数控加工中心的加工工艺和数控机床编程及加工

数控加工工艺安徽机电职业技术学院

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把刀的有臂式ATC刀具库加工中心的结构及类型可装32把刀的有臂式刀具库加工中心的结构及类型可装60把刀的刀具库加工中心的结构及类型加工中心夹具的确定对夹具的基本要求：夹紧机构不得影响进给，加工部位要敞开夹具在机床上能实现定向安装夹具的刚性与稳定性要好加工中心夹具的选用原则：

在保证加工精度和生产效率的前提下，优先选用通用夹具批量加工可考虑采用简单专用夹具大批量加工可考虑采用多工位夹具和高效的气压、液压等专用夹具采用成组工艺时应使用成组夹具加工中心夹具的确定采用寻边器对刀

采用碰刀或试切方式对刀

外刀具预调+机上对刀

杠杆百分表对刀

机上对刀

水平方向对刀

Z向对刀机外对刀仪对刀对刀方法：

加工中心加工的对刀与换刀制定加工中心加工工艺零件的工艺分析分析零件的技术要求：尺寸精度要求、几何形状精度要求、位置精度要求、表面粗糙度表面质量要求、热处理及其他技术要求；检查零件图的完整性和正确性；

分析零件结构工艺性：主要分析零件的加工内容采用加工中心加工时的可行性、经济性、方便性；确定加工中心的加工内容：确定零件适合加工中心加工的部位、结构和表面；工艺方案的设计工艺设计包括完成加工任务所需要的设备、工装量夹具的选择，工艺路线加工方法的确定。加工方法的选择

加工顺序的合理按排制定加工中心加工工艺工步设计先粗加工，半精加工，再精加工。

既有孔又有面的加工时先铣面后镗孔。采用相同设计基准集中加工的原则。相同工位集中加工，邻近工位一起加工可提高加工效率。

按所用刀具划分工步。有较高同轴度要求的孔系，应该单独完成，再加工其他形位。在一次装夹定位中，能加工的形位全部加工完。制定加工中心加工工艺进给路线的确定孔加工路线的确定：确定XY平面内的进给路线：定位要迅速，保证不发生碰撞的前提下缩短空行程；定位要准确。确定Z向的进给路线制定加工中心加工工艺加工余量的确定表面粗糙度

表面缺陷层深度空间偏差

表面几何形状误差装夹误差影响加工余量大小的因素

制定加工中心加工工艺工序尺寸及公差的确定注意定位基准与设计基准不重合时工序尺寸及公差的确定问题。

制定加工中心加工工艺切削用量的选择选择加工中心切削用量时，应根据加工类型方式和加工工序（表面加工、孔加工、粗、精加工等）；坯料种类、硬度；刀具类型、转速、直径大小、刀刃材质等因素综合确定。参照理论切削用量，根据实际切削的具体情况，确定合适的切削用量。

制定加工中心加工工艺典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺盖板是机械加工中常见的零件，加工表面有平面和孔，通常需经铣平面、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔及攻螺纹等工步才能完成。下面以右图所示盖板为例介绍其加工中心加工工艺。盖板零件简图零件工艺分析选择加工中心设计工艺：选择加工方法确定加工顺序确定装夹方案和选择夹具选择刀具制定工艺步骤：确定进给路线选择切削用量典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺1．分析零件图样，选择加工内容该盖板的材料为铸铁，故毛坯为铸件。由零件图可知，盖板的四个侧面为不加工表面，全部加工表面都集中在A、B面上。最高精度为IT7级。从工序集中和便于定位两个方面考虑，选择B面及位于B面上的全部孔在加工中心上加工，将A面作为主要定位基准，并在前道工序中先加工好。典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺2．选择加工中心由于B面及位于B面上的全部孔，只需单工位加工即可完成，故选择立式加工中心。加工表面不多，只有粗铣、精铣、粗镗、半精镗、精镗、钻、扩、锪、铰及攻螺纹等工步，所需刀具不超过20把。选用国产XH714型立式加工中心即可满足上述要求。该机床工作台尺寸为400mm×800mm，x轴行程为600mm，y轴行程为400mm，z轴行程为400mm，主轴端面至工作台台面距离为125～525mm，定位精度和重复定位精度分别为mm和mm,刀库容量为18把,工件一次装夹后可自动完成铣、钻、镗、铰及攻螺纹等工步的加工。盖板零件在加工中心的加工工艺典型加工中心加工零件工艺分析3.设计工艺

(1)选择加工方法

B平面用铣削方法加工,因其表面粗糙度Ra为μm,故采用粗铣——精铣方案；φ60H7孔为已铸出毛坯孔，为达到IT7级精度和的表面粗糙度，需经三次镗削，即采用粗镗——半精镗——精镗方案；对φ12H8孔，为防止钻偏和达到IT8级精度，按钻中心孔——钻孔——扩孔——铰孔方案进行；φ16mm孔在φ12mm孔基础上锪至尺寸即可；M16mm螺纹孔采用先钻底孔后攻螺纹的加工方法，即按钻中心孔——钻底孔——倒角——攻螺纹方案加工。典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺

(2)确定加工顺序按照先面后孔、先粗后精的原则确定。具体加工顺序为粗、精铣B面——粗、半精、精镗φ60H7孔——钻各光孔和螺纹孔的中心孔——钻、扩、锪、铰φ12H8及φ16mm孔——M16mm螺孔钻底孔、倒角和攻螺纹，详见下表。典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺3.设计工艺数控加工工序卡片典型加工中心加工零件工艺分析

(3)确定装夹方案和选择夹具该盖板零件形状简单，四个侧面较光整，加工面与不加工面之间的位置精度要求不高，故可选用通用台钳，以盖板底面A和两个侧面定位，用台钳钳口从侧面夹紧。典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺3.设计工艺

(4)选择刀具所需刀具有面铣刀、镗刀、中心钻、麻花钻、铰刀、立铣刀(锪φ16mm孔)及丝锥等，其规格根据加工尺寸选择。B面粗铣铣刀直径应选小一些，以减小切削力矩，但也不能太小，以免影响加工效率；B面精铣铣刀直径应选大一些，以减少接刀痕迹，但要考虑到刀库允许装刀直径(XH714型加工中心的允许装刀直径：无相邻刀具为φ150mm，有相邻刀具为φ80mm)也不能太大。刀柄柄部根据主轴锥孔和拉紧机构选择。XH714型加工中心主轴锥孔为ISO40，适用刀柄为BT40(日本标准JISB6339)，故刀柄柄部应选择BT40型式。具体所选刀具及刀柄见下表。典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺3.设计工艺数控加工刀具编号典型加工中心加工零件工艺分析

(5)确定进给路线

B面的粗、精铣削加工进给路线根据铣刀直径确定，因所选铣刀直径为φ100mm，故安排沿z方向两次进给(见下图)。所有孔加工进给路线均按最短路线确定，因为孔的位置精度要求不高，机床的定位精度完全能保证，后面所示各图即为各孔加工工步的进给路线。典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺3.设计工艺(5)确定进给路线铣削B面进给路线典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺镗φ60H7孔进给路线(5)确定进给路线典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺钻中心孔进给路线(5)确定进给路线典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺钻、扩、铰φ12H8孔进给路线(5)确定进给路线典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺锪φ16mm孔进给路线(5)确定进给路线典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺钻螺纹底孔、攻螺纹进给路线(5)确定进给路线典型加工中心加工零件工艺分析盖板零件在加工中心的加工工艺支承套零件简图典型加工中心加工零件工艺分析支承套零件在加工中心的加工工艺机械工程实验教学中心数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。数控编程的目的机械工程实验教学中心数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。数控编程的内容机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍在程序管理界面下，可进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、编辑修改及查错编译等。每一个工件程序由若干个程序段组成；每一个程序段完成一个加工