提高机械专业高技学生毕业设计实效性的研究结题报告.doc

第五章数控铣床和加工中心加工及其程序编制
加工工艺基础
通常数控铣床和加工中心在结构、工艺和编程等方面有许多相似之处。特别是全功能型数控铣床与加工中心相比,区别主要在于数控铣床没有自动***交换装置及***库,只能用手动方式换刀,而加工中心因具备ATC及***库,故可将使用的***预先安排存放子***库内,需要时再通过换刀指令,由ATC自动换刀。数控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。数控铣削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一,数控铣床和加工中心除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外,还能铣削普通铣床不能铣削的需2—5坐标联功的各种平面轮廓和立体轮廓。,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,使机床的切削时间达到机床开动时间的80%左右(普通机床仅为15%—20%);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。加工中心适宜于加工形状复杂、加工内容多、要求较高,需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。
数控铣床与加工中心工艺特点
1. 三坐标数控铣床与加工中心
三坐标数控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,还只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()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,如箱体等需要铣、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,则可实现五面加工,因面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。

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***(***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铀(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***摆功外,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,***的运动位置不仅是任意可控的,而且***轴线的方向在***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***干涉等需要来调整***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范的工艺范围和更好的加工效果。
3 五坐标数控铣床与加工中心
对于五坐标机床,不管是哪种类型,它们具有两个回转坐标,如图5-2所示是其中的一种类型。相对于静止的工件来说,其运动合成可使***轴线的方向在一定的空间内(受机构结构限制)任意控制,从而具有保持最佳切削状态及有效避免***干涉的能力。因此,五坐标加工又可以获得比四坐标加工更广的工艺范围和更好的加工效果,特别适宜于三维曲面零件的高效高质量加工以及异型复杂零件的加工。采用五轴联动对三维曲面零件的加工,可用***最佳几何形状进行切削,不仅加工表面粗糙度低,而且效率也大幅度提高。一般认为,一台五铀联动机床的效率可以等于两台三轴联动机床,特别是使用立方***化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效益。图5-2所示为在五坐标数控机床上加工的典型零件。
五轴联动除x、y、z以外的两个回转轴的运动有两种实现方法:一是在工作台上用复合A、C轴转台,二是采用复合A、C轴的主轴头。这两种方法完全由工件形状决定,方法本身并无优劣之分。过去因五轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比三铀联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了五轴联动机床的发展。,。因此促进了复合主轴头类型五轴联动机床和复合加工机床的发展。
***及其工艺特点
数控铣床和加工中心上使用的***主要有铣削用***和孔加工用***两大类。
1 铣刀的种类和工艺特点
(1) 面铣刀
面铣刀主要用于面积较大的平面铣削和较平坦的立体轮廓的多坐标加工。
硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比,铣削速度较高、加工效率高、加工表面质量也较好。并可加工带有便皮和淬硬层的工件。故得到广泛应用。硬质合金面铣刀按刀片和刀