文档介绍：FANC 0i-MB系统加工中心的加工技术与实训概述
一、加工中心的基本概念
加工中心是数控机床发展到一定阶段的产物,至今人们对加工中心还没有一个确切的定义,一般将带有自动刀具交换装置(ATC)的数控镗铣床称为加工中心,实际上可以概括为“具有自动刀具交换装置,并能够进行多种工序加工的数控机床”。加工中心是一种功能较全的数控加工机床,一般它把几种机床的功能集中在一台设备上,从而具有多种工艺手段。加工中心配置有刀库和回转工作台,在加工过程中由程序控制选用或更换刀具,也由程序控制工作台的回转和分度。它能在一次装夹中完成铣、镗、钻、扩、铰、锪和攻螺纹等工序。
加工中心与其它数控机床相比结构复杂,控制系统功能较全。加工中心至少可控制三个坐标轴,其控制功能最少可实现两轴联动控制,多的可实现五轴、六轴联动,从而保证刀具能进行复杂表面的加工。
加工中心除具有直线插补和圆弧插补功能外,还具有各种固定加工循环、刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿、在线监测、刀具寿命管理、故障自动诊断、加工过程图形显示、人机对话、离线编程等功能。
二、加工中心适宜加工对象
加工中心适宜加工形状复杂、加工工序内容多、精度要求高的零件。主要的加工对象有下列几种:
1、既有平面又有孔系的零件
这类零件常见的有箱体类零件和盘、套、板类零件。
1)箱体类零件箱体类零件一般都要进行多工位孔系及平面加工,精度要求较高,特别是形状精度和位置精度要求较严格,通常要经过铣、镗、钻、扩、铰、锪和攻螺纹等工步,需要刀具较多。
2)盘、套、板类零件这类零件端面上有平面、曲面和孔系,径向也分布一些径向孔。加工部位集中在单一端面上的盘、套、板类零件宜选择立式加工中心,加工部位不是位于同一方向表面上的零件宜选择卧式加工中心。
2、结构形状复杂的零件
主要表面有复杂曲线、曲面组成的零件,加工时,需要多坐标联动加工。常见的典型零件有以下几类:
1)凸轮类这类零件有各种曲线的盘形凸轮、圆柱凸轮、圆锥凸轮和端面凸轮等。
2)整体叶轮类整体叶轮常见于航空发动机的压气机、空气压缩机、船舶推进器等,它除具有一般曲面加工的特点外,还存在许多特殊的加工难点,如通道狭窄,刀具很容易与加工表面和邻近曲面发生干涉等。
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、形状不规则的异形零件此类零件大多要点、线、面多工位混合加工。
三、加工中心的工艺分析
(一)工艺特点
由于加工中心配置了自动换刀系统和回转工作台,与传统制造工艺相比,具有以下显著特点:
1、在工件成形过程中,没有中间时效处理环节,内应力难以消除。
2、由于加工中心工序集中,使用很多刀具,此时既要考虑粗加工时的大切削力,又要考虑精加工时的定为精度,因此机床的强度和刚度要满足这两方面的要求。
3、由于机床加工经常处于粗、精加工交替的情况,所以要保证机床有良好的抗震性和精度保持性。
4、多工序集中加工,切屑多,切屑的堆积对已加工表面产生影响,加工中应引起注意。
5、零件每道工序的内容、切削用量和工艺参数可以随时改变,有很大的加工柔性,适应现代化制造的要求。
(二)加工中心加工零件的工艺性分析
1、零件图样的工艺性分析
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。
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,安排下图a)所示零件的孔系加工顺序时,若按图b)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c)所示路线,可避免反向间隙的引入。
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,因存在重复定为误差,不能采用这种方法。
3、零件的装夹
1)定位基准的选择