加工中心加工工艺及加工中心使用教材.ppt

《加工中心加工工艺及加工中心使用教材.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《加工中心加工工艺及加工中心使用教材.ppt（137页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、加工中心加工工艺及加工中心使用,第六章,第一节 概述,加工中心是在数控铣床的基础上发展起来的。它和数控铣床有很多相似之处，但主要区别在于增加刀库和自动换刀装置，是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。,第一节 概述,一、加工中心的分类 加工中心的分类有多种情况，具体分类下： (一)按照机床主轴布局形式分类 1立式加工中心 指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。 适合加工只进行单面加工的零件。 在工作台上安装一个水平轴的数控转台后还可加工螺旋线类零件。,第一节 概述,2卧式加工中心 指主轴轴线为水平状态设置的加工中心。 卧式加工中心一般具有3-5个运动坐标，常见的是三个直线

2、运动坐标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。,第一节 概述,卧式加工中心与立式加工中心相比，一般具有刀库容量大，整体结构复杂，体积和占也面积大，价格较高等特点。 卧式加工中心比立式加工中心更适合加工复杂的箱体类零件。,第一节 概述,3龙门式加工中心 龙门式加工中心形状与龙门铣床相似，主轴多为垂直设置，带有自动换刀装置，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，如航天工业及大型汽轮机上的某些零件的加工。,第一节 概述,第一节 概述,4复合加工中心 复合加工中心指立、卧两用加工

3、中心，即既有立式加工中心功能又有卧式加工中心的功能。,第一节 概述,这种加工中心通常有两类： 一类是靠主轴旋转90，实现立、卧加工模式的切换； 另一类靠数控回转台绕X轴旋转90，实现两种加工功能。,第一节 概述,复合加工中心能在工件一次装夹后，完成除安装面外其他五个面的加工，降低了工件二次安装引起的形位误差，大大提高了加工精度和生产效率。 但是由于复合加工中心存在着结构复杂、造价高、占地面积大等缺点，所以它的使用和生产在数量上远不如其他类型的加工中心。,第一节 概述,(二)按换刀形式分类 1、带刀库、机械手的加工中心 加工中心的换刀装置(ATC)是由刀库和机械手组成，换刀机械手完成换刀工作。这

4、是加工中心最普遍采用的形式。,第一节 概述,2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达到的位置。刀库中刀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。多用于采用40号以下刀柄的小型加工中心。,第一节 概述,3转塔刀库式加工中心 一般在小型立式加工中心上采用转塔刀库形式，主要以孔加工为主。,第一节 概述,二、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、需用多种类型的普通机床和众多的刀具、夹具且经多次装夹和

5、调整才能完成加工的零件。下面介绍一下适合加工中心加工零件的种类。,第一节 概述,1。箱体类零件 箱体类零件一般是指具有孔系和平面，内有一定型腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。如汽车的发动机缸体、变速箱体，机床的床头箱、主轴箱，齿轮泵壳体等。图63所示为控制阀壳体，图64所示为热电机车主轴箱体。,第一节 概述,第一节 概述,箱体类零件一般都需要进行多工位孔系及平面加工，精度要求较高，特别是形状精度和位置精度要求严格，通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪、攻丝等工序(或工步)加工，需要刀具较多。 此类零件在加工中心上加工，一次装夹可普通机床60-95的工序内容，零件各项精度一致性好，质量稳定，同时

6、节省费用，周期短。,第一节 概述,2带复杂曲面的零件 零件上的复杂曲面用加工中心加时，与数控铣削加工基本是一样的，所不同的是加工中心刀具可以自动更换，工艺范围更宽。,第一节 概述,3异形件 异形件是外形不规则的零件，大都需要点、线、面多工位混合加工。 用加工中心加工时，利用加工中心多工位点、线、面混合加工的特点，通过采取合理的工艺措施，一次或二次装夹，既能完成多道工序或全部的工序内容。 加工异形件时，形状越复杂，精度要求越高，使用加工中心越能显示优越性。,第一节 概述,第一节 概述,4盘、套、轴、板、壳体类零件 带有键槽、径向孔或端面有分布的孔系及曲面的盘、套或轴类零件，适合在加工中心上加工。

7、 加工部位集中在单一端面上的盘、套、轴、板、牌类零件宜选择立式加工中心，加工部位不在同方向表面上的零件可选卧式加工中心。,第一节 概述,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(一)加工中心加工定位基准的选择 1加工中心加工选择定位基准的基本要求 (1)所选基准应能保证工件定位准确，装卸方便、迅速，夹压可靠，夹具结构简单； (2)所选基准与各加工部位间的各个尺寸计算简单； (3)保证各项加工精度。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,2选择定位基准应遵循的原则 (1)尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。 (2) 当零件的定位基准与设计基准不能重合且加工面与其设计基准又不能在一次安

8、装内同时加工时，应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。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(3) 当在加工中心上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要考虑用所选基准定位后，一次装夹能够完成全部关键精度部位的加工。 (4) 定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(5) 批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准(对刀后，工件坐参系原点与定位基准间的尺寸为定值)重合。 但在单件加工时(每加工一件对一次刀)或带有自动测量功能的加工中心，工件坐标系原点和对刀基准的选择应主要考虑便于编程量，可不与定

9、位基准重合。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(6)必须多次安装时应遵从基准统一原则。 可减少因定位基准转换而引起的定位误差。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(二)加工中心夹具的确定 1对夹具的基本要求 (1)夹紧机构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(2)为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能使零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系。,第二节 加工中心加工工件的安装及对

10、刀、换刀,(3)夹具的刚性和稳定性要好。 在考虑夹紧方时，夹紧力应求靠近主要支撑点，或在支撑点所组成的三角形内，并靠近切削部位及刚性好的地方，尽量不要在被加工孔的上方。 尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(4)装卸方便，辅助时间尽量短。 (5)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，以提加工效率。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(6)夹具结构应力求简单。 (7)减少更换夹具的准备结束时间。 (8)减小夹具在机床上的使用误差。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,2.常用夹具种类 加工中心加工常

11、用的夹具大致有下列几种： (1)通用夹具 图613 数控分度工作台 图614 数控回转台(座),第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(2)组合夹具 组合夹具是由一套结构已经标准化，尺寸已经规格化的元件、组合元件所构成。可以按工件的加工需要组成各种功用的夹具。 组合夹具有槽系组合夹具和孔系组合夹具。 组合夹具一般具有组合性、可调性、模拟性、柔性、应急性和经济性，使用寿命长，能适应产品加工中的周期短、成本低等求。 但是夹具精度、刚性比不上专用夹具，对加工精度影响较大。此外，组合夹具总体显得笨重，还有排屑不便等不足。,第二节 加工中心加工工件的安装

12、及对刀、换刀,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(3)专用夹具 这是特别为某一项或类似的几项加工专门设计制造的夹具，具有结构合理，刚性强，装夹稳定可靠，操作方便，提高安装精度及装夹速度等优点。 但是，专用夹具的设计制造周期长，花费的劳动量较大，加工简单零件显然不太经济。 专用夹具中的夹紧机构一般采用气动或液压夹紧机构，能减轻工人劳动强度和提高生产率。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(4)可调整夹具 是组合夹具和专用夹具的结合。可调整夹具能有效地克服以上两种夹具的不足，既能满足加工精度要求，又有一定的柔性。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,可调整夹具与组合夹具

13、主要不同之处是它具有一系列整体刚性好的夹具体，在夹具体上设置了具有定位、夹紧等多功能的T型槽及台阶式光孔、螺孔，配制有多种夹压、定位元件。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(5)多工位夹具 可以同时装夹多个工件，减少换刀次数，也便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短辅助时间，提高生产率，较适宜于中批量生产。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(6)成组夹具 成组夹具是随成组加工工艺的发展而出现的。 通过工艺分析，把形状相似、尺寸相近的各种零件进行分组编制成组工艺，然后把定位、夹紧和加工方法相同的或相似的零件集中起来，统筹考虑夹具的设计方案。对结构外形相似的零件，采用成组夹

14、具，具有经济、装夹精度高等特点。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,3加工中心夹具选用的原则 (1)在单件生产或产品研制时，应广泛采用通用夹具、组合夹具和可调整夹具。 (2)小批量或成批生产时可考虑采用简单专用夹具。 (3)在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和高效气动、液压等专用夹具。 (4)采用成组工艺时应使用成组夹具。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,4确定零件在机床工作台上装夹时的最佳位置 该位置是考虑机床行程中各种干涉情况，优化匹配各部位刀具长度而确定的。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,加工中心具有的自动换刀(ATC)功能决定了其最大的弱点为刀具悬

15、臂式加工，因此，在进行多工位零件的加工时，应综合计算各加工表面到机床主轴端面的距离以选择最佳的刀辅具长度，提高工艺系统的刚性，从而保证加工精度 。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,二、加工中心的对刀、换刀 （一）对刀点与换刀点的确定 1对刀点的确定 对刀点是工件在机床上定位(或找正)装夹后，用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,一般来说，加工中心对刀点应选在工件坐标系原点上，或至少X、Y方向重合，这样有利于保证对刀精度，减少对刀误差。 也可以将对刀点或对刀基准设在夹具定位元件上，这样可直接以定位元件为对刀基准对刀，有利于批量加工

16、时工件坐标系位置的准确。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,2换刀点的确定 换刀点的位置应根据换刀时刀具不碰到工件、夹具和机床的原则而定。 一般加工中心的换刀点往往是固定的点。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(二)对刀方法 加工中心对刀时一般以机床主轴轴线与端面的交点(主轴中心)为刀位点，因此，无论采用哪种工具对刀，结果都是使机床主轴轴线与端面的交点与对刀点重合，利用机床的坐标显示确定对刀点在机床坐标系中的位置，从而确定工件坐标系在机床坐标系中的位置。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,1工件坐标系原点(对刀点)为圆柱孔(或圆柱面)的中心线 (1)采用杠杆百分表(或千分表)对刀,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,这种操作方法比较麻烦，效率较低，但对刀精度较高，对被测孔的精度要求也较高，最好是经过铰或镗加工的孔，仅粗加工后的孔不宜采用。,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀,(2)采用寻边器对刀 寻边器的