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第7章数控加工中心加工工艺武汉交通职业学院数控教研室第7章数控加工中心加工工艺第六单元加工中心加工工艺了解在加工中心加工中要解决的主要工艺问题以及各种问题的解决方法。对加工中心工艺知识有一个系统的了解，并学会制定加工中心加工工艺和进行工艺分析的方法。教学目的：第7章数控加工中心加工工艺加工中心与数控铣床的异同:加工中心是在数控机床的基础上发展起来的，都是通过程序控制多轴联动走刀进行加工的数控机床。不同的是加工中心具有刀库和自动换刀功能。加工中心的主要加工对象第7章数控加工中心加工工艺加工中心适于加工形状复杂、工序多、精度要求较高，普通机床加工需多次装夹调整困难的的工件。常用于加工箱体类零件带复杂曲面的零件异形件板、套、盘、壳体类零件加工中心的主要加工对象第7章数控加工中心加工工艺加工中心的结构及类型卧式加工中心龙门加工中心立式加工中心复合加工中心按机床主轴布局形式分主轴轴心线设置在竖直状态主轴轴心线设置在水平状态具有可移动的龙门框架、主轴头装在龙门框架上、主轴轴心线设置在垂直状态立卧两用加工中心，具有立式和卧式加工中心的功能立式、卧式加工中心的结构（单击观看录像）第7章数控加工中心加工工艺立式加工中心加工中心的结构及类型第7章数控加工中心加工工艺龙门式加工中心加工中心的结构及类型第7章数控加工中心加工工艺无机械手的加工中心带刀库、机械手的加工中心刀库转塔式加工中心按换刀形式分加工中心的结构及类型第7章数控加工中心加工工艺可装20把刀的无臂式ATC刀具库加工中心的结构及类型第7章数控加工中心加工工艺可装24把刀的有臂式ATC刀具库加工中心的结构及类型第7章数控加工中心加工工艺可装32把刀的有臂式刀具库加工中心的结构及类型第7章数控加工中心加工工艺可装60把刀的刀具库加工中心的结构及类型第7章数控加工中心加工工艺加工中心加工工件的安装选择基准的三个基本要求：所选基准应能保证工件定位准确装卸方便方便可靠所选基准与各加工部位的的尺寸计算简单保证加工精度第7章数控加工中心加工工艺选择定位基准6原则：尽量选择设计基准作为定位基准定位基准与设计基准不能统一时，应严格控制定位误差保证加工精度工件需两次以上装夹加工时，所选基准在一次装夹定位能完成全部关键精度部位的加工所选基准要保证完成尽可能多的加工内容批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准重合加工中心加工定位基准的选择需要多次装夹时，基准应该前后统一第7章数控加工中心加工工艺加工中心夹具的确定对夹具的基本要求：夹紧机构不得影响进给，加工部位要敞开夹具在机床上能实现定向安装夹具的刚性与稳定性要好第7章数控加工中心加工工艺不影响进给的装夹示例加工中心夹具的确定第7章数控加工中心加工工艺通用夹具组合夹具专用夹具可调整夹具多工位夹具常用夹具种类成组夹具加工中心夹具的确定第7章数控加工中心加工工艺新型数控夹具体加工中心夹具的确定第7章数控加工中心加工工艺孔系组合夹具加工中心夹具的确定第7章数控加工中心加工工艺槽系组合夹具加工中心夹具的确定第7章数控加工中心加工工艺加工中心夹具的选用原则：在保证加工精度和生产效率的前提下，优先选用通用夹具批量加工可考虑采用简单专用夹具大批量加工可考虑采用多工位夹具和高效的气压、液压等专用夹具采用成组工艺时应使用成组夹具加工中心夹具的确定第7章数控加工中心加工工艺加工中心加工的对刀与换刀对刀机床上找正加紧后，确定工件坐标（编程坐标）原点的机床坐标。对刀点工件在机床上找正夹紧后，用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点。对刀点可选在工件上或装夹定位元件上，但对刀点与工件坐标点必须有准确、合理、简单的位置对应关系，方便计算工件坐标点在机床上的位置（工件坐标点的机床坐标）。对刀点最好能与工件坐标点重合。第7章数控加工中心加工工艺换刀根据工艺需要，要用不同参数的刀具加工工件，在加工中按需要更换刀具的过程。换刀点加工中更换刀具的位置。加工中心有刀库和自动换刀装置，根据程序的需要可以自动换刀。换刀点应在换刀时工件、夹具、刀具、机床相互之间没有任何的碰撞和干涉的位置上，加工中心的换刀点往往是固定的。加工中心加工的对刀与换刀第7章数控加工中心加工工艺采用寻边器对刀采用碰刀或试切方式对刀外刀具预调+机上对刀杠杆百分表对刀机上对刀水平方向对刀Z向对刀机外对刀仪对刀对刀方法：加工中心加工的对刀与换刀第7章数控加工中心加工工艺制定加工中心加工工艺零件的工艺分析分析零件的技术要求：尺寸精度要求、几何形状精度要求、位置精度要求、表面粗糙度表面质量要求、热处理及其他技术要求；检查零件图的完整性和正确性；分析零件结构工艺性：主要分析零件的加工内容采用加工中心加工时的可行性、经济性、方便性；确定加工中心的加工内容：确定零件适合加工中心加工的部位、结构和表面；第7章数控加工中心加工工艺工艺方案的设计工艺设计包括完成加工任务所需要的设备、工装量夹具的选择，工艺路线加工方法的确定。加工方法的选择加工顺序的合理按排制定加工中心加工工艺第7章数控加工中心加工工艺工步设计先粗加工，半精加工，再精加工。既有孔又有面的加工时先铣面后镗孔。采用相同设计基准集中加工的原则。相同工位集中加工，邻近工位一起加工可提高加工效率。按所用刀具划分工步。有较高同轴度要求的孔系，应该单独完成，再加工其他形位。在一次装夹定位中，能加工的形位全部加工完。制定加工中心加工工艺第7章数控加工中心加工工艺进给路线的确定孔加工路线的确定：确定XY平面内的进给路线：定位要迅速，保证不发生碰撞的前提下缩短空行程；定位要准确。确定Z向的进给路线制定加工中心加工工艺第7章数控加工中心加工工艺加工余量的确定表面粗糙度表面缺陷层深度空间偏差表面几何形状误差装夹误差影响加工余量大小的因素制定加工中心加工工艺第7章数控加工中心加工工艺工序尺寸及公差的确定注意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。制定加工中心加工工艺第7章数控加工中心加工工艺切削用量的选择选择加工中心切削用量时，应根据加工类型方式和加工工序（表面加工、孔加工、粗、精加工等）；坯料种类、硬度；刀具类型、转速、直径大小、刀刃材质等因素综合确定。参照理论切削用量，根据实际切削的具体情况，确定合适的切削用量。制定加工中心加工工艺第7章数控加工中心加工工艺典型加工中心加工零件工艺分析箱体类零件在加工中心的加工工艺图7—56所示为一座盒零件图，其立体图见图7—57a，零件材料为YLl2CZ，毛坯尺寸(长×宽×高)为190mm×llOmm×35mm，采用TH5660A立式加工中心加工，单件生产。第7章数控加工中心加工工艺零件工艺分析设计工艺：选择加工方法确定加工顺序确定装夹方案和选择夹具选择刀具制定工艺步骤：确定进给路线选择切削用量典型加工中心加工零件工艺分析加工中心的加工工艺必备知识回顾第7章数控加工中心加工工艺1．分析零件图样，选择加工内容该零件主要由平面、型腔以及孔系组成。零件尺寸较小，正面有4处大小不同的矩形槽，深度均为20mm，在右侧有2个φ10，1个φ8的通孔，反面是1个176mm×94mm，深度为3mm的矩形槽。该零件形状结构并不复杂，尺寸精度要求也不是很高，但有多处转接圆角，使用的刀具较多，要求保证壁厚均匀，中小批量加工零件的一致性高。典型加工中心加工零件工艺分析箱体类零件在加工中心的加工工艺a）正面b）反面图7—57座盒立体图第7章数控加工中心加工工艺材料为YLl2，切削加工性较好，可以采用高速钢刀具。该零件比较适合采用加工中心加工。主要的加工内容有平面、四周外形、正面四个矩形槽、反面一个矩形槽以及三个通孔。该零件壁厚只有2mm，加工时除了保证形状和尺寸要求外，主要是要控制加工中的变形，因此外形和矩形槽要采用依次分层铣削的方法，并控制每次的切削深度。孔加工采用钻、铰即可达到要求。第7章数控加工中心加工工艺2．确定装夹方案由于零件的长宽外形上有四处R2的圆角，最好一次连续铣削出来，同时为方便在正反面加工时零件的定位装夹，并保证正反面加工内容的位置关系，在毛坯的长度方向两侧设置30mm左右的工艺凸台和2个φ8工艺孔，如图所示。箱体类零件在加工中心的加工工艺典型加工中心加工零件工艺分析工艺凸台及工艺孔第7章数控加工中心加工工艺3.确定加工顺序及进给路线.根据先面后孔的原则，安排加工顺序为：铣上下表面-打工艺孔-铣反面矩形槽-钻、铰φ8、φ10孔-依次分层铣正面矩形槽和外形-钳工去工艺凸台。由于是单件生产，铣削正、反面矩形槽(型腔)时，可采用环形走刀路线.典型加工中心加工零件工艺分析箱体类零件在加工中心的加工工艺b）正面加工a）反面加工第7章数控加工中心加工工艺铣削上下平面时，为提高切削效率和加工精度，减少接刀刀痕，选用φ125硬质合金可转位铣刀。根据零件的结构特点，铣削矩形槽时，铣刀直径受矩形槽拐角圆弧半径R6限制，选择φ10mm高速钢立铣刀，刀尖圆弧rε半径受矩形槽底圆弧半径Rl限制，取rε=1mm。加工φ8、φ10孔时，先用φ7.8、φ9.8钻头钻削底孔，然后用φ8、φ10铰刀铰孔。所选刀具及其加工表面详见下表。典型加工中心加工零件工艺分析箱体类零件在加工中心的加工工艺4.刀具选择第7章数控加工中心加工工艺数控加工工序卡片典型加工中心加工零件工艺分析产品名称或代号×××零件名称座盒零件图号×××序号刀具号刀具加工表面备注规格名称数量刀长／mm1T01φ125可转位面铣刀1铣上下表面2T02φ4中心钻1钻中心孔3T03φ7.8钻头150钻φ8H9孔和工艺孔底孔4T04φ9.8钻头150钻2-φ1OH9孔底孔5T05φ8铰刀150铰φ8H9孔和工艺孔6T06φ10铰刀150铰2-φ10H9孔7T07φ10高速钢立铣刀150铣削矩形槽、外形rε=lmm编制×××审核×××批准×××年月日共页第页第7章数控加工中心加工工艺精铣上下表面时留0.1mm铣削余量，铰φ8、φ10两个孔时留0.1mm铰削余量。选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度vc与每齿进给量fZ(或进给量f)，然后按式vc=πdn/1000、vf=nf、vf=nZfz计算主轴转速与进给速度(计算过程从略)。注意：铣削外形时，应使工件与工艺凸台之间留有lmm左右的材料连接，最后钳工去除工艺凸台。典型加工中心加工零件工艺分析箱体类零件在加工中心的加工工艺5．切削用量的选择第7章数控加工中心加工工艺各工步的加工内容、所用刀具和切削用量见下表。典型加工中心加工零件工艺分析箱体类零件在加工中心的加工工艺6．填写数控加工工序卡片第7章数控加工中心加工工艺数控加工工序卡片典型加工中心加工零件工艺分析单位名称×××产品名称或代号零件名称零件图号×××座盒×××工序号程序编号夹具名称使用设备车间××××××螺旋压板TH5660A数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/r·min-1进给速度/mm·min-1背／侧吃刀量/mm备注1粗铣上表面TOlφ125200100自动2精铣上表面T01φ12530050O.1自动3粗铣下表面T01φ125200100自动4精铣下表面，保证尺寸25±O.2T01φ125300500.1自动5钻工艺孔的中心孔(2个)T02φ490040自动6钻工艺孔底孔至φ7.8T03φ7.840060自动7铰工艺孔T05φ810040自动8粗铣底面矩形槽T07φ108001000.5自动9精铣底面矩形槽T07φ101000500.2自动10底面及工艺孔定位，钻φ8、φ10中心孔T02φ490040自动11钻φ8H9底孔至φ7.8T03φ7.840060自动12铰φ8H9孔T05φ810040自动13钻2-φ10H9底孔至φ9.8T04φ9.840060自动14铰2-φ10H9孔T06φ1010040自动15粗铣正面矩形槽及外形(分层)T07φ108001000.5自动16精铣正面矩形槽及外形T07Φl0l000500.1自动编制×××审核×××批准×××年月日共页第页第7章数控加工中心加工工艺支承套零件简图典型加工中心加工零件工艺分析支承套零件在加工中心的加工工