數(shù)控鏜銑機(jī)床和工藝概述課件

數(shù)控鏜銑、加工中心的工藝特點(diǎn)數(shù)控鏜銑、加工中心加工的典型零件數(shù)控鏜銑、加工中心加工工藝的制定數(shù)控鏜銑、加工中心所使用的刀具類型及其特點(diǎn)數(shù)控鏜銑、加工中心機(jī)床的類型1數(shù)控鏜銑、加工中心的工藝特點(diǎn)1立式龍門式臥式主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)高速加工中心第一節(jié)數(shù)控鏜銑、加工中心機(jī)床的類型2立式龍門式臥式主要技主要技主要技主要技高速加第一節(jié)數(shù)控立式加工中心主要技術(shù)參數(shù)3立式加工中心主要技術(shù)參數(shù)3臥式加工中心主要技術(shù)參數(shù)4臥式加工中心主要技術(shù)參數(shù)4龍門式加工中心主要技術(shù)參數(shù)5龍門式加工中心主要技術(shù)參數(shù)5高速加工中心主要技術(shù)參數(shù)6高速加工中心主要技術(shù)參數(shù)6

三坐標(biāo)數(shù)控鏜銑床與加工中心的共同特點(diǎn)是除具有普通銑床的工藝性能外，還具有加工形狀復(fù)雜的二維以至三維復(fù)雜輪廓的能力。這些復(fù)雜輪廓零件的加工有的只需二軸聯(lián)動(如二維曲線、二維輪廓和二維區(qū)域加工)，有的則需三軸聯(lián)動(如三維曲面加工)，它們所對應(yīng)的加工一般相應(yīng)稱為二軸(或2.5軸)加工與三軸加工。對于三坐標(biāo)加工中心(無論是立式還是臥式)，由于具有自動換刀功能，適于多工序加工，如箱體等需要銑、鉆、鉸及攻螺紋等多工序加工的零件。一、三坐標(biāo)數(shù)控鏜銑床/加工中心的工藝特點(diǎn)第二節(jié)數(shù)控鏜銑、加工中心的工藝特點(diǎn)7三坐標(biāo)數(shù)控鏜銑床與加工中心的共同特點(diǎn)是除具有普三軸加工實(shí)例加工模具示意圖技術(shù)數(shù)據(jù)粗加工半精加工

精加工

8加工模具示意圖技術(shù)數(shù)據(jù)粗加工半精加工精加工8

四坐標(biāo)是指在X、Y和Z三個平動坐標(biāo)軸基礎(chǔ)上增加一個轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸(A或B)，且四個軸一般可以聯(lián)動。其中，轉(zhuǎn)動軸既可以作用于刀具(刀具擺動型)，也可以作用于工件(工作臺回轉(zhuǎn)／擺動型)；機(jī)床既可以是立式的也可以是臥式的；此外，轉(zhuǎn)動軸既可以是A軸(繞X軸轉(zhuǎn)動)也可以是B軸(繞Y軸轉(zhuǎn)動)。由此可以看出，四坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床可具有多種結(jié)構(gòu)類型，但除大型龍門式機(jī)床上采用刀具擺動外，實(shí)際中多以工作臺旋轉(zhuǎn)／擺動的結(jié)構(gòu)居多。但不管是哪種類型，其共同特點(diǎn)是相對于靜止的工件來說，刀具的運(yùn)動位置不僅是任意可控的，而且刀具軸線的方向在刀具擺動平面內(nèi)也是可以控制的，從而可根據(jù)加工對象的幾何特征按保持有效切削狀態(tài)或根據(jù)避免刀具干涉等需要來調(diào)整刀具相對零件表面的姿態(tài)。因此，四坐標(biāo)加工可以獲得比三坐標(biāo)加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果。四坐標(biāo)臥式加工中心二、四坐標(biāo)數(shù)控鏜銑床/加工中心的工藝特點(diǎn)9四坐標(biāo)是指在X、Y和Z三個平動

對于五坐標(biāo)機(jī)床，都具有兩個回轉(zhuǎn)坐標(biāo)。相對于靜止的工件來說，其運(yùn)動合成可使刀具軸線的方向在一定的空間內(nèi)(受機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)限制)任意控制，從而具有保持最佳切削狀態(tài)及有效避免刀具干涉的能力。因此，五坐標(biāo)加工又可以獲得比四坐標(biāo)加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果，特別適宜于三維曲面零件的高效高質(zhì)量加工以及異型復(fù)雜零件的加工。采用五軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅加工表面粗糙度低，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，一臺五軸聯(lián)動機(jī)床的效率可以等于兩臺三軸聯(lián)動機(jī)床。五坐標(biāo)臥式加工中心三、五坐標(biāo)數(shù)控鏜銑床/加工中心的工藝特點(diǎn)10對于五坐標(biāo)機(jī)床，都具有兩個回轉(zhuǎn)坐標(biāo)。相對于靜主軸頭旋轉(zhuǎn)型復(fù)合型——主軸和工作臺旋轉(zhuǎn)型五坐標(biāo)機(jī)床的類型及加工實(shí)例實(shí)例1實(shí)例211主軸頭旋轉(zhuǎn)型復(fù)合型——主軸和工作臺旋轉(zhuǎn)型五坐標(biāo)機(jī)床的類型及加課堂討論

對于如圖所示形狀零件上三個直槽，比較分別采用三坐標(biāo)和五坐標(biāo)加工中心加工對零件加工的影響（從裝夾、加工精度和效率等方面比較）。12課堂討論對于如圖所示形狀零件上三個直槽，比較分

高速加工技術(shù)是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，擁有高效率、高精度及高表面質(zhì)量等特征。有關(guān)高速加工的含義，通常有如下幾種觀點(diǎn)：切削速度很高，通常認(rèn)為其速度超過普通切削的5-10倍；機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速很高，一般將主軸轉(zhuǎn)速在10000-20000r/min以上定為高速切削；進(jìn)給速度很高，通常達(dá)15-50m/min，最高可達(dá)90m/min；對于不同的切削材料和所釆用的刀具材料，高速切削的含義也不盡相同。其優(yōu)點(diǎn)在于：加工時間短，效率高。高速切削的材料去除率通常是常規(guī)的3～5倍。刀具切削狀況好，切削力小，主軸軸承、刀具和工件受力均小。切削力降低大概30%~90%，提高了加工質(zhì)量。刀具和工件受熱影響小。切削產(chǎn)生的熱量大部分被高速流出的切屑所帶走，故工件和刀具熱變形小，有效地提高了加工精度。工件表面質(zhì)量好。ap小，切削線速度高，工件粗糙度好。四、高速加工的工藝特點(diǎn)13高速加工技術(shù)是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分高速加工實(shí)例加工零件示意圖高速加工切削條件14高速加加工零件示意圖高速加工切削條件14

一、平面類零件：加工面平行或垂直于水平面，以及加工面與水平面的夾角為一定值的零件，這類加工面可展開為平面。第三節(jié)數(shù)控鏜銑/加工中心加工的典型零件15一、平面類零件：加工面平行或垂直于水平面，以及加工

二、直紋曲面類零件：由直線依某種規(guī)律移動所產(chǎn)生的曲面類零件。16二、直紋曲面類零件：由直線依某種規(guī)律移動所產(chǎn)生的曲面類零件

三、立體曲面類零件:加工面為空間曲面的零件稱為立體曲面類零件，這類零件的加工面不能展成平面。工藝分析17工藝分析17

四、箱體類零件：一般是指具有孔系和平面，內(nèi)部有一定型腔，在長、寬、高方向有一定比例的零件。

18四、箱體類零件：一般是指具有孔系和平面，內(nèi)部有一定型腔，1

五、異型件：外形不規(guī)則的零件，大多要點(diǎn)、線、面多工位混合加工。

19五、異型件：外形不規(guī)則的零件，大多要點(diǎn)、線、面多工19一、工件的裝夾數(shù)控夾具設(shè)計(jì)及組裝時應(yīng)注意的問題為保證零件裝夾方位與編程中所選定的工件坐標(biāo)系及機(jī)床坐標(biāo)系方向一致性，及定向裝夾；夾具應(yīng)具有盡可能少的元件和較高的剛度；夾具要盡量敞開，夾緊元件的空間位置能低則低，夾具不能和工步刀具軌跡發(fā)生干涉；保證在主軸的行程范圍內(nèi)使工件的加工內(nèi)容全部完成；對于有交互工作臺的加工中心，由于工作臺的移動、上托、下托和旋轉(zhuǎn)等動作，夾具設(shè)計(jì)必須防止夾具和機(jī)床的空間干涉；盡量在一次裝夾中完成所有的加工內(nèi)容。當(dāng)非要更換夾緊點(diǎn)時，要特別注意不能因更換夾緊點(diǎn)而破壞定位精度，必要時在工藝文件中說明；夾具底面與工作臺的接觸，夾具的底面平面度必須保證在0.01—0.02mm以內(nèi)，表面粗糙度不大于Ra3.2um。第四節(jié)數(shù)控鏜銑、加工中心加工工藝的制定20一、工件的裝夾數(shù)控夾具設(shè)計(jì)及組裝時應(yīng)注意的問題第四節(jié)數(shù)控三維效果圖零件圖樣工件的裝夾實(shí)例121三維效果圖零件圖樣21工件裝夾時必須使工件在機(jī)床上占有正確位置工件裝夾時找正過程工作臺工作臺22工件裝夾時必須使工件在機(jī)床上占有正確位置工件裝夾時找正過程工工作臺工作臺定位銷低于加工面定位銷（3個）裝夾方案1：找正法裝夾方案2：用夾具裝夾23工作臺工作臺定位銷低于加工面定位銷（3個）裝夾方案1：找正法工件的裝夾實(shí)例2——組合夾具裝夾應(yīng)用工步1裝夾示意圖工步2裝夾示意圖工步1加工完成工步2加工完成表面1表面2表面2表面124工步1裝夾示意圖工步2裝夾示意圖工步1加工完成工步2加工完成二、常用對刀方式偏心式尋邊器對刀X、Y向?qū)Φ哆^程：10mm的直柄可安裝于彈簧夾頭刀柄或鉆夾頭刀柄上；使其以400-600rpm的速度轉(zhuǎn)動；如圖2所示使測頭與工件的端面接近，未接觸之前，測頭不會振動，如圖2所示；一旦與工件端面相接觸，測頭就會如圖3所示，測頭后退0.01，即可恢復(fù)如圖2所示。工件端面所在的位置，就是加上測頭半徑5mm的坐標(biāo)位置。圖1圖2圖325二、常用對刀方式偏心式尋邊器對刀X、Y向?qū)Φ哆^程：圖1圖2圖

Z軸設(shè)定器刀具長度方向的對刀：Z軸設(shè)定器：是用以對刀具長度補(bǔ)償?shù)囊环N測量裝置。對刀準(zhǔn)確、效率高等特點(diǎn)；縮短了加工準(zhǔn)備時間。采用手動方式工作，即：對刀時，機(jī)床的運(yùn)動由操作者手動控制，特別適合單件、小批量生產(chǎn)；對刀儀：用于機(jī)外對刀，在使用前就可測量出刀具的準(zhǔn)確尺寸數(shù)據(jù)。

對刀儀刀具直徑測量26Z軸設(shè)定器刀具長度方向的對刀：對刀儀刀具直徑測量26三、加工工藝分析數(shù)控鏜銑或加工中心加工零件的表面不外乎平面、輪廓、曲面、孔和螺紋等，主要要考慮到所選加工方法要與零件的表面特征、所要求達(dá)到的精度及表面粗糙度相適應(yīng)。在數(shù)控鏜銑床及加工中心上可銑削平面、平面輪廓及曲面，也可進(jìn)行孔和螺紋的加工?？准庸さ姆椒ㄓ秀@削、鉸削、銑削和鏜削等；螺紋的加工可采用攻螺紋、銑螺紋等方法。整體觀念、綜合考慮27三、加工工藝分析數(shù)控鏜銑或加工中心加工零件的表面不外乎平面、1）平面輪廓加工銑削平面類零件周邊輪廓一般采用立銑刀。刀具的尺寸應(yīng)滿足：刀具半徑R小于朝輪廓內(nèi)側(cè)彎曲的最小曲率半徑ρmin，一般可取R=(0.8～0.9)ρmin；如果ρmin過小，為提高加工效率，可先采用大直徑刀具進(jìn)行粗加工，然后按上述要求選擇刀具對輪廓上殘留余量過大的局部區(qū)域處理后再對整個輪廓進(jìn)行精加工。（1）刀具的選擇注意刀具懸長不得大于刀具直徑的5倍281）平面輪廓加工銑削平面類零件周邊輪廓一般采用立銑刀。刀具的（2）切入切出路徑注意：對于平面輪廓的銑削，無論是外輪廓或內(nèi)輪廓，要安排刀具從切向進(jìn)入輪廓進(jìn)行加工，當(dāng)輪廓加工完畢之后，要安排一段沿切線方向繼續(xù)運(yùn)動的距離退刀，這樣可以避免刀具在工件上的切人點(diǎn)和退出點(diǎn)處留下接刀痕。29（2）切入切出路徑292）型腔加工（1）型腔三種走刀路線環(huán)切法行切法行切+環(huán)切法302）型腔加工（1）型腔三種走刀路線環(huán)切法行切法行切+環(huán)切法3（2）開始切削型腔的方法主要有以下三種方法：預(yù)鉆削起始孔。不推薦這種方法，這需要增加一種刀具。較佳的方法之一是使用X/Y和Z方向的線性坡走切削，以達(dá)到全部軸向深度的切削；可以以螺旋形式進(jìn)行圓插補(bǔ)銑。這是一種非常好的方法，因?yàn)樗僧a(chǎn)生光滑的切削作用，而只要求很小的開始空間。坡走銑螺旋插補(bǔ)銑31（2）開始切削型腔的方法主要有以下三種方法：坡走銑螺旋插補(bǔ)銑3）曲面加工走刀路線的選擇2軸半聯(lián)動加工3軸聯(lián)動加工5軸聯(lián)動加工刀具軸線補(bǔ)償平面實(shí)際刀具軌跡編程軌跡加工工件323）曲面加工走刀路線的選擇2軸半聯(lián)動加工3軸聯(lián)動加工5軸聯(lián)動4）孔加工孔加工的常用方法選擇：對于直徑大于φ30mm的已鑄出或鍛出的毛坯孔的孔加工，一般采用粗鏜——半精鏜——孔口倒角——精鏜的加工方案；孔徑較大的可采用立銑刀粗銑——精銑加工方案；對于直徑小于φ30mm無底孔的孔加工，通常采用锪平端面——打中心孔——鉆——擴(kuò)——孔口倒角——鉸加工方案，對有同軸度要求的小孔，需采用锪平端面——打中心孔——鉆——半精鏜——孔口倒角——精鏜(或鉸)加工方案（特別是加工臺階孔）。

孔加工主要方法：鉆削、擴(kuò)削、鉸削、銑削和鏜削

334）孔加工孔加工主要方法：鉆削、擴(kuò)削、鉸削、銑削和鏜削335）螺紋加工螺紋加工方法選擇：內(nèi)螺紋的加工根據(jù)孔徑的大小，一般情況下，M6～M20之間的螺紋，通常采用攻螺紋的方法加工。因?yàn)榧庸ぶ行纳瞎バ≈睆铰菁y絲錐容易折斷，M6以下的螺紋，可在加工中心上完成底孔加工再通過其他手段攻螺紋。對于外螺紋或M20以上的內(nèi)螺紋，一般采用銑削加工方法。

螺紋加工主要方法：攻螺紋、銑螺紋與數(shù)控車進(jìn)行比較學(xué)習(xí)345）螺紋加工螺紋加工方法選擇：螺紋加工主要方法：攻螺紋、銑螺四、順銑與逆銑順銑逆銑在順銑加工中，銑刀受沖擊負(fù)荷較大；發(fā)熱量少；表面質(zhì)量好，精加工采用。在逆銑加工中，銑刀受沖擊負(fù)荷較少；發(fā)熱量大；表面質(zhì)量不好，粗加工采用。35四、順銑與逆銑順銑逆銑在順銑加工中，銑刀受沖擊負(fù)荷較

數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動化程度高的特點(diǎn)，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。第五節(jié)數(shù)控刀具的類型與特點(diǎn)36數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自

1）數(shù)控刀具的分類按照刀具結(jié)構(gòu)分：整體式：鉆頭、立銑刀等鑲嵌式：包括刀片采用焊接和機(jī)夾式機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛應(yīng)用，數(shù)量上已達(dá)到整個數(shù)控刀具的30%~40%，金屬切除率占總數(shù)的80%~90%371）數(shù)控刀具的分類按照刀具結(jié)構(gòu)分：整體式：鉆頭、立銑刀等

按照切削工藝分：銑削刀具：面銑刀、立銑刀、螺紋銑刀等鉆削刀具：鉆頭、鉸刀、絲錐等鏜削刀具：粗鏜刀、精鏜刀等38按照切削工藝分：銑削刀具：面銑刀、立銑刀、螺紋銑刀等鉆削常用銑刀39常用銑刀39方肩銑刀40方肩銑刀40多功能圓刀片銑刀41多功能圓刀片銑刀41球頭立銑刀42球頭立銑刀42各種整體硬質(zhì)合金銑刀43各種整體硬質(zhì)合金銑刀43鉸刀鉆頭絲錐鉆削刀具44鉸刀鉆頭絲錐鉆削刀具44