数控加工中心的操作与加工课件.ppt

1、1.1第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.1第第6 6章章数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.2第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.2 教学提示：本章主要讲述数控加工中心的组成和加工工艺方法教学提示：本章主要讲述数控加工中心的组成和加工工艺方法;华华中世纪星中世纪星HNC21M系统加工中心的功能特点、控制面板、编程指令系统加工中心的功能特点、控制面板、编程指令；加工中心的程序输入、手动和自动加工的操作；通过实例演示了加；加工中心的程序输入、手动和自动加工的操作；通过实例演示了加工中心使用操作的过程。工中心使用

2、操作的过程。教学要求：了解数控加工中心的组成与分类；了解数控加工中心教学要求：了解数控加工中心的组成与分类；了解数控加工中心的刀库系统；掌握数控加工中心加工的工艺方法；熟练掌握华中世纪的刀库系统；掌握数控加工中心加工的工艺方法；熟练掌握华中世纪星星HNC21M系统控制面板和操作面板的功能；掌握加工中心程序的系统控制面板和操作面板的功能；掌握加工中心程序的输入方法；掌握加工中心刀具和工件的装夹，学会正确对刀；熟练掌输入方法；掌握加工中心刀具和工件的装夹，学会正确对刀；熟练掌握手动及自动加工方法，能够独立完成首件试切加工。握手动及自动加工方法，能够独立完成首件试切加工。1.3第第6 6章章 数控加

3、工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.3本章内容本章内容 6.1 数控加工中心概述数控加工中心概述 6.2 数控加工中心的刀库系统数控加工中心的刀库系统 6.3 数控加工中心的工艺处理数控加工中心的工艺处理 6.4 加工中心的基本操作加工中心的基本操作 习习 题题1.4第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.46.1 数控加工中心概述数控加工中心概述6.1.1 数控加工中心的组成数控加工中心的组成 加工中心加工中心(Machining Center，MC)是由机械设备与数控系统组成的适用是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂工件的高效率自动化机床。加

4、工中心是在数控铣床基础上发展起来于加工复杂工件的高效率自动化机床。加工中心是在数控铣床基础上发展起来的，加工中心与数控铣床最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力的，加工中心与数控铣床最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、铣、镗、攻螺纹、切槽等多种加工功能。轴上的加工刀具，实现钻、铣、镗、攻螺纹、切槽等多种加工功能。世界上第一台加工中心于世界上第一台加工中心于1958年诞生在美国，美国的卡尼年诞生在美国，美国的卡尼特雷克公

5、司在特雷克公司在一台数控镗铣床上增加了换刀装置，这标志着第一台加工中心问世。一台数控镗铣床上增加了换刀装置，这标志着第一台加工中心问世。40多年来多年来出现了各种类型的加工中心，虽然外形结构各异，但总体上是由以下几大部分出现了各种类型的加工中心，虽然外形结构各异，但总体上是由以下几大部分组成。组成。1.基础部件基础部件 由床身、立柱和工作台等大件组成，它们是加工中心结构中的基础部件。由床身、立柱和工作台等大件组成，它们是加工中心结构中的基础部件。这些大件有铸铁件，也有焊接的钢结构件，它们要承受加工中心的静载荷以及这些大件有铸铁件，也有焊接的钢结构件，它们要承受加工中心的静载荷以及在加工时的切削

6、负载，因此必须具备极高的刚度，也是加工中心中质量和体积在加工时的切削负载，因此必须具备极高的刚度，也是加工中心中质量和体积最大的部件。最大的部件。1.5第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.56.1 数控加工中心概述数控加工中心概述 2.主轴部件主轴部件 由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启动、停止由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启动、停止等动作和转速均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具进行切削。主轴部等动作和转速均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具进行切削。主轴部件是切削加工的功率输出部件，是加工中心的关键部件

7、，其结构的好坏，对加件是切削加工的功率输出部件，是加工中心的关键部件，其结构的好坏，对加工中心的性能有很大的影响。工中心的性能有很大的影响。3.数控系统数控系统 由由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动装置以及电动机等部件组成，是装置、可编程序控制器、伺服驱动装置以及电动机等部件组成，是加工中心执行顺序控制动作和控制加工过程的中心。加工中心执行顺序控制动作和控制加工过程的中心。4.自动换刀装置自动换刀装置(ATC)加工中心与一般机床最大的显著区别是具有对零件进行多工序加工能力，加工中心与一般机床最大的显著区别是具有对零件进行多工序加工能力，有一套自动换刀装置。有一套自动换刀装置。1.6第第6

8、6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.66.1 数控加工中心概述数控加工中心概述6.1.2 数控加工中心的分类数控加工中心的分类 根据加工中心的结构、功能、加工精度的不同，可将加工中心分为以下几根据加工中心的结构、功能、加工精度的不同，可将加工中心分为以下几类。类。1.主轴在空间所处的状态分类主轴在空间所处的状态分类 1)立式加工中心立式加工中心 立式加工中心立式加工中心(图图6.1)的主轴在空间处于垂直状态，它能完成铣、镗、钻的主轴在空间处于垂直状态，它能完成铣、镗、钻、扩、铰、攻螺纹等加工工序，最适合加工、扩、铰、攻螺纹等加工工序，最适合加工Z轴方向尺寸相对较小的工

9、件，一轴方向尺寸相对较小的工件，一般情况下除底面不能加工外，其余五个面都可以用不同的刀具进行轮廓加工般情况下除底面不能加工外，其余五个面都可以用不同的刀具进行轮廓加工和表面加工。和表面加工。2)卧式加工中心卧式加工中心 卧式加工中心卧式加工中心(图图6.2)主轴在空间处于水平状态。一般的卧式加工中心有主轴在空间处于水平状态。一般的卧式加工中心有三至五个坐标轴，常配有一个数控分度回转工作台。其刀库容量一般较大，三至五个坐标轴，常配有一个数控分度回转工作台。其刀库容量一般较大，有的刀库可存放几百把刀具。卧式加工中心的结构较立式加工中心复杂，体有的刀库可存放几百把刀具。卧式加工中心的结构较立式加工中

10、心复杂，体积和占地面积较大，价格也较昂贵。卧式加工中心适合于箱体类零件的加工积和占地面积较大，价格也较昂贵。卧式加工中心适合于箱体类零件的加工。特别是箱体类零件上的系列组孔和型腔间有位置公差时，通过一次性装夹。特别是箱体类零件上的系列组孔和型腔间有位置公差时，通过一次性装夹在回转工作台上，即可对箱体在回转工作台上，即可对箱体(除底面和顶面之外除底面和顶面之外)的四个面进行铣、镗、钻、的四个面进行铣、镗、钻、攻螺纹等加工。攻螺纹等加工。1.7第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.76.1 数控加工中心概述数控加工中心概述1数控柜数控柜 2刀库刀库 3主轴主轴 4工

11、作台工作台 1主轴主轴 2刀库刀库 3数控柜数控柜 4工作台工作台1.8第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.86.1 数控加工中心概述数控加工中心概述 3)复合加工中心复合加工中心 复合加工中心复合加工中心(图图6.3)又称五面加工中心，其主轴在空间可作水平和垂直转换又称五面加工中心，其主轴在空间可作水平和垂直转换，故又称立卧式加工中心。这种加工中心兼有立式和卧式加工中心的功能，在加，故又称立卧式加工中心。这种加工中心兼有立式和卧式加工中心的功能，在加工过程中，零件通过一次装夹，即能够完成对五面工过程中，零件通过一次装夹，即能够完成对五面(除底面外除底面外)的

12、加工，并能够保的加工，并能够保证得到较高的加工精度。但这种加工中心结构复杂，价格昂贵。证得到较高的加工精度。但这种加工中心结构复杂，价格昂贵。图图6.3 复合加工中心复合加工中心(五面加工中心五面加工中心)1工作台工作台 2主轴主轴 3刀库刀库 4数控柜数控柜1.9第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.96.1 数控加工中心概述数控加工中心概述 2.按坐标轴数分类按坐标轴数分类 根据加工中心的可控坐标轴数和联动坐标轴数，可将加工中心分为：三轴根据加工中心的可控坐标轴数和联动坐标轴数，可将加工中心分为：三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等加

13、工中心。二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等加工中心。3.按工作台的数量和功能分类按工作台的数量和功能分类 1)单工作台加工中心单工作台加工中心 单工作台加工中心即机床上只有一个工作台。这种加工中心与其他加工中单工作台加工中心即机床上只有一个工作台。这种加工中心与其他加工中心相比，结构较简单，价格及加工效率均较低。心相比，结构较简单，价格及加工效率均较低。2)双工作台加工中心双工作台加工中心 双工作台加工中心即机床上有两个工作台，这两个工作台可以相互更换。双工作台加工中心即机床上有两个工作台，这两个工作台可以相互更换。一个工作台上的零件在加工时，在另一个工作台上可同时进行零

14、件的装、卸。一个工作台上的零件在加工时，在另一个工作台上可同时进行零件的装、卸。当一个工作台上的零件加工完毕后，自动交换另一个工作台，并对预先装好的当一个工作台上的零件加工完毕后，自动交换另一个工作台，并对预先装好的零件紧接着进行加工。因此，这种加工中心比单工作台加工中心的效率高。零件紧接着进行加工。因此，这种加工中心比单工作台加工中心的效率高。3)多工作台加工中心多工作台加工中心 多工作台加工中心又称为柔性制造单元多工作台加工中心又称为柔性制造单元(FMC)，有两个以上可更换的工作，有两个以上可更换的工作台，实现多工作台加工。工作台上的零件可以是相同的，也可以是不同的，这台，实现多工作台加工

15、。工作台上的零件可以是相同的，也可以是不同的，这些可由程序进行处理。多工作台加工中心结构较复杂，刀库容量大，控制功能些可由程序进行处理。多工作台加工中心结构较复杂，刀库容量大，控制功能多，一般都是采用先进多，一般都是采用先进CNC系统，所以其价格昂贵。系统，所以其价格昂贵。1.10第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.106.1 数控加工中心概述数控加工中心概述 4.按加工精度分类按加工精度分类 1)普通加工中心普通加工中心 一般情况下，普通加工中心的分辨率多为一般情况下，普通加工中心的分辨率多为lm，进给速度为，进给速度为1525m/min，定位精度为，定位精

16、度为10m，重复定位精度，重复定位精度616m。2)高精度加工中心高精度加工中心 高精度加工中心的分辨率可达高精度加工中心的分辨率可达0.1m，最大进给速度可达，最大进给速度可达100m/min以以上，定位精度上，定位精度2m以内，重复定位精度一般为以内，重复定位精度一般为5m以内。以内。1.11第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.116.1.3 数控加工中心的加工对象及特点数控加工中心的加工对象及特点 数控加工中心具有高度自动化、大功率、高精度、高速度和高可靠性数控加工中心具有高度自动化、大功率、高精度、高速度和高可靠性等优点，但是这些优点都是以一定条件为前

17、提的，一台加工中心只有在合适等优点，但是这些优点都是以一定条件为前提的，一台加工中心只有在合适的条件下才能发挥出最佳效益。加工中心最适合加工具有以下特点的零件。的条件下才能发挥出最佳效益。加工中心最适合加工具有以下特点的零件。1.周期性重复投产的零件周期性重复投产的零件 有些产品的市场需求具有周期性和季节性，如果采用专门的生产线则得有些产品的市场需求具有周期性和季节性，如果采用专门的生产线则得不偿失，用普通设备加工效率又太低，质量还不稳定，而采用加工中心首批不偿失，用普通设备加工效率又太低，质量还不稳定，而采用加工中心首批(件件)试切成功后，程序和相关信息可保留下来，下次产品再生产时，只要很试

18、切成功后，程序和相关信息可保留下来，下次产品再生产时，只要很少的准备时间就可开始生产。少的准备时间就可开始生产。6.1 数控加工中心概述数控加工中心概述1.12第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.126.1 数控加工中心概述数控加工中心概述2.价格昂贵的高精度零件价格昂贵的高精度零件 有些零件需求甚少，但其价格昂贵，是不允许报废的关键零件，要求精度高有些零件需求甚少，但其价格昂贵，是不允许报废的关键零件，要求精度高且工期短，如果用传统机床加工需多台机床协调工作，并容易受人为因素影响出且工期短，如果用传统机床加工需多台机床协调工作，并容易受人为因素影响出现废品；

19、采用加工中心进行加工，生产过程完全由程序控制，避免了工艺流程中现废品；采用加工中心进行加工，生产过程完全由程序控制，避免了工艺流程中干扰因素，具有生产效率高质量稳定的特点。干扰因素，具有生产效率高质量稳定的特点。3.多品种、小批量的零件多品种、小批量的零件 加工中心生产的柔性不仅体现在对特殊要求零件加工的快速反应上，而且可加工中心生产的柔性不仅体现在对特殊要求零件加工的快速反应上，而且可以快速实现批量生产，迅速占领市场。以快速实现批量生产，迅速占领市场。4.结构比较复杂、需多工序多工位加工的零件结构比较复杂、需多工序多工位加工的零件 有些零件结构复杂，在普通机床上加工需要昂贵的工艺装备，使用数

20、控铣床有些零件结构复杂，在普通机床上加工需要昂贵的工艺装备，使用数控铣床也需要多次更换刀具和夹具，使用加工中心就可能一次装夹完成钻、铣、镗、攻也需要多次更换刀具和夹具，使用加工中心就可能一次装夹完成钻、铣、镗、攻螺纹、切槽等多工序加工。螺纹、切槽等多工序加工。5.难测量零件难测量零件 加工中心对此类零件加工更有优越性。加工中心对此类零件加工更有优越性。1.13第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.136.2 数控加工中心的刀库系统数控加工中心的刀库系统6.2.1 数控加工中心的自动换刀装置数控加工中心的自动换刀装置 加工中心为了能在工件一次安装中完成多种甚至所有

21、加工工序，以缩短辅加工中心为了能在工件一次安装中完成多种甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减少多次安装刀具和工件带来的误差，必须带有自动换刀装置。助时间和减少多次安装刀具和工件带来的误差，必须带有自动换刀装置。在加工中心上的自动换刀装置是多种多样的，主要由刀库、机械手和驱动在加工中心上的自动换刀装置是多种多样的，主要由刀库、机械手和驱动结构等部分组成。刀库有盘式、鼓式和链式等形式，刀库可以存放加工过程中结构等部分组成。刀库有盘式、鼓式和链式等形式，刀库可以存放加工过程中要使用的全部刀具，刀位从几个至几百个，刀具由可编程序控制器要使用的全部刀具，刀位从几个至几百个，刀具由可编程序控制器(PLC)

22、管理，管理，在使用中不需要设置编码和开关，采用任意换刀和最短距离转动的方式。换刀在使用中不需要设置编码和开关，采用任意换刀和最短距离转动的方式。换刀时，根据数控系统的指令，控制机械手时，根据数控系统的指令，控制机械手(或通过其他方式或通过其他方式)将刀具从刀库中取出装将刀具从刀库中取出装入主轴孔中。机械手的结构根据刀库与主轴的相对位置及结构的不同也有多种入主轴孔中。机械手的结构根据刀库与主轴的相对位置及结构的不同也有多种形式，如单臂式、双臂式、回转式和轨道式等；也有的加工中心不用机械手而形式，如单臂式、双臂式、回转式和轨道式等；也有的加工中心不用机械手而是利用主轴箱或刀库的移动来实现换刀。是利

23、用主轴箱或刀库的移动来实现换刀。1.14第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.146.2 数控加工中心的刀库系统数控加工中心的刀库系统 数控加工中心的自动换刀是利用刀库和换刀机械手实现的，在许多自动换数控加工中心的自动换刀是利用刀库和换刀机械手实现的，在许多自动换刀装置中，在刀库和换刀机械手之间有运刀机构。这里只介绍从刀库直接到换刀装置中，在刀库和换刀机械手之间有运刀机构。这里只介绍从刀库直接到换刀机械手的换刀形式。以下是为自动换刀装置的换刀全部过程。刀机械手的换刀形式。以下是为自动换刀装置的换刀全部过程。第一，通常数控机床在加工过程中，系统会自动检查下一工序段

24、将使用的第一，通常数控机床在加工过程中，系统会自动检查下一工序段将使用的刀具，刀库旋转，把所指定的刀具运到换刀位置上，等待交换；刀具，刀库旋转，把所指定的刀具运到换刀位置上，等待交换；第二，加工结束，主轴准停，刀具自动来到换刀位置，数控装置通过位置第二，加工结束，主轴准停，刀具自动来到换刀位置，数控装置通过位置开关检测双方刀具是否正确到位，如开关检测双方刀具是否正确到位，如“Y”，运行，运行M06换刀指令，步入换刀动作换刀指令，步入换刀动作，换刀过程如下：，换刀过程如下：机械手按顺时针方向旋转机械手按顺时针方向旋转90后抓取双方刀具，主轴放松原来夹紧刀具；后抓取双方刀具，主轴放松原来夹紧刀具；

25、机械手向背离主轴端前进，把两刀具从刀库的刀座中和主轴的锥孔中抓出来。机械手向背离主轴端前进，把两刀具从刀库的刀座中和主轴的锥孔中抓出来。换刀机械手转换刀机械手转180，使两把刀具互换位置；，使两把刀具互换位置；换刀机械手向主轴方向前进，使新刀插入主轴锥孔中，用过的刀具插入刀换刀机械手向主轴方向前进，使新刀插入主轴锥孔中，用过的刀具插入刀 库的刀座中，启动夹紧电动机，主轴夹紧新刀具；库的刀座中，启动夹紧电动机，主轴夹紧新刀具；换刀机械手逆时针方向旋转换刀机械手逆时针方向旋转90，回到原来位置，完成整个换刀动作，回到原来位置，完成整个换刀动作(如图如图 6.4 所示所示)。6.2.2 数控加工中心

26、的自动换刀数控加工中心的自动换刀1.15第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.156.2 数控加工中心的刀库系统数控加工中心的刀库系统图图6.4 双臂机械手换刀示意图双臂机械手换刀示意图1.16第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.166.3 数控加工中心的工艺处理数控加工中心的工艺处理 零件加工的工艺处理是一切机械加工的基础，包括对零件毛坯、加工设备、零件加工的工艺处理是一切机械加工的基础，包括对零件毛坯、加工设备、刀具、夹具、量具和辅具的选择以及整个加工工艺路线的安排等环节，其中加工刀具、夹具、量具和辅具的选择以及整个加工工艺

27、路线的安排等环节，其中加工工艺路线是加工中心编程的依据。工艺路线是加工中心编程的依据。1.17第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.176.3.1 加工顺序的确定加工顺序的确定 加工顺序加工顺序(又称工序又称工序)通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序等，工序安排得科学与否将直接影响到零件的加工质量、生产率工序等，工序安排得科学与否将直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。切削加工工序通常按以下原则安排。和加工成本。切削加工工序通常按以下原则安排。1.先粗后精先粗后精 当加工零件精度要求较高时通常都要经过粗加工、半精

28、加工、精当加工零件精度要求较高时通常都要经过粗加工、半精加工、精加工阶段，如果精度要求更高，还包括光整加工的几个阶段。加工阶段，如果精度要求更高，还包括光整加工的几个阶段。2.基准面先行基准面先行 用作基准的表面应先加工。任何零件的加工过程总是先对定位基用作基准的表面应先加工。任何零件的加工过程总是先对定位基准进行粗加工和精加工。例如轴类零件总是先加工中心孔，再以中心准进行粗加工和精加工。例如轴类零件总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆和端面；箱体类零件总是先加工定位用的平面及孔为精基准加工外圆和端面；箱体类零件总是先加工定位用的平面及两个定位孔，再以平面和定位孔为精基准加工孔系和其他

29、平面两个定位孔，再以平面和定位孔为精基准加工孔系和其他平面6.3 数控加工中心的工艺处理数控加工中心的工艺处理1.18第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.18 3.先面后孔先面后孔 对于箱体、支架等零件，平面尺寸轮廓较大，用平面定位比较稳定，而且孔对于箱体、支架等零件，平面尺寸轮廓较大，用平面定位比较稳定，而且孔的深度尺寸又是以平面为基准的，故应先加工平面，然后加工孔。的深度尺寸又是以平面为基准的，故应先加工平面，然后加工孔。4.先主后次先主后次 即先加工主要表面，然后加工次要表面。在加工中心上加工零件，一般都有即先加工主要表面，然后加工次要表面。在加工中心上

30、加工零件，一般都有多个工步，使用多把刀具，因此加工顺序安排得是否合理，直接影响到加工精度多个工步，使用多把刀具，因此加工顺序安排得是否合理，直接影响到加工精度、加工效率、刀具使用数量和经济效益。此外还应考虑减少换刀次数，节省辅助、加工效率、刀具使用数量和经济效益。此外还应考虑减少换刀次数，节省辅助时间。一般情况下，每换一把新的刀具后，尽量一次加工完用该刀具加工的所有时间。一般情况下，每换一把新的刀具后，尽量一次加工完用该刀具加工的所有部位，以减少换刀次数，提高生产率。每道工序尽量减少刀具的空行程移动量，部位，以减少换刀次数，提高生产率。每道工序尽量减少刀具的空行程移动量，按最短路线安排加工表面

31、的加工顺序。安排加工顺序时可参照采用粗铣大平面按最短路线安排加工表面的加工顺序。安排加工顺序时可参照采用粗铣大平面粗镗孔粗镗孔半精镗孔，采用立铣刀加工时：平面粗铣半精镗孔，采用立铣刀加工时：平面粗铣加工中心孔加工中心孔钻孔钻孔攻螺纹攻螺纹平面和孔精加工平面和孔精加工(精铣、铰、镗等精铣、铰、镗等)的加工顺序。的加工顺序。6.3 数控加工中心的工艺处理数控加工中心的工艺处理1.19第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.196.3.2 走刀路线的确定走刀路线的确定 在数控加工中，刀具在数控加工中，刀具(严格说是刀位点严格说是刀位点)相对于零件的运动轨迹和方向称为加相

32、对于零件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从起刀点开始运动起，直至结束加工所经过的路径，包括切削工路线。即刀具从起刀点开始运动起，直至结束加工所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路线的确定首先必须保证加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。、效率较高等。下面举例分析数控铣加工中心加工零件时常用的加工路线。下面举例分析数控铣加工中心加工零件时常用的加工路线。1.轮廓铣削加工路线的分析轮廓

33、铣削加工路线的分析 对于连续铣削轮廓，特别是加工圆弧时，要注意安排好刀具的切入、切出对于连续铣削轮廓，特别是加工圆弧时，要注意安排好刀具的切入、切出，要尽量避免交接处重复加工，否则会出现明显的界限痕迹。如图，要尽量避免交接处重复加工，否则会出现明显的界限痕迹。如图6.5所示，用所示，用圆弧插补方式铣削外整圆时，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，当整圆加圆弧插补方式铣削外整圆时，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，当整圆加工完毕后，不要在切点处直接退刀，而让刀具多运动一段距离，最好沿切线方工完毕后，不要在切点处直接退刀，而让刀具多运动一段距离，最好沿切线方向退出，以免取消刀具补偿时，刀具与工件表面

34、相碰撞，造成零件报废。铣削向退出，以免取消刀具补偿时，刀具与工件表面相碰撞，造成零件报废。铣削内圆弧时，也要遵守从切向切入的原则，安排切入、切出过渡圆弧，如图内圆弧时，也要遵守从切向切入的原则，安排切入、切出过渡圆弧，如图6.6所所示，若刀具从零件坐标原点出发，其加工路线为示，若刀具从零件坐标原点出发，其加工路线为l2345，这样，可提高，这样，可提高内孔表面的加工精度和质量。内孔表面的加工精度和质量。6.3 数控加工中心的工艺处理数控加工中心的工艺处理1.20第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.20图图6.5 外圆弧加工外圆弧加工 图图6.6 内圆弧加工内圆

35、弧加工6.3 数控加工中心的工艺处理数控加工中心的工艺处理1.21第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.21 2.位置精度要求较高的孔系加工路线的分析位置精度要求较高的孔系加工路线的分析 对于位置精度要求较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排对于位置精度要求较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排，安排不当时，就有可能将沿坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度，安排不当时，就有可能将沿坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。如图。如图6.7所示，图所示，图(a)为零件图，在该零件上加工为零件图，在该零件上加工6个尺寸相同的孔，有两个尺寸相同的孔，有两种

36、加工路线。当按种加工路线。当按(b)图所示图所示123456路线加工时，由于路线加工时，由于5、6孔孔与与1、2、3、4孔定位方向相反，孔定位方向相反，Y方向上的反向间隙会使定位误差增加，方向上的反向间隙会使定位误差增加，而影响而影响5、6孔与其他孔的位置精度。按图孔与其他孔的位置精度。按图(c)所示路线，加工完所示路线，加工完1234孔后，往上移动一段距离到孔后，往上移动一段距离到P点，然后再折回来加点，然后再折回来加6、5孔，这孔，这样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高5、6孔与其他孔的位置精度。孔与其他孔的位置精度。6.3 数控加工中心的工艺处理数

37、控加工中心的工艺处理1.22第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.22(a)(b)(c)图图6.7 孔系的加工孔系的加工 6.3 数控加工中心的工艺处理数控加工中心的工艺处理1.23第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.23 3.铣削曲面的加工路线的分析铣削曲面的加工路线的分析 铣削曲面时，常用球头铣刀采用行切法进行加工。对于边界敞开的曲面可铣削曲面时，常用球头铣刀采用行切法进行加工。对于边界敞开的曲面可采用两种加工路线。如图采用两种加工路线。如图6.8(a)所示为发动机叶片形状，当采用图所示为发动机叶片形状，当采用图6.8(a)

38、的加的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。当采用图面的形成，可以准确保证母线的直线度。当采用图6.8(b)加工方案时，符合这加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。由类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以曲面边界可以延伸，于曲面零件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。球头刀应由边界外开始加工。(a)(

39、b)图图6.8 曲面铣削加工曲面铣削加工6.3 数控加工中心的工艺处理数控加工中心的工艺处理1.24第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.24 在数控加工中心上加工时，为了减少接刀的痕迹，保证轮廓表面的质量，在数控加工中心上加工时，为了减少接刀的痕迹，保证轮廓表面的质量，对刀具切入和切出程序段应仔细设计。如在铣削平面零件时，铣刀的切入和切对刀具切入和切出程序段应仔细设计。如在铣削平面零件时，铣刀的切入和切出点应沿零件的周边外延，以保证零件轮廓光滑。如果铣刀沿法向直接切入零出点应沿零件的周边外延，以保证零件轮廓光滑。如果铣刀沿法向直接切入零件，就会在零件外形上留下

40、明显的刀痕。再如，铣削加工中顺铣和逆铣得到的件，就会在零件外形上留下明显的刀痕。再如，铣削加工中顺铣和逆铣得到的表面粗糙度是不同的。在精铣时，应尽量采用顺铣，以利于提高零件的表面质表面粗糙度是不同的。在精铣时，应尽量采用顺铣，以利于提高零件的表面质量。量。为了提高零件的加工精度，可采用多次走刀方法，这样能控制变形误差。为了提高零件的加工精度，可采用多次走刀方法，这样能控制变形误差。在轮廓加工时应避免进给停顿。因为在加工过程中，零件在轮廓加工时应避免进给停顿。因为在加工过程中，零件-刀具刀具-夹具夹具-机床工艺机床工艺系统是平衡在弹性变形的状态下，进给停顿之后，切削力明显减小，系统平衡系统是平衡

41、在弹性变形的状态下，进给停顿之后，切削力明显减小，系统平衡状态改变，刀具就很有可能在工件表面留下凹疾。状态改变，刀具就很有可能在工件表面留下凹疾。以上几例分析了数控加工中常用的加工路线，实际生产中，加工路线的确以上几例分析了数控加工中常用的加工路线，实际生产中，加工路线的确定要根据零件的具体结构特点，综合考虑，灵活运用。而确定加工路线的总原定要根据零件的具体结构特点，综合考虑，灵活运用。而确定加工路线的总原则是在保证零件加工精度和表面质量的条件下，尽量缩短加工路线，以提高生则是在保证零件加工精度和表面质量的条件下，尽量缩短加工路线，以提高生产率。产率。6.3 数控加工中心的工艺处理数控加工中心

42、的工艺处理1.25第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.256.3.3 加工工艺参数加工工艺参数 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是保证零件加工精度和方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具寿命并充分发挥机床的表

43、面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具寿命并充分发挥机床的性能，最大限度地提高生产率，降低成本。性能，最大限度地提高生产率，降低成本。1.主轴转速的确定主轴转速的确定 主轴转速应根据允许的切削速度和零件主轴转速应根据允许的切削速度和零件(或刀具或刀具)的直径来选择。其计算公式的直径来选择。其计算公式为：为：n=1000v/D式中：式中：v 切削速度切削速度(m/min)，由刀具寿命决定；，由刀具寿命决定；n 主轴转速主轴转速(r/min)；D 刀具直径刀具直径(mm)。计算主轴转速计算主轴转速n后，还要根据机床说明书选取机床具有的或较接近的转速。后，还要根据机床说明书选取机床具有的或较

44、接近的转速。6.3 数控加工中心的工艺处理数控加工中心的工艺处理1.26第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.26 2.进给速度的确定进给速度的确定 进给速度进给速度(F)是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、零件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和表面粗糙度要求以及刀具、零件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统性能的限制。和进给系统性能的限制。在轮廓加工中，在接近拐角处应适当降低进给量，以克服由于惯性或工艺在轮廓加工中，在接近拐角处应适当降低进给量，

45、以克服由于惯性或工艺 系统变形在轮廓拐角处造成系统变形在轮廓拐角处造成“超程超程”或或“欠程欠程”现象。现象。确定进给速度的原则：确定进给速度的原则：(1)当零件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的当零件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。对于学生在实验、实习中为了保证安全一般进给速度在进给速度。对于学生在实验、实习中为了保证安全一般进给速度在100200mm/min范围内选取。范围内选取。(2)在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在一般在 2050mm/min

46、范围内选取。范围内选取。(3)当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在2050mm/min范围内选取。范围内选取。(4)刀具空行程时，特别是远距离刀具空行程时，特别是远距离“回零回零”时，可以选择该机床数控系统时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。给定的最高进给速度。6.3 数控加工中心的工艺处理数控加工中心的工艺处理1.27第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.27 3.背吃刀量确定背吃刀量确定(切削用量切削用量)背吃刀量背吃刀量(ap)根据机床、零件和刀具的刚度来决定，在刚度允许

47、的条件下根据机床、零件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于零件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生，应尽可能使背吃刀量等于零件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般留产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般留0.20.5mm。总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成

48、最佳切削用量。成最佳切削用量。6.3 数控加工中心的工艺处理数控加工中心的工艺处理1.28第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.286.3.4 夹具的选择夹具的选择 在加工中心上，夹具的任务不仅是夹紧零件，而且还要以各个方向的定位在加工中心上，夹具的任务不仅是夹紧零件，而且还要以各个方向的定位面为参考基准，确定零件编程的原点。在加工中心上加工的零件一般都比较复面为参考基准，确定零件编程的原点。在加工中心上加工的零件一般都比较复杂，零件在一次装夹中，既要粗铣、粗镗，又要精铣、精镗，需要多种多样的杂，零件在一次装夹中，既要粗铣、粗镗，又要精铣、精镗，需要多种多样的刀

49、具，这就要求夹具既能承受大切削力，又要满足定位精度要求。而加工中心刀具，这就要求夹具既能承受大切削力，又要满足定位精度要求。而加工中心的自动换刀功能又决定了在加工中不能使用支架、位置检测等夹具元件。加工的自动换刀功能又决定了在加工中不能使用支架、位置检测等夹具元件。加工中心的高柔性要求其夹具比普通机床结构更紧凑、简单，夹紧动作更迅速、准中心的高柔性要求其夹具比普通机床结构更紧凑、简单，夹紧动作更迅速、准确，尽量减少辅助时间，操作更方便、省力、安全，而且要保证足够的刚性，确，尽量减少辅助时间，操作更方便、省力、安全，而且要保证足够的刚性，能灵活多变。能灵活多变。6.3 数控加工中心的工艺处理数控

50、加工中心的工艺处理1.29第第6 6章章 数控加工中心的操作与加工数控加工中心的操作与加工 1.29 在加工中心上，要想合理应用好夹具，首先要对加工中心的加工特点有比在加工中心上，要想合理应用好夹具，首先要对加工中心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。制造成本。根据加工中心机床特点和加工需要，目前常用的夹具类型有专用夹具、组根据加工中心机床特点和加工需要，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台虎钳、合夹具、可调夹具和