加工中心加工工藝特點(diǎn) 加工中心加工工藝與普通精工銑床相比，在許多方面遵循基本一致的工藝原則。但由于 加工中心具有自動(dòng)換刀的特有功能，使得加工中心加工工藝具有其特點(diǎn)，它的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn) 在以下幾個(gè)方面。 生產(chǎn)效率高。不僅可省去劃線、中間檢驗(yàn)等工作，而且由于其具有的自動(dòng)換刀功 能，通常還可以省去復(fù)雜的工裝，減少對(duì)加工零件的安裝、調(diào)整及多次對(duì)刀等相對(duì)復(fù)雜而繁 瑣的工作。加工中心能選用******工藝線路和切削用量，有效地減少加工中的輔助時(shí)間，從而 提高生產(chǎn)效率。另一方面由于加工中心的自動(dòng)換刀功能，它可以非常容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的批貴生產(chǎn)，因此加工中心的批量生產(chǎn)也能非常有效地提高整個(gè)加工效率。加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定。加工中心具有的自動(dòng)換刀功能，可以非常有效地減少 工件的裝夾次數(shù)，降低或消除因多次裝夾帶來(lái)的定位誤差，提髙加工精度。當(dāng)零件各部位的位置精度要求高時(shí)，加工中心具有的自動(dòng)換刀功能，可以非常方便而有效地減少定位與對(duì)刀 誤差，能在一次裝夾與一次性對(duì)刀的過(guò)程中完成各個(gè)部位的加工，保證了各加工部位的位置精度要求。 對(duì)零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好。加工中心上可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)箱體類零件進(jìn)行鉆 孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻摞紋、銑端面和挖槽等多道不同的加工工序，因此能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的零件，如風(fēng)扇葉片、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)箱體等零件。 能加工復(fù)雜曲線類零件以及非常復(fù)雜的三維空間曲面類零件，如凸輪類零件、汽車 覆蓋件模具等。 加工中心一般在一次裝夾后，可完成絕大部分的機(jī)加工工序，因此可有效地減少車 間的工序件和在制品，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)調(diào)度和管理，為企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了一個(gè)非常有力的 保證。同時(shí)它也可減少工件周轉(zhuǎn)次數(shù)和運(yùn)輸工作量，縮短了整個(gè)生，加工中心一臺(tái)機(jī)床，集中了銑床、鉆床、攻牙機(jī)等多種設(shè)備的功能，它可以減少企 業(yè)機(jī)床的數(shù)量，并相應(yīng)減少操作工人，節(jié)省占用車間面積。加工中心加工零件也有不足之處，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。加工中心配套的夾具剛度、加工中心自身的剛度和精度保持性要求非常高。多工序的集中加工，要及時(shí)處理切屑。在將毛坯加工成為成品的過(guò)程中，零件不能進(jìn)行時(shí)效處理，內(nèi)應(yīng)力難以消除。 技術(shù)復(fù)雜，對(duì)使用、維修、管理要求較髙。加工中心一次性投資大，需配置其他輔助裝置，如精工刀具系統(tǒng)、刀具預(yù)調(diào)設(shè)備 等，機(jī)床的加工工時(shí)費(fèi)用高。
程序編制人員在進(jìn)行工藝分析時(shí)，要有機(jī)床說(shuō)明書、編程手冊(cè)、切削用量表、標(biāo)準(zhǔn)工 具、夾具手冊(cè)等資料，根據(jù)被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機(jī)床，制 定加工方案，確定零件的加工順序、各工序所用刀具、夾具和切削用量等。此外，編程人員應(yīng)不斷總結(jié)、積累工藝分析方面的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，編寫出高質(zhì)量的精工加工程序。加工中心加工 工藝制定的基本步驟如下。1.分析被加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性在加工中心上加工的機(jī)械零件，其結(jié)構(gòu)工藝性一般都要進(jìn)行認(rèn)真分析，為之后的工藝制定 奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。在分析被加工零件結(jié)構(gòu)工藝性時(shí)，可參考如下幾方面重點(diǎn)分析和考慮。零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀 次數(shù)，使編程方便，生產(chǎn)效益提高。 內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)過(guò)小。零件工藝性 的好壞與被加工輪廓的髙低、轉(zhuǎn)接圓弧半徑的大小等有關(guān)。 銑削零件底平面時(shí)，槽底圓角半徑r不應(yīng)過(guò)大。零件的槽底圓角半徑r或腹板與緣 板相交處的圓角半徑r對(duì)平面的銑削影響較大。當(dāng)r?越大時(shí)，銑刀端刃銑削平面的能力越差，效率也越低。因?yàn)殂姷杜c銑削平面接觸的******直徑d = D_2r (D為銑 刀直徑），當(dāng)D越大而r越小時(shí)，銑刀端刃銑削平面的面積越大，加工平面的能力越強(qiáng)，統(tǒng) 削工藝性越好。反之，當(dāng)r過(guò)大時(shí)，銑刀端刃銑削平面的面積小，可采取先用r較小的銑刀 粗加工（注意防止r被“過(guò)切”），再用符合零件要求的r銑刀進(jìn)行精加工。 應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。在精工加工中，若沒(méi)有統(tǒng)一基準(zhǔn)定位，會(huì)因工件的重新安裝而導(dǎo)致加工后的兩個(gè)面上輪廓位置及尺寸不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。因此要避免上述問(wèn)題的產(chǎn)生，保證 兩次裝夾后其相對(duì)位置的準(zhǔn)確性，應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。 零件上最好有合適的孔作為定位基準(zhǔn)孔，若沒(méi)有，要設(shè)置工藝孔作為定位基準(zhǔn)孔 (如在毛坯上增加工藝凸耳或在后續(xù)工序要銑去的余量上設(shè)置工藝孔）。若無(wú)法制出工藝孔時(shí)，最起碼也要用經(jīng)過(guò)精加工的表面作為統(tǒng)一基準(zhǔn)，以減少兩次裝夾產(chǎn)生的誤差。 合理選用加工中心考慮毛坯的材料和零件輪廓形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數(shù)量和熱處理要求等選用加工中心。選用加工中心應(yīng)符合如下三點(diǎn)原則。 要保證加工零件的技術(shù)要求，加工出合格的產(chǎn)品。有利于提高生產(chǎn)率。盡可能降低生產(chǎn)成本（加工費(fèi)用）。 選擇合適的加工方法與加工方案加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級(jí)精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實(shí)際選擇時(shí)，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大 小和熱處理要求等全面考慮。例如，對(duì)于IT7級(jí)精度的孔采用鏜削、鉸削、磨削等加工方 法均可達(dá)到精度要求，但箱體上的孔一般采用鏜削或鉸削，而不宜采用磨削。此外，還應(yīng)考 慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的要求，以及工廠的生產(chǎn)設(shè)備等實(shí)際情況。常用加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度及表面粗糙度可査閱有關(guān)工藝手冊(cè)。零件上比較精密表面的加工，常常是通過(guò)粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。對(duì)這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確地確定從毛坯到最終 成形的加工方案。確定加工方案時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達(dá)到這些要求所需要的加工方法。例如，對(duì)于孔徑不大的IT7級(jí)精度的孔，最終加 工方法取精較時(shí)，則精鉸孔前通常要經(jīng)過(guò)鉆孔、擴(kuò)孔和粗鉸孔等加工。 合理劃分工序與工步在加工中心上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。首先應(yīng)根據(jù)零件圖樣，考慮被加工零件是否可以在一臺(tái)加工中心上完成整個(gè)零件的加工 工作，若不能則應(yīng)決定其中哪一部分在加工中心上加工，哪一部分在其他機(jī)床上加工，即對(duì)零件的加工工序進(jìn)行劃分。 零件的安裝與夾具的選擇零件在加工中心上加工應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。加工中心對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo) 方向相對(duì)固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。 刀具與切削用量的選擇刀具的選擇是精工加丁丁.藝中重要內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時(shí)，選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。 在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫(kù)上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀工作。因此必須 有一套連接普通刀具的接桿，以便使鉆、鏜、擴(kuò)、鉸、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具能迅速、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫(kù)上去。作為編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀桿的結(jié)構(gòu)尺寸以及調(diào)整方 法、調(diào)整范圍，以便在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國(guó)的加工中心主要采用 TSG工具系統(tǒng)，其柄部有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩種，共包括16種不同用 途的刀具。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、背吃刀量、進(jìn)給童。對(duì)于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并應(yīng)編人程序單內(nèi)。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以 提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率和經(jīng)濟(jì)性。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。7.加工路線的確定在精工加工中，刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的軌跡稱為加工路線。編程時(shí)加工路線的確 定原則主要有以下幾點(diǎn)。 加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度要求，且效率較髙。使數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，以減少編程工作量。 應(yīng)使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空刀時(shí)間。
鋼切削加工特性?? 鋼材中碳的含量對(duì)材料切削加工性的影響較大。碳素結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度與硬度隨著含碳量的 增加而增加，而塑性與韌性隨含碳量的增加而減小。當(dāng)碳素工具鋼含碳量大于0.9%時(shí)，硬 度繼續(xù)增加而強(qiáng)度下降。低碳鋼的塑性和韌性較髙，切削力和摩擦力相對(duì)較大，而且切削加工時(shí)產(chǎn)生的切屑不易 斷屑，故切削加工性較低；高碳鋼的強(qiáng)度、硬度較高，切削力大，而且刀具磨損較快，故切削加工性能也較低；一般情況下中碳鋼的切削加工性較好。在鋼中加人Cr、Mn等合金元素能提髙鋼的強(qiáng)度和硬度，改善鋼的使用性能。這些元素 含量高于一定值時(shí)，會(huì)使切削力增加，刀具磨損加劇，導(dǎo)致材料切削加工性降低。中加人少量的硫、砸、鉛、磷、鉍和鈣等元素可形成易切削鋼，對(duì)提高切削加工性 有利。它們能在鋼中產(chǎn)生硫化物，質(zhì)地柔軟，降低切削力，使切屑易于折斷，且有潤(rùn)滑作用，減小刀具磨損，提高切削加工性，但降低了鋼的使用性能。對(duì)力學(xué)性能要求較高的工件 應(yīng)避免使用此類鋼材。1.高錳鋼銑削加工的特點(diǎn) 高錳鋼是指含錳量在9%?18%的合金鋼。主要有高碳高錳耐磨鋼和中碳高錳無(wú)磁鋼兩 大類。高錳鋼常用“水韌處理”，這時(shí)高錳鋼將具有高強(qiáng)度、高韌性、高耐磨性、無(wú)磁性等 較好的使用性能。常用的高錳鋼主要有Mnl3、ZGMnl3、20Mn23Al、40Mnl8Crl3、 50Mnl8Cr4、50Mnl8Cr4V等，其中最難切削加工的是ZGMnl3?高錳鋼銑削加丁的特 點(diǎn)如下。加工硬化嚴(yán)重，切削力大高錳奧氏體鋼的被加工表層硬化嚴(yán)重，加工表面硬度比 基體增加2倍，硬化層深度可達(dá)0.3mm以上，引起切削力劇增。與正火45鋼相比，單位切 削力增加60%左右。高錳鋼熱導(dǎo)率小，刀具熱磨損嚴(yán)重高錳鋼熱導(dǎo)率小，切削溫度髙。在相同切削條 件下，切削溫度比45鋼高100?200*0,刀刃熱磨損加劇。高錳鋼塑性大、韌性髙，斷屑、排屑困難高錳鋼的沖擊韌度值高，約為45鋼的8 倍，伸長(zhǎng)率較大，易產(chǎn)生鱗刺，加工表面質(zhì)量不易保證。切屑強(qiáng)度大，硬度髙，斷屑困難。高錳鋼線膨脹系數(shù)大，影響工件尺寸精度高錳鋼的線膨脹系數(shù)較大，約為20X 10_SK—\在高的切削溫度下，易產(chǎn)生膨脹和變形，影響加工精度。同時(shí)，高錳鋼的伸長(zhǎng)率 隨溫度升高有所下降，但超過(guò)600X；時(shí)又很快增加。因此，切削速度不宜過(guò)高，以避免切削38 溫度過(guò)高而引起伸長(zhǎng)率增加，使切削加工困難。高強(qiáng)度鋼銑削加工的特點(diǎn)高強(qiáng)度鋼是指那些強(qiáng)度、硬度都很高，同時(shí)又具有很好韌性和塑性的合金鋼。高強(qiáng)度鋼 按含有合金元素成分不同，可分為鉻鋼、錳鋼、鎳鋼、鉻鎳鋼、鉻錳鋼、鉻鉬鋼、錳硅鋼等。如 40Cr、40CrSi、30CrMnSi、30CrMoMnSiNi2、45CrNiMoV 等。高強(qiáng)度鋼銑削加工 特點(diǎn)如下。切削力大高強(qiáng)度鋼的室溫強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度在1.47GPa以上，淬火的硬度非常 高，故銑削時(shí)變形困難，切削力大。切削溫度髙高強(qiáng)度鋼銑削中消耗的功多，產(chǎn)生的熱量大，且高強(qiáng)度鋼的熱導(dǎo)率 低，所以切削溫度高。刀具磨損快，容易崩刃打刀高強(qiáng)度鋼加工中，由于切削力大，切削溫度高，使 得刀具磨損快；同時(shí)切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度短，應(yīng)力集中在刀尖處，容易使刀具崩刃 打刀。 斷屑困難高強(qiáng)度鋼是具有很高韌性和塑性的合金鋼，銑削加工中斷肩排屑困難。不銹鋼銑削加工的特點(diǎn)塑性高，加工硬化嚴(yán)重，切削力大不銹鋼塑性大，其伸長(zhǎng)率超過(guò)45鋼1.5倍以 上，切削加工時(shí)塑性變形大，加工硬化嚴(yán)重，使總切削力增大，其單位切削力比正火45鋼 要高出25%以上。易粘刀，損壞刀具，生成積屑瘤，影響加工表面質(zhì)量不銹鋼材料在切削過(guò)程中， 切屑與刀具粘結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，容易造成刀具表面剝落。另外，由于粘結(jié)嚴(yán)重，容易形成積屑 瘤，使已加工表面粗糙度增大。對(duì)含碳量低的馬氏體不銹鋼尤為嚴(yán)重。 切削溫度高，刀具容易磨損切削不銹鋼時(shí)，由于切削力大，消耗功率多，故產(chǎn)生 的切削熱也多。再加上不銹鋼導(dǎo)熱性差，其導(dǎo)熱率約為中碳鋼的1/2?1/4,大量切削熱集 中在切削區(qū)和刀屑接觸界面上，不能及時(shí)傳出，從而使刀刃容易產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，在髙溫下失 去切削性能。加之不銹鋼中的高硬度碳化物，在切削過(guò)程中直接與刀面接觸、摩擦，會(huì)使刀具加速磨損。切屑不易卷曲和折斷，由于不銹鋼塑性高，韌性大，且髙溫強(qiáng)度高，切削時(shí)切屑不易卷曲和折斷。若切屑不能 及時(shí)排出，易造成堵屑現(xiàn)象，會(huì)擠壞和劃傷已加工表面，甚至崩壞刀刃。因此，解決斷屑和排屑是不銹鋼銑削的難點(diǎn)之一。不銹鋼的線膨脹系數(shù)大，影響加工精度不銹鋼的線膨脹系數(shù)比碳鋼和鑄鐵都大， 約為碳素鋼的1.5倍。在切削溫度的作用下，工件容易產(chǎn)生熱變形，故在精加工時(shí)易影響零 件的尺寸和形位精度。高溫合金的切削加工特性高溫合金是難切削金屬材料中很難加工的材料，其相對(duì)可加工性小于0.2?鐵基髙溫合 金的相對(duì)可加工性僅為奧氏體不銹鋼的1/2左右，而鎳基高溫合金的相對(duì)可加工性更差，且隨抗熱性能的提高而降低。高溫合金難切削的主要原因如下。 (1)單位切削力大，約為切削中碳鋼的2?3倍。高溫合金含有大量的合金元素，其高 溫強(qiáng)度很高，約為45鋼的6. 5倍，抗塑性變形能力強(qiáng)，這是切削力大的主要原因；其次是 高溫合金加工硬化嚴(yán)重，其已加工表面的硬度往往比基體硬度高出50%?100%,冷硬程度 的增加，使切削力進(jìn)一步增加；其次是高溫合金塑性好，加工中塑性變形大、切削力大。此外，還由于切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度加大，摩擦力增大，使切削力也隨之增大。 切削髙溫合金時(shí)，由于變形抗力大，刀面與切肩及工件表面間的摩擦劇烈，消耗功 率多，因此加工高溫合金時(shí)要比加工一般鋼材產(chǎn)生的切削熱多。且高溫合金的熱導(dǎo)率很低，只有45鋼的1/3?1/4，故切削熱從切削區(qū)向外傳出很慢，大部分切削熱集中在切削區(qū)，故 使切削區(qū)的平均溫度高達(dá)750?10001C,約比切削45鋼要高出3001C左右。刀具磨損劇烈，耐用度低。在切削高溫合金時(shí)，由于切削溫度高，在切削中產(chǎn)生的 擴(kuò)散磨損與氧化磨損要比加工一般鋼材嚴(yán)重。高溫合金中含大量合金元素的碳化物、氮化物、硼化物及金屬間化合物等硬質(zhì)點(diǎn)，其高溫硬度很高，故在切削加工中其磨粒磨損特別嚴(yán) 重。高溫合金中多含有與刀具材料相同的合金元素，在切削加工中，由于親和力的作用，易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，造成的粘結(jié)磨損比加工一般鋼材嚴(yán)重。由于上述原因，在切削髙溫合金時(shí)， 刀具除后刀面產(chǎn)生磨損外，還常在前刀面產(chǎn)生磨損，這種磨損嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使刀刃大塊崩損。易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，影響加工精度與表面質(zhì)量。銑削高溫合金時(shí)，由于切削溫度高，易使刀具和工件的尺寸與形狀發(fā)生變化，影響加工精度。且在切削過(guò)程中易產(chǎn)生積屑瘤 與鱗刺，影響加工表面質(zhì)量。
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