加工中心适用于加工复杂、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五类。
1.箱体类零件
箱体类零件一般是指具有一个以上孔系、内部有型腔,在长、宽、高方向有一定比例的零件。这类零件在机床、汽车、飞机制造等行业用得较多。箱体类零件一般都需要进行多工位孔系及平面加工,公差要求较高,特别是形位公差要求较为严格,通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪、攻螺纹等工序。加工箱体类零件需要刀具较多,在普通机床上加工难度大,并且其工装套数多,加工费用高,加工周期长,需多次装夹、找正,手工测量次数多。因此,加工箱体类零件的难度在于,加工时必须频繁地更换刀具,工艺难以制定,更重要的是精度难以保证。
实际加工中,在加工工位较多、需工作台多次旋转角度才能完成加工的零件时,一般选卧式加工中心;在加工工位较少,且跨距不大时,可选立式加工中心,从一端进行加工。
2.复杂曲面
复杂曲面在机械制造行业,特别是航天航空工业中占有特殊重要的地位。采用普通机械加工方法难以完成复杂曲面的加工。常见复杂曲面类零件有各种叶轮、导风轮、球面、各种曲面成形模具、螺旋桨、水下航行器的推进器以及一些其他形状的自由曲面,这类零件均可用加工中心进行加工。比较典型的有下面几种。
①凸轮。这类零件有各种曲线的盘形凸轮、圆柱凸轮、圆锥凸轮、桶形凸轮、端面凸轮等,作为机械式信息存储与传递的基本元件,其被广泛地应用于各种自动机械中。可根据凸轮的复杂程度选用三轴、四轴联动或选用五轴联动的加工中心来加工这类零件。
②整体叶轮类。这类零件常见于航空发动机的压气机、制氧设备的膨胀机、单螺杆空气压缩机等,可采用四轴以上联动的加工中心来完成这种类型面的加工。
③模具类。如注塑模具、橡胶模具、真空成形吸塑模具、电冰箱发泡模具、压力铸造模具、精密铸造模具等。采用加工中心加工模具,由于工序高度集中,动模、静模等关键件的精加工基本上是在一次安装中完成全部机械加工内容,可减少尺寸累计误差,减少修配工作量。同时,模具的可复制性强,互换性好,机械加工残留给钳工的工作量少,凡刀具可及之处尽可能由机械加工完成,这样留给模具钳工的工作主要是抛光。(www.xing528.com)
④球面。球面可采用加工中心铣削。三轴铣削只能用球头铣刀作逼近加工,效率较低;五轴铣削可采用端铣刀作包络面来逼近球面。复杂曲面用加工中心加工时,编程工作量较大,大多数情况下要采用自动编程技术。
3.异形件
异形件是外形不规则的零件,大都需要点、线、面多工位混合加工。异形件的刚性一般较差,夹压变形难以控制,加工精度也难以保证,甚至某些零件的某些加工部位用普通机床难以完成。用加工中心加工时应采用合理的工艺措施,一次或二次装夹,利用加工中心多工位,点、线、面混合加工的特点,完成多道工序或全部工序的内容。
4.盘、套、板类零件
盘、套、板类零件是指带有键槽或径向孔、端面有分布的孔系或曲面的盘套类、轴类零件,如带法兰的轴套、带键槽或方头的轴类零件等,以及具有较多孔加工的板类零件,如端面有分布孔系的各种电机盖等。带有曲面的盘类零件宜选择立式加工中心,带有径向孔的可选卧式加工中心。
5.特殊加工
在熟练掌握了加工中心的功能之后,配合一定的工装和专用工具,利用加工中心可完成一些特殊的加工工艺,如在金属表面上刻字、刻线、刻图案;在加工中心的主轴上装高频电火花电源,可对金属表面进行线扫描表面淬火;在加工中心主轴上装高速磨头,可实现小模数渐开线圆锥齿轮磨削及各种曲线、曲面的磨削等。
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