数控铣床及加工中心工艺.ppt

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2022/11/101第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺通常数控镗铣床和加工中心（MC，MachineCenter）在结构、工艺和编程等方面有许多相似之处。

特别是全功能型数控镗铣床与加工中心相比，区别主要在于数控镗铣床没有自动刀具交换装置（ATC,AutomaticToosChanger）及刀具库，只能用手动方式换刀，而加工中心因具备ATC及刀具库，故可将使用的刀具预先安排存放于刀具库内，需要时再通过换刀指令，由ATC自动换刀。

数控镗铣床和加工中心都能够进行铣削、钻削、镗削及攻螺纹等加工。

12022/11/102第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺数控镗铣、加工中心的工艺特点数控镗铣、加工中心加工的典型零件数控镗铣、加工中心加工工艺的制定22022/11/103第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺数控镗铣、加工中心的工艺特点三坐标数控镗铣床与加工中心的共同特点是除具有普通铣床的工艺三坐标数控镗铣床与加工中心的共同特点是除具有普通铣床的工艺性能外，还具有加工形状复杂的二维以至三维复杂轮廓的能力。

这些复性能外，还具有加工形状复杂的二维以至三维复杂轮廓的能力。

这些复杂轮廓零件的加工有的只需二轴联动杂轮廓零件的加工有的只需二轴联动（如二维曲线、二维轮廓和二维区域如二维曲线、二维轮廓和二维区域加工加工），有的则需三轴联动，有的则需三轴联动（如三维曲面加工如三维曲面加工），它们所对应的加工一般相，它们所对应的加工一般相应称为二轴应称为二轴（或或2.5轴轴）加工与三轴加工。

加工与三轴加工。

对于三坐标加工中心对于三坐标加工中心（无论是立无论是立式还是卧式式还是卧式），由于具有自动换刀功能，适于多工序加工，如箱体等需要，由于具有自动换刀功能，适于多工序加工，如箱体等需要铣、钻、铰及攻螺纹等多工序加工的零件。

特别是在卧式加工中心上，铣、钻、铰及攻螺纹等多工序加工的零件。

特别是在卧式加工中心上，加装数控分度转台后，可实现四面加工，而若主轴方向可换，则可实现加装数控分度转台后，可实现四面加工，而若主轴方向可换，则可实现五面加工，因而能够一次装夹完成更多表面的加工，特别适合于加工复五面加工，因而能够一次装夹完成更多表面的加工，特别适合于加工复杂的箱体类、泵体、阀体、壳体等零件。

杂的箱体类、泵体、阀体、壳体等零件。

加工实例三坐标立式加工中心32022/11/104第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺三轴加工实例加工模具示意图技术数据数控镗铣、加工中心的工艺特点粗加工半精加工精加工工步使用刀具rpm进给率加工时间粗加工66立铣刀85020058min半精加工50xR81850252032min精加工10球头65002000130min42022/11/105第五章数控镗、铣床及加工中心加工工艺数控镗铣、加工中心的工艺特点四坐标是指在X、Y和Z三个平动坐标轴基础上增加一个转动坐标轴（A或B），且四个轴一般可以联动。

其中，转动轴既可以作用于刀具（刀具摆动型），也可以作用于工件（工作台回转摆动型）；机床既可以是立式的也可以是卧式的；此外，转动轴既可以是A轴（绕X轴转动）也可以是B轴（绕Y轴转动）。

由此可以看出，四坐标数控机床可具有多种结构类型，但除大型龙门式机床上采用刀具摆动外，实际中多以工作台旋转摆动的结构居多。

但不管是哪种类型，其共同特点是相对于静止的工件来说，刀具的运动位置不仅是任意可控的，而且刀具轴线的方向在刀具摆动平面内也是可以控制的，从而可根据加工对象的几何特征按保持有效切削状态或根据避免刀具干涉等需要来调整刀具相对零件表面的姿态。

因此，四坐标加工可以获得比三坐标加工更广的工艺范围和更好的加工效果。

四坐标卧式加工中心柔性制造单元（FMC）52022/11/106第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺数控镗铣、加工中心的工艺特点对于五坐标机床，都具有两个回转坐标。

相对于静止的工件来说，其对于五坐标机床，都具有两个回转坐标。

相对于静止的工件来说，其运动合成可使刀具轴线的方向在一定的空间内运动合成可使刀具轴线的方向在一定的空间内（受机构结构限制受机构结构限制）任意控制，任意控制，从而具有保持最佳切削状态及有效避免刀具干涉的能力。

因此，五坐标加从而具有保持最佳切削状态及有效避免刀具干涉的能力。

因此，五坐标加工又可以获得比四坐标加工更广的工艺范围和更好的加工效果，特别适宜工又可以获得比四坐标加工更广的工艺范围和更好的加工效果，特别适宜于三维曲面零件的高效高质量加工以及异型复杂零件的加工。

采用五轴联于三维曲面零件的高效高质量加工以及异型复杂零件的加工。

采用五轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅加工表动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅加工表面粗糙度低，而且效率也大幅度提高。

一般认为，一台五轴联动机床的效面粗糙度低，而且效率也大幅度提高。

一般认为，一台五轴联动机床的效率可以等于两台三轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进率可以等于两台三轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效行高速铣削淬硬钢零件时，五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效益。

益。

五坐标卧式加工中心62022/11/107第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺数控镗铣、加工中心的工艺特点主轴头旋转型工作台旋转型复合型主轴和工作台旋转型五坐标机床的类型及加工实例五坐标机床的类型及加工实例实例1实例2实例372022/11/108第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺数控镗铣、加工中心的工艺特点课堂讨论对于如图所示形状零件上三个直槽，比较分别采用三坐标和五坐标加工中心加工对零件加工的影响（从装夹、加工精度和效率等方面比较）。

82022/11/109第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺数控镗铣、加工中心的工艺特点课堂讨论三轴加工（三次装夹加工）（装夹一加工）（装夹二加工）（装夹三加工）五轴加工（一次装夹加工）（加工第一面）（坐标轴旋转后加工）（坐标轴旋转后加工）92022/11/1010第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺数控镗铣、加工中心的工艺特点高速加工技术是当代先进制造技术的重要组成部分，拥有高效率、高高速加工技术是当代先进制造技术的重要组成部分，拥有高效率、高精度及高表面质量等特征。

有关高速加工的含义，通常有如下几种观点：

精度及高表面质量等特征。

有关高速加工的含义，通常有如下几种观点：

切削速度很高，通常认为其速度超过普通切削的切削速度很高，通常认为其速度超过普通切削的5-10倍；机床主轴转速很倍；机床主轴转速很高，一般将主轴转速在高，一般将主轴转速在10000-20000r/min以上定为高速切削；进给速度以上定为高速切削；进给速度很高，通常达很高，通常达15-50m/min，最高可达，最高可达90m/min；对于不同的切削材料和；对于不同的切削材料和所釆用的刀具材料，高速切削的含义也不尽相同。

其优点在于：

所釆用的刀具材料，高速切削的含义也不尽相同。

其优点在于：

l加工时间短，效率高。

高速切削的材料去除率通常是常规的加工时间短，效率高。

高速切削的材料去除率通常是常规的35倍。

倍。

l刀具切削状况好，切削力小，主轴轴承、刀具和工件受力均小。

切削力刀具切削状况好，切削力小，主轴轴承、刀具和工件受力均小。

切削力降低大概降低大概30%90%，提高了加工质量。

，提高了加工质量。

l刀具和工件受热影响小。

切削产生的热量大部分被高速流出的切屑所带刀具和工件受热影响小。

切削产生的热量大部分被高速流出的切屑所带走，故工件和刀具热变形小，有效地提高了加工精度。

走，故工件和刀具热变形小，有效地提高了加工精度。

l工件表面质量好。

首先工件表面质量好。

首先ap与与ae小，工件粗糙度好，其次切削线速度高，小，工件粗糙度好，其次切削线速度高，机床激振频率远高于工艺系统的固有频率，因而工艺系统振动很小。

机床激振频率远高于工艺系统的固有频率，因而工艺系统振动很小。

加工实例102022/11/1011第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺高速加工实例1毛坯材料使用刀具主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）NAK80（HRC40）4球头140001500加工零件示意图高速加工切削条件数控镗铣、加工中心的工艺特点112022/11/1012第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺高速加工实例2毛坯材料使用刀具主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）NAK80（HRC40）R2X50（CBN）150002100加工零件示意图高速加工切削条件数控镗铣、加工中心的工艺特点122022/11/1013第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺高速加工实例3毛坯材料使用刀具主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）NAK80（HRC40）R2X50（CBN）200006000加工零件示意图高速加工切削条件数控镗铣、加工中心的工艺特点132022/11/1014第五章数控镗、铣及加工中心加工工艺数数数数控控控控镗镗镗镗铣铣铣铣、加加加加工工工工中中中中心心心心加加加加工工工工的的的的典典典典型型型型零零零零件件件件平面类零件平面类零件：

加工面平行或垂直于水平加工面平行或垂直于水平面，以及加工面与水平面的夹角为一定面，以及加工面与水平面的夹角为一定值的零件，这类加工面可展开为平面。

值的零件，这类加工面可展开为平面。

直纹曲面类零件：

直纹曲面类零件：

由直线由直线依某种规律移动所产生的依某种规律移动所产生的曲面类零件。

曲面类零件。

142022/11/1015第五章数控镗、铣及加工中心加工工艺数数数数控控控控镗镗镗镗铣铣铣铣、加加加加工工工工中中中中心心心心加加加加工工工工的的的的典典典典型型型型零零零零件件件件立体曲面类零件立体曲面类零件:

加工面为加工面为空间曲面的零件称为立体空间曲面的零件称为立体曲面类零件。

这类零件的曲面类零件。

这类零件的加工面不能展成平面。

加工面不能展成平面。

箱体类零件：

箱体类零件：

一般是指具一般是指具有孔系和平面，内部有一有孔系和平面，内部有一定型腔，在长、宽、高方定型腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。

向有一定比例的零件。

异型件：

异型件：

外形不规则的外形不规则的零件，大多要点、线、零件，大多要点、线、面多工位混合加工。

面多工位混合加工。

工艺分析152022/11/1016第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺n在数控镗铣及加工中心机床上，要想合理应用好夹具，首先要对机床的加工特点有比较深刻的理解和掌握，同时还要考虑加工零件的精度、批量大小、制造周期和制造成本；n根据数控镗铣及加工中心特点和加工需要，目前常用的夹具类型有专用夹具、组合夹具、可调夹具和成组夹具。

一般的选择顺序是单件生产中尽量用虎钳、压板螺钉等通用夹具，批量生产时优先考虑组合夹具，其次考虑可调夹具，最后选用专用夹具和成组夹具。

在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。

在选择时要综合考虑各种因素，选择最经济的、最合理的夹具形式。

数数数数控控控控镗镗镗镗铣铣铣铣、加加加加工工工工中中中中心心心心加加加加工工工工工工工工艺艺艺艺的的的的制制制制定定定定工件的装夹数控夹具选择的一般规律162022/11/1017第四节数控镗、铣及加工中心加工工艺l为了简化定位与夹紧，夹具的每个定位面相对加工中心的加工原点，都应有精确的坐标尺寸；l为保证零件装夹方位与编程中所选定的工件坐标系及机床坐标系方向一致性，及定向装夹；l能经短时间的拆卸，改成适合新工件的夹具；l夹具应具有尽可能少的元件和较高的刚度；l夹具要尽量敞开，夹紧元件的空间位置能低则低，夹具不能和工步刀具轨迹发生干涉；l保证在主轴的行程范围内使工件的加工内容全部完成；l对于有交互工作台的加工中心，由于工作台的移动、上托、下托和旋转等动作，夹具设计必须防止夹具和机床的空间干涉；l尽量在一次装夹中完成所有的加工内容。

当非要更换夹紧点时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏定位精度，必要时在工艺文件中说明；l夹具底面与工作台的接触，夹具的底面平面度必须保