数控学习课件之加工中心加工工艺相关知识

数控加工工艺广东机电职业技术学院数控教研室第六单元加工中心加工工艺了解在加工中心加工中要解决的主要工艺问题以及各种问题的解决方法。对加工中心工艺知识有一个系统的了解，并学会制定加工中心加工工艺和进行工艺分析的方法。教学目的：内容知识点学习要求建议学时概述加工中心的主要加工对象了解2加工中心的结构及类型加工中心加工工件的安装、对刀与换刀加工中心加工工件的安装掌握加工中心加工定位基准的选择加工中心夹具的确定加工中心加工的对刀与换刀加工中心加工工艺制定加工中心加工工艺重点掌握2典型加工中心加工零件的工艺分析盖板零件结构特点及加工工艺的制定理解4支承套零件结构特点及加工工艺的制定第六单元加工中心加工工艺学习内容与知识点：加工中心与数控铣床的异同:加工中心是在数控机床的基础上发展起来的，都是通过程序控制多轴联动走刀进行加工的数控机床。不同的是加工中心具有刀库和自动换刀功能。

加工中心的主要加工对象加工中心适于加工形状复杂、工序多、精度要求较高，普通机床加工需多次装夹调整困难的的工件。常用于加工箱体类零件带复杂曲面的零件异形件板、套、盘、壳体类零件加工中心的主要加工对象加工中心的结构及类型卧式加工中心

龙门加工中心

立式加工中心

复合加工中心

按机床主轴布局形式分主轴轴心线设置在竖直状态

主轴轴心线设置在水平状态

具有可移动的龙门框架、主轴头装在龙门框架上、主轴轴心线设置在垂直状态

立卧两用加工中心，具有立式和卧式加工中心的功能

立式、卧式加工中心的结构（单击观看录像）立式加工中心加工中心的结构及类型龙门式加工中心加工中心的结构及类型无机械手的加工中心带刀库、机械手的加工中心刀库转塔式加工中心按换刀形式分

加工中心的结构及类型可装20把刀的无臂式ATC刀具库加工中心的结构及类型可装24把把刀的有臂臂式ATC刀具库加工中心的的结构及类类型可装32把把刀的有臂臂式刀具库库加工中心的的结构及类类型可装60把把刀的刀具具库加工中心的的结构及类类型加工中心加加工工件的的安装选择基准的的三个基本本要求：所选基准应应能保证工工件定位准准确装卸方方便方便可可靠所选基准与与各加工部部位的的尺尺寸计算简简单保证加工精精度选择定位基基准6原则：尽量选择设设计基准作作为定位基基准定位基准与与设计基准准不能统一一时，应严严格控制定定位误差保保证加工精精度工件需两次次以上装夹夹加工时，，所选基准准在一次装装夹定位能能完成全部部关键精度度部位的加加工所选基准要要保证完成成尽可能多多的加工内内容批量加工时时，零件定定位基准应应尽可能与与建立工件件坐标系的的对刀基准准重合加工中心加加工定位基基准的选择择需要多次装装夹时，基基准应该前前后统一加工中心夹夹具的确定定对夹具的基基本要求：：夹紧机构不不得影响进进给，加工工部位要敞敞开夹具在机床床上能实现现定向安装装夹具的刚性性与稳定性性要好不影响进给给的装夹示示例加工中心夹夹具的确定定通用夹具组合夹具专用夹具可调整夹具具多工位夹具具常用夹具种种类成组夹具加工中心夹夹具的确定定新型数控夹夹具体加工中心夹夹具的确定定孔系组合夹夹具加工中心夹夹具的确定定槽系组合夹夹具加工中心夹夹具的确定定加工中心夹夹具的选用用原则：在保证加工工精度和生生产效率的的前提下，，优先选用用通用夹具具批量加工可可考虑采用用简单专用用夹具大批量加工工可考虑采采用多工位位夹具和高高效的气压压、液压等等专用夹具具采用成组工工艺时应使使用成组夹夹具加工中心夹夹具的确定定加工中心加加工的对刀刀与换刀对刀机床上找正正加紧后，，确定工件件坐标（编编程坐标））原点的机机床坐标。对刀点工件在机床床上找正夹夹紧后，用用于确定工工件坐标系系在机床坐坐标系中位位置的基准准点。对刀点可选选在工件上上或装夹定定位元件上上，但对刀刀点与工件件坐标点必必须有准确确、合理、、简单的位位置对应关关系，方便便计算工件件坐标点在在机床上的的位置（工工件坐标点点的机床坐坐标）。对对刀点最好好能与工件件坐标点重重合。换刀根据工艺需需要，要用用不同参数数的刀具加加工工件，，在加工中中按需要更更换刀具的的过程。换刀点加工中更换换刀具的位位置。加工中心有有刀库和自自动换刀装装置，根据据程序的需需要可以自自动换刀。。换刀点应应在换刀时时工件、夹夹具、刀具具、机床相相互之间没没有任何的的碰撞和干干涉的位置置上，加工工中心的换换刀点往往往是固定的的。加工中心加加工的对刀刀与换刀采用寻边器器对刀采用碰刀或或试切方式式对刀外刀具预调调+机上对刀杠杆百分表表对刀机上对刀水平方向对对刀Z向对刀机外对刀仪仪对刀对刀方法：：加工中心加加工的对刀刀与换刀制定加工中中心加工工工艺零件的工艺艺分析分析零件的的技术要求求：尺寸精精度要求、、几何形状状精度要求求、位置精精度要求、、表面粗糙糙度表面质质量要求、、热处理及及其他技术术要求；检查零件图图的完整性性和正确性性；分析零件结结构工艺性性：主要分分析零件的的加工内容容采用加工工中心加工工时的可行行性、经济济性、方便便性；确定加工中中心的加工工内容：确确定零件适适合加工中中心加工的的部位、结结构和表面面；工艺方案的的设计工艺设计包包括完成加加工任务所所需要的设设备、工装装量夹具的的选择，工工艺路线加加工方法的的确定。加工方法的的选择加工顺序的的合理按排排制定加工中中心加工工工艺工步设计先粗加工，，半精加工工，再精加加工。既有孔又有有面的加工工时先铣面面后镗孔。。采用相同设设计基准集集中加工的的原则。相同工位集集中加工，，邻近工位位一起加工工可提高加加工效率。。按所用刀具具划分工步步。有较高同轴轴度要求的的孔系，应应该单独完完成，再加加工其他形形位。在一次装夹夹定位中，，能加工的的形位全部部加工完。。制定加工中中心加工工工艺进给路线的的确定孔加工路线线的确定：：确定XY平面内的进进给路线：：定位要迅迅速，保证证不发生碰碰撞的前提提下缩短空空行程；定定位要准确确。确定Z向的进给路路线制定加工中中心加工工工艺加工余量的的确定表面粗糙度度表面缺陷层层深度空间偏差表面几何形形状误差装夹误差影响加工余余量大小的的因素制定加工中中心加工工工艺工序尺寸及及公差的确确定注意定位基基准与设计计基准不重重合时工序序尺寸及公公差的确定定问题。制定加工中中心加工工工艺切削用量的的选择选择加工中中心切削用用量时，应应根据加工工类型方式式和加工工工序（表面面加工、孔孔加工、粗粗、精加工工等）；坯坯料种类、、硬度；刀刀具类型、、转速、直直径大小、、刀刃材质质等因素综综合确定。。参照理论论切削用量量，根据实实际切削的的具体情况况，确定合合适的切削削用量。制定加工中中心加工工工艺典型加工中中心加工零零件工艺分分析盖板零件在在加工中心心的加工工工艺盖板是机械加工工中常见的的零件，加工表面有有平面和孔孔，通常需经铣平面、钻孔孔、扩孔、、镗孔、铰孔及攻螺纹纹等工步才才能完成。。下面以右图所示盖板板为例介绍绍其加工中中心加工工工艺。盖板零件简简图零件工艺分分析选择加工中中心设计工艺：：选择加工方方法确定加工顺顺序确定装夹方方案和选择择夹具选择刀具制定工艺步步骤：确定进给路路线选择切削用用量典型加工中中心加工零零件工艺分分析盖板零件在在加工中心心的加工工工艺1．分析零件图样，选择加工内内容该盖板的材材料为铸铁铁，故毛坯为铸铸件。由零件图可知，盖板的四个个侧面为不不加工表面面，全部加工表表面都集中中在A、B面上。最高高精度为IT7级。从工序序集中和便便于定位两两个方面考考虑，选择B面及位于B面上的全部部孔在加工工中心上加加工，将A面作为主要要定位基准准，并在前道工工序中先加加工好。典型加工中中心加工零零件工艺分分析盖板零件在在加工中心心的加工工工艺2．选择加工中中心由于B面及位于B面上的全部部孔，只需单工位位加工即可可完成，故选择立式式加工中心心。加工表面不不多，只有粗铣、精铣、粗镗、半精镗、精镗、钻、扩、、锪、铰及攻螺纹等等工步，所需刀具不不超过20把。选用国国产XH714型立式加工工中心即可可满足上述述要求。该该机床工作作台尺寸为为400mm×800mm，x轴行程为600mm，y轴行程为400mm，z轴行程为400mm，主轴端面至至工作台台台面距离为为125～～525mm，定位精度和重复定位位精度分别别为0.02mm和0.01mm,刀库容量为为18把,工件一次装装夹后可自自动完成铣、钻、镗、铰及攻螺纹等等工步的加加工。盖板零件在在加工中心心的加工工工艺典型加工中中心加工零零件工艺分分析3.设计工艺(1)选择加工方方法B平面用铣削方法加工工,因其表面粗粗糙度Ra为6.3μm,故采用粗铣——精铣方案；φ60H7孔为已铸出出毛坯孔，为达到IT7级精度和Ra0.8μm的表面粗糙糙度，需经三次镗削，即采用粗镗——半精镗——精镗方案；对φ12H8孔，为防止钻偏偏和达到IT8级精度，按钻中心孔孔——钻孔——扩孔——铰孔方案进行行；φ16mm孔在φ12mm孔基础上锪至尺寸即可可；M16mm螺纹孔采用用先钻底孔孔后攻螺纹纹的加工方方法，即按钻中心心孔——钻底孔——倒角——攻螺纹方案案加工。典型加工中中心加工零零件工艺分分析盖板零件在在加工中心心的加工工工艺(2)确定加工顺顺序按照先面后后孔、先粗粗后精的原原则确定。。具体加工工顺序为粗粗、精铣B面——粗、半精、、精镗φ60H7孔——钻各光孔和和螺纹孔的的中心孔——钻、扩、锪、铰φ12H8及φ16mm孔——M16mm螺孔钻底孔孔、倒角和和攻螺纹，详见下表。典型加工中中心加工零零件工艺分分析盖板零件在在加工中心心的加工工工艺3.设计工艺数控加工工工序卡片典型加工中中心加工零零件工艺分分析(3)确定装夹方方案和选择择夹具该盖板零件件形状简单单，四个侧面较较光整，加工面与不不加工面之之间的位置置精度要求求不高，故可选用通通用台钳，以盖板底面面A和两个侧面面定位，用台钳钳口口从侧面夹夹紧。典型加工中中心加工零零件工艺分分析盖板零件在在加工中心心的加工工工艺3.设计工艺(4)选择刀具所需刀具有有面铣刀、镗刀、中心钻钻、麻花钻钻、铰刀、立铣刀(锪φ16mm孔)及丝锥等，其规格根据据加工尺寸寸选择。B面粗铣铣刀直径应选选小一些，以减小切削削力矩，但也不能太太小，以免影响加加工效率；B面精铣铣刀直径应选选大一些，以减少接刀刀痕迹，但要考虑到到刀库允许许装刀直径径(XH714型加工中心心的允许装装刀直径：无相邻刀具为为φ150mm，有相邻刀具具为φ80mm)也不能太大大。刀柄柄柄部根据主主轴锥孔和和拉紧机构构选择。XH714型加工中心心主轴锥孔孔为ISO40，适用刀柄为为BT40(日本标准JISB6339)，故刀柄柄部部应选择BT40型式。具体体所选刀具具及刀柄见见下表。典型加工中中心加工零零件工艺分分析盖板零件在在加工中心心的加工工工艺3.设计工艺数控加工刀刀具编号典型加工中中心加工零零件工艺分分析(5)确定进给路路线B面的粗、精精铣削加工进给给路线根据据铣刀直径确定定，因所选铣刀直径为φ100mm，故安排沿z方向两次进进给(见下图)。所有孔加加工进给路路线均按最最短路线确定，因为孔的位位置精度要要求不高，机床的定位位精度完全全能保证，后面所示各图即为各孔孔加工工步步的进给路路线。典型加工中中心加工零零件工艺分分析盖板零件在在加工中心心的加工工工艺3.设计工艺(5)确定进给路路线