第6章加工中心加工工艺
《数控加工工艺》第五至八章课后题
数控车削加工工艺思考与练习题1、普通车床加工螺纹与数控车床加工螺纹有何区别？答：普通车床所能车削的螺纹相当有限，它只能车等导程的直、锥面公、英制螺纹，而且一台车床只能限定加工若干种导程的螺纹。
数控车床不但能车削任何等导程的直、锥和端面螺纹，而且能车增导程、减导程及要求等导程与变导程之间平滑过渡的螺纹，还可以车高精度的模数螺旋零件（如圆柱、圆弧蜗杆）和端面（盘形）螺旋零件等。
数控车床可以配备精密螺纹切削功能，再加上一般采用硬质合金成型刀具以及可以使用较高的转速，所以车削出来的螺纹精度高、表面粗糙度小。
2、车削螺纹时，为何要有引入距离与超越距离?答:在数控车床上车螺纹时，沿螺距方向的Z向进给应和车床主轴的旋转保持严格的速比关系，因此应避免在进给机构加速或减速的过程中切削，为此要有引入距离和超越距离。
3、车削加工台阶轴、凹形轮廓时，对刀具主、副偏角有何要求？答：加工阶梯轴时，主偏角 >90°加工凹形轮廓时，若主、副偏角选得太小，会导致加工时刀具主后刀面、副后刀面与工件发生干涉，因此，必要时可作图检验。
4、加工路线的选择应遵循什么原则？答：加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。
因精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线模拟自测题一、单项选择题1、车削加工适合于加工（A ）类零件。
（A）回转体（B）箱体（C）任何形状（D）平面轮廓2、车削加工的主运动是（A ）。
（A）工件回转运动（B）刀具横向进给运动（C）刀具纵向进给运动（D）三者都是3、车细长轴时，使用中心架和跟刀架可以增加工件的（C ）。
（A）韧性（B）强度（C）刚性（D）稳定性4、影响刀具寿命的根本因素是（A ）o（A ）刀具材料的性能（B ）切削速度（C）背吃刀量（D）工件材料的性能5、车床切削精度检查实质上是对车床（D ）和定位精度在切削加工条件下的一项综合检查。
加工中心的加工工艺
加工中心的加工工艺加工中心是一种工艺范围较大的数控加工机床，能进行铣削、镗削、钻削和螺纹加工等多项工作。
加工中心特别适合于箱体类零件和孔系的加工。
加工工艺范围如图1-图4。
图1 铣削加工图2 钻削加工图3 螺纹加工图4 镗削加工1.工艺性分析一般主要考虑以下几个方面：（1）选择加工内容加工中心最适合加工形状复杂、工序较多、要求较高，需使用多种类型的通用机床、刀具和夹具，经多次装夹和调整才能完成加工的零件。
（2）检查零件图样零件图样应表达正确，标注齐全。
同时要特别注意，图样上应尽量采用统一的设计基准，从而简化编程，保证零件的精度要求。
图5 零件加工的基准统一例如图5中所示零件图样。
在图5a中，A、B两面均已在前面工序中加工完毕，在加工中心上只进行所有孔的加工。
以A、B两面定位时，由于高度方向没有统一的设计基准，ф48H7孔和上方两个ф25H7孔与B 面的尺寸是间接保证的，欲保证32.5±0.1和52.5±0.04尺寸，须在上道工序中对 105±0.1尺寸公差进行压缩。
若改为图5b所示标注尺寸，各孔位置尺寸都以A面为基准，基准统一，且工艺基准与设计基准重合，各尺寸都容易保证。
（3）分析零件的技术要求根据零件在产品中的功能，分析各项几何精度和技术要求是否合理；考虑在加工中心加工，能否保证其精度和技术要求；选择哪一种加工中心最为合理。
（4）审查零件的结构工艺性分析零件的结构刚度是否足够,各加工部位的结构工艺性是否合理等。
2.工艺过程设计工艺设计时，主要考虑精度和效率两个方面，一般遵循先面后孔、先基准后其它、先粗后精的原则。
加工中心在一次装夹中，尽可能完成所有能够加工表面的加工。
对位置精度要求较高的孔系加工，要特别注意安排孔的加工顺序，安排不当，就有可能将传动副的反向间隙带入，直接影响位置精度。
例如,安排图6a所示零件的孔系加工顺序时，若按图6b的路线加工，由于5. 6孔与1.2.3.4孔在Y向的定位方向相反，y向反向间隙会使误差增加，从而影响5.6孔与其它孔的位置精度。
第六章 工艺过程的基本知识
3、大量生产 每年的产品数量很大，产品品种单一， 每台设备上经常重复生产某工件的一道工 序，如汽车、拖拉机制造多为大量生产。 一些标准件生产，如轴承、螺栓等也属于 大量生产。 大量生产的组织形式多为流水线或自动 线形式，广泛采用高效率专用设备和工艺 装备，对工人技术水平要求不高。
第二节 工件的安装和夹具
1、直接找正法
如图a所示，在车床上加工偏心轴上与小外圆A同轴的孔。 因工件安装以偏心轴的大外圆B定位，加工孔时，必须保证 加工出孔的中心线与小外圆A的中心线同轴。这样，在定位 时，如图b所示，要用划线盘或百分表直接找正，使偏心轴 小外圆A的中心线与主轴中心线重合，以保证加工孔与偏心 轴小外圆A的同轴度要求。
中型产品
≤10 ＞ 10～50 ＞ 150～500 ＞500 ～5000
重型产品
≤5 ＞ 5～100 ＞100 ～300
大批
＞5000 ～50000
＞300 ～1000
大量生产
＞ ～50000
＞5000
＞1000
1、单件生产 不重复或很少重复生产单个或少量的不同结构 或尺寸的产品，称为单件生产。 单件生产中，因产品种类经常变化，所以多用 通用机床，对工人技术水平要求较高，车间机床 多为机群式排列，以提高适应性。灵活多变为其 工艺特点，如新产品试制等。 2、成批生产 每一计划期内（月或季）投入产品种类较少， 数量较大，每隔一段时间又重复生产称为成批生 产。成批生产又分为小批、中批和大批生产。如 中型内燃机和机床的生产，多为成批生产。
钻四个相同孔的工步
复合工步
为了提高生产率，同时对一个零件的几个表面进 行加工，称为复合工步
（5）走刀
在一个工步中，被加工的某一表面，由 于余量较大或其他原因，在切削用量不变的 条件下，用同一把刀具对它进行多次加工。 刀具对工件的每次加工称为一次走刀。
加工中心加工工艺分析
典型加工中心加工零件工艺分析
盖板零件在加工中心的加工工艺
3. 设计工艺 (2)确定加工顺序 按照先面后孔、先粗后精的原则确定。具体加工顺序 为粗、精铣B面——粗、半精、精镗φ60H7孔——钻各光 孔和螺纹孔的中心孔——钻、扩、锪、铰φ12H8及φ16mm 孔——M16mm螺孔钻底孔、倒角和攻螺纹，详见下表。
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典型加工中心加工零件工艺分析
盖板零件在加工中心的加工工艺
(5) 确定进给路线
铣削B面进给路线
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典型加工中心加工零件工艺分析
盖板零件在加工中心的加工工艺
(5) 确定进给路线
镗φ60H7孔 进给路线
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典型加工中心加工零件工艺分析
盖板零件在加工中心的加工工艺
装夹 误差
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制定加工中心加工工艺
工序尺寸 及公差的
确定
注 意 定 位 基 准与 设计基 准不重 合时工 序尺寸 及公差 的确定 问题。
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制定加工中心加工工艺
切削用 量的选
择
选 择 加 工中 心切削 用量时 ，应根 据加工 类型方 式和加 工工序 （表面 加工、 孔加工 、粗、 精加工 等）； 坯料种 类、硬 度；刀 具类型 、转速 、直径 大小、 刀刃材 质等因 素综合 确定。 参照理 论切削 用量， 根据实 际切削 的具体 情况， 确定合 适的切 削用量 。
主轴轴心线设置在竖直状态
主轴轴心线设置在水平状态
具有可移动的龙门框架、主轴头装在龙门 框架上、主轴轴心线设置在垂直状态 立卧两用加工中心，具有立式和卧式加工 中心的功能
立式、卧式加工中心的结构
加工中心及加工工艺教材
7．3．2 加工中心加工零件的工艺 分析
1．结构工艺性 (1)加工量要小，以便减少切削加工时间，降低成本。 (2)零件上孔和螺纹的尺寸规格尽可能少，减少钻头、 铰刀及丝锥等刀具的数量，防止刀库容量不足。 (3)零件尺寸尽量标准化，以便采用标准刀具。 (4)零件加工表面应具有加工的方便性和可能性。 (5)零件结构应具有足够的刚性，以减少夹紧变形和 切削变形。
二、加工中心刀具的装夹
1．加工中心刀具定位长度的确定 确定刀具定位长度的原则是：在满足零件加 工要求的前提下，尽量减小刀具长度，以 提高刀具系统的刚性。
二、加工中心刀具的装夹
2．钻头的装夹 过渡套有莫氏1号、2号、3号、4号。
二、加工中心刀具的装夹
3．刀柄 加工中心刀柄是机床主轴与刀具之间的连接工具，是加工中 心必备的辅具。它除了能够准确地安装各种刀具外，还应 满足在机床上的自动松开和拉紧定位、刀库中的储存和识 别以及机械手的夹持和搬运等需要。
一、数控加工中心常用的刀具
2．扩孔刀具及使用特点
一、数控加工中心常用的刀具
3．镗孔刀具结构及特点 (1)单刃镗刀, (2)双刃镗刀, (3)微调镗刀
一、数控加工中心常用的刀具
4．铰孔刀具结构及特点 标准铰刀和浮动铰刀
一、数控加工中心常用的刀具
5．丝锥
一、数控加工中心常用的刀具
6．孔加工复合刀具
加工中心及加工工艺
7.1加工中心工艺特点及其加工对象
7．1．1 工艺特点 (1)加工精度和质量高。 (2)生产效率高。 (3)生产效益好。 (4)简化了生产调度和管理。
7.1.2 加工中心的主要加工对象
1．既有平面又有孔系的零件 (1)箱体类。(2)盘、套、板类零件。
7.1.2 加工中心的主要加工对象
数控机床切削加工工艺
6.1 数控车削加工工艺
2．数控车削加工工艺的主要内容 数控车削加工工艺主要包括以下内容。
(1) 选择适于数控车床加工的零件，确定工序内容。 (2) 对零件图进行分析，明确加工内容及技术要求。 (3) 确定零件的加工方案，拟定加工工艺路线。如划分工序、 安排加工顺序、处理与非数控加工工序的衔接等。
② 在轮廓曲线上，有3处为圆弧，其中两处为既过象限又改 变进给方向的轮廓曲线，因此，在加工时应进行机械间隙补偿， 以保证轮廓曲线的准确性。
③ 为了便于装夹，毛坯件左端应预先粗车夹持部分（零件图 左端双点划线部分），右端面也应先粗车并钻好中心孔。毛坯选
60的棒料。
6.1 数控车削加工工艺
(2) 确定装夹方案。 以毛坯件轴线和左端大端面（设计基准）
为定位基准。左端采用三爪卡盘夹紧，右端采用活动顶尖支撑的 装夹方式。
(3) 确定加工顺序及进给路线。加工顺序按由粗到精、由近到 远（由右到左）的原则确定。即先从右到左进行粗车（留0.25mm 精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。
(4) 选择刀具。
①
5中心孔钻钻削中心孔。
② 粗车及车削端面选用90°硬质合金右偏刀，副偏角不宜太 小，以免副后刀面与工件轮廓干涉，一般选kr′=35°。
≤
6.1 数控车削加工工艺
6.1 数控车削加工工艺
v (3) 进给速度 f的确定
① 当工件的质量要求能够得到保证时 ，一般在100～ 200mm/min范围内选取。
② 在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，一般在20～ 50mm/min范围内选取。
③ 当加工精度、表面粗糙度要求较高时，一般在20～ 50mm/min范围内选取。
图6-11 车削外轮廓装夹方案
加工中心工艺流程
加工中心工艺流程加工中心是一种高效的金属加工设备，通过它可以实现多种工艺的加工。
下面将为大家介绍一下加工中心的工艺流程。
加工中心的工艺流程一般包括以下几个步骤：1. 零件设计：首先要根据产品的要求进行零件的设计。
设计人员根据产品的需求和功能，制定出零件设计的方案。
设计方案包括了零件的形状、尺寸、材料等方面的要求。
2. 加工准备：加工准备是指在加工中心加工之前的准备工作。
包括选择合适的加工工艺、加工方法和刀具等。
根据零件的特点和要求，选择合适的加工工艺和方法。
同时，还要根据加工的需求选择合适的刀具。
3. 制定加工方案：在进行加工之前，需要制定详细的加工方案。
根据零件的设计和加工要求，确定加工工艺和加工步骤。
制定加工方案的目的是保证加工的效率和质量。
4. 加工操作：加工操作是指对零件进行具体的加工工艺。
首先要将零件固定在加工中心的工作台上。
然后，根据加工方案，选择合适的刀具和加工工艺进行加工。
加工中心具有多个轴向的运动，可以实现复杂的零件加工。
5. 检验和修正：加工完成后，需要对零件进行检验和修正。
检验的目的是检查加工的精度和质量是否满足要求。
如果不满足要求，需要对零件进行修正。
修正的方式可以是采用其他刀具或调整工艺等方式。
6. 表面处理：加工完成后，可以对零件进行表面处理。
表面处理可以提高零件的美观程度和耐腐蚀能力。
常见的表面处理方式有喷涂、电镀、打磨等。
7. 成品包装：最后，将加工完成的零件进行包装。
包装的目的是保护零件，防止受到损坏。
根据零件的特点和用途，选择合适的包装方式。
以上就是加工中心的工艺流程。
通过加工中心的高效加工能力，可以满足各种零件加工的需求。
加工中心的应用范围广泛，常见于汽车、航空、船舶等行业。
随着科技的不断发展，加工中心的加工精度和效率也在不断提高，为各种行业的生产提供了有力的支持。
数控编程——第六章 加工中心的编程
第六章加工中心的编程第一节加工中心编程概述加工中心(Machiningenter)简称MC，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。
加工中心最初是从数控铣床发展而来的。
与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。
但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能。
一、加工中心编程的特点加工中心是将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合起来，并装有刀库和自动换刀装置的数控镗铣床。
立式加工中心主轴轴线(z轴)是垂直的，适合于加工盖板类零件及各种模具；卧式加工中心主轴轴线(z轴)是水平的，一般配备容量较大的链式刀库，机床带有一个自动分度工作台或配有双工作台以便于工件的装卸，适合于工件在一次装夹后，自动完成多面多工序的加工，主要用于箱体类零件的加工。
由于加工中心机床具有上述功能，故数控加工程序编制中，从加工工序的确定，刀具的选择，加工路线的安排，到数控加工程序的编制，都比其他数控机床要复杂一些。
加工中心编程具有以下特点：1)首先应进行合理的工艺分析。
由于零件加工工序多，使用的刀具种类多，甚至在一次装夹下，要完成粗加工、半精加工与精加工、周密合理地安排各工序加工的顺序，有利于提高加工精度和提高生产效率；2)根据加工批量等情况，决定采用自动换刀还是手动换刀。
一般，对于加工批量在10件以上，而刀具更换又比较频繁时，以采用自动换刀为宜。
但当加工批量很小而使用的刀具种类又不多时，把自动换刀安排到程序中，反而会增加机床调整时间。
3)自动换刀要留出足够的换刀空间。
有些刀具直径较大或尺寸较长，自动换刀时要注意避免发生撞刀事故。
4)为提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调，并将测量尺寸填写到刀具卡片中，以便于操作者在运行程序前，及时修改刀具补偿参数。
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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心，如图6-3所示。
图6-3 卧式加工中心
③龙门式加工中心
图6-4 龙门式加工中心
④万能加工中心
图6-5 万能加工中心
⑤虚轴加工中心 图6-6 虚轴加工中心
（2）模块式工具系统 把工具的柄部和工作部分分开，制成系统化的主柄模块、中间模块和工作模
块，每类模块中又分为若干小类和规格，然后用不同规格的中间模块，组装成不 同用途、不同规格的模块式工具。这样既方便了制造，也方便了使用和保管，大 大减少了用户的工具储备。目前，模块式工具系统已成为数控加工刀具发展的方 向。图6-16为TMG工具系统的示意图。
（1）整体式工具系统 整体式工具系统把工具柄部和装夹刀具的工作部分做成一体。不同品种和规
格的工作部分都必须带有与机床主轴相连接的柄部。其优点是：结构简单，使用 方便、可靠，更换迅速等。缺点是所用的刀柄规格品种和数量较多。图6-15为 TSG工具系统图，表6-2为TSG工具系统用途代号的含义。
图6-15 TSG工具系统图
（2）按换刀形式分类 ①带刀库、机械手的加工中心 加工中心的换刀装置(Automatic T00l Changer，ATC)是由刀库和机械手组 成，换刀机械手完成换刀工作。这是加工中心最普遍采用的形式，如图6-2a） 所示。 ②无机械手的加工中心 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，如图6-2b） 所示。
图6-11 异形零件
6.1.3 加工中心的刀具系统
加工中心和数控铣床上使用的刀具由刃具和刀柄两部分组成。刃具包括铣刀 钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和丝锥等。刀柄是机床主轴与刀具之间的连接工具， 应满足机床主轴的自动松开和夹紧定位，准确安装各种切削刃具、 适应机械手 的夹持和搬运、储存和识别刀库中各种刀具的要求。
第6章 加工中心加工工艺
【案例引入】典型盖板类零件如图6-1所示，材料为HT150，加工数量为 5000个/年。底平面、两侧面和φ40H8型腔已在前面工序加工完成，试对 端盖的4个沉头螺钉孔和2个销孔进行加工中心加工工艺分析。
任务 制订端盖零件的沉头 螺钉孔和销孔的加工
中心加工工艺
本章知识（或技能）要点 1.加工中心的加工特点； 2.加工中心的刀具系统 3.加工中心加工工艺的主要内容； 4.加工中心加工工艺文件的编制； 5.制订加工中心加工工艺规程。
表6-2 TSG工具系统用途代号的含义
代号 J
代号的含义 装接长刀杆用锥柄
Q
弹簧夹头
KH
7：24锥柄快换夹头
Z(J)
MW M
用于装钻夹头（莫氏锥 度注J）
装无扁尾莫氏锥柄刀具
装有扁尾莫氏锥柄刀具
G
攻螺纹夹头
C
切内槽刀具
代 代号的含 号义
KJ 用于装扩、 铰刀
BS 倍速夹头
H 倒锪端面 刀
T 镗孔刀具
6-1 端盖零件图
6.1 加工中心简介
6.1.1 加工中心概述
1.加工中心的含义 加工中心（machining center,简称MC）是指配备有刀库和自动换刀装
置，在一次装卡下可实现多工序（甚至全部工序）加工的数控机床。目前主 要有镗铣类加工中心和车削类加工中心两大类。通常我们所说的加工中心是 指镗铣类加工中心。
③转塔刀库式加工中心 一般在小型立式加工中心上采用转塔刀库形式，主要以孔加工为主，如图 6-7所示。
（3）按工作台数量和功能分类 加工中心可分为单工作台加工中心、双工作台加工中心和多工作台加工中心。
图6-7 转塔刀库式加工中心
6.1.2 加工中心的主要加工对象
针对加工中心的工艺特点，加工中心适宜于加工形状复杂、加工内容多、 要求较高、需用多种类型的普通机床和众多的工艺装备，且经多次装夹和调整 才能完成加工的零件。主要的加工对象有下列几种：
1.既有平面又有孔系的零件
（1)箱体类零件
图6-8 热电机车主轴箱体
（2)盘、套、板类零件
图6-9 板类零件
2.结构形状复杂、普通机床难以加工的零件 （1)凸轮类零件 （2)整体叶轮类
图6-10 轴向压缩机涡轮
（3)模具类 常见的模具有锻压模具、铸造模具、注塑模具及橡胶模具等。
3.外形不规则的异形零件 异形件是指支架、基座、样板、靠模等这一类外形不规则的零件。例 如图6-11所示的异形支架，这类零件大多需要点、线、面多工位混合加工。
图6-12 加工中心/数控铣床7:24圆锥工具柄结构
图6-13 A型拉钉结构
图6-14 B型心和数控铣床上要适应多种形式零件不同部位的加工，故刀具
装夹部分的结构、形式、尺寸也是多种多样的。把通用性较强的几种装夹工具 （例如装夹铣刀、镗刀、铰刀、钻头和丝锥等）系列化、标准化就发展成为不同 结构的镗铣类工具系统。镗铣类工具系统一般分为整体式结构和模块式结构两大 类。
镗铣类加工中心是在数控铣床（镗床）的基础上演化而来的，其数控系 统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各加工表面自动进行铣削、钻削、 扩削、铰削、镗削、攻丝等多种工序的加工，工序高度集中。
2.加工中心的分类 （1）按照加工中心的结构方式分类 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6-2所示。
1.刀柄的结构 刀柄的结构现已系列化、标准化，其标准有很多种，见表6-1所示。
表6-1 工具柄部型式代号
代号 工 具 柄 部 型 式 JT 自动换刀机床用7：24圆锥工具柄 GB/T10944-89 BT 自动换刀机床用7：24圆锥BT型工具柄 JIS B6339 ST 手动换刀机床用7：24圆锥工具柄 GB/T3837.3-83 MT 带扁尾莫氏圆锥工具柄 GB/T1443-85 MW 带扁尾莫氏圆锥工具柄 GB/T1443-85 ZB 直柄工具柄
代 代号的含义 号 TF 浮动镗刀
TK 可调镗刀头 X 用于装铣削刀具
XS 装三面刃铣刀
TZ 直角镗刀
TQW 倾斜型微 调镗刀
TQC 倾斜型粗 镗刀
TZC 直角型粗 镗刀
XM 装面铣刀
XD 装直角端铣刀 Z
XD 装端铣刀
注：用数字表示工具的规格，其含义随工具不同而异：对于有些工 具，该数字为轮廓尺寸（D-L）；对另一些工具，该数字表示应用 范围；还有表示其他参数值的，如锥度号等。