加工中心加工工艺特点 加工中心加工工艺与普通精工铣床相比，在许多方面遵循基本一致的工艺原则。但由于 加工中心具有自动换刀的特有功能，使得加工中心加工工艺具有其特点，它的优点主要体现 在以下几个方面。 生产效率高。不仅可省去划线、中间检验等工作，而且由于其具有的自动换刀功 能，通常还可以省去复杂的工装，减少对加工零件的安装、调整及多次对刀等相对复杂而繁 琐的工作。加工中心能选用******工艺线路和切削用量，有效地减少加工中的辅助时间，从而 提高生产效率。另一方面由于加工中心的自动换刀功能，它可以非常容易实现复杂零件的批贵生产，因此加工中心的批量生产也能非常有效地提高整个加工效率。加工精度高、加工质量稳定。加工中心具有的自动换刀功能，可以非常有效地减少 工件的装夹次数，降低或消除因多次装夹带来的定位误差，提髙加工精度。当零件各部位的位置精度要求高时，加工中心具有的自动换刀功能，可以非常方便而有效地减少定位与对刀 误差，能在一次装夹与一次性对刀的过程中完成各个部位的加工，保证了各加工部位的位置精度要求。 对零件加工的适应性强、灵活性好。加工中心上可方便地实现对箱体类零件进行钻 孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻摞纹、铣端面和挖槽等多道不同的加工工序，因此能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如风扇叶片、汽车发动机箱体等零件。 能加工复杂曲线类零件以及非常复杂的三维空间曲面类零件，如凸轮类零件、汽车 覆盖件模具等。 加工中心一般在一次装夹后，可完成绝大部分的机加工工序，因此可有效地减少车 间的工序件和在制品，简化了生产调度和管理，为企业提高产品质量提供了一个非常有力的 保证。同时它也可减少工件周转次数和运输工作量，缩短了整个生，加工中心一台机床，集中了铣床、钻床、攻牙机等多种设备的功能，它可以减少企 业机床的数量，并相应减少操作工人，节省占用车间面积。加工中心加工零件也有不足之处，主要体现在以下几个方面。加工中心配套的夹具刚度、加工中心自身的刚度和精度保持性要求非常高。多工序的集中加工，要及时处理切屑。在将毛坯加工成为成品的过程中，零件不能进行时效处理，内应力难以消除。 技术复杂，对使用、维修、管理要求较髙。加工中心一次性投资大，需配置其他辅助装置，如精工刀具系统、刀具预调设备 等，机床的加工工时费用高。
程序编制人员在进行工艺分析时，要有机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工 具、夹具手册等资料，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制 定加工方案，确定零件的加工顺序、各工序所用刀具、夹具和切削用量等。此外，编程人员应不断总结、积累工艺分析方面的实际经验，编写出高质量的精工加工程序。加工中心加工 工艺制定的基本步骤如下。1.分析被加工零件的结构工艺性在加工中心上加工的机械零件，其结构工艺性一般都要进行认真分析，为之后的工艺制定 奠定一个良好的基础。在分析被加工零件结构工艺性时，可参考如下几方面重点分析和考虑。零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀 次数，使编程方便，生产效益提高。 内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。零件工艺性 的好坏与被加工轮廓的髙低、转接圆弧半径的大小等有关。 铣削零件底平面时，槽底圆角半径r不应过大。零件的槽底圆角半径r或腹板与缘 板相交处的圆角半径r对平面的铣削影响较大。当r•越大时，铣刀端刃铣削平面的能力越差，效率也越低。因为铣刀与铣削平面接触的******直径d = D_2r (D为铣 刀直径），当D越大而r越小时，铣刀端刃铣削平面的面积越大，加工平面的能力越强，统 削工艺性越好。反之，当r过大时，铣刀端刃铣削平面的面积小，可采取先用r较小的铣刀 粗加工（注意防止r被“过切”），再用符合零件要求的r铣刀进行精加工。 应采用统一的基准定位。在精工加工中，若没有统一基准定位，会因工件的重新安装而导致加工后的两个面上轮廓位置及尺寸不协调现象。因此要避免上述问题的产生，保证 两次装夹后其相对位置的准确性，应采用统一的基准定位。 零件上最好有合适的孔作为定位基准孔，若没有，要设置工艺孔作为定位基准孔 (如在毛坯上增加工艺凸耳或在后续工序要铣去的余量上设置工艺孔）。若无法制出工艺孔时，最起码也要用经过精加工的表面作为统一基准，以减少两次装夹产生的误差。 合理选用加工中心考虑毛坯的材料和零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量和热处理要求等选用加工中心。选用加工中心应符合如下三点原则。 要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。有利于提高生产率。尽可能降低生产成本（加工费用）。 选择合适的加工方法与加工方案加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大 小和热处理要求等全面考虑。例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方 法均可达到精度要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削。此外，还应考 虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。常用加工方法的经济加工精度及表面粗糙度可査阅有关工艺手册。零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终 成形的加工方案。确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。例如，对于孔径不大的IT7级精度的孔，最终加 工方法取精较时，则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。 合理划分工序与工步在加工中心上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台加工中心上完成整个零件的加工 工作，若不能则应决定其中哪一部分在加工中心上加工，哪一部分在其他机床上加工，即对零件的加工工序进行划分。 零件的安装与夹具的选择零件在加工中心上加工应尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。加工中心对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标 方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。 刀具与切削用量的选择刀具的选择是精工加丁丁.艺中重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。 在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀工作。因此必须 有一套连接普通刀具的接杆，以便使钻、镗、扩、铰、铣削等工序用的标准刀具能迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。作为编程人员应了解机床上所用刀杆的结构尺寸以及调整方 法、调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心主要采用 TSG工具系统，其柄部有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两种，共包括16种不同用 途的刀具。切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给童。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编人程序单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以 提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率和经济性。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。7.加工路线的确定在精工加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。编程时加工路线的确 定原则主要有以下几点。 加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度要求，且效率较髙。使数值计算简单，以减少编程工作量。 应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。
钢切削加工特性 钢材中碳的含量对材料切削加工性的影响较大。碳素结构钢的强度与硬度随着含碳量的 增加而增加，而塑性与韧性随含碳量的增加而减小。当碳素工具钢含碳量大于0.9%时，硬 度继续增加而强度下降。低碳钢的塑性和韧性较髙，切削力和摩擦力相对较大，而且切削加工时产生的切屑不易 断屑，故切削加工性较低；高碳钢的强度、硬度较高，切削力大，而且刀具磨损较快，故切削加工性能也较低；一般情况下中碳钢的切削加工性较好。在钢中加人Cr、Mn等合金元素能提髙钢的强度和硬度，改善钢的使用性能。这些元素 含量高于一定值时，会使切削力增加，刀具磨损加剧，导致材料切削加工性降低。中加人少量的硫、砸、铅、磷、铋和钙等元素可形成易切削钢，对提高切削加工性 有利。它们能在钢中产生硫化物，质地柔软，降低切削力，使切屑易于折断，且有润滑作用，减小刀具磨损，提高切削加工性，但降低了钢的使用性能。对力学性能要求较高的工件 应避免使用此类钢材。1.高锰钢铣削加工的特点 高锰钢是指含锰量在9%〜18%的合金钢。主要有高碳高锰耐磨钢和中碳高锰无磁钢两 大类。高锰钢常用“水韧处理”，这时高锰钢将具有高强度、高韧性、高耐磨性、无磁性等 较好的使用性能。常用的高锰钢主要有Mnl3、ZGMnl3、20Mn23Al、40Mnl8Crl3、 50Mnl8Cr4、50Mnl8Cr4V等，其中最难切削加工的是ZGMnl3„高锰钢铣削加丁的特 点如下。加工硬化严重，切削力大高锰奥氏体钢的被加工表层硬化严重，加工表面硬度比 基体增加2倍，硬化层深度可达0.3mm以上，引起切削力剧增。与正火45钢相比，单位切 削力增加60%左右。高锰钢热导率小，刀具热磨损严重高锰钢热导率小，切削温度髙。在相同切削条 件下，切削温度比45钢高100〜200*0,刀刃热磨损加剧。高锰钢塑性大、韧性髙，断屑、排屑困难高锰钢的冲击韧度值高，约为45钢的8 倍，伸长率较大，易产生鳞刺，加工表面质量不易保证。切屑强度大，硬度髙，断屑困难。高锰钢线膨胀系数大，影响工件尺寸精度高锰钢的线膨胀系数较大，约为20X 10_SK—\在高的切削温度下，易产生膨胀和变形，影响加工精度。同时，高锰钢的伸长率 随温度升高有所下降，但超过600X；时又很快增加。因此，切削速度不宜过高，以避免切削38 温度过高而引起伸长率增加，使切削加工困难。高强度钢铣削加工的特点高强度钢是指那些强度、硬度都很高，同时又具有很好韧性和塑性的合金钢。高强度钢 按含有合金元素成分不同，可分为铬钢、锰钢、镍钢、铬镍钢、铬锰钢、铬钼钢、锰硅钢等。如 40Cr、40CrSi、30CrMnSi、30CrMoMnSiNi2、45CrNiMoV 等。高强度钢铣削加工 特点如下。切削力大高强度钢的室温强度高，抗拉强度在1.47GPa以上，淬火的硬度非常 高，故铣削时变形困难，切削力大。切削温度髙高强度钢铣削中消耗的功多，产生的热量大，且高强度钢的热导率 低，所以切削温度高。刀具磨损快，容易崩刃打刀高强度钢加工中，由于切削力大，切削温度高，使 得刀具磨损快；同时切屑与前刀面接触长度短，应力集中在刀尖处，容易使刀具崩刃 打刀。 断屑困难高强度钢是具有很高韧性和塑性的合金钢，铣削加工中断肩排屑困难。不锈钢铣削加工的特点塑性高，加工硬化严重，切削力大不锈钢塑性大，其伸长率超过45钢1.5倍以 上，切削加工时塑性变形大，加工硬化严重，使总切削力增大，其单位切削力比正火45钢 要高出25%以上。易粘刀，损坏刀具，生成积屑瘤，影响加工表面质量不锈钢材料在切削过程中， 切屑与刀具粘结现象严重，容易造成刀具表面剥落。另外，由于粘结严重，容易形成积屑 瘤，使已加工表面粗糙度增大。对含碳量低的马氏体不锈钢尤为严重。 切削温度高，刀具容易磨损切削不锈钢时，由于切削力大，消耗功率多，故产生 的切削热也多。再加上不锈钢导热性差，其导热率约为中碳钢的1/2〜1/4,大量切削热集 中在切削区和刀屑接触界面上，不能及时传出，从而使刀刃容易产生过热现象，在髙温下失 去切削性能。加之不锈钢中的高硬度碳化物，在切削过程中直接与刀面接触、摩擦，会使刀具加速磨损。切屑不易卷曲和折断，由于不锈钢塑性高，韧性大，且髙温强度高，切削时切屑不易卷曲和折断。若切屑不能 及时排出，易造成堵屑现象，会挤坏和划伤已加工表面，甚至崩坏刀刃。因此，解决断屑和排屑是不锈钢铣削的难点之一。不锈钢的线膨胀系数大，影响加工精度不锈钢的线膨胀系数比碳钢和铸铁都大， 约为碳素钢的1.5倍。在切削温度的作用下，工件容易产生热变形，故在精加工时易影响零 件的尺寸和形位精度。高温合金的切削加工特性高温合金是难切削金属材料中很难加工的材料，其相对可加工性小于0.2„铁基髙温合 金的相对可加工性仅为奥氏体不锈钢的1/2左右，而镍基高温合金的相对可加工性更差，且随抗热性能的提高而降低。高温合金难切削的主要原因如下。 (1)单位切削力大，约为切削中碳钢的2〜3倍。高温合金含有大量的合金元素，其高 温强度很高，约为45钢的6. 5倍，抗塑性变形能力强，这是切削力大的主要原因；其次是 高温合金加工硬化严重，其已加工表面的硬度往往比基体硬度高出50%〜100%,冷硬程度 的增加，使切削力进一步增加；其次是高温合金塑性好，加工中塑性变形大、切削力大。此外，还由于切屑与前刀面接触长度加大，摩擦力增大，使切削力也随之增大。 切削髙温合金时，由于变形抗力大，刀面与切肩及工件表面间的摩擦剧烈，消耗功 率多，因此加工高温合金时要比加工一般钢材产生的切削热多。且高温合金的热导率很低，只有45钢的1/3〜1/4，故切削热从切削区向外传出很慢，大部分切削热集中在切削区，故 使切削区的平均温度高达750〜10001C,约比切削45钢要高出3001C左右。刀具磨损剧烈，耐用度低。在切削高温合金时，由于切削温度高，在切削中产生的 扩散磨损与氧化磨损要比加工一般钢材严重。高温合金中含大量合金元素的碳化物、氮化物、硼化物及金属间化合物等硬质点，其高温硬度很高，故在切削加工中其磨粒磨损特别严 重。高温合金中多含有与刀具材料相同的合金元素，在切削加工中，由于亲和力的作用，易产生粘刀现象，造成的粘结磨损比加工一般钢材严重。由于上述原因，在切削髙温合金时， 刀具除后刀面产生磨损外，还常在前刀面产生磨损，这种磨损严重时，会使刀刃大块崩损。易产生积屑瘤和鳞刺，影响加工精度与表面质量。铣削高温合金时，由于切削温度高，易使刀具和工件的尺寸与形状发生变化，影响加工精度。且在切削过程中易产生积屑瘤 与鳞刺，影响加工表面质量。