，留0.2mm精加工余量。
选择主轴转速时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，然后按式Vc=πdn/1000,和Vf=nZfz计算主轴转速与进给速度。
（1）Φ80铣刀
1）粗铣：铣削深度ap：ap =2.8mm。
每齿进给量：查表3.3 铣刀每齿进给量参考值，取。铣削速度：查表3.4 铣削加工的切削速度参考值，取。机床主轴转速：
， 取
进给速度F：F=fn=160mm/min
2）精铣：铣削深度：ap：ap =0.2mm。
每齿进给量：查表3.3 铣刀每齿进给量参考值，取。铣削速度：查表3.4 铣削加工的切削速度参考值，取。机床主轴转速：
，取
进给速度F：

（2）Φ20铣刀
同1可计算出
1）粗铣时取 进给速度F：
2）精铣时取 进给速度F：

3.8切削液选择
合理的选择切削液可以改善工件与刀具间的摩擦状况降低切削力和切削温度，减轻刀具摩损减小工件的热变形，从而可以提高刀具耐用度提高加工效率和加工质量。切削液具有冷却、润滑、清洗、防锈的作用，因此在数控加工中使用切削液是一个必须的选择。
常用的冷却液主要有三种表3.5所示：

表3.5 常用冷却液
冷却液名称
主要成份
主要作用
水溶液
水、防锈添加剂
冷却
乳化液
水、油、乳化剂
冷却、润滑、清洗
切削油
矿物油、动植物油、
极压添加剂或油性
润滑
切削液应根据工件材料，刀具材料，加工方法和技术要求等具体情况进行选用。下述几条供参考：
（1）高速的刀具红硬性差，需采用切削液，硬质合金刀具红硬性好，一般不加切削液；若硬质合金刀具使用切削液，必须连续、充分的浇注；不能间断。
（2）切削铸铁和铝合金时，一般不用切削液。如要使用切削液，选用煤油为宜。
（3）粗加工时，以冷却为主，可选用水溶液或低浓度的乳化液，精加工时，主要以润滑为主，可选用切削油或浓度高的乳化液。
（4）低速加工时，可选用油性较好的切削油；重切削时，可选用极压切削液。
综上所述：根据我选择的材料铸铁我选择乳化液为冷却液。它的主要作用是：冷却、润滑、清洗而且还有一定的防锈作用。
3.9数控加工刀具卡
根据零件结构特点，铣削心形凹槽和圆弧凹槽，铣刀直径受槽宽限制，同时考虑到铝的材质，因此对刀具的选用如表3.6所示：
表3.6 数控加工刀具卡片
单位名称

工序号
程 序编 号
产 品名 称
零 件名 称
材料
零 件图 号

心形板
LC4

序 号
刀具号
刀具名称
刀具规格

备注
直径/mm
长度/mm
1
T01
面铣刀
Φ80
实测
硬质合金
2
T02
立铣刀
Φ20
实测
高速钢
3
T03
键槽铣刀
Φ8
实测
高速钢
4
T04
麻花钻
Φ22
实测
高速钢
5
T05
麻花钻
Φ8
实测
高速钢
6
T06
麻花钻
Φ6
实测
高速钢
编 制

审 核

批 准
年 月 日
共 页
第 页

3.10工艺过程卡
零件的工艺过程卡片如表3.7所示
表3.7 工艺过程卡片
机械加工工艺过程卡
产品名称
零件名称
材料

心形板
LC4

工序号

工序名称
工序内容
设备
10
粗精铣
上平面
数铣
20
粗精铣
外轮廓、椭圆、内耳、圆、六边形、心形槽
数铣
30
粗精铣
圆弧槽、内槽、沉孔
数铣
40
钻
Φ24通孔
数铣
50
钻
2×Φ8通孔
数铣
60
钻
2×Φ6通孔
数铣
70
铣
六边形C3倒角
数铣
80
检验

检验台

编 制

审 核

3.11工序卡
（1）Φ80的面铣刀粗精铣工件上平面，如表3.8所示：
表3.8 工序卡1
单位
名称

产品名称
或代号
零件名称
零件图号

心形板

工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
001
O0001
平口钳
数控铣床
CNC

工步号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转数/（r/min）
进给速度/（mm/min）
切削深度/mm
1
粗加工
上平面
T01

400
160
2.8
2
精加工
上平面
T01

600
120
0.2

编制
马龙
审核

批 准
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第 页
（2）Φ20的立铣刀粗精铣外轮廓、椭圆、内耳、圆和六边形，如表3.9所示：
表3.9 工序卡2
单位
名称

产品名称
或代号
零件名称
零件图号

心形板

工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
002
O0002到06
平口钳
数控铣床
CNC

工步号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转数/（r/min）
进给速度/（mm/min）
切削深度/mm
1
粗铣外轮廓
T02

1500
120
8
2
粗铣外轮廓
T02

1500
120
8.8
3
精铣外轮廓
T02

2000
80
0.2
4
粗铣椭圆
T02

1500
120
3.8
5
精铣椭圆
T02

2000
80
0.2
6
粗铣内耳
T02

1500
120
1.8
7
精铣内耳
T02

2000
80
0.2
8
粗铣圆
T02

1500
120
8.8
9
精铣圆
T02

2000
80
0.2
10
粗铣六边形
T02

1500
120
5.8
续表3.9
11
精铣六边形
T02

2000
80
0.2
编制
马龙
审核

批 准
共 页
第 页

（3）