(数控编程加工与操作)第4章加工中心的编程.ppt

第4章 加工中心的编程 4.1 加工中心简介 4.1.1 加工中心的概念 加工中心（Machining Center，MC）是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。它主要用于箱体类零件和复杂曲面零件的加工，能把铣削、镗削、钻削、攻螺纹、车螺纹等功能集中在一台设备上。因为它具有多种换刀或选刀功能及自动工作台交换装置（APC），故工件经一次裝夹后，可自动地完成或接近完成工件各面的所有加工工序，从而使生产效率和自动化程度大大提高，因此加工中心又称为自动换刀数控机床或多工序数控机床。 加工中心的加工范围主要取决于刀库容量。刀库是多工序集中加工的基本条件，刀库中刀具的存储量一般有10～40、60、80、100、120等多种规格，有些柔性制造系统配有中央刀库，可以存储上千把刀具。刀库中刀具容量越大，加工范围越广，加工的柔性程度越高，一些常用刀具可长期装在刀库上，需要时随时调整，大大减少了更换刀具的准备时间。具有大容量刀库的加工中心，可实现多品种零件的加工，从而最大限度地发挥加工中心的优势。 4.1.2 加工中心的分类 1．按功能特征分类 按功能特征分类可分为镗铣、钻削和复合加工中心。 ① 镗铣加工中心。镗铣加工中心和龙门式加工中心，以镗铣为主，适用于箱体、壳体加工以及各种复杂零件的特殊曲线和曲面轮廓的多工序加工，适用于多品种、小批量的生产方式。 ② 钻削加工中心。以钻削为主，刀库形式以转塔头形式为主，适用于中、小批量零件的钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及连续轮廓铣削等多工序加工。 ③ 复合加工中心。复合加工中心主要指五面复合加工，可自动回转主轴头，进行立卧加工。主轴自动回转后，在水平和垂直面实现刀具自动交换。 2．按结构特征分类 加工中心工作台有各种结构，按工作台结构特征分类，可分成单、双和多工作台。设置工作台的目的是为了缩短零件的辅助准备时间，提高生产效率和机床自动化程度。最常见的是单工作台和双工作台两种形式。 3．按主轴种类分类 根据主轴结构特征分类，可分为单轴、双轴、三轴及可换主轴箱的加工中心。 4．按自动换刀装置分类 按自动换刀装置分类可分为4种。 ① 转塔头加工中心。有立式和卧式2种。主轴数一般为6～12个，这种结构换刀时间短、刀具数量少、主轴转塔头定位精度要求较高。 ② 刀库?+?主轴换刀加工中心。这种加工中心特点是无机械手式主轴换刀，利用工作台运动及刀库转动，并由主轴箱上下运动进行选刀和换刀。 ③ 刀库?+?机械手?+?主轴换刀加工中心。这种加工中心结构多种多样，由于机械手卡爪可同时分别抓住刀库上所选的刀和主轴上的刀，换刀时间短，并且选刀时间与机加工时间重合，因此得到广泛应用。 ④ 刀库＋机械手＋双主轴转塔头加工中心。这种加工中心在主轴上的刀具进行切削时，通过机械手将下一步所用的刀具换在转塔头的非切削主轴上。当主轴上的刀具切削完毕后，转塔头即回转，完成换刀工作，换刀时间短。 5．按主轴在加工时的空间位置分类 加工中心常按主轴在空间所处的状态分为立式加工中心和卧式加工中心，加工中心的主轴在空间处于垂直状态的称为立式加工中心，主轴在空间处于水平状态的称为卧式加工中心，如图4-1所示。 另外，按加工中心立柱的数量分类，有单柱式和双柱式（龙门式），如图4-2所示。 按加工中心运动坐标数和同时控制的坐标数分类，有三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等，如图4-3所示。 4.1.3 加工中心的加工对象 加工中心适宜于加工复杂、工序多、要求较高、需用多种类型的普通机床和众多刀具夹具，且经多次装夹和调整才能完成加工的零件。其加工的主要对象有箱体类零件、复杂曲面、异形件、盘套板类零件和特殊加工5类。 4.1.4 加工中心的自动换刀装置 1．自动换刀装置的形式 自动换刀装置的结构取决于机床的类型、工艺范围及刀具的种类、数量等。自动换刀装置主要有回转刀架和带刀库的自动换刀装置两种形式。 回转刀架换刀装置的刀具数量有限，但结构简单，维护方便。 带刀库的自动换刀装置是由刀库和机械手组成的，它是多工序数控机床上应用最广泛的换刀装置。其整个换刀过程较复杂，首先把刀具过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准刀柄上，在机外进行尺寸预调后，按一定的方式放入刀库；换刀后，先在刀库中进行选刀，并由机械手从刀库和主轴上取出刀具，在进行刀具交换后，将新刀具装入主轴，把旧刀具放回刀库。存放刀具的刀库具有较大的容量，它既可以安装在主轴箱的侧面或上方，也可以作为独立部件安装在机床以外。 2．刀库的形式 刀库的形式很多，结构各异，如图4-6所