數(shù)控加工工藝教案:加工中心的工藝特點(diǎn)
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..四 川 工 程 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 課 時(shí) 授 課 教 案/ 學(xué)年第 期課程名稱: 數(shù)控加工工藝 授課班級: (三專)數(shù)控 01-1、2 授課時(shí)間: 第 周星期 第 節(jié) 課 題: 加工中心的工藝特點(diǎn) 教學(xué)目的: 了解數(shù)控鏜銑、加工中心機(jī)床的類型掌握加工中心的工藝特點(diǎn)掌握裝夾方案的確定和夾具的選擇重點(diǎn)、難點(diǎn):工藝特點(diǎn)、裝夾方案 使用教具: 課件 課后作業(yè): 1 課后記錄:年 月 日..授課主要內(nèi)容一、數(shù)控鏜銑、加工中心加工的類型數(shù)控鏜銑床和加工中心(MC,Machine Center)在結(jié)構(gòu)、工藝和編程等方面有許多相似之處。特別是全功能型數(shù)控鏜銑床與加工中心相比,區(qū)別主要在于數(shù)控鏜銑床沒有自動刀具交換裝置( ATC , Automatic Toos Changer )及刀具庫,只能用手動方式換刀,而加工中心因具備 ATC 及刀具庫,故可將使用的刀具預(yù)先安排存放于刀具庫內(nèi),需要時(shí)再通過換刀指令,由 ATC 自動換刀。數(shù)控鏜銑床和加工中心都能夠進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削及攻螺紋等加工。 數(shù)控鏜銑、加工中心機(jī)床的類型1.按主軸的空間狀態(tài):(1) 立式加工中心機(jī)床(2) 臥式加工中心機(jī)床(3) 立、臥兩用式加工中心機(jī)床2.按聯(lián)動軸數(shù)目:(1) 2.5 軸聯(lián)動的加工中心機(jī)床(2) 3 軸聯(lián)動的加工中心機(jī)床(3) 4 軸聯(lián)動的加工中心機(jī)床(4) 5 軸聯(lián)動的加工中心機(jī)床二、加工中心的工藝特點(diǎn)加工中心是一種功能較全的數(shù)控機(jī)床,它集銑削、鉆削、鉸削、鏜削、攻螺紋和切螺紋于一身,使其具有多種工藝手段,與普通機(jī)床加工相比,加工中心具有許多顯著的工藝特點(diǎn)。1. 加工精度高 在加工中心上加工,其工序高度集中,一次裝夾即可加工出零件上大部分甚至全部表面,避免了工件多次裝夾所產(chǎn)生的裝夾誤差,因此,加工表面之間能獲得較高的相互位置精度。2. 精度穩(wěn)定 整個(gè)加工過程由程序自動控制,不受操作者人為因素的影響,加上機(jī)床的位置補(bǔ)償功能和較高的定位精度和重復(fù)定位精度,加工出的零件尺寸一致性好。3. 效率高 一次裝夾能完成較多表面的加工,減少了多次裝夾工件所需的輔助時(shí)間。..4. 表面質(zhì)量好 加工中心主軸轉(zhuǎn)速和各軸進(jìn)給量均是無級調(diào)速,有的甚至具有自適應(yīng)控制功能,能隨刀具和工件材質(zhì)及刀具參數(shù)的變化,把切削參數(shù)調(diào)整到最佳數(shù)值,從而提高了各加工表面的質(zhì)量。5. 軟件適應(yīng)性大 零件每個(gè)工序的加工內(nèi)容、切削用量、工藝參數(shù)都可以編入程序,可以隨時(shí)修改,這給新產(chǎn)品試制,實(shí)行新的工藝流程和試驗(yàn)提供了方便。三坐標(biāo) 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。特別是在臥式加工中心上,加裝數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺后,可實(shí)現(xiàn)四面加工,而若主軸方向可換,則可實(shí)現(xiàn)五面加工,因而能夠一次裝夾完成更多表面的加工,特別適合于加工復(fù)雜的箱體類、泵體、閥體、殼體等零件。 四坐標(biāo) 四坐標(biāo)是指在 X、 Y 和 Z 三個(gè)平動坐標(biāo)軸基礎(chǔ)上增加一個(gè)轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸(A 或 B),且四個(gè)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。五坐標(biāo) 對于五坐標(biāo)機(jī)床,都具有兩個(gè)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,特別是使用立方氮化硼等超硬材..料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí),五軸聯(lián)動加工可比三軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。高速加工 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(shí)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。 l 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。首先 ap 與 ae 小,工件粗糙度好,其次切削線速度高,機(jī)床激振頻率遠(yuǎn)高于工藝系統(tǒng)的固有頻率,因而工藝系統(tǒng)振動很小。三、數(shù)控鏜銑、加工中心加工的類型對象1. 既有平面又有孔系的零件 加工中心具有自動換刀裝置,在一次安裝中,可以完成零件上平面的銑削、孔系的鉆削、鏜削、鉸削、銑削及攻螺紋等多工步加工。加工的部位可以在一個(gè)平面上,也可以在不同的平面上。五面體加工中心一次安裝可以完成除裝夾面以外的五個(gè)面的加工。因此,既有平面又有孔系的零件是加工中心的首選加工對象,這類零件常見的有箱體類零件和盤、套、板類零件。1)箱體類零件 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。如發(fā)動機(jī)缸體、變速箱體,機(jī)床的床頭箱、主軸箱,齒輪泵殼體等。2)盤、套、軸、板、殼體類零件 帶有鍵槽、徑向孔或端面有分布的孔系及曲面的盤、套或軸類零件,如帶法蘭的軸套,帶鍵槽或方頭的軸類零件,具有較多孔加工的板類零件和各種殼體類零件等。2. 結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、普通機(jī)床難加工的零件 主要表面是由復(fù)雜曲線、曲面組成的零件,加工時(shí),需要多坐標(biāo)聯(lián)動加工,這在普通機(jī)床上是難以甚至無法完成的,加工中心刀具可以自動更換,工藝范圍更寬,是加工這類零件的最有效的設(shè)備。常見的典型零件有以下幾類:1)凸輪類 這類零件有各種曲線的盤形凸輪、圓柱凸輪、圓錐凸輪和..端面凸輪等。2)整體葉輪類 整體葉輪常見于航空發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)、空氣壓縮機(jī)、船舶水下推進(jìn)器等,它除具有一般曲面加工的特點(diǎn)外,還存在許多特殊的加工難點(diǎn),如通道狹窄,刀具很容易與加工表面和鄰近曲面產(chǎn)生干涉。3)模具類 常見的模具有鍛壓模具、鑄造模具、注塑模具及橡膠模具等。3. 外形不規(guī)則的異形零件 由于外形不規(guī)則,在普通機(jī)床上只能采取工序分散的原則加工,需用工裝較多,周期較長。利用加工中心多工位點(diǎn)、線、面混合加工的特點(diǎn),可以完成大部分甚至全部工序內(nèi)容。四、裝夾方案的確定和夾具的選擇1.定位基準(zhǔn)的選擇零件上應(yīng)有一個(gè)或幾個(gè)共同的定位基準(zhǔn)。該定位基準(zhǔn)一方面要能保證零件經(jīng)多次裝夾后其加工表面之間相互位置的正確性,如多棱體、復(fù)雜箱體等在臥式加工中心上完成四周加工后,要重新裝夾加工剩余的加工表面,用同一基準(zhǔn)定位可以避免由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換引起的誤差;另一方面要滿足加工中心工序集中的特點(diǎn),即一次安裝盡可能完成零件上較多表面的加工。定位基準(zhǔn)最好是零件上已有的面或孔,若沒有合適的面或孔,也可專門設(shè)置工藝孔或工藝凸臺等作定位基準(zhǔn)。選擇定位基準(zhǔn)時(shí),應(yīng)注意減少裝夾次數(shù),盡量做到在一次安裝中能把零件上所有要加工表面都加工出來。因此,常選擇工件上不需數(shù)控銑削的平面和孔作定位基準(zhǔn)。對薄板件,選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)有利于提高工件的剛性,以減小切削變形。定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合,以減少定位誤差對尺寸精度的影響。2.裝夾方案的確定在零件的工藝分析中,已確定了零件在加工中心上加工的部位和加工時(shí)用的定位基準(zhǔn),因此,在確定裝夾方案時(shí),只需根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)確定工件的定位夾緊方式,并選擇合適的夾具。此時(shí),主要考慮以下幾點(diǎn):1)夾緊機(jī)構(gòu)或其它元件不得影響進(jìn)給,加工部位要敞開。要求夾持工件后夾具上一些組成件(如定位塊、壓塊和螺栓等)不能與刀具運(yùn)動軌跡發(fā)生干涉。2)必須保證最小的夾緊變形。工件在粗加工時(shí),切削力大,需要夾緊力大,但又不能把工件夾壓變形。否則,松開夾具后零件發(fā)生變形。因此,必須慎重選擇夾具的支承點(diǎn)、定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn)。有關(guān)夾緊點(diǎn)的選擇原則見第二章。如果采用了相應(yīng)措施仍不能控制工件變形, 只能將粗、 精加工分開,或者粗、 精加工使用不同的夾緊力。..3)裝卸方便,輔助時(shí)間盡量短。由于加工中心效率高,裝夾工件的輔助時(shí)間對加工效率影響較大,所以要求配套夾具在使用中也要裝卸快而方便。4)對小型零件或工序不長的零件,可以考慮在工作臺上同時(shí)裝夾幾件進(jìn)行加工,以提高加工效率。5)夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單。由于零件在加工中心上加工大都采用工序集中原則,加工的部位較多,同時(shí)批量較小,零件更換周期短,夾具的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和自動化對加工效率的提高及加工費(fèi)用的降低有很大影響。因此,對批量小的零件應(yīng)優(yōu)先選用組合夾具。對形狀簡單的單件小批量生產(chǎn)的零件,可選用通用夾具。只有對批量較大,且周期性投產(chǎn),加工精度要求較高的關(guān)鍵工序才設(shè)計(jì)專用夾具,以保證加工精度和提高裝夾效率。6)夾具應(yīng)便于與機(jī)床工作臺面及工件定位面間的定位連接。加工中心工作臺面上一般都有基準(zhǔn) T 形槽,轉(zhuǎn)臺中心有定位圓、臺面?zhèn)让嬗谢鶞?zhǔn)檔板等定位元件。固定方式一般用 T 形槽螺釘或工作臺面上的緊固螺孔,用螺栓或壓板壓緊。夾具上用于緊固的孔和糟的位置必須與工作臺上的 T 形槽和孔的位置相對應(yīng)。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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