第七章-加工中心加工工藝課件

第七章加工中心加工工藝第七章加工中心加工工藝17.1加工中心加工工藝概述7．1．1加工中心的主要特點及功能

加工中心（MC，MachineCenter）是一種備有刀庫并能通過程序或手動控制自動刀具交換裝置自動更換刀具對工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機床。

7.1加工中心加工工藝概述7．1．1加工中心的主要2目前主要有鏜銑類加工中心和車削類加工中心兩大類。通常我們所說的加工中心是指鏜銑類加工中心。

鏜銑類加工中心是在數(shù)控銑床（鏜床）的基礎(chǔ)上演化而來的，其數(shù)控系統(tǒng)能控制機床自動地更換刀具，連續(xù)地對工件各加工表面自動進(jìn)行銑削、鉆削、擴削、鉸削、鏜削、攻絲等多種工序的加工，工序高度集中。目前主要有鏜銑類加工中心和車削類加工中心兩大類3(1)加工中心是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上增加有存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具的刀庫和自動換刀裝置，在加工過程中能夠由程序或手動控制自動選擇和更換刀具，工件在一次裝夾中，可以連續(xù)進(jìn)行鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋以及銑削等多工步的加工，工序高度集中。(1)加工中心是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上增加有存放著不同數(shù)量的各種4(2)加工中心通常具有多個進(jìn)給軸（三軸以上），甚至多個主軸，聯(lián)動的軸數(shù)也較多，最少可實現(xiàn)三軸聯(lián)動控制，實現(xiàn)刀具運動直線插補和圓弧插補，多的可實現(xiàn)五軸聯(lián)動、六軸聯(lián)動、七軸聯(lián)動以及螺旋線插補。因此可使工件在一次裝夾后，自動完成多個平面和多個角度位置的多工序加工，實現(xiàn)復(fù)雜零件的高精度定位和精確加工。(3)加工中心上如果帶有自動交換工作臺，一個工件在工作位置的工作臺上進(jìn)行加工的同時，另一工件在裝卸位置的工作臺上進(jìn)行裝卸，大大縮短了輔助時間，提高加工效率。(2)加工中心通常具有多個進(jìn)給軸（三軸以上），甚至多個主軸，5刀庫種類a)轉(zhuǎn)塔式b)圓盤式徑向取刀c)圓盤式軸向取刀d)圓盤式頂端型e)鏈?zhǔn)絝)格子式

6相對于普通機床，加工中心有以下工藝特點：（1）可減少工件的裝夾次數(shù)，消除因多次裝夾帶來的定位誤差，提高加工精度。（2）可減少機床數(shù)量，并相應(yīng)減少操作工人，節(jié)省占用的車間面積。（3）可減少周轉(zhuǎn)次數(shù)和運輸工作量，縮短生產(chǎn)周期。（4）在制品量數(shù)量少，簡化生產(chǎn)調(diào)度和管理。（5）使用各種刀具進(jìn)行多工序集中加工，在進(jìn)行工藝設(shè)計時要處理好刀具在換刀及加工時與工件，夾具甚至機床相關(guān)部位的干涉問題。（6）若在加工中心上連續(xù)進(jìn)行加工和精加工，夾具既要能適應(yīng)粗加工時切削力大，高剛度，夾緊力大的要求，又須適應(yīng)精加工時定位精度高，零件夾緊變形盡可能小的要求。相對于普通機床，加工中心有以下工藝特點：（1）可減少工件的裝7（7）由于采用自動換刀和自動回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行多工位加工，決定了臥式加工中心只能進(jìn)行懸臂加工。（8）多工序的集中加工，要及時處理切屑。（9）在將毛坯加工為成品的過程中，零件不能進(jìn)行時效，內(nèi)應(yīng)力難以消除。（10）技術(shù)復(fù)雜，對使用，維修，管理要求較高，要求操作者具有較高的技術(shù)水平。（11）加工中心一次性投資大，還需配置其他輔助裝置。機床的加工工時費用高，如果零件選擇不當(dāng)，會增加加工成本。第七章-加工中心加工工藝ppt課件8加工中心的分類

1．按照機床主要結(jié)構(gòu)分類

（1）立式加工中心指主軸軸心線為垂直狀態(tài)設(shè)置的加工中心。其結(jié)構(gòu)形式多為固定立柱式，工作臺為長方形，無分度回轉(zhuǎn)功能，適合加工盤、套、板類零件。一般具有三個直線運動坐標(biāo)，并可在工作臺上安裝一個水平軸的數(shù)控回轉(zhuǎn)臺，用以加工螺旋線類零件。對于五軸聯(lián)動的立式加工中心，可以加工汽輪機葉片、模具等復(fù)雜零件。加工中心的分類1．按照機床主要結(jié)構(gòu)分類（1）立式加工中9

指主軸軸心線為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心。臥式加工中心一般都具有3個至5個運動坐標(biāo)，常見的是三個直線運動坐標(biāo)（沿x、y、z軸方向）加一個回轉(zhuǎn)運動坐標(biāo)（回轉(zhuǎn)工作臺），它能夠使工件在一次裝夾后完成除安裝面和頂面以外的其余四個面的加工，最適合加工復(fù)雜的箱體類零件。

(2)臥式加工中心指主軸軸心線為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心。臥式加工中10(3)龍門式加工中心

主軸多為垂直設(shè)置，除自動換刀裝置以外，還帶有可更換的主軸頭附件，數(shù)控裝置的軟件功能也較齊全，能夠一機多用，尤其適用于大型或形狀復(fù)雜的工件，如飛機上的梁、框、壁板等。(3)龍門式加工中心11(4)復(fù)合加工中心

指立、臥兩用加工中心，即具有立式加工中心的功能，又有臥式加工中心的功能，工件一次安裝后能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面等五個面的加工，又稱立臥式加工中心、萬能加工中心或五面加工中心。(4)復(fù)合加工中心122．按照換刀形式分類

(1)帶刀庫、機械手的加工中心

加工中心的換刀裝置是由刀庫和機械手組成，換刀機械手完成換刀工作。

2．按照換刀形式分類(1)帶刀庫、機械手的13(2)無機械手的加工中心

這種加工中心的換刀是通過刀庫和主軸箱的配合動作來完成。一般是采用把刀庫放在主軸箱可以運動到的位置，或整個刀庫或某一刀位能移動到主軸箱可以到達(dá)的位置。刀庫中刀具的存放位置方向與主軸裝刀方向一致。換刀時，主軸運動到刀位上的換刀位置，由主軸直接取走或放回刀具。多用于采用40號以下刀柄的中小型加工中心。(3)轉(zhuǎn)塔刀庫加工中心

小型立式加工中心常采用轉(zhuǎn)塔刀庫形式，直接由轉(zhuǎn)塔刀庫旋轉(zhuǎn)完成換刀。這類加工中心主要以孔加工為主。(2)無機械手的加工中心143．按照加工精度分類

(1)普通加工中心

這類加工中心分辨率為1μm，最大進(jìn)給速度為15m／min～25m／min，定位精度為10μm左右。

(2)高精度加工中心

這類加工中心分辨率為0.1μm。最大進(jìn)給速度為15m/min～100m/min，定位精度為2μm左右。

3．按照加工精度分類(1)普通加工中心15(3)精密加工中心

指定位精度介于2μm～10μm之間的加工中心。

對于不同加工精度要求的工件，應(yīng)選用與之相適應(yīng)的加工中心。考慮機床加工精度的預(yù)留量，零件實際加工出的精度數(shù)值一般為機床定位精度的1.5倍～2倍。(3)精密加工中心16加工中心的傳動系統(tǒng)和主要結(jié)構(gòu)

JCS—018A型立式加工中心外觀圖

1-X軸的直流伺服電動機2-換刀機械手3-數(shù)控柜4-盤式刀庫5-主軸箱6-操作面板7-驅(qū)動電源柜8-工作臺9-滑座10-床身加工中心的傳動系統(tǒng)和主要結(jié)構(gòu)JCS—018A型立式加工中171．機床傳動系統(tǒng)

電動機與滾珠絲杠的連接結(jié)構(gòu)（1）主運動傳動系統(tǒng)主軸電動機采用FANUCAC12型交流伺服電動機，通過一對同步帶輪將運動傳給主軸，使主軸在22.5～2250r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可以實現(xiàn)無級調(diào)速。（2）進(jìn)給系統(tǒng)傳動系統(tǒng)JCS-018A機床的X、Y、Z三個坐標(biāo)軸的進(jìn)給運動分別由三臺功率為1.4kw的FANUC-BESKDC15型直流伺服電動機直接帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)。為了保證各軸的進(jìn)給傳動系統(tǒng)有較高的傳動精度，電動機軸和滾珠絲杠之間均采用了錐環(huán)無鍵連接和高精度十字聯(lián)軸器的連接結(jié)構(gòu)。圖為Z軸進(jìn)給裝置中電動機與絲杠連接的局部視圖1-電動機2-電動機軸3-軸套34-錐環(huán)5-聯(lián)軸節(jié)56-軸套67-絲杠1．機床傳動系統(tǒng)電動機與滾珠絲杠的連接結(jié)構(gòu)182．主軸箱

（1）主軸結(jié)構(gòu)（2）刀具的自動夾緊機構(gòu)

JCS-018A主軸箱結(jié)構(gòu)簡圖1—主軸2—拉釘3—鋼球4—前支承5—螺母6—后支承7—拉桿8—蝶形彈簧9—彈簧10—活塞11—液壓缸2．主軸箱JCS-018A主軸箱結(jié)構(gòu)簡圖19（3）主軸準(zhǔn)停裝置

主軸準(zhǔn)停裝置原理圖1-主軸定向指令2-強電時序電路3-主軸伺服單元4-主軸電動機5-同步齒形帶6-位置控制回路7-主軸端面鍵8-蝶形彈簧9-發(fā)磁體10-磁傳感器11-放大器12-定向電路機床的切削扭矩由主軸上的端面鍵來傳遞，每次機械手自動裝取刀具時必須保證刀柄上的鍵槽對準(zhǔn)主軸的端面鍵，這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位的功能。為滿足主軸這一功能而設(shè)計的裝置稱為主軸準(zhǔn)停裝置或稱為主軸定向裝置。（3）主軸準(zhǔn)停裝置主軸準(zhǔn)停裝置原理圖機床203.刀庫結(jié)構(gòu)

（1）自動換刀過程自動換刀過程示意圖1—機械手2—刀庫3—主軸4—刀套5—刀具①刀套下轉(zhuǎn)90°②機械手轉(zhuǎn)75°③刀具松開④機械手拔刀⑤交換兩刀具位置⑥機械手插刀⑦刀具夾緊⑧機械手轉(zhuǎn)180°⑨機械手反轉(zhuǎn)75°⑩刀套上轉(zhuǎn)90°3.刀庫結(jié)構(gòu)自動換刀過程示意圖①刀套下轉(zhuǎn)90°21（2）刀庫結(jié)構(gòu)

JCS-018A刀庫結(jié)構(gòu)簡圖1-直流伺服電動機2-十字聯(lián)軸節(jié)3-蝸輪4-蝸桿5-氣缸6-活塞桿7-撥叉8-螺桿9-位置開關(guān)10-定位開關(guān)11-滾子12-銷軸13-刀套14-刀盤（2）刀庫結(jié)構(gòu)JCS-018A刀庫結(jié)構(gòu)簡圖22刀套的結(jié)構(gòu)JCS-018A刀套結(jié)構(gòu)圖1-彈簧2-螺紋套3-球頭銷釘4-刀套5-滾子6-銷軸7-滾子刀套的結(jié)構(gòu)JCS-018A刀套結(jié)構(gòu)圖234．機械手結(jié)構(gòu)

（1）機械手的結(jié)構(gòu)及動作過程JCS-018A機械手傳動結(jié)構(gòu)示意圖1-位置開關(guān)2-擋環(huán)3-位置開關(guān)4-齒輪5-連接盤6-擋環(huán)7-位置開關(guān)8-銷子9-位置開關(guān)10-傳動盤11-齒輪12-擋環(huán)13-位置開關(guān)14-位置開關(guān)15-液壓缸16-機械手臂軸17-齒條18-液壓缸19-齒條20-液壓缸21-機械手4．機械手結(jié)構(gòu)JCS-018A機械手傳動結(jié)構(gòu)示意圖24機械手傳動結(jié)構(gòu)局部視圖

1-齒輪2-機械手臂軸3-連接盤4-銷子5-傳動盤6-銷子7-齒條8-活塞桿機械手傳動結(jié)構(gòu)局部視圖25（2）機械手抓刀部分的結(jié)構(gòu)

機械手抓刀部分的結(jié)構(gòu)1-手臂2-彈簧3-鎖緊銷4-彈簧5-活動銷6-錐銷7-手爪8-長銷（2）機械手抓刀部分的結(jié)構(gòu)機械手抓刀部分的結(jié)構(gòu)26這類零件端面上有平面、曲面和孔系，徑向也常分布一些徑向孔，如圖所示的十字盤。一、既有平面又有孔系的零件（1）箱體類零件7.1.2加工中心的主要加工對象（2）盤、套、板類零件這類零件端面上有平面、曲面和孔系，徑向也常分布一些徑向孔，如27二、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、普通機床難加工的零件（1）凸輪類圖所示為連桿鍛壓模具。（2）整體葉輪類（3）模具類二、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、普通機床難加工的零件（1）凸輪類圖所示為連28三、外形不規(guī)則的異形零件異形零件是指如圖所示的支架、撥叉這一類外形不規(guī)則的零件，大多要點、線、面多工位混合加工。三、外形不規(guī)則的異形零件異形零件是指如圖所示的支架、撥叉這一29四、周期性投產(chǎn)的零件用加工中心加工零件時，所需工時主要包括基本時間和準(zhǔn)備時間，其中，準(zhǔn)備時間占很大比例。例如工藝準(zhǔn)備、程序編制、零件首件試切等，這些時間往往是單件基本時間的幾十倍。四、周期性投產(chǎn)的零件用加工中心加工零件時，所需工時主要包括基30五、加工精度要求較高的中小批量零件針對加工中心加工精度高，尺寸穩(wěn)定的特點，對加工精度要求較高的中小批量零件，選擇加工中心加工，容易獲得所要求的尺寸精度和形狀位置精度，并可得到很好的互換性。五、加工精度要求較高的中小批量零件針對加工中心加工精度高，尺31六、新產(chǎn)品試件中的零件在新產(chǎn)品定型之前，需經(jīng)反復(fù)試驗和改進(jìn)。選擇加工中心試制，可省去許多通用機床加工所需的試制工裝。當(dāng)零件被修改時，只需修改相應(yīng)的程序及適當(dāng)?shù)卣{(diào)整夾具、刀具即可，節(jié)省了費用，縮短了試制周期。六、新產(chǎn)品試件中的零件在新產(chǎn)品定型之前，需經(jīng)反復(fù)試驗和改進(jìn)。327．2．1加工中心加工內(nèi)容的選擇

加工內(nèi)容選擇是指在零件選定之后，選擇零件上適合加工中心加工的表面。這種表面通常是：

（1）尺寸精度要求較高的表面。（2）相互位置精度要求較高的表面。（3）不便于普通機床加工的復(fù)雜曲線、曲面。（4）能夠集中加工的表面。

7．2加工中心加工工藝分析7．2．1加工中心加工內(nèi)容的選擇加工內(nèi)容選擇是331．加工中心零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析（1）零件的切削加工量要小，以便減少加工中心的切削加工時間，降低零件的加工成本。（2）零件上光孔和螺紋的尺寸規(guī)格盡可能少，減少加工時鉆頭、鉸刀及絲錐等刀具的數(shù)量，以防刀庫容量不夠。（3）零件尺寸規(guī)格盡量標(biāo)準(zhǔn)化，以便采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。（4）零件加工表面應(yīng)具有加工的方便性和可能性。（5）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛性，以減少夾緊變形和切削變形。

7．2．2加工中心加工零件的工藝性分析1．加工中心零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析（1）零件的切削34零件的孔加工工藝性對比實例

序號A工藝性差的結(jié)構(gòu)B工藝性好的結(jié)構(gòu)說明lA結(jié)構(gòu)不便引進(jìn)刀具，難以實現(xiàn)孔的加工2B結(jié)構(gòu)可避免鉆頭鉆入和鉆出時因工件表面傾斜而造成引偏或斷損3B結(jié)構(gòu)節(jié)省材料，減小了質(zhì)量，還避免了深孔加工4A結(jié)構(gòu)不能采用標(biāo)準(zhǔn)絲錐攻螺紋零件的孔加工工藝性對比實例序號A工藝性差的結(jié)構(gòu)B工藝性好的355B結(jié)構(gòu)減少配合孔的加工面積6B結(jié)構(gòu)孔徑從一個方向遞減或從兩個方向遞減，便于加工7B結(jié)構(gòu)可減少深孔的螺紋加工8B結(jié)構(gòu)剛性好5B結(jié)構(gòu)減少配合孔的加工面積6B結(jié)構(gòu)孔徑從一個方向遞減或從兩362．加工中心定位基準(zhǔn)的選擇

（1）盡量選擇零件上的設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。

（2）一次裝夾就能夠完成全部關(guān)鍵精度部位的加工。

（3）當(dāng)在加工中心上既加工基準(zhǔn)又完成各工位的加工時，其定位基準(zhǔn)的選擇需考慮完成盡可能多的加工內(nèi)容。

（4）當(dāng)零件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)難以重合時，應(yīng)認(rèn)真分析裝配圖紙，確定該零件設(shè)計基準(zhǔn)的設(shè)計功能，通過尺寸鏈的計算，嚴(yán)格規(guī)定定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)間的公差范圍，確保加工精度。

對于帶有自動測量功能的加工中心，可在工藝中安排坐標(biāo)系測量檢查工步，即每個零件加工前由程序自動控制用測頭檢測設(shè)計基準(zhǔn)，系統(tǒng)自動計算并修正坐標(biāo)系，從而確保各加工部位與設(shè)計基準(zhǔn)間的幾何關(guān)系。

2．加工中心定位基準(zhǔn)的選擇（1）盡量選擇零件上的設(shè)計37圖示銑頭體中φ80H7、φ80K6、φ90K6、φ95H7、φ140H7孔及D-E孔兩端面要在加工中心上加工。

圖示銑頭體中φ80H7、φ80K6、φ90K6、φ95H38下圖所示的電動機端蓋，在加工中心上一次安裝可完成所有加工端面及孔的加工。但表面上無合適的定位基準(zhǔn)，因此，在分析零件圖時，可向設(shè)計部門提出，改成圖b所示的結(jié)構(gòu)，增加三個工藝凸臺，以此作為定位基準(zhǔn)。

a)b)下圖所示的電動機端蓋，在加工中心上一次安裝可完成所有397．2．3加工中心加工工藝路線的擬訂1．平面、平面輪廓及曲面加工平面、平面輪廓及曲面加工在鏜銑類加工中心上唯一的加工方法是銑削。經(jīng)粗銑的平面，尺寸精度可達(dá)IT12～I(xiàn)T14級(指兩平面之間的尺寸)，表面組糙度Ra值可達(dá)12.5～50μm。經(jīng)粗、精銑的平面，尺寸精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T9級，表面粗糙度Ra值可達(dá)1.6～3.2μm。加工方法的選擇7．2．3加工中心加工工藝路線的擬訂1．平面、平面輪402．孔加工

（1）對于直徑大于ф30mm的已鑄出或鍛出毛坯孔的孔加工，一般采用粗鏜-半精鏜-孔口倒角-精鏜加工方案，孔徑較大的可采用立銑刀粗銑-精銑加工方案。有空刀槽時可用鋸片銑刀在半精鏜之后、精鏜之前銑削完成，也可用鏜刀進(jìn)行單刀鏜削，但單刀鏜削效率低。（2）對于直徑小于ф30mm的無毛坯孔的孔加工，通常采用锪平端面-打中心孔-鉆-擴-孔口倒角-鉸加工方案，有同軸度要求的小孔，須采用锪平端面-打中心孔-鉆-半精鏜-孔口倒角-精鏜(或鉸)加工方案。為提高孔的位置精度，在鉆孔工步前須安排锪平端面和打中心孔工步?？卓诘菇前才旁诎刖庸ぶ?、精加工之前，以防孔內(nèi)產(chǎn)生毛刺。2．孔加工413．螺紋的加工螺紋的加工根據(jù)孔徑大小，一般情況下，直徑在M6～M20之間的螺紋，通常采用攻螺紋方法加工。直徑在M6以下的螺紋，可在加工中心上完成底孔加工，再通過其它手段攻螺紋，因為在加工中心上攻螺紋不能隨機控制加工狀態(tài)，小直徑絲錐容易折斷。直徑在M20以上的內(nèi)螺紋，可采用鏜刀片鏜削加工或銑削加工。另外，還可銑外螺紋。銑螺紋3．螺紋的加工銑螺紋42（1）加工質(zhì)量要求較高的零件對加工質(zhì)量要求較高的零件，若其主要表面在上加工中心加工之前沒有經(jīng)過粗加工，則應(yīng)盡量將粗、精加工分開進(jìn)行。使零件粗加工后有一段自然時效過程，以消除殘余應(yīng)力和恢復(fù)切削力、夾緊力引起的彈性變形、切削熱引起的熱變形，必要時還可以安排人工時效處理，最后通過精加工消除各種變形。

（2）加工精度要求不高

對加工精度要求不高，而毛坯質(zhì)量較高，加工余量不大，生產(chǎn)批量很小的零件或新產(chǎn)品試制中的零件，利用加工中心的良好的冷卻系統(tǒng)，可把粗、精加工合并進(jìn)行。但粗、精加工應(yīng)劃分成兩道工序分別完成。粗加工用較大的夾緊力，精加工用較小的夾緊力。2加工階段的劃分（1）加工質(zhì)量要求較高的零件2加工階段的劃分433加工工序的劃分

a.尺寸精度——同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工順序進(jìn)行；位置精度——所有加工面先粗加工、然后半精加工、精加工分開進(jìn)行。4加工順序的安排工序集中原則:考慮加工精度及效率。3加工工序的劃分a.尺寸精度——同一44b.先面后孔c.相同工位集中加工，應(yīng)盡量按就近位置加工，縮短刀具移動距離和空行程時間。d.工作臺回轉(zhuǎn)時間小于換刀時間時，可采用刀具集中工序。e.同軸度要求很高的孔系，不能采用刀具集中工序。f.一次定位裝夾，盡可能完成所有能夠加工的表面。b.先面后孔c.相同工位集中加工，應(yīng)盡量按就近位置加工，縮短45（1）．孔加工時進(jìn)給路線的確定

1）確定xy平面內(nèi)的進(jìn)給路線①定位要迅速。對于圓周均布孔系的加工路線，要求定位精度高，定位過程盡可能快，則需在刀具不與工件、夾具和機床碰撞的前提下，應(yīng)使進(jìn)給路線最短，減少刀具空行程時間或切削進(jìn)給時間，提高加工效率。②定位要準(zhǔn)確。對于位置精度要求高的孔系加工的零件，安排進(jìn)給路線時，一定要注意孔的加工順序的安排和定位方向的一致，即采用單向趨近定位點的方法，要避免機械進(jìn)給系統(tǒng)反向間隙對孔位精度的影響。定位迅速和定位準(zhǔn)確有時兩者難以同時滿足。這時應(yīng)抓主要矛盾，若按最短路線進(jìn)給能保證定位精度，則取最短路線，反之，應(yīng)取能保證定位準(zhǔn)確的路線。5．加工路線的確定（1）．孔加工時進(jìn)給路線的確定①定位要迅速。對于圓周46圓周均布孔的最短進(jìn)給路線設(shè)計示例

圓周均布孔的最短進(jìn)給路線設(shè)計示例47孔系的準(zhǔn)確定位進(jìn)給路線設(shè)計示例

孔系的準(zhǔn)確定位進(jìn)給路線設(shè)計示例482）確定z向(軸向)的進(jìn)給路線

刀具在z向的進(jìn)給路線分為快速移動進(jìn)給路線和工作進(jìn)給路線。刀具先從初始平面快速運動到距工件加工表面一定距離的R平面(距工件加工表面一切入距離的平面)上，然后按工作進(jìn)給速度運動進(jìn)行加工。

刀具z向進(jìn)給路線設(shè)計示例

—→—快速移動進(jìn)給路線…→—工作進(jìn)給路線2）確定z向(軸向)的進(jìn)給路線刀具在z向的進(jìn)給路線49在工作進(jìn)給路線中，工作進(jìn)給距離ZF包括被加工孔的深度H、刀具的切入距離Za和切出距離Zo(加工通孔)，如圖所示。加工不通孔時，工作進(jìn)給距離為ZF=Za+H+Tt

加工通孔時，工作進(jìn)給距離為ZF=Za+H+Tt+Zo

工作進(jìn)給距離計算圖

a)加工不通孔時的工作進(jìn)給距離b)加工通孔時的工作進(jìn)給距離在工作進(jìn)給路線中，工作進(jìn)給距離ZF包括被加工孔的深度50（2）銑削加工時進(jìn)給路線的確定銑削加工的表面有平面、平面輪廓、各種槽及空間曲面等，表面形狀不同，進(jìn)給路線也就不一樣。但總的可分為切削進(jìn)給和z向快速移動進(jìn)給兩種路線。銑削加工進(jìn)給路線對加工中心銑削加工同樣適用。（1）銑削開口不通槽時，銑刀在z向可直接快速移動到位，不需工作進(jìn)給。（2）銑削封閉槽(如鍵槽)時，銑刀需有一切入距離，先快速移動到距工件表面一切入距離的位置上，然后以工作進(jìn)給速度進(jìn)給至銑削深度。（3）銑削輪廓及通槽時，銑刀需有一切出距離，可直接快速移動到距工件加工表面一切出距離的位置上。（2）銑削加工時進(jìn)給路線的確定銑削加工的表面有平面51a)銑削開口不通槽b)銑削封閉槽c)銑削輪廓及通槽

銑刀在z向的進(jìn)給路線

a)銑削開口不通槽b)銑削封閉槽527.2.4加工中心加工工序的設(shè)計夾具的選擇1.加工中心夾具的選擇與使用，主要有以下幾方面：（1）根據(jù)加工中心機床特點和加工需要，目前常用的夾具類型有專用夾具，組合夾具，可調(diào)夾具，成組夾具以及工件統(tǒng)一基準(zhǔn)定位裝夾系統(tǒng)。在選擇時要綜合考慮各種因素，選擇較經(jīng)濟，較合理的夾具形式。7.2.4加工中心加工工序的設(shè)計夾具的選擇53（2）加工中心的高柔性要求其夾具比普通機床結(jié)構(gòu)的夾具更緊湊，簡單，夾緊動作更迅速，準(zhǔn)確，盡量減少輔助時間，操作更方便，省力，安全。（3）為保持工件在本次定位裝夾中所有需要完成的代加工面充分暴露在外，夾具要盡量開敞，夾緊工件的空間位置能低則低，必須給刀具運動軌跡留空間。（4）考慮機床主軸與工作臺之間的最小距離和刀具的裝夾長度，夾具在機床工作臺上的安裝位置應(yīng)確保在主軸的行程范圍內(nèi)能使工件的加工內(nèi)容全部完成。（2）加工中心的高柔性要求其夾具比普通機床結(jié)構(gòu)的夾具更緊湊，54（5）自動換刀和交換工作臺時不能與夾具或工件發(fā)生干涉。（6）有時，夾具上的定位塊是安裝工件時使用的，在加工過程中，為滿足前后左右各個工位的加工，防止干涉，工件夾緊后即可拆去。對此，要考慮拆除定位元件后，工件的定位精度的保持問題。（7）盡量不要在加工中途更換夾緊點，當(dāng)必須要更換夾緊點時，要特別注意不能因更換夾緊點而破壞定位精度，必要時應(yīng)在工藝文件中注明。（5）自動換刀和交換工作臺時不能與夾具或工件發(fā)生干涉。552.確定零件在機床工作臺上的最佳位置在臥式加工中心上加工零件時，工作臺要帶著工件旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行多工位加工，這時就要考慮零件在機床工作臺上的最佳位置。該位置是在技術(shù)準(zhǔn)備過程中根據(jù)機床行程，考慮各種干涉情況，優(yōu)化匹配各部位刀具長度而確定的。如果考慮不周，將會造成機床超程，需要更換刀具，重新試切，影響加工精度和加工效率，也增大了出現(xiàn)廢品的可能性。2.確定零件在機床工作臺上的最佳位置567.2.4.2刀具的選擇2刀具的種類

除銑刀以外，加工中心使用比較多的是孔加工刀具，包括加工各種大小孔徑的麻花鉆、擴孔鉆、锪孔鉆、鉸刀、鏜刀、絲錐以及螺紋銑刀等。1對刀具的要求

刀具能夠承受高速切削和強力切削，性能要穩(wěn)定，一般選用硬質(zhì)合金、CBN、金剛石刀具。7.2.4.2刀具的選擇2刀具的種類1對刀具的要求573.刀柄刀柄是機床主軸和刀具之間的連接工具。刀柄應(yīng)滿足機床主軸的自動松開和拉緊定位、刀庫中的存儲和識別以及換刀機械手的夾持和搬運等需要。刀柄的選用要和機床的主軸孔相對應(yīng)，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。加工中心上一般都采用7：24圓錐刀柄。這類刀柄不能自鎖，換刀比較方便，比直柄有較高的定心精度和剛度。其錐柄部分和機械抓拿部分均有相應(yīng)的國際和國家標(biāo)準(zhǔn)。固定在刀柄尾部且與主軸內(nèi)拉緊機構(gòu)相適應(yīng)的拉釘也已標(biāo)準(zhǔn)化。3.刀柄58自動換刀機床用7:24圓錐工具柄部簡圖

自動換刀機床用7:24圓錐工具柄部簡圖59拉釘

拉釘60工具系統(tǒng)

把通用性較強的幾種裝夾工具(例如裝夾銑刀、鏜刀、擴鉸刀、鉆頭和絲錐等)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化就成為通常所說的工具系統(tǒng)。工具系統(tǒng)分為整體式結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)兩大類。

①整體式結(jié)構(gòu)鏜銑類工具系統(tǒng)把工具柄部和裝夾刀具的工作部分連成一體。不同品種和規(guī)格的工作部分都必須帶有與機床主軸相連接的柄部②模塊式結(jié)構(gòu)是把工具的柄部和工作部分分開，制成系統(tǒng)化的主柄模塊、中間模塊和工作模塊，每類模塊中又分為若干小類和規(guī)格，然后用不同規(guī)格的中間模塊，組裝成不同用途、不同規(guī)格的模塊式工具。工具系統(tǒng)把通用性較強的幾種裝夾工具(例如裝夾銑61

TSG82整體式工具系統(tǒng)TSG82整體式工具系統(tǒng)62

模塊式刀柄整體式刀柄

模塊式刀柄63常用刀柄類型（1）ER彈簧夾頭刀柄（2）強力夾頭刀柄（3）莫氏錐度刀柄（4）側(cè)固式刀柄（5）面銑刀刀柄（6）鉆夾頭刀柄（7）絲錐夾頭刀柄（8）鏜刀刀柄（9）增速刀柄（10）中心冷卻刀柄（11）轉(zhuǎn)角刀柄（12）多軸刀柄常用刀柄類型（1）ER彈簧夾頭刀柄64選擇刀柄的注意事項

①刀柄結(jié)構(gòu)形式的選擇，需要考慮多種因素。對一些長期反復(fù)使用，不需要拼裝的簡單刀柄，如在零件外輪廓上加工時用的面銑刀刀柄、彈簧夾頭刀柄及鉆夾頭刀柄等以配備整體式刀柄為宜。當(dāng)加工孔徑、孔深經(jīng)常變化的多品種、小批量零件時，以選用模塊式工具為宜。當(dāng)應(yīng)用的加工中心較多時，應(yīng)選用模塊式工具。

②刀柄數(shù)量應(yīng)根據(jù)要加工零件的規(guī)格、數(shù)量、復(fù)雜程度以及機床的負(fù)荷等配置。一般是所需刀柄的2～3倍。

③刀柄的柄部應(yīng)與機床相配。加工中心的主軸孔多選定為不自鎖的7:24錐度。在選擇刀柄時，應(yīng)弄清楚選用的機床應(yīng)配用符合哪個標(biāo)準(zhǔn)的工具柄部，要求工具的柄部應(yīng)與機床主軸孔的規(guī)格(40號、45號還是50號)相一致；工具柄部抓拿部位要能適應(yīng)機械手的形態(tài)位置要求；拉釘?shù)男螤睢⒊叽缫c主軸里的拉緊機構(gòu)相匹配。選擇刀柄的注意事項①刀柄結(jié)構(gòu)形式的選擇，需要考慮多65（1）對加工中心刀具的基本要求針對加工中心刀具的結(jié)構(gòu)特點，有以下幾點基本要求：①刀具的長度在滿足使用要求的前提下盡可能短。②同一把刀具多次裝入機床主軸錐孔時，刀刃的位置應(yīng)重復(fù)不變。③刀刃相對于主軸的一個固定點的軸向和徑向位置應(yīng)能準(zhǔn)確調(diào)整。即刀具必須能夠以快速簡單的方法準(zhǔn)確地預(yù)調(diào)到一個固定的幾何尺寸?？准庸さ毒呒捌溥x擇（1）對加工中心刀具的基本要求針對加工中66①鉆孔刀具及其選擇鉆孔刀具較多，有普通麻花鉆、可轉(zhuǎn)位淺孔鉆及扁鉆等。應(yīng)根據(jù)工件材料、加工尺寸及加工質(zhì)量要求等合理選用。在加工中心上鉆孔，大多是采用普通麻花鉆。麻花鉆有高速鋼和硬質(zhì)合金兩種，它主要由工作部分和柄部組成。麻花鉆工作部分包括切削部分和導(dǎo)向部分。根據(jù)柄部不同，麻花鉆有莫氏錐孔和圓柱柄兩種。麻花鉆有標(biāo)準(zhǔn)型和加長型。鉆削直徑在20～60mm、孔的深徑比小于等于3的中等淺孔時，可選用可轉(zhuǎn)位淺孔鉆。對深徑比大于5而小于100的深孔，因其加工中散熱差，排屑困難，鉆桿剛性差，易使刀具損壞和引起孔的軸線偏斜，影響加工精度和生產(chǎn)率，故應(yīng)選用深孔刀具加工?？准庸さ毒叩倪x擇①鉆孔刀具及其選擇鉆孔刀具較多，有普通麻花鉆、可轉(zhuǎn)67第七章-加工中心加工工藝ppt課件68②擴孔刀具及其選擇擴孔多采用擴孔鉆，也有采用鏜刀擴孔的。標(biāo)準(zhǔn)擴孔鉆一般有3～4條主切削刃，切削部分的材料為高速鋼或硬質(zhì)合金，結(jié)構(gòu)形式有直柄式、錐柄式和套式等。在小批量生產(chǎn)時，常用麻花鉆改制。擴孔直徑較小時，可選用直柄式擴孔鉆，擴孔直徑中等時，可選用錐柄式擴孔鉆，擴孔直徑較大時，可選用套式擴孔鉆。

②擴孔刀具及其選擇擴孔多采用擴孔鉆，也有采用鏜刀擴69③鏜孔刀具及其選擇鏜孔所用刀具為鏜刀。鏜刀種類很多，按切削刃數(shù)量可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。

單刃鏜刀a)通孔鏜刀b)階梯孔鏜刀c)盲孔鏜刀

1-調(diào)節(jié)螺釘2-緊固螺釘③鏜孔刀具及其選擇鏜孔所用刀具為鏜刀。鏜刀種類很多70微調(diào)鏜刀1-刀體2-刀片3-調(diào)整螺母4-刀桿5-螺母6-拉緊螺釘7-導(dǎo)向鍵

71鏜削大直徑的孔可選用下圖所示的雙刃鏜刀。大直徑不重磨可調(diào)鏜刀系統(tǒng)鏜削大直徑的孔可選用下圖所示的雙刃鏜刀。大直徑不重磨可調(diào)鏜刀72④鉸孔刀具及其選擇加工中心上使用的鉸刀多是通用標(biāo)準(zhǔn)鉸刀。此外，還有機夾硬質(zhì)合金刀片單刃鉸刀和浮動鉸刀等。通用標(biāo)準(zhǔn)鉸刀有直柄、錐柄和套式三種。錐柄鉸刀直徑為10～32mm，直柄鉸刀直徑為6～20mm，小孔直柄鉸刀直徑為1～6mm，套式鉸刀直徑為25～80mm。加工精度為IT8～I(xiàn)T9級、表面粗糙度Ra為0.8～1.6μm的孔時，多選用通用標(biāo)準(zhǔn)鉸刀。加工IT5～I(xiàn)T7級、表面粗糙度Ra為0.7μm的孔時，可采用機夾硬質(zhì)合金刀片的單刃鉸刀。鉸削精度為IT6～I(xiàn)T7級，表面祖糙度Ra為0.8～1.6μm的大直徑通孔時，可選用專為加工中心設(shè)計的浮動鉸刀。④鉸孔刀具及其選擇加工中心上使用的鉸刀多是通用標(biāo)準(zhǔn)73機用鉸刀a)直柄機用鉸刀b)錐柄機用鉸刀c)套式機用鉸刀d)切削校準(zhǔn)部分角度

744刀具尺寸的確定

刀具尺寸包括直徑尺寸和長度尺寸?？准庸さ毒叩闹睆匠叽绺鶕?jù)被加工孔直徑確定。

在加工中心上，刀具長度一般是指主軸端面至刀尖的距離，包括刀柄和刃具兩部分。刀具長度的確定原則是：在滿足各個部位加工要求的前提下，盡量減小刀具長度，以提高工藝系統(tǒng)剛性。

加工中心刀具長度4刀具尺寸的確定刀具尺寸包括直徑尺寸和長度尺寸。757.2.4.3切削用量的選擇

1.主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速n(單位為r／min)根據(jù)選定的切削速度vc(單位為m/min)和加工直徑或刀具直徑來計算：2.進(jìn)給速度孔加工工作進(jìn)給速度根據(jù)選擇的進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速按式vf=nf計算。銑削加工工作進(jìn)給速度按式vf=fzzn計算（銑刀轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進(jìn)給量fz）。攻螺紋時進(jìn)給量的選擇決定于螺紋的導(dǎo)程，由于使用了帶有浮動功能的攻螺紋夾頭，攻螺紋時工作進(jìn)給速度vf(單位為mm/min)可略小于理論計算值，即vf≤Pn。7.2.4.3切削用量的選擇1.主軸轉(zhuǎn)速2.進(jìn)給速76在確定工作進(jìn)給速度時，要注意一些特殊情況：

（1）例如在高速進(jìn)給的輪廓加工中，由于工藝系統(tǒng)的慣性在拐角處易產(chǎn)生如圖所示的“超程”和“過切”現(xiàn)象，因此在拐角處應(yīng)選擇變化的進(jìn)給速度，接近拐角時減速，過了拐角后加速。（2）當(dāng)加工圓弧段時，切削點的實際進(jìn)給速度vT并不等于選定的刀具中心進(jìn)給速度vf。a)超程b)過切拐角處的超程和過切

切削圓弧的進(jìn)給速度

加工外圓弧時，切削點實際進(jìn)給速度為即vT＜vf；加工內(nèi)圓弧時，即vT＞vf

如果R≈r時，則切削點的實際進(jìn)給速度將變得非常大，有可能損傷刀具或工件。所以要考慮到圓弧半徑對工作進(jìn)給速度的影響。在確定工作進(jìn)給速度時，要注意一些特殊情況：（1）例77第七章-加工中心加工工藝ppt課件78第七章-加工中心加工工藝ppt課件79第七章-加工中心加工工藝ppt課件80

7.2.5刀具預(yù)調(diào)與換刀點（1）刀具預(yù)調(diào)

確定各工序所用刀具在刀柄上裝夾好后的軸向尺寸和徑向尺寸，供加工時使用。一般采用機外對刀儀進(jìn)行預(yù)調(diào)。7.2.5刀具預(yù)調(diào)與換刀點（1）刀具預(yù)調(diào)81刀具測量直徑刀具測量直徑82使用測量裝置（如刀具預(yù)調(diào)儀）獲得刀具尺寸的方法:機上調(diào)整刀具浪費時間。非常困難。操作者沒有機會和條件詳細(xì)檢查切削刀具的微觀狀況。

采用機床本身進(jìn)行測量，存在問題：使用測量裝置（如刀具預(yù)調(diào)儀）獲得刀具尺寸的方法:機上調(diào)整刀具837.2.5.2刀具預(yù)調(diào)儀的選用與管理1.刀具預(yù)調(diào)儀的分類2.刀具預(yù)調(diào)儀的選用3.刀具預(yù)調(diào)儀的驗收和管理7