加工中心加工工藝分析.ppt

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數(shù)控加工工藝——加工中心加工工藝,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：,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(xiàn)設(shè)置在豎直狀態(tài),主軸軸心線(xiàn)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(xiàn)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?Z向?qū)Φ?機(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,1.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；,2.檢查零件圖的完整性和正確性；,3.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；,4.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(xiàn)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(xiàn)的確定,孔加工路線(xiàn)的確定：,確定XY平面內(nèi)的進(jìn)給路線(xiàn)：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(xiàn),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(xiàn),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(mǎn)足上述要求。該機(jī)床工作臺(tái)尺寸為400mm800mm，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0.02mm和0.01mm,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6.3μm,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Ra0.8μm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(xiàn)B面的粗、精銑削加工進(jìn)給路線(xiàn)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(xiàn)均按最短路線(xiàn)確定，因?yàn)榭椎奈恢镁纫蟛桓撸瑱C(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(xiàn)。,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(xiàn),銑削B面進(jìn)給路線(xiàn),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(xiàn),(5)確定進(jìn)給路線(xiàn),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(xiàn),(5)確定進(jìn)給路線(xiàn),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(xiàn),(5)確定進(jìn)給路線(xiàn),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(xiàn),(5)確定進(jìn)給路線(xiàn),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(xiàn),(5)確定進(jìn)給路線(xiàn),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,