第5章  加工中心中级工实训
学习目标与要求：
1.了解加工中心适用加工零件的类型，加工工艺范围。加工中心刀具的种类及其选用。加工中心机床的日常维护知识。加工中心常用的零件测量仪器和测量方法。
2.掌握加工中心的基本操作知识。会熟练操作中心机床。熟练掌握加工中心编程指令的使用。会手工编制一般二维零件轮廓程序。要求对零件图能给出合理的加工工艺，选择合理的加工刀具和切削参数。设计合理的工件定位和装夹的工装。掌握零件常用的检验方法。会检测常见加工工件的精度。
5.1  加工中心的基本操作
加工中心有刀库及自动换刀的功能。我们在编程中所使用到的刀具必须装入刀库中相应的正确位置；另外我们必须把每把刀具的半径及长度补偿设置好，以便加工中心在加工过程中调用。
一、加工中心的换刀指令
加工中心的换刀过程是由主轴上升到特定位置、刀库前移夹住刀柄、主轴继续上升卸刀、刀库旋转选刀、主轴下降装刀、刀库后退等一系列动作所组成，所以必须有一个专门的子程序（由机床生产厂家根据换刀过程编制的一个专门程序，并存储在数控系统中）用于刀具的换刀。华中系统、FANUC系统的换刀指令为M6；SIEMENS系统直接调用换刀的子程序名L6。具体换刀指令格式见表5-1。
表5-1  加工中心的换刀指令格式
系    统	华中系统	FANUC系统	SIEMENS系统		指令格式	M6T××（××为刀具号）	M6T××	T××
L6		二、刀具装入刀库的操作
加工中心在制定工艺及编程中所指定的刀具，在自动运行程序前必须把刀具装入刀库。例如16mm立铣刀为1号刀；10mm键槽铣刀为3号刀，其操作过程如下：
1.在锁刀座上把所使用的刀具装入刀柄并拧紧。
2.在MDI（或MDA）方式下，输入M6T1（或T1、L6）；按“起动”键执行（为避免误动作，尽量不要使用单步运行）。
3.待加工中心换刀动作全部结束后（实际上是在刀库1号位空抓一下后返回），换到手动方式，在加工中心面板或主轴立柱上按下“松/紧刀”按钮，把1号刀具装入主轴。
4.继续在MDI（或MDA）方式下，输入M6T3（或T3、L6）；按“起动”键执行。
5.待把1号刀装入刀库，在3号位空抓了一下等动作全部结束后，换到手动方式，按下“松/紧刀”按钮，把3号刀具装入主轴。
三、把刀具从刀库中取下的操作
对于加工零件完毕且暂不使用的刀具，为避免刀库长期受载而产生变形，应及时取下，其操作过程为：
1.看清要取下刀具在刀库中的刀位号，如5号刀。
2.在MDI（或MDA）方式下，输入M6T5（或T5、L6）；按“起动”键执行。
3.待换刀动作全部完成后，换到手动方式，按下“松/紧刀”按钮，把5号刀取下。
四、加工中心的工件装夹
对于三轴加工中心的工件装夹与数控铣床的工件装夹相同，具体参见第4章。对有第四轴“A”的加工中心，在圆柱类工件上加工时，一般采用“一卡一顶”的装夹方式，即工件用第四轴的卡盘夹住一端；另一端用125mm中心高的顶尖顶住（圆柱上钻有中心孔）。
五、加工中心的坐标系设定与刀具半径及长度补偿的设置
加工中心的坐标系设定与数控铣床的方法相同，用刀具或寻边器对刀可确定X、Y轴的坐标原点，用Z轴设定器可确定Z轴的坐标原点。刀具半径及长度补偿的设置也与数控铣床所介绍的方法相同。具体参见第4章。
5.2  孔加工训练
一、孔加工的常用方法
孔加工的常用方法有：钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、镗孔等。加工中心和数控铣床多了一种方法即整圆铣孔。普通钻床可以实现孔的钻、扩、铰等加工；镗床可以实现孔的镗削加工；加工中心可以实现孔的所有加工手段。
表5-2  用高速钢钻头钻孔切削用量
工件材料	工件材料
牌号或硬度	切削用量	钻头直径d（mm）					1～6	6～12	12～22	22～50		铸铁	160～200HBS	VC（m/min）	16～24				F（mm/r）	0.07～0.12	0.12～0.2	0.2～0.4	0.4～0.8			200～240HBS	VC（m/min）	10～18				F（mm/r）	0.05～0.1	0.1～0.18	0.18～0.25	0.25～0.4			300～400HBS	VC（m/min）	5～12				F（mm/r）	0.03～0.08	0.08～0.15	0.15～0.2	0.2～0.3		钢	35、45钢	VC（m/min）	8～25				F（mm/r）	0.05～0.1	0.1～0.2	0.2～0.3	0.3～0.45			15Cr、20Cr	VC（m/min）	12～30				F（mm/r）	0.05～0.1	0.1～0.2	0.2～0.3	0.3～0.45			合金钢	VC（m/min）	8～15				F（mm/r）	0.03～0.08	0.05～0.15	0.15～0.25	0.25～0.35		工件材料	钻头直径d（mm）	3～8	8～28	25～50		铝	纯铝	VC（m/min）	20～50				F（mm/r）	0.03～0.2	0.06～0.5	0.15～0.8			铝合金
（长切屑）	VC（m/min）	20～50				F（mm/r）	0.05～0.25	0.1～0.6	0.2～1.0			铝合金
（短切屑）	VC（m/min）	20～50				F（mm/r）	0.03～0.1	0.05～0.15	0.08～0.36		铜	黄铜、青铜	VC（m/min）	60～90				F（mm/r）	0.06～0.15	0.15～0.3	0.3～0.75			硬青铜	VC（m/min）	25～45				F（mm/r）	0.05～0.15	0.12～0.25	0.25～0.5		1.孔的钻、扩、铰等加工
孔的钻、扩、铰加工主要依赖于麻花钻、扩孔钻、铰刀等定型刀具对孔的加工，加工方法简单。对此要求操作者会根据图纸上零件的尺寸要求合理地选择钻头、铰刀；会手工磨钻头；根据刀具尺寸的大小、种类和切削材料选择合理的切削用量（主轴转速S和进给速度F）。如表5-2为用高速钢钻头钻孔时的切削用量。
钻孔是用钻头在实体材料上加工孔的方法。钻头有麻花钻、深孔钻和中心钻。其中最常用的是麻花钻，其直径规格为0.1～80mm。如图5-1为标准麻花钻的组成图。图5-1a为锥柄麻花钻（8～80mm），图5-1b为直柄麻花钻（0.1～20mm），图5-1c为其切削部分的组成要素图。
扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔（钻出、铸出或锻出）进行的加工，以扩大孔径，提高孔的加工质量。其加工精度为IT9～IT10级，表面粗糙度Ra=2.5～6.3，扩孔加工余量为0.5～4mm。如图5-2为扩孔钻。其中图5-2a为整体高速钢锥柄的，图5-2b为套式的，图5-2c为硬质合金扩孔钻。
铰孔是用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高孔的尺寸精度和减小粗糙度值的加工方法。它是在扩孔或半精镗孔后进行的一种精加工。铰刀分手用铰刀和机用铰刀两种。手用铰刀为直柄，直径为1～50mm；其工作部分较长，导向作用较好，可防止铰孔时铰刀歪斜。机用铰刀又分直柄、锥柄和套式三种，多为锥柄，直径为10～80mm，铰削切削速度通常取8m/min左右，铰削余量一般为单边0.5～0.1mm。如图5-3为机用铰刀图。
2.孔的镗削加工
镗孔是利用镗刀对工件上已有的孔进行的加工。镗削加
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