学习目的和要求

1、学习目的和要求：学习目的和要求：1、了解加工中心的加工原理及工艺特点、了解加工中心的加工原理及工艺特点2、了解加工中心的主要加工对象、了解加工中心的主要加工对象3、掌握加工中心加工工艺方案的制订方法、掌握加工中心加工工艺方案的制订方法4、能够分析加工中心加工典型零件的加工工艺、能够分析加工中心加工典型零件的加工工艺第第 7 章章 加工中心及其加工工艺加工中心及其加工工艺7.1 7.1 加工中心加工工艺概述加工中心加工工艺概述第第 7 章章 加工中心及其加工工艺加工中心及其加工工艺本章主要内容如下：本章主要内容如下：7.2 7.2 加工中心加工工艺的制订加工中心加工工艺的制订7.37.3典型零件

2、的加工中心加工工艺分析实例典型零件的加工中心加工工艺分析实例 7.1 7.1 加工中心加工工艺概述加工中心加工工艺概述711 加工中心的主要特点及功能加工中心的主要特点及功能 加 工 中 心加 工 中 心 （ M CM C ，Machine CenterMachine Center）是一种）是一种备有备有刀库刀库并能通过程序或并能通过程序或手动控制手动控制自动刀具交换装自动刀具交换装置置(Autmatic(Autmatic Tools Tools Changer)Changer)自动更换刀具对自动更换刀具对工件进行多工序加工的数工件进行多工序加工的数控机床。控机床。 (1)加工中心是在数控铣床

3、的基础上增加有存放着不同数量的各种刀具或检具的刀库和自动换刀装置，在加工过程中能够由程序或手动控制自动选择和更换刀具，工件在一次装夹中，可以连续进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹以及铣削等多工步的加工，工序高度集中。 (2)加工中心通常具有多个进给轴（三轴以上），甚至多个主轴，联动的轴数也较多，最少可实现三轴联动控制，实现刀具运动直线插补和圆弧插补，多的可实现五轴联动、六轴联动、七轴联动以及螺旋线插补。因此可使工件在一次装夹后，自动完成多个平面和多个角度位置的多工序加工，实现复杂零件的高精度定位和精确加工。 (3)加工中心上如果带有自动交换工作台，一个工件在工作位置的工作台上进行加工的同时，另

4、一工件在装卸位置的工作台上进行装卸，大大缩短了辅助时间，提高加工效率。 刀库种类刀库种类 a) 转塔式转塔式 b) 圆盘式径向取刀圆盘式径向取刀 c) 圆盘式轴向取刀圆盘式轴向取刀 d) 圆盘式顶端型圆盘式顶端型 e) 链式链式 f) 格子格子式式 712 加工中心的分类加工中心的分类 1按照机床主要结构分类按照机床主要结构分类 （1）立式加工中心）立式加工中心 指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。其结构形式多为固定立柱式，工作台为长方形，无分度回转功能，适合加工盘、套、板类零件。一般具有三个直线运动坐标，并可在工作台上安装一个水平轴的数控回转台，用以加工螺旋线类零件。对于五轴联动的立式加工

5、中心，可以加工汽轮机叶片、模具等复杂零件。 指主轴轴心线为水平状态设置的加工中心。卧式加工中心一般都具有3个至5个运动坐标，常见的是三个直线运动坐标（沿x、y、z轴方向）加一个回转运动坐标（回转工作台），它能够使工件在一次装夹后完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工，最适合加工复杂的箱体类零件。 (2) 卧式加工中心卧式加工中心(3)龙门式加工中心龙门式加工中心 主轴多为垂直设置，除自动换刀装置以外，还带有可更换的主轴头附件，数控装置的软件功能也较齐全，能够一机多用，尤其适用于大型或形状复杂的工件，如飞机上的梁、框、壁板等。(4)复合加工中心复合加工中心 指立、卧两用加工中心，即具有立式加工

6、中心的功能，又有卧式加工中心的功能，工件一次安装后能完成除安装面外的所有侧面和顶面等五个面的加工，又称立卧式加工中心、万能加工中心或五面加工中心。2按照换刀形式分类按照换刀形式分类 (1)带刀库、机械手的加工中心带刀库、机械手的加工中心 加工中心的换刀装置是由刀库和机械手组成，换刀机械手完成换刀工作。 (2)无机械手的加工中心无机械手的加工中心 这种加工中心的换刀是通过刀库和主轴箱的配合动作来完成。一般是采用把刀库放在主轴箱可以运动到的位置，或整个刀库或某一刀位能移动到主轴箱可以到达的位置。刀库中刀具的存放位置方向与主轴装刀方向一致。换刀时，主轴运动到刀位上的换刀位置，由主轴直接取走或放回刀具

7、。多用于采用40号以下刀柄的中小型加工中心。 (3)转塔刀库加工中心转塔刀库加工中心 小型立式加工中心常采用转塔刀库形式，直接由转塔刀库旋转完成换刀。这类加工中心主要以孔加工为主。3按照加工精度分类按照加工精度分类 (1)普通加工中心普通加工中心 这类加工中心分辨率为这类加工中心分辨率为1m，最大进给速度为，最大进给速度为15mmin25mmin，定位精度为定位精度为10m左右。左右。 (2)高精度加工中心高精度加工中心 这类加工中心分辨率为这类加工中心分辨率为0.1m。最大进给速度为。最大进给速度为15m/min100m/min，定位精度为定位精度为2m左右。左右。 (3)精密加工中心精密加

8、工中心 指定位精度介于指定位精度介于2m10m之间的加工中心。之间的加工中心。 对于不同加工精度要求的工件，应选用与之相适应的加工中心。考虑机对于不同加工精度要求的工件，应选用与之相适应的加工中心。考虑机床加工精度的预留量，零件实际加工出的精度数值一般为机床定位精度的床加工精度的预留量，零件实际加工出的精度数值一般为机床定位精度的1.5倍倍2倍。倍。713 加工中心的工艺特点加工中心的工艺特点 1加工精度高加工精度高 2精度稳定精度稳定 3效率高效率高 4表面质量好表面质量好 5软件适应性大软件适应性大 1一床身 2一滑座 3-工作台 4一润滑油箱 5一立柱 6一数控柜 7-刀库 8一机械手9

9、一主轴箱 10一主轴 11一驱动电柜 12一按钮站JCS一018立式镗铣加工中心1 1既有平面又有孔系的零件既有平面又有孔系的零件 （1 1）箱体类零件）箱体类零件 箱体类零件是指具有一个以上孔系，内部有一定型腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。对于加工工位较多，工作台需多次旋转角度才能完成的零件，一般选用卧式加工中心；当加工的工位较少，且跨距不大时，可选立式加工中心，从一端进行加工。 （2 2）盘、套、板类零件）盘、套、板类零件 这类零件带有键槽、端面上有平面、曲面和孔系，径向也常分布一些径向孔。加工部位集中在单一端面上的盘、套、板类零件宜选择立式加工中心，加工部位不是位于同一方向表面上的

10、零件宜选择卧式加工中心。 714 加工中心的主要加工对象加工中心的主要加工对象2结构形状复杂、普通机床难加工的零件结构形状复杂、普通机床难加工的零件 主要表面是由复杂曲线、曲面组成的零件，加工时，需要多坐标联动加工。 （1 1）凸轮类）凸轮类 根据表面的复杂程度，选用三轴、四轴或五轴联动的加工中心。 （2 2）整体叶轮类）整体叶轮类 存在许多特殊的加工难点，如通道狭窄；刀具很容易与加工表面和邻近曲面产生干涉。加工这样的型面，可采用四轴以上联动的加工中心。 轴向压缩机涡轮轴向压缩机涡轮 连杆锻压模简图连杆锻压模简图 3外形不规则的异形零件外形不规则的异形零件 异形零件异形零件是外形不规则的零件，

11、大多要点、线、面多工位混合加工，如支架、基座、样板、靠模等。异形零件的刚性一般较差，夹压及切削变形难以控制，加工精度也难以保证。利用加工中心多工位点、线、面混合加工的特点，可以完成大部分甚至全部工序内容。实践证明 ，利用加工中心加工异形零件时，形状越复杂，精度要求越高，越能显示其优越性。 a) 支架 b) 拨叉 7 72 21 1 加工中心加工内容的选择加工中心加工内容的选择 加工内容选择是指在零件选定之后，选择零件上适加工内容选择是指在零件选定之后，选择零件上适合加工中心加工的表面。合加工中心加工的表面。这种表面通常是：这种表面通常是： （1）尺寸精度要求较高的表面。）尺寸精度要求较高的表面

12、。 （2）相互位置精度要求较高的表面。）相互位置精度要求较高的表面。 （3）不便于普通机床加工的复杂曲线、曲面。）不便于普通机床加工的复杂曲线、曲面。 （4）能够集中加工的表面。）能够集中加工的表面。 72 加工中心加工工艺的制订加工中心加工工艺的制订 1 1加工中心零件结构的工艺性分析加工中心零件结构的工艺性分析 （1 1）零件的切削加工量要小，以便减少加工中心的切削加工时）零件的切削加工量要小，以便减少加工中心的切削加工时 间，降低零件的加工成本。间，降低零件的加工成本。 （2 2）零件上光孔和螺纹的尺寸规格尽可能少，减少加工时钻头、）零件上光孔和螺纹的尺寸规格尽可能少，减少加工时钻头、

13、铰刀及丝锥等刀具的数量，以防刀库容量不够。铰刀及丝锥等刀具的数量，以防刀库容量不够。 （3 3）零件尺寸规格尽量标准化，以便采用标准刀具。）零件尺寸规格尽量标准化，以便采用标准刀具。 （4 4）零件加工表面应具有加工的方便性和可能性。）零件加工表面应具有加工的方便性和可能性。 （5 5）零件结构应具有足够的刚性，以减少夹紧变形和切削变形。）零件结构应具有足够的刚性，以减少夹紧变形和切削变形。 722 加工中心加工零件的工艺分析加工中心加工零件的工艺分析零件的孔加工工艺性对比实例零件的孔加工工艺性对比实例 序号A工艺性差的结构B工艺性好的结构说 明lA结构不便引进刀具，难以实现孔的加工2B结构可

14、避免钻头钻入和钻出时因工件表面倾斜而造成引偏或断损3B结构节省材料，减小了质量，还避免了深孔加工4A结构不能采用标准丝锥攻螺纹5B结构减少配合孔的加工面积6B结构孔径从一个方向递减或从两个方向递减，便于加工7B结构可减少深孔的螺纹加工8B结构刚性好2加工中心定位基准的选择加工中心定位基准的选择 （1 1）尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。）尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。 （2 2）一次装夹就能够完成全部关键精度部位的加工。）一次装夹就能够完成全部关键精度部位的加工。 （3 3）当在加工中心上既加工基准又完成各工位的加工时，其定位基）当在加工中心上既加工基准又完成各工位的加工时，其定

15、位基准的选择需考虑完成尽可能多的加工内容。准的选择需考虑完成尽可能多的加工内容。 （4 4）当零件的定位基准与设计基准难以重合时）当零件的定位基准与设计基准难以重合时，应认真分析装配图，应认真分析装配图纸，确定该零件设计基准的设计功能，纸，确定该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度。位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度。 对于带有自动测量功能的加工中心，可在工艺中安排坐标系测量检对于带有自动测量功能的加工中心，可在工艺中安排坐标系测量检查工步，即每个零件加工前由程序自动控制用测头检测设计基准，系统查工步

16、，即每个零件加工前由程序自动控制用测头检测设计基准，系统自动计算并修正坐标系，从而确保各加工部位与设计基准间的几何关系。自动计算并修正坐标系，从而确保各加工部位与设计基准间的几何关系。 图示铣头体中80H7、80K6、90K6、95H7、140H7孔及D-E孔两端面要在加工中心上加工。 下图所示的电动机端盖，在加工中心上一次安装可完成所有加工端面及下图所示的电动机端盖，在加工中心上一次安装可完成所有加工端面及孔的加工。但表面上无合适的定位基准，因此，在分析零件图时，可向设计孔的加工。但表面上无合适的定位基准，因此，在分析零件图时，可向设计部门提出，改成图部门提出，改成图b b所示的结构，增加三

17、个工艺凸台，以此作为定位基准。所示的结构，增加三个工艺凸台，以此作为定位基准。 a) b) 723 加工中心加工方案的选择加工中心加工方案的选择1 1平面、平面轮廓及曲面加工平面、平面轮廓及曲面加工 平面、平面轮廓及曲面加工在镗铣类加工中心上唯一的加工方法是铣削。经粗铣的平面，尺寸精度可达IT12IT14级(指两平面之间的尺寸)，表面组糙度Ra值可达12.550m。经粗、精铣的平面，尺寸精度可达IT7IT9级，表面粗糙度Ra值可达1.63.2m。2孔加工孔加工 （1）对于直径大于30mm的已铸出或锻出毛坯孔的孔加工，一般采用粗镗-半精镗-孔口倒角-精镗加工方案，孔径较大的可采用立铣刀粗铣-精铣

18、加工方案。有空刀槽时可用锯片铣刀在半精镗之后、精镗之前铣削完成，也可用镗刀进行单刀镗削，但单刀镗削效率低。 （2）对于直径小于30mm的无毛坯孔的孔加工，通常采用锪平端面-打中心孔-钻-扩-孔口倒角 -铰加工方案，有同轴度要求的小孔，须采用锪平端面-打中心孔-钻-半精镗-孔口倒角精镗(或铰)加工方案。为提高孔的位置精度，在钻孔工步前须安排锪平端面和打中心孔工步。孔口倒角安排在半精加工之后、精加工之前，以防孔内产生毛刺。3螺纹的加工螺纹的加工 螺纹的加工根据孔径大小，一般情况下，直径在M6M20之间的螺纹，通常采用攻螺纹方法加工。直径在M6以下的螺纹，可在加工中心上完成底孔加工，再通过其它手段攻

19、螺纹，因为在加工中心上攻螺纹不能随机控制加工状态，小直径丝锥容易折断。直径在M20以上的内螺纹，可采用镗刀片镗削加工或铣削加工。另外，还可铣外螺纹。铣铣 螺螺 纹纹 7 72 24 4 加工中心加工加工中心加工路线路线 （1 1）加工质量要求较高的零件）加工质量要求较高的零件 对加工质量要求较高的零件，若其主要表面在上加工中心加工之前没有经过粗加工，则应尽量将粗、精加工分开进行。使零件粗加工后有一段自然时效过程，以消除残余应力和恢复切削力、夹紧力引起的弹性变形、切削热引起的热变形，必要时还可以安排人工时效处理，最后通过精加工消除各种变形。 （2 2）加工精度要求不高）加工精度要求不高 对加工精

20、度要求不高，而毛坯质量较高，加工余量不大，生产批量很小的零件或新产品试制中的零件，利用加工中心的良好的冷却系统，可把粗、精加工合并进行。但粗、精加工应划分成两道工序分别完成。粗加工用较大的夹紧力，精加工用较小的夹紧力。1 1。加工中心加工阶段的划分。加工中心加工阶段的划分2 2 加工中心加工顺序的安排加工中心加工顺序的安排 加工中心上加工零件，一般都有多个工步，使用多把刀具，因此加工顺序安排得是否合理，直接影响到加工精度、加工效率、刀具数量和经济效益。在安排加工顺序时同样要遵循“基面先行”、“先粗后精”、“先主后次”及“先面后孔”的一般工艺原则。此外还应考虑：1 1减少换刀次数，节省辅助时间减

21、少换刀次数，节省辅助时间 一般情况下，每换一把新的刀具后，应通过移动坐标，回转工作台等将由该刀具切削的所有表面全部完成。 2 2每道工序尽量减少刀具的空行程移动量，按最短路线安排加工表面的加每道工序尽量减少刀具的空行程移动量，按最短路线安排加工表面的加工顺序工顺序 安排加工顺序时可参照采用粗铣大平面-粗镗孔、半精镗孔-立铣刀加工-加工中心孔-钻孔-攻螺纹-平面和孔精加工(精铣、铰、镗等)的加工顺序。（1 1）孔加工时进给路线的确定）孔加工时进给路线的确定 1 1）确定）确定xyxy平面内的进给路线平面内的进给路线 定位要迅速。对于圆周均布孔系的加工路线，要求定位精度高，定位过程尽可能快，则需在

22、刀具不与工件、夹具和机床碰撞的前提下，应使进给路线最短，减少刀具空行程时间或切削进给时间，提高加工效率。 定位要准确。对于位置精度要求高的孔系加工的零件，安排进给路线时，一定要注意孔的加工顺序的安排和定位方向的一致，即采用单向趋近定位点的方法，要避免机械进给系统反向间隙对孔位精度的影响。 定位迅速和定位准确有时两者难以同时满足。这时应抓主要矛盾，若按最短路线进给能保证定位精度，则取最短路线，反之，应取能保证定位准确的路线。3进给路线的确定进给路线的确定圆周均布孔的最短进给路线设计示例圆周均布孔的最短进给路线设计示例 孔系的准确定位进给路线设计示例孔系的准确定位进给路线设计示例 2 2）确定）确

23、定z z向向( (轴向轴向) )的进给路线的进给路线 刀具在刀具在z z向的进给路线分为快速移动进给路线和工作进给路线。刀具先从初始向的进给路线分为快速移动进给路线和工作进给路线。刀具先从初始平面快速运动到距工件加工表面一定距离的平面快速运动到距工件加工表面一定距离的R R平面平面( (距工件加工表面一切入距离的平距工件加工表面一切入距离的平面面) )上，然后按工作进给速度运动进行加工。上，然后按工作进给速度运动进行加工。 刀具刀具z向进给路线设计示例向进给路线设计示例 快速移动进给路线 工作进给路线 在工作进给路线中，工作进给距离在工作进给路线中，工作进给距离ZF包括被加工孔的深度包括被加工

24、孔的深度H、刀具的切入距离、刀具的切入距离Za和切出距离和切出距离Zo(加工通孔加工通孔)，如图，如图729所示。所示。 加工不通孔时，工作进给距离为加工不通孔时，工作进给距离为 ZF=Za+H+Tt 加工通孔时，工作进给距离为加工通孔时，工作进给距离为 ZF=Za+H+Tt+Zo 工作进给距离计算图工作进给距离计算图 a)加工不通孔时的工作进给距离 b)加工通孔时的工作进给距离 （2 2）铣削加工时进给路线的确定）铣削加工时进给路线的确定 铣削加工的表面有平面、平面轮廓、各种槽及空间曲面等，表面形状不同，进给路线也就不一样。但总的可分为切削进给和z向快速移动进给两种路线。铣削加工进给路线对加

25、工中心铣削加工同样适用。（1）铣削开口不通槽时，铣刀在z向可直接快速移动到位，不需工作进给。（2）铣削封闭槽(如键槽)时，铣刀需有一切入距离，先快速移动到距工件表面一切入距离的位置上，然后以工作进给速度进给至铣削深度。 （3）铣削轮廓及通槽时，铣刀需有一切出距离，可直接快速移动到距工件加工表面一切出距离的位置上。 a)铣削开口不通槽 b)铣削封闭槽 c)铣削轮廓及通槽 铣刀在铣刀在z向的进给路线向的进给路线 7 72 25 5 加工中心装夹方案的确定加工中心装夹方案的确定1 1夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开 要求夹持工件后夹具上一些

26、组成件(如定位块、压块和螺栓等)不能与刀具运动轨迹发生干涉。对有些箱体零件加工可以利用内部空间来安排夹紧机构，将其加工表面敞开。2 2必须保证最小的夹紧变形必须保证最小的夹紧变形 工件在粗加工时，切削力大，需要夹紧力大，但又不能把工件夹压变形。否则，松开夹具后零件发生变形。因此，必须慎重选择夹具的支承点、定位点和夹紧点。 3 3装卸方便，辅助时间尽量短装卸方便，辅助时间尽量短4多件加工多件加工 对小型零件或工序不长的零件，可以考虑在工作台上同时装夹几件进行加工，以提高加工效率。5夹具结构应力求简单夹具结构应力求简单 对批量小的零件应优先选用组合夹具。对形状简单的单件小批量生产的零件，可选用通用

27、夹具，如三爪卡盘、台钳等。只有对批量较大，且周期性投产，加工精度要求较高的关键工序才设计专用夹具，以保证加工精度和提高装夹效率。 6夹具应便于与机床工作台面及工件定位面间的定位连接夹具应便于与机床工作台面及工件定位面间的定位连接 加工中心工作台面上一般都有基准T形槽，转台中心有定位圆、台面侧面有基准挡板等定位元件。固定方式一般用T形槽螺钉或工作台面上的紧固螺孔，用螺栓或压板压紧。夹具上用于紧固的孔和槽的位置必须与工作台上的T形槽和孔的位置相对应。 不影响进给的装夹示例不影响进给的装夹示例 1-定位装置 2-工件 3-夹紧装置 敞开加工表面的装夹示例敞开加工表面的装夹示例1-定位装置 2-工件

28、3-夹紧装置 1 1刀柄及其选择刀柄及其选择（1 1）刀柄）刀柄 刀柄刀柄是机床主轴和刀具之间的连接工具。 刀柄应满足机床主轴的自动松开和拉紧定位、刀库中的存储和识别以及换刀机械手的夹持和搬运等需要。 刀柄的选用要和机床的主轴孔相对应，并且已经标准化和系列化。 加工中心上一般都采用7：24圆锥刀柄。这类刀柄不能自锁，换刀比较方便，比直柄有较高的定心精度和刚度。其锥柄部分和机械抓拿部分均有相应的国际和国家标准。固定在刀柄尾部且与主轴内拉紧机构相适应的拉钉也已标准化。 726 刀具的选择刀具的选择 自动换刀机床用自动换刀机床用7:24圆锥工具柄部简图圆锥工具柄部简图 拉拉 钉钉 （2 2）工具系统

29、）工具系统 把通用性较强的几种装夹工具(例如装夹铣刀、镗刀、扩铰刀、钻头和丝锥等)系列化、标准化就成为通常所说的工工具系统具系统。工具系统分为整体式结构和模块式结构两大类。 整体式结构镗铣类工具系统把工具柄部和装夹刀具的工作部分连成一体。不同品种和规格的工作部分都必须带有与机床主轴相连接的柄部 模块式结构是把工具的柄部和工作部分分开，制成系统化的主柄模块、中间模块和工作模块，每类模块中又分为若干小类和规格，然后用不同规格的中间模块，组装成不同用途、不同规格的模块式工具。 TSG82工具系统（3 3）选择刀柄的注意事项）选择刀柄的注意事项 刀柄结构形式的选择，需要考虑多种因素。刀柄结构形式的选择

30、，需要考虑多种因素。对一些长期反复使用，不对一些长期反复使用，不需要拼装的简单刀柄，如在零件外轮廓上加工时用的面铣刀刀柄、弹簧夹头刀柄及需要拼装的简单刀柄，如在零件外轮廓上加工时用的面铣刀刀柄、弹簧夹头刀柄及钻夹头刀柄等以配备整体式刀柄为宜。当加工孔径、孔深经常变化的多品种、小批钻夹头刀柄等以配备整体式刀柄为宜。当加工孔径、孔深经常变化的多品种、小批量零件时，以选用模块式工具为宜。当应用的加工中心较多时，应选用模块式工具。量零件时，以选用模块式工具为宜。当应用的加工中心较多时，应选用模块式工具。 刀柄数量应根据要加工零件的规格、数量、复杂程度以及机床的负荷刀柄数量应根据要加工零件的规格、数量、

31、复杂程度以及机床的负荷等配置等配置。一般是所需刀柄的一般是所需刀柄的2 23 3倍。倍。 刀柄的柄部应与机床相配。刀柄的柄部应与机床相配。加工中心的主轴孔多选定为不自锁的加工中心的主轴孔多选定为不自锁的7:247:24锥度。锥度。在选择刀柄时，应弄清楚选用的机床应配用符合哪个标准的工具柄部，要求工具的在选择刀柄时，应弄清楚选用的机床应配用符合哪个标准的工具柄部，要求工具的柄部应与机床主轴孔的规格柄部应与机床主轴孔的规格(40(40号、号、4545号还是号还是5050号号) )相一致；工具柄部抓拿部位要相一致；工具柄部抓拿部位要能适应机械手的形态位置要求；拉钉的形状、尺寸要与主轴里的拉紧机构相匹

32、配。能适应机械手的形态位置要求；拉钉的形状、尺寸要与主轴里的拉紧机构相匹配。（1 1）对加工中心刀具的基本要求）对加工中心刀具的基本要求 针对加工中心刀具的结构特点，有以下几点基本要求： 刀具的长度在满足使用要求的前提下尽可能短。 同一把刀具多次装入机床主轴锥孔时，刀刃的位置应重复不变。 刀刃相对于主轴的一个固定点的轴向和径向位置应能准确调整。即刀具必须能够以快速简单的方法准确地预调到一个固定的几何尺寸。 2孔加工刀具及其选择孔加工刀具及其选择钻孔刀具及其选择钻孔刀具及其选择 钻孔刀具较多，有普通麻花钻、可转位浅孔钻及扁钻等。应根据工件材料、加工尺寸及加工质量要求等合理选用。 在加工中心上钻孔

33、，大多是采用普通麻花钻普通麻花钻。麻花钻有高速钢和硬质合金两种，它主要由工作部分和柄部组成。麻花钻工作部分包括切削部分和导向部分。根据柄部不同，麻花钻有莫氏锥孔和圆柱柄两种。麻花钻有标准型和加长型。 钻削直径在2060mm、孔的深径比小于等于3的中等浅孔时，可选用可转位浅浅孔钻孔钻。 对深径比大于5而小于100的深孔，因其加工中散热差，排屑困难，钻杆刚性差，易使刀具损坏和引起孔的轴线偏斜，影响加工精度和生产率，故应选用深孔深孔刀具刀具加工。（2）孔加工刀具的选择）孔加工刀具的选择扩孔刀具及其选择扩孔刀具及其选择 扩孔多采用扩孔钻，也有采用镗刀扩孔的。 标准扩孔钻一般有34条主切削刃，切削部分的

34、材料为高速钢或硬质合金，结构形式有直柄式、锥柄式和套式等。在小批量生产时，常用麻花钻改制。扩孔直径较小时，可选用直柄式扩孔钻，扩孔直径中等时，可选用锥柄式扩孔钻，扩孔直径较大时，可选用套式扩孔钻。 镗孔刀具及其选择镗孔刀具及其选择 镗孔所用刀具为镗刀。镗刀种类很多，按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。 单单 刃刃 镗镗 刀刀 a)通孔镗刀 b)阶梯孔镗刀 c)盲孔镗刀 1-调节螺钉 2-紧固螺钉 微微 调调 镗镗 刀刀 1-刀体 2-刀片3-调整螺母 4-刀杆 5-螺母 6-拉紧螺钉7-导向键 镗削大直径的孔可选用下图所示的双刃镗刀。大直径不重磨可调镗刀系统大直径不重磨可调镗刀系统 铰孔刀具

35、及其选择铰孔刀具及其选择 加工中心上使用的铰刀多是通用标准铰刀。此外，还有机夹硬质合金刀片单刃铰刀和浮动铰刀等。 通用标准铰刀有直柄、锥柄和套式三种。锥柄铰刀直径为1032mm，直柄铰刀直径为620mm，小孔直柄铰刀直径为16mm，套式铰刀直径为2580mm。加工精度为IT8IT9级、表面粗糙度Ra为0.81.6m的孔时，多选用通用标准铰刀。 加工IT5IT7级、表面粗糙度Ra为0.7m的孔时，可采用机夹硬质合金刀片的单刃铰刀。 铰削精度为IT6IT7级，表面祖糙度Ra为0.81.6m的大直径通孔时，可选用专为加工中心设计的浮动铰刀。 机机 用用 铰铰 刀刀a)直柄机用铰刀 b)锥柄机用铰刀

36、c)套式机用铰刀 d)切削校准部分角度 （3 3）刀具尺寸的确定）刀具尺寸的确定 刀具尺寸包括直径尺寸和长度尺寸。 孔加工刀具的直径尺寸根据被加工孔直径确定 。 在加工中心上，刀具长度一般是指主轴端面至刀尖的距离，包括刀柄和刃具两部分。刀具长度的确定原则是：在满足各个部位加工要求的前提下，尽量减小刀具长度，以提高工艺系统刚性。 加工中心刀具长度加工中心刀具长度7 72 27 7 切削用量的选择切削用量的选择 1. 1. 主轴转速主轴转速 主轴转速n(单位为rmin)根据选定的切削速度vc(单位为m/min)和加工直径或刀具直径来计算： dvnc10002. 进给速度进给速度 孔加工工作进给速度

37、根据选择的进给量和主轴转速按式vf=nf计算。铣削加工工作进给速度按式vf=fzzn计算。 攻螺纹时进给量的选择决定于螺纹的导程，由于使用了带有浮动功能的攻螺纹夹头，攻螺纹时工作进给速度vf (单位为mm/min)可略小于理论计算值，即 vfPn。7 73 3典型零件的加工中心加工工艺典型零件的加工中心加工工艺分析实例分析实例 731 支承套的加工工艺支承套的加工工艺 右图所示为升降台铣床的支承套，在两个互相垂直的方向上有多个孔要加工，在加工中心上加工，只需一次安装即可完成。 支承套的材料为45钢，毛坯选棒料。支承套35H7孔对100f9外圆、60mm孔底平面对35H7孔、215H7孔对端面C

38、及端面C对100f9外圆均有各位置精度要求。为便于在加工中心上定位和夹紧，将199f9外圆、80mm尺寸两端面、78mm尺寸上平面均安排在前面工序中由普通机床完成。其余加工表面(215H7孔、35H7孔、60mm孔、211mm孔、217mm孔、2M6-6H螺孔)确定在加工中心上一次安装完成。1分析图样并选择加工内容分析图样并选择加工内容 因加工表面位于支承套互相垂直的两个表面(左侧面及上平面)上，需要两工位加工才能完成，故选择卧式加工中心。加工工步有钻孔、扩孔、镗孔、锪孔、铰孔及攻螺纹等，所需刀具不超过20把。国产XH754型卧式加工中心可满足上述要求。该机床工作台尺寸为400mm400mm，

39、x轴行程为500mm，z轴行程为400mm，y轴行程为400mm，主轴中心线至工作台距离为100500mm，主轴端面至工作台中心线距离为150550mm，主轴锥孔为ISO40，刀库容量30把，定位精度和重复定位精度分别为0.02mm和0.011，工作台分度精度和重复分度精度分别为7和4。2选择加工中心选择加工中心 所有孔都是在实体上加工，为防钻偏，均先用中心钻钻引正孔，然后再钻孔。为保证35H7孔及215H7孔的精度，根据其尺寸，选择铰削作其最终加工方法。对60的孔，根据孔径精度，孔深尺寸和孔底平面要求，用铣削方法同时完成孔壁和孔底平面的加工。各加工表面选择的加工方案如下：35H7孔：钻中心孔

40、-钻孔-粗镗-半精镗-铰孔；15H7孔：钻中心孔-钻孔-扩孔-铰孔；60孔：粗铣-精铣；11孔：钻中心孔-钻孔；17孔：锪孔(在11底孔上)；M6-6H螺孔：钻中心孔-钻底孔-孔端倒角-攻螺纹。 3 3选择加工方法选择加工方法 为减少变换工位的辅助时间和工作台分度误差的影响，各个工位上的加工表面为减少变换工位的辅助时间和工作台分度误差的影响，各个工位上的加工表面在工作台一次分度下按先粗后精的原则加工完毕。具体的加工顺序是：在工作台一次分度下按先粗后精的原则加工完毕。具体的加工顺序是： 第一工位第一工位(B0(B0) )：钻钻35H735H7、2 21111中心孔中心孔- -钻钻35H735H7

41、孔孔- -钻钻2 2llll孔孔- -锪锪2 2l7l7孔一粗镗孔一粗镗35H735H7孔孔- -粗铣、精铣粗铣、精铣60601212孔孔- -半精镗半精镗35H735H7孔孔- -钻钻2 2M6-6HM6-6H螺螺纹中心孔纹中心孔- -钻钻2 2M6-6HM6-6H螺纹底孔螺纹底孔-2-2M6-6HM6-6H螺纹孔端倒角螺纹孔端倒角- -攻攻2 2M6-6HM6-6H螺纹螺纹- -铰铰35H735H7孔；孔； 第二工位第二工位(B90(B90) )：钻钻2 215H715H7中心孔中心孔- -钻钻2 215H715H7孔孔- -扩扩2 215H715H7孔孔- -铰铰2 215H715H7孔

42、。详见表孔。详见表7 71212数控加工工序卡片。数控加工工序卡片。 4.4.确定加工顺序确定加工顺序 35H735H7孔、孔、6060孔、孔、2 21111孔及孔及2 21717孔的设计基淮均为孔的设计基淮均为100f9100f9外圆中心外圆中心线。遵循基准重合原则，选择线。遵循基准重合原则，选择100f9100f9外圆中心线为主要定位基准。因外圆中心线为主要定位基准。因100100外圆不外圆不是整圆，故用是整圆，故用V V形块作定位元件。在支承套长度方向，若选右端面定位，则难以保形块作定位元件。在支承套长度方向，若选右端面定位，则难以保证证1717孔深尺寸孔深尺寸11 (11 (因工序尺寸

43、因工序尺寸80-1180-11无公差无公差) )，故选择左端面定位。所用夹具为专，故选择左端面定位。所用夹具为专用夹具，工件的装夹简图如图用夹具，工件的装夹简图如图7 76161所示。在装夹时应使工件上平面在夹具中保持所示。在装夹时应使工件上平面在夹具中保持垂直，以消除转动自由度。垂直，以消除转动自由度。5.5.确定装夹方案和选择夹具确定装夹方案和选择夹具 支承套装夹示意图支承套装夹示意图1-定位元件 2-夹紧机构 3-工件 4-夹具体6.6.选择刀具选择刀具 各工步刀具直径根据加工余量和孔径确定，详见表713数控加工刀具卡片。 刀具长度与工件在机床工作台上的装夹位置有关，在装夹位置确定之后，

44、再计算刀具长度。 下面只介绍35H7孔钻孔刀具的长度计算。为减小刀具的悬伸长度，将工件装夹在工作台中心线与机床主轴之间，因此，刀具的长度用式TLA-B-N+L+ZO+Tt和式TLA-N计算，计算式中 A=550mm B=150mm N=180mm L=80mm ZO =3mm Tt=0.3d=0.331=9.3mm所以 TL(550-150-180+80+3+9.3)mm312mm TL(550-180)mm=370mm取TL=330mm。其余刀具的长度参照上述算法可一一确定，见表713。 7.7.选择切削用量选择切削用量 在机床说明书允许的切削用量范围内查表选取切削速度和进给量，然后算出主轴

45、转速和进给速度。 数控加工工序卡片数控加工工序卡片 ( 工厂)数控加工工序卡片产品名称成代号零件名称材 料零件图号 支承套45钢 工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车 间 专用夹具 XH754 工步号工 步 内 容加工面刀具号刀具规格mm主轴转速rmm-1进给速度mmmin1背吃刀置mm备注 B0 1钻 3 5 H 7 孔 、 2 1711孔中心孔 T013120040 2钻35H7孔至31 T133115030 3钻11孔 T021150070 4锪217孔 T031715015 5粗镗35H7孔至34 T043440030 6粗铣6012至59ll.5 T0532T50070 7精铣6

46、012 T0532T60045 8半精镗35H7至34.85 T0634.8545035 9钻2M6-6H螺纹中心孔 T01 120040 10钻2M6-6H底孔至5 T07565035 112M6-6H孔端倒角 T02 50020 12攻2M6-6H螺纹 T08M6100100 13铰35H7孔 T0935AH710050 B90 14钻215H7孔至中心孔 T01 120040 15钻215H7孔至14 T101445060 16扩215H7孔至14.85 T1114.8520040 17铰215H7孔 T1215AH710060 编 制 审 核 批 准 共1页第1页注：“B0”和“B90

47、”表示加工中心上两个互成90的工位。 数控加工刀具卡片数控加工刀具卡片 产品名称或代号 零 件名称支承套零件图号 程 序编号 工步号刀具号刀 具 名 称刀 柄 型 号刀 具补偿量mm备 注 直 径mm长 度mm1T01中心钻3JT40-Z6-453280 2T13锥柄麻花钻31JT40-M3-7531330 3T02锥柄麻花钻11JT40-M1-3511330 4T03锥柄埋头钻17llJT40-M2-5017300 5T04粗镗刀34JT40-TQC30-16534320 6T05硬质合金立铣刀32JT40-MW4-8532T300 7T05 8T06镗刀34.85JT40-TZC30-16

48、534.85320 9T0l 10T07直柄麻花钻5JT40-Z6-455300 11T02 12T08机用丝锥M6JT40-G1JT3M6280 13T09套式铰刀35AH7JT40-K19-14035AH7330 14T01 15T10锥柄麻花钻14JT40-M1-3514320 16T11扩孔钻14.85JT40-M2-5014.85320 17T12铰刀15AH7JT40-M2-5015AH7320 编 制 审 核 批 准 共1页第1页 732 加工中心加工箱体类零件加工中心加工箱体类零件 下图所示为一座盒零件图，零件材料为YLl2CZ，毛坯尺寸(长宽高)为190mmllOmm35mm

49、，采用TH5660A立式加工中心加工，单件生产。 该零件主要由平面、型腔以及孔系组成。零件尺寸较小，正面有4处大小不同的矩形槽，深度均为20mm，在右侧有2个10，1个8的通孔，反面是1个176mm94mm，深度为3mm的矩形槽。该零件形状结构并不复杂，尺寸精度要求也不是很高，但有多处转接圆角，使用的刀具较多，要求保证壁厚均匀，中小批量加工零件的一致性高。 零件材料为YLl2，切削加工性较好，可以采用高速钢刀具。该零件比较适合采用加工中心加工。主要的加工内容有平面、四周外形、正面四个矩形槽、反面一个矩形槽以及三个通孔。该零件壁厚只有2mm，加工时除了保证形状和尺寸要求外，主要是要控制加工中的变

50、形，因此外形和矩形槽要采用依次分层铣削的方法，并控制每次的切削深度。孔加工采用钻、铰即可达到要求。 1零件图工艺分析零件图工艺分析 由于零件的长宽外形上有四处R2的圆角，最好一次连续铣削出来，同时为方便在正反面加工时零件的定位装夹，并保证正反面加工内容的位置关系，在毛坯的长度方向两侧设置30mm左右的工艺凸台和2个8工艺孔，如图所示。工艺凸台及工艺孔工艺凸台及工艺孔 2确定装夹方案确定装夹方案 根据先面后孔的原则，安排加工顺序为：铣上下表面-打工艺孔-铣反面矩形槽-钻、铰8、10孔-依次分层铣正面矩形槽和外形-钳工去工艺凸台。由于是单件生产，铣削正、反面矩形槽(型腔)时，可采用环形走刀路线。 a）反面加工 b）正面加工 3确定加工顺序及进给路线确定加工