数控加工中心工艺与技巧

数控加工中心工艺与技巧编制：张忠明加工中心加工工艺了解在加工中心加工中要解决的主要工艺问题以及各种问题的解决方法。对加工中心工艺知识有一个系统的了解，并学会制定加工中心加工工艺和进行工艺分析的方法。教学目的：内容知识点学习要求建议学时加工中心刀具加工中心刀具的类型和特点了解加工中心刀具材料及选用加工中心刀具的选用加工中心工具系统加工中心加工工件的安装、对刀与换刀加工中心加工工件装夹掌握加工中心加工的对刀加工中心加工工艺制定加工中心加工工艺制定概述重点掌握常用工程材料加工工艺特点制定加工中心加工工艺要解决的主要问题复杂表面加工中心铣削刀具轨迹设计复杂表面自动编程工艺处理典型结构加工中心加工工艺平面结构加工中心加工工艺理解槽类结构加工中心加工工艺其他二维表面结构加工中心加工工艺空间曲面加工工艺第六单元加工中心加工工艺学习内容与知识点：一、加工中心用铣削刀具的类型加工中心刀具的类型和特点立铣刀圆柱形铣刀鼓形铣刀键槽铣刀模具铣刀专用成型铣刀二、加工中心用孔加工刀具类型中心钻浅孔钻麻花钻扩孔钻镗刀丝锥三、加工中心刀具的特点加工中心刀具的类型和特点1、刀具有很高的切削效率2、数控刀具有高的精度和重复定位精度3、要求刀具有很高的可靠性和耐用度4、实现刀具尺寸的预调和快速换刀5、具有一个比较完善的工具系统及刀具管理系统刀具材料各类、性能和特点材料各类硬质合金陶瓷立方氮化硼（CBN）聚晶金刚石（PCD）加工中心用刀具材料及选用高速钢一、选择刀具应考虑的因素加工中心刀具的选用二、刀具各类与结构的选择1、铣削刀具的选择2、孔加工刀具的选择三、刀具尺寸的确定1、刀具长度的确定2、铣刀直径的选择加工中心工具系统刀柄配置数量刀柄的柄部形式是否正确根据机床上典型零件的加工工艺来选择刀具选用模块式刀柄和复合刀柄要综合考虑一、刀柄及选择高速切削用刀柄和高速夹头二、拉钉及选择三、夹头的选择及安装加工中心加工工件装夹及对刀选择基准的三个基本要求：所选基准应能保证工件定位准确装卸方便方便可靠所选基准与各加工部位的的尺寸计算简单保证加工精度选择定位基准6原则：尽量选择设计基准作为定位基准定位基准与设计基准不能统一时，应严格控制定位误差保证加工精度工件需两次以上装夹加工时，所选基准在一次装夹定位能完成全部关键精度部位的加工所选基准要保证完成尽可能多的加工内容批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准重合加工中心加工定位基准的选择需要多次装夹时，基准应该前后统一加工中心夹具的确定对夹具的基本要求：夹紧机构不得影响进给，加工部位要敞开夹具在机床上能实现定向安装夹具的刚性与稳定性要好不影响进给的装夹示例加工中心夹具的确定通用夹具组合夹具专用夹具可调整夹具多工位夹具常用夹具种类成组夹具加工中心夹具的确定新型数控夹具体加工中心夹具的确定孔系组合夹具加工中心夹具的确定槽系组合夹具加工中心夹具的确定加工中心夹具的选用原则：在保证加工精度和生产效率的前提下，优先选用通用夹具批量加工可考虑采用简单专用夹具大批量加工可考虑采用多工位夹具和高效的气压、液压等专用夹具采用成组工艺时应使用成组夹具加工中心夹具的确定加工中心对刀对刀机床上找正加紧后，确定工件坐标（编程坐标）原点的机床坐标。对刀点工件在机床上找正夹紧后，用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点。对刀点可选在工件上或装夹定位元件上，但对刀点与工件坐标点必须有准确、合理、简单的位置对应关系，方便计算工件坐标点在机床上的位置（工件坐标点的机床坐标）。对刀点最好能与工件坐标点重合。换刀根据工艺需要，要用不同参数的刀具加工工件，在加工中按需要更换刀具的过程。换刀点加工中更换刀具的位置。加工中心有刀库和自动换刀装置，根据程序的需要可以自动换刀。换刀点应在换刀时工件、夹具、刀具、机床相互之间没有任何的碰撞和干涉的位置上，加工中心的换刀点往往是固定的。加工中心对刀采用寻边器对刀采用碰刀或试切方式对刀外刀具预调+机上对刀杠杆百分表对刀机上对刀水平方向对刀Z向对刀机外对刀仪对刀对刀方法：加工中心对刀加工中心加工工艺制定零件的工艺分析分析零件的技术要求：尺寸精度要求、几何形状精度要求、位置精度要求、表面粗糙度表面质量要求、热处理及其他技术要求；检查零件图的完整性和正确性；分析零件结构工艺性：主要分析零件的加工内容采用加工中心加工时的可行性、经济性、方便性；确定加工中心的加工内容：确定零件适合加工中心加工的部位、结构和表面；工艺方案的设计工艺设计包括完成加工任务所需要的设备、工装量夹具的选择，工艺路线加工方法的确定。加工方法的选择加工顺序的合理按排制定加工中心加工工艺工步设计先粗加工，半精加工，再精加工。既有孔又有面的加工时先铣面后镗孔。采用相同设计基准集中加工的原则。相同工位集中加工，邻近工位一起加工可提高加工效率。按所用刀具划分工步。有较高同轴度要求的孔系，应该单独完成，再加工其他形位。在一次装夹定位中，能加工的形位全部加工完。制定加工中心加工工艺进给路线的确定孔加工路线的确定：确定XY平面内的进给路线：定位要迅速，保证不发生碰撞的前提下缩短空行程；定位要准确。确定Z向的进给路线制定加工中心加工工艺加工余量的确定表面粗糙度表面缺陷层深度空间偏差表面几何形状误差装夹误差影响加工余量大小的因素制定加工中心加工工艺工序尺寸及公差的确定注意定位基准与设计基准不重合时工序尺寸及公差的确定问题。制定加工中心加工工艺切削用量的选择选择加工中心切削用量时，应根据加工类型方式和加工工序（表面加工、孔加工、粗、精加工等）；坯料种类、硬度；刀具类型、转速、直径大小、刀刃材质等因素综合确定。参照理论切削用量，根据实际切削的具体情况，确定合适的切削用量。制定加工中心加工工艺典型结构加工中心加工工艺平面结构加工中心加工工艺平面结构是机械加工中常见的零件，加工表面有平面和孔，通常需经铣平面、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔及攻螺纹等工步才能完成。下面以右图所示盖板为例介绍其加工中心加工工艺。平面零件简图零件工艺分析选择加工中心设计工艺：选择加工方法确定加工顺序确定装夹方案和选择夹具选择刀具制定工艺步骤：确定进给路线选择切削用量典型结构加工中心加工工艺平面结构加工中心加工工艺1．分析零件图样，选择加工内容该盖板的材料为铸铁，故毛坯为铸件。由零件图可知，盖板的四个侧面为不加工表面，全部加工表面都集中在A、B面上。最高精度为IT7级。从工序集中和便于定位两个方面考虑，选择B面及位于B面上的全部孔在加工中心上加工，将A面作为主要定位基准，并在前道工序中先加工好。典型结构加工中心加工工艺平面结构加工中心加工工艺2．选择加工中心由于B面及位于B面上的全部孔，只需单工位加工即可完成，故选择立式加工中心。加工表面不多，只有粗铣、精铣、粗镗、半精镗、精镗、钻、扩、锪、铰及攻螺纹等工步，所需刀具不超过20把。选用国产XH714型立式加工中心即可满足上述要求。该机床工作台尺寸为400mm×800mm，x轴行程为600mm，y轴行程为400mm，z轴行程为400mm，主轴端面至工作台台面距离为125～525mm，定位精度和重复定位精度分别为0.02mm和0.01mm,刀库容量为18把,工件一次装夹后可自动完成铣、钻、镗、铰及攻螺纹等工步的加工。典型加工中心加工零件工艺分析平面结构加工中心加工工艺3.设计工艺(1)选择加工方法B平面用铣削方法加工,因其表面粗糙度Ra为6.3μm,故采用粗铣——精铣方案；φ60H7孔为已铸出毛坯孔，为达到IT7级精度和Ra0.8μm的表面粗糙度，需经三次镗削，即采用粗镗——半精镗——精镗方案；对φ12H8孔，为防止钻偏和达到IT8级精度，按钻中心孔——钻孔——扩孔——铰孔方案进行；φ16mm孔在φ12mm孔基础上锪至尺寸即可；M16mm螺纹孔采用先钻底孔后攻螺纹的加工方法，即按钻中心孔——钻底孔——倒角——攻螺纹方案加工。典型结构加工中心加工工艺平面结构加工中心加工工艺(2)确定加工顺序按照先面后孔、先粗后精的原则确定。具体加工顺序为粗、精铣B面——粗、半精、精镗φ60H7孔——钻各光孔和螺纹孔的中心孔——钻、扩、锪、铰φ12H8及φ16mm孔——M16mm螺孔钻底孔、倒角和攻螺纹，详见下表。典型结构加工中心加工工艺3.设计工艺平面结构加工中心加工工艺数控加工工序卡片典型加工中心加工零件工艺分析(3)确定装夹方案和选择夹具该盖板零件形状简单，四个侧面较光整，加工面与不加工面之间的位置精度要求不高，故可选用通用台钳，以盖板底面A和两个侧面定位，用台钳钳口从侧面夹紧。典型结构加工中心加工工艺3.设计工艺平面结构加工中心加工工艺(4)选择刀具所需刀具有面铣刀、镗刀、中心钻、麻花钻、铰刀、立铣刀(锪φ16mm孔)及丝锥等，其规格根据加工尺寸选择。B面粗铣铣刀直径应选小一些，以减小切削力矩，但也不能太小，以免影响加工效率；B面精铣铣刀直径应选大一些，以减少接刀痕迹，但要考虑到刀库允许装刀直径(XH714型加工中心的允许装刀直径：无相邻刀具为φ150mm，有相邻刀具为φ80mm)也不能太大。刀柄柄部根据主轴锥孔和拉紧机构选择。XH714型加工中心主轴锥孔为ISO40，适用刀柄为BT40(日本标准JISB6339)，故刀柄柄部应选择BT40型式。具体所选刀具及刀柄见下表。典型结构加工中心加工工艺3.设计工艺平面结构加工中心加工工艺数控加工刀具编号典型加工中心加工零件工艺分析(5)确定进给路线B面的粗、精铣削加工进给路线根据铣刀直径确定，因所选铣刀直径为φ100mm，故安排沿z方向两次进给(见下图)。所有孔加工进给路线均按最短路线确定，因为孔的位置精度要求不高，机床的定位精度完全能保证，后面所示各图即为各孔加工工步的进给路线。典型结构加工中心加工工艺3.设计工艺平面结构加工中心加工工艺(5)确定进给路线铣削B面进给路线典型结构加工中心加工工艺平面结构加工中心加工工艺镗φ60H7孔进给路线(5)确定进给路线典型结构加工中心加工工艺平面结构加工中心加工工艺钻中心孔进给路线(5)确定进给路线典型结构加工中心加工工艺平面结构加工中心加工工艺钻、扩、铰φ12H8孔进给路线(5)确定进给路线典型结构加工中心加工工艺盖板零件在加工中心的加工工艺锪φ16mm孔进给路线(5)确定进给路线典型结构加工中心加工工艺平面结构加工中心加工工艺钻螺纹底孔、攻螺纹进给路线(5)确定进给路线典型结构加工中心加工工艺平面结构加工中心加工工艺典型结构加工中心加工工艺槽类零件在加工中心的加工工艺V形槽T形槽直角沟槽燕尾槽和燕尾块典型结构加工中心加工工艺其他二维表面结构加工中心加工工艺二维轮廓加工二维型腔加工孔加工二维刻字加工典型结构加工中心加工工艺空间曲面加工工艺回转类曲面加工非回转类曲面加工曲面型腔加工空间曲面上刻字加工加工中心加工综合实例工艺分析典型零件加工中心加工工艺分析泵盖零件加工中心加工工艺变速器堔加工中心加工工艺异形支架零件加工中心加工工艺结束