数控加工工艺和设备第六章加工中心加工工艺及设备课件.ppt
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1、电子电子教案教案周晓宏周晓宏 主编主编数控加工工艺与设备数控加工工艺与设备SHUKONG JIAGONG GONGYI YU SHEBEISHUKONG JIAGONG GONGYI YU SHEBEI第六章 加工中心加工工艺及设备加工中心加工工艺及设备 本章应知 本章应会1.1.加工中心的组成2.加工中心的常用刀具加工中心加工工艺的制定第 章第一节 加工中心概述第 章六 加工中心加工工艺及设备一、加工中心的分类一、加工中心的分类1.按功能特征分类(1)镗铣加工中心(2)钻削加工中心(3)复合加工中心 图6-1 卧式加工中心a)移动工作台式 b)固定工作台式2.按主轴的位置不同分类(1)卧式加
2、工中心(2)立式加工中心(3)五面加工中心 第 章第一节 加工中心概述第 章六 加工中心加工工艺及设备3.按支撑件的不同分类(1)龙门式镗铣加工中心(2)动柱式镗铣加工中心 4.其它分类(1)双刀库加工中心(2)多工位镗铣加工中心 二、加工中心的特点及使用过程二、加工中心的特点及使用过程1.加工中心的特点2)对加工对象的适应性强3)加工精度高4)加工生产率高5)操作者的劳动强度减轻6)经济效益高7)有利于生产管理的现代化1)工序集中第 章第一节 加工中心概述第 章六 加工中心加工工艺及设备2.加工中心的使用过程 图6-2 加工中心的使用过程第 章第一节 加工中心概述第 章六 加工中心加工工艺及
3、设备三、加工中心的加工对象三、加工中心的加工对象1.结构形状复杂、普通机床难加工的零件(1)凸轮类(2)整体类叶轮(3)模具类 2.既有平面又有孔系的零件(1)箱体类零件(2)盘、套、板类零件 3.外形不规则的异型零件4.加工精度较高的中小批量零件如图6-4所示的异型支架,大多要点、线、面多工位混合加工。普通机床上只能采取工序分散的原则加工,需用工装较多,周期较长。利用加工中心多工位点、线、面混合加工的特点,可以完成大部分甚至全部工序的内容。图6-3 十字盘零件 图6-4 异型支架第 章第一节 加工中心概述第 章六 加工中心加工工艺及设备四、加工中心的组成四、加工中心的组成1.基础部件床身、立
4、柱和工作台等大件是加工中心结构中的基础部件。图6-5 TH5632型立式加工中心的组成1数控柜 2刀库 3主轴箱 4操纵台 5驱动电源柜6纵向工作台 7滑座 8床身 9X轴进给伺服电动机 10换刀机械手 11立柱第 章第一节 加工中心概述第 章六 加工中心加工工艺及设备2.主轴部件3.数控系统 由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动装置以及电动机等部分组成,是加工中心执行顺序控制动作和控制加工过程的中心。4.自动换刀装置(ATC)五、加工中心的典型结构五、加工中心的典型结构1.加工中心主轴组件(2)自动夹紧刀具结构(1)主轴的结构2.进给系统的典
5、型结构(1)伺服电动机与丝杠工的联接(2)滚珠丝杠螺母副(3)V400(H400)加工中心进给系统典型结构 第 章第一节 加工中心概述第 章六 加工中心加工工艺及设备图6-6 V400教学型加工中心主轴传动结构1刀柄 2抓刀爪 3内套 4拉杆 5碟形弹簧 6气缸 7活塞8压杆 9撞块 10行程开关 11主轴电动机 12接近开关图6-7 钢球拉紧机构图6-8 电动机与丝杠直联结构第 章第一节 加工中心概述第 章六 加工中心加工工艺及设备3.刀库及自动换刀装置 图6-9 V400进给系统结构 1伺服电动机 2联轴器 3轴承支座 4支承轴承 5螺母 6滚珠丝杠(1)加工中心的刀库形式常用的有盘式、链
6、式两种盘式结构(见图6-10)中,刀具可以沿主轴轴向、径向、斜向安放 链式刀库的基本结构如图6-10e所示,通常刀具容量比盘式的要大(2)VP1050刀库结构与传动 第 章第一节 加工中心概述第 章六 加工中心加工工艺及设备图6-10 刀库的不同形式a)刀具沿主轴轴向安装 b)刀具径向安装 c)刀具斜向安装d)弹仓式结构 e)链式刀库 f)多条链带结构 g)链带折叠回绕方式第 章第一节 加工中心概述第 章六 加工中心加工工艺及设备图6-11 VP1050加工中心刀库结构1刀柄 2刀夹 3链轮 4刀链架5刀臂滑座架 6刀臂套筒 7链轮 8刀链传动轴9传动轮 10圆柱凸轮 11液压马达 12位置传
7、感器 13刀链调整螺栓 第 章第一节 加工中心概述第 章六 加工中心加工工艺及设备(3)常见自动换刀装置实例 1)取刀:套筒1滑座2换刀臂3套筒1滑座2 2)换刀:主轴6主轴抓刀爪7换刀臂3换刀臂3换刀臂3滑座2套筒1滑座2换刀臂3套筒还刀完成。图6-12 VP1050加工中心换刀机械手原理1套筒 2滑座 3换刀臂 4弹簧刀夹 5刀号6主轴 7主轴抓刀爪 8换刀臂外侧爪 9换刀臂内侧爪第 章第二节 加工中心加工工艺的制定第 章六 加工中心加工工艺及设备一、加工方法的选择一、加工方法的选择 平面、平面轮廓及曲面在镗铣类加工中心上唯一的加工方法是铣削。孔加工方法比较多,有钻削、扩削、铰削和镗削等。
8、对于直径大于30的已铸出或锻出毛坯的孔加工,一般采用粗镗半精镗孔口倒角精镗加工方案,孔径较大的可采用立铣刀粗铣精铣加工方案。对于直径小于30的无毛坯孔的孔加工,通常采用“锪平端面打中心孔钻扩孔口倒角铰”加工方案,有同轴度要求的小孔,须采用“锪平端面打中心孔钻半精镗孔口倒角精镗(或铰)”加工方案。螺纹的加工根据孔径大小,一般情况下,直径在M6M20之间的螺纹,通常采用攻螺纹方法加工。直径在M6以下的螺纹,在加工中心上完成底孔加工,通过其它手段攻螺纹。第 章第二节 加工中心加工工艺的制定第 章六 加工中心加工工艺及设备二、加工阶段的划分二、加工阶段的划分 在加工中心上加工的零件,其加工阶段的划分主
9、要根据零件是否已经过粗加工、加工质量要求的高低、毛坯质量的高低以及零件批量的大小等因素确定。零件已经过粗加工,加工中心只是完成最后的精加工,则不必划分加工阶段。对加工质量要求较高的零件,若其主要表面在上加工中心加工之前没有经过粗加工,则应尽量将粗、精加工分开进行。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,利用加工中心的良好的冷却系统,可把粗、精加工合并进行。第 章第二节 加工中心加工工艺的制定第 章六 加工中心加工工艺及设备三、加工顺序的安排三、加工顺序的安排 在安排加工顺序时同样要遵循“基面先行”、“先粗后精”、“先主后次”及“先面后孔”的一般
10、工艺原则。此外还应考虑:1)减少换刀次数,节省辅助时间。2)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、半精镗孔立铣刀加工加工中心孔钻孔攻螺纹平面和孔精加工(精铣、铰、镗等)的加工顺序。第 章第二节 加工中心加工工艺的制定第 章六 加工中心加工工艺及设备四、装夹方案的确定和夹具的选择四、装夹方案的确定和夹具的选择 1)夹紧机构或其它元件不得影响进给,加工部位要敞开 图6-13 不影响进给的装夹示例1定位装置 2工件 3夹紧装置图6-14 敞开加工表面的装夹示例1定位装置 2工件 3夹紧装置 2)装卸方便,辅助时间尽量短 第 章
11、第二节 加工中心加工工艺的制定第 章六 加工中心加工工艺及设备3)对小型零件或工序不长的零件,可以考虑在工作台上同时装夹几件进行加工,以提高加工效率。4)夹具应便于与机床工作台面及工件定位面间的定位连接 5)夹具结构应力求简单 6)必须保证最小的夹紧变形 图6-15 新型数控夹具元件 第 章第二节 加工中心加工工艺的制定第 章六 加工中心加工工艺及设备五、刀具的选择五、刀具的选择 1.加工中心常用刀具及其选用(1)铣削刀具 端铣刀:主要用于加工平面 立铣刀 图6-16 可转位端铣刀的结构1刀体 2刀片 3楔块 4刀垫 盘形铣刀 成型铣刀:为了提高效率,满足生产要求,有些零件可以采用成型铣刀进行
12、铣削(见图6-18)。槽铣刀用于加工浅槽;两面刃铣刀用于加工台阶;三面刃铣刀用于切槽及加工台阶;锯片铣刀用于切断、切窄槽。图6-17 盘形铣刀a)槽铣刀 b)两面刃铣刀 c)三面刃铣刀图6-18 成型铣刀第 章第二节 加工中心加工工艺的制定第 章六 加工中心加工工艺及设备普通立铣刀与球头立铣刀直柄普通立铣刀一般做成整体式,锥柄普通立铣刀一般为焊接式;键槽立铣刀与通用立铣刀的区别在于键槽铣刀根据键槽选用的配合不同,有正负公差之分;右图从左到右依次为:通用立铣刀铣槽,通用立铣刀铣轮廓,球头刀铣圆弧槽,球头刀铣曲面铣台阶用立铣刀此铣刀做成可转位式,刀片为硬质合金并可更换,加工效率高;主偏角为90,能
13、加工直角台阶;右图从左至右依次为:铣削浅槽,铣削台阶,铣削平面可转位螺旋立铣刀此铣刀的可转位刀片分布在铣刀螺旋槽上,各螺旋槽上的刀片交错排列,并有一定的搭接量,一个刀片只切除余量的一部分,所有刀片通过配合能切去全部余量;适合于粗加工;右图从左至右依次为:粗铣槽,粗铣轮廓;另外,它也可加工台阶和平面表6-1 立铣刀种类及典型应用第 章第二节 加工中心加工工艺的制定第 章六 加工中心加工工艺及设备多功能立铣刀多功能立铣刀可转位刀片为八角形,能一把刀完成多表面加工,节省了刀库空间及换刀时间;右图从左至右依次为:加工浅槽,加工台阶,加工平面,加工倒角。圆角立铣刀圆角立铣刀可转位刀片为圆形,可进行零件底
14、面与侧面过渡圆角的加工;右图从左至右依次为:加工槽,加工平面,加工曲面;通用立铣刀的刀尖也能制成同样形状,进行曲面等部位的加工,而且刚性比相同圆角半径的球头铣刀高。倒角立铣刀倒角立铣刀刀片为四边形,适合于加工45的倒角;右图从左至右依次为:加工侧面槽,加工倒角,加工台阶和平面T形槽立铣刀右图为可转位硬质合金立铣刀,右图从左至右依次为:加工T形槽,加工台阶,锪孔;高速钢T形槽立铣刀一般为焊接式,但一般只用于切削T形槽续表 第 章第二节 加工中心加工工艺的制定第 章六 加工中心加工工艺及设备(2)钻削刀具 中心钻 麻花钻 扩孔钻 锪钻 硬质合金可转位式钻头 加工中心用枪钻图6-19 常用钻削刀具a
15、)中心钻 b)麻花钻 c)扩孔钻d)锪钻 e)硬质合金可转位式钻头 f)枪钻(3)镗削刀具 单刃镗刀单刃镗刀的微调结构双刃镗刀 图6-20 镗刀头安装形式 第 章第二节 加工中心加工工艺的制定第 章六 加工中心加工工艺及设备图6-21 单刃镗刀的微调结构1刀头体 2刀片 3调整螺母4镗杆 5内六角螺母 6垫圈 7导向键 图6-22 双刃镗刀 a)定装式 b)机夹式 c)浮动式(4)铰削刀具 加工中心广泛应用带负刃倾角的铰刀和螺旋齿铰刀图6-23 铰刀形式a)带负刃倾角的铰刀 b)螺旋推铰刀 c)普通螺旋铰刀 第 章第二节 加工中心加工工艺的制定第 章六 加工中心加工工艺及设备(5)螺纹加工刀具
16、 2.刀柄的选择(1)刀柄 加工中心一般采用7:24锥柄,这是因为这种锥柄不能自锁,并且与直柄相比有高的定心精度和刚性。图6-24 攻螺纹的排屑方向 图6-25 刀柄与拉钉 第 章第二节 加工中心加工工艺的制定第 章六 加工中心加工工艺及设备表6-2 刀柄尺寸 (单位:mm)标准规格D1L3D3G1G2L1L2JT4044.4568.417M1663.5515.93.184557.1582.721M2082.5515.93.185069.85101.7525M2497.515.93.18BT4044.4565.417M1663251.64557.1582.821M2082.553035069.
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