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數控加工工藝——加工中心加工工藝,廣東機電職業(yè)技術學院數控教研室,第六單元加工中心加工工藝,了解在加工中心加工中要解決的主要工藝問題以及各種問題的解決方法。對加工中心工藝知識有一個系統(tǒng)的了解，并學會制定加工中心加工工藝和進行工藝分析的方法。,教學目的：,第六單元加工中心加工工藝,學習內容與知識點：,加工中心與數控銑床的異同:加工中心是在數控機床的基礎上發(fā)展起來的，都是通過程序控制多軸聯(lián)動走刀進行加工的數控機床。不同的是加工中心具有刀庫和自動換刀功能。,加工中心的主要加工對象,加工中心適于加工形狀復雜、工序多、精度要求較高，普通機床加工需多次裝夾調整困難的的工件。,常用于加工,箱體類零件,帶復雜曲面的零件,異形件,板、套、盤、殼體類零件,,,,,加工中心的主要加工對象,加工中心的結構及類型,臥式加工中心,龍門加工中心,,,,立式加工中心,復合加工中心,,按機床主軸布局形式分,,主軸軸心線設置在豎直狀態(tài),主軸軸心線設置在水平狀態(tài),具有可移動的龍門框架、主軸頭裝在龍門框架上、主軸軸心線設置在垂直狀態(tài),立臥兩用加工中心，具有立式和臥式加工中心的功能,,,,立式、臥式加工中心的結構（單擊觀看錄像）,立式加工中心,加工中心的結構及類型,龍門式加工中心,加工中心的結構及類型,無機械手的加工中心,帶刀庫、機械手的加工中心,刀庫轉塔式加工中心,,,,按換刀形式分,加工中心的結構及類型,可裝20把刀的無臂式ATC刀具庫,加工中心的結構及類型,可裝24把刀的有臂式ATC刀具庫,加工中心的結構及類型,可裝32把刀的有臂式刀具庫,加工中心的結構及類型,可裝60把刀的刀具庫,加工中心的結構及類型,加工中心加工工件的安裝,選擇基準的三個基本要求：,所選基準應能保證工件定位準確裝卸方便方便可靠,所選基準與各加工部位的的尺寸計算簡單,保證加工精度,選擇定位基準6原則：,盡量選擇設計基準作為定位基準,定位基準與設計基準不能統(tǒng)一時，應嚴格控制定位誤差保證加工精度,工件需兩次以上裝夾加工時，所選基準在一次裝夾定位能完成全部關鍵精度部位的加工,所選基準要保證完成盡可能多的加工內容,批量加工時，零件定位基準應盡可能與建立工件坐標系的對刀基準重合,加工中心加工定位基準的選擇,需要多次裝夾時，基準應該前后統(tǒng)一,加工中心夾具的確定,對夾具的基本要求：,夾緊機構不得影響進給，加工部位要敞開,夾具在機床上能實現定向安裝,夾具的剛性與穩(wěn)定性要好,不影響進給的裝夾示例,加工中心夾具的確定,通用夾具,組合夾具,專用夾具,可調整夾具,,,,,多工位夾具,,常用夾具種類,成組夾具,,加工中心夾具的確定,新型數控夾具體,加工中心夾具的確定,孔系組合夾具,加工中心夾具的確定,槽系組合夾具,加工中心夾具的確定,加工中心夾具的選用原則：,在保證加工精度和生產效率的前提下，優(yōu)先選用通用夾具,批量加工可考慮采用簡單專用夾具,大批量加工可考慮采用多工位夾具和高效的氣壓、液壓等專用夾具,采用成組工藝時應使用成組夾具,加工中心夾具的確定,加工中心加工的對刀與換刀,對刀,機床上找正加緊后，確定工件坐標（編程坐標）原點的機床坐標。,對刀點,工件在機床上找正夾緊后，用于確定工件坐標系在機床坐標系中位置的基準點。,,,對刀點可選在工件上或裝夾定位元件上，但對刀點與工件坐標點必須有準確、合理、簡單的位置對應關系，方便計算工件坐標點在機床上的位置（工件坐標點的機床坐標）。對刀點最好能與工件坐標點重合。,換刀,根據工藝需要，要用不同參數的刀具加工工件，在加工中按需要更換刀具的過程。,換刀點,加工中更換刀具的位置。,加工中心有刀庫和自動換刀裝置，根據程序的需要可以自動換刀。換刀點應在換刀時工件、夾具、刀具、機床相互之間沒有任何的碰撞和干涉的位置上，加工中心的換刀點往往是固定的。,,,加工中心加工的對刀與換刀,采用尋邊器對刀,采用碰刀或試切方式對刀,外刀具預調+機上對刀,,,,,杠桿百分表對刀,機上對刀,,水平方向對刀,Z向對刀,機外對刀儀對刀,對刀方法：,加工中心加工的對刀與換刀,,制定加工中心加工工藝,零件的工藝分析,1.分析零件的技術要求：尺寸精度要求、幾何形狀精度要求、位置精度要求、表面粗糙度表面質量要求、熱處理及其他技術要求；,2.檢查零件圖的完整性和正確性；,3.分析零件結構工藝性：主要分析零件的加工內容采用加工中心加工時的可行性、經濟性、方便性；,4.確定加工中心的加工內容：確定零件適合加工中心加工的部位、結構和表面；,工藝方案的設計,工藝設計包括完成加工任務所需要的設備、工裝量夾具的選擇，工藝路線加工方法的確定。,加工方法的選擇,加工順序的合理按排,制定加工中心加工工藝,工步設計,先粗加工，半精加工，再精加工。,既有孔又有面的加工時先銑面后鏜孔。,采用相同設計基準集中加工的原則。,相同工位集中加工，鄰近工位一起加工可提高加工效率。,按所用刀具劃分工步。,有較高同軸度要求的孔系，應該單獨完成，再加工其他形位。,在一次裝夾定位中，能加工的形位全部加工完。,制定加工中心加工工藝,進給路線的確定,孔加工路線的確定：,確定XY平面內的進給路線：定位要迅速，保證不發(fā)生碰撞的前提下縮短空行程；定位要準確。,確定Z向的進給路線,制定加工中心加工工藝,加工余量的確定,表面粗糙度,表面缺陷層深度,空間偏差,表面幾何形狀誤差,,,,,裝夾誤差,,影響加工余量大小的因素,制定加工中心加工工藝,工序尺寸及公差的確定,注意定位基準與設計基準不重合時工序尺寸及公差的確定問題。,制定加工中心加工工藝,切削用量的選擇,選擇加工中心切削用量時，應根據加工類型方式和加工工序（表面加工、孔加工、粗、精加工等）；坯料種類、硬度；刀具類型、轉速、直徑大小、刀刃材質等因素綜合確定。參照理論切削用量，根據實際切削的具體情況，確定合適的切削用量。,制定加工中心加工工藝,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,,蓋板是機械加工中常見的零件，加工表面有平面和孔，通常需經銑平面、鉆孔、擴孔、鏜孔、鉸孔及攻螺紋等工步才能完成。下面以右圖所示蓋板為例介紹其加工中心加工工藝。,蓋板零件簡圖,零件工藝分析,選擇加工中心,設計工藝：,選擇加工方法,確定加工順序,確定裝夾方案和選擇夾具,選擇刀具,制定工藝步驟：,確定進給路線,選擇切削用量,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,1．分析零件圖樣，選擇加工內容,該蓋板的材料為鑄鐵，故毛坯為鑄件。由零件圖可知，蓋板的四個側面為不加工表面，全部加工表面都集中在A、B面上。最高精度為IT7級。從工序集中和便于定位兩個方面考慮，選擇B面及位于B面上的全部孔在加工中心上加工，將A面作為主要定位基準，并在前道工序中先加工好。,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,2．選擇加工中心,由于B面及位于B面上的全部孔，只需單工位加工即可完成，故選擇立式加工中心。加工表面不多，只有粗銑、精銑、粗鏜、半精鏜、精鏜、鉆、擴、锪、鉸及攻螺紋等工步，所需刀具不超過20把。選用國產XH714型立式加工中心即可滿足上述要求。該機床工作臺尺寸為400mm800mm，x軸行程為600mm，y軸行程為400mm，z軸行程為400mm，主軸端面至工作臺臺面距離為125～525mm，定位精度和重復定位精度分別為0.02mm和0.01mm,刀庫容量為18把,工件一次裝夾后可自動完成銑、鉆、鏜、鉸及攻螺紋等工步的加工。,蓋板零件在加工中心的加工工藝,典型加工中心加工零件工藝分析,3.設計工藝,(1)選擇加工方法B平面用銑削方法加工,因其表面粗糙度Ra為6.3μm,故采用粗銑——精銑方案；φ60H7孔為已鑄出毛坯孔，為達到IT7級精度和Ra0.8μm的表面粗糙度，需經三次鏜削，即采用粗鏜——半精鏜——精鏜方案；對φ12H8孔，為防止鉆偏和達到IT8級精度，按鉆中心孔——鉆孔——擴孔——鉸孔方案進行；φ16mm孔在φ12mm孔基礎上锪至尺寸即可；M16mm螺紋孔采用先鉆底孔后攻螺紋的加工方法，即按鉆中心孔——鉆底孔——倒角——攻螺紋方案加工。,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,(2)確定加工順序按照先面后孔、先粗后精的原則確定。具體加工順序為粗、精銑B面——粗、半精、精鏜φ60H7孔——鉆各光孔和螺紋孔的中心孔——鉆、擴、锪、鉸φ12H8及φ16mm孔——M16mm螺孔鉆底孔、倒角和攻螺紋，詳見下表。,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,3.設計工藝,數控加工工序卡片,典型加工中心加工零件工藝分析,(3)確定裝夾方案和選擇夾具該蓋板零件形狀簡單，四個側面較光整，加工面與不加工面之間的位置精度要求不高，故可選用通用臺鉗，以蓋板底面A和兩個側面定位，用臺鉗鉗口從側面夾緊。,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,3.設計工藝,(4)選擇刀具所需刀具有面銑刀、鏜刀、中心鉆、麻花鉆、鉸刀、立銑刀(锪φ16mm孔)及絲錐等，其規(guī)格根據加工尺寸選擇。B面粗銑銑刀直徑應選小一些，以減小切削力矩，但也不能太小，以免影響加工效率；B面精銑銑刀直徑應選大一些，以減少接刀痕跡，但要考慮到刀庫允許裝刀直徑(XH714型加工中心的允許裝刀直徑：無相鄰刀具為φ150mm，有相鄰刀具為φ80mm)也不能太大。刀柄柄部根據主軸錐孔和拉緊機構選擇。XH714型加工中心主軸錐孔為ISO40，適用刀柄為BT40(日本標準JISB6339)，故刀柄柄部應選擇BT40型式。具體所選刀具及刀柄見下表。,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,3.設計工藝,數控加工刀具編號,典型加工中心加工零件工藝分析,(5)確定進給路線B面的粗、精銑削加工進給路線根據銑刀直徑確定，因所選銑刀直徑為φ100mm，故安排沿z方向兩次進給(見下圖)。所有孔加工進給路線均按最短路線確定，因為孔的位置精度要求不高，機床的定位精度完全能保證，后面所示各圖即為各孔加工工步的進給路線。,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,3.設計工藝,(5)確定進給路線,銑削B面進給路線,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,鏜φ60H7孔進給路線,(5)確定進給路線,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,鉆中心孔進給路線,(5)確定進給路線,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,鉆、擴、鉸φ12H8孔進給路線,(5)確定進給路線,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,锪φ16mm孔進給路線,(5)確定進給路線,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,鉆螺紋底孔、攻螺紋進給路線,(5)確定進給路線,典型加工中心加工零件工藝分析,蓋板零件在加工中心的加工工藝,支承套零件簡圖,典型加工中心加工零件工藝分析,支承套零件在加工中心的加工工藝,