雷达控制箱盒体的数控加工.docx

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雷达控制箱盒体的数控加工

摘要

数控是先进制造技术的基础技术。

数控加工在现代化生产中显示出很大的优越性。

传统工业机械加工都是工人用手工操作机床，对工人的技术要求比较高；而现代工业机械加工已经采用数控加工了。

数控加工就是在对工件材料进行加工前，事先在计算机上编写好程序，再将这些程序输入到使用计算机程序控制的机床指令性加工，或者直接在这种使用计算机程序控制的机床控制面版上编写指令进行加工。

加工的过程包括走刀、换刀、变速、变向、停车等，都是自动完成的。

数控加工是现代化模具制造加工的一种先进手段，当然，数控加工手段并不是一定只用于加工模具零件，用途广泛

本次的课题就是以一个雷达控制箱盒体为例子，通过传统加工和数控加工的对比，来体现数控加工的优势。

并选择将此零件在数控加工中心（数控铣床）上对它进行加工。

文中将详细描叙对此盒体零件加工的过程，包括加工前的一些准备工作如：

加工前对零件进行整体的外型分析来选择最适合数控加工所使用的夹具，并对其进行适当的改装以提高加工的效率；对所加工零件的加工工艺的安排：

决定哪些先加工，哪些后加工，装夹时怎样避开加孔和怎样保证不变形；再根据安排的工艺和零件的材料进行刀具选择和刀具的转速和进给速度的确定；最后根据安排的工艺和选择的刀具和夹具对零件进行程序的编写：

根据零件的图形和尺寸确定所加工平面的工件坐标系选择适当的起刀点、下刀点、走刀路线、退刀路线和去除残料的加工并详细列出编写的程序，和一段程序加工完成后所出现的零件图形。

关键词：

数控加工，雷达控制箱盒体，铣刀，夹具

Abstract

NCisthefoundationofadvancedmanufacturingtechnology.NCmachininghasshowngreatadvantagesinthemodernizationofproduction.

Thetraditionalindustrialmachiningaremanuallyoperatedmachineworkers,technologyrequirementsforworkersisrelativelyhigh;whilethemodernindustrialmachininghasbeenusingCNC.NCmachiningisintheprocessingoftheworkpiecematerial,writtenonacomputerprogram,thentheprogramisinputtotheuseofmandatoryprocessingmachinecontrolledbycomputerprogram,ordirectlyintheuseofacomputerprogramcontrolmachinecontrolpanelwritecommandprocessing.Processingincludescutting,toolchange,change,changeto,parking,alldoneautomatically.NCmachiningisanadvancedmeans,modernmoldmanufacturingandprocessingofnumericalcontrolprocessing,notonlyfortheprocessingofthemold,awiderangeofuses

Thistopicisaradarcontrolboxbodyforexample,bycomparingthetraditionalmachiningandCNCmachining,toreflecttheadvantagesofCNCmachining.AndselectthepartsinCNCmachiningcenter（CNCmillingmachine）thatitcarriesonprocessing.Inthispaper,detaileddescriptionoftheprocessoftheboxbodypartsprocessing,includingsomepreparationsbeforeprocessing:

processingofpartsshapeanalysistoselectthemostsuitableforthewholefixtureforNCmachiningareused,andthepropermodificationtoimprovetheprocessingefficiency;processingtechnologyofthemachiningarrangement:

decidewhattoprocessing,whichafterprocessing,howtoavoidandwhenclampingholeandhowtoensurethatnodeformation;thendeterminesthespeedandfeedrate,toolselectionandtoolaccordingtotheprocessandpartarrangedmaterial;finally,accordingtothewritingtoolandfixtureprocessandselecttheprogramtoarrangeparts:

accordingtothepartthefigureandsizedeterminethemachiningofworkpiececoordinatesystemtoselecttheappropriatestartingpointofcutting,theknifepoint,processingrouteknife,knifebacklineandremoveresidueandlisttheprogramindetail,andaprocedureforprocessingafterthecompletionofthepartsdrawing.

Keywords:

CNCmachining,radarcontrolboxbody,millingcutter,fixture

目录

第一章零件选用数控加工的原因　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1选用数控加工的原因．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.2选用数控加工生产时的注意点　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

第二章盒体零件加工前的准备　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

2.1装夹　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

2.1.1夹具的选择　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

2.1.2批量生产时怎样提高加工效率　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

2.2刀具的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.3加工工艺　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.3.1加工中心的工艺特点　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.3.2盒体零件的工艺安排　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

第三章加工过程示意图　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

参考文献　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

附录A　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

A1主程序　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

A2子程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

图A3A-A剖视图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

图A4C-C剖视图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

图A5B-B剖视图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

图A6D-D剖视图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

附录B　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

完整零件图　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（见大图纸）

致谢　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

第一章零件选用数控加工的原因

1.1选用数控加工的原因

雷达控制箱盒体的加工选用数控加工是因为此零件的孔加工比较多，而且每个孔所在零件的位置并不是很规则。

这些孔是为了固定和安装盒体内零件所做的，孔的位置的精度将会直接影响到盒体内零件是否能安装进去和装入后能否正常的运行，所以这些孔的位置精度要求就比较高。

并且这些安装型腔的低面粗糙度要求也比较高。

如果使用传统工业机械加工都是工人用手工操作机床，由于孔的位置不是很规则这样工人加工起来会很麻烦，使零件的生产时间增加，产品的成本也随之增加。

如果采用大量的组合机床为此盒体零件制作专用夹具和孔加工专用模版进行自动线，流水线加工；这些适合于大批量生产的生产线，虽然能保证孔位置的精度，但是其建造和调试很困难，过程很长。

一旦需要更换产品，则整个工艺过程全变了。

即原来所有的设备将被抛弃，另外制造和购进新的设备，重新安装和调试生产线，资金的投入和时间的投入将会很大。

而数控加工就是在对工件材料进行加工前，事先在计算机上编写好程序，再将这写程序输入到使用计算机程序控制的机床指令性加工，或者直接在这种使用计算机程序控制的机床控制面版上编写指令进行加工。

加工的过程包括走刀、换刀、变速、变向、停车等，都是自动完成的。

这样所加工的孔的位置精度不但得到了保证，还减轻的工人的负担、缩短的生产时间提高了工作效率。

而且由于数控加工的柔性加工特点，可以随时对此类零件孔的位置的改变，做出快速的调整，适合于此类零件的中小批量的生产。

1.2选用数控加工生产时的注意点

如图1-1可以看出此零件对于孔的位置要求比较高，并且它的底面精度也比较高。

所在这个零件数控加工的生产中需要注意以下的几点：

1、由于这个盒体零件对于孔的位置的型位公差要求的都比较高，即使是使用数控加工虽然是由计算机自己走刀和定位，但是还是不能排除由于机械原因而出现的位置偏差。

比如丝杠的反向间隙就会影响到数控加工时孔的位置精度，所以为了避免出现这样的情况，在数控加工编程的时候要对孔加工时走刀路线的安排特别的注意。

就是在选择孔加工走刀路线时都采用同一方向进刀的原则。

比如加工第一个孔时是向+X和+Y进刀加工的，那加工下一个孔时也就只能向+X、+Y方向走刀。

如果要往负方向走刀了那就只能够重新回到起刀点，重新进刀。

2、由于这些底面粗糙读要求都比较高有的要到1.6，所以在加工时为了保证能够达到这样的粗糙度要求，在加工时特别是在开粗的时候要把冷却液开足，这样可以大量的冲走切削下来的铝屑，以免铝屑划伤底面影响表面粗糙度。

并且在每次一段程序加工完成要换刀的时候，设置程序的暂停。

将型腔内的铝屑清理干净，再开机进行加工，以免影响表面的粗糙度。

图1-1

第二章盒体零件加工前的准备

2.1装夹

2.1.1夹具的选择

数控加工对夹具主要有两大要求：

一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。

2.1.1.1选用夹具时，通常考虑以下几点：

1尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。

2在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。

3装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。

4夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。

2.1.1.2夹具的类型

　　数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。

如：

通用台虎钳、数控分度转台等。

2.1.1.3零件的安装

数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：

1力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。

2尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。

2.1.1.4本次加工选择的夹具

根据以上的要求本次的盒体零件加工选用通用夹具台虎钳来进行加工。

2.1.2批量生产时，怎么样提高加工效率

2.1.2.1夹具的改装

为了在批量生产中能够提高加工效率，专用夹具的使用是必不可少的。

但是过于复杂的专用夹具虽然可以很好的提高生产效率，但是却增加了生产的成本、生产准备时间，而且在产品有所改变后也会面临报废的可能。

根据2.1.1.1选用夹具时，通常考虑的几点，我将通用夹具台虎钳，进行了简单的改装如图2-1，这样即可以省去准备复杂的专用夹具所需要的时间和金钱，也可以很好的适应产品的批量生产。

2.1.2.2对改装夹具的说明

如图2-1夹具简图所示，在台虎钳的一边铣平保证侧边与钳口成90度，在铣平的这面钻2个螺纹孔，再准备一块挡板选用加工时使用的垫块，因为垫块的6个面的垂直度都比较好，将垫块对应台虎钳上所钻的螺纹孔加工2个通孔，用2个螺丝将挡板固定在台虎钳上这样夹具就改装完成了。

如图2-1（图中双点划线所表示的是垫块的位置）在每次加工时都将工件靠紧挡板，再将台虎钳夹紧，这样每次加工时只要所使用的垫块不更换，工件所在台虎钳的位置都是一样的，这样就只要在第一次加工时进行对刀，以后的工件加工所使用的工件坐标系和刀具的长度补偿都是不需要改变的，这样可以大大的提高生产的效率。

图2-1

2.2刀具的选择

2.2.1刀具的选择

　　数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便，切削性能强、耐用度高。

合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。

2.2.1.1刀具选择应考虑的主要因素

　　１、被加工工件的材料、性能，金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。

　　２、加工工艺类别，车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。

　　３、工件的几何形状、加工余量、零件的技术要求、经济指标等。

　　４、刀具能承受的切削用量。

　　５、辅助因数：

操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。

2.2.1.2数控铣削刀具的选择

1铣刀类型的选择：

　　Ａ、加工较大平面选择面铣刀。

　　Ｂ、加工凸台、凹槽、小平面立铣刀。

　　Ｃ、加工毛坯面和粗加工孔选择镶硬质合金玉米铣刀。

　　Ｄ、曲面加工选择球头铣刀。

　　Ｅ、加工空间曲面模具型腔与凸模表面选择模具铣刀。

　　Ｆ、加工封闭键槽选键槽铣刀，等等。

２铣刀参数的选择

　　Ａ、面铣刀主要参数选择：

　　a）、标准可转位面铣刀直径在Φ16－Φ630）：

粗铣时直径选小的，精铣时铣刀直径选大的。

　　b）、依据工件材料和刀具材料以及加工性质确定其几何参数。

　　铣削加工通常选前角小的铣刀，强度硬度高的材料选负前角，工件材料硬度不大选大后角、硬的选小后角，粗齿铣刀选小后角，细齿铣刀取大后角，铣刀的刃倾角通常在-5—-15度，主偏角在45—90度。

　　Ｂ、立铣刀主要参数选择：

　　a）、刀具半径r应小于零件内轮廓最小曲率半径ρ

　　b）、零件的加工高度H≤（1/4－1/6）r

　　c）、不通孔或深槽选取l=H+（5~10）mm

　　d）、加工外形及通槽时选取l=H+rε+（5~10）mm

　　e）、加工肋时刀具直径为D=（5~10）b

　　f）、粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径D

　　D=d+2[δsin（φ/2）-δ1]/[1-sin（φ/2）]

2.2.1.3本次加工刀具的选择

本次加工零件的材料为铝件，材料相对来说比较软所以对刀具的硬度要求不高，为了减少走刀次数此次加工选用高速钢材料的铣刀。

本次加工的螺纹孔的数据都是查表所得，螺纹孔的底径的计算公式为底径=公称直径-螺距（因为此次的螺纹孔螺距都是小于1的）

根据以上对刀具选择的要求和对零件进行的工艺分析，这次盒体零件的加工选用以下刀具

1、加工5号平面选用的刀具，加工5号平面时选用工件坐标系G54

刀具名称S（r/min）F（mm/min）H由对刀得出D刀具半径得出

Ф16立铣刀350ZF20XYF60H1D1=7.99

Ф6立铣刀100030H2D2=2.98

Ф1.4点钻120080H3

Ф1.6钻头600040H4

M2丝锥1200480H5

Ф2.5钻头500035H6

M3丝锥1000500H7

2、加工6号平面选用的刀具，加工6号平面时选用的工件坐标系G55

刀具名称S（r/min）F（mm/min）H由对刀得出D刀具半径得出

Ф16立铣刀350ZF20XYF60H21D1=7.99

Ф6立铣刀100030H22D2=2.98

Ф1.4点钻120080H23

Ф1.6钻头600040H24

M2丝锥1200480H25

Ф2.5钻头500035H26

M3丝锥1000500H27

Ф3立铣刀250020H8D3=1.49

Ф2钻头500035H9

M2.5丝锥1000450H10

Ф3.3钻头500035H11

M4丝锥900630H12

Ф2.7钻头500035H13

Ф2.8铰刀80035H14

3、加工3号平面选用的刀具，加工6号平面时选用的工件坐标系G56

刀具名称S（r/min）F（mm/min）H由对刀得出D刀具半径得出

Ф4立铣刀100020H16D4=1.99

Ф1.4点钻120080H28

Ф5.8钻头200030H17

Ф6.1铰刀60030H18

Ф9.1钻头60030H19

Ф9.3铰刀50040H20

Ф2钻头500035H29

M2.5丝锥1000450H30

Ф2.5钻头500035H31

M3丝锥1000500H32

Ф3.3钻头500035H33

M4丝锥900630H34

2.3加工工艺

2.3.1加工中心的工艺特点

加工中心可以归纳出如下一些工艺特点

2.3.1.1适合于加工周期性复合投产的零件有些产品的市场需求具有周期性和季节性，如果采用专门生产线则得不偿失，用普通设备加工效率又太低，质量不稳定，数量也难以保证。

而采用加工中心首件试切完后，程序和相关生产信息可保留下来，下次产品再生产时只要很的准备时间就可开始生产。

2.3.1.2适合加工高效、高精度工件有些零件需求甚少，但属关键部件，要求精度高且工期短。

用传统工艺需用多台机床协调工作，周期、效率低，在长工序流程中，受为影响易出废品，从而造成重大经济损失。

，而采用加工中心进行加工，生产完全由程序自动控制，避免了长工艺流程，减少了硬件投资和人为干扰，具有生产效益高及质量稳定的优点。

2.3.1.3适合具有合适批量的工件加工中心生产的柔性不仅体现在对特殊要求的快速反应土，而且可以快速实现批量生产，拥有并提高市场竞争能力。

加工中心适合于中小批量生产，特别小批量生产，在应用加工中心时，尽量使批量大于经济批量，以达到良好的经济效果。

随着加工中心及辅具的不断发展，经济批量越来越小，对一些复杂零件，5-10件就可生产，甚至单件生产时也可考虑用加工中心。

2.3.1.4适合于加工形状复杂的零件四轴联动、五轴联动加工中心的应用以及CAD／CAM技术的成熟发展，使加工零件的复杂程度大幅提高。

DNC的使用使同一程序的加工内容足以满足各种加工要求，使复杂零件的自动加工变得非常容易。

2.3.1.5其它特点加工中心还适合于加工多工位和工序集中的工件、；难测量工件。

另外，装夹困难或完全由找正定位来保证加工精度的工件不适合在加工中心上生产。

2.3.2盒体零件的工艺安排

1、选择毛坯，选用上道工序已加工好六个平面的毛坯，保证六个面的垂直度形位公差范围0.1。

尺寸是170x120x35.5，材料为铝件毛坯面编号及毛坯外型尺寸公差如图2-2。

图2-2

2、用台虎钳装夹1、2面，底部放入垫块支撑。

3、开始加工5号平面，工件坐标系如图2-3

图2-3

4、选用Ф16的立铣刀S360Z方向下刀F20XY方向走刀F60，粗加工159x113.7的型腔，切削深度7.5MM底面不留余量，将型腔粗加工成112x158公差范围0到-0.2。

加工时将冷却液开大，保证足够的流量，将切削下来的铝屑冲走，以免弄花底面影响表面粗糙度。

加工完成后换刀时暂停，清理型腔里的铝屑。

如图2-4

图2-4

5、选用Ф6立铣刀S1000F30精加工159x113.7的型腔，切削深度7.5MM无余量。

6、选用Ф1.4点钻S1200F80为14-M2深6MM和2-M3深4MM的螺纹孔定位切削深度0.8MM。

7、选用Ф1.6钻头S6000F40钻14-M2深6MM的螺纹孔底孔，切削深度6.6MM。

8、选用M2丝锥S1200F480为14-M2深6MM的螺纹孔攻丝，切削深度6MM。

9、选用Ф2.5钻头S5000F35钻2-M3深4MM的螺纹孔底孔，切削深度4.8MM。

10、选用M3丝锥S1000F500为2-M3深4MM的螺纹孔攻丝，切削深度4MM。

11、5号平面加工完成如图2-3。

12、松开台虎钳翻面准备加工6号平面工件坐标系如图1-