1、了解加工中心工艺特点
加工中心是一种功能较全的数控机床，它集铣削、钻削、铰削、镗削、攻螺纹和切螺纹于一身，使其具有多种工艺手段，综合加工能力较强。与普通机床加工相比，加工中心具有许多显著的工艺特点。 ①可减少工件的装夹次数，提高加工精度。 ②可减少机床数量及操作工人，节省车间面积。 ③可减少周转次数和运输工作量，缩短生产周期。 ④在制品数量少，简化生产调度和管理。 ⑤多工序集中加工，要处理好刀具干涉问题。 ⑥若在加工中心上连续进行粗加工和精加工，零件夹紧变形尽可能小的要求。 ⑦悬臂加工，尽量使用刚性好的刀具。 ⑧多工序集中加工，要及时处理切屑。 ⑨在将毛坯加工为成品的过程中，零件不能进行时效，内应力难以xx。 ⑩技术复杂，对使用、维修、管理要求较高，要求操作者具有较高的技术水平。 加工中心一次性投资大，如果零件选择不当，会增加加工成本。 7.1.2加工中心的主要加工对象 考核点： 加工中心适用于复杂、工序多、精度要求较高、需用多种类型普通机床和众多刀具、工装，经过多次装夹和调整才能完成加工的零件。其主要加工对象有以下几类： （1）既有平面又有孔系的零件 ①箱体类零件 ②盘、套、板类零件 （2）复杂曲面类零件 ①凸轮类 ②整体叶轮类 ③模具类 （3）外形不规则零件 （4）周期性投产的零件 （5）加工精度要求较高的中小批量零件 （6）新产品试制中的零件 7.2加工中心加工工艺分析 7.2.1加工中心加工内容的选择 考核点： 选定适合加工中心加工的零件之后，需要进一步选择确定适合加工中心加工的零件表面。通常选择下列表面： ①尺寸精度要求较高的表面。 ②相互位置精度要求较高的表面。 ③不便于普通机床加工的复杂曲线、曲面。 ④能够集中加工的表面。 7.2.2加工中心加工零件的工艺性分析 教学重点。 （1）零件的结构工艺性分析 从机械加工的角度考虑，在加工中心上加工的零件，其结构工艺性应具备以下几点要求： ①零件的切削加工量要小，以便减少加工中心的切削加工时间，降低零件的加工成本。 ②零件上光孔和螺纹的尺寸规格尽可能少，减少加工时钻头、铰刀及丝锥等刀具的数量，以防刀库容量不够。 ③零件尺寸规格尽量标准化，以便采用标准刀具。 ④零件加工表面应具有加工的方便性和可能性。 ⑤零件结构应具有足够的刚性，以减少夹紧变形和切削变形。 （2）定位基准的选择 加工中心定位基准的选择，主要有以下几方面： ① 尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。 ②一次装夹就能够完成全部关键精度部位的加工。为了避免精加工后的零件再经过多次非重要的尺寸加工，多次周转，造成零件变形、磕碰划伤，在考虑一次完成尽可能多的加工内容（如螺孔，自由孔，倒角，非重要表面等）的同时，一般将加工中心上完成的工序安排在{zh1}。 ③当在加工中心上既加工基准又完成各工位的加工时，其定位基准的选择需考虑完成尽可能多的加工内容。为此，要考虑便于各个表面都能被加工的定位方式，如对于箱体，{zh0}采用一面两销的定位方式，以便刀具对其他表面进行加工。 ④定位基准与设计基准难以重合时，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准之间联系尺寸的公差范围，确保加工精度。 7.2.3加工中心加工工艺路线的拟订 教学重点 （1）加工方法的选择
（2）加工阶段的划分 一般情况下，零件已经过粗加工，不必划分加工阶段。但对加工质量要求较高的零件，若其主要表面没有经过粗加工，则应将粗、精加工分开进行。必要时还可以安装人工时效处理，{zh1}通过精加工xx各种变形。 对加工精度要求不高，而毛坯质量较高，加工余量不大，生产批量很小的零件或新产品试制中的零件，利用加工中心良好的冷却系统，可把粗、精加工合并进行。但粗、精加工应划分成两道工序分别完成。粗加工用较大的夹紧力，精加工用较小的夹紧力。 （3）加工工序的划分 通常按工序集中原则划分加工工序，主要从精度和效率两方面考虑。 （4）加工顺序的安排 理想的加工工艺不仅应保证加工出图纸要求的合格工件，同时应能使加工中心机床的功能得到合理应用与充分发挥。安排加工顺序时，主要遵循以下方面原则： ①按粗加工、半精加工、精加工次序完成加工。 ②先铣面后镗孔。 ③相同工位集中加工，应尽量按就近位置加工，以缩短刀具移动距离，减少空运行时间。 ④工作台回转时间比换刀时间短，在不影响精度的前提下，可以采取刀具集中工序。 ⑤对于同轴度要求很高的孔系，应该在一次定位后，通过顺序连续换刀，加工完该同轴孔系的全部孔后，再加工其他坐标位置孔。 ⑥在一次定位装夹中，尽可能完成所有能够加工的表面。 （5）加工路线的确定 加工中心上刀具的进给路线包括孔加工进给路线和铣削加工进给路线。 ①孔加工进给路线的确定 孔加工时，一般是先将刀具在xy平面内快速定位到孔中心线的位置上，然后再沿z向（轴向）运动进行加工。
a. 定位迅速，空行程路线要短； b. 定位准确，避免机械进给系统反向间隙对孔位置精度的影响； c. 当定位迅速与定位准确不能同时满足时，以保证加工精度为原则。
刀具先从初始平面快速移动到R平面（距工件加工表面一切入距离的平面）上，然后按工作进给速度加工。对多孔加工，为减少刀具空行程进给时间，加工后续孔时，刀具只要退回到R平面即可。 (a) 单孔加工(b)多孔加工 R平面距工件表面的距离称为切入距离。加工通孔时，为保证全部孔深都加工到尺寸，应使刀具伸出工件底面一段距离（切出距离）。切入切出距离的大小与工件表面状况和加工方式有关，一般可取2~5mm。 ②铣削加工进给路线的确定 铣削加工进给路线包括切削进给和z向快速移动进给两种进给路线。z向快速移动进给常采用下列进给路线： a. 铣削开口不通槽时，铣刀在z向可直接快速移动到位； b. 铣削封闭槽（如键槽）时，先快速移动到R平面，然后以工作进给速度进给至铣削深度； c. 铣削轮廓及通槽时，铣刀应有一段切出距离，可直接快速移动到位。 图7-8铣削加工时刀具Z向进给路线 7.2.4加工中心加工工序的设计 教学重点 7.2.4.1夹具的选择 （1）夹具选择原则与方法： ①单件生产尽可能采用通用夹具；批量生产优先考虑组合夹具，其次考虑可调夹具，{zh1}考虑成组夹具和专用夹具。 ②常采用气动、液压夹紧装置。 ③夹具不能和各工步刀具轨迹发生干涉。 ④夹具安装位置应在主轴的行程范围内。 ⑤自动换刀和交换工作台时不能与夹具或工件发生干涉。 ⑥虑拆除定位元件后，工件定位精度的保持问题。 ⑦尽量不要在加工中途更换夹紧点。 7.2.4.2刀具的选择 加工中心使用的刀具由刃具和刀柄两部分组成。刃具部分和通用刃具一样，如钻头、铣刀、铰刀、丝锥等。加工中心有自动交换刀功能，刀柄要满足机床主轴的自动松开和拉紧定位，并能准确地安装各种切削刃具，适应机械手的夹持和搬运，适应在刀库中储存和识别等要求。 （1）对刀具的要求 选用高性能刀具，充分发挥机床的效率，降低加工成本，提高加工精度。具有能够承受高速切削和强力切削的性能。一般选用硬质合金、立方氮化硼和金刚石刀具。 （2）刀具的种类 加工中心加工内容的多样性决定了所使用刀具的种类很多，除铣刀以外，加工中心使用比较多的是孔加工刀具，包括加工各种大小孔径的麻花钻、扩孔钻、锪孔钻、铰刀、镗刀、丝锥以及螺纹铣刀等。为了适应加工要求，这些孔加工刀具一般都采用硬质合金材料且带有各种涂层，分为整体式和机夹可转位式两类。 （3）刀柄 刀柄分为整体式和模块式两类。整体式刀柄针对不同的刀具配备，其品种、规格繁多，给生产、管理带来不便；模块式刀柄克服了上述缺点，但对连接精度、刚性、强度等都有很高的要求。 （4）刀具尺寸的确定 包括直径尺寸和长度尺寸。孔加工刀具的直径尺寸一般根据被加工孔直径确定，特别是定尺寸刀具（如钻头、铰刀）的直径，xx取决于被加工孔直径。面铣刀与立铣刀直径的选择参考数控铣削加工工艺相关内容。 刀具长度一般是指主轴端面到刀尖的距离，选择原则：在满足各个部位加工要求的前提下，尽可能减小刀具长度，以提高工艺系统刚性。 7.2.4.3 切削用量的选择 切削用量的选择应根据1.4.3、4.4.9及6.2.4.3节中所述原则、方法和注意事项，在机床说明书允许的范围之内，查阅手册并结合实践经验确定。 7.2.5刀具预调与换刀点 教学难点。 7.2.5.1 刀具预调概述 在使用CNC系统的刀具直径和长度补偿功能时，需要知道刀具的直径尺寸和长度尺寸，即刀具预调。其目的是在工艺设计后根据加工要求，确定各工序所使用的刀具在刀柄上装夹好后的轴向尺寸和径向尺寸，并填写在工艺文件中，供加工时使用。刀具预调一般使用机外对刀仪。 采用刀具预调仪可以提高加工中心的产量，还可以检测刀尖的角度、圆角和刃口情况等。 7.2.5.2 刀具预调仪的选用与管理 （1）刀具预调仪的分类 刀具预调仪按功能可分为：镗铣类、车削类和综合类等三类；按精度分类有：普通级和精密级。 ①镗铣类刀具预调仪主要用于测量镗刀、铣刀及其它带轴刀具切削刃的径向和轴向坐标位置。 ②车削类刀具预调仪主要用于测量车削刀具切削刃的径向和轴向坐标位置。 ③综合类刀具预调仪既能测量带轴刀具、又能测量车削刀具切削刃的径向和轴向坐标位置。 （2）刀具预调仪的选用 刀具预调仪的选用应该与数控机床相适应，即车削中心选用车削类刀具预调仪，镗铣类加工中心选择镗铣类刀具预调仪。对于既有车削中心又有镗铣类加工中心的用户，应该选择综合类刀具预调仪。 刀具预调仪的精度应该根据本单位加工零件的尺寸精度，选择适当精度的刀具预调仪。 （3）刀具预调仪的验收和管理 必须由计量部门按国标的要求进行验收，并定期检定。 7.2.5.3换刀点 由于加工中心采用自动换刀，换刀点应根据机床的加工空间大小、工件大小及在工作台上的装夹位置、被更换刀具的尺寸以及换刀动作的{zd0}空间范围等进行合理选择。原则上是避免相关部件在换刀时产生干涉，同时使刀具在换刀前后运动的空行程最小。 7.3典型零件的加工中心加工工艺分析 教学难点 本节是前面所学知识的综合运用，结合典型零件进行加工中心加工工艺分析。分析步骤如下： （1）零件图工艺分析 （2）确定装夹方案 （3）确定加工顺序及进给路线 （4）刀具选择（编写刀具卡片） （5）切削用量选择 （6）编写数控加工工艺卡片 |
