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1、 通常数控镗铣床和加工中心(MC，Machine Center)在结构、工艺和编程等方面有许多相似 之处。特别是全功能型数控镗铣床与加工中心 相比，区别主要在于数控镗铣床没有自动刀具 交换装置( ATC , Automatic Toos Changer ) 及刀具库，只能用手动方式换刀，而加工中心 因具备ATC及刀具库，故可将使用的刀具预先安 排存放于刀具库内，需要时再通过换刀指令， 由ATC自动换刀。数控镗铣床和加工中心都能够 进行铣削、钻削、镗削及攻螺纹等加工。 第四章 数控镗铣/加工中心的程序编制1 数控镗铣、加工中心的工艺特点 数控镗铣、加工中心加工的典型零件 数控镗铣、加工中心加工工
2、艺的制定 数控镗铣、加工中心所使用的刀具类型及 其特点 数控镗铣、加工中心机床的类型2立式龙门式卧式主要技 术参数主要技 术参数主要技 术参数主要技 术参数高速加 工中心第一节 数控镗铣、加工中心机床的类型3立式加工中心主要技术参数项项目 型号 VMC-850 工作台面积 1000x500 mm左右行程 (X 轴) 800 mm前后行程 (Y 轴) 500 mm 上下行程 (Z 轴) 610 mm主轴锥度 BT-40CAT-40, HSK A63(选配)主轴转速 608000 rpm 7.5/5 kW X-Y-Z 快速进给 30 / 30 / 20 m/min 切削进给率 112000 mm/
3、min 刀具选择模式 双向任意式，最短距离选刀 储刀数 圆盘式 24 机械手式 24/32 (选配) 最大刀具直径 100 mm 最大刀具长度 300 mm 最大刀具重量 10 kg 工作台荷重 600 kg 机床净重 5500 kg机床尺寸 (LxWxH) 2350x3200x2698 mm 4卧式加工中心主要技术参数项项目 型号 VHMC-630工作台面积 630 x 630 mm 工作台最大负载 1200 kg X 轴行程 1000 mm Y 轴行程 800 mm Z 轴行程 950 mm 主轴锥度 BT-50 / CAT-50 主轴转速 206000 rpm X-Y-Z 切削进给率 1
4、12000 mm/min X-Y-Z 快速进给 18 / 10 / 18 m/min 储刀数 60 (80, 120 选配) 最大刀具直径 x 长度 75 x 320 最大刀具重量 10 kg 刀具选择模式 双向任意式 , 最短距离选刀换刀时间 9 sec 主轴电动 机 15 kW工作台旋转分度 1 (0.001 选配) 工作台数目 2 (6, 12 选配) 交换时间 (自动交换工作台) 15 sec 机床尺寸 (LxWxH) 5305x3200x3550 mm 机床重量 21000 kg 5龙门式加工中心主要技术参数项项目 / 型号定 柱 式 DMC-3000 工作台尺寸 3200x2200
5、 mm X 轴行程 3000 mm Y 轴行程 2650 mm Z 轴行程 800 mm , 1066 mm 选配 主轴锥 度 BT-50 / CAT-50 主轴直径 90 mm 主轴转 速 6000 rpm 自动高低档 主轴马 达 26 / 22 kWX-Y-Z 快速进给 12 x 12 x 10 m / min X-Y-Z 切削进给 1-10000 mm / min 自动换 刀系统 储刀数 40 刀 (60,80,120 选配) 最大直径 200 mm 最大刀长 350 mm 最大刀重 20 kg 刀具选择 模式 双向任意，最短距离选刀 工作台荷重 6000 kg to 20000 kg
6、机床尺寸 (LxWxH)8870 x 5935 x4900机床重量 58500 kg 6高速加工中心主要技术参数工作范围围纵向长度: X400 mm 横向长度: Y450 mm 垂直高度: Z350 mm 工作主轴轴 30000 min-1S612.5 kW S110.0 kW 工作主轴轴42000 min-1S613.0 kW S110.0 kW 工作主轴轴 60000 min-1S68.5 kW S16.5 kW 进给驱动进给驱动进给速度 X, Y, Z 40 m/分 加速度 X, Y, Z 17 m/秒 工作台工作台面积 320 x 320 工作台承重 200 kg 自动动控制系 统统刀
7、库位置18 - 76 机上激光对刀仪 标准 工件托盘转换 装置 位置7, 20, 48 红外工件测头 可选 重量包括工件托盘交换装置 6500 kg 7三坐标数控镗铣床与加工中心的共同特点是除具有 普通铣床的工艺性能外，还具有加工形状复杂的二维以 至三维复杂轮廓的能力。这些复杂轮廓零件的加工有的 只需二轴联动(如二维曲线、二维轮廓和二维区域加工) ，有的则需三轴联动(如三维曲面加工)，它们所对应的 加工一般相应称为二轴(或2.5轴)加工与三轴加工。 对 于三坐标加工中心(无论是立式还是卧式)，由于具有自 动换刀功能，适于多工序加工，如箱体等需要铣、钻、 铰及攻螺纹等多工序加工的零件。一、三坐标
8、数控镗铣床/加工中心的工艺特点第二节 数控镗铣、加工中心的工艺特点8三轴加工实例加工模具示意图技术数据粗加工 半精加工 精加工 工步使用刀具rpm进给率加工 时间 粗加工66 XR885020058min 半精加工32x R0.51850252032min精加工10 球头65002000130min9四坐标是指在X、Y和Z三个平动坐标轴基础上增加一个转动坐标轴 (A或B)，且四个轴一般可以联动。其中，转动轴既可以作用于刀具(刀具 摆动型)，也可以作用于工件(工作台回转摆动型)；机床既可以是立式 的也可以是卧式的；此外，转动轴既可以是A轴(绕X轴转动)也可以是B轴 (绕Y轴转动)。由此可以看出，
9、四坐标数控机床可具有多种结构类型，但 除大型龙门式机床上采用刀具摆动外，实际中多以工作台旋转摆动的 结构居多。但不管是哪种类型，其共同特点是相对于静止的工件来说， 刀具的运动位置不仅是任意可控的，而且刀具轴线的方向在刀具摆动平 面内也是可以控制的，从而可根据加工对象的几何特征按保持有效切削 状态或根据避免刀具干涉等需要来调整刀具相对零件表面的姿态。因此，四坐标加工可以获得比三坐标加工更广的工艺范围和更好的 加工效果。四坐标卧式加工中心二、四坐标数控镗铣床/加工中心的工艺特点10对于五坐标机床，都具有两个回转坐标。相对于静止的工件来 说，其运动合成可使刀具轴线的方向在一定的空间内(受机构结构 限
10、制)任意控制，从而具有保持最佳切削状态及有效避免刀具干涉 的能力。因此，五坐标加工又可以获得比四坐标加工更广的工艺范 围和更好的加工效果，特别适宜于三维曲面零件的高效高质量加工 以及异型复杂零件的加工。采用五轴联动对三维曲面零件的加工， 可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅加工表面粗糙度低，而且效 率也大幅度提高。一般认为，一台五轴联动机床的效率可以等于两 台三轴联动机床。五坐标卧式加工中心三、五坐标数控镗铣床/加工中心的工艺特点11主轴头旋转型复合型主轴 和工作台旋转型五坐标机床的类型及加工实例实例1实例212课堂讨论对于如图所示形状零 件上三个直槽，比较分别 采用三坐标和五坐标加工 中心加工
11、对零件加工的影 响（从装夹、加工精度和 效率等方面比较）。13高速加工技术是当代先进制造技术的重要组成部分，拥有高 效率、高精度及高表面质量等特征。有关高速加工的含义，通常 有如下几种观点：切削速度很高，通常认为其速度超过普通切削 的5-10倍；机床主轴转速很高，一般将主轴转速在10000- 20000r/min以上定为高速切削；进给速度很高，通常达15- 50m/min，最高可达90m/min；对于不同的切削材料和所釆用的刀 具材料，高速切削的含义也不尽相同。其优点在于： l加工时间短，效率高。高速切削的材料去除率通常是常规的3 5倍。 l 刀具切削状况好，切削力小，主轴轴承、刀具和工件受力
12、均小 。切削力降低大概30%90%，提高了加工质量。 l刀具和工件受热影响小。切削产生的热量大部分被高速流出的 切屑所带走，故工件和刀具热变形小，有效地提高了加工精度。 l工件表面质量好。ap小，切削线速度高，工件粗糙度好。四、高速加工的工艺特点14高速加 工实例毛坯材料使用刀具主轴转 速 (r/min)进给速度 (mm/min)NAK 80 (HRC40) 4 球头140002200加工零件示意图高速加工切削条件15一、平面类零件 ：加工面平行或垂直于水平面，以及加工面与水平加工面平行或垂直于水平面，以及加工面与水平 面的夹角为一定值的零件，这类加工面可展开为平面。面的夹角为一定值的零件，这
13、类加工面可展开为平面。第三节第三节 数控镗铣数控镗铣/ /加工中心加工的典型零件加工中心加工的典型零件16二、直纹曲面类零件：由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件。由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件。17三、立体曲面类零件:加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件，加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件， 这类零件的加工面不能展成平面。这类零件的加工面不能展成平面。工艺分析18四、箱体类零件：一般是指具有孔系和平面，内部有一定型腔，一般是指具有孔系和平面，内部有一定型腔， 在长、宽、高方向有一定比例的零件。在长、宽、高方向有一定比例的零件。 19五、异型件：外形不规则的零件，大多要点、
14、线、面多工外形不规则的零件，大多要点、线、面多工 位混合加工。位混合加工。 20一、工件的装夹数控夹具设计及组装时应注意的问题l为保证零件装夹方位与编程中所选定的工件坐标系及机床坐标系方向一 致性，及定向装夹； l夹具应具有尽可能少的元件和较高的刚度； l夹具要尽量敞开，夹紧元件的空间位置能低则低，夹具不能和工步刀具 轨迹发生干涉； l保证在主轴的行程范围内使工件的加工内容全部完成； l对于有交互工作台的加工中心，由于工作台的移动、上托、下托和旋转 等动作，夹具设计必须防止夹具和机床的空间干涉； l尽量在一次装夹中完成所有的加工内容。当非要更换夹紧点时，要特别 注意不能因更换夹紧点而破坏定位精
15、度，必要时在工艺文件中说明； l夹具底面与工作台的接触，夹具的底面平面度必须保证在0.010.02mm以内，表面粗糙度不大于Ra3.2um。第四节第四节 数控镗铣、加工中心加工工艺的制定数控镗铣、加工中心加工工艺的制定21三维效果图零件图样工件的装夹实例122工件装夹时必须使工件 在机床上占有正确位置工件装夹时找正过程工作台工作台23工作台工作台定位销低于加工面定位销（3个）装夹方案1：找正法装夹方案2：用夹具装夹24工件的装夹实例2组合夹具装夹应用工步1装夹示意图工步2装夹示意图工步1加工完成工步2加工完成表面1表面2表面2表面125二、常用对刀方式偏心式寻边器对刀X、Y向对刀过程：l10m
16、m的直柄可安装于弹簧夹头刀柄或钻夹头刀柄上；l使其以400-600rpm的速度转动；l如图2所示使测头与工件的端面接近，未接触之前，测头不会振动，如图2所示；一旦与工件端面相接触，测头就会如图3所示，测头后退0.01，即可恢复如图2所示。l工件端面所在的位置，就是加上测头半径5mm的坐标位置。图1图2图326Z轴设定器刀具长度方向的对刀： lZ轴设定器：是用以对刀具长度补偿的一种测量装置。对刀准确、效 率高等特点； 缩短了加工准备时间。采用手动方式工作，即：对刀时， 机床的运动由操作者手动控制，特别适合单件、小批量生产； l对刀仪：用于机外对刀，在使用前就可测量出刀具的准确尺寸数据。 对刀仪刀具直径测量27三、加工工艺分析数控镗铣或加工中心加工零件的表面不外乎平面、轮廓、曲面、孔 和螺纹等，主要要考虑到所选加工方法要与零件的表面特征、所要
