加工中心对板类零件的加工

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1、江苏城市职业学院毕 业 论 文课题名称 龙门加工中心对板类零件的加工 姓 名 卞中苏 学 号 31 专 业 数控技术 班 级 08数控 指导老师 张建 2011年 2 月前言 二十世纪70年代以来，加工中心得到迅速发展，出现了可换主轴箱加工中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行多孔加工。 这种多工序集中加工的形式也扩展到了其他类型数控机床，例如车削中心，它是在数控车床上配置多个自动换刀装置，能控制三个以上的坐标，除车削外，主轴可以停转或分度，而由刀具旋转进行铣削、钻削、铰孔和攻丝等工序，适于加工复杂的旋转体零件。 加工中心按主轴的布置方式分为立式和卧式两类。卧式加

2、工中心一般具有分度转台或数控转台，可加工工件的各个侧面；也可作多个坐标的联合运动，以便加工复杂的空间曲面。立式加工中心一般不带转台，仅作顶面加工。此外，还有带立、卧两个主轴的复合式加工中心，和主轴能调整成卧轴或立轴的立卧可调式加工中心，它们能对工件进行五个面的加工。 加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库种类很多，常见的有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容量较大。 换刀机构在机床主轴与刀库之间交换刀具，常见的为机械手；也有不带机械手而由主轴直接与刀库交换刀具的，称无臂式换刀装置。 为了进一步缩短非切削时间，有的加工中心配有两个自动交换工件的托板。一个装着工件在工作台上加工

3、，另一个则在工作台外装卸工件。机床完成加工循环后自动交换托板，使装卸工件与切削加工的时间相重合。加工中心通常以主轴与工作台相对位置分类，分为卧式、立式和万能加工中心。 (1)卧式加工中心：是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心，主要适用于加工箱体类零件。 (2)立式加工中心：是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。 (3)万能加工中心(又称多轴联动型加工中心)：是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化，完成复杂空间曲面加工的加工中心。适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。目录前言2目录3摘要4第一章 绪论5

4、一 加工中心的简介5二 本论文研究的目的及意义5第二章龙门加工中心的概况5一 龙门加工中心组成及工作原理5二 加工中心的分类6三 加工中心的结构特点7四 加工中心的主要加工对象8第三章 加工中心的准备阶段11一 数控加工刀具的要求及种类11二 装夹方式和夹具的选择14三 龙门加工中心安全操作规程18第四章 加工注意事项19第五章 实例加工19一零件图纸19二. 加工工艺分析21三. 零件定位与装夹22四 切削参数的选择22五编辑程序25总 结30致 谢31参 考 文 献32摘要进入20世纪50年代以来，随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度

5、、高速度、高温、大功率、小型化等方向发展，它们所使用的材料愈来愈难加工，零件的形状愈来愈复杂，加工精度、表面粗糙度和某些特殊要求也愈来愈高，对机械部门提出了一些新要求：1、解决各种难切削材料的加工问题；2、解决各种特殊复杂表面的加工问题；3、解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工问题。加工中心作为一项后来兴起的加工技术，不但可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的导体或者半导体材料，并且专长于加工复杂、微细表面和低刚度的零件。关键词： 加工中心 加工工艺 数控编程 第一章 绪论一 加工中心的简介加工中心（英文CNC machining center）：是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化

6、的多功能数控机床。在中国香港，台湾及广东一代也有很多人叫它电脑锣。 工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。 加工中心按其加工工序分为镗铣和车削两大类，按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴加工中心。 加工中心由于工序的集中和自动换刀，减少了工件的装夹、测量和机床调整等时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的80左右(普通机床仅为1520)；同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放时间，缩短了生产周期，具

7、有明显的经济效果。加工中心适用于零件形状比较复杂、精度要求较高、产品更换频繁的中小批量生产。 第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。二 本论文研究的目的及意义 使我们了解龙门加工中心的加工工艺范围、特点、方式、及加工对象，掌握常用刀具的选用、夹具的使用等。本文通过对加工中心的介绍和加工中心对板类零件的加工规程的分析从而进一步提高对龙门加工中心的认识程度。 第二章龙门加工中心的概况 一 龙门加工中心组成及工作原理 加工中心机床由机床本体、电气装

8、置、工作液自动净化及循环系统、加工中心伺服系统和机床附件。1、机床本体：主轴头、床身、立柱、工作台及工作液槽等几部分。床身和立柱是机床的主要构件，具有足够的强度。床身工作台面与立柱导轨面之间有很好的垂直度，并能够保持很好的精度。2、电气装置：与机床本体分开，负责将软件与硬件联成一体，并且将外部电源转换为可用电源,提供高频瞬时脉冲电源，完成整套加工。3、工作液自动净化及循环系统：工作液循环过滤系统包括工作液箱、电动机、泵、过滤装置、工作液槽、油杯、管道、阀门以及测量仪表等。放电间隙中的电蚀产物除了自然扩散、定期抬刀以及使工具电极附加震动等排除外，常采用强迫循环的办法加以排除，以免间隙中的电腐蚀产

9、物过多，引起已加工过的侧表面间的“二次放电”，影响加工精度，此外也可以带走一些热量。另外，还通过冲油或者排油两种方式强迫工作液循环，从而达到更好的加工效果。同时，为了不使工作液越用越脏，影响加工性能，还通过自然沉淀和介质过滤的方法来净化工作液二 加工中心的分类1. 加工中心按结构形式分类1) 立式加工中心 指主轴轴线为垂直状态设置的加工中心。其结构形式多为固定立柱式，工作台为长方形，无分度回转功能，适合加工盘、套、板类零件。一般具有三个直线运动坐标，并可在工作台上安装一个水平轴的数控回转台，用以加工螺旋线零件。立式加工中心装夹工件方便，便于操作，易于观察加工情况，但加工时切屑不易排除，且受立柱

10、高度和换刀装置的限制，不能加工太高的零件。立式加工中心的结构简单，占地面积小，价格相对较低，应用广泛。2) 卧式加工中心 指主轴轴线为水平状态设置的加工中心。通常都带有可进行分度回转运动的工作台。卧式加工中心一般都具有三个至五个运动坐标，常见的是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标，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，最适合加工箱体类零件。卧式加工中心调试程序及试切时不便观察，加工时不便监视，零件装夹和测量不方便，但加工时排屑容易，对加工有利。与立式加工中心相比，卧式加工中心的结构复杂，占地面积大，价格也较高。3) 立卧式加工中心龙门式加工中心的形状与龙门铣床相似，

11、主轴多为垂直设置，除自动换刀装置外，还带有可更换的主轴附件，数控装置的功能也较齐全，能够一机多用，尤其适用于加工大型或形状复杂的零件，如飞机上的梁、框、壁板等。 2. 按控制轴数分类： 1）三轴加工中心 2）四轴加工中心 3）五轴加工中心。三 加工中心的结构特点 1. 机床的刚度高、抗震性好。为了满足加工中心高自动化、高速度、高精度、高可靠性的要求，加工中心的静刚度、动刚度和机械结构系统的阻尼比都高于普通机床(机床在静态力作用下所表现的刚度称为机床的静刚度；机床在动态力作用下所表现的刚度称为机床的动刚度)。2. 机床的传动系统结构简单，传递精度高，速度快。加工中心传动装置主要有三种，即滚珠丝杠

12、副；静压蜗杆-蜗母条；预加载荷双齿轮-齿条。它们由伺服电机直接驱动，省去齿轮传动机构，传递精度高，速度快。一般速度可达15mmin，最高可达100mmin；3. 主轴系统结构简单，无齿轮箱变速系统(特殊的也只保留12级齿轮传动)。主轴功率大，调速范围宽，并可无级调速。目前加工中心95以上的主轴传动都采用交流主轴伺服系统，速度可从1020000rmin无级变速。驱动主轴的伺服电机功率一般都很大，是普通机床的12倍，由于采用交流伺服主轴系统，主轴电动机功率虽大，但输出功率与实际消耗的功率保持同步，不存在大马拉小车那种浪费电力的情况，因此其工作效率最高，从节能角度看，加工中心又是节能型的设备；4.

13、加工中心的导轨都采用了耐磨损材料和新结构。能长期的保持导轨的精度，在高速重切削下，保证运动部件不振动，低速进给时不爬行及运动中的高灵敏度。导轨采用钢导轨、淬火硬度HRC ，与导轨配合面用聚四氟乙烯贴层。这样处理的优点：a摩擦系数小；b耐磨性好；c.减振消声；d工艺性好。所以加工中心的精度寿命比一般的机床高；5. 设置有刀库和换刀机构。 这是加工中心与数控铣床和数控镗床的主要区别，使加工中心的功能和自动化加工的能力更强了。加工中心的刀库容量少的有几把，多的达几百把。这些刀具通过换刀机构自动调用和更换，也可通过控制系统对刀具寿命进行管理；6. 控制系统功能较全。它不但可对刀具的自动加工进行控制，还

14、可对刀库进行控制和管理，实现刀具自动交换。有的加工中心具有多个工作台，工作台可自动交换，不但能对一个工件进行自动加工，而且可对一批工件进行自动加工。这种多工作台加工中心有的称为柔性加工单元。随着加工中心控制系统的发展，其智能化的程度越来越高，如FANUCl6系统可实现人机对话、在线自动编程，通过彩色显示器与手动操作键盘的配合，还可实现程序的输入、编辑、修改、删除，具有前台操作、后台编辑的前后台功能。加工过程中可实现在线检测，检测出的偏差可自动修正，保证首件加工一次成功，从而可以防止废品的产生。四 加工中心的主要加工对象 加工中心适宜于加工复杂、工序多、要求较高、需用多种类型的普通机床和众多刀具

15、夹具，且经多次装夹和调整才能完成加工的零件。其加工的主要对象有箱体类零件、复杂曲面、异形件、盘套板类零件和特殊加工等五类。1. 箱体类零件箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有型腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。这类零件在机床、汽车、飞机制造等行业用的较多。如图所示，箱体类零件箱体类零件一般都需要进行多工位孔系及平面加工，公差要求较高，特别是形位公差要求较为严格，通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪，攻丝等工序，需要刀具较多，在普通机床上加工难度大，工装套数多，费用高，加工周期长，需多次装夹、找正，手工测量次数多，加工时必须频繁地更换刀具，工艺难以制定，更重要的是精度难以保证。加工箱体类零件的加工中心，当加工工位较多，需工作台多次旋转角度才能完成的零件，一般选卧式镗铣类加工中心。当加