數(shù)控學(xué)習(xí)課件之加工中心加工工藝相關(guān)知識(shí)和數(shù)控機(jī)床編程及加工

數(shù)控加工工藝廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控教研室?第六單元加工中心加工工藝了解在加工中心加工中要解決的主要工藝問(wèn)題以及各種問(wèn)題的解決方法。對(duì)加工中心工藝知識(shí)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，并學(xué)會(huì)制定加工中心加工工藝和進(jìn)行工藝分析的方法。教學(xué)目的：?內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)要求建議學(xué)時(shí)概述加工中心的主要加工對(duì)象了解2加工中心的結(jié)構(gòu)及類(lèi)型加工中心加工工件的安裝、對(duì)刀與換刀加工中心加工工件的安裝掌握加工中心加工定位基準(zhǔn)的選擇加工中心夾具的確定加工中心加工的對(duì)刀與換刀加工中心加工工藝制定加工中心加工工藝重點(diǎn)掌握2典型加工中心加工零件的工藝分析蓋板零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工工藝的制定理解4支承套零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工工藝的制定第六單元加工中心加工工藝學(xué)習(xí)內(nèi)容與知識(shí)點(diǎn)：?加工中心與數(shù)控銑床的異同:加工中心是在數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，都是通過(guò)程序控制多軸聯(lián)動(dòng)走刀進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床。不同的是加工中心具有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀功能。

加工中心的主要加工對(duì)象?加工中心適于加工形狀復(fù)雜、工序多、精度要求較高，普通機(jī)床加工需多次裝夾調(diào)整困難的的工件。常用于加工箱體類(lèi)零件帶復(fù)雜曲面的零件異形件板、套、盤(pán)、殼體類(lèi)零件加工中心的主要加工對(duì)象?加工中心的結(jié)構(gòu)及類(lèi)型臥式加工中心

龍門(mén)加工中心

立式加工中心

復(fù)合加工中心

按機(jī)床主軸布局形式分主軸軸心線設(shè)置在豎直狀態(tài)

主軸軸心線設(shè)置在水平狀態(tài)

具有可移動(dòng)的龍門(mén)框架、主軸頭裝在龍門(mén)框架上、主軸軸心線設(shè)置在垂直狀態(tài)

立臥兩用加工中心，具有立式和臥式加工中心的功能

立式、臥式加工中心的結(jié)構(gòu)（單擊觀看錄像）?立式加工中心加工中心的結(jié)構(gòu)及類(lèi)型?龍門(mén)式加工中心加工中心的結(jié)構(gòu)及類(lèi)型?無(wú)機(jī)械手的加工中心帶刀庫(kù)、機(jī)械手的加工中心刀庫(kù)轉(zhuǎn)塔式加工中心按換刀形式分

加工中心的結(jié)構(gòu)及類(lèi)型?可裝20把刀的無(wú)臂式ATC刀具庫(kù)加工中心的結(jié)構(gòu)及類(lèi)型?可裝24把刀的有臂式ATC刀具庫(kù)加工中心的結(jié)構(gòu)及類(lèi)型?可裝32把刀的有臂式刀具庫(kù)加工中心的結(jié)構(gòu)及類(lèi)型?可裝60把刀的刀具庫(kù)加工中心的結(jié)構(gòu)及類(lèi)型?加工中心加工工件的安裝選擇基準(zhǔn)的三個(gè)基本要求：

所選基準(zhǔn)應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確裝卸方便方便可靠所選基準(zhǔn)與各加工部位的的尺寸計(jì)算簡(jiǎn)單保證加工精度?選擇定位基準(zhǔn)6原則：

盡量選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不能統(tǒng)一時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制定位誤差保證加工精度工件需兩次以上裝夾加工時(shí)，所選基準(zhǔn)在一次裝夾定位能完成全部關(guān)鍵精度部位的加工所選基準(zhǔn)要保證完成盡可能多的加工內(nèi)容批量加工時(shí)，零件定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與建立工件坐標(biāo)系的對(duì)刀基準(zhǔn)重合加工中心加工定位基準(zhǔn)的選擇需要多次裝夾時(shí)，基準(zhǔn)應(yīng)該前后統(tǒng)一?加工中心夾具的確定對(duì)夾具的基本要求：夾緊機(jī)構(gòu)不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開(kāi)夾具在機(jī)床上能實(shí)現(xiàn)定向安裝夾具的剛性與穩(wěn)定性要好?不影響進(jìn)給的裝夾示例加工中心夾具的確定?通用夾具

組合夾具專(zhuān)用夾具

可調(diào)整夾具多工位夾具常用夾具種類(lèi)

成組夾具加工中心夾具的確定?新型數(shù)控夾具體加工中心夾具的確定?孔系組合夾具加工中心夾具的確定?槽系組合夾具加工中心夾具的確定?加工中心夾具的選用原則：

在保證加工精度和生產(chǎn)效率的前提下，優(yōu)先選用通用夾具批量加工可考慮采用簡(jiǎn)單專(zhuān)用夾具大批量加工可考慮采用多工位夾具和高效的氣壓、液壓等專(zhuān)用夾具采用成組工藝時(shí)應(yīng)使用成組夾具加工中心夾具的確定?加工中心加工的對(duì)刀與換刀對(duì)刀

機(jī)床上找正加緊后，確定工件坐標(biāo)（編程坐標(biāo)）原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)。對(duì)刀點(diǎn)工件在機(jī)床上找正夾緊后，用于確定工件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系中位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)可選在工件上或裝夾定位元件上，但對(duì)刀點(diǎn)與工件坐標(biāo)點(diǎn)必須有準(zhǔn)確、合理、簡(jiǎn)單的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系，方便計(jì)算工件坐標(biāo)點(diǎn)在機(jī)床上的位置（工件坐標(biāo)點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)）。對(duì)刀點(diǎn)最好能與工件坐標(biāo)點(diǎn)重合。?換刀根據(jù)工藝需要，要用不同參數(shù)的刀具加工工件，在加工中按需要更換刀具的過(guò)程。換刀點(diǎn)加工中更換刀具的位置。加工中心有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，根據(jù)程序的需要可以自動(dòng)換刀。換刀點(diǎn)應(yīng)在換刀時(shí)工件、夾具、刀具、機(jī)床相互之間沒(méi)有任何的碰撞和干涉的位置上，加工中心的換刀點(diǎn)往往是固定的。加工中心加工的對(duì)刀與換刀?采用尋邊器對(duì)刀

采用碰刀或試切方式對(duì)刀

外刀具預(yù)調(diào)+機(jī)上對(duì)刀

杠桿百分表對(duì)刀

機(jī)上對(duì)刀

水平方向?qū)Φ?/p>

Z向?qū)Φ稒C(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀對(duì)刀方法：

加工中心加工的對(duì)刀與換刀?制定加工中心加工工藝零件的工藝分析分析零件的技術(shù)要求：尺寸精度要求、幾何形狀精度要求、位置精度要求、表面粗糙度表面質(zhì)量要求、熱處理及其他技術(shù)要求；檢查零件圖的完整性和正確性；

分析零件結(jié)構(gòu)工藝性：主要分析零件的加工內(nèi)容采用加工中心加工時(shí)的可行性、經(jīng)濟(jì)性、方便性；確定加工中心的加工內(nèi)容：確定零件適合加工中心加工的部位、結(jié)構(gòu)和表面；?工藝方案的設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)包括完成加工任務(wù)所需要的設(shè)備、工裝量夾具的選擇，工藝路線加工方法的確定。加工方法的選擇

加工順序的合理按排制定加工中心加工工藝?工步設(shè)計(jì)先粗加工，半精加工，再精加工。

既有孔又有面的加工時(shí)先銑面后鏜孔。采用相同設(shè)計(jì)基準(zhǔn)集中加工的原則。相同工位集中加工，鄰近工位一起加工可提高加工效率。

按所用刀具劃分工步。有較高同軸度要求的孔系，應(yīng)該單獨(dú)完成，再加工其他形位。在一次裝夾定位中，能加工的形位全部加工完。制定加工中心加工工藝?進(jìn)給路線的確定孔加工路線的確定：確定XY平面內(nèi)的進(jìn)給路線：定位要迅速，保證不發(fā)生碰撞的前提下縮短空行程；定位要準(zhǔn)確。確定Z向的進(jìn)給路線制定加工中心加工工藝?加工余量的確定表面粗糙度

表面缺陷層深度空間偏差

表面幾何形狀誤差裝夾誤差影響加工余量大小的因素

制定加工中心加工工藝?工序尺寸及公差的確定注意定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸及公差的確定問(wèn)題。

制定加工中心加工工藝?切削用量的選擇選擇加工中心切削用量時(shí)，應(yīng)根據(jù)加工類(lèi)型方式和加工工序（表面加工、孔加工、粗、精加工等）；坯料種類(lèi)、硬度；刀具類(lèi)型、轉(zhuǎn)速、直徑大小、刀刃材質(zhì)等因素綜合確定。參照理論切削用量，根據(jù)實(shí)際切削的具體情況，確定合適的切削用量。

制定加工中心加工工藝?典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝蓋板是機(jī)械加工中常見(jiàn)的零件，加工表面有平面和孔，通常需經(jīng)銑平面、鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔及攻螺紋等工步才能完成。下面以右圖所示蓋板為例介紹其加工中心加工工藝。蓋板零件簡(jiǎn)圖?零件工藝分析選擇加工中心設(shè)計(jì)工藝：選擇加工方法確定加工順序確定裝夾方案和選擇夾具選擇刀具制定工藝步驟：確定進(jìn)給路線選擇切削用量典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝?1．分析零件圖樣，選擇加工內(nèi)容該蓋板的材料為鑄鐵，故毛坯為鑄件。由零件圖可知，蓋板的四個(gè)側(cè)面為不加工表面，全部加工表面都集中在A、B面上。最高精度為IT7級(jí)。從工序集中和便于定位兩個(gè)方面考慮，選擇B面及位于B面上的全部孔在加工中心上加工，將A面作為主要定位基準(zhǔn)，并在前道工序中先加工好。典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝?2．選擇加工中心由于B面及位于B面上的全部孔，只需單工位加工即可完成，故選擇立式加工中心。加工表面不多，只有粗銑、精銑、粗鏜、半精鏜、精鏜、鉆、擴(kuò)、锪、鉸及攻螺紋等工步，所需刀具不超過(guò)20把。選用國(guó)產(chǎn)XH714型立式加工中心即可滿足上述要求。該機(jī)床工作臺(tái)尺寸為400mm×800mm，x軸行程為600mm，y軸行程為400mm，z軸行程為400mm，主軸端面至工作臺(tái)臺(tái)面距離為125～525mm，定位精度和重復(fù)定位精度分別為mm和mm,刀庫(kù)容量為18把,工件一次裝夾后可自動(dòng)完成銑、鉆、鏜、鉸及攻螺紋等工步的加工。蓋板零件在加工中心的加工工藝典型加工中心加工零件工藝分析?3.設(shè)計(jì)工藝

(1)選擇加工方法

B平面用銑削方法加工,因其表面粗糙度Ra為μm,故采用粗銑——精銑方案；φ60H7孔為已鑄出毛坯孔，為達(dá)到IT7級(jí)精度和的表面粗糙度，需經(jīng)三次鏜削，即采用粗鏜——半精鏜——精鏜方案；對(duì)φ12H8孔，為防止鉆偏和達(dá)到IT8級(jí)精度，按鉆中心孔——鉆孔——擴(kuò)孔——鉸孔方案進(jìn)行；φ16mm孔在φ12mm孔基礎(chǔ)上锪至尺寸即可；M16mm螺紋孔采用先鉆底孔后攻螺紋的加工方法，即按鉆中心孔——鉆底孔——倒角——攻螺紋方案加工。典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝?

(2)確定加工順序按照先面后孔、先粗后精的原則確定。具體加工順序?yàn)榇?、精銑B面——粗、半精、精鏜φ60H7孔——鉆各光孔和螺紋孔的中心孔——鉆、擴(kuò)、锪、鉸φ12H8及φ16mm孔——M16mm螺孔鉆底孔、倒角和攻螺紋，詳見(jiàn)下表。典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝3.設(shè)計(jì)工藝?數(shù)控加工工序卡片典型加工中心加工零件工藝分析?

(3)確定裝夾方案和選擇夾具該蓋板零件形狀簡(jiǎn)單，四個(gè)側(cè)面較光整，加工面與不加工面之間的位置精度要求不高，故可選用通用臺(tái)鉗，以蓋板底面A和兩個(gè)側(cè)面定位，用臺(tái)鉗鉗口從側(cè)面夾緊。典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝3.設(shè)計(jì)工藝?

(4)選擇刀具所需刀具有面銑刀、鏜刀、中心鉆、麻花鉆、鉸刀、立銑刀(锪φ16mm孔)及絲錐等，其規(guī)格根據(jù)加工尺寸選擇。B面粗銑銑刀直徑應(yīng)選小一些，以減小切削力矩，但也不能太小，以免影響加工效率；B面精銑銑刀直徑應(yīng)選大一些，以減少接刀痕跡，但要考慮到刀庫(kù)允許裝刀直徑(XH714型加工中心的允許裝刀直徑：無(wú)相鄰刀具為φ150mm，有相鄰刀具為φ80mm)也不能太大。刀柄柄部根據(jù)主軸錐孔和拉緊機(jī)構(gòu)選擇。XH714型加工中心主軸錐孔為ISO40，適用刀柄為BT40(日本標(biāo)準(zhǔn)JISB6339)，故刀柄柄部應(yīng)選擇BT40型式。具體所選刀具及刀柄見(jiàn)下表。典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝3.設(shè)計(jì)工藝?數(shù)控加工刀具編號(hào)典型加工中心加工零件工藝分析?

(5)確定進(jìn)給路線

B面的粗、精銑削加工進(jìn)給路線根據(jù)銑刀直徑確定，因所選銑刀直徑為φ100mm，故安排沿z方向兩次進(jìn)給(見(jiàn)下圖)。所有孔加工進(jìn)給路線均按最短路線確定，因?yàn)榭椎奈恢镁纫蟛桓?，機(jī)床的定位精度完全能保證，后面所示各圖即為各孔加工工步的進(jìn)給路線。典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝3.設(shè)計(jì)工藝?(5)確定進(jìn)給路線銑削B面進(jìn)給路線典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝?鏜φ60H7孔進(jìn)給路線(5)確定進(jìn)給路線典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝?鉆中心孔進(jìn)給路線(5)確定進(jìn)給路線典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝?鉆、擴(kuò)、鉸φ12H8孔進(jìn)給路線(5)確定進(jìn)給路線典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝?锪φ16mm孔進(jìn)給路線(5)確定進(jìn)給路線典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝?鉆螺紋底孔、攻螺紋進(jìn)給路線(5)確定進(jìn)給路線典型加工中心加工零件工藝分析蓋板零件在加工中心的加工工藝?支承套零件簡(jiǎn)圖典型加工中心加工零件工藝分析支承套零件在加工中心的加工工藝?機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計(jì)算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過(guò)程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識(shí)別的語(yǔ)言記錄在程序單上的全過(guò)程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的CNC裝置對(duì)程序經(jīng)過(guò)處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動(dòng)機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。數(shù)控編程的目的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過(guò)程；②計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫(xiě)零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對(duì)程序及首件試加工。數(shù)控編程的內(nèi)容機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫(xiě)程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗(yàn)及試切數(shù)控機(jī)床機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車(chē)床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專(zhuān)用硬件或運(yùn)動(dòng)控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機(jī)床控制兩大部分組成。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車(chē)床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動(dòng)G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補(bǔ)G01X(U)_Z(W)_√G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補(bǔ)G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補(bǔ)G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點(diǎn)G27

G28Z軸返回程序零點(diǎn)G28

G92定義絕對(duì)坐標(biāo)系G92X_Z_√2G04延時(shí)G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開(kāi)冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開(kāi)關(guān)1有效M20√M21自定義開(kāi)關(guān)1無(wú)效M21√8M22自定義開(kāi)關(guān)2有效M22√M23自定義開(kāi)關(guān)2無(wú)效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹在程序管理界面下，可進(jìn)行有關(guān)數(shù)控加工程序文件的各