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1、第6章加工中心加工工艺 6.1加工中心的主要特点及功能 6.2加工中心的刀具、夹具及加工工艺 6.3典型零件加工工艺分析2024/8/11工业设计史6.1加工中心的主要特点及功能 加工中心（Machining Center，简称MC）是一种具有复合加工功能的数控机床，是集铣削、钻削、铰削、镗削、攻螺纹于一体的多功能机械加工设备。 加工中心最初是从数控铣床发展而来的，与铣床的最大区别是加工中心是带有到库和自动换刀装置的数控机床，又称为自动换刀数控机床或多工序数控机床。2024/8/12工业设计史6.1.1 加工中心的分类主轴位置立式卧式立卧转换2024/8/13工业设计史2024/8/14工业设
2、计史2024/8/15工业设计史2024/8/16工业设计史2024/8/17工业设计史2024/8/18工业设计史按照自动换刀装置分类换刀装置转塔头加工中心刀库+主轴换刀加工中心刀库+机械手+主轴换刀加工中心刀库+机械手+双主轴换刀加工中心2024/8/19工业设计史T01刀库+主轴换刀加工中心2024/8/110工业设计史6.1.2 加工中心的基本组成和主要技术参数lX / Y / Z轴 mm 1.250 (1.150*) / 710 / 710 l主轴功率 (40 / 100% DC) kW 15 / 10 l扭矩 (40 / 100% DC) Nm 130 / 87 l转速范围 rpm
3、 12.000 l X / Y / Z 进给 / 快移速度 m/min 30 / 30 / 30 刀柄SK 40 (HSK-A63) 刀库容量把 32 l工作台尺寸mm 1.500 x 800 l装夹重量（固定工作台）kg 1.100 l配有 19 液晶显示屏DMG ERGOline Control控制面板2024/8/111工业设计史加工中心的刀库种类及换刀形式刀库种类直线刀库圆盘刀库链式刀库其他刀库2024/8/112工业设计史2024/8/113工业设计史6.1.3 加工中心的特点特点加工精度高精度稳定表面质量好加工效率高2024/8/114工业设计史加工中心的特点l机床的刚性高、抗震性
4、好；l传动系统结构简单，传递精度精度高，速度快，常采用滚珠丝杠副、静压蜗杆蜗轮条、预加载贺双齿轮副；l主轴系统结构简单，无齿轮箱变速系统（1-2级）；l导轨采用耐磨和新结构，能长期保持导轨的精度；l设有刀库和换刀机构、多工作台。2024/8/115工业设计史6.1.4 加工中心的加工对象加工对象箱体类复杂曲面类异形类盘套板类高精度试制品2024/8/116工业设计史6.2加工中心的主要特点及功能l6.2.1 加工中心的刀具2024/8/117工业设计史2024/8/118工业设计史2024/8/119工业设计史(1)加工中心对数控刀具的基本要求刀具要求切削性能刀具精度刀具材料2024/8/12
5、0工业设计史（2）刀具的种类l加工中心刀具按工艺用途可分为铣、镗、钻、螺纹加工几类l平面类加工刀具：盘铣刀，端铣刀、球头铣刀和成型铣刀、硬质合金螺旋齿立铣刀l孔加工类刀具：钻、镗、铰、扩、深孔钻2024/8/121工业设计史（3）刀具的选择1）刀柄的选择（BT、HSK 7:24）n 刀柄的锥度与主轴的锥度必须同规格，且具有良好的配合，一般要求配合面接触度在70%以上；n刀柄的硬度一般应比主轴的硬度低，否则会损害主轴孔的精度；n与其他主轴具有通用性；2024/8/122工业设计史2）刀头的选择l选择合适的刀具形状和精度，以满足零件形状精度和尺寸精度的加工要求;l选择合适的刀片材料和刀片形状，以充
6、分发挥刀具的切削性能l刀具几何尺寸的选择则根据加工条件具体确定2024/8/123工业设计史6.2.2 加工中心夹具（1）加工中心夹具的基本要求夹具要求敞开加工面换刀换工作台时不干涉刚性和稳定性好2024/8/124工业设计史（2）加工中心常用夹具类型夹具类型通用夹具专用夹具多工位夹具气动或液压夹具2024/8/125工业设计史分度头2024/8/126工业设计史平台夹具2024/8/127工业设计史6.2.3 加工中心加工工艺（1）零件的工艺分析l包括零件图的完整性、正确性和技术要求，分析零件的结构工艺性和定位基准等结构工艺性加工量要小光孔和螺纹的规格要少尺寸规格标准化加工表面应具有方便性可
7、能性有足够的刚度2024/8/128工业设计史（2）加工中心加工工艺路线2024/8/129工业设计史1）加工方法的选择l平面、平面轮廓及曲面在镗铣加工中心上唯一的加工方法是铣削l孔加工方法比较多，有钻孔、扩孔、铰扩和镗孔。l对于螺纹加工，M6-M20:攻螺纹方法加工；lM20,采用镗的办法。2024/8/130工业设计史2) 加工阶段的划分l一般情况下，加工中心上的零件已经在其他机床上经过粗加工，加工中心只要完成最好的精加工，不必进行加工阶段的划分。3）加工工序的划分l加工中心通常按工序集中原则划分工序，主要从精度和效率方法考虑2024/8/131工业设计史4）加工顺序的安排l加工中心安排加
8、工顺序同样要遵循基面先行、先粗后精、先主后次及先面后孔的一般原则l减少换刀次数，节省辅助时间。一般情况下，每换一把新刀后，运用平移工作台或回转工作台等完成尽可能多的工作l每道工序尽量减少刀具的空行程移动量，按照路线最短安排加工表面的加工顺序2024/8/132工业设计史5）加工路线的确定l确定加工路线时，要保证精度前提下，保证计算简单、走刀路线短、空刀时间少。主要是孔加工和铣削加工l孔加工进给路线的确定T01切入平面定位准确和定位迅速2024/8/133工业设计史铣削加工进给路线的确定l铣削开口不通槽时，铣刀在Z向直接快速移动到位，无需工作进给l铣削封闭槽时，铣刀需要有一切入距离l铣削轮廓及通
9、槽时，应该有切出距离2024/8/134工业设计史（4）加工余量的确定l加工余量应保证图纸上所规定的表面粗糙度和精度l考虑设备刚度、加工方法、零件变形等l考虑热处理变形l考虑零件大小2024/8/135工业设计史(5) 切削用量的确定l在具体选择时，要根据机床说明书中的规定和要求及刀具耐用度去选择和计算，并结合实践进行确定2024/8/136工业设计史6.3典型零件加工工艺分析6.3.1 盖板零件毛坯尺寸为：160mm160mm20mm，HT200已知条件：A面已加工完2024/8/137工业设计史（1）工艺分析l加工对象为面、孔、螺纹面：B面孔：60H7 12h8/416螺纹：4M16-H7
10、2024/8/138工业设计史(2)选择设备l加工对象为面、孔、螺纹面：B面孔：60H7 12h8/416螺纹：4M16-H7行程精度刀具数联动轴数2024/8/139工业设计史1) 加工方法的选择l加工对象为面、孔、螺纹面：B面:粗铣精铣孔：60H7： 粗镗-半精镗-精镗 12h8/416：中心孔-钻孔-扩孔-铰孔 16：锪孔螺纹：4M16-H7：中心钻-钻孔-扩孔粗铰孔-精 铰-功螺纹（3）加工工艺设计2024/8/140工业设计史加工对象为面、孔、螺纹2）确定加工顺序2024/8/141工业设计史3)确定装夹方案和选择夹具l选择通用台钳作为夹具l以A和侧面作为定位面，侧面作为加紧面202
11、4/8/142工业设计史面：B面:粗铣精铣孔：60H7： 粗镗-半精镗-精镗 12h8/416：中心孔-钻孔-扩孔-铰孔 16：锪孔螺纹：4M16-H7：中心钻-钻孔-扩孔-粗铰孔- 精铰-功螺纹4）刀具的选择2024/8/143工业设计史2024/8/144工业设计史2024/8/145工业设计史2024/8/146工业设计史5）确定进给路线lB面的加工：面铣刀可用于粗加工、也可用于精加工2024/8/147工业设计史镗60H7进给路线2024/8/148工业设计史打中心孔进给路线2024/8/149工业设计史12h8-钻扩铰2024/8/150工业设计史问题：如果孔的精度为H6应该如何走刀
12、？2024/8/151工业设计史锪16孔2024/8/152工业设计史螺纹加工2024/8/153工业设计史2024/8/154工业设计史6.3.2 盘套类加工l已知材料为45钢，毛坯为棒料2024/8/155工业设计史（1）分析图纸、确定加工方案外圆平面偏心孔螺纹孔倒角锪孔2024/8/156工业设计史1、车外圆100f9，80，普通车床2、铣平面，保证尺寸75，立铣3、加工中心加工孔，卧式加工中心（2）选择加工设备2024/8/157工业设计史（3）加工方法的选择l35H7孔:钻中心孔-钻孔-粗镗-半精镗-铰孔-倒角l15H7孔：中心孔-钻孔-扩孔-铰孔l60孔：粗铣-精铣l11：中心孔-
13、钻孔l17：锪孔lM6-6H：中心孔-钻底孔-孔倒角-攻螺纹2024/8/158工业设计史（4）确定加工顺序l35H7孔:钻中心孔-钻孔-粗镗-半精镗-铰孔-倒角l60孔：粗铣-精铣l11：中心孔-钻孔l17：锪孔lM6-6H：中心孔-钻底孔-孔倒角-攻螺纹l15H7孔：中心孔-钻孔-扩孔-铰孔2024/8/159工业设计史（5）确定装夹方式和选择夹具2024/8/160工业设计史（5）刀具的选择2024/8/161工业设计史2024/8/162工业设计史6.3.3 模具类零件 图为盒型模具的凹模零件图，该盒型模具为单件生产，零件材料为T8A，分析其数控加工工艺2024/8/163工业设计史（
14、1）零件图工艺性分析2024/8/164工业设计史n该盒型模具为单件生产，零件材料为T8A，外形为一个六面体，内腔型面复杂。n主要结构是由多个曲面组成的凹型型腔，型腔四周的斜平面之间采用半径为7.6的圆弧面过渡，斜平面与底平面之间采用半径为5的圆弧面过渡，在模具的底平面上有一个四周也为斜平面的锥台。模具的外部结构较为简单，是一个标准的长方体。n因此零件的加工以凹型型腔为重点。 2024/8/165工业设计史（2）选择设备l根据被加工零件的外形和材料等条件，选用VP1050立式镗铣床加工中心。2024/8/166工业设计史（3）确定零件的定位基准和装夹方式 l零件直接安装在机床工作台面上，用两块
15、压板压紧。 （4）确定加工顺序及进给路线 粗加工整个型腔，去除大部分加工余量。半精加工和精加工上型腔。 半精加工和精加工下型腔 。对底平面上的锥台四周表面进行精加工。2024/8/167工业设计史（5）刀具选择2024/8/168工业设计史6.3.4 叶轮加工2024/8/169工业设计史课程总结2024/8/170工业设计史（6）工艺卡片2024/8/171工业设计史考试方式与题型1.填空题（301=30分）2.选择题（201=20分）3.简答题（36=18分）4.工艺编制（216=32分）（1）车床轴类数控加工工艺编制（2）铣床轮廓或箱体数控加工工艺编制考试方式：半开卷（可带教材、笔记，不可相互讨论）考试时间：90分钟2024/8/172工业设计史6.1.4 箱体类2024/8/173工业设计史2024/8/174工业设计史2024/8/175工业设计史
