加工中心加工工藝

第6章加工中心加工工藝

6.1加工中心的主要特點(diǎn)及功能6.2加工中心的刀具、夾具及加工工藝6.3典型零件加工工藝分析

2023/1/311工業(yè)設(shè)計(jì)史6.1加工中心的主要特點(diǎn)及功能加工中心（MachiningCenter，簡稱MC）是一種具有復(fù)合加工功能的數(shù)控機(jī)床，是集銑削、鉆削、鉸削、鏜削、攻螺紋于一體的多功能機(jī)械加工設(shè)備。加工中心最初是從數(shù)控銑床發(fā)展而來的，與銑床的最大區(qū)別是加工中心是帶有到庫和自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，又稱為自動換刀數(shù)控機(jī)床或多工序數(shù)控機(jī)床。2023/1/312工業(yè)設(shè)計(jì)史6.1.1加工中心的分類主軸位置立式臥式立臥轉(zhuǎn)換2023/1/313工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/314工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/315工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/316工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/317工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/318工業(yè)設(shè)計(jì)史按照自動換刀裝置分類換刀裝置轉(zhuǎn)塔頭加工中心刀庫+主軸換刀加工中心刀庫+機(jī)械手+主軸換刀加工中心刀庫+機(jī)械手+雙主軸換刀加工中心2023/1/319工業(yè)設(shè)計(jì)史T01刀庫+主軸換刀加工中心2023/1/3110工業(yè)設(shè)計(jì)史6.1.2加工中心的基本組成和主要技術(shù)參數(shù)X/Y/Z軸mm1.250(1.150*)/710/710主軸功率(40/100%DC)kW15/10扭矩(40/100%DC)Nm130/87轉(zhuǎn)速范圍rpm12.000X/Y/Z進(jìn)給/快移速度m/min30/30/30刀柄SK40(HSK-A63)刀庫容量把32工作臺尺寸mm1.500x800裝夾重量（固定工作臺）kg1.100配有19"液晶顯示屏DMGERGOline?Control控制面板2023/1/3111工業(yè)設(shè)計(jì)史加工中心的刀庫種類及換刀形式刀庫種類直線刀庫圓盤刀庫鏈?zhǔn)降稁炱渌稁?023/1/3112工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/3113工業(yè)設(shè)計(jì)史6.1.3加工中心的特點(diǎn)特點(diǎn)加工精度高精度穩(wěn)定表面質(zhì)量好加工效率高2023/1/3114工業(yè)設(shè)計(jì)史加工中心的特點(diǎn)機(jī)床的剛性高、抗震性好；傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，傳遞精度精度高，速度快，常采用滾珠絲杠副、靜壓蝸桿蝸輪條、預(yù)加載賀雙齒輪副；主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，無齒輪箱變速系統(tǒng)（1-2級）；導(dǎo)軌采用耐磨和新結(jié)構(gòu)，能長期保持導(dǎo)軌的精度；設(shè)有刀庫和換刀機(jī)構(gòu)、多工作臺。2023/1/3115工業(yè)設(shè)計(jì)史6.1.4加工中心的加工對象加工對象箱體類復(fù)雜曲面類異形類盤套板類高精度試制品2023/1/3116工業(yè)設(shè)計(jì)史6.2加工中心的主要特點(diǎn)及功能6.2.1加工中心的刀具2023/1/3117工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/3118工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/3119工業(yè)設(shè)計(jì)史(1)加工中心對數(shù)控刀具的基本要求刀具要求切削性能刀具精度刀具材料2023/1/3120工業(yè)設(shè)計(jì)史（2）刀具的種類加工中心刀具按工藝用途可分為銑、鏜、鉆、螺紋加工幾類平面類加工刀具：盤銑刀，端銑刀、球頭銑刀和成型銑刀、硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀孔加工類刀具：鉆、鏜、鉸、擴(kuò)、深孔鉆2023/1/3121工業(yè)設(shè)計(jì)史（3）刀具的選擇1）刀柄的選擇（BT、HSK7:24）刀柄的錐度與主軸的錐度必須同規(guī)格，且具有良好的配合，一般要求配合面接觸度在70%以上；刀柄的硬度一般應(yīng)比主軸的硬度低，否則會損害主軸孔的精度；與其他主軸具有通用性；2023/1/3122工業(yè)設(shè)計(jì)史2）刀頭的選擇選擇合適的刀具形狀和精度，以滿足零件形狀精度和尺寸精度的加工要求;選擇合適的刀片材料和刀片形狀，以充分發(fā)揮刀具的切削性能刀具幾何尺寸的選擇則根據(jù)加工條件具體確定2023/1/3123工業(yè)設(shè)計(jì)史6.2.2加工中心夾具（1）加工中心夾具的基本要求夾具要求敞開加工面換刀換工作臺時(shí)不干涉剛性和穩(wěn)定性好2023/1/3124工業(yè)設(shè)計(jì)史（2）加工中心常用夾具類型夾具類型通用夾具專用夾具多工位夾具氣動或液壓夾具2023/1/3125工業(yè)設(shè)計(jì)史分度頭2023/1/3126工業(yè)設(shè)計(jì)史平臺夾具2023/1/3127工業(yè)設(shè)計(jì)史6.2.3加工中心加工工藝（1）零件的工藝分析包括零件圖的完整性、正確性和技術(shù)要求，分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性和定位基準(zhǔn)等結(jié)構(gòu)工藝性加工量要小光孔和螺紋的規(guī)格要少尺寸規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化加工表面應(yīng)具有方便性可能性有足夠的剛度2023/1/3128工業(yè)設(shè)計(jì)史（2）加工中心加工工藝路線銑、鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、攻螺紋平面、平面輪廓、曲面、臺階、孔、螺紋2023/1/3129工業(yè)設(shè)計(jì)史1）加工方法的選擇平面、平面輪廓及曲面在鏜銑加工中心上唯一的加工方法是銑削孔加工方法比較多，有鉆孔、擴(kuò)孔、鉸擴(kuò)和鏜孔。對于螺紋加工，M6-M20:攻螺紋方法加工；<M6,采用其他方法加工；直徑在>M20,采用鏜的辦法。2023/1/3130工業(yè)設(shè)計(jì)史2)加工階段的劃分一般情況下，加工中心上的零件已經(jīng)在其他機(jī)床上經(jīng)過粗加工，加工中心只要完成最好的精加工，不必進(jìn)行加工階段的劃分。3）加工工序的劃分加工中心通常按工序集中原則劃分工序，主要從精度和效率方法考慮2023/1/3131工業(yè)設(shè)計(jì)史4）加工順序的安排加工中心安排加工順序同樣要遵循基面先行、先粗后精、先主后次及先面后孔的一般原則減少換刀次數(shù)，節(jié)省輔助時(shí)間。一般情況下，每換一把新刀后，運(yùn)用平移工作臺或回轉(zhuǎn)工作臺等完成盡可能多的工作每道工序盡量減少刀具的空行程移動量，按照路線最短安排加工表面的加工順序2023/1/3132工業(yè)設(shè)計(jì)史5）加工路線的確定確定加工路線時(shí)，要保證精度前提下，保證計(jì)算簡單、走刀路線短、空刀時(shí)間少。主要是孔加工和銑削加工孔加工進(jìn)給路線的確定T01切入平面定位準(zhǔn)確和定位迅速2023/1/3133工業(yè)設(shè)計(jì)史銑削加工進(jìn)給路線的確定銑削開口不通槽時(shí)，銑刀在Z向直接快速移動到位，無需工作進(jìn)給銑削封閉槽時(shí)，銑刀需要有一切入距離銑削輪廓及通槽時(shí)，應(yīng)該有切出距離2023/1/3134工業(yè)設(shè)計(jì)史（4）加工余量的確定加工余量應(yīng)保證圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度和精度考慮設(shè)備剛度、加工方法、零件變形等考慮熱處理變形考慮零件大小2023/1/3135工業(yè)設(shè)計(jì)史(5)切削用量的確定在具體選擇時(shí)，要根據(jù)機(jī)床說明書中的規(guī)定和要求及刀具耐用度去選擇和計(jì)算，并結(jié)合實(shí)踐進(jìn)行確定2023/1/3136工業(yè)設(shè)計(jì)史6.3典型零件加工工藝分析6.3.1蓋板零件毛坯尺寸為：160mm×160mm×20mm，HT200已知條件：A面已加工完2023/1/3137工業(yè)設(shè)計(jì)史（1）工藝分析加工對象為面、孔、螺紋面：B面孔：φ60H7

Φ12h8/4×φ16螺紋：4×M16-H72023/1/3138工業(yè)設(shè)計(jì)史(2)選擇設(shè)備加工對象為面、孔、螺紋面：B面孔：φ60H7

Φ12h8/4×φ16螺紋：4×M16-H7立式加工中行程精度刀具數(shù)聯(lián)動軸數(shù)2023/1/3139工業(yè)設(shè)計(jì)史1)加工方法的選擇加工對象為面、孔、螺紋面：B面:粗銑——精銑孔：φ60H7：

粗鏜-半精鏜-精鏜

Φ12h8/4×φ16：中心孔-鉆孔-擴(kuò)孔-鉸孔

Φ16：锪孔螺紋：4×M16-H7：中心鉆-鉆孔-擴(kuò)孔粗鉸孔-精鉸-功螺紋（3）加工工藝設(shè)計(jì)2023/1/3140工業(yè)設(shè)計(jì)史加工對象為面、孔、螺紋2）確定加工順序2023/1/3141工業(yè)設(shè)計(jì)史3)確定裝夾方案和選擇夾具選擇通用臺鉗作為夾具以A和側(cè)面作為定位面，側(cè)面作為加緊面2023/1/3142工業(yè)設(shè)計(jì)史面：B面:粗銑——精銑孔：φ60H7：

粗鏜-半精鏜-精鏜

Φ12h8/4×φ16：中心孔-鉆孔-擴(kuò)孔-鉸孔

Φ16：锪孔螺紋：4×M16-H7：中心鉆-鉆孔-擴(kuò)孔-粗鉸孔-精鉸-功螺紋4）刀具的選擇2023/1/3143工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/3144工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/3145工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/3146工業(yè)設(shè)計(jì)史5）確定進(jìn)給路線B面的加工：面銑刀可用于粗加工、也可用于精加工2023/1/3147工業(yè)設(shè)計(jì)史鏜φ60H7進(jìn)給路線2023/1/3148工業(yè)設(shè)計(jì)史打中心孔進(jìn)給路線2023/1/3149工業(yè)設(shè)計(jì)史Φ12h8-鉆擴(kuò)鉸2023/1/3150工業(yè)設(shè)計(jì)史問題：如果孔的精度為H6應(yīng)該如何走刀？2023/1/3151工業(yè)設(shè)計(jì)史锪φ16孔2023/1/3152工業(yè)設(shè)計(jì)史螺紋加工2023/1/3153工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/3154工業(yè)設(shè)計(jì)史6.3.2盤套類加工已知材料為45鋼，毛坯為棒料2023/1/3155工業(yè)設(shè)計(jì)史（1）分析圖紙、確定加工方案外圓平面偏心孔螺紋孔倒角锪孔2023/1/3156工業(yè)設(shè)計(jì)史1、車外圓φ100f9，80，普通車床2、銑平面，保證尺寸75，立銑3、加工中心加工孔，臥式加工中心（2）選擇加工設(shè)備2023/1/3157工業(yè)設(shè)計(jì)史（3）加工方法的選擇φ35H7孔:鉆中心孔-鉆孔-粗鏜-半精鏜-鉸孔-倒角Φ15H7孔：中心孔-鉆孔-擴(kuò)孔-鉸孔Φ60孔：粗銑-精銑Φ11：中心孔-鉆孔Φ17：锪孔M6-6H：中心孔-鉆底孔-孔倒角-攻螺紋2023/1/3158工業(yè)設(shè)計(jì)史（4）確定加工順序φ35H7孔:鉆中心孔-鉆孔-粗鏜-半精鏜-鉸孔-倒角Φ60孔：粗銑-精銑Φ11：中心孔-鉆孔Φ17：锪孔M6-6H：中心孔-鉆底孔-孔倒角-攻螺紋Φ15H7孔：中心孔-鉆孔-擴(kuò)孔-鉸孔2023/1/3159工業(yè)設(shè)計(jì)史（5）確定裝夾方式和選擇夾具2023/1/3160工業(yè)設(shè)計(jì)史（5）刀具的選擇2023/1/3161工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/1/3162工業(yè)設(shè)計(jì)史6.3.3模具類零件

圖為盒型模具的凹模零件圖，該盒型模具為單件生產(chǎn)，零件材料為T8A，分析其數(shù)控加工工藝2023/1/3163工業(yè)設(shè)計(jì)史（1）零件圖工藝性分析2023/1/3164工業(yè)設(shè)計(jì)史該盒型模具為單件生產(chǎn)，零件材料為T8A，外形為一個(gè)六面體，內(nèi)腔型面復(fù)雜。主要結(jié)構(gòu)是由多個(gè)曲面組成的凹型型腔，型腔四周的斜平面之間采用半徑為7.6㎜的圓弧面過渡，斜平面與底平面之間采用半徑為5㎜的圓弧面過渡，在模具的底平面上有一個(gè)四周也為斜平面的錐臺。模具的外部結(jié)構(gòu)較為簡單，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的長方體。因此零件的加工以凹型型腔為重點(diǎn)。

2023/1/3165工業(yè)設(shè)計(jì)史（2）選擇設(shè)備

根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用VP1050立式鏜銑床加工中心。

2023/1/3166工業(yè)設(shè)計(jì)史（3）確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式零件直接安裝在機(jī)床工作臺面上，用兩塊壓板壓緊。（4）確定加工順序及進(jìn)給路線 ①粗加工整個(gè)型腔，去除大部分加工余量。②半精加工和精加工上型腔。③半精加工和精加工下型腔。④對底平面上的錐臺四周表面進(jìn)行精加工。2023/1/3167工業(yè)設(shè)計(jì)史（5）刀具選擇2023/1/3168工業(yè)設(shè)計(jì)史6.3.4葉輪加工2023/1/3169工業(yè)設(shè)計(jì)史課程總結(jié)2023/1/3170工業(yè)設(shè)計(jì)