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數(shù)控機(jī)床加工中心

 

1. 白鋼刀轉(zhuǎn)速不可太快。
2. 銅工開粗少用白鋼刀，多用飛刀或合金刀。
3. 工件太高時(shí)，應(yīng)分層用不同長度的刀開粗。
4. 用大刀開粗后，應(yīng)用小刀再清除余料，保證余量一致才光刀。
5. 平面應(yīng)用平底刀加工，少用球刀加工，以減少加工時(shí)間。
6. 銅工清角時(shí)，先檢查角上R大小，再確定用多大的球刀。
7. 校表平面四邊角要鑼平。
8. 凡斜度是整數(shù)的，應(yīng)用斜度刀加工，比如管位。
9. 做每一道工序前，想清楚前一道工序加工后所剩的余量，以避免空刀或加工過多而刀。
10. 盡量走簡單的刀路，如外形、挖槽，單面，少走環(huán)繞等高。
11. 走WCUT時(shí)，能走FINISH 的，就不要走ROUGH 。
12. 外形光刀時(shí)，先粗光，再精光，工件太高時(shí)，先光邊，再光底。
13. 合理設(shè)置公差，以平衡加工精度和電腦計(jì)算時(shí)間。開粗時(shí)，公差設(shè)為余量的1/5，光刀時(shí)，公差設(shè)為0.01。
14. 做多一點(diǎn)工序，減少空刀時(shí)間。 做多一點(diǎn)思考，減少出錯(cuò)機(jī)會(huì)。做多一點(diǎn)輔助線輔助面，改善加工狀況。
15. 樹立責(zé)任感，仔細(xì)檢查每個(gè)參數(shù)，避免返工。
16. 勤于學(xué)習(xí)，善于思考，不斷進(jìn)步。
17.銑非平面,多用球刀,少用端刀,不要怕接刀;
18.小刀清角,大刀精修;
19.不要怕補(bǔ)面,適當(dāng)補(bǔ)面可以提高加工速度,美化加工效果.
20.毛坯材料硬度高：逆銑較好
21.毛坯材料硬度低：順銑較好
22.機(jī)床精度好、剛性好、精加工：較適應(yīng)順銑，反之較適應(yīng)逆銑
23.零件內(nèi)拐角處精加工強(qiáng)烈建議要用順銑。
24.粗加工：逆銑較好，精加工：順銑較好
25.刀具材料韌性好、硬度低：較適應(yīng)粗加工（大切削量加工）
26.刀具材料韌性差、硬度高：較適應(yīng)精加工（小切削量加工）

 

加工中心是一種工藝范圍較大的數(shù)控加工機(jī)床，能進(jìn)行銑削、鏜削、鉆削和螺紋加工等多項(xiàng)工作。加工中心特別適合于箱體類零件和孔系的加工。加工工藝范圍如圖1-圖4。

 

 

　　圖4鏜削加工

　　1.工藝性分析

　　 一般主要考慮以下幾個(gè)方面：（1）選擇加工內(nèi)容

　　 加工中心加工形狀復(fù)雜、工序較多、要求較高，需使用多種類型的通用機(jī)床、刀具和夾具，經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。（2）檢查零件圖樣

　　零件圖樣應(yīng)表達(dá)正確，標(biāo)注齊全。同時(shí)要特別注意，圖樣上應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，從而簡化編程，保證零件的精度要求。

 

　　例如圖5中所示零件圖樣。在圖中，A、B兩面均已在前面工序中加工完畢，在加工中心上只進(jìn)行所有孔的加工。以A、B兩面定位時(shí)，由于高度方向沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，ф48H7孔和上方兩個(gè)ф25H7孔與B面的尺寸是間接保證的，欲保證32.5±0.1和52.5±0.04尺寸，須在上道工序中對(duì)105±0.1尺寸公差進(jìn)行壓縮。若改為圖5b所示標(biāo)注尺寸，各孔位置尺寸都以A面為基準(zhǔn)，基準(zhǔn)統(tǒng)一，且工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，各尺寸都容易保證。（3）分析零件的技術(shù)要求

　　 根據(jù)零件在產(chǎn)品中的功能，分析各項(xiàng)幾何精度和技術(shù)要求是否合理；考慮在加工中心加工，能否保證其精度和技術(shù)要求；選擇哪一種加工中心zui為合理。（4）審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性

　　 分析零件的結(jié)構(gòu)剛度是否足夠,各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性是否合理等。

　　2.工藝過程設(shè)計(jì)

　　工藝設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮精度和效率兩個(gè)方面，一般遵循先面后孔、先基準(zhǔn)后其它、先粗后精的原則。加工中心在一次裝夾中，盡可能完成所有能夠加工表面的加工。對(duì)位置精度要求較高的孔系加工，要特別注意安排孔的加工順序，安排不當(dāng)，就有可能將傳動(dòng)副的反向間隙帶入，直接影響位置精度。例如,安排圖6a所示零件的孔系加工順序時(shí)，若按圖6b的路線加工，由于5. 6孔與1.2.3.4孔在Y向的定位方向相反，y向反向間隙會(huì)使誤差增加，從而影響5.6孔與其它孔的位置精度。按圖6c所示路線，可避免反向間隙的引入。

 

　　圖6鏜孔加工路線

　　加工過程中，為了減少換刀次數(shù)，可采用刀具集中工序，即用同一把刀具把零件上相應(yīng)的部位都加工完，再換第二把刀具繼續(xù)加工。但是，對(duì)于精度要求很高的孔系，若零件是通過工作臺(tái)回轉(zhuǎn)確定相應(yīng)的加工部位時(shí)，因存在重復(fù)定位誤差，不能采取這種方法。3.零件的裝夾

　　（1）定位基準(zhǔn)的選擇

　　 在加工中心加工時(shí)，零件的定位仍應(yīng)遵循六點(diǎn)定位原則。同時(shí),還應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：

　　 1）進(jìn)行多工位加工時(shí)，定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)考慮能完成盡可能多的加工內(nèi)容，即便于各個(gè)表面都能被加工的定位方式。例如，對(duì)于箱體零件，盡可能采用一面兩銷的組合定位方式。

　　 2）當(dāng)零件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)難以重合時(shí),應(yīng)認(rèn)真分析裝配圖樣，明確該零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)功能，通過尺寸鏈的計(jì)算，嚴(yán)格規(guī)定定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)間的尺寸位置精度要求，確保加工精度。

　　 3）編程原點(diǎn)與零件定位基準(zhǔn)可以不重合，但兩者之間必須要有確定的幾何關(guān)系。編程原點(diǎn)的選擇主要考慮便于編程和測(cè)量。例如，圖7中的零件在加工中心上加工Φ80H7孔和4-Φ25H7孔，其中4-ф25H7都以ф80H7孔為基準(zhǔn)，編程原點(diǎn)應(yīng)選擇在ф80H7孔的中心線上。當(dāng)零件定位基準(zhǔn)為A、B兩面時(shí)，定位基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)不重合，但同樣能保證加工精度。

　　圖7編程原點(diǎn)與定位基準(zhǔn)

　　（2）零件的夾緊

　　 在考慮夾緊方案時(shí)，應(yīng)保證夾緊可靠，并盡量減少夾緊變形。（3）夾具的選用

　　 在加工中心上,夾具的任務(wù)不僅是裝夾零件,而且要以定位基準(zhǔn)為參考基準(zhǔn)，確定零件的加工原點(diǎn)。因此，定位基準(zhǔn)要準(zhǔn)確可靠。

　　4.刀具的選擇

　　 加工中心對(duì)刀具的基本要求是：

　　 1）良好的切削性能：能承受高速切削和強(qiáng)力切削并且性能穩(wěn)定；

　　 2）較高的精度：刀具的精度指刀具的形狀精度和刀具與裝卡裝置的位置精度；

　　 3）配備完善的工具系統(tǒng)：滿足多刀連續(xù)加工的要求。

　　 加工中心所使用刀具的刀頭部分與數(shù)控銑床所使用的刀具基本相同，關(guān)于數(shù)控銑削刀具的選用。加工中心所使用刀具的刀柄部分與一般數(shù)控銑床用刀柄部分不同，加工中心用刀柄帶有夾持槽供機(jī)械手夾持。

 

數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)成為可能，特別是DNC系統(tǒng)微機(jī)與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)接，使得設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃及編程的整個(gè)過程全部在計(jì)算機(jī)上完成，一般不需要輸出專門的工藝文件。

　　目前，許多CAD/CAM軟件包都提供自動(dòng)編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題，如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動(dòng)生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。

　　因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)，能夠正確選擇刀刃具及切削用量。

　　數(shù)控加工常用刀具的種類及特點(diǎn)

　　數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機(jī)夾式聯(lián)接，機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；③特殊型式，如復(fù)合式刀具、減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具；②硬質(zhì)合金刀具；③金剛石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：①車削刀具，分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀具等多種；②鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；③鏜削刀具；④銑削刀具等。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等的要求，近幾年機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用，在數(shù)量上達(dá)到整個(gè)數(shù)控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%。

　　數(shù)控刀具與普通機(jī)床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點(diǎn)：①剛性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形小；②互換性好，便于快速換刀；③壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；④刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間；⑤刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇迹岳谇行嫉呐懦虎尴盗谢?biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。

　　數(shù)控加工刀具的選擇

　　刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。

　　選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

　　在進(jìn)行自由曲面（模具）加工時(shí)，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低。

在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀動(dòng)作。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便使鉆、鏜、擴(kuò)、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具迅速、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫上去。編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍，以便在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（3種規(guī)格）和錐柄（4種規(guī)格）2種，共包括16種不同用途的刀柄。

　　在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工步驟；③粗精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆；⑤*行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。

　　加工過程中切削用量的確定

　　合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。具體要考慮以下幾個(gè)因素：

　　①切削深度t。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。②切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中，一般L的取值范圍為：L=（0.6～0.9）d。③切削速度v。提高v也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí)，v可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，v可選200m/min以上。④主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來選定。計(jì)算公式為：v=∏nd/1000。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開關(guān)，可在加工過程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。⑤進(jìn)給速度vF。vF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。vF的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí)，vF可選擇得大些。在加工過程中，vF也可通過機(jī)床控制面板上的修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但是zui大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。

　　隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，量化生產(chǎn)線的形成，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問題之一。在數(shù)控程序的編制過程中，要在人機(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平。

 

銑削加工中銑削切削速度的計(jì)算公式

 

工件材料	銑刀類型	刀具材料	aw （mm）	ap（mm）	af（mm/z）	cv	qv	xv	yv	uv	pv	m
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	端銑刀	YT15	-	-	-	172	0.2	0.1	0.4	0.2	0	0.2
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	端銑刀	高速鋼（用切削液）	-	-	≤ 0.1	41	0.25	0.1	0.2	0.15	0.1	0.2
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	端銑刀	高速鋼（用切削液）	-	-	＞ 0.1	26	0.25	0.1	0.4	0.15	0.1	0.2
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	圓柱形銑刀	YT15	≤ 2	≤ 35	≥0.15	201	0.17	-0.05	0.28	0.19	0.1	0.33
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	圓柱形銑刀	YT15	＞2	≤ 35	≥0.15	229	0.17	-0.05	0.28	0.38	0.1	0.33
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	圓柱形銑刀	YT15	≤ 2	＞35	≥0.15	318	0.17	0.08	0.28	0.19	0.1	0.33
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	圓柱形銑刀	YT15	＞2	＞35	≥0.15	362	0.17	0.08	0.28	0.38	0.1	0.33
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	圓柱形銑刀	高速鋼（用切削液）	-	-	≤ 0.10	34	0.45	0.1	0.2	0.3	0.1	0.33
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	圓柱形銑刀	高速鋼（用切削液）	-	-	＞ 0.1	22	0.20	0.1	0.4	0.3	0.1	0.33
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	鑲齒盤銑刀銑平面與凸臺(tái)	YT15	-	-	＜0.12	586	0.20	0	0.12	0.4	0	0.35
工件材料	銑刀類型	刀具材料	aw （mm）	ap（mm）	af（mm/z）	cv	qv	xv	yv	uv	pv	m
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	鑲齒盤銑刀銑平面與凸臺(tái)	YT15	-	-	≥0.12	324	0.20	0	0.4	0.4	0	0.35
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	鑲齒圓銑刀銑槽	YT15	-	-	＜0.06	800	0.20	0.1	0.12	0.3	0	0.35
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	鑲齒圓銑刀銑槽	YT15	-	-	≥0.06	302	0.20	0.1	0.4	0.3	0	0.35
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	鑲齒圓盤銑刀銑平面、凸臺(tái)及槽	高速鋼（用切削液）	-	-	≤ 0.1	47	0.25	0.1	0.2	0.3	0.1	0.2
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	鑲齒圓盤銑刀銑平面、凸臺(tái)及槽	高速鋼（用切削液）	-	-	＞ 0.1	30	0.25	0.1	0.4	0.3	0.1	0.2
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	整體圓盤銑刀	高速鋼（用切削液）	-	-	-	43	0.25	0.1	0.2	0.3	0.1	0.2
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	立銑刀	高速鋼（用切削液）	-	-	-	29	0.45	0.1	0.5	0.5	0.1	0.33
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	切槽和切斷銑刀	高速鋼（用切削液）	-	-	-	33	0.25	0.2	0.2	0.3	0.1	0.2
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	凸半圓和角銑刀	高速鋼（用切削液）	-	-	-	33	0.45	0.1	0.2	0.3	0.1	0.33
碳素結(jié)構(gòu)鋼ab=650MPa	凹半圓銑刀	高速鋼（用切削液）	-	-	-	27	0.45	0.1	0.2	0.3	0.1