数控铣削及加工中心加工工艺

章节课题数控铣削及加工中心加工工艺审阅者签名授课日期授课时数6 教学目的掌握数控铣削的主要加工对象，掌握铣削加工工艺的制订，了解典型工件的工艺分析教学方法讲授教学重点铣削加工工艺的制订教学难点典型工件的工艺分析教具、挂图多媒体作业题号教学过程及时间分配主要教学内容及步骤教学过程及时间分配主要教学内容及步骤板书板书课堂小结：板书设计教学反思：一、 数控铣削的主要加工对象铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。数控铣削主要适合于下列几类零件的加工。1、 平面类零件平面类零件是指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值的零件，这类加工面可展开为平面2、 曲面类零件1直纹曲面类零件直纹曲面类零件是指由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件。2立体曲面类零件加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件。这类零件的加工面不能展成平面，一般使用球头铣刀切削，加工面与铣刀始终为点接触，若采用其它刀具加工，易于产生干涉而铣伤邻近表面。加工立体曲面类零件一般使用三坐标数控铣床，采用以下两种加工方法。(1) 行切加工法(2) 三坐标联动加工二、 铣削加工工艺的制订1、 零件图工艺分析针对数控铣削加工的特点，下面列举出一些经常遇到的工艺性问题作为对零件图进行工艺性分析的要点来加以分析与考虑。（1）图纸尺寸的标注方法是否方便编程？构成工件轮廓图形的各种几何元素的条件是否充要？各几何元素的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明确？有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸？等等。（2）零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保证？（3）内槽及缘板之间的内转接圆弧是否过小?（4）零件铣削面的槽底圆角或腹板与缘板相交处的圆角半径r是否太大？（5）零件图中各加工面的凹圆弧(R与r)是否过于零乱，是否可以统一？（6）零件上有无统一基准以保证两次装夹加工后其相对位置的正确性？哪些部位最容易变形？（7）分析零件的形状及原材料的热处理状态，会不会在加工过程中变形？2、 工序和装夹方法的确定1加工工序的划分经常使用的有以下几种方法： （3）加工部位分序法（2）粗、精加工分序法（1）刀具集中分序法2零件装夹和夹具的选择 在数控加工中，既要保证加工质量，又要减少辅助时间，提高加工效率。因此要注意选用能准确和迅速定位并夹紧工件的装夹方法和夹具。零件的定位基准应尽量与设计基准及测量基准重合，以减少定位误差。在数控铣床上的工件装夹方法与普通铣床一样，所使用的夹具往往并不很复杂，只要有简单的定位、夹紧机构就行。为了不影响进给和切削加工，在装夹工件时一定要将加工部位敞开。选择夹具时应尽量做到在一次装夹中将零件要求加工表面都加工出来。3、 加工顺序和进给路线的确定1加工顺序的安排在安排数控铣削加工工序的顺序时还应注意以下问题： (1) 上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑；(2) 一般先进行内形内腔加工工序，后进行外形加工工序；(3) 以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重复定位次数与换刀次数；(4) 在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。总之，顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的需要综合考虑4、 切削用量的选择铣削加工的切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选择背吃刀量或侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。三、 典型工件的工艺分析1零件图工艺分析 2选择设备3确定零件的定位基准和装夹方式4确定加工顺序及走刀路线5刀具的选择6切削用量的选择3、 箱体的数控加工工艺分析图6-33所示为铣床变速箱体图。零件材料为HT200，中批量生产，其加工工艺分析如下： 1零件图工艺分析该零件由平面、型腔以及孔系组成。零件结构较复杂，尺寸精度较高。零件上需要加工的孔较多，虽然绝大部分配合孔的尺寸精度最高仅为7级，但孔系内各孔之间的相互位置精度要求较高，除一处垂直度允差为0.03外，其余各处同轴度、平行度允差为0.02。2设备的选择为确保这些孔加工精度的实现，提高生产率，本例选择日本一家公司生产的卧式加工中心加工该件。机床配有MAZATAL CAM2数控系统，具有3坐标联动，双工作台自动交换，由机械手自动换刀，传感器自动测量工件坐标系和自动测量刀具长度等功能。刀库容量为60把。工作台面积630630，工作台横向(X轴)行程910，纵向行程(Z向)行程635，主轴垂向行程710，编程可用人机会话式，一次装夹可完成不同工位的钻、扩、铰、镗、铣、攻丝等工序。对于加工变速箱体这类多工位，工序密集工件与普通机床相比，有其独特的优越性。3确定零件的定位基准和装夹方式(1) 定位基准的选择选择零件上的M、N和S面作为精定位基准，分别限制3个、1个和2个自由度，在加工中心上一次安装完成。除精基准以外的所有表面，由粗至精的全部加工，保证了该零件相互位置精度的全部项目。这三个平面组成的精基准可在通用机床上先加工好。（2）确定装夹方案l 装组合夹具，将夹具各定位面找正在0.01以内，将夹具擦净，夹好。l 将工件980.1，Ra6.3m面向下放在夹具水平定位面上，S面靠在竖直定位面上，320.2，Ra6.3m面靠在X向定位面上夹紧，保证工件与夹具定位面之间0.01塞尺不入。当然，各定位面已在前面工序中用普通机床加工完成。4加工阶段的划分为了使切削过程中切削力和加工变形不过大，以及前次加工所产生的变形（误差）能在后续加工中完全切除，可把加工阶段分得细一些，全部配合孔均经过粗半精精三个加工阶段。5工艺设计说明（1）对同轴孔系采用“调头镗”的加工方法，先在B0和B180工位上先后对两个侧面上的全部平面和孔进行粗加工；然后再在B0和B180工位上，先后对两个侧面的全部平面和孔进行半精加工和精加工。（2）为了保证孔的正确位置，在加工中心上对实心材料钻孔前，均先锪孔口平面、钻中心孔，然后再钻孔扩孔镗孔或铰孔。 （3）因125H8孔为半圆孔，为了保证125H8孔与52J7孔同轴度0.02的要求，在加工过程中，先用立铣刀以圆弧插补方式粗铣至124.85，然后再精镗。（4） 为保证62J7孔的精度，在加工该孔时，先加工2-65H12卡簧槽，再精镗62J7孔成。7确定切削用量（略）8数控加工工艺卡片拟订（见表6-10）通过学习，使学生掌握铣床的加工工艺方法，并能对一些普通的图纸进行工艺分析。三、 典型工件的工艺分析1零件图工艺分析 2选择设备3确定零件的定位基准和装夹方式4确定加工顺序及走刀路线5刀具的选择6切削用量的选择 新的知识往往学生都比较愿意听，并且实习工厂里面有铣床，所以大家学习的兴趣非常热烈。在教学过程中，通过以 X Y Z 来让学生进行工艺分析，激发了学生的学习兴趣。