加工中心加工工艺课件

第6章

加工中心加工工艺

6.1加工中心简介加工中心(MachiningCenter)简称MC，是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。以下以FANUC数控系统的XH714加工中心为例来讲述。

加工中心是高效、高精度数控机床，工件在一次装夹中便可完成多道工序的加工，同时还备有刀具库，并且有自动换刀功能。

6.1.1加工中心的主要功能加工中心能实现三轴或三轴以上的联动控制，以保证刀具进行复杂表面的加工。加工中心除具有直线插补和圆弧插补功能外，还具有各种加工固定循环、刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿、加工过程图形显示、人机对话、故障自动诊断、离线编程等功能。加工中心从外观上可分为立式、卧式和复合加工中心等。立式加工中心的主轴垂直于工作台，主要适用于加工板材类、壳体类工件，也可用于模具加工。卧式加工中心的主轴轴线与工作台台面平行，它的工作台大多为由伺服电动机控制的数控回转台，在工件一次装夹中，通过工作台旋转可实现多个加工面的加工，适用于箱体类工件加工。复合加工中心主要是指在一台加工中心上有立、卧两个主轴或主轴可90°改变角度，因而可在工件一次装夹中实现五个面的加工。立式数控加工中心卧式数控加工中心中小型立式加工中心

6.1.2加工中心的工艺及工艺装备加工中心是一种工艺范围较广的数控加工机床，能进行铣削、镗削、钻削和螺纹加工等多项工作。加工中心特别适合于箱体类零件和孔系的加工。加工工艺范围如图6.1～图6.4。图6.1铣削加工图6.2钻削加工图6.3螺纹加工图6.4镗削加工

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：6.2加工中心加工工艺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学习内容与知识点：6.2.1加工中心加工工件的安装选择基准的三个基本要求：

所选基准应能保证工件定位准确装卸方便方便可靠所选基准与各加工部位的的尺寸计算简单

保证加工精度

选择定位位基准6原则：尽量选择择设计基基准作为为定位基基准定位基准准与设计计基准不不能统一一时，应应严格控控制定位位误差保保证加工工精度工件需两两次以上上装夹加加工时，，所选基基准在一一次装夹夹定位能能完成全全部关键键精度部部位的加加工所选基准准要保证证完成尽尽可能多多的加工工内容批量加工工时，零零件定位位基准应应尽可能能与建立立工件坐坐标系的的对刀基基准重合合加工中心心加工定定位基准准的选择择需要多次次装夹时时，基准准应该前前后统一一6.2.2加加工中心心夹具的的确定对夹具的的基本要要求：夹紧机构构不得影影响进给给，加工工部位要要敞开夹具在机机床上能能实现定定向安装装夹具的刚刚性与稳稳定性要要好不影响进进给的装装夹示例例加工中心心夹具的的确定通用夹具具组合夹具具专用夹具具可调整夹夹具多工位夹夹具常用夹具具种类成组夹具具加工中心心夹具的的确定新型数控控夹具体体加工中心心夹具的的确定孔系组合合夹具加工中心心夹具的的确定槽系组合合夹具加工中心心夹具的的确定加工中心心夹具的的选用原原则：在保证加加工精度度和生产产效率的的前提下下，优先先选用通通用夹具具批量加工工可考虑虑采用简简单专用用夹具大批量加加工可考考虑采用用多工位位夹具和和高效的的气压、、液压等等专用夹夹具采用成组组工艺时时应使用用成组夹夹具加工中心心夹具的的确定6.3.3制制定加工工中心加加工工艺艺零件的工工艺分析析分析零件件的技术术要求：：尺寸精精度要求求、几何何形状精精度要求求、位置置精度要要求、表表面粗糙糙度表面面质量要要求、热热处理及及其他技技术要求求；检查零件件图的完完整性和和正确性性；分析零件件结构工工艺性：：主要分分析零件件的加工工内容采采用加工工中心加加工时的的可行性性、经济济性、方方便性；；确定加工中心心的加工内容容：确定零件件适合加工中中心加工的部部位、结构和和表面；工艺方案的设设计工艺设计包括括完成加工任任务所需要的的设备、工装装量夹具的选选择，工艺路路线加工方法法的确定。加工方法的选选择加工顺序的合合理按排制定加工中心心加工工艺工步设计先粗加工，半半精加工，再再精加工。既有孔又有面面的加工时先先铣面后镗孔孔。采用相同设计计基准集中加加工的原则。。相同工位集中中加工，邻近近工位一起加加工可提高加加工效率。按所用刀具划划分工步。有较高同轴度度要求的孔系系，应该单独独完成，再加加工其他形位位。在一次装夹定定位中，能加加工的形位全全部加工完。。制定加工中心心加工工艺进给路线的确确定孔加工路线的的确定：确定XY平面面内的进给路路线：定位要要迅速，保证证不发生碰撞撞的前提下缩缩短空行程；；定位要准确确。确定Z向的进进给路线制定加工中心心加工工艺加工余量的确确定表面粗糙度表面缺陷层深深度空间偏差表面几何形状状误差装夹误差影响加工余量量大小的因素素制定加工中心心加工工艺工序尺寸及公公差的确定注意定位基准准与设计基准准不重合时工工序尺寸及公公差的确定问问题。制定加工中心心加工工艺切削用量的选选择选择加工中心心切削用量时时，应根据加加工类型方式式和加工工序序（表面加工工、孔加工、、粗、精加工工等）；坯料料种类、硬度度；刀具类型型、转速、直直径大小、刀刀刃材质等因因素综合确定定。参照理论论切削用量，，根据实际切切削的具体情情况，确定合合适的切削用用量。制定加工中心心加工工艺6.4.4刀刀具的选择（1）加工中中心对刀具的的基本要求是是：1）良好的切切削性能：能能承受高速切切削和强力切切削并且性能能稳定；2）较高的精精度：刀具的的精度指刀具具的形状精度度和刀具与装装卡装置的位位置精度；3）配备完善善的工具系统统：满足多刀刀连续加工的的要求。（2）刀具选选择指令用地址T及后后面两位数或或是四位数来来表示，用来来选择机床上上刀库的刀具具。一般T代代码后面的数数字为刀具号号。移动指令和T代码写在同同一程序段中中指令时，执执行指令的顺顺序有两种：：1）移动指令令和T指令同同时开始。2）移动指令令结束后，开开始T功能指指令。（3）刀具选选择方式1）顺序选到到把主轴上的刀刀具使用完后后放回原处，，再选择新的的刀具。刀库库中刀座号中中的刀具号保保持不变（一一般无机械手手）。指令格式为：：T××M06；执行格格式为：还刀刀—找刀—装装刀2）预选选刀刀任选方式是对对刀具或刀座座进行编码，，并根据编码码选刀。它可可分为刀具编编码和刀座编编码两种方式式。指令格式：………T××；；……M06；；执行格式：找找刀—换刀（（结构复杂，，但换刀时间间短）。在有有机械手加工工中心多用此此方法。目前应用最多多的是计算机机记忆式选刀刀。这种方式式的特点是，，刀具号和存存刀位置或刀刀座号对应地地记忆在计算算机的存储器器或可编程控控制器内。①主轴箱回回到最高处(Z坐标零点点)，同时实实现“主轴准准停”。②机械手抓抓住主轴上和和刀库上的刀刀具。③③活活塞杆推动动机械手下行行，从主轴和和刀库上取出出刀具。④机械手回回转180°°，交换刀具具位置。⑤将更换后后的刀具装入入主轴和刀库库。⑥机械手放放开主轴和刀刀库上的刀具具后复位。换刀机械手的的换刀过程主轴移动式换换刀过程6.4.5典典型加工中中心加工零件件工艺分析例一：盖板零零件在加工中中心的加工工工艺盖板是机械加加工中常见的的零件，加工工表面有平面面和孔，通常常需经铣平面面、钻孔、扩扩孔、镗孔、、铰孔及攻螺螺纹等工步才才能完成。下下面以右图所所示盖板为例例介绍其加工工中心加工工工艺。盖板零件简图图零件工艺分析析选择加工中心心设计工艺：选择加工方法法确定加工顺序序确定装夹方案案和选择夹具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．分析零件图图样，选择择加工内容容该盖板的材材料为铸铁铁，故毛坯坯为铸件。。由零件图图可知，盖盖板的四个个侧面为不不加工表面面，全部加加工表面都都集中在A、B面上。最高高精度为IT7级。。从工序集集中和便于于定位两个个方面考虑虑，选择B面及位于于B面上的的全部孔在在加工中心心上加工，，将A面作作为主要定定位基准，，并在前道道工序中先先加工好。。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面及及位于B面面上的全部部孔，只需需单工位加加工即可完完成，故选选择立式加加工中心。。加工表面面不多，只只有粗铣、、精铣、粗粗镗、半精精镗、精镗镗、钻、扩扩、锪、铰铰及攻螺纹纹等工步，，所需刀具具不超过20把。选选用国产XH714型立式加加工中心即即可满足上上述要求。。该机床工工作台尺寸寸为400mm×800mm，x轴行程为600mm，y轴轴行程为400mm，z轴行行程为400mm，，主轴端面面至工作台台台面距离离为125～525mm，定定位精度和和重复定位位精度分别别为0.02mm和和0.01mm,刀库容量量为18把把,工件一一次装夹后后可自动完完成铣、钻钻、镗、铰铰及攻螺纹纹等工步的的加工。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平面用铣铣削方法加加工,因其其表面粗糙糙度Ra为为6.3μm,故采用粗铣铣——精铣铣方案；φφ60H7孔为为已铸出毛毛坯孔，为为达到IT7级精度度和Ra0.8μm的表面粗粗糙度，需需经三次镗镗削，即采采用粗镗———半精镗镗——精镗镗方案；对对φ12H8孔，为为防止钻偏偏和达到IT8级精精度，按钻钻中心孔———钻孔———扩孔———铰孔方方案进行；；φ16mm孔在φφ12mm孔基础上上锪至尺寸寸即可；M16mm螺纹孔采采用先钻底底孔后攻螺螺纹的加工工方法，即即按钻中心心孔——钻钻底孔———倒角———攻螺纹方方案加工。。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——粗粗、半精、、精镗φ60H7孔孔——钻各各光孔和螺螺纹孔的中中心孔———钻、扩、、锪、铰φφ12H8及φ16mm孔———M16mm螺孔孔钻底孔、、倒角和攻攻螺纹，详详见下表。。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，四个侧侧面较光整整，加工面面与不加工工面之间的的位置精度度要求不高高，故可选选用通用台台钳，以盖盖板底面A和两个侧侧面定位，，用台钳钳钳口从侧面面夹紧。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、中中心钻、麻麻花钻、铰铰刀、立铣铣刀(锪φφ16mm孔)及丝丝锥等，其其规格根据据加工尺寸寸选择。B面粗铣铣铣刀直径应应选小一些些，以减小小切削力矩矩，但也不不能太小，，以免影响响加工效率率；B面精精铣铣刀直直径应选大大一些，以以减少接刀刀痕迹，但但要考虑到到刀库允许许装刀直径径(XH714型加加工中心的的允许装刀刀直径：无无相邻刀具具为φ150mm，，有相邻刀刀具为φ80mm)也不能能太大。刀刀柄柄部根根据主轴锥锥孔和拉紧紧机构选择择。XH714型加加工中心主主轴锥孔为为ISO40，适用用刀柄为BT40(日本标准准JISB6339)，故刀刀柄柄部应应选择BT40型式式。具体所所选刀具及及刀柄见下下表。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、、精铣削加加工进给路路线根据铣铣刀直径确确定，因所所选铣刀直直径为φ100mm，故安排排沿z方向向两次进给给(见下图图)。所有有孔加工进进给路线均均按最短路路线确定，，因为孔的的位置精度度要求不高高，机床的的定位精度度完全能保保证，后面面所示各图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)确定进给路路线铣削B面进进给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镗φ60H7孔进给给路线(5)确定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钻中心孔进进给路线(5)确定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钻、扩、铰铰φ12H8孔进给给路线(5)确定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锪φ16mm孔进给给路线(5)确定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钻螺纹底孔孔、攻螺纹纹进给路线线(5)确定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例二、如图6.5所示，分分析零件上上的12个个孔加工工工艺。1、分析零零件图样，，进行工艺艺处理该该零件孔加加工中，有有通孔、盲盲孔，需钻钻、扩和镗镗加工，故故选择钻头头T01、、扩孔刀T02和镗镗刀T03，加工坐坐标系Z向向原点在零零件上表面面处。由于于有三种孔孔径尺寸的的加工，按按照先小孔孔后大孔加加工的原则则，确定加加工路线为为：从编程程原点开始始，先加工工6个φ6的孔，再再加工4个个φ10的的孔，最后后加工2个个φ40的的孔。T01、T02的主轴轴转数S=600r/min，进给速速度F=120mm/min；T03主轴转数数S=300r/min，进进给速度F=50mm/min。第5章章加工工中中心心的的程程序序编编制制（FANUC））2、、加加工工调调整整T01、、T02和和T03的的刀刀具具补补偿偿号号分分别别为为H01、、H02和和H03。。对对刀刀时时，，以以T01刀刀为为基基准准，，按按图图5.4中中的的方方法法确确定定零零件件上上表表面面为为Z向向零零点点，，则则H01中中刀刀具具长长度度补补偿偿值值设设置置为为零零。。对对T02，，因因其其刀刀具具长长度度与与T01相相比比为为140-150=-10mm，，即即缩缩短短了了10mm，，所所以以将将H02的的补补偿偿值值设设为为-10。。对对T03同同样样计计算算，，H03的的补补偿偿值值设设置置为为-50，，如如图图6.6所所示示。。换换刀刀时时，，采采用用O9000子子程程序序实实现现换换刀刀。。3、、数数学学处处理理在多多孔孔加加工工时时，，为为了了简简化化程程序序，，采采用用固固定定循循环环指指令令。。这这时时的的数数学学处处理理主主要要是是按按固固定定循循环环指指令令格格式式的的要要求求，，确确定定孔孔位位坐坐标标、、快快进进尺尺寸寸和和工工作作进进给给尺尺寸寸值值等等。。固固定定循循环环中中的的开开始始平平面面为为Z=5，，R点点平平面面定定为为零零件件孔孔口口表表面面+Z向向3mm处处。。图6.5零零件件图图样样图6.6刀刀具具图图9、静静夜夜四四无无邻邻，，荒荒居居旧旧业业贫贫。。。。12月月-2212月月-22Wednesday,December28,202210、雨中黄黄叶树，，灯下白白头人。。。20:34:3320:34:3320:3412/28/20228:34:33PM11、以我独沈久久，愧君相见见频。。12月-2220:34:3320:34Dec-2228-Dec-2212、故人江海海别，几度度隔山川。。。20:34:3320:34:3320:34Wednesday,December28,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2220:34:3320:34:33December28,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。28十二月月20228:34:33下午20:34:3312月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月228:34下下午午12月月-2220:34December28,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/2820:34:3320:34:3328December202217、做前，，能够环环视四周周；做时时，你只只能或者者最好沿沿着以脚脚为起点点的射线线向前。。。8:34:33下午午8:34下午午20:34:3312月-229、没有失失败，只只有暂时时停止成成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、很多事事情努力力了未必必有结果果，但是是不努力力却什么么改变也也没有。。。20:34:3320:34:3320:3412/28/20228:34:33PM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。12月-2220:34:3320:34Dec-2228-Dec-2212、世间成事事，不求其其绝对圆满满，留一份份不足，可可得无限完完美。。20:34:3320:34:3320:34Wednesday,December28,202213、不不知知香香积积寺寺，，数数里里入入云云峰峰。。。。12月月-2212月月-2220:34:3320:34:33December28,202214、意意志志坚坚强强的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥块块一一样样任任意意揉揉捏捏。。28十十二二月月20228:34:33下下午午20:34:3312月月-2215、楚塞三湘接接，荆门九派派通。。。十二月228:34下下午12月-2220:34December28,202216、少年年十五五二十十时，，步行行夺得得胡马马骑。。。2022/12/2820:34:3320:34:3328D