加工中心操作工理论辅导3.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,加工中心操作工,理论知识辅导,主讲教师：任小萍,一、机床夹具,在实施机械加工时，要首先考虑的最重要问题之一是怎样将工件装夹在机床上或夹具中，并使其在加工过程中保持定位位置的不变。这里的装夹有两个含义，即定位和夹紧。,定位是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。夹紧是指工件定位后，将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。,一、机床夹具,工件在机床上装夹有三种主要的方法：,直接找正装夹,工件的定位过程可以由操作工人直接在机床上利用千分表、划线盘等工具，找正某些有相互位置要求的表面，然后夹紧工件，称之为直接找正装夹。例如在前例中，为保证小齿轮齿圈和内孔的同轴度要求，只要齿坯外圆和内孔的同轴度较好，也可以允许采用外径比内孔内径小的心轴，将千分表表架固定在床身上，千分表表头顶在小齿轮齿圈外圆上，使插齿机工作台回转来调整齿坯的位置。如果表针基本不动，则说明齿坯外圆和工作台的回转中心同轴，间接保证了小齿轮齿圈和内孔同轴。,一、机床夹具,划线找正装夹,按图纸要求在工件表面上划出位置线以及加工线和找正线，装夹工件时，先在机床上按找正线找正工件的位置，然后夹紧工件。例如，要在长方形工件上镗孔（如图所示），可先在划线平台上划出孔的十字中心线，再划出加工线和找正线（找正线和加工线之间的距离一般为,5 mm,）。然后将工件安放在四爪单动卡盘上轻轻夹住。转动四爪单动卡盘，用划针检查找正线，找正后夹紧工件。划线装夹不需要其它专门设备，通用性好，但生产效率低，精度不高（一般划线找正的对线精度为,0.1 mm,左右），适用于单件、中小批量生产中的复杂铸件或精度较低的粗加工。,一、机床夹具,机床夹具装夹,为保证加工精度要求和提高生产率，通常多采用机床夹具装夹。用夹具装夹工件，不再需要划线和找正，直接由夹具来保证工件在机床上的正确位置，并在夹具上直接夹紧工件。操作简单、快捷，也比较容易保证加工的精度要求，在各种生产类型中应用广泛。,一、机床夹具,1,、机床夹具的组成、功用与分类,（,1,）机床夹具的组成,如图所示为一个在铣床上使用的加工连杆零件的夹具。工件以一面两孔定位，分四次安装铣削大头孔端面处的,8,个槽。工件以端面安放在夹具底板,4,的限位面,N,上，大、小头孔分别套在圆柱销,5,和菱形销,1,上，并用两个压板,10,夹紧。铣刀相对于夹具的位置用对刀块,2,调整。夹具通过两个定位键,3,在铣床工作台上定位，并通过夹具底板,4,上的两个耳座用,T,形螺栓和螺母固紧在工作台上。为防止夹紧工件时压板转动，在压板一侧设置了止动销,11,。,一、机床夹具,连杆零件的夹具,一、机床夹具,由图可以看出机床夹具的基本组成部分根据其功用一般可分为：,定位元件或装置,:,用以确定工件在夹具中的位置，如图中夹具底板,4,、圆柱销,5,和菱形销,1,。,刀具导向元件、装置或对刀元件,:,用以引导刀具或用以调整刀具相对于夹具的位置，如图中的对刀块,2,。,夹紧元件或装置,:,用以夹紧工件，如图中的压板,10,，螺母,9,，螺栓,8,等。,一、机床夹具,连接元件,:,用以确定夹具在机床上的位置并与机床相连接，如图中的定位键,3,，夹具底板,4,等。,夹具体,:,用以连接夹具元件及装置，使之成为一个整体，并通过它将夹具安装在机床上，如图中的夹具底板,4,。其它元件或装置,:,除上述各部分以外的元件或装置，如某些夹具上的分度装置、防错装置、安全保护装置等。图中的主动销,11,也属此类元件。,一、机床夹具,（,2,）机床夹具的分类,机床夹具按其使用范围可分为以下五种基本类型：,通用夹具,。如车床上常用的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘，铣床上常用的台钳、分度头、回转工作台等均属此类。这类夹具通用性强，适用范围广。通用夹具一般已标准化，并由专门的专业工厂生产，常作为机床的标准附件提供给用户。,专用夹具,。这类夹具是针对某一种工件的某一个工序而专门设计的，因其用途专一而得名。如图所示的连杆铣槽夹具就是一个专用夹具。,一、机床夹具,通用可调整夹具和成组夹具。,这类夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调整夹具与成组夹具相比，加工对象不是很明确，适用范围更广一些。,组合夹具,。这类夹具是由一套完全标准化的元件，根据零件的加工要求拼装而成的夹具。就好像搭积木一样，不同元件的不同组合和联接，可构成不同结构和用途的夹具。这类夹具的特点是灵活多变，适应性强，制造周期短，元件可以重复使用。因此特别适合于新产品试制和单件、小批量生产。但前期投入费用过高。,一、机床夹具,随行夹具。,这是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。工件安装在随行夹具上，除完成对工件的定位和夹紧外，还载着工件由运输装置送往各机床，并在各机床上被定位和夹紧。,机床夹具除按其使用范围分类外，还可以,按加工类型和在什么机床上使用来分类,。此时机床夹具可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、自动机床夹具、数控机床夹具等。机床夹具还可,按其夹紧装置的动力源来分类,，即可分为手动夹具、气动夹具、液动夹具、电磁夹具、真空夹具等。,一、机床夹具,（,3,）机床夹具的功用,保证加工质量。,机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面之间以及被加工面相互之间的位置精度。使用夹具后，这种精度主要靠夹具和机床来保证，不再依赖于工人的技术水平。,提高生产率，降低成本。,使用夹具后可减少划线、找正等辅助时间，且易于实现多件、多工位加工。在现代机床夹具中，广泛采用气动、液动等机动夹紧装置，可使辅助时间进一步减少。,一、机床夹具,扩大机床工艺范围。,在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床工艺范围。例如在车床或钻床上使用镗模，可以进行镗孔；又如使用靠模夹具，可在车床、铣床上进行仿形加工。,减轻工人劳动强度，保证生产安全。,一、机床夹具,2,、工件在夹具中的定位,（,1,）定位原理与定位元件,六点定位原理,一个物体在空间可以有,6,个独立的运动，以如图所示的长方体为例，它在空间直角坐标系,Oxyz,中可以有,3,个平移运动和,3,个转动。,3,个平移运动分别是沿,x,、,y,、,z,轴的平移运动，记为,X,、,Y,、,Z,；,3,个转动分别是绕,x,、,y,、,z,轴的转动，记为,X,、,Y,、,Z,。习惯上，又把上述,6,个独立运动称作,6,个自由度。如果采取一定的约束措施，消除物体的,6,个自由度，则物体被完全定位。例如在讨论长方体工件的定位时，可以在其底面布置,3,个不共线的约束点,1,、,2,、,3,；在侧面布置两个约束点,4,、,5,并在端面布置一个约束点,6,，则约束点,1,、,2,、,3,可以限制,Z,、,X,、,Y,3,个自由度；约束点,4,、,5,一、机床夹具,空间物体的自由度,一、机床夹具,可以限制,X,、,Z,2,个自由度；约束点,6,可以限制定,Y,1,个自由度。这就完全限制了长方体工件的,6,个自由度。,在实际应用中，常把接触面积很小的支承看作是约束点，即按上述位置布置,6,个支承，可限制长方体工件的,6,个自由度（如图所示）。,采用,6,个按一定规则布置的约束点，可以通过限制工件的,6,个自由度来实现完全定位，称其为,六点定位原理,。,一、机床夹具,长方体工件的定位,一、机床夹具,定位元件及限制的自由度,由于工件的形状是千差万别的，用于代替约束点的定位元件的种类也很多，常用的有：支承钉、支承板、长圆柱销、短圆柱销、长,V,形块、短,V,形块、长定位套、短定位套、固定圆锥销、浮动圆锥销等。直接分析这些定位元件可以限制哪几个自由度，以及分析它们的组合限制自由度的情况，这对研究定位问题有更实际的意义。这里把分析的结果归纳在表中，供分析研究工件的,一、机床夹具,定位时参考。从表中可以看出，有时研究定位元件及其组合能限制哪些自由度不如研究它们不能限制哪些自由度更方便。例如,表中分析了长圆柱销可以限制,4,个自由度即可以限制,X,、,Y,、,X,、,Y,，若进一步分析长圆柱销不能限制的自由度，就会发现若分析长圆柱销不能限制,Z,、,Z,则更为直观。,完全定位和不完全定位,根据工件加工的要求，有时需要限制,6,个自由度，有时仅需要限制几个（少于,6,个）自由度。前者称作完全定位，后者称作不完全定位。,常见定位方式限制的自由度,一、机床夹具,生产中完全定位和不完全定位都有应用。在图中列举了,(a),、,(b),、,(c),、,(d),、,(e),、,(f),六种情况，其中图,(a),要求在球体上铣平面，由于是球体，所以三个转动自由度不必限制，此外该平面在,x,方向和,y,方向均无位置尺寸要求，因此这两个方向的移动自由度也不必限制。因为,z,方向有位置尺寸要求，所以必须限制,z,方向的移动自由度，即球体铣平面（通铣）只需限制,1,个自由度。仿照同样的分析，图,(b),要求在球体上钻通孔，只需要限制,2,个自由度；图,(c),要求在长方体上铣通上平面，只需限制,3,个自由度；图,(d),要求在圆轴上铣通键槽，只需限制,4,个自由度；图,(e),要求在长方体上铣通槽，只需限制,5,个自由度；图,(f),要求在长方体上铣不通槽，则需限制,6,个自由度。,一、机床夹具,一、机床夹具,有时为了使定位元件帮助承受切削力、夹紧力或为了保证一批工件的进给一致，常常对无位置尺寸要求的自由度也加以限制。例如在图中，虽然从定位分析上看，球体上通铣平面只需限制,1,个自由度，但是在决定定位方案的时候，往往会考虑要限制,2,个自由度（如图所示）或限制,3,个自由度（如图所示），在这种情况下，对没有位置尺寸要求的自由度也加以限制，不仅是允许的，而且是必要的。,一、机床夹具,球体上通铣平面限制,2,个自由度,一、机床夹具,球体上通铣平面限制,3,个自由度,一、机床夹具,欠定位和过定位,欠定位,。根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没有得到全部限制，这样的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。例如图所示为在铣床上加工长方体工件台阶的两种定位方案。台阶高度尺寸为,A,，宽度尺寸为,B,，根据加工面的位置尺寸要求，在图示坐标系下，应限制的自由度为,X,、,Z,、,X,、,Y,和,Z,。在图中，只限制了,Z,、,X,、,Y3,个自由度，属欠定位，难以保证位置尺寸,B,的要求。在图中，加进一块支承板后，补充限制了,X,、,Z2,个自由度，才使位置尺寸,A,和,B,都得到了保证。,一、机床夹具,欠定位,一、机床夹具,过定位,。工件在定位时，同一个自由度同时被两个或两个以上约束点约束，这样的定位被称为过定位。过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分析，主要看对加工结果的影响。一般情况下，如果工件的定位面为没有经过机械加工的毛坯面，或虽经过了机械加工，但仍然很粗糙，这时过定位可能是不允许的。如果工件的定位面经过了机械加工，并且定位面和定位元件的尺寸、形状和位置都做得比较准确，比较光整，则过定位不但对工件加工面的位置尺寸影响不大，反而可以增强加工时的刚性，这时过定位可能是允许的。,一、机床夹具,如图所示为平面定位的情况。在图中，应该采用三个支承钉，限制,3,个自由度，但却采用了,4,个支承钉，出现了过定位情况。若工件的定位面尚未经过机械加工，表面仍然粗糙，则该定位面实际上只可能与,3,个支承钉接触，究竟与哪,3,个支承钉接触，与重力、夹紧力和切削力都有关，定位不稳。如果在夹紧力作用下强行使工件定位面与,4,个支承钉都接触，就只能使工件变形，产生加工误差,。,一、机床夹具,平面的过定位,一、机床夹具,为了避免上述过定位情况的发生，可以将,4,个平头支承钉改为,3,个球头支承钉，重新布置,3,个球头支承钉的位置。也可以将,4,个球头支承钉之一改为辅助支承。辅助支承只起支承作用而不起定位作用。,如果工件的定位面已经过机械加工，并已很平整，,4,个平头支承钉顶面又准确地位于同一个平面内（误差较小），则上述过定位不仅允许而且能增强支承刚度，减小工件的受力变形，这时还可以将支承钉改为支承板（如图所示）。,一、机床夹具,1,、六点定位原理是指工件的,(),自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置。,A,、,16,个,B,、,36,个,C,、,26,个,D,、,6,个,2,、支承钉主要用于平面定位，限制,(),个自由度。,A,、,6 B,、,1 C,、,4 D,、,8,3,、定位销用于工件圆孔定位，其中，长圆柱销限制,(),个自由度。,A,、,10 B,、,4 C,、,7 D,、,20,4,、,V,形架用于工件外圆定位，其中，短,V,形架限制,(,),个自由度。,A,、,10 B,、,12 C,、,2 D,、,9,一、机床夹具,5,、,V,形架用于工件外圆定位，其中，长,V,形架限制,(),个自由度。,A,、,10 B,、,12 C,、,4 D,、,9,6,、定位套用于外圆定位，其中，短套限制,(),个自由度。,A,、,10 B,、,12 C,、,2 D,、,9,7,、定位套用于外圆定位，其中，长套限制,(),个自由度。,A,、,4 B,、,12 C,、,15 D,、,0,二、金属切削加工,切削加工主要用于金属的加工，如各种碳钢、铸铁和有色金属等，也可用于某些非金属材料的加工，如工程塑料、合成橡胶等。,切削加工一般分为,钳工和机械加工,两大部分。,钳工,一般是由工人手持工具对工件进行切削加工，,机械加工,是由工人操作金属切削机床进行切削加工。,切削加工按其所用的切削工具的类型不同又可分为,刀具切削加工,和,磨料切削加工,。,刀具切削加工的主要方式有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削以及齿轮加工等；磨料切削加工是,Z,主要方式有磨削、垳削、研磨、超精加工等。,二、金属切削加工,1,、外圆表面的加工方法：车削加工、磨削加工、精密加工（超精车削、超精加工、研磨、滚压加工）。,粗车,11,13 12.5,50,粗车半精车,8,10 3.2,6.3,粗车半精车精车,7,8 0.8,1.6,粗车半精车精车滚压（抛光）,7,8 0.025,0.2,粗车半精车磨削,7,8 0.4,0.8,粗车粗磨精磨,6,7 0.1,0.4,二、金属切削加工,粗车半精车粗磨精磨,6,7 0.1,0.4,粗车半精车粗磨精磨超精加工,5,以上，,0.012,0.1,粗车半精车精车精细车（金刚车）,6,7 0.025,0.4,粗车半精车粗磨精磨超精磨,5,以上,0.006,0.025,粗车半精车粗磨精磨研磨,IT,值,5,以上,0.006,0.1,二、金属切削加工,2,、内孔表面的加工方法很多，常用的由钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、磨孔、拉孔、研磨孔、珩磨孔、滚压孔等,钻,1113 12.5,钻铰,810 1.66.3,钻粗铰精铰,78 0.81.6,钻扩,1011 6.312.5,钻扩铰,89 1.63.2,二、金属切削加工,钻（扩）粗铰精铰,7 0.81.6,钻（扩）机铰手铰,67 0.20.4,钻（扩）拉,79 0.11.6,粗镗（扩）,1113 6.312.5,粗镗（扩）半精镗（精扩）,910 1.63.2,粗镗（扩）半精镗（精扩）精镗（铰）,7,8 0.8,1.6,粗镗（扩）半精镗精镗浮动镗,6,7 0.4,0.8,二、金属切削加工,粗镗（扩）半精镗磨,7,8 0.2,0.8,粗镗（扩）半精镗粗磨精磨,6,7 0.1,0.2,；,粗镗（扩）半精镗精镗精细镗（金刚镗）,6,7 0.05,0.4,钻（扩）粗铰精铰珩磨,6,7 0.025,0.2,钻（扩）拉珩磨,6,7 0.025,0.2,粗镗半精镗精镗珩磨,6,7 0.025,0.2,如果以研磨代替上面的珩磨,5,6 0.006,0.1,二、金属切削加工,3,、平面加工的方法有：刨、铣、拉、磨。刨削和铣削常用作平面的粗加工和精加工，而磨削则用作平面的精加工。此外还有刮研、研磨、超精加工、抛光等光整加工方法。,粗车,13,11 50,12.5,粗车半精车,10,8 6.3,3.2,粗车半精车精车,8,7 1.6,0.8,粗车半精车磨削,8,6 0.2,0.8,粗刨（粗铣）,11,13 6.3,25,二、金属切削加工,粗刨（粗铣）精刨（精铣）,8,10 1.6,6.3,粗刨（粗铣）精刨（精铣）刮研,7,6 0.8,0.1,粗刨（粗铣）精刨（精铣）磨削,7 0.8,0.2,粗刨（粗铣）精刨（精铣）粗磨精磨,7,6,，,0.4,0.025,粗铣 拉,9,7 0.8,0.2,粗铣精铣磨削研磨,5,以上,0.1,0.006,二、金属切削加工,提高机床动刚度的有效措施（）。,A,、增加切削液,B,、增大断面面积,C,、减少切削液,D,、增大阻尼,在一定的频率下承受抵抗变形的能力称为刚度。,静载荷下抵抗变形的能力称为,静刚度,。,动载荷下抵抗变形的能力称为,动刚度,，即引起单位振幅所需要的动态力。静刚度一般用结构的在静载荷作用下的变形多少来衡量，动刚度则是用结构振动的频率来衡量；如果动作用力变化很慢，即动作用力的频率远小于结构的固有频率时，可以认为动刚度和静刚度基本相同。否则，动作用力的频率远大于结构的固有频率时，结构变形比较小，动刚度则比较大。但动作用力的频率与结构的,二、金属切削加工,固有频率相近时，有可能出现共振现象，此时动刚度最小，变形最大。,使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用，我们称之为阻尼。而安置在结构系统上的,“,特殊,”,构件可以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置，我们称为阻尼器。,