設(shè)備及工藝課件(非機(jī)械類)

1、 加 工 中 心 課 件非機(jī)械類學(xué)生一 、概述 l加工中心machining centre (簡(jiǎn)稱 mc)。是一種功能較全的數(shù)控?cái)?shù)控加工機(jī)床。它把銑削、鏜銷、鉆銷和切螺紋等功能集中集中在一臺(tái)設(shè)備上。使其具有多種工藝功能。l加工中心是典型的集高新技術(shù)高新技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備，它的發(fā)展代表了一個(gè)國(guó)家設(shè)計(jì)和制造業(yè)設(shè)計(jì)和制造業(yè)的水平，在國(guó)內(nèi)外企業(yè)界中受到高度重視。l最大的特點(diǎn)就是工序集中工序集中、減少人為誤差（全自動(dòng)）、效率高等等。二、加工中心的組成 五個(gè)基本組成部分: 基礎(chǔ)部件、主軸部件、控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)部件、主軸部件、控制系統(tǒng)、自動(dòng)換刀系統(tǒng)自動(dòng)換刀系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)組成。組成。1、基礎(chǔ)部件、

2、基礎(chǔ)部件 由床身、立柱和工作臺(tái)等大件組成。產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和支撐機(jī)床。2、主軸部件、主軸部件 由主軸伺服電源、主軸電機(jī)、主軸箱、主軸軸承和傳動(dòng)軸等 組成。3、 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 由數(shù)控裝置（數(shù)控裝置（cnccnc裝置）、伺服系統(tǒng)、裝置）、伺服系統(tǒng)、 可編程控制可編程控制器器及強(qiáng)電控制回路強(qiáng)電控制回路等組成,是加工中心執(zhí)行順序控制動(dòng)作和完成加工過程的控制中心。 數(shù)控裝置數(shù)控裝置是加工中心的核心，主要作用是對(duì)輸入的零件加工程序 進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算數(shù)字運(yùn)算和邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算，然后向伺服系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)發(fā)出控制信號(hào)。數(shù)控系統(tǒng)是一種專用的計(jì)算機(jī)，它由硬件硬件和軟件軟件組成； 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng) 主要作用是根據(jù)數(shù)控裝

3、置發(fā)出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)。伺服系統(tǒng)有驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置（伺服驅(qū)動(dòng)器）和執(zhí)行元件執(zhí)行元件組成。常用的執(zhí)行元件有 :步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、氣缸、液壓油缸。4、自動(dòng)換刀系統(tǒng)、自動(dòng)換刀系統(tǒng) 由刀庫(kù)、機(jī)械手刀庫(kù)、機(jī)械手等部件組成。是加工中心區(qū)別于其它數(shù)控機(jī)床的典型特征典型特征，用于自動(dòng)儲(chǔ)存、儲(chǔ)存、選擇、搬運(yùn)選擇、搬運(yùn)和交換交換刀具。 5、輔助系統(tǒng)、輔助系統(tǒng) 包括：位置檢測(cè)裝置、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻位置檢測(cè)裝置、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和安全防護(hù)設(shè)施安全防護(hù)設(shè)施（安全門、罩），有的還自帶有壓縮風(fēng)泵壓縮風(fēng)泵。三、加工中心的分類 按照結(jié)構(gòu)分

4、：立式加工中心立式加工中心、臥式加工中臥式加工中心心、復(fù)合加工中心復(fù)合加工中心（五面加工中心）及及龍門龍門加工中心加工中心。 按照運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)數(shù)和同時(shí)控制的坐標(biāo)數(shù)，分為三軸二聯(lián)動(dòng)、三軸三聯(lián)動(dòng)、四軸三聯(lián)動(dòng)、三軸二聯(lián)動(dòng)、三軸三聯(lián)動(dòng)、四軸三聯(lián)動(dòng)、五軸四聯(lián)動(dòng)、六軸五聯(lián)動(dòng)五軸四聯(lián)動(dòng)、六軸五聯(lián)動(dòng)等。 1、立式加工中心、立式加工中心 主軸軸心為垂直狀態(tài)垂直狀態(tài)設(shè)置的加工中心。其結(jié)構(gòu)形式一般為固定立柱式、長(zhǎng)方形工作臺(tái)沒有分度回轉(zhuǎn)裝置。具有三個(gè)直線坐標(biāo)三個(gè)直線坐標(biāo)（三個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)xyz）。主要適合加工板材類板材類、殼體類殼體類工件，也可用于模具加工模具加工。如果在工作臺(tái)上安裝一個(gè)數(shù)控回轉(zhuǎn)裝置，還可加工螺旋類工件。（高

5、度尺寸較小的殼體類、盤類、板類零件及復(fù)雜的模具） 立式加工中心結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格相對(duì)便宜、裝夾方便，便于操作（試切對(duì)刀時(shí)易于觀察），占地面積小，故應(yīng)用較廣泛。但受立柱高度及換刀裝置的限制，不能加工太高的工件。另外，在加工型腔或下凹的型面時(shí)切屑不易排除，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞刀具或已加工的工件表面。（沈陽機(jī)床廠 vmc 850）2、臥式加工中心、臥式加工中心 主軸軸心為水平狀態(tài)水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心。一般帶有可進(jìn)行分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶有可進(jìn)行分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的正方形工作臺(tái)，具有3-53-5個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。常見的是3個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)加一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，它能使工件一次裝夾后完成除安裝面和頂面以外的其余四個(gè)面四個(gè)面的加工

6、。適合加工箱體類零件及小型模具型腔，特別是那些孔與定位基準(zhǔn)面活孔與孔之間有相對(duì)位置要求的箱體類零件。 臥式加工中心是加工中心中種類最多、規(guī)格最全、種類最多、規(guī)格最全、應(yīng)用范圍最廣應(yīng)用范圍最廣的一種。有可進(jìn)行多工位加工多工位加工（一次加工多個(gè)工件），主軸轉(zhuǎn)速高，機(jī)床精度高等優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于立式加工中心，也有其缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格相對(duì)較高；因其結(jié)構(gòu)限制，調(diào)試程序、試切對(duì)刀及加工過程中均不易于觀察，加工準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，零件裝夾和測(cè)量也不方便；若沒有內(nèi)冷卻鉆孔裝置，加工深孔時(shí)切削液不易到位；3、復(fù)合加工中心、復(fù)合加工中心（五面加工中心） 綜合了立式加工中立式加工中心和臥式加工中心心和臥式加工中心的功能，工件一

7、次安裝后能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面五個(gè)面五個(gè)面的加工。常見的有兩種形式，一種是主軸可以旋轉(zhuǎn)主軸可以旋轉(zhuǎn)9090，可以進(jìn)行立式和臥式加工模式的切換；另一種是主軸不改變方向，由工作臺(tái)帶著工件旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)帶著工件旋轉(zhuǎn)9090，完成對(duì)工件五個(gè)表面的加工，適于加工復(fù)雜箱體類零件復(fù)雜箱體類零件和具有復(fù)雜曲線的工具有復(fù)雜曲線的工件件，如螺旋槳葉片及各種復(fù)雜模具。 這種加工方式可以使工件的行位誤差降到最低行位誤差降到最低，省省去了二次裝夾的工裝去了二次裝夾的工裝，從而提高生產(chǎn)效率和加工精度，降低了加工成本。但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、占地面積大等缺點(diǎn)，使得它的使用和生產(chǎn)遠(yuǎn)不如其他類型的加工中心廣泛。4、龍門式

8、加工中心、龍門式加工中心 形狀像龍門雙邊支撐雙邊支撐，主軸多為垂直設(shè)置，除帶有自動(dòng)換刀裝置外，還帶有可更換的主軸頭附件；數(shù)控裝置的軟件功能比較齊全，能夠一機(jī)多用，尤其適用于大型或形狀復(fù)雜大型或形狀復(fù)雜的工件（如航天工業(yè)飛機(jī)的梁、框板及大型氣輪機(jī)上的某些零件）。四、加工中心主要的加工對(duì)象1、箱體類零件、箱體類零件 指一些需要進(jìn)行多工位孔系及平面加工多工位孔系及平面加工，加工精度要求較高，尤其是形位公差形位公差要求特別嚴(yán)格，通常需要經(jīng)過鉆削、擴(kuò)削、鉸削、攻絲、銑削鉆削、擴(kuò)削、鉸削、攻絲、銑削等工序。如在普通機(jī)床上加工，需多種工裝夾具，并依次在幾種機(jī)床上多次裝夾、找正，手工測(cè)量次數(shù)也多，導(dǎo)致工藝復(fù)雜

9、，加工周期長(zhǎng)，成本高，更重要的是精度難以保證。例如：汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱體，機(jī)床汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱體，機(jī)床的床頭箱、主軸箱，柴油機(jī)的缸體，齒輪泵殼體的床頭箱、主軸箱，柴油機(jī)的缸體，齒輪泵殼體等。 這類零件在加工中心上加工，一次裝夾可完成普通機(jī)床60%95%的工序內(nèi)容，零件各項(xiàng)精度一致性好一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)可縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。2、帶復(fù)雜曲面的零件帶復(fù)雜曲面的零件 此類曲面采用普通機(jī)械加工方法難以甚至是無法完成，適合在加工中心加工。如葉輪、葉輪、螺旋槳螺旋槳、各種曲面成型模具各種曲面成型模具等。如軸向壓縮機(jī)渦輪壓縮機(jī)渦輪，它的葉面是一個(gè)典型的三維空間曲面，可采用四軸以上聯(lián)

10、動(dòng)的加工中心。 就加工的可能性而言，在不出現(xiàn)加工干涉區(qū)或加工盲區(qū)時(shí)，復(fù)雜曲面復(fù)雜曲面一般可以采用球頭銑刀進(jìn)行三坐標(biāo)聯(lián)三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)動(dòng)加工，加工精度較高，但效率較低；如果工件存在加工干涉區(qū)或加工盲區(qū)干涉區(qū)或加工盲區(qū)，就必須考慮采用四坐標(biāo)或五四坐標(biāo)或五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的機(jī)床。3、異形件異形件 指一些外形不規(guī)則外形不規(guī)則的零件，大多需要點(diǎn)、線、面點(diǎn)、線、面等多工位混合加工。如支架、基支架、基座、靠模座、靠模等。這類零件一般剛性較差，夾壓剛性較差，夾壓及切削變形難以控制及切削變形難以控制，加工精度也較難保證加工精度也較難保證。采用加工中心集中加工集中加工的特點(diǎn)，一次或兩次裝夾可完成多道工序或全部的加工內(nèi)容

11、；并且要求的精度越高，形狀越復(fù)雜，使用加工中心越能顯示其優(yōu)越性。4、盤、套、板類零件、盤、套、板類零件 指那些帶有鍵槽或徑向孔，或者端面有分布的孔系、曲面的盤套或軸類。如帶法蘭的軸套帶法蘭的軸套，帶有鍵槽或方頭的軸類零件，有很多孔的板類零件。（4分鐘）5、特殊加工、特殊加工 配合一定的工裝和專用工具專用工具，還可利用加工中心完成一些特殊的加工工藝。例如在金屬表面上刻字、刻線、刻圖案刻字、刻線、刻圖案；在主軸上裝上高頻電火花高頻電火花電源，可對(duì)金屬表面進(jìn)行線掃描表面淬火線掃描表面淬火；在主軸上裝上高速磨頭高速磨頭，可進(jìn)行各種曲線、曲面曲線、曲面的磨削。五、加工中心加工工藝1、加工中心的工藝特點(diǎn)、

12、加工中心的工藝特點(diǎn) 加工中心是一種功能較全功能較全的數(shù)控機(jī)床，它集銑削、鉆銷、鉸銷、鏜銷、攻螺紋和切螺紋于一體，具有多多種工藝手段種工藝手段，與普通機(jī)床加工相比，其特點(diǎn)如下： 1）、）、加工精度高加工精度高 （一次裝夾、伺服控制、閉環(huán)控制位置補(bǔ)償功能、位置精度、尺寸精度、沒有凸輪靠模等硬件） 2）、精度穩(wěn)定、精度穩(wěn)定 （全自動(dòng)控制、無人為因素影響） 3）、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)效率高 （減少裝夾時(shí)間及工件在機(jī)床與機(jī)床之間、車間與車間之間周轉(zhuǎn)次數(shù)和運(yùn)輸工作量） 4）、加工表面質(zhì)量好、加工表面質(zhì)量好 （主軸及進(jìn)給速度無級(jí)可調(diào)、伺服反饋、最佳切削參數(shù)） 5）、軟件適應(yīng)性大、軟件適應(yīng)性大 零件每個(gè)工序的加工

13、內(nèi)容、切削用量、工藝參數(shù)均可以編入程序，能隨時(shí)修改優(yōu)化。給新產(chǎn)品、新工藝流程的開發(fā)提供了方便。 2、刀具種類、刀具種類 1）、端銑刀端銑刀 （立銑刀） 2）、球頭刀球頭刀 （圓柱形球頭立銑刀，模具銑刀的一種） 3）、刀尖圓角端銑刀刀尖圓角端銑刀 （圓鼻刀） 4）、圓角盤銑刀圓角盤銑刀 （面銑刀）（用于面積較大的平面銑削和較平坦的立體輪廓 的多坐標(biāo)加工） 5)、錐度球銑刀錐度球銑刀（模具銑刀的一種） 6)、圓角錐度端銑刀圓角錐度端銑刀（圓錐形立銑刀,模具銑刀的一種） 7)、鍵槽銑刀鍵槽銑刀（立銑刀的一種，有兩個(gè)刀齒） 8)、鼓形銑刀鼓形銑刀（切削刃分布在半徑為 r的圓弧面上，端面無切削刃） 9)

14、、成形銑刀成形銑刀（為特定的工件或加工內(nèi)容專門設(shè)計(jì)制造的，適于加工平面類零件的特定形狀，如角度面、凹槽、特形孔或臺(tái)） 此外，還有使用較多的孔加工刀具，包括：麻花鉆、麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、擴(kuò)孔鉆、 孔鉆、鉸刀、鏜刀、絲錐孔鉆、鉸刀、鏜刀、絲錐以及螺紋銑刀等。 3、加工工藝分析、加工工藝分析 1）、對(duì)加工工件的表面特征表面特征（平面、輪廓、曲面、孔和內(nèi)螺紋） 、要求精度及表面光潔度進(jìn)行分析分析，以便選取合適的加工方法和加工刀具。粗銑的平面尺寸精度可達(dá)it12it14，表面粗糙度可達(dá)ra12.525；精銑的平面尺寸精度可達(dá)it7it9，表面粗糙度可達(dá)ra0.83.2。 2)、刀具的選擇刀具的選擇。包括刀具

15、種類和刀具尺寸的選擇。 3)、確定走刀線路走刀線路（采用何種刀具路徑策略刀具路徑策略），與零件的加工效率和表面質(zhì)量密切相關(guān)。六、加工中心編程 將加工零件的工藝過程、運(yùn)動(dòng)軌跡、工藝參數(shù)和輔助操作等信息，按一定的文字和格式紀(jì)錄在程序載體上，通過輸入裝置，將控制信息輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。1、加工中心的坐標(biāo)系統(tǒng) 1）、機(jī)床坐標(biāo)系，是機(jī)床固有的坐標(biāo)系，是確定其它坐標(biāo)系的基本坐標(biāo)系，并建立在機(jī)床原點(diǎn)（基準(zhǔn)位置）上。（機(jī)床參考點(diǎn)-可修改精確測(cè)量，機(jī)床工作前一般要進(jìn)行回參考點(diǎn)動(dòng)作） 2）、工作（工件）坐標(biāo)系（絕對(duì)坐標(biāo)系），編程人員設(shè)定的坐標(biāo)系，也稱為編程坐標(biāo)系。用g54g59指定，一般選取工件零件圖上最重要的設(shè)計(jì)

16、基準(zhǔn)點(diǎn)作為其原點(diǎn)。加工時(shí)，首先測(cè)量工件上基準(zhǔn)點(diǎn)到機(jī)床原點(diǎn)的距離，確定其坐標(biāo)值，并指定為絕對(duì)坐標(biāo)的原點(diǎn)，稱為對(duì)刀。工作坐標(biāo)系 3）、相對(duì)坐標(biāo)系，用來測(cè)量工件基準(zhǔn)點(diǎn)位置的坐標(biāo)系，臨時(shí)使用，可隨時(shí)修改，只是方便對(duì)刀。2、程序的結(jié)構(gòu)格式 程序有一系列機(jī)床數(shù)控裝置能識(shí)別的指令有序結(jié)合而構(gòu)成的，分為程序號(hào)、程序段和程序結(jié)束等幾部分。 程序段是由程序段地址碼（字）、數(shù)字、符號(hào)等組成。 n30 g00 g90 g54 x0 y0 s1500 m03 g功能指令（ g功能代碼） m功能指令（ m功能代碼） f（刀具進(jìn)給速度）功能、 s（主軸轉(zhuǎn)速）功能 t （刀具代碼）功能 （加工中心才有） 3、加工中心編程方式 1）、手工編程手工編程 一步一步地在操作面板上輸入。 2）、自動(dòng)編程自動(dòng)編程 由軟件自動(dòng)生成nc程