加工中心加工工艺及加工中心使用

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1、加工中心加工工艺及加工中心使用第六章1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。2第一节 概述n一、加工中心的分类n 加工中心的分类有多种情况，具体分类下：n (一)按照机床主轴布局形式分类n 1立式加工中心n 指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。n适合加工只进行单面加工的零件。n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。34第一节 概述n 2卧式加工中心n 指主轴轴线为水平状态设置的加工中指主轴轴线

2、为水平状态设置的加工中心。心。n卧式加工中心一般具有3-5个运动坐标，常见的是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标(回转工作台)。n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。5第一节 概述n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。n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。6第一节 概述n 3龙门式加工中心n 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

3、某些零件的加工。 7第一节 概述8第一节 概述n4复合加工中心n 复合加工中心指立、卧两用加工中心，即既有立式加工中心功能又有卧式加工中心的功能。9第一节 概述n这种加工中心通常有两类：n一类是靠主轴旋转90，实现立、卧加工模式的切换；n另一类靠数控回转台绕X轴旋转90，实现两种加工功能。10第一节 概述n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。n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。11第一节 概述n (二)按换刀形式分类n 1、

4、带刀库、机械手的加工中心n 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。这是加工中心最普遍采用的形式。12第一节 概述n2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。13第一节 概述n 3转塔刀库式加工中心n 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。14第一节 概述n二、加工中心的主

5、要加工对象n 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。15第一节 概述n1。箱体类零件n 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。16第一节 概述17第一节 概述n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)

6、加工，需要刀具较多。n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，同时节省费用，周期短。18第一节 概述n2带复杂曲面的零件n 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。 19第一节 概述n 3异形件n 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。n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。n 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。20

7、第一节 概述21第一节 概述n4盘、套、轴、板、壳体类零件n 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。n 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。22第一节 概述23第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n(一)加工中心加工定位基准的选择n1加工中心加工选择定位基准的基本要求n (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；n (2)所选基准与各加工部位间的各个尺寸计算简单；n (3)保证各项加工精度。24第二节 加工中心加工工件的安装及对刀

8、、换刀n 2选择定位基准应遵循的原则n (1)尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。n(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。25第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n (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。n (4) 定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容。26第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n (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

9、件坐参系原点与定位基准间的尺寸为定值)重合。n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，可不与定位基准重合。27第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀28第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n (6)必须多次安装时应遵从基准统一原则。n可减少因定位基准转换而引起的定位误差。29第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀30第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n (二)加工中心夹具的确定n 1对夹具的基本要求n (1)夹紧机构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开。31第二节 加工中心加工工件的安装及对刀

10、、换刀n(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。 32第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀(3)夹具的刚性和稳定性要好。n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。n尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计。33第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n(4)装卸方便，辅助时间尽量短。n(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。34第二节 加工中心加工工件

11、的安装及对刀、换刀n (6)夹具结构应力求简单。n (7)减少更换夹具的准备结束时间。n(8)减小夹具在机床上的使用误差。35第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n2.常用夹具种类n加工中心加工常用的夹具大致有下列几种：n(1)通用夹具n 图613 数控分度工作台 图614 数控回转台(座)36第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀37第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n(2)组合夹具n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。n组合夹具有槽系组合夹具和孔系组合夹具。n组合夹具一般具有组合性、可调性、模拟性、

12、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。n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。 38第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀3940第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n (3)专用夹具 n 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。n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。n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。41第二节 加

13、工中心加工工件的安装及对刀、换刀n (4)可调整夹具n 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。42第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n可调整夹具与组合夹具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。43第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n (5)多工位夹具n 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。n 44第二节 加工中心加工工件的安装及对

14、刀、换刀n(6)成组夹具n成组夹具是随成组加工工艺的发展而出现的。n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，采用成组夹具，具有经济、装夹精度高等特点。45第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n 3加工中心夹具选用的原则n(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。n (2)小批量或成批生产时可考虑采用简单专用夹具。n (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。n (4)采用成组工艺时应使用成组夹具。46第二节

15、 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n 4确定零件在机床工作台上装夹时的最佳位置n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。47第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n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 。48第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n二、加工中心的对刀、换刀n（一）对刀点与换刀点的确定n1对刀点的确定n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

16、置的基准点。49第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n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。n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，有利于批量加工时工件坐标系位置的准确。50第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n 2换刀点的确定n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。n一般加工中心的换刀点往往是固定的点。51第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n (二)对刀方法n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

17、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。52第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n 1工件坐标系原点(对刀点)为圆柱孔(或圆柱面)的中心线n (1)采用杠杆百分表(或千分表)对刀 53第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n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。54第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀55第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n (2)采用寻边器对刀n 寻边器的工

18、作原理如图619所示。光电式寻边器一般由柄部和触头组成，它们之间有一个固定的电位差。触头装在机床主轴上时，工作台上的工件(金属材料)与触头电位相同，当触头与工件表面接触时就形成回路电流，使内部电路产生光、电信号。这就是光电式寻边器的工作原理。56第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀57第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n 2工件坐标系原点(对刀点)为两相互垂直直线的交点n (1)采用碰刀(或试切)方式对刀n如果对刀精度要求不高，为方便操作，可以采用加工时所使用的刀具直接进行碰刀（或试切)对刀。58第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀59第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、

19、换刀n这种方法比较简单，但会在工件表面留下痕迹，且对刀精度不够高。为避免损伤工件表面，可以在刀具和工件之间加入塞尺进行对刀，这时应将塞尺的厚度减去。以此类推，还可以采用标准心轴和块规来对刀。60第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀61第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀 3.机外对刀仪对刀 机外对刀仪用来测量刀具的长度、直径和刀具形状、角度。此外，用机外对刀仪还可测量刀具切削刃的角度和形状等参数，有利于提高加工质量。62第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n(1)对刀仪的组成n1)刀柄定位机构n2)测头与测量机构n3)测量数据处理装置63第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、

20、换刀64第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀 (2)使用对刀仪应注意的问题n1)使用前要用标准对刀心轴进行校准。每次使用前要对Z轴和X轴尺寸进行校准和标定。n 2)静态测量的刀具尺寸和实际加工出的尺寸之间有一差值。静态测量的刀具尺寸应大于加工后孔的实际户寸，因此对刀时要考虑一个修正量，这要由操作者的经验来预选，一般要偏大0.010.05mm。65第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n 4刀具Z向对刀n 刀具Z向对刀可以采用刀具直接碰刀对刀，也可利用Z向设定器进行精确对刀。66第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀加工中心的Z向对刀一般有两种方法：1）机上对刀： 这种方法是采用z

21、向设定器依次确定每把刀具与工件在机床坐标的相互位置关系。2）机外刀具预调+机上对刀： 这种方法对刀精度和效率高，但投资大。67第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀68第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n (三)卧式加工中心多工位加工中的对刀问题n 1工件坐标系原点的测量n对卧式加工中心(设工作台沿X向、Z向移动，主轴沿Y向移动)，当主轴和工作台分别回零后，工作台回转中心将与机床参考点在水平面内的投影重合，此时工作台回转中心到主轴轴线与主轴前端面的交点(为主轴中心，也是刀位点，零位时与机床原点重合)的距离为Xc、ZC。(Xc、ZC为机床决定的固定常数)，机床坐标系下显示的坐标值此时

22、为零，当主轴或工作台移动后，机床坐标系下所显示的X、Z值就是工作台回转中心相对机床参考点的坐标值，主轴中心相对机床原点的Y坐标值。69第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n在确定的工位，移动主轴(沿Y向移动)和工作台(沿X、Z向移动)，使所选的编程原点在X向、Y向与主轴轴线重合，在Z向与主轴前端面重合，即主轴中心(刀位点)与编程原点重合，这时工作台回转中心在机床坐标系中的坐标值，即为该工位时工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。70第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀n将此值输入到零点偏置寄存器相应位置，就可使用G54-G59指令建立工件坐标系。若使用G92指令建立工件坐标系，则刀

23、位点也为主轴轴线与主轴前端面的交点，主轴和工作台的起始位置(程序起点)都在零点，则输入到零点偏置寄存器的值的负值即为G92指令后的X、Y、Z坐标值 。71第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n一、零件的工艺分析n 零件的工艺分析是制定加工中心加工工艺的首要工作。其任务是分析零件技术要求，检查零件图的完整性和正确性；分析零件的结构工艺性；选择加工中心加工内容等。72第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n(一)分析零件技术要求，检查零件图的完整性和正确性。n1。分析零件技术要求n与常规的零件工艺分析一样，分析零件技术要求时主要考虑:n(1)各加工表面的尺寸精度要求；n(2)各加工表面的

24、几何形状精度要求；n(3)各加工表面之间的相互位置精度要求；n(4)各加工表面粗糙度要求以及表面质量方面的其他要求；n(5)热处理要求以及其他要求。73第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n 2检查零件图的完整性和正确性n 一方面要检查零件图是否正确，尺寸、公差和技术要求是否标注齐全；n另一方面要特别注意准备在加工中心上加工的零件，其各个方向上的尺寸是否有一个统一的设计基准。74第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n (二)分析零件结构的工艺性n 在加工中心上加工的零件，其结构工艺性应具备以下几点要求：n (1)零件的切削加工量要小，以便减少加工中心的切削加工时间，降低零件的加工成

25、本。n (2)零件上光孔和螺纹的尺寸规格尽可能少，减少加工时钻头、铰刀及丝锥等刀具的数量，以防刀库容量不够。n (3)零件尺寸规格尽量标准化，以便采用标准刀具。n (4)零件加工表面应具有加工的可能性和方便性。n (5)零件结构应具有足够的刚性，以减少夹紧变形和切削变形。 75第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n(三)加工中心加工内容的选择n (1)用数学模型描述的复杂曲线或曲面；n (2)难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的表面；n (3)尺寸精度要求较高的表面；n (4)零件上不同类型表面之间有较高的位置精度要求，更换机床加工时很难保证位置精度要求，必须在一次装夹中合并完成

26、铣、镗、锪、铰或攻丝等多工序的表面；n (5)镜像对称加工的表面等。76第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n二、加工中心的选用n 一般来说，规格相近的加工中心，卧式加工中心的价格要比立式加工中心贵50-100，因此，从经济性角度考虑，完成同样工艺内容，宜选用立式加工中心；当立式加工中心不能满足加工要求时才选卧式加工中心。77第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n 1加工中心类型的选用n (1)立式加工中心适用于只需单工位加工的零件，如各种平面凸轮、端盖、件和跨距较小的箱体等。n (2)卧式加工中心适用于加工两工位以上的工件或在四周呈径向辐射状排列的孔系、面等。n (3)当工件的位

27、置精度要求较高，如箱体、阀体、泵体等宜采用卧式加工中心，若采用卧式加工中心在一次装夹中不能完成多工位加工以保证位置精度要求时，则可选择五面加工中心。n (4)当工件尺寸较大，一般立柱式加工中心的工作范围不足时，应选用龙门式加工中心。 78第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n2加工中心规格的选择n选择加工中心的规格主要考虑：工作台大小、坐标行程、坐标数量和主电动机功率等。n(1)工作台规格的选择n 所选工作台台面应比零件稍大一些，以便安装夹具。79第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n (2)加工范围选择 n 应考虑加工中心各坐标行程。n在加工中心上加工的零件，其各加工部位必须在机

28、床各向行程的最大值与最小值之间，即零件通过夹具安装在工作台上后，在各加工部位，刀具的轴向中心线距工作台面的距离不得小于主轴中心至工作台台面距离的最小值，也不得大于最大值，否则将引起Y向超程。其他方向也一样。80第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n加工中心工作台台面尺寸与X、Y、Z三坐标行程有一定的比例，若工件尺寸大于坐标行程，则加工区域必须在坐标行程以内。n另外，工件和夹具的总重量不能大于工作台的额定负载，工件移动轨迹不能与机床防护罩干涉，交换刀具时，不得与工件相碰等。81第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n 3加工中心精度的选择n 根据零件关键部位的加工精度选择加工中心的精度

29、等级。国产加工中心按精度分为普通型和精密型两种。表61列出了加工中心的几项关键精度。82第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题83第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n一般来说，加工两个孔的孔距误差是定位精度的1.5 2倍。在普通型加工中心上加工，孔距精度可达IT8级，在精密型加工中心上加工，孔距精度可达IT6-IT7级。据经验值，一般应选择加工中心的各项精度为零件对应精度的0.5-0.65较为合理。84第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n 4。加工中心功能的选择 选择加工中心的功能主要考虑以下几项功能。n (1)数控系统功能n在基本功能的基础上，每增加一项功能，费用要增加几

30、千元到几万元。因此，应根据实际需要选择数控系统的功能。 85第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n (2)坐标轴控制功能n 坐标轴控制功能主要从零件本身的加工要求来选择。86第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n (3)工作台自动分度功能选择n 普通型的卧式加工中心多采用鼠齿盘(又称鼠牙盘)定位的工作台自动分度。这种工作台的分度定位间距有一定的限制，而且工作台只起分度与定位作用，在回转过程中不能参与切削。87第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n 5刀库容量的选择 n 通常根据零件的工艺分析，算出工件一次安装所需刀具数，来确定刀库容量。刀库容量需留有余地，但不宜太大。88第三

31、节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n 7刀具预调仪(对刀仪)的选择n 刀具预调仪是用来调整或测量刀具尺寸的。选择刀具预调仪必须根据零件加工精度来考虑。为了提高刀具预调仪的利用率，多台机床可共用一台刀具预调仪。89第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n 8冷却功能选择n 各种类型的加工中心都配有冷却装置。一般应根据工件和刀具的实际情况进行选择。n 总之，在选择具体加工中心时，总之，在选择具体加工中心时，工艺人员应对机床性能、主要参数工艺人员应对机床性能、主要参数等有较为详尽的了解。等有较为详尽的了解。90第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n三、加工中心加工零件的工艺方案设计n工

32、艺设计包含了从零件的毛坯选择到通过机械加工的手段使零件达到其图纸设计要求的加工设备、刃具、辅具、工夹量及检具的选择，以及安排整个零件加工工艺路线的全过程。91第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n1加工方法的选择n(1)平面、平面轮廓及曲面加工方法n 平面、平面轮廓及曲面在镗铣类加工中心上惟一的加工方法是铣削。92第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n(2)孔加工方法n 孔加工方法比较多，有钻、扩、铰、镗等。大直径孔还可采用圆弧插补方式进行铣削加工。93第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n 2加工阶段的划分n 加工质量要求较高的零件，采用加工中心加工时，应尽量将粗、精加工分

33、两个阶段进行。n一般情况下，在加工中心上完成的精加工零件，大都在普通机床(或加工中心)上先安排粗加工，这是因为：94第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n (1)零件在粗加工后会产生变形。n(2)粗加工后，可及时发现零件主要表面上的毛坯缺陷。n(3)粗、精加工分开，使零件有一段自然时效过程，以消除残余内应力，有利于保证加工质量。n (4)粗、精加工分开进行，可以合理使用设备。95第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n 3加工顺序的安排n安排加工顺序时，要根据工件的毛坯种类，现有加工中心机床的种类、构成和应用习惯，确定零件是否要进行加工中心加工前的预加工。n定位基准的选择是决定加工顺

34、序的又一重要因素。各工序的基准选择问题解决后，就可以从最终精加工工序向前倒推出整个工序顺序的大致轮廓。96第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n 在加工中心加工的工序前，安排有预加工工序的零件，加工中心工序的定位基准面即预加工工序要完成的表面。n考虑加工中心工序的划分，必要时，要把加工中心的加工内容分几道或多道工序完成。n在加工基准面或选择基准对毛坯进行预加工时，要照顾各个方向的尺寸，留给加工中心的余量要充分而均匀。97第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n加工中心上加工时，最难保证的尺寸：n（一）加工面与非加工面之间的尺寸n 对这种情况，即使是图纸已注明的非加工面，也须在毛坯设计

35、或型材选用时，在其确定的非加工面上增加适当的余量，以便在加工中心上按图纸尺寸进行加工时，保证非加工面与加工面之间的尺寸符合要求。 98第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n（二）加工中心工序加工的面与预加工工序中普通机床(或加工中心)加工面之间的尺寸。n对这种情况，最好在加工中心上一次定位装夹中完成预加工面在内的所有内容。如果非要分两台机床完成，则最好留一定的精加工余量；或者使该预加工面与加工中心工序的定位基准有一定的尺寸精度要求。由于这是间接保证，故该尺寸的公差要比加工中心加工面与预加工面之间的尺寸精度严格。99第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n四、加工中心加工的工步设计n主

36、要从精度和效率两方面考虑，加工中心加工工步设计的主要原则：n (1)加工表面按粗加工、半精加工、精加工次序完成，或全部加工表面按先粗，后半精、精加工分开进行。加工尺寸公差要求较高时，考虑零件尺寸、精度、零件刚性和变形等因素，可采用前者；加工位置公差要求较高时，采用后者。100第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n (2)对于既有铣面又有镗孔的零件，可以先铣后镗。n (3)当一个设计基准和孔加工的位置精度与机床定位精度、重复定位精度相接近时，采用相同设计基准集中加工的原则，这样可以解决同一工位设计尺寸基准多于一个时的加工精度问题。101第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n (4)相

37、同工位集中加工，应尽量按就近位置加工，以缩短刀具移动距离，减少空运行时间。n (5)按所用刀具划分工步。n (6)考虑到加工中存在着重复定位误差，对于同轴度要求很高的孔系，就不能采取原则(5)。应该在一次定位后，通过顺序连续换刀，顺序连续加工完该同轴孔系的全部孔后，再加工其他坐标位置孔，以提高孔系同轴度。 n(7)在一次定位装夹中，尽可能完成所有能够加工的表面。102第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n五、加工中心加工进给路线的确定n 加工中心上刀具的进给路线可分为：n孔加工进给路线n铣削加工进给路线。103第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n孔加工进给路线的确定包括： n1确

38、定XY平面内的进给路线n(1)定位要迅速104第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n (2)定位要准确 105第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题 定位迅速和定位准确有时两者难以同时满足，这时应抓主要矛盾，若按最短路线进给能保证定位精度，则取最短路线，反之，应取能保证定位准确的路线。106第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n 2确定Z向(轴向)的进给路线n 刀具在z向的进给路线分为快速移动进给路线和工作进给路线。n刀具先从起始平面快速运动到距工件加工表面一定距离的R平面(距工件加工表面一切人距离的平面)上，然后按工作进给速度运动进行加工。107第三节制定加工中心加工工艺要解

39、决的主要问题108第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n加工不通孔时，工作进给距离为n ZF=Za+H+Ttn加工通孔时，工作进给距离为n ZF=Za+H+Zo+Tt109第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n刀具切入切出距离参考值110第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n六、加工余量的确定n确定加工余量的原则：n保证加工质量的前提下，尽量减少加工余量。111第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n七、工序尺寸及公差的确定n加工中心加工时也存在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。n如图638a所示零件，105土0.1尺寸的Ra0.8mm两面均已在前面工序

40、中加工完毕，在加工中心上只进行所有孔的加工。以A面定位时，由于高度方向没有统一基准， 48H7孔和上面两个25H7孔与B面的尺寸是间接保证的，欲保证325土01( 25H7孔与B面)和5250.04尺寸，须在上工序中对1050.1尺寸公差进行压缩。若改为图638b所示方式标注尺寸，各孔位置尺寸都以定位面A为基准，基准统一，且定位基准与设计基准重合，各个尺寸都容易保证（具体计算过程省略）112第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题113第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题八、加工中心加工切削用量的选择 铣削加工切削用量的确定见第五章。114第三节制定加工中心加工工艺要解决的主要问题n孔

41、加工主轴转速S(rmin)根据选定的切削速度vc(mmin)和加工直径d(或刀具直径)按下式来计算。nS=1000Vc/dn攻螺纹时主轴转速按下式来计算。nS1200/P-k115第四节 典型加工中心加零件的工艺分析n一、盖板零件加工中心的加工工艺n 盖板加工表面主要是平面和孔，需经铣平面、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔及攻螺纹等工步才能完成。116第四节 典型加工中心加零件的工艺分析117第四节 典型加工中心加零件的工艺分析 1零件工艺分析n 该盖板的材料为铸铁，毛坯为铸件。由图可知，盖板加工内容为平面、孔和螺纹且都集中在且、B面上，其四个侧面不需要加工，其中最高精度为IT7级。从定位和加工两个方面

42、考虑，以且面为主要定位基准，并在前道工序中先加工好，选择B面及位于B面上的全部孔在加工中心上加工。118第四节 典型加工中心加零件的工艺分析n 2，选择加工中心n 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。该零件加工内容只有粗铣、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，故选用国产XH714型立式加工中心即可满足上述要求。n该机床X轴行程为600 mm， Y轴行程为400 mm，Z轴行程为400 mm，工作台尺寸为800mmX400mm，主轴端面至工作台台面距离为125-525 mm，定位精度和重复定位精度分别为0.02 mm

43、和0.01 mm，刀库容量为18把，工件一次装夹后可自动完成上述内容加工。119第四节 典型加工中心加零件的工艺分析n 3设计工艺n (1)选择加工方法nB面尺寸精度无要求但粗糙度Ra为6.3m，故采用粗铣一精铣方案； 60H7孔尺寸精度要求为IT7级，粗糙度为Ra0.8 m，已铸出毛坯孔，故采用粗镗一半精镗一精镗方案；412H8孔尺寸精度要求为IT8级，粗糙度为Ra0.8 m，同时为防止钻偏，按钻中心孔一钻孔一扩孔一铰孔方案进行； 16孔在 12孔基础上锪至尺寸即可；M16螺纹孔在M6和M20之间，故采用先钻底孔后攻螺纹的加工方法，即按钻中心孔一钻底孔一倒角攻螺纹方案加工。120第四节 典型

44、加工中心加零件的工艺分析n (2)确定加工顺序n 按照先粗后精、先面后孔的原则及为了减少换刀次数不划分加工阶段来确定加工顺序。具体加工路线为：粗、精铣刀面一粗、半精、精镗声60H7孔一钻各光孔和螺纹孔的中心孔一钻、扩4X 2H8孔一锪4X 16孔一铰4X 12H8孔一M16螺孔钻底孔、倒角和攻螺纹。121第四节 典型加工中心加零件的工艺分析122第四节 典型加工中心加零件的工艺分析n (3)确定装夹方案和选择夹具n 该盖板零件形状较简单、尺寸较小，四个侧面较光整，加工面与非加工面之间的位置精度要求不高，故可选通用台钳，以盖板底面A和两个侧面定位，用台钳钳口从侧面夹紧。123第四节 典型加工中心

45、加零件的工艺分析n (4)选择刀具n 根据加工内容，所需刀具有面铣刀、镗刀、中心钻、麻花钻、铰刀、立铣刀(锪 16孔)及丝锥等，其规格根据加工尺寸选择。n（5）确定进给路线。n（6）选择切削用量。124第四节 典型加工中心加零件的工艺分析n二、支承套零件加工中心的加工工艺n 图646所示为升降台铣床的支承套，现分析其加工中心的加工工艺。125第四节 典型加工中心加零件的工艺分析126第四节 典型加工中心加零件的工艺分析n1.零件工艺分析n支承套的材料为45钢，毛坯为棒料。支承套 35H7孔对 100f9外圆有位置精度要求； 60孔底平面对 35H7孔有跳动要求；2X 15H7孔对端面C有平行度

46、要求；端面C对 100f9外圆有跳动要求。为便加工中心上定位和夹紧将100f9外圆、80尺寸两端面、78尺寸上平面均安排在工序中由普通机床完成。2X 15H7孔、 35H7孔、 60孔、2X 11孔、2x 17孔、2XM16-6H螺孔确定在加工中心上一次安装完成。 127第四节 典型加工中心加零件的工艺分析n2.设计工艺n（1）选择加工方法n由于毛坯为棒料，因此所有孔都是在实体上加工。为防止钻偏，需先用中心钻钻引正孔，然后再钻孔。孔 35H7及2X 15H7选择铰削作其最终加工方法。对 60的孔，根据孔径精，孑L深尺寸和孔底平面要求，用铣削方法同时完成孔壁和孔底平面的加工。各加工表面选择如工方

47、案如下：n2X 15H7孔 钻中心孔一钻孔一扩孔绞孔n 35H7孔 钻中心孔一钻孔一粗镗半精镗孔绞孔n 60孔 粗铣精铣n2X 11孔 钻中心孔一钻孔n2X 17孔 锪孔(在11底孔上)n2XM66H螺孔 钻中心孔一钻底孔一孔端倒角一攻螺纹128第四节 典型加工中心加零件的工艺分析n(2)确定加工顺序n为减少变换工位的辅助时间和工作台分度误差的影响，各个工位上的加工表面在工作台分度下按先粗后精的原则加工完毕。具体的加工顺序是：第一工位(BO)：钻35H7、2x11中心孔一钻35H7孔一钻2X11孔一锪2Xl7孔一粗镗35H7孔一粗铣、精铣60X 12n半精镗35H7孔一钻2XM66H螺纹中心孔

48、一钻2XM66H螺纹底孔一2XM66H螺纹孔端倒角一攻2xM66H螺纹一铰35H7孔；第二工位(B90)：钻2X5H7中心孔钻2X5H7孔一扩2X5H7孔一铰2X5H7孔。129第四节 典型加工中心加零件的工艺分析n(3)确定装夹方案和选择夹具n首先按照基准重合原则考虑选择定位基准。由于35H7孔、60孔、2X11孔及2X17的设计基准均为100f 9外圆中心线，所以选择100f 9外圆中心线为主要定位基准。因100f9外圆不是整圆，故用V形块做定位元件。支承套长度方向的定位基准，若选右端面定，对17孔深尺寸11 存在基准不重合差，精度不能保证(因工序尺寸80的公为0.5 mm)，故选左端面定位。工件的装简图如图647所示。在装夹时应使工件平面在夹具中保持垂直，以消除转动自由度。130第四节 典型加工中心加零件的工艺分析131第四节 典型加工中心加零件的工艺分析n (4)选择刀具n 各工步刀具直径根据加工余量和孔径确定。刀具度与工件在机床工作台上的装夹位置有关，在装夹位置确定之后，再计算刀具长度。132第四节 典型加工中心加零件的工艺分析n (5)选择切削用量n 在机床说明书允许的切削用量范围内查表选取切削速度和进给量，然后算出主轴转速和进给速度。133第四节 典型加工中心加零件的工艺分析134