加工中心加工工藝特點 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 加工中心具有自動換刀的特有功能，使得加工中心加工工藝具有其特點，它的優點主要體現 在以下幾個方面。 生產效率高。不僅可省去劃線、中間檢驗等工作，而且由于其具有的自動換刀功 能，通常還可以省去復雜的工裝，減少對加工零件的安裝、調整及多次對刀等相對復雜而繁 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間，從而 提高生產效率。另一方面由于加工中心的自動換刀功能，它可以非常容易實現復雜零件的批貴生產，因此加工中心的批量生產也能非常有效地提高整個加工效率。加工精度高、加工質量穩定。加工中心具有的自動換刀功能，可以非常有效地減少 工件的裝夾次數，降低或消除因多次裝夾帶來的定位誤差，提髙加工精度。當零件各部位的位置精度要求高時，加工中心具有的自動換刀功能，可以非常方便而有效地減少定位與對刀 誤差，能在一次裝夾與一次性對刀的過程中完成各個部位的加工，保證了各加工部位的位置精度要求。 對零件加工的適應性強、靈活性好。加工中心上可方便地實現對箱體類零件進行鉆 孔、擴孔、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雜或難以控制尺寸的零件，如風扇葉片、汽車發動機箱體等零件。 能加工復雜曲線類零件以及非常復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加工工序，因此可有效地減少車 間的工序件和在制品，簡化了生產調度和管理，為企業提高產品質量提供了一個非常有力的 保證。同時它也可減少工件周轉次數和運輸工作量，縮短了整個生，加工中心一臺機床，集中了銑床、鉆床、攻牙機等多種設備的功能，它可以減少企 業機床的數量，并相應減少操作工人，節省占用車間面積。加工中心加工零件也有不足之處，主要體現在以下幾個方面。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，要及時處理切屑。在將毛坯加工成為成品的過程中，零件不能進行時效處理，內應力難以消除。 技術復雜，對使用、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、刀具預調設備 等，機床的加工工時費用高。
程序編制人員在進行工藝分析時，要有機床說明書、編程手冊、切削用量表、標準工 具、夾具手冊等資料，根據被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機床，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，編程人員應不斷總結、積累工藝分析方面的實際經驗，編寫出高質量的精工加工程序。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構工藝性在加工中心上加工的機械零件，其結構工藝性一般都要進行認真分析，為之后的工藝制定 奠定一個良好的基礎。在分析被加工零件結構工藝性時，可參考如下幾方面重點分析和考慮。零件的內腔和外形最好采用統一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少刀具規格和換刀 次數，使編程方便，生產效益提高。 內槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內槽圓角半徑不應過小。零件工藝性 的好壞與被加工輪廓的髙低、轉接圓弧半徑的大小等有關。 銑削零件底平面時，槽底圓角半徑r不應過大。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對平面的銑削影響較大。當r?越大時，銑刀端刃銑削平面的能力越差，效率也越低。因為銑刀與銑削平面接觸的******直徑d = D_2r (D為銑 刀直徑），當D越大而r越小時，銑刀端刃銑削平面的面積越大，加工平面的能力越強，統 削工藝性越好。反之，當r過大時，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“過切”），再用符合零件要求的r銑刀進行精加工。 應采用統一的基準定位。在精工加工中，若沒有統一基準定位，會因工件的重新安裝而導致加工后的兩個面上輪廓位置及尺寸不協調現象。因此要避免上述問題的產生，保證 兩次裝夾后其相對位置的準確性，應采用統一的基準定位。 零件上最好有合適的孔作為定位基準孔，若沒有，要設置工藝孔作為定位基準孔 (如在毛坯上增加工藝凸耳或在后續工序要銑去的余量上設置工藝孔）。若無法制出工藝孔時，最起碼也要用經過精加工的表面作為統一基準，以減少兩次裝夾產生的誤差。 合理選用加工中心考慮毛坯的材料和零件輪廓形狀復雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數量和熱處理要求等選用加工中心。選用加工中心應符合如下三點原則。 要保證加工零件的技術要求，加工出合格的產品。有利于提高生產率。盡可能降低生產成本（加工費用）。 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。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸大 小和熱處理要求等全面考慮。例如，對于IT7級精度的孔采用鏜削、鉸削、磨削等加工方 法均可達到精度要求，但箱體上的孔一般采用鏜削或鉸削，而不宜采用磨削。此外，還應考 慮生產率和經濟性的要求，以及工廠的生產設備等實際情況。常用加工方法的經濟加工精度及表面粗糙度可査閱有關工藝手冊。零件上比較精密表面的加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據質量要求選擇相應的最終加工方法是不夠的，還應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，首先應根據主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達到這些要求所需要的加工方法。例如，對于孔徑不大的IT7級精度的孔，最終加 工方法取精較時，則精鉸孔前通常要經過鉆孔、擴孔和粗鉸孔等加工。 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。首先應根據零件圖樣，考慮被加工零件是否可以在一臺加工中心上完成整個零件的加工 工作，若不能則應決定其中哪一部分在加工中心上加工，哪一部分在其他機床上加工，即對零件的加工工序進行劃分。 零件的安裝與夾具的選擇零件在加工中心上加工應盡量減少裝夾次數，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。加工中心對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標 方向相對固定；二是要協調零件和機床坐標系的尺寸關系。 刀具與切削用量的選擇刀具的選擇是精工加丁丁.藝中重要內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。 在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規定隨時進行選刀和換刀工作。因此必須 有一套連接普通刀具的接桿，以便使鉆、鏜、擴、鉸、銑削等工序用的標準刀具能迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。作為編程人員應了解機床上所用刀桿的結構尺寸以及調整方 法、調整范圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心主要采用 TSG工具系統，其柄部有直柄（三種規格）和錐柄（四種規格）兩種，共包括16種不同用 途的刀具。切削用量包括主軸轉速（切削速度）、背吃刀量、進給童。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并應編人程序單內。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以 提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率和經濟性。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。7.加工路線的確定在精工加工中，刀具刀位點相對于工件運動的軌跡稱為加工路線。編程時加工路線的確 定原則主要有以下幾點。 加工路線應保證被加工零件的精度和表面粗糙度要求，且效率較髙。使數值計算簡單，以減少編程工作量。 應使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空刀時間。
鋼切削加工特性?? 鋼材中碳的含量對材料切削加工性的影響較大。碳素結構鋼的強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。當碳素工具鋼含碳量大于0.9%時，硬 度繼續增加而強度下降。低碳鋼的塑性和韌性較髙，切削力和摩擦力相對較大，而且切削加工時產生的切屑不易 斷屑，故切削加工性較低；高碳鋼的強度、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度和硬度，改善鋼的使用性能。這些元素 含量高于一定值時，會使切削力增加，刀具磨損加劇，導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，對提高切削加工性 有利。它們能在鋼中產生硫化物，質地柔軟，降低切削力，使切屑易于折斷，且有潤滑作用，減小刀具磨損，提高切削加工性，但降低了鋼的使用性能。對力學性能要求較高的工件 應避免使用此類鋼材。1.高錳鋼銑削加工的特點 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磁鋼兩 大類。高錳鋼常用“水韌處理”，這時高錳鋼將具有高強度、高韌性、高耐磨性、無磁性等 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 點如下。加工硬化嚴重，切削力大高錳奧氏體鋼的被加工表層硬化嚴重，加工表面硬度比 基體增加2倍，硬化層深度可達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。高錳鋼熱導率小，刀具熱磨損嚴重高錳鋼熱導率小，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，伸長率較大，易產生鱗刺，加工表面質量不易保證。切屑強度大，硬度髙，斷屑困難。高錳鋼線膨脹系數大，影響工件尺寸精度高錳鋼的線膨脹系數較大，約為20X 10_SK—\在高的切削溫度下，易產生膨脹和變形，影響加工精度。同時，高錳鋼的伸長率 隨溫度升高有所下降，但超過600X；時又很快增加。因此，切削速度不宜過高，以避免切削38 溫度過高而引起伸長率增加，使切削加工困難。高強度鋼銑削加工的特點高強度鋼是指那些強度、硬度都很高，同時又具有很好韌性和塑性的合金鋼。高強度鋼 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。高強度鋼銑削加工 特點如下。切削力大高強度鋼的室溫強度高，抗拉強度在1.47GPa以上，淬火的硬度非常 高，故銑削時變形困難，切削力大。切削溫度髙高強度鋼銑削中消耗的功多，產生的熱量大，且高強度鋼的熱導率 低，所以切削溫度高。刀具磨損快，容易崩刃打刀高強度鋼加工中，由于切削力大，切削溫度高，使 得刀具磨損快；同時切屑與前刀面接觸長度短，應力集中在刀尖處，容易使刀具崩刃 打刀。 斷屑困難高強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塑性高，加工硬化嚴重，切削力大不銹鋼塑性大，其伸長率超過45鋼1.5倍以 上，切削加工時塑性變形大，加工硬化嚴重，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，影響加工表面質量不銹鋼材料在切削過程中， 切屑與刀具粘結現象嚴重，容易造成刀具表面剝落。另外，由于粘結嚴重，容易形成積屑 瘤，使已加工表面粗糙度增大。對含碳量低的馬氏體不銹鋼尤為嚴重。 切削溫度高，刀具容易磨損切削不銹鋼時，由于切削力大，消耗功率多，故產生 的切削熱也多。再加上不銹鋼導熱性差，其導熱率約為中碳鋼的1/2?1/4,大量切削熱集 中在切削區和刀屑接觸界面上，不能及時傳出，從而使刀刃容易產生過熱現象，在髙溫下失 去切削性能。加之不銹鋼中的高硬度碳化物，在切削過程中直接與刀面接觸、摩擦，會使刀具加速磨損。切屑不易卷曲和折斷，由于不銹鋼塑性高，韌性大，且髙溫強度高，切削時切屑不易卷曲和折斷。若切屑不能 及時排出，易造成堵屑現象，會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之一。不銹鋼的線膨脹系數大，影響加工精度不銹鋼的線膨脹系數比碳鋼和鑄鐵都大， 約為碳素鋼的1.5倍。在切削溫度的作用下，工件容易產生熱變形，故在精加工時易影響零 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，其相對可加工性小于0.2?鐵基髙溫合 金的相對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 溫強度很高，約為45鋼的6. 5倍，抗塑性變形能力強，這是切削力大的主要原因；其次是 高溫合金加工硬化嚴重，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度加大，摩擦力增大，使切削力也隨之增大。 切削髙溫合金時，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要比加工一般鋼材產生的切削熱多。且高溫合金的熱導率很低，只有45鋼的1/3?1/4，故切削熱從切削區向外傳出很慢，大部分切削熱集中在切削區，故 使切削區的平均溫度高達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，由于切削溫度高，在切削中產生的 擴散磨損與氧化磨損要比加工一般鋼材嚴重。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點，其高溫硬度很高，故在切削加工中其磨粒磨損特別嚴 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，易產生粘刀現象，造成的粘結磨損比加工一般鋼材嚴重。由于上述原因，在切削髙溫合金時， 刀具除后刀面產生磨損外，還常在前刀面產生磨損，這種磨損嚴重時，會使刀刃大塊崩損。易產生積屑瘤和鱗刺，影響加工精度與表面質量。銑削高溫合金時，由于切削溫度高，易使刀具和工件的尺寸與形狀發生變化，影響加工精度。且在切削過程中易產生積屑瘤 與鱗刺，影響加工表面質量。
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