| 标题 | 论数控加工中心的加工工艺 |
| 范文 | 顾娟 摘要：加工中心（英文缩写为CNC全称为Computerized Numerical Control）：是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。加工中心加工工艺与普通机床的加工艺虽有诸多相同之处，但也有许多不同之处。为此，分析了加工中心的加工工艺。 关键词：加工中心；加工中心加工工艺内容；加工中心加工工艺分析 加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。工件在加工中心上经一次装夹后，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、进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。并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。由于加工中心设备的特性，就要求工件在加工过程中的工艺性是有别于传统机械加工的。 1加工中心加工工艺的内容 加工中心的加工工艺是采用加工中心加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包含了以下几个方面： 1.选择并确定零件的加工坐标、内容； 2.根据零件的特点选择零件加工基准面； 3.对零件图纸进行加工中心加工的工艺分析； 4.工具、夹具的选择和调整设计； 5.工序、工步的设计； 6.加工轨迹的计算和优化； 7.加工中心加工程序的编写、校验与修改； 8.首个工件的试加工与现场问题的处理。 总之，加工中心的工艺内容较多，有些与普通机床加工相似。 2加工中心加工工艺分析 工艺分析是加工中心加工的前期工艺准备工作。工艺制定得是否合理，对程序的編制、机床的加工效率以及零件的加工精度都有着重要影响。为了编写出一个合理实用的加工程序，要求编程者不仅要能掌握编程语言和编程格式，还要了解加工中心的工作原理、性能特点以及结构，同时，还应熟练掌握工件的加工工艺，确定合理的切削用量、正确地选用刀具和工件装夹方法。因此，我们应遵循一般的工艺原则并结合加工中心的特点，认真且详细地进行加工中心加工工艺分析。 1.零件图分析 零件图分析是制定加工中心工艺的首要任务，主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素的分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性，选择工艺基准。 1）尺寸标注方法分析 零件图样应表达正确，标注齐全。同时要特别注意，图样上应采用统一的设计基准，从而简化编程，保证零件的精度要求。 2）轮廓几何要素分析 在手工编程时，要计算出每个节点坐标，在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在零件图分析时，要分析几何元素的给定条件是否充分。 3）精度和技术要求分析 加工零件的精度和技术进行分析，是零件工艺性分析的重要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。 2.夹具和刀具的选择 1）工件的装夹与定位 在加工中心上，夹具的任务不仅是夹紧工件，而且还要以各个方向的定位面为参考基准，确定工件编程的零点。在加工中心上加工的零件一般都比较复杂，零件在一次装夹中，既要粗铣、粗镗，又要精铣、精镗，需要多种多样的刀具，这就要求夹具既能承受大切削力，又要满足定位精度要求。而加工中心的自动换刀（ATO）功能又决定了在加工中不能使用支架、位置检测及对刀元件。在加工中心机床上，要想合理应用好夹具，首先要对加工中心的加工特点有比较深刻的理解和掌握，同时还要考虑如下因素： 1.加工零件的精度； 2.批量大小； 3.制造周期； 4.制造成本。 根据加工中心机床的特点和加工需要，目前常用夹具结构类型有专用夹具、组合夹具、可调整夹具和成组夹具。在选择时要综合考虑各种因素，选择最经济、最合理、最高效的夹具形式。 2）刀具选择 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选用高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。 在进行自由曲面（模具）加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零。因此，为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头刀常用于曲面的精加工，而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。 3.切削用量选择 加工中心加工中的切削用量包括背吃刀量ap（或切削深度）、主轴转速S（或切削速度u）及进给速度F（或进给量f）。 切削用量的选择原则：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。确定加工中心的切削用量时，一定要根据说明书中规定的要求，以及刀具的耐用度去选择，也可结合实际经验采用类比法来确定。 切削深度ap：在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工，精加工的余量可略小于普通机床。在加工过程中，vf也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。 4.划分工序及拟定加工顺序 1）工序划分的原则 当零件的加工质量要求较高时，往往不可能只用一道工序来满足其要求，而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量。为保证加工质量和合理地使用设备、人力，加工中心零件的加工过程通常按工序性质不同，可分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。 ①粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分多余的金属，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率。 ②半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精度，留有一定的精加工余量，为主要表面的精加工（如精车、精磨）做好准备，并可完成一些次要素表面加工，如扩孔、攻螺纹、铣键槽等。 ③精加工阶段：其任务是保证各主要表面达到规定的尺寸精度和表面粗糙度值要求。主要目标是全面保证加工质量。 ④光整加工阶段：对零件上精度和表面粗糙度要求很高（1T6级以上）的表面，需进行光整加工。其主要目标是提高尺寸精度、减小表面粗糙度值。一般不用来提高位置精度。 3结束语 加工中心作为一种高效率的设备，欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点，除了必须掌握其性能、特点及操作方法外，还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺，以得到最优的加工方案。 |
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