数控铣床及加工中心工艺

三轴加工实例
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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
柔性制造单元（FMC） 四坐标卧式加工中心
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。
工作台
工作台
工件装夹时必须使工件 在机床上占有正确位置
工件装夹时找正过程
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第四节 数控镗、铣及加工中心加工工艺
数 控 镗 铣 、 工件的装夹实例1
工作台
工作台
工件装夹时必须使工件 在机床上占有正确位置
工件装夹时找正过程
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第四节 数控镗、铣及加工中心加工工艺
数 控 镗 铣 、 加 工 中 心 加 工 工 艺 的 制 定
课堂讨论
三轴加工
（三次装夹加工）
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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
加工实例 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， 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 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 ：切削速度很高，通常认为其速度超过普通切削的 倍 很高，一般将主轴转速在10000-20000r/min以上定为高速切削；进给速 以上定为高速切削； 很高，一般将主轴转速在 以上定为高速切削 度很高，通常达15-50m/min，最高可达 度很高，通常达 ，最高可达90m/min；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： 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： 加工时间短，效率高。高速切削的材料去除率通常是常规的3～ 倍 加工时间短，效率高。高速切削的材料去除率通常是常规的 ～5倍。 刀具切削状况好，切削力小，主轴轴承、刀具和工件受力均小。 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30%~90%，提高了加工质量。 降低大概 ，提高了加工质量。 刀具和工件受热影响小。 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 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。 工件表面质量好。首先ap与 小 工件粗糙度好，其次切削线速度高， 工件表面质量好。首先 与ae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。
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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
NAK 80 (HRC40) Ø4
加工
高速加 工实例1
高速加工
速 速 (r/min) (mm/min) 14000 1500
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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
工
的
夹
数控夹具 的
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第四节 数控镗、铣及加工中心加工工艺
数 控 镗 铣 、 加 工 中 心 加 工 工 艺 的 制 定
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工件的装夹
夹具
及
装时应
的
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； 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； 能经短时间的拆卸，改成适合新工件的夹具； 夹具应具有尽可能少的元件和较高的刚度； 夹具 尽 ，夹紧元件的 间位 能 ，夹具 能和工 具 ； 保证 的 程 工件的加工 成； 对 有 工 的加工中心， 工 的 和 ，夹具 夹具和机床的 间 ； 尽 一 装夹中 成所有的加工 夹紧点时， 能 夹紧点 定位精度， 时 工 件中 ； 夹具 面与工 的 ，夹具的 面 面度 保证 0.01—0.02mm ， 面 度 Ra3.2um
直纹曲面类零件： 直纹曲面类零件：由直线 依某种规律移动所产生的 曲面类零件。
第五章 数控镗、铣及加工中心加工工艺
数 控 镗 铣 、 加 工 中 心 加 工 的 典 型 零 件
立体曲面类零件:加工面为 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。 箱体类零件： 箱体类零件：一般是指具 有孔系和平面，内部有一 定型腔，在长、宽、高方 向有一定比例的零件。 异型件： 异型件：外形不规则的 零件，大多要点、线、 面多工位混合加工。
第四节 数控镗、铣及加工中心加工工艺
数 控 镗 铣 、 工件的装夹实例1
零件图样
三维效果图
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第四节 数控镗、铣及加工中心加工工艺
数 控 镗 铣 、
定位销低于加工面 定位销（3个）
工件的装夹实例1
工作台 装夹方案1：找正法
工作台 装夹方案2：用夹具装夹
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第四节 数控镗、铣及加工中心加工工艺
数 控 镗 铣 、 工件的装夹实例1
工艺分析
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第四节 数控镗、铣及加工中心加工工艺
数 控 镗 铣 、 加 工 中 心 加 工 工 艺 的 制 定
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 的 和 数控镗铣及加工中心特点和加工 要， 用的夹具 有 用夹具 合夹具 夹具和 夹具 的 中 用 用夹具， 时 先考虑 合夹具， 考虑 夹具， 用 用夹具和 夹具 在 较 时 考虑 用 工 夹具和 夹 具 在 时要 合考虑 ， 的 合理的夹 具
工步1 工 工
工步1 工步2 工步3
工件的装夹实例2——组合夹具装夹应用
表面1 表面2 表面1
工步1装夹示意图 表面1
工步2装夹示意图 表面2
工步3装夹示意图 表面1
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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
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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
三坐标立式加工中心
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。 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(如二维曲线、二维轮廓和二维区 杂轮廓零件的加工有的只需二轴联动 如二维曲线、 如二维曲线 域加工)，有的则需三轴联动(如三维曲面加工 如三维曲面加工)， 域加工 ，有的则需三轴联动 如三维曲面加工 ，它们所对应的加工一般 相应称为二轴(或 轴 加工与三轴加工 对于三坐标加工中心(无论是 加工与三轴加工。 相应称为二轴 或2.5轴)加工与三轴加工。 对于三坐标加工中心 无论是 立式还是卧式)，由于具有自动换刀功能，适于多工序加工， 立式还是卧式 ，由于具有自动换刀功能，适于多工序加工，如箱体等 需要铣、 铰及攻螺纹等多工序加工的零件。 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 加装数控分度转台后，可实现四面加工，而若主轴方向可换， 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 实现五面加工，因而能够一次装夹完成更多表面的加工， 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 工复杂的箱体类、泵体、阀体、壳体等零件。 工复杂的箱体类、泵体、阀体、壳体等零件。
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第四节 数控镗、铣及加工中心加工工艺
五坐标机床的类型及加工实例
数 控 镗 铣 、 加 工 中 心 的 工 艺 特 点
实例1 实例2 实例3 主轴头旋转型 工作台旋转型 复合型——主轴 和工作台旋转型
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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
高速加 工实例3
高速加工切削条件
速 速 (r/min) (mm/min) 20000 6000
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第五章 数控镗、铣及加工中心加工工艺
数 控 镗 铣 、 加 工 中 心 加 工 的 典 型 零 件
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平面类零件 ：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。
NAK 80 (HRC40) R2X50 CBN
加工 件
高速加 工实例2
高速加工切削条件
速 速 (r/min) (mm/min) 15000 2100
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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
NAK 80 (HRC40) R2X50 CBN
加工 件
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，Machine Center)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 , Automatic Toos Changer )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。