《機(jī)械制造工藝》課件-第29次課 箱體類零件的加工過(guò)程工藝分析二

箱體類零件的加工過(guò)程與工藝分析（2）專業(yè)課程/項(xiàng)目化課程機(jī)械制造工藝01加工中心裝備加工中心加工工藝概述1.加工中心的主要特點(diǎn)及功能

加工中心（MC，MachineCenter）是一種備有刀庫(kù)并能通過(guò)程序或手動(dòng)控制自動(dòng)刀具交換裝置(AutmaticToolsChanger)自動(dòng)更換刀具對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。

(1)加工中心是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上增加有存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具的刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，在加工過(guò)程中能夠由程序或手動(dòng)控制自動(dòng)選擇和更換刀具，工件在一次裝夾中，可以連續(xù)進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋以及銑削等多工步的加工，工序高度集中。

(2)加工中心通常具有多個(gè)進(jìn)給軸（三軸以上），甚至多個(gè)主軸，聯(lián)動(dòng)的軸數(shù)也較多，最少可實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，多的可實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)、六軸聯(lián)動(dòng)、七軸聯(lián)動(dòng)以及螺旋線插補(bǔ)。因此可使工件在一次裝夾后，自動(dòng)完成多個(gè)平面和多個(gè)角度位置的多工序加工，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的高精度定位和精確加工。

(3)加工中心上如果帶有自動(dòng)交換工作臺(tái)，一個(gè)工件在工作位置的工作臺(tái)上進(jìn)行加工的同時(shí)，另一工件在裝卸位置的工作臺(tái)上進(jìn)行裝卸，大大縮短了輔助時(shí)間，提高加工效率。

刀庫(kù)種類

a)轉(zhuǎn)塔式b)圓盤式徑向取刀c)圓盤式軸向取刀d)圓盤式頂端型e)鏈?zhǔn)絝)格子式2.刀庫(kù)及自動(dòng)換刀

加工中心的刀庫(kù)形式很多，結(jié)構(gòu)各異，常見(jiàn)的為日內(nèi)瓦式刀庫(kù)（俗稱斗笠式刀庫(kù)，如圖2-63）和鏈?zhǔn)降稁?kù)(見(jiàn)圖2-64)所示。（a）(b)（a）(b)(c)圖2-63日內(nèi)瓦刀庫(kù)（a）徑向取刀形式(b)軸向取刀形式

圖2-64鏈?zhǔn)降稁?kù)(一)日內(nèi)瓦式刀庫(kù)

日內(nèi)瓦式刀庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、應(yīng)用較多，但其換刀時(shí)間較鏈?zhǔn)降稁?kù)長(zhǎng)。它存放刀具數(shù)量一般不超過(guò)32把。一般的日內(nèi)瓦式刀庫(kù)換刀過(guò)程是：1)主軸頭回到換刀點(diǎn)，如圖2-65（a）所示。2)刀庫(kù)水平移動(dòng)到換刀點(diǎn)，此時(shí)主軸頭上的刀柄及刀具被放回到刀庫(kù)的對(duì)應(yīng)位置，如圖2-65（b）所示。3)主軸頭升高（或刀庫(kù)下降），刀柄及刀具留在刀庫(kù)中，如圖2-65（c）所示。4)刀庫(kù)回轉(zhuǎn)，下一把刀柄及刀具對(duì)準(zhǔn)主軸頭的位置，如圖2-65（d）所示。5)主軸頭下降（或刀庫(kù)上升），刀柄及刀具被主軸抓取，如圖2-65（e）所示。6)刀庫(kù)水平移動(dòng)離開(kāi)換刀點(diǎn)，換刀動(dòng)作完成，如圖2-65（f）所示。

（a）(b)(c)(d)(e)(f)圖2-65日內(nèi)瓦式刀庫(kù)換刀過(guò)程示意圖(二)鏈?zhǔn)降稁?kù)鏈?zhǔn)降稁?kù)換刀可靠、效率高，刀庫(kù)容量大，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。一般的鏈?zhǔn)降稁?kù)采用的是機(jī)械手換刀，其換刀過(guò)程是：1)主軸頭回到換刀點(diǎn)，如圖2-66（a）所示。2)機(jī)械手抓取刀庫(kù)中的刀柄及刀具和主軸頭上的刀柄及刀具，如圖2-66（b）所示。3)從主軸頭上取下的刀柄及刀具對(duì)準(zhǔn)刀庫(kù)中的放置位置，如圖2-66（c）所示。4)使從刀庫(kù)中的抓取的刀柄及刀具對(duì)準(zhǔn)主軸頭，如圖2-66（d）所示。5)將從刀庫(kù)中的抓取的刀柄及刀具放入主軸頭，如圖2-66（e）所示。6)從主軸頭上取下的刀柄及刀具放入刀庫(kù)中的相應(yīng)位置，機(jī)械手回位，換刀動(dòng)作完成，如圖2-66（f）所示。/x/page/w3154txhn8d.html

（a）

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

圖2-66機(jī)械手換刀過(guò)程示意圖

1．按照機(jī)床主要結(jié)構(gòu)分類

（1）立式加工中心指主軸軸心線為垂直狀態(tài)設(shè)置的加工中心。其結(jié)構(gòu)形式多為固定立柱式，工作臺(tái)為長(zhǎng)方形，無(wú)分度回轉(zhuǎn)功能，適合加工盤、套、板類零件。一般具有三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，并可在工作臺(tái)上安裝一個(gè)水平軸的數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)，用以加工螺旋線類零件。對(duì)于五軸聯(lián)動(dòng)的立式加工中心，可以加工汽輪機(jī)葉片、模具等復(fù)雜零件。

指主軸軸心線為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心。臥式加工中心一般都具有3個(gè)至5個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，常見(jiàn)的是三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)（沿x、y、z軸方向）加一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)（回轉(zhuǎn)工作臺(tái)），它能夠使工件在一次裝夾后完成除安裝面和頂面以外的其余四個(gè)面的加工，最適合加工復(fù)雜的箱體類零件。

(2)臥式加工中心(3)龍門式加工中心

主軸多為垂直設(shè)置，除自動(dòng)換刀裝置以外，還帶有可更換的主軸頭附件，數(shù)控裝置的軟件功能也較齊全，能夠一機(jī)多用，尤其適用于大型或形狀復(fù)雜的工件，如飛機(jī)上的梁、框、壁板等。(4)復(fù)合加工中心

指立、臥兩用加工中心，即具有立式加工中心的功能，又有臥式加工中心的功能，工件一次安裝后能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面等五個(gè)面的加工，又稱立臥式加工中心、萬(wàn)能加工中心或五面加工中心。2．按照換刀形式分類(1)帶刀庫(kù)、機(jī)械手的加工中心

加工中心的換刀裝置是由刀庫(kù)和機(jī)械手組成，換刀機(jī)械手完成換刀工作。

(2)無(wú)機(jī)械手的加工中心

這種加工中心的換刀是通過(guò)刀庫(kù)和主軸箱的配合動(dòng)作來(lái)完成。一般是采用把刀庫(kù)放在主軸箱可以運(yùn)動(dòng)到的位置，或整個(gè)刀庫(kù)或某一刀位能移動(dòng)到主軸箱可以到達(dá)的位置。刀庫(kù)中刀具的存放位置方向與主軸裝刀方向一致。換刀時(shí)，主軸運(yùn)動(dòng)到刀位上的換刀位置，由主軸直接取走或放回刀具。多用于采用40號(hào)以下刀柄的中小型加工中心。

(3)轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)加工中心

小型立式加工中心常采用轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)形式，直接由轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)完成換刀。這類加工中心主要以孔加工為主。3．按照加工精度分類(1)普通加工中心

這類加工中心分辨率為1μm，最大進(jìn)給速度為15m／min～25m／min，定位精度為10μm左右。

(2)高精度加工中心

這類加工中心分辨率為0.1μm。最大進(jìn)給速度為15m/min～100m/min，定位精度為2μm左右。

(3)精密加工中心

指定位精度介于2μm～10μm之間的加工中心。

對(duì)于不同加工精度要求的工件，應(yīng)選用與之相適應(yīng)的加工中心?？紤]機(jī)床加工精度的預(yù)留量，零件實(shí)際加工出的精度數(shù)值一般為機(jī)床定位精度的1.5倍～2倍。加工中心的工藝特點(diǎn)

1．加工精度高

2．精度穩(wěn)定

3．效率高

4．表面質(zhì)量好

5．軟件適應(yīng)性大

1一床身2一滑座3-工作臺(tái)4一潤(rùn)滑油箱5一立柱6一數(shù)控柜7-刀庫(kù)8一機(jī)械手9一主軸箱10一主軸11一驅(qū)動(dòng)電柜12一按鈕站JCS-018型立式加工中心主要性能參數(shù)工作臺(tái)外形尺寸(工作面)1200mm×450(1000×320)mm工作臺(tái)T形槽寬×槽數(shù)18×3工作臺(tái)左右行程(X軸)750mm工作臺(tái)前后行程(Y軸)400mm主軸箱上下行程(Z軸)470mm主軸端面到工作臺(tái)面距離180～650mm主軸錐孔BT一45主軸轉(zhuǎn)速22.5～2250r／min主軸電動(dòng)機(jī)5.5/7.5(額定／30min)kWFANUCAC12型進(jìn)給速度(X、Y、Z軸)1～400mm／min進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(X、Y、Z軸)1.4kwFANUC-BESK直流伺服電動(dòng)機(jī)刀庫(kù)容量16最大刀具尺寸100～300mm最大刀具質(zhì)量8kg刀庫(kù)電動(dòng)機(jī)1.4kWFANUC—BESK直流伺服電動(dòng)15型工作臺(tái)允許負(fù)載500kg滾珠絲杠尺寸(X、Y、Z軸)40mm×10mm鉆孔能力(一次鉆出)32mm定位精度±0.012mm／300mm重復(fù)定位精度±0.006mm占地面積3280mm×2300mm1．既有平面又有孔系的零件

（1）箱體類零件箱體類零件是指具有一個(gè)以上孔系，內(nèi)部有一定型腔，在長(zhǎng)、寬、高方向有一定比例的零件。對(duì)于加工工位較多，工作臺(tái)需多次旋轉(zhuǎn)角度才能完成的零件，一般選用臥式加工中心；當(dāng)加工的工位較少，且跨距不大時(shí)，可選立式加工中心，從一端進(jìn)行加工。

（2）盤、套、板類零件這類零件帶有鍵槽、端面上有平面、曲面和孔系，徑向也常分布一些徑向孔。加工部位集中在單一端面上的盤、套、板類零件宜選擇立式加工中心，加工部位不是位于同一方向表面上的零件宜選擇臥式加工中心。加工中心的主要加工對(duì)象2．結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、普通機(jī)床難加工的零件

主要表面是由復(fù)雜曲線、曲面組成的零件，加工時(shí)，需要多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工。

（1）凸輪類根據(jù)表面的復(fù)雜程度，選用三軸、四軸或五軸聯(lián)動(dòng)的加工中心。（2）整體葉輪類

存在許多特殊的加工難點(diǎn)，如通道狹窄；刀具很容易與加工表面和鄰近曲面產(chǎn)生干涉。加工這樣的型面，可采用四軸以上聯(lián)動(dòng)的加工中心。

軸向壓縮機(jī)渦輪

連桿鍛壓模簡(jiǎn)圖

3．外形不規(guī)則的異形零件

異形零件是外形不規(guī)則的零件，大多要點(diǎn)、線、面多工位混合加工，如支架、基座、樣板、靠模等。異形零件的剛性一般較差，夾壓及切削變形難以控制，加工精度也難以保證。利用加工中心多工位點(diǎn)、線、面混合加工的特點(diǎn)，可以完成大部分甚至全部工序內(nèi)容。實(shí)踐證明，利用加工中心加工異形零件時(shí)，形狀越復(fù)雜，精度要求越高，越能顯示其優(yōu)越性。

a)支架b)撥叉02加工中心工藝方案加工中心加工內(nèi)容的選擇

加工內(nèi)容選擇是指在零件選定之后，選擇零件上適合加工中心加工的表面。這種表面通常是：

（1）尺寸精度要求較高的表面。（2）相互位置精度要求較高的表面。（3）不便于普通機(jī)床加工的復(fù)雜曲線、曲面。（4）能夠集中加工的表面。

7．2加工中心加工工藝的制訂1．加工中心零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析

（1）零件的切削加工量要小，以便減少加工中心的切削加工時(shí)間，降低零件的加工成本。（2）零件上光孔和螺紋的尺寸規(guī)格盡可能少，減少加工時(shí)鉆頭、鉸刀及絲錐等刀具的數(shù)量，以防刀庫(kù)容量不夠。（3）零件尺寸規(guī)格盡量標(biāo)準(zhǔn)化，以便采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。（4）零件加工表面應(yīng)具有加工的方便性和可能性。（5）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛性，以減少夾緊變形和切削變形。

加工中心加工零件的工藝分析零件的孔加工工藝性對(duì)比實(shí)例

序號(hào)A工藝性差的結(jié)構(gòu)B工藝性好的結(jié)構(gòu)說(shuō)明lA結(jié)構(gòu)不便引進(jìn)刀具，難以實(shí)現(xiàn)孔的加工2B結(jié)構(gòu)可避免鉆頭鉆入和鉆出時(shí)因工件表面傾斜而造成引偏或斷損3B結(jié)構(gòu)節(jié)省材料，減小了質(zhì)量，還避免了深孔加工4A結(jié)構(gòu)不能采用標(biāo)準(zhǔn)絲錐攻螺紋5B結(jié)構(gòu)減少配合孔的加工面積6B結(jié)構(gòu)孔徑從一個(gè)方向遞減或從兩個(gè)方向遞減，便于加工7B結(jié)構(gòu)可減少深孔的螺紋加工8B結(jié)構(gòu)剛性好加工中心加工方案的選擇1．平面、平面輪廓及曲面加工平面、平面輪廓及曲面加工在鏜銑類加工中心上唯一的加工方法是銑削。經(jīng)粗銑的平面，尺寸精度可達(dá)IT12～I(xiàn)T14級(jí)(指兩平面之間的尺寸)，表面組糙度Ra值可達(dá)12.5～50μm。經(jīng)粗、精銑的平面，尺寸精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T9級(jí)，表面粗糙度Ra值可達(dá)1.6～3.2μm。7．2．3加工中心加工路線

2．孔加工

（1）對(duì)于直徑大于ф30mm的已鑄出或鍛出毛坯孔的孔加工，一般采用粗鏜-半精鏜-孔口倒角-精鏜加工方案，孔徑較大的可采用立銑刀粗銑-精銑加工方案。有空刀槽時(shí)可用鋸片銑刀在半精鏜之后、精鏜之前銑削完成，也可用鏜刀進(jìn)行單刀鏜削，但單刀鏜削效率低。（2）對(duì)于直徑小于ф30mm的無(wú)毛坯孔的孔加工，通常采用锪平端面-打中心孔-鉆-擴(kuò)-孔口倒角-鉸加工方案，有同軸度要求的小孔，須采用锪平端面-打中心孔-鉆-半精鏜-孔口倒角—精鏜(或鉸)加工方案。為提高孔的位置精度，在鉆孔工步前須安排锪平端面和打中心孔工步?？卓诘菇前才旁诎刖庸ぶ蟆⒕庸ぶ?，以防孔內(nèi)產(chǎn)生毛刺。3．螺紋的加工螺紋的加工根據(jù)孔徑大小，一般情況下，直徑在M6～M20之間的螺紋，通常采用攻螺紋方法加工。直徑在M6以下的螺紋，可在加工中心上完成底孔加工，再通過(guò)其它手段攻螺紋，因?yàn)樵诩庸ぶ行纳瞎ヂ菁y不能隨機(jī)控制加工狀態(tài)，小直徑絲錐容易折斷。直徑在M20以上的內(nèi)螺紋，可采用鏜刀片鏜削加工或銑削加工。另外，還可銑外螺紋。銑螺紋

（1）加工質(zhì)量要求較高的零件對(duì)加工質(zhì)量要求較高的零件，若其主要表面在上加工中心加工之前沒(méi)有經(jīng)過(guò)粗加工，則應(yīng)盡量將粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行。使零件粗加工后有一段自然時(shí)效過(guò)程，以消除殘余應(yīng)力和恢復(fù)切削力、夾緊力引起的彈性變形、切削熱引起的熱變形，必要時(shí)還可以安排人工時(shí)效處理，最后通過(guò)精加工消除各種變形。

（2）加工精度要求不高

對(duì)加工精度要求不高，而毛坯質(zhì)量較高，加工余量不大，生產(chǎn)批量很小的零件或新產(chǎn)品試制中的零件，利用加工中心的良好的冷卻系統(tǒng)，可把粗、精加工合并進(jìn)行。但粗、精加工應(yīng)劃分成兩道工序分別完成。粗加工用較大的夾緊力，精加工用較小的夾緊力。

加工中心加工階段的劃分加工中心加工順序的安排

加工中心上加工零件，一般都有多個(gè)工步，使用多把刀具，因此加工順序安排得是否合理，直接影響到加工精度、加工效率、刀具數(shù)量和經(jīng)濟(jì)效益。在安排加工順序時(shí)同樣要遵循“基面先行”、“先粗后精”、“先主后次”及“先面后孔”的一般工藝原則。此外還應(yīng)考慮：1．減少換刀次數(shù)，節(jié)省輔助時(shí)間一般情況下，每換一把新的刀具后，應(yīng)通過(guò)移動(dòng)坐標(biāo)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等將由該刀具切削的所有表面全部完成。2．每道工序盡量減少刀具的空行程移動(dòng)量，按最短路線安排加工表面的加工順序

安排加工順序時(shí)可參照采用粗銑大平面-粗鏜孔、半精鏜孔-立銑刀加工-加工中心孔-鉆孔-攻螺紋-平面和孔精加工(精銑、鉸、鏜等)的加工順序。（1）孔加工時(shí)進(jìn)給路線的確定

1）確定xy平面內(nèi)的進(jìn)給路線①定位要迅速。對(duì)于圓周均布孔系的加工路線，要求定位精度高，定位過(guò)程盡可能快，則需在刀具不與工件、夾具和機(jī)床碰撞的前提下，應(yīng)使進(jìn)給路線最短，減少刀具空行程時(shí)間或切削進(jìn)給時(shí)間，提高加工效率。②定位要準(zhǔn)確。對(duì)于位置精度要求高的孔系加工的零件，安排進(jìn)給路線時(shí)，一定要注意孔的加工順序的安排和定位方向的一致，即采用單向趨近定位點(diǎn)的方法，要避免機(jī)械進(jìn)給系統(tǒng)反向間隙對(duì)孔位精度的影響。定位迅速和定位準(zhǔn)確有時(shí)兩者難以同時(shí)滿足。這時(shí)應(yīng)抓主要矛盾，若按最短路線進(jìn)給能保證定位精度，則取最短路線，反之，應(yīng)取能保證定位準(zhǔn)確的路線。進(jìn)給路線的確定圓周均布孔的最短進(jìn)給路線設(shè)計(jì)示例

孔系的準(zhǔn)確定位進(jìn)給路線設(shè)計(jì)示例

2）確定z向(軸向)的進(jìn)給路線

刀具在z向的進(jìn)給路線分為快速移動(dòng)進(jìn)給路線和工作進(jìn)給路線。刀具先從初始平面快速運(yùn)動(dòng)到距工件加工表面一定距離的R平面(距工件加工表面一切入距離的平面)上，然后按工作進(jìn)給速度運(yùn)動(dòng)進(jìn)行加工。

刀具z向進(jìn)給路線設(shè)計(jì)示例

—→—快速移動(dòng)進(jìn)給路線…→—工作進(jìn)給路線

在工作進(jìn)給路線中，工作進(jìn)給距離ZF包括被加工孔的深度H、刀具的切入距離Za和切出距離Zo(加工通孔)，如圖7—29所示。加工不通孔時(shí)，工作進(jìn)給距離為ZF=Za+H+Tt

加工通孔時(shí)，工作進(jìn)給距離為ZF=Za+H+Tt+Zo

工作進(jìn)給距離計(jì)算圖

a)加工不通孔時(shí)的工作進(jìn)給距離b)加工通孔時(shí)的工作進(jìn)給距離（2）銑削加工時(shí)進(jìn)給路線的確定

銑削加工的表面有平面、平面輪廓、各種槽及空間曲面等，表面形狀不同，進(jìn)給路線也就不一樣。但總的可分為切削進(jìn)給和z向快速移動(dòng)進(jìn)給兩種路線。銑削加工進(jìn)給路線對(duì)加工中心銑削加工同樣適用。（1）銑削開(kāi)口不通槽時(shí)，銑刀在z向可直接快速移動(dòng)到位，不需工作進(jìn)給。（2）銑削封閉槽(如鍵槽)時(shí)，銑刀需有一切入距離，先快速移動(dòng)到距工件表面一切入距離的位置上，然后以工作進(jìn)給速度進(jìn)給至銑削深度。（3）銑削輪廓及通槽時(shí)，銑刀需有一切出距離，可直接快速移動(dòng)到距工件加工表面一切出距離的位置上。a)銑削開(kāi)口不通槽b)銑削封閉槽c)銑削輪廓及通槽

銑刀在z向的進(jìn)給路線

03加工中心夾具加工中心裝夾方案的確定和夾具的選擇(1)夾緊機(jī)構(gòu)或其它元件不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開(kāi)要求夾持工件后夾具上一些組成件(如定位塊、壓塊和螺栓等)不能與刀具運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生干涉。對(duì)有些箱體零件加工可以利用內(nèi)部空間來(lái)安排夾緊機(jī)構(gòu)，將其加工表面敞開(kāi)。(2)必須保證最小的夾緊變形工件在粗加工時(shí)，切削力大，需要夾緊力大，但又不能把工件夾壓變形。否則，松開(kāi)夾具后零件發(fā)生變形。因此，必須慎重選擇夾具的支承點(diǎn)、定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn)。(3)裝卸方便，輔助時(shí)間盡量短(4)多件加工對(duì)小型零件或工序不長(zhǎng)的零件，可以考慮在工作臺(tái)上同時(shí)裝夾幾件進(jìn)行加工，以提高加工效率。1．加工中心裝夾方案

(5)夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單

對(duì)批量小的零件應(yīng)優(yōu)先選用組合夾具。對(duì)形狀簡(jiǎn)單的單件小批量生產(chǎn)的零件，可選用通用夾具，如三爪卡盤、臺(tái)鉗等。只有對(duì)批量較大，且周期性投產(chǎn)，加工精度要求較高的關(guān)鍵工序才設(shè)計(jì)專用夾具，以保證加工精度和提高裝夾效率。(6)夾具應(yīng)便于與機(jī)床工作臺(tái)面及工件定位面間的定位連接加工中心工作臺(tái)面上一般都有基準(zhǔn)T形槽，轉(zhuǎn)臺(tái)中心有定位圓、臺(tái)面?zhèn)让嬗谢鶞?zhǔn)擋板等定位元件。固定方式一般用T形槽螺釘或工作臺(tái)面上的緊固螺孔，用螺栓或壓板壓緊。夾具上用于緊固的孔和槽的位置必須與工作臺(tái)上的T形槽和孔的位置相對(duì)應(yīng)。

不影響進(jìn)給的裝夾示例

1-定位裝置2-工件3-夾緊裝置

敞開(kāi)加工表面的裝夾示例1-定位裝置2-工件3-夾緊裝置

分度工作臺(tái)通用可調(diào)夾具系統(tǒng)

2．加工中心常用夾具介紹

a）b）c)d)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)(座)

在選用夾具時(shí)，通常需要考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)批量、生產(chǎn)效率、質(zhì)量保證及經(jīng)濟(jì)性，選用時(shí)可參照下列原則：（1）在生產(chǎn)量小或研制時(shí)，應(yīng)廣泛采用萬(wàn)能組合夾具，只有在組合夾具無(wú)法解決工件裝夾時(shí)才考慮采用其他夾具。（2）小批量或成批生產(chǎn)時(shí)可考慮采用專用夾具，但應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。（3）在生產(chǎn)批量較大時(shí)可考慮采用多工位夾具和氣動(dòng)、液壓夾具。3、數(shù)控銑削夾具的選用原則04加工中心刀具1.對(duì)加工中心刀具的基本要求

針對(duì)加工中心刀具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有以下幾點(diǎn)基本要求：①刀具的長(zhǎng)度在滿足使用要求的前提下盡可能短。②同一把刀具多次裝入機(jī)床主軸錐孔時(shí)，刀刃的位置應(yīng)重復(fù)不變。③刀刃相對(duì)于主軸的一個(gè)固定點(diǎn)的軸向和徑向位置應(yīng)能準(zhǔn)確調(diào)整。即刀具必須能夠以快速簡(jiǎn)單的方法準(zhǔn)確地預(yù)調(diào)到一個(gè)固定的幾何尺寸。7．2．5加工中心刀具的選擇①鉆孔刀具及其選擇

鉆孔刀具較多，有普通麻花鉆、可轉(zhuǎn)位淺孔鉆及扁鉆等。應(yīng)根據(jù)工件材料、加工尺寸及加工質(zhì)量要求等合理選用。在加工中心上鉆孔，大多是采用普通麻花鉆。麻花鉆有高速鋼和硬質(zhì)合金兩種，它主要由工作部分和柄部組成。麻花鉆工作部分包括切削部分和導(dǎo)向部分。根據(jù)柄部不同，麻花鉆有莫氏錐孔和圓柱柄兩種。麻花鉆有標(biāo)準(zhǔn)型和加長(zhǎng)型。鉆削直徑在20～60mm、孔的深徑比小于等于3的中等淺孔時(shí)，可選用可轉(zhuǎn)位淺孔鉆。對(duì)深徑比大于5而小于100的深孔，因其加工中散熱差，排屑困難，鉆桿剛性差，易使刀具損壞和引起孔的軸線偏斜，影響加工精度和生產(chǎn)率，故應(yīng)選用深孔刀具加工。2.孔加工刀具的選擇②擴(kuò)孔刀具及其選擇

擴(kuò)孔多采用擴(kuò)孔鉆，也有采用鏜刀擴(kuò)孔的。標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)孔鉆一般有3～4條主切削刃，切削部分的材料為高速鋼或硬質(zhì)合金，結(jié)構(gòu)形式有直柄式、錐柄式和套式等。在小批量生產(chǎn)時(shí)，常用麻花鉆改制。擴(kuò)孔直徑較小時(shí)，可選用直柄式擴(kuò)孔鉆，擴(kuò)孔直徑中等時(shí)，可選用錐柄式擴(kuò)孔鉆，擴(kuò)孔直徑較大時(shí)，可選用套式擴(kuò)孔鉆。

③鏜孔刀具及其選擇

鏜孔所用刀具為鏜刀。鏜刀種類很多，按切削刃數(shù)量可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。

單刃鏜刀

a)通孔鏜刀b)階梯孔鏜刀c)盲孔鏜刀

1-調(diào)節(jié)螺釘2-緊固螺釘

微調(diào)鏜刀

1-刀體2-刀片3-調(diào)整螺母4-刀桿5-螺母6-拉緊螺釘7-導(dǎo)向鍵鏜削大直徑的孔可選用下圖所示的雙刃鏜刀。大直徑不重磨可調(diào)鏜刀系統(tǒng)④鉸孔刀具及其選擇

加工中心上使用的鉸刀多是通用標(biāo)準(zhǔn)鉸刀。此外，還有機(jī)夾硬質(zhì)合金刀片單刃鉸刀和浮動(dòng)鉸刀等。通用標(biāo)準(zhǔn)鉸刀有直柄、錐柄和套式三種。錐柄鉸刀直徑為10～32mm，直柄鉸刀直徑為6～20mm，小孔直柄鉸刀直徑為1～6mm，套式鉸刀直徑為25～80mm。加工精度為IT8～I(xiàn)T9級(jí)、表面粗糙度Ra為0.8～1.6μm的孔時(shí)，多選用通用標(biāo)準(zhǔn)鉸刀。加工IT5～I(xiàn)T7級(jí)、表面粗糙度Ra為0.7μm的孔時(shí)，可采用機(jī)夾硬質(zhì)合金刀片的單刃鉸刀。鉸削精度為IT6～I(xiàn)T7級(jí)，表面祖糙度Ra為0.8～1.6μm的大直徑通孔時(shí)，可選用專為加工中心設(shè)計(jì)的浮動(dòng)鉸刀。

機(jī)用鉸刀a)直柄機(jī)用鉸刀b)錐柄機(jī)用鉸刀c)套式機(jī)用鉸刀d)切削校準(zhǔn)部分角度3．加工中心刀具的裝夾

鉆頭的柄部通常有直柄和錐柄兩種。直柄鉆頭用鉆夾頭裝夾，鉆夾頭再裝在加工中心刀柄上。（1）刀柄

刀柄是機(jī)床主軸和刀具之間的連接工具。刀柄應(yīng)滿足機(jī)床主軸的自動(dòng)松開(kāi)和拉緊定位、刀庫(kù)中的存儲(chǔ)和識(shí)別以及換刀機(jī)械手的夾持和搬運(yùn)等需要。刀柄的選用要和機(jī)床的主軸孔相對(duì)應(yīng)，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。加工中心上一般都采用7：24圓錐刀柄。這類刀柄不能自鎖，換刀比較方便，比直柄有較高的定心精度和剛度。其錐柄部分和機(jī)械抓拿部分均有相應(yīng)的國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。固定在刀柄尾部且與主軸內(nèi)拉緊機(jī)構(gòu)相適應(yīng)的拉釘也已標(biāo)準(zhǔn)化。

1．刀柄及其選擇

自動(dòng)換刀機(jī)床用7:24圓錐工具柄部簡(jiǎn)圖

拉釘

（2）工具系統(tǒng)

把通用性較強(qiáng)的幾種裝夾工具(例如裝夾銑刀、鏜刀、擴(kuò)鉸刀、鉆頭和絲錐等)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化就成為通常所說(shuō)的工具系統(tǒng)。工具系統(tǒng)分為整體式結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)兩大類。

①整體式結(jié)構(gòu)鏜銑類工具系統(tǒng)把工具柄部和裝夾刀具的工作部分連成一體。不同品種和規(guī)格的工作部分都必須帶有與機(jī)床主軸相連接的柄部②模塊式結(jié)構(gòu)是把工具的柄部和工作部分分開(kāi)，制成系統(tǒng)化的主柄模塊、中間模塊和工作模塊，每類模塊中又分為若干小類和規(guī)格，然后用不同規(guī)格的中間模塊，組裝成不同用途、不同規(guī)格的模塊式工具。

TSG82工具系統(tǒng)（3）選擇刀柄的注意事項(xiàng)

①刀柄結(jié)構(gòu)形式的選擇，需要考慮多種因素。對(duì)一些長(zhǎng)期反復(fù)使用，不需要拼裝的簡(jiǎn)單刀柄，如在零件外輪廓上加工時(shí)用的面銑刀刀柄、彈簧夾頭刀柄及鉆夾頭刀柄等以配備整體式刀柄為宜。當(dāng)加工孔徑、孔深經(jīng)常變化的多品種、小批量零件時(shí)，以選用模塊式工具為宜。當(dāng)應(yīng)用的加工中心較多時(shí)，應(yīng)選用模塊式工具。

②刀柄數(shù)量應(yīng)根據(jù)要加工零件的規(guī)格、數(shù)量、復(fù)雜程度以及機(jī)床的負(fù)荷等配置。一般是所需刀柄的2～3倍。

③刀柄的柄部應(yīng)與機(jī)床相配。加工中心的主軸孔多選定為不自鎖的7:24錐度。在選擇刀柄時(shí)，應(yīng)弄清楚選用的機(jī)床應(yīng)配用符合哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工具柄部，要求工具的柄部應(yīng)與機(jī)床主軸孔的規(guī)格(40號(hào)、45號(hào)還是50號(hào))相一致；工具柄部抓拿部位要能適應(yīng)機(jī)械手的形態(tài)位置要求；拉釘?shù)男螤?、尺寸要與主軸里的拉緊機(jī)構(gòu)相匹配。（4）刀具尺寸的確定

刀具尺寸包括直徑尺寸和長(zhǎng)度尺寸。孔加工刀具的直徑尺寸根據(jù)被加工孔直徑確定。

在加工中心上，刀具長(zhǎng)度一般是指主軸端面至刀尖的距離，包括刀柄和刃具兩部分。刀具長(zhǎng)度的確定原則是：在滿足各個(gè)部位加工要求的前提下，盡量減小刀具長(zhǎng)度，以提高工藝系統(tǒng)剛性。

加工中心刀具長(zhǎng)度

加工中心切削用量的選擇

1.主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速n(單位為r／min)根據(jù)選定的切削速度vc(單位為m/min)和加工直徑或刀具直徑來(lái)計(jì)算：2.進(jìn)給速度孔加工工作進(jìn)給速度根據(jù)選擇的進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速按式vf=nf計(jì)算。銑削加工工作進(jìn)給速度按式vf=fzzn計(jì)算。攻螺紋時(shí)進(jìn)給量的選擇決定于螺紋的導(dǎo)程，由于使用了帶有浮動(dòng)功能的攻螺紋夾頭，攻螺紋時(shí)工作進(jìn)給速度vf(單位為mm/min)可略小于理論計(jì)算值，即

vf≤Pn。加工中心加工箱體類零件

下圖所示為一座盒零件圖，零件材料為YLl2CZ，毛坯尺寸(長(zhǎng)×寬×高)為190mm×llOmm×35mm，采用TH5660A立式加工中心加工，單件生產(chǎn)。

該零件主要由平面、型腔以及孔系組成。零件尺寸較小，正面有4處大小不同的矩形槽，深度均為20mm，在右側(cè)有2個(gè)φ10，1個(gè)φ8的通孔，反面是1個(gè)176mm×94mm，深度為3mm的矩形槽。該零件形狀結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，尺寸精度要求也不是很高，但有多處轉(zhuǎn)接圓角，使用的刀具較多，要求保證壁厚均勻，中小批量加工零件的一致性高。零件材料為YLl2，切削加工性較好，可以采用高速鋼刀具。該零件比較適合采用加工中心加工。主要的加工內(nèi)容有平面、四周外形、正面四個(gè)矩形槽、反面一個(gè)矩形槽以及三個(gè)通孔。該零件壁厚只有2mm，加工時(shí)除了保證形狀和尺寸要求外，主要是要控制加工中的變形，因此外形和矩形槽要采用依次分層銑削的方法，并控制每次的切削深度?？准庸げ捎勉@、鉸即可達(dá)到要求。1．零件圖工藝分析

由于零件的長(zhǎng)寬外形上有四處R2的圓角，最好一次連續(xù)銑削出來(lái)，同時(shí)為方便在正反面加工時(shí)零件的定位裝夾，并保證正反面加工內(nèi)容的位置關(guān)系，在毛坯的長(zhǎng)度方向兩側(cè)設(shè)置30mm左右的工藝凸臺(tái)和2個(gè)φ8工藝孔，如圖所示。工藝凸臺(tái)及工藝孔

2．確定裝夾方案

根據(jù)先面后孔的原則，安排加工順序?yàn)椋恒娚舷卤砻?打工藝孔-銑反面矩形槽-鉆、鉸φ8、φ10孔-依次分層銑正面矩形槽和外形-鉗工去工藝凸臺(tái)。由于是單件生產(chǎn)，銑削正、反面矩形槽(型腔)時(shí)，可采用環(huán)形走刀路線。a）反面加工b）正面加工

3．確定加工順序及進(jìn)給路線

銑削上下平面時(shí)，為提高切削效率和加工精度，減少接刀刀痕，選用φ125硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位銑刀。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，銑削矩形槽時(shí)，銑刀直徑受矩形槽拐角圓弧半徑R6限制，選擇φ10mm高速鋼立銑刀，刀尖圓弧rε半徑受矩形槽底圓弧半徑Rl限制，取rε=1mm。加工φ8、φ10孔時(shí)，先用φ7.8、φ9