数控加工中心简介

加工中心编程
5.1.3 加工中心的分类 1．按照机床结构分类 ． 1) 立式加工中心 立式加工中心指主轴轴线为垂直状态设置的加工中 心，如图所示。其结构形式多为固定立柱式，工作台为长 如图所示。其结构形式多为固定立柱式， 方形，无分度回转功能，适合加工盘、 板类零件。 方形，无分度回转功能，适合加工盘、套、板类零件。一 般具有三个直线运动坐标， 般具有三个直线运动坐标，并可在工作台上安装一个水平 轴的数控回转台，用以加工螺旋线零件。 轴的数控回转台，用以加工螺旋线零件。 立式加工中心装夹工件方便，便于操作， 立式加工中心装夹工件方便，便于操作，易于观察 加工情况，但加工时切屑不易排除，且受立柱高度和换刀 加工情况，但加工时切屑不易排除， 装置的限制，不能加工太高的零件。 装置的限制，不能加工太高的零件。
加工中心编程
加工中心编程
2．按刀库形式分类 ． 1) 刀库、机械手的加工中心 刀库、 这种加工中心的换刀装置由刀库和机械手组 换刀机械手完成换刀动作。 成，换刀机械手完成换刀动作。 2) 机械手的加工中心 斗笠式刀库 机械手的加工中心(斗笠式刀库 斗笠式刀库) 这种加工中心的换刀是通过刀库和主轴箱的 配合动作来完成的。 配合动作来完成的。一般是采用把刀库放在主轴 箱可以运动到的位置， 箱可以运动到的位置，或刀库可以移动到主轴箱 的位置。当采用刀库移动时， 的位置。当采用刀库移动时，换刀由刀库移动到 主轴的正下方，由主轴的上升/下降进行刀具的取 主轴的正下方，由主轴的上升 下降进行刀具的取 换完刀具后刀库离开主轴。 放，换完刀具后刀库离开主轴。
加工中心编程
第5章 加工中心编程
5.1 加工中心简介
加工中心编程
5.1 加工中心简介 5.1.1 概述 加工中心是备有刀库，并能自动更换刀具， 加工中心是备有刀库，并能自动更换刀具，对工件 进行多工序加工的数字控制机床(本书介绍的加工中心是 进行多工序加工的数字控制机床 本书介绍的加工中心是 指镗铣类加工中心)。 指镗铣类加工中心 。 工件经一次装夹后， 工件经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不 同工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、 同工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进 给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能， 给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完 成工件几个面上多工序的加工。 成工件几个面上多工序的加工。加工中心由于工序的集中 和自动换刀，减少了工件的装夹、测量和机床调整等时间， 和自动换刀，减少了工件的装夹、测量和机床调整等时间， 使机床的切削时间达到机床开动时间的 左右(普通机 使机床的切削时间达到机床开动时间的 80%左右 普通机 左右 床仅为 床仅为 15%～20%)；同时也减少了工序之间的工件周转、 ～ ；同时也减少了工序之间的工件周转、 搬运和存放时间，缩短了生产周期，具有明显的经济效果。 搬运和存放时间，缩短了生产周期，具有明显的经济效果。
加工中心编程
加工中心是一种综合加工能力较强的设备， 加工中心是一种综合加工能力较强的设备，工件一次 装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高， 装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，如果加工 中等加工难度的批量工件，其效率是普通加工设备的5～ 中等加工难度的批量工件，其效率是普通加工设备的 ～ 10倍。特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，而 倍 特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工， 且对形状较复杂、 且对形状较复杂、精度要求高的单件或中小批量加工更为 适用。因此， 适用。因此，加工中心是从一个方面判断企业技术能力和 工艺水平高低的标志。 工艺水平高低的标志。 加工中心设置有存放着不同数量的各种刀具或检具 的刀库，在加工过程中由程序控制自动选用和更换。 的刀库，在加工过程中由程序控制自动选用和更换。这是 它与数控铣床、数控镗床的主要区别。 它与数控铣床、数控镗床的主要区别。加工中心为了加工 出所需零件形状，至少要有三个坐标运动， 出所需零件形状，至少要有三个坐标运动，即由三个直线 运动坐标X、 、 和三个转动坐标 和三个转动坐标A、 、 适当组合而 运动坐标 、Y、Z和三个转动坐标 、B、C适当组合而 多者能达十几个运动坐标。 成，多者能达十几个运动坐标。加工中心与普通数控机床 相比结构较复杂，控制系统功能较多。 相比结构较复杂，控制系统功能较多。
加工中心编程
加工中心编程
在航空航天、汽车、船舶、国防等领域的产品中， 在航空航天、汽车、船舶、国防等领域的产品中， 复杂曲面类占有较大的比重，如叶轮、螺旋桨、 复杂曲面类占有较大的比重，如叶轮、螺旋桨、各种曲面 成型模具等。 成型模具等。 就加工的可能性而言， 就加工的可能性而言，在不出现加工干涉区或加工 盲区时， 盲区时，复杂曲面一般可以采用球头铣刀进行三坐标联动 加工，加工精度较高，但效率较低。 加工，加工精度较高，但效率较低。如果工件存在加工干 涉区或加工盲区， 涉区或加工盲区，就必须考虑采用四坐标或五坐标联动的 机床。 机床。 (3) 异型件，如图所示。 异型件，如图所示。
加工中心编程
加工中心编程
箱体类零件是指具有一个以上的孔系， 箱体类零件是指具有一个以上的孔系，并有较多型 腔的零件。这类零件在机械、汽车、 腔的零件。这类零件在机械、汽车、飞机等领域的产品中 应用较多，如汽车的发动机缸体、变速箱体， 应用较多，如汽车的发动机缸体、变速箱体，机床的床头 主轴箱，柴油机缸体，齿轮泵壳体等。 箱、主轴箱，柴油机缸体，齿轮泵壳体等。 箱体类零件在加工中心上加工，一次装夹可以完成 箱体类零件在加工中心上加工， 普通机床 60%～95%的工序内容 的工序内容， 普通机床 60%～95%的工序内容，零件各项精度一致性 质量稳定，同时可缩短生产周期，降低成本。 好，质量稳定，同时可缩短生产周期，降低成本。对于加 工工位较多，工作台需多次旋转角度才能完成的零件， 工工位较多，工作台需多次旋转角度才能完成的零件，一 般选用卧式加工中心；当加工的工位较少，且跨距不大时， 般选用卧式加工中心；当加工的工位较少，且跨距不大时， 可选立式加工中心，从一端进行加工。 可选立式加工中心，从一端进行加工。 (2) 复杂曲面，如图所示。 复杂曲面，如图所示。
加工中心编程
其控制功能最少可实现三轴联动控制， 其控制功能最少可实现三轴联动控制，实现刀具运 动直线插补和圆弧插补，多的可实现五轴联动、 动直线插补和圆弧插补，多的可实现五轴联动、六轴联动 以及螺旋线插补。加工中心还具有不同的辅助功能， 以及螺旋线插补。加工中心还具有不同的辅助功能，如各 种加工固定循环、自动对刀、刀具半径及长度补偿、 种加工固定循环、自动对刀、刀具半径及长度补偿、等， 它们对于提高机床的加工效率， 它们对于提高机床的加工效率，保证产品的加工精度和质 量等都是普通加工设备无法相比的。 量等都是普通加工设备无法相比的。 与普通数控机床相比， 与普通数控机床相比，加工中心具有以下几个突出 特点： 特点： (1) 全封闭 半封闭防护。 全封闭/半封闭防护 半封闭防护。 (2) 工序集中，加工连续进行。 工序集中，加工连续进行。 (3) 使用多把刀具，刀具自动交换。 使用多把刀具，刀具自动交换。 (4) 使用多个工作台，工作台自动交换。 使用多个工作台，工作台自动交换。 (5) 功能强大，趋向复合加工。 功能强大，趋向复合加工。 (6) 高自动化、高精度、高效率。 高自动化、高精度、高效率。
加工中心编程
5.1.2 工艺特点及加工对象 1．适合于加工中心加工的零件 ． （1）周期性重复投产的零件。 ）周期性重复投产的零件。 (2) 高效、高精度工件。 高效、高精度工件。 (3) 合适批量的工件。 合适批量的工件。 (4) 工位和工序可集中的工件。 工位和工序可集中的工件。 (5) 形状复杂的零件。 形状复杂的零件。 (6) 难测量的零件。 难测量的零件。 2．按零件形状特点分类适合于加工中心加工的零 ． 件 (1) 箱体类零件，如图所示。 箱体类零件，如图所示。
加工中心编程
加工中心编程
加工中心编程
3) 龙门式加工中心 龙门式加工中心的形状与龙门铣床相似(如图 龙门式加工中心的形状与龙门铣床相似 如图 所示)，主轴多为垂直设置(也有水平设置 也有水平设置)， 所示 ，主轴多为垂直设置 也有水平设置 ，除自 动换刀装置外，还带有可更换的主轴附件， 动换刀装置外，还带有可更换的主轴附件，数控 装置的功能也较齐全，能够一机多用， 装置的功能也较齐全，能够一机多用，尤其适用 于加工大型或形状复杂的零件，如飞机上的梁、 于加工大型或形状复杂的零件，如飞机上的梁、 壁板等。 框、壁板等。
加工中心编程
加工中心编程
(4) 板类零件，如图所示。 板类零件，如图所示。
加工中心编程
(5) 雕刻图案类零件，如图所示。 雕刻图案类零件，如图所示。
加工中心编程
3．工序集中带来的问题 ． 加工中心的工序集中加工方式固然有其独特的优点， 加工中心的工序集中加工方式固然有其独特的优点， 但也带来了一些问题， 但也带来了一些问题，如： (1) 粗加工后直接进入精加工阶段，工件的温升来 粗加工后直接进入精加工阶段， 不及回复，冷却后尺寸会有所变动。 不及回复，冷却后尺寸会有所变动。 (2) 工件由毛坯直接加工为成品，一次装夹中金属 工件由毛坯直接加工为成品， 切除量大，几何形状变化大，没有释放应力的过程， 切除量大，几何形状变化大，没有释放应力的过程，加工 一段时间后内应力释放，将会使工件变形。 一段时间后内应力释放，将会使工件变形。 (3) 切削不断屑，切屑的堆积、缠绕等会影响加工 切削不断屑，切屑的堆积、 的顺利进行及零件的表面质量，甚至使刀具损坏， 的顺利进行及零件的表面质量，甚至使刀具损坏，工件报 废。 (4) 装夹零件的夹具必须满足既能克服粗加工大的 切削力，又能在精加工中准确定位的要求， 切削力，又能在精加工中准确定位的要求，而且零件夹紧 变形要小。 变形要小。
加工中心编程
加工中心编程
wenku.baidu.com
加工中心编程
2) 卧式加工中心 卧式加工中心指主轴轴线为水平状态设置的加工中 如图所示。 心，如图所示。卧式加工中心一般具有分度转台或数控转 卧式加工中心一般都具有三至五个运动坐标， 台。卧式加工中心一般都具有三至五个运动坐标，常见的 是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标， 是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标，它能够使工件 在一次装夹后完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加 最适合加工箱体类零件。也可作多个坐标的联合运动， 工，最适合加工箱体类零件。也可作多个坐标的联合运动， 以便加工复杂的空间曲面。 以便加工复杂的空间曲面。 卧式加工中心调试程序及试切时不便观察， 卧式加工中心调试程序及试切时不便观察，加工时 不便监视，零件装夹和测量不方便，但加工时排屑容易， 不便监视，零件装夹和测量不方便，但加工时排屑容易， 对加工有利。 对加工有利。 与立式加工中心相比，卧式加工中心的结构复杂， 与立式加工中心相比，卧式加工中心的结构复杂， 占地面积大，价格也较高。 占地面积大，价格也较高。
加工中心编程
3) 转塔式刀库加工中心 用转塔实现换刀是最早实现的自动换刀方式。 用转塔实现换刀是最早实现的自动换刀方式。一般 在孔加工的加工中心上采用转塔式刀库， 在孔加工的加工中心上采用转塔式刀库，换刀动作直接由 转塔式刀库的转动完成。 转塔式刀库的转动完成。一般情况下转塔式刀库所能更换 的刀具数量较少。 的刀具数量较少。 3、按功能特征分 、 （1）镗铣加工中心 ） 镗铣加工中心和龙门式加工中心，以镗铣加工中心为主， 镗铣加工中心和龙门式加工中心，以镗铣加工中心为主， 适用于箱体、 适用于箱体、壳体加工及各种复杂零件的特殊曲线和曲面 轮廓的多工序加工，适用于多品种、小批量的生产方式。 轮廓的多工序加工，适用于多品种、小批量的生产方式。 （2）钻削加工中心 ） 以钻削为主，刀库形式以转塔头形式为主， 以钻削为主，刀库形式以转塔头形式为主，适用于 小批量零件的钻孔、扩孔、铰孔、 中、小批量零件的钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及连续轮廓 铣削等多工序加工。 铣削等多工序加工。