数控加工中心加工工艺及装备

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。按图6c所示路线，可避免反向间隙的引入。

图6 镗孔加工路线

　加工过程中，为了减少换刀次数，可采用刀具集中工序，即用同一把刀具把零件上相应的部位都加工完，再换第二把刀具继续加工。但是，对于精度要求很高的孔系，若零件是通过工作台回转确定相应的加工部位时，因存在重复定位误差，不能采取这种方法。

3.零件的装夹

（1）定位基准的选择
　　 在加工中心加工时，零件的定位仍应遵循六点定位原则。同时,还应特别注意以下几点：
　　 1）进行多工位加工时，定位基准的选择应考虑能完成尽可能多的加工内容，即便于各个表面都能被加工的定位方式。例如，对于箱体零件，尽可能采用一面两销的组合定位方式。
　　 2）当零件的定位基准与设计基准难以重合时,应认真分析装配图样，明确该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的尺寸位置精度要求，确保加工精度。
　　 3）编程原点与零件定位基准可以不重合，但两者之间必须要有确定的几何关系。编程原点的选择主要考虑便于编程和测量。例如，图7中的零件在加工中心上加工 Φ80H7孔和4-Φ25H7孔，其中4-ф25H7都以ф80H7孔为基准，编程原点应选择在ф80H7孔的中心线上。当零件定位基准为A、B两面时，定位基准与编程原点不重合，但同样能保证加工精度。

图7 编程原点与定位基准

（2）零件的夹紧
　　 在考虑夹紧方案时，应保证夹紧可靠，并尽量减少夹紧变形。
（3）夹具的选用
　　 在加工中心上,夹具的任务不仅是装夹零件,而且要以定位基准为参考基准，确定零件的加工原点。因此，定位基准要准确可靠。

4.刀具的选择

　　 加工中心对刀具的基本要求是：
　　 1）良好的切削性能：能承受高速切削和强力切削并且性能稳定；
　　 2）较高的精度：刀具的精度指刀具的形状精度和刀具与装卡装置的位置精度；
　　 3）配备完善的工具系统：满足多刀连续加工的要求。
　　 加工中心所使用刀具的刀头部分与数控铣床所使用的刀具基本相同，关于数控铣削刀具的选用。加工中心所使用刀具的刀柄部分与一般数控铣床用刀柄部分不同，加工中心用刀柄带有夹持槽供机械手夹持。