加工中心所用刀具按其結構形式可分為整體式和鑲齒式。整體式刀具的刀刃和刀體是一體的,，刀具磨損后需要重新刃磨,；而鑲齒式刀具一般采用硬質合金刀片,，通過一定的方式固定在刀體上,，磨損后只需更換刀片即可，不僅節(jié)約刀具的材料,，而且能夠避免繁瑣的磨刀工作,，提高了加工效率,。加工中心用主要刀具的種類按工藝用途可分為銑削類、鏜削類、鉆削類等幾大類。 一、 加工中心可進行各種曲面的銑削,，銑刀的種類繁多,，功能也不盡相同。如面銑刀（盤銑刀）適合于銑削大面積的平面,；圓柱銑刀,、立銑刀既適合于平面加工,，也可以加工輪廓面，即他除外用其端刃銑削外,，還可以用其側刃銑削；曲面加工用銑刀,，如球刀,，適用于加工空間曲面零件,，有時也用于平面類零件中較大的轉接凹圓弧的補加工,。部分銑刀的形狀及使用范圍,。除面銑刀外,，加工中心用銑刀一般包括如下幾類,。 1,、立銑刀 它主要用于加工平面凹槽、臺階表面,。國家標準規(guī)定,，直徑d=φ2-71mm的立銑刀做成直柄或削平型直柄；直徑d=φ25-80mm做成7:24錐柄,；直接d=φ40-160mm做成套式銑刀,。立銑刀圓柱面上的切削刃是主切削刃,，端面上的切削刃沒有通過中心，是副切削刃,，工作時不宜作軸向進給運動。 2,、圓柱形銑刀它用于加工平面和輪廓面,，分為粗齒和細齒兩種。其直徑d=φ50mm,、φ63mm,、φ80mm\φ100mm。粗齒圓柱形銑刀具有齒數少,、刀齒強度高,、容屑空間大、重磨次數多等特點,，適用于粗加工,，細齒圓柱形銑刀齒數多，工作平穩(wěn),，適用于精加工,。 3、鼓形銑刀鼓形銑刀主要用于對變斜角面的近似加工,。 4,、鍵槽銑刀它主要用于加工圓頭封閉鍵槽。它有兩個刀齒,，圓柱面和端面上都有切削刀,，端面切削刃延至中心，工作時既能沿軸線作進給運動,。按國家標準規(guī)定,，直柄鍵槽銑刀直徑d=φ2-22mm，錐柄鍵槽銑刀直徑d=φ14-50mm,，鍵槽銑刀直徑的精度等級有e8和d8兩種,，通常分別兩種加工H9和N9鍵槽。鍵槽銑刀的圓周切削刃僅在靠近端面的一小段長度內發(fā)生磨損,。重磨時只需刃磨端面切削刃,，銑刀直徑不變。 5,、模具銑刀用于加工模具型腔或凸膜成形表面,，在模具制造中廣泛應用。它是由立銑刀演變而成,，主要分為圓錐形立銑刀（直徑d=φ6-20mm,，半錐角α/2=3°、5°,、7°或10°）,、圓柱形球頭立銑刀（直接d=°4-63mm）和圓錐形球頭立銑刀（直接d=°6-20mm,半錐角α/2=3°、5°,、7°10°）,。硬質合金模具銑刀可取代金剛石銼刀和磨頭來加工淬火后硬度小于金剛石銼刀和磨頭來加工淬火后硬度小于65HRC的各種模具，它的切削效率可提高幾十倍,。 6,、專用成型銑刀專用成型銑刀一般都是為特定的弓箭或加工內容專門設計制造的，適用于加工平面類零件的特定形狀（如角度面,、凹槽面等）,，適用于特定形狀孔、槽或臺的加工,。
1,、確定零件在機床工作臺上的******位置 在臥式加工中心上加工零件時，工作臺要帶著工件旋轉,，進行多工位加工,，就要考慮零件（包括夾具）在機床工作臺上的******位置，該位置是在技術準備過程中根據機床行程,，考慮各種干涉情況,，優(yōu)化匹配各部位刀具長度而確定的。如果考慮不周,，將會造成機床超程，需要更換刀具,，重新試切,，形象加工精度和加工效率，也增大了出現廢品的可能性,。 加工中心具有自動換刀功能決定了其******的弱點是刀具懸臂式加工，在加工過程中不能設置鏜模,、支架等。因此，在進行多工位零件的加工時,，應綜合計算各部位的加工表面到機床主軸端面的巨力以選擇******的刀具長度,，提高工藝系統(tǒng)的剛性，從而保證加工精度,。 2,、工件裝夾方案的確定 工件的夾緊方案應注意下列三點。（1） 力求設計基準,、工藝基準與編程原點統(tǒng)一,，以減少基準不重合誤差和精工編程中的計算工作量。（2） 設法減少裝夾次數,，盡可能做到一次定位裝夾后能加工出工件上全部或大部分待加工表面,，以減少裝夾誤差,，提高加工表面之間的相互位置精度,，充分發(fā)揮加工中心的效率。（3） 避免采用占機人工調整方案,，以免占機人工調整方案,，以免占機時間太多，影響加工效率,。（4） 在單件生產時或產品研制時,，應廣泛采用通用夾具、組合夾具和可調整夾具,，只有在通用夾具、組合夾具和可調整夾具無法解決工件裝夾時才考慮采用其他夾具,。（5） 小批量生產時可考慮采用簡單的專用夾具（6） 采用成組工藝時應使用成組夾具,。
泵蓋零件加工中心加工工藝圖5-1所示的泵蓋零件，材料為HT200,毛坯尺寸（長X寬X高）為170mm X 110mmX30mm,小批量生產,，下面分析其加工中心加工工藝,。A一AB圖5-1泵蓋零件1.零件工藝分析該零件主要由平面、外輪廓以及孔系組成,。其中衫2H7和2Xji6H8三個內孔的表面粗 糙度要求為iU. 6pm;多12H7內孔的表面粗糙度要求為艮0.8Mm;衫2H7內孔表面對A面 垂直度要求為0.02,，上表面對A面平行度要求為0.02。該零件材料為鑄鐵,，切削加工性能 較好,。根據上述分析，衫2H7孔,、2X舛H8孔與封2H7孔的粗,、精加工應分開進行，以保 170 證表面粗糙度要求,。同時以底面A定位,，提高裝夾剛度以滿足032H7內孔表面的垂直度 要求,。2.選擇加工方法上、下表面及臺階面的粗糙度要求為K,3. 2pm,可選擇“粗銑一精銑”方案,?？准庸し椒ǖ倪x擇?？准庸で?，為便于鉆頭引正，先用中心鉆加工中心孔,，然后再 鉆孔,。對于精度較高、粗糙度艮值較小的表面,，要劃分加工階段逐步進行,。該零件孔系加 工方案確定如下。婦2H7孔,，表面粗糙度為選擇“鉆一粗鏜一半精鏜一精鏜”方案,。糾2H7孔，表面粗糙度為選擇“鉆一粗鉸一精鉸”方案,。6Xjl7孔,，表面粗糙度為無尺寸公差要求，選擇“鉆一鉸”方案,。2Xi56H8孔,，表面粗糙度為i?,l. 6(^11,選擇“鉆一鉸”方案。08和6X糾0孔,，表面粗糙度為無尺寸公差要求,，選擇“鉆孔一鍶孔”方案。2XM16-7H螺紋孔,，采用先鉆底孔,，后攻螺紋的加工方法。表S-1泵差零件精工加工工序卡片確定裝夾方案該零件毛坯的外形比較規(guī)則,，因此在加工上下表面,、臺階面及孔系時，選用平口虎鉗夾緊; 在銑削外輪廓時,，采用“一面兩孔”的定位方式,，即以底面A、#32H7孔和對2H7孔定位,。確定加工順序及走刀路線按照基面先行,、先面后孔、先粗后精的原則確定加工順序，詳見表5-1泵蓋零件精工加 工工序卡片,。外輪廓加工采用順銑方式,，刀具沿切線方向切入與切出。刀具選擇零件上,、下表面采用端銑刀加工,，根據側吃刀量選擇端銑刀直徑，使銑刀工作時有 合理的切人/切出角,；且銑刀直徑應盡量包容工件整個加工寬度,，以提髙加工精度和效率， 并減小相鄰兩次進給之間的接刀痕跡,。臺階面及其輪廓采用立銑刀加工,，銑刀半徑i?受輪廓最小曲率半徑限 制，i? = 6mm,?？准庸じ鞴げ降牡毒咧睆礁鶕庸び嗔亢涂讖酱_定。該零件加工所選刀具詳見表5-2泵蓋零件精工加工刀具卡片》切削用量選擇該零件材料切削性能較好,，銑削平面,、臺階面及輪麻時,，留0.5mm精加工余量,；孔加 工精鏜余量留0.2mm、精鉸余量留0.1mm,。選擇主軸轉速與進給速度時,，先查切削用童手冊，確定切削速度與每齒進給量,，然后按 式％ = 7^71/1000,、式切=似/,計算主軸轉速與進給速度（計算過程從略）?擬定精工加工工序卡片為更好地指導編程和加工操作，把該零件的加工順序,、所用刀具和切削用量等參數編人 表5-1所示的泵蓋零件精工加工工序卡片中,。
一、刀柄及選擇加工中心上使用的刀具由刃具部分和連接刀柄兩部分組成,。刃具部分包括銑刀,、鉆頭、鏜刀,、鉸刀等,。加工中心有自動換刀裝置，連接刀柄時要滿足機床主軸自動松開和拉緊定 位,、準確安裝各種切削刃具及適應機械手的夾持和搬運,、儲存和識別刀庫中各種刀具的要求。加工中心刀柄已系列化、標準化,，采用ISO 7388/1 (GB/T 10944—1989)《自動換刀機10床用7 : 24圓錐工具柄部40,、45、50號圓錐柄》標準,。固定在刀柄尾部且與主軸內拉緊機 構相適應的拉釘也標準化,，采用ISO 7388/2 (GB/T 10945—1989)《自動換刀機床用7 > 24 圓錐工具柄部40、45,、50號圓錐柄用拉釘》標準,。圖1-4為各種形式的加工中心刀柄及相 應的彈性套、拉釘,、裝卸扳手等?，F僅就選用加工中心刀柄時的注意事項做一敘述。 根據機床上典型零件的加工工藝來選擇刀柄加工中心上使用的鉆,、擴,、鉸、鏜孔及銑削,、攻螺紋等各種用途的刀柄,，其規(guī)格數將達數百種之多。具體到某一臺或幾臺機床上,，用戶只能根據要在這臺機床上加工的典型零件加工工 藝來選取,。這樣選擇的結果既能滿足加工需要，也不至于造成積壓,，是最經濟,、最有效的方法。 刀柄配置數量刀柄配置數量與機床所要加工的零件品種,、規(guī)格及數量有關,，也與復雜程度、機床的負荷有關,。一般是所需刀柄數量的2?3倍,。這是因為要考慮到機床工作的同時，還有一定數 量的刀柄正在預調或刀具修磨,。只有當機床負荷不足時,，才取2倍或不足2倍。 刀柄的柄部型式是否正確為了便于換刀,，鏜銑類加工中心及加工中心的主軸孔多選定為不自鎖的7 : 24錐度,，但 是刀柄與機床相配的柄部（除錐角以外的部分）并沒有完全統(tǒng)一。盡管已經有了相應國際標準IS07388,，可在有些國家并未得到貫徹,，如有的柄部在7 : 24錐度的小端帶有圓柱頭,，而 另一些就沒有。對于自動換刀機床用工具柄部,，要切實弄清楚選用的機床應配用符合哪個標準的工具柄部,。要求使選擇的刀柄要與機床主軸孔的規(guī)格相一致。刀柄抓拿部位要 能適應機械手的形態(tài)位置要求,，拉釘的形狀,、尺寸要與主軸的拉緊機構相匹配。 選用模塊式刀柄和復合刀柄要綜合考慮采用模塊式刀柄必須配一個柄部,、一個接桿和一個鏜刀頭部,。當刀庫容量大、更換刀具頻繁,，可考慮使用模塊式刀柄,，若長期反復使用，不需要反復拼裝,，則可使用普通刀柄,。對 于加工批量大又反復生產的典型零件，為了減少加工時間和換刀次數,，可以考慮采用專門設計的復合刀柄,。盡管S合刀柄價格要貴，但采用一把復合刀柄后,，可大大節(jié)省工時,。而且一 般加工中心的主電機功率較大，機床剛度較好,，能夠承受較大切削力,。采用多刀多刃強力切削,，可以充分發(fā)揮機床的性能,，提高生產率，縮短生產周期,。在設計專用的復合刀柄時,，應 盡量采用標準化的刀具模塊，這樣能有效地減少設計與加工的工作量,。 高速切削用刀柄和高速夾頭 高速切削用的刀具,，無論從加工精度，還是操作安全方面考慮,，對它的裝夾技術都有很高的要求,。彈簧夾頭、螺釘等傳統(tǒng)的刀具裝夾方式已經不能滿足高速加工的需要,。刀柄和刀具夾頭是高速刀具技術的重要部分,。目前高速加工機床上所采用的HSK刀柄是一種新型的 高速錐型刀柄,，由德國阿亨工業(yè)大學機床研究所研究開發(fā)。HSK刀柄和普通刀柄的外形結 構見圖1-5,，它改進常規(guī)刀柄7 > 24錐度的缺陷,，其接口采用錐面和端面兩面同時定位的方 式，完全消除了軸向定位誤差,。刀柄為空心,，有利于換刀輕型化和髙速化，是髙速加工中心 普遍采用的刀柄,。除高速刀柄外,，高速夾頭的合理使用也非常重要。目前用得較多的是世界著名公司德國雄克（SCHUNK)生產的適應于高速切削的具有夾緊精度髙,、傳遞轉矩大,、 結構對稱性好、外形尺寸小等特點的三棱變形靜壓夾頭,。另外,，熱裝夾頭、高精度彈簧夾頭 等也是應用較廣泛的高速夾頭,。 HSK刀柄HSK雙面定位型空心刀柄是一種典型的1 | 10短誰面刀具系統(tǒng),。HSK 刀柄由錐面（徑向）和法蘭端面（軸向）共同實現與主軸的剛性連接。由錐面實現刀具與主 軸的同軸度,，錐柄的錐度為1=10,，如圖1-6所示。這種結構的主要特點如下,。 采用錐面,、端面過定位的結合形式，可以有效地提高結合剛度,。 因錐部長度短和采用空心結構后質量較輕,，所以自動換刀動作快，縮短移動時間,，加快刀具移動速度,，有利于實現ATC的高速化。采用1 : 10的錐度,，與7 : 24錐度相比錐部較短,，楔形效果好，可以有較強的抗扭 能力,，且能抑制因振動產生的微童位移,。 具有較高的重復安裝精度。 刀柄與主軸間由擴張爪緊鎖,，轉速越髙,，擴張爪的離心力越大,，緊鎖力越大，所以這種刀柄具有良好的高速性能,，即在高速轉動產生的離心力作用下,，刀柄能牢固緊鎖。(2)三棱變形靜壓夾頭三棱變形靜壓夾頭是利用夾頭本身的變形力來夾緊刀具,，其定位精度可 控制在3Mm以內,。圖1-7所示為三棱變形靜壓夾頭 工作原理。 該夾頭的內孔在自由狀態(tài)下為三棱形,，三棱的內切圓直徑小于要裝夾的刀柄直徑,，利用一 個液壓加力裝置，對夾頭施加外力,，使夾頭內孔變?yōu)閳A孔,，孔徑略大于刀柄直徑，此時插人刀柄,，然后去掉所加的外力,，內孔重新收縮成三棱形，對刀柄實行三點夾緊,。這種夾頭結構緊湊,，對稱 性好，精度高,。與熱裝夾頭相比,，刀具裝卸簡單，且適用于不同膨脹系數的硬質合金刀柄和高速鋼 刀柄,。目前正逐漸應用于高速加工中,。 g 1-7三棱變形靜壓夾頭工作原理。
直線導軌機床用途本機床可用于航天航天航空,、汽車零件,、機械加工、精密加工與模具制造領域,，適應于中,、小型零件與有色金屬的高速度高精度的加工與鉆、銑,、攻、鏜的自動化加工,。主要結構及特點l 主要部件采用有限元分析進行優(yōu)化,，主要鑄鐵采用高強度鑄鐵金相組織穩(wěn)定，經過時效,、噴砂,、回火等工藝確保機床 長期使用的穩(wěn)定性l A字形跨式結構,，結構為三維變徑優(yōu)化處理，減輕了機床強力切削時的震動,。l 高速高剛性主軸單元結構伺服主軸電機,；X/Y/Z采用大扭矩伺服電機。l X/Y/Z采用臺灣高精度高強度滾珠絲杠配合日本NSK滾珠絲杠專用對子軸承與高精密進口鎖緊螺母,。l X/Y/Z三向導軌采用臺灣上銀直線導軌,，精度高、速度快耐磨損,。l X/Y/Z采用高精度螺距補償,，各傳動軸均采用高精度激光鐳射進行監(jiān)測優(yōu)化補償使各軸定位精確更加準確，更適合加工高精度的零件,。同時采用先進的球桿儀優(yōu)化分析處理,，保證機床在做圓、曲面加工時的精度l 高效率雙泵自動潤滑系統(tǒng)：導軌潤滑采用容積分配器搭配注油,，定時,、定量供給直線導軌、絲桿與軸承所需用油,，減少潤滑油的浪費,，避免環(huán)境污染。
削加工刀具軌跡生成相關內容概述 多坐標精工銑削的加工對象,，多坐標精工銑削加工可以解決任何復雜曲面零件的加工問題,。根據零件的形狀特征進行 分類，可以歸納為如下幾種加工對象（或加工特征）：多坐標點位加工,、空間曲線加工,、曲 面區(qū)域加工、組合曲面加工,、曲面交線區(qū)域加工,、曲面間過渡區(qū)域加工、裁剪曲面加工,、復雜多曲面加工,、曲面型腔加工、曲面通道加工,。 刀具軌跡生成方法 —種較好的刀具軌跡生成方法,，不僅應該滿足計算速度快、占用計算機內存少的要求,，更重要的是要滿足切削行距分布均勻,、加工誤差小、走刀步長分布合理,、加工效率高等要求,。目前,，比較常用的刀具軌跡生成方法主要有如下幾種。 參數線法——適用于曲面區(qū)域和組合曲面的加工編程,。 截平面法——適用于曲面區(qū)域,、組合曲面、復雜多曲面和曲面型腔的加工編程,。 回轉截面法一適用于曲面區(qū)域,、組合曲面、復雜多曲面和曲面型腔的加工編程,。 投影法一適用于有干涉面存在的復雜多曲面和曲面型腔的加工編程,。 三坐標球形刀多面體曲面加工方法一適用于三角域曲面的加工編程。 與刀具軌跡生成有關的幾個基本概念切觸點（cutting contact point)指刀具在加工過程中與被加工零件曲面的理論接觸點,。對于曲面加工,，不論采用什么刀具，從幾何學的角度來看,，刀具與加工曲面的接觸關 系均為點接觸,。切觸點曲線（cutting contact curve)指刀具在加工過程中由切觸點構成的曲線。 切觸點曲線是生成刀具軌跡的基本要素,，既可以顯式地定義在加工曲面上,，如曲面的等參數線、二曲面的交線等,，也可以隱式定義.使其滿足一定約束條件,，如約束刀具沿導動線運 動，而導動線的投影可以定義刀具在加工曲面上的切觸點,，還可以定義刀具中心軌跡,，切觸點曲線由刀具中心軌跡隱式定義。這就是說,，切觸點曲線可以是曲面上實在的曲線,，也可以是對切觸點的約束條件所隱含的“虛擬”曲線。 刀位點數據（cutter location data,簡稱為CLData) 指準確確定刀具在加工過程 中的每一位置所需的數據,。一般來說,，刀具在工件坐標系中的準確位置可以用刀具中心點和刀軸矢量來進行推述，其中刀具中心點可以是刀心點,，也可以是刀尖點,，視具體情況而定。 刀具軌跡曲線指在加工過程中由刀位點構成的曲線,，曲線上的每一點包含一個刀 軸矢量,。刀具軌跡曲線一般由切觸點曲線定義刀具偏置計算得到，計算結果存放于刀位文件 (CLData file)之中,。 導動規(guī)則指曲面上切觸點曲線的生成方法（如參數線法,、截平面法）及一些有關 加工精度的參數，如步長,、行距,、兩切削行間的殘余高度、曲面加工的盈余容差（out tol-96erance)和過切容差（inner tolerance)等,。刀具偏置（tool offset)指由切觸點生成刀位點的計算過程,。4.曲面加工刀具軌跡生成計算過程由以上定義，可以將曲面加工刀具軌跡的計算過程簡略地表述為：給出一張或多張待加 工曲面（零件面）,，按導動規(guī)則約束生成切觸點曲線,，由切觸點曲線按某種刀具偏置計算方法生成刀具軌跡曲線。由于-?般的精工系統(tǒng)有線性,、圓弧等少數幾種插補功能,，所以一般需 將切觸點曲線和刀具軌跡曲線按點串方式給出，并保證加工精度,。在個別情況下也有例外,， 如用球形刀三坐標加工比較光順的曲面時，可以直接根據曲面計算得到其等距面,，刀具軌跡曲線完全由等距面確定,。這時切觸點曲線的定義和刀具偏置計算融合在等距面的構造過程中，導動規(guī)則約束了等距面的離散,，即刀位點的生成過程,。(二）多坐標銑削加工刀具軌跡生成1.參數線軌跡生成法曲面參數線加工方法是多坐標精工加工中生成刀具軌跡的主要方法，特點是切削行 沿曲面的參數線分布,，即切削行沿u線或v線分布,，適用于網格比較規(guī)整的參數曲面的加工?；谇鎱稻€加工的刀具軌跡計算方法的基本思想是利用Bezier曲線曲面的細分特性,，將加工表面沿參數線方向進行細分，生成的點位作為加工時刀具與曲面的切觸點,。因此,，曲面參數線加工方法也稱為Bezier曲線離散算法。Bezier曲線離散算法按照離散方式可分為四叉離散算法和二叉離散算法,。由于前者占用 的存儲空間大,，因此在刀具軌跡的計算中一般采用二叉離散算法。在加工中,，刀具的運動分為切削行的走刀和切削行的進給兩種運動,。刀具沿切削行 走刀所覆蓋的一個帶狀曲面區(qū)域，稱為加工帶。二叉離散過程首先沿切削行的行進給方向對曲面進行離散,，得到加工帶,，然后在加工帶上沿走刀方向對加工帶進行離散，得到切削行,。二叉離散算法要求確定一個參數線方向為走刀方向,，假定為u參數曲線方向，相應的另 一參數曲線v方向即為切削行的行進給方向,，然后根據允許的殘余高度計算加工帶的寬度,； 并以此為基礎，根據v參數曲線的弧長計算刀具沿v參數曲線的走刀次數（即加工帶的數 量）,；加工帶在v參數曲線方向上按等參數步長（或局部按等參數步長）分布,。球形刀與環(huán) 行刀加工帶寬的計算方法不同?；趨稻€加工的刀具軌跡計算方法有多種,，比較成熟的有等參數步長法、參數篩選 法,、局部等參數步長法,、參數線的差分箅法及參數線的對分箅法等，等參數步長法最簡單的曲線離散算法是等參數步長法,，即在整條參數線上按等參 數步長計算點位,。參數步長和曲面加工誤差沒有一定關系，為了滿足加工精度,，通常步長的取值偏于保守且憑經驗,。這樣計算的點位信息比較多。由于點位信息按等參數步長計算,，沒有用曲面的曲率來估計步長,，因此，等參數步長法沒有考慮曲面的局部平坦性,。但這種方法計算簡單,，速度快，在刀位計算中常被采用,。參數篩選法按等參數步長法計算離散點列,，步長取值使離散點足夠密，然后按曲面的曲率半徑,、加工誤差從離散點列中篩選出點位信息,。參數篩選法克服了等參數步長的缺點，但計算速度稍慢一些,。這個方法的優(yōu)點是計算的點位信息比較合理且具有一定的通 用性,。局部等參數步長法在實際應用中，也常采用局部等參數步長離散算法：即加工帶在v參數曲線方向上按局部等參數步長（曲面片內）分布；在走刀路線上,，走刀步長根據容差進行計算,，方法是在每一段U參數曲線上，按******曲率估計步長,，然后按等參數步長進行 離散,。采用局部等參數步長離散算法來求刀位點,，不僅考慮了曲率的變化對走刀步長的影響,，而且計算方法也比較簡單。參數線的差分算法對于走刀路線上的一批等參數步長離散點的位置,，采用向前差 分方法將大大加快計算速度,。其基本的步驟如下。 求u線方程,。 計算插值點的差分公式,。參數線的差分算法是效率較高的局部等參數步長離散算法， 在參數曲面加工的刀具軌跡計算中應用較為廣泛,。 參數線的對分算法參數線的對分算法是曲線離散算法的一種,，即在曲線離散算法 中，在曲線段參數的中點將曲線離散一次,，得到兩個曲線段,。參數線的對分算法適用于刀具軌跡的局部加密（在刀具軌跡的交互編輯中可用到）。4.投影法（圖3-59)投影法加工的基本思想是使刀具沿一組事先 定義好的導動曲線運動,，同時跟蹤待加工表面的形狀,。導動曲線在待加工表面上的投影一般為切 ?3"58 觸點軌跡，也可以是刀尖點軌跡,。切觸點軌跡適 合于曲面特征的加工,，而對于有干涉面的場合， 限制刀心點更為有效,。由于待加工表面上每一點的法矢均不相同,，因此限制切觸點軌跡不能 保證刀尖軌跡落在投影方向上，所以限制刀尖容易控制刀具的準確位置,，可以保證在一些臨界位置和其他曲面不發(fā)生干涉,。導動曲線的定義依加工對象而定。對于曲面上要求精確成形的輪廓線,，如曲面上的花紋,、文字和圖形，可以事先將輪廓線投影到工作平面上作為導動曲線,。多個嵌套的內環(huán)與一個外環(huán)曲線作為導動曲線可用于限制曲面上的加工區(qū)域,。對于曲面型腔的加工，便可采用平面型腔的加工方法：首先將型腔底面與邊界曲面和島嶼邊界曲面的交線投影到工作平面上，按平面型腔加工方法生成一組刀具軌跡,，然后將該刀具軌跡投影到型腔曲面上,，限制刀尖位置，便可生成曲面型腔型面的刀具軌跡,。 投影法加工以其靈活且易于控制等特點在現代CAD/CAM系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用,， 常用來處理其他方法難以取得滿意效果的組合曲面和曲面型腔的加工。
1. 高速鋼 高速鋼大體上可分為W系和Mo系兩大系,。其主要特征有：合金元素含量多結晶顆粒比其他工具鋼細，淬火溫度極高（1200℃）二淬透性極好,，可使刀具整體的硬度一致,。回火時有明顯的二次硬化現象,，甚至比淬火硬度更高且耐回火軟化性較高,，在600℃仍能保持較高的硬度，較之其他工具剛耐磨性好,，且比硬質合金韌性高,，單壓延性較差，熱加工困難,，耐熱沖擊較弱,。因此高速鋼刀具仍是加工中心用刀具的選擇對象之一。目前國內外應用比較普遍的高速鋼刀具材料以WMo,、WMoAL ,、WMoCo為主，其中WMoAL是我國所特有的品種,。2. 硬質合金 硬質合金是將鎢鈷類（WC）,，鎢鈦鈷類（WC-TiC），鎢鈦鉭（鈮）鈷類（WC-TiC-TaC）等硬質碳化物以Co為結合劑燒結而成的物質,，在鐵系金屬,、非鐵金屬盒非金屬的切削中大顯身手。安IS0標準,，主要以硬質合金的硬度,、抗彎強度等指標為依據，將硬質合金刀具材料為P,、M,、K三大類，大致如下,； （1） WC+Co：K類（國際YG類）,； （2） WC+TiC+Co：P（國際YT類）,； （3） WC+TiC+ TaC +Co：M（國際YW類）。 K類：適于加工短切屑的黑色金屬,、有色金屬及非金屬材料,。主要成分為碳化鎢和3%--10%的鈷，有時還含有少量的碳化鉭等添加劑,。 P類：適于加工長切屑的黑色金屬,。主要成為為碳化鈦、碳化鎢和鈷(或鎳),，有時還加入碳化鉭等添加劑,。 M類：適于加工長切屑或短切屑的黑色金屬和有色金屬。成分和性能介于K類和P類之間,，可用來加工鋼和鑄鐵,。以上為一般切削工具所用硬質合金的大致分類。除此之外,，還有超微粒子硬質合金，一般地可以認為其從金屬K類,，但因其燒結性能上要求結合劑Co的含量較高,，故高溫性能較差，大多只適用于鉆,、鉸等低俗切削工具,。 在國際標準（ISO）中通常又分別在K、P,、M三種代號之后附加01,、05、10,、20,、30、40,、50等數字進行更進一步的細分,。一般來講，數字越小者,，硬度越高,，但韌性越低；而數字越大則韌性越高,，但硬度越低,。部分高速鋼、硬質合金刀具材料的應用范圍,。 普通高速鋼： W18Cr4V,，應用范圍;用于制造麻花鉆,、鉸刀、絲錐,、銑刀,、齒輪刀具、拉刀等,。 W6M05Cr4V2,，應用范圍;用于制造要求塑性好的刀具（如軋制麻花鉆）及承受較大沖擊載荷的刀具。高性能高速鋼： W2M09Cr4VC08和W12M03Cr4V3C05Si,，應用范圍,；用于制造加工難加工材料的各種刀具，不宜用于沖擊載荷及工藝系統(tǒng)剛性不足的條件,。 W6M05Cr4V2AI,，應用范圍；用于制造,，麻花鉆,、絲錐、鉸刀,、銑刀,、車刀和刨刀等，其用于加工鐵基高溫合金的麻花鉆時,，效果顯著,，用于制造形狀復雜的刀具。硬質合金： YG3X,，應用范圍,；鑄鐵有色金屬及其合金的精加工、半精加工,，不能承受沖擊載荷,。 YG3，應用范圍,；鑄鐵,、有色金屬及其合金的精加工、半精加工,、不能承受沖擊載荷,。 YG6X，應用范圍,；普通鑄鐵,、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工,、半精加工,。 YG6,，應用范圍；鑄鐵,、有色金屬及其合金的半精加工和粗加工,。 YG8，應用范圍,；鑄鐵,、有色金屬及其合金、非金屬材料的粗加工,，也可用于斷續(xù)切削,。 YG6A，應用范圍,；冷硬鑄鐵,、有色金屬及其合金的半精加工，亦可用于高錳鋼,、淬硬鋼的半精加工的精加工,。 YT30，應用范圍,；硬素鋼,、合金鋼的精加工。 YT15,，應用范圍；碳素鋼,、合金鋼在連續(xù)切削的粗加工,、半精加工，亦可用于連續(xù)切削時的精加工,。 YT14,，應用范圍；同YT15,。 YT5,，應用范圍；碳素鋼,、合金鋼的粗加工,，可用于斷續(xù)切削。 YW1,，應用范圍,；高溫合金、高錳鋼,、不銹鋼等難加工材料及普通鋼料,、鑄鐵,、有色金屬及其合金的半精加工的精加工。 YW2,，應用范圍,；高溫合金、不銹鋼,、高錳鋼等難加工材料及普通鋼料,、鑄鐵、有色金屬及其合金的粗加工和半精加工,。3. 陶瓷 從20世紀30年代始人們就開始研究以陶瓷作為切削工具的材料了,。陶瓷刀具基本上有兩大類組成：一類為氧化鋁類（白色陶瓷）；另一類TiCt添加類（黑色陶瓷）,。另外還有在AL2O3中添加SiCW（晶須）,，ZrO2 (青色陶瓷)來增加韌性的，以及以SI3N4為主體的陶瓷刀具,。 陶瓷材料具有高硬度,、高溫強度好（約2000℃下亦不會熔融）的特性，化學穩(wěn)定性亦很好,，但韌性很低,。最近熱等靜壓技術的普及對改善陶瓷結晶的均勻細密性、提高陶瓷的各向性能均衡乃至提高韌性都起到很大的作用,，作為切削工具用的陶瓷抗彎強度已經提高到900MPa以上,。一般來說，陶瓷刀具相對硬質合金和高速鋼來說仍是極脆的材料,，因此,，多用于高速連續(xù)切削中，例如鑄鐵的高速加工,。另外,，陶瓷的熱導率相對于硬質合金來說非常低，是現有工具材料最低的一種,，故在切削加工中容易積蓄加工熱,，且對于熱沖擊的變化較難承受。所有,，加工中陶瓷刀具很容易因熱裂紋產生崩刃等損傷,，且切削溫度較高。陶瓷刀具因其材質的化學穩(wěn)定性好,、硬度高,，在耐熱合金等難加工材料的加工中有廣泛的應用。4. 立方氮化硼（CBN） 立方氮化硼是靠超高壓,、高溫技術人工合成的新型刀具材料,，其結構與金剛石相似,，此種工具材料由美國CE公司研制開發(fā)。它的硬度略低于金剛石,，單熱穩(wěn)定性遠高于金剛石,，并且與鐵族元素親和力小，不易產生“積屑瘤”,。CBN粒子硬度高達4500HV,，熱導率高，在大氣中加熱至1300℃仍保持性能穩(wěn)定,，且與鐵的反應性很低,，是迄今為止能夠加工鐵族金屬最硬的刀具材料。它的出現使無法進行正常切削加工的淬火鋼,、耐熱鋼的高速切削變?yōu)榭赡堋?. 聚晶金剛石（PCD） 1975年美國GE公司開發(fā)了用人造金剛石顆粒通過添加Co,、硬度合金、NiCr,、Si-SiC以及陶瓷結構結合劑在高溫（1200℃以上）,、高壓下燒結成形的PCD刀具，并得到了廣泛的應用,。金剛石刀具與鐵系金屬有極強的親和力,，切削過程中刀具中的碳元素極易發(fā)生擴散二導致磨損；但與其他材料的親和力很低,，切削中不易產生粘刀現象,，切削刃口可以磨得非常鋒利。所以它只適用于高效地加工有色金屬盒非金屬材料,，能得到高精度,、高光亮的加工面，金剛石在大氣中溫度超過600℃時將被碳化而失去本來面目,，故金剛石刀具不宜用于可能會產生高溫的切削中。 上述五類刀具材料,，從總體上分析,，材料的硬度、耐磨性以金剛石最高,，依次降低到高速鋼,。而材料的韌性則是高速鋼最高，金剛石最低,。
鑒于加工中心的工藝特點,，加工中心適用于復雜、工序多,、精度要求較高,、需用多種類 型普通機床和眾多刀具,、工裝，經過多次裝夾和調整才能完成加工的零件,。其主要加工內容 有如下幾大類,。 1.有平面和孔系的零件 加工中心具有自動換刀裝置，在一次安裝中,，可以完成零件上平面的銑削,，孔系的鉆 削、鏜削,、鉸削,、銑削及機攻螺紋等多工步加工。加工的部位可以在一個平面上,，也可以不 在一個平面上,。五面體加工中心一次裝夾可以完成除安裝基面以外的五個面的加工。因此,， 加工中心的******加工對象是既有平面又有孔系的零件,，如箱體類零件和盤、套,、板類零件,。 (1)箱體類零件一般是指具有多個孔系，內部有型腔或空腔,，在長,、寬、高方向有一 定比例的零件,。這類零件在機床,、汽車、飛機等行業(yè)用得很多,，如汽車 的發(fā)動機缸體,、變速箱體，機床的床頭箱體,、主軸箱體等,。箱體類零件一般都需要進行孔系、輪廓,、平面的多工位加工,，公差特別是形位公差要求 嚴格，通常要經過銑,、鏜,、鉆、擴、較,、攻絲等工序,，使用的刀具、工裝較多,，在普通機床 上需多次裝夾,、找正，測量次數多,，導致工藝復雜,，加工周期長，成本髙,，更重要的是精度 難以保證,。這類零件在加工中心上加工，一次裝夾可以完成普通機床60%?95%的工序內 容,，零件各項精度一致性好,，質量穩(wěn)定，同時可縮短生產周期,，降低生產成本,。當加工工位較多、工作臺需多次旋轉角度才能完成的零件時,，一般選用臥式加工中心,。 當加工的工位較少，且跨距不大時,，可選立式加工中心,，從一端進行加工。 (2)盤,、套,、板類零件是指帶有鍵槽或徑向孔，或端面有分布孔系以及有曲面的盤套 或軸類零件,，如帶法蘭的軸套,、帶有鍵槽或方頭的軸類零件等；具有較多孔加 工的板類零件,，如各種電機蓋等,。 端面有分布孔系、曲面的盤,、套、板類零件宜選用立式加工中心,，有徑向孔的可選用臥 式加工中心,。2.復雜曲面類零件 對于由復雜曲線、曲面組成的零件，如凸輪類,、 工這類零件有效的設備,。 (1)凸輪類這類零件有各種曲線的盤形凸輪 圓柱凸輪、圓錐凸輪和端面凸輪等,，加工時,，可根據凸輪表面的復雜程度，選用三軸,、四軸或五軸聯動的加工中心,。 (2)整體葉輪類整體葉輪常見于航空發(fā)動機的壓氣機、空氣壓縮機,、船舶水下推進器 等,，它除具有一般曲面加工的特點外，還存在許多特殊的加工難點,，如通道狹窄,，刀具很容 易與加工表面和鄰近曲面發(fā)生干涉。圖3-8所示葉輪,，它的葉面是一個典型的三維空間,，加 工這樣的型面，可采用四軸以上聯動的加工中心,。 (3)模具類常見的模具有鍛壓模具,、鑄造模具、注塑模具及橡膠模具等,。圖3-9所示 為連桿凹模,，采用加工中心加工模具，由于工序高度集中,，動模,、靜模等關鍵件的精加工基 本上是在一次安裝中完成全部機加工內容，尺寸累積誤差及修配工作量小,。同時,，模具的可 復制性強，互換性好,。對于復雜曲面類零件,，就加工的可能性而言，在不出現加工過切或加工盲 區(qū)時,，復雜曲面一般可以采用球頭銑刀進行三坐標聯動加工,，加工精度較高， 但效率較低,。如 果工件存在加工過切或加工盲區(qū),，就必須考慮采用四坐標或五坐標聯動的加工中心,。僅僅加工復雜曲面時并不能發(fā)揮加工中心自動換刀的優(yōu)勢，因為復雜曲面的加丄一般經 過粗銑,、（半）精銑,、清根等步驟，所用的刀具較少,，特別是像模具一類的單件加工,。 異形零件是典型的外形不規(guī)則的零件，大多數需要進行點,、線,、面多工位混合加工，如 支架,、基座,、樣板、靠模支架等,，由于異形零件的外形不規(guī)則,，剛性 一般較差，夾緊及切削變形難以控制,，加工精度難以保證,，因此在普通機床上只能采取工序 分散的原則加工，需用較多的工裝,，周期較長,。這時可充分發(fā)揮加工中心工序集中，多工位 點,、線,、 面混合加工的特點，采用合理的工藝措施,，一次或二次裝夾,，完成大部分甚至全部 加工內容。 周期性投產的零件 用加工中心加工零件時,，所需工時主要包括基本時間和準備時間,，其中準備時間占很大 比例。例如工藝準備,、程序編制,、零件首件試切等，這些時間往往是單件基本時間的十幾 倍,、幾十倍,。采用加工中心可以將 這些準備時間的內容儲存起來，供以后反復使用,。這樣對 周期性投產的零件,，生產周期就可以大大縮短,。加工精度要求較髙的中小批量零件針對加工中心加工精度高、尺寸穩(wěn)定的特點,， 對加工精度要求較高的中小批tt零件，選擇 加工中心加工,，容易獲得所要求的尺寸精度和形 狀位置精度,，并可得到很好的互換性。新產品試制中的零件在新產品定型之前,，需經反復試驗和改進,。選擇加工中心試 制，可省去許多通用機床加工所需的試制工 裝,。當零件被修改時,，只需修改相應的程序及適 當地調整夾具、刀具即可,，將節(jié)省費用,，縮短試制周期。 對于某個零件來說,，并非全部加工工藝過程都適合在加工中心上完成,，而往往只是其中 的一部分工藝內容適合加工中心加工。這就需要對零件圖樣進行仔細的工藝分析,，選擇那些 最適合,、最需要進行加工中心加工的內容和工序。在考慮選擇內容時,，應結合本企業(yè)設備的 實際,，立足于解決難題、攻克關鍵問題和提高生產效率,，充分發(fā)揮加工中心加工的優(yōu)勢,。 選擇時 一般可按下列順序考慮。 通用機床無法加工的內容應作為優(yōu)先選擇內容,。 通用機床難加工,，質量也難于保證的內容應作為重點選擇內容。 通用機床加工效率低,、工人手工操作勞動強度大的內容,，可在加工中心加工? 一般來說，上述內容采用加工中心加工后,，在質量,、生產效率與綜合效益等方面都會得到明顯提高。相比之下,，下列一些內容不宜選擇采用加工中心加工,。 占機調整時間長,。 加工部位分散，要多次安裝,、設置原點,。 按某些特定的制造依據加工的型面輪廓。主要原因是數據獲取困難,，易于與檢驗依 據發(fā)生矛盾,，增加編稈的閑難。 此外,，在選擇和決定加工內容時,，也要考慮生產批量、生產周期,、工序間周轉等情況,。
精工機床的操作和監(jiān)控全部在這個精工單元中完成，它是精工機床的 大腦,。與普通機床相比,，精工機床有如下特點：1、對加工對象的適應性強,，適應模具等產品單件生產的特點,，為模具的制造提供了合適的加工方法；2,、加工精度高,，具有穩(wěn)定的加工質量；3,、可進行多坐標的聯動,，能加工形狀復雜的零件；4,、加工零件改變時,，一般只需要更改精工程序，可節(jié)省生產準備時間,；5,、機床本身的精度高、剛性大,，可選擇有利的加工用量,，生產率高（一般為普通機床的3~5倍）；6,、機床自動化程度高,，可以減輕勞動強度；7,、有利于生產管理的現代化,。精工機床使用數字信息與標準代碼處理,、傳遞信息，使用了計算機控制方法,，為計算機輔助設計,、制造及管理一體化奠定了基礎；8,、對操作人員的素質要求較高,，對維修人員的技術要求更高；9,、可靠性高。精工機床與傳統(tǒng)機床相比,，具有以下一些特點,。1、具有高度柔性在精工機床上加工零件,，主要取決于加工程序,，它與普通機床不同，不必 制造,，更換許多模具,、夾具，不需要經常重新調整機床,。因此,，精工機床適用于所加工的零件頻繁更換的場合，亦即適合單件,，小批量產品的生產及新產品的開發(fā),，從而縮短了生產準備周期，節(jié)省了大量工藝裝備的費用,。2,、加工精度高精工機床的加工精度一般可達0.05—0.1MM，精工機床是按數字信號形式控制的,，精工裝置每輸出一脈沖信號,，則機床移動部件移動一具脈沖當量（一般為0.001MM），而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲桿螺距平均誤差可由精工裝置進行曲補償,，因此,，精工機床定位精度比較高。3,、加工質量穩(wěn)定,、可靠加工同一批零件，在同一機床,，在相同加工條件下,，使用相同刀具和加工程序,，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好,，質量穩(wěn)定,。4、生產率高精工機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間,，精工機床的主軸聲速 和進給量的范圍大,，允許機床進行大切削量的強力切削。精工機床正進入高速加工時代,，精工機床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工,，極大地提高了生產率。另外,，與加工中心的刀庫配合使用,，可實現在一臺機床上進行多道工序的連續(xù)加工，減少了半成品的工序間周轉時間,，提高了生產率,。5、改善勞動條件精工機床加工前是經調整好后,，輸入程序并啟動,，機床就能有自動連續(xù)地進行加工，直至加工結束,。操作者要做的只是程序的輸入,、編輯、零件裝卸,、刀具準備,、加工狀態(tài)的觀測、零件的檢驗等工作,，勞動強度大降低,，機床操作者的勞動趨于智力型工作。另外,，機床一般是結合起來,，既清潔，又安全,。6,、利用生產管理現代化精工機床的加工，可預先精確估計加工時間,，對所使用的刀具,、夾具可進行規(guī)范化，現代化管理，易于實現加工信息的標準化,，已與計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）有機地結合起來,，是現代化集成制造技術的基礎。
1,、刀具有很高的切削效率 由于所使用的機床設備價格昂貴,，希望提高加工效率。機床向高速,。高剛度和大功率發(fā)展,，所以現代刀具必須具有能夠承受高速切削和強力切削功能。在精工加工中心應盡量使用優(yōu)質高效刀具,。 2,、精工刀具有高的精度和重復定位精度 現在高精密加工中心，加工精度可以達到3-5μm,，因此刀具的精度,、剛度和重復定位精度必須和這樣高的加工精度相適應。另外,，刀具的刀柄與快換夾頭間或與機床錐孔間的連接部分有高的制造、定位精度,。所加工的零件日益復雜和精密,，這就要求刀具必須具備較高的形狀精度。 3,、要求刀具有很高的可靠性和耐用度 在精工機床上為了保證產品質量,，對刀具實行強迫換刀制或由精工系統(tǒng)對刀具壽命進行管理，所以,，刀具工作的可靠性已上升為選擇刀具的關鍵指標,。同一批刀具在切削性能喝刀具壽命方面不得有較大差異，以免在無人看管的情況下,，因刀具先期磨損和破損造成加工工件的大量報廢甚至損壞機床,。 4、實現刀具尺寸的預調和快速換刀 刀具結構應能預調尺寸,，以能達到很高的重復定位精度,。加工中心則要求能實現自動換刀。 5,、具有一個比較完善的工具系統(tǒng)及工具管理系統(tǒng) 配備完善的,、先進的工具系統(tǒng)是用好加工中心的重要一環(huán)。在加工中心和柔性制造系統(tǒng)出現后,，刀具管理相當復雜,。刀具數量大，要對全部刀具進行自動識別,，記憶其規(guī)格尺寸,、存放位置,、已切削時間和剩余切削時間等。還需要管理刀具的更換,、運送,，刀具的刃磨和尺寸預調等。6,、 應有刀具在線監(jiān)控及尺寸補償系統(tǒng) 以解決刀具損壞時能及時判斷,、識別并補償，防止工件出現廢品和意外事故,。