鑒于加工中心的工藝特點(diǎn),，加工中心適用于復(fù)雜、工序多,、精度要求較高,、需用多種類 型普通機(jī)床和眾多刀具、工裝,，經(jīng)過多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件,。其主要加工內(nèi)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(dòng)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(jī)攻螺紋等多工步加工,。加工的部位可以在一個(gè)平面上,，也可以不 在一個(gè)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(gè)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(gè)孔系,，內(nèi)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(jī)床、汽車,、飛機(jī)等行業(yè)用得很多,，如汽車 的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱體,，機(jī)床的床頭箱體,、主軸箱體等。箱體類零件一般都需要進(jìn)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(yán)格,，通常要經(jīng)過銑,、鏜、鉆,、擴(kuò),、較、攻絲等工序,，使用的刀具,、工裝較多，在普通機(jī)床 上需多次裝夾,、找正,，測量次數(shù)多，導(dǎo)致工藝復(fù)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(jī)床60%?95%的工序內(nèi) 容,，零件各項(xiàng)精度一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定,，同時(shí)可縮短生產(chǎn)周期,，降低生產(chǎn)成本。當(dāng)加工工位較多,、工作臺需多次旋轉(zhuǎn)角度才能完成的零件時(shí),，一般選用臥式加工中心。 當(dāng)加工的工位較少,，且跨距不大時(shí),，可選立式加工中心，從一端進(jìn)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(jī)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(fù)雜曲面類零件 對于由復(fù)雜曲線、曲面組成的零件,，如凸輪類,、 工這類零件有效的設(shè)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(shí)，可根據(jù)凸輪表面的復(fù)雜程度,，選用三軸,、四軸或五軸聯(lián)動(dòng)的加工中心。 (2)整體葉輪類整體葉輪常見于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī),、空氣壓縮機(jī),、船舶水下推進(jìn)器 等，它除具有一般曲面加工的特點(diǎn)外,，還存在許多特殊的加工難點(diǎn),，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(gè)典型的三維空間，加 工這樣的型面,，可采用四軸以上聯(lián)動(dòng)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(dòng)模、靜模等關(guān)鍵件的精加工基 本上是在一次安裝中完成全部機(jī)加工內(nèi)容,，尺寸累積誤差及修配工作量小,。同時(shí)，模具的可 復(fù)制性強(qiáng),，互換性好,。對于復(fù)雜曲面類零件，就加工的可能性而言,，在不出現(xiàn)加工過切或加工盲 區(qū)時(shí),，復(fù)雜曲面一般可以采用球頭銑刀進(jìn)行三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)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(biāo)或五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的加工中心,。僅僅加工復(fù)雜曲面時(shí)并不能發(fā)揮加工中心自動(dòng)換刀的優(yōu)勢,，因?yàn)閺?fù)雜曲面的加丄一般經(jīng) 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(shù)需要進(jìn)行點(diǎn)、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(jī)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(shí)可充分發(fā)揮加工中心工序集中,，多工位 點(diǎn),、線、 面混合加工的特點(diǎn),，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(nèi)容,。 周期性投產(chǎn)的零件 用加工中心加工零件時(shí),，所需工時(shí)主要包括基本時(shí)間和準(zhǔn)備時(shí)間，其中準(zhǔn)備時(shí)間占很大 比例,。例如工藝準(zhǔn)備,、程序編制、零件首件試切等,，這些時(shí)間往往是單件基本時(shí)間的十幾 倍,、幾十倍。采用加工中心可以將 這些準(zhǔn)備時(shí)間的內(nèi)容儲存起來,，供以后反復(fù)使用,。這樣對 周期性投產(chǎn)的零件，生產(chǎn)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(diǎn)， 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(chǎn)品試制中的零件在新產(chǎn)品定型之前,，需經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)。選擇加工中心試 制,，可省去許多通用機(jī)床加工所需的試制工 裝,。當(dāng)零件被修改時(shí)，只需修改相應(yīng)的程序及適 當(dāng)?shù)卣{(diào)整夾具、刀具即可,，將節(jié)省費(fèi)用,，縮短試制周期。 對于某個(gè)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(nèi)容適合加工中心加工。這就需要對零件圖樣進(jìn)行仔細(xì)的工藝分析,，選擇那些 最適合,、最需要進(jìn)行加工中心加工的內(nèi)容和工序。在考慮選擇內(nèi)容時(shí),，應(yīng)結(jié)合本企業(yè)設(shè)備的 實(shí)際，立足于解決難題,、攻克關(guān)鍵問題和提高生產(chǎn)效率,，充分發(fā)揮加工中心加工的優(yōu)勢。 選擇時(shí) 一般可按下列順序考慮,。 通用機(jī)床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容,。 通用機(jī)床難加工，質(zhì)量也難于保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容,。 通用機(jī)床加工效率低,、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在加工中心加工? 一般來說,，上述內(nèi)容采用加工中心加工后,，在質(zhì)量、生產(chǎn)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(nèi)容不宜選擇采用加工中心加工。 占機(jī)調(diào)整時(shí)間長,。 加工部位分散,，要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn),。 按某些特定的制造依據(jù)加工的型面輪廓,。主要原因是數(shù)據(jù)獲取困難，易于與檢驗(yàn)依 據(jù)發(fā)生矛盾,，增加編稈的閑難,。 此外，在選擇和決定加工內(nèi)容時(shí),，也要考慮生產(chǎn)批量,、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)等情況。
精工機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這個(gè)精工單元中完成,，它是精工機(jī)床的 大腦,。與普通機(jī)床相比，精工機(jī)床有如下特點(diǎn)：1,、對加工對象的適應(yīng)性強(qiáng),，適應(yīng)模具等產(chǎn)品單件生產(chǎn)的特點(diǎn)，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(zhì)量,；3,、可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件,；4,、加工零件改變時(shí)，一般只需要更改精工程序,，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間,；5、機(jī)床本身的精度高,、剛性大,，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機(jī)床的3~5倍）,；6,、機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,；7,、有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。精工機(jī)床使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼處理,、傳遞信息,，使用了計(jì)算機(jī)控制方法，為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),、制造及管理一體化奠定了基礎(chǔ),；8、對操作人員的素質(zhì)要求較高,，對維修人員的技術(shù)要求更高,；9、可靠性高,。精工機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比,，具有以下一些特點(diǎn)。1、具有高度柔性在精工機(jī)床上加工零件,，主要取決于加工程序,，它與普通機(jī)床不同，不必 制造,，更換許多模具,、夾具，不需要經(jīng)常重新調(diào)整機(jī)床,。因此,，精工機(jī)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(chǎn)品的生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā),，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)省了大量工藝裝備的費(fèi)用,。2,、加工精度高精工機(jī)床的加工精度一般可達(dá)0.05—0.1MM，精工機(jī)床是按數(shù)字信號形式控制的,，精工裝置每輸出一脈沖信號，則機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一具脈沖當(dāng)量（一般為0.001MM）,，而且機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲桿螺距平均誤差可由精工裝置進(jìn)行曲補(bǔ)償,，因此，精工機(jī)床定位精度比較高,。3,、加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠加工同一批零件,，在同一機(jī)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(zhì)量穩(wěn)定,。4,、生產(chǎn)率高精工機(jī)床可有效地減少零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間，精工機(jī)床的主軸聲速 和進(jìn)給量的范圍大,，允許機(jī)床進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削,。精工機(jī)床正進(jìn)入高速加工時(shí)代，精工機(jī)床移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位及高速切削加工,，極大地提高了生產(chǎn)率,。另外，與加工中心的刀庫配合使用，可實(shí)現(xiàn)在一臺機(jī)床上進(jìn)行多道工序的連續(xù)加工,，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時(shí)間,，提高了生產(chǎn)率。5,、改善勞動(dòng)條件精工機(jī)床加工前是經(jīng)調(diào)整好后,，輸入程序并啟動(dòng)，機(jī)床就能有自動(dòng)連續(xù)地進(jìn)行加工,，直至加工結(jié)束,。操作者要做的只是程序的輸入、編輯,、零件裝卸,、刀具準(zhǔn)備、加工狀態(tài)的觀測,、零件的檢驗(yàn)等工作,，勞動(dòng)強(qiáng)度大降低，機(jī)床操作者的勞動(dòng)趨于智力型工作,。另外,，機(jī)床一般是結(jié)合起來，既清潔,，又安全,。6、利用生產(chǎn)管理現(xiàn)代化精工機(jī)床的加工,，可預(yù)先精確估計(jì)加工時(shí)間,，對所使用的刀具、夾具可進(jìn)行規(guī)范化,，現(xiàn)代化管理,，易于實(shí)現(xiàn)加工信息的標(biāo)準(zhǔn)化，已與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）有機(jī)地結(jié)合起來,，是現(xiàn)代化集成制造技術(shù)的基礎(chǔ),。
1、刀具有很高的切削效率 由于所使用的機(jī)床設(shè)備價(jià)格昂貴,，希望提高加工效率,。機(jī)床向高速。高剛度和大功率發(fā)展,，所以現(xiàn)代刀具必須具有能夠承受高速切削和強(qiáng)力切削功能,。在精工加工中心應(yīng)盡量使用優(yōu)質(zhì)高效刀具。 2,、精工刀具有高的精度和重復(fù)定位精度 現(xiàn)在高精密加工中心,，加工精度可以達(dá)到3-5μm,，因此刀具的精度、剛度和重復(fù)定位精度必須和這樣高的加工精度相適應(yīng),。另外,，刀具的刀柄與快換夾頭間或與機(jī)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(fù)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(jī)床上為了保證產(chǎn)品質(zhì)量,，對刀具實(shí)行強(qiáng)迫換刀制或由精工系統(tǒng)對刀具壽命進(jìn)行管理，所以,，刀具工作的可靠性已上升為選擇刀具的關(guān)鍵指標(biāo),。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(bào)廢甚至損壞機(jī)床,。 4、實(shí)現(xiàn)刀具尺寸的預(yù)調(diào)和快速換刀 刀具結(jié)構(gòu)應(yīng)能預(yù)調(diào)尺寸,，以能達(dá)到很高的重復(fù)定位精度,。加工中心則要求能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。 5,、具有一個(gè)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(jìn)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(xiàn)后,，刀具管理相當(dāng)復(fù)雜。刀具數(shù)量大,，要對全部刀具進(jìn)行自動(dòng)識別,，記憶其規(guī)格尺寸、存放位置,、已切削時(shí)間和剩余切削時(shí)間等,。還需要管理刀具的更換、運(yùn)送,，刀具的刃磨和尺寸預(yù)調(diào)等,。6、 應(yīng)有刀具在線監(jiān)控及尺寸補(bǔ)償系統(tǒng) 以解決刀具損壞時(shí)能及時(shí)判斷,、識別并補(bǔ)償,，防止工件出現(xiàn)廢品和意外事故。
鑄鐵是含碳量大于2. 11%的鐵碳合金,。由于鑄鐵成本低廉,，生產(chǎn)工藝簡單,，鑄造和切削加工性能良好，且具有很高的耐磨減摩性,、消振性以及較低的缺口敏感性等,，因此目前仍 是機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的重要材料之一。 石墨的存在降低了鑄鐵的塑性,，在切削加工時(shí)可形成易斷的崩碎切屑,，且石墨在切削過程中還可起到潤滑作用。因此,，與具有相同基體顯微組 織的碳鋼相比,，切削力小，功率消耗低,，刀具磨損率低,，可以實(shí)現(xiàn)高的金屬切除率。但另一 方面,，切削鑄鐵時(shí)產(chǎn)生的細(xì)小切屑進(jìn)人縫隙后容易對相對運(yùn)動(dòng)表面造成研磨損壞> 切削時(shí)從 石墨處開始的不規(guī)則斷裂往往會深人到已加工表面以下> 加工后表面石墨的脫落則會影響已加工表面粗糙度,；鑄鐵的組織形態(tài)為金屬基體加游離態(tài)石墨。由于石墨的強(qiáng)度很低,，與鋼相比幾乎接近為 零,，因此可將鑄鐵看作是布滿孔洞的鋼。切削鑄鐵時(shí)形成不連續(xù)的崩碎切屑,，使切屑與刀具前面的接觸長度非常 短,，造成切削力、切削熱集中在刃區(qū)（在靠近切削刃的后刀面上溫度最高）,。盡管切削鑄鐵 時(shí)單位面積切削力和切削溫度比切削鋼要低,，但刃區(qū)仍有很髙的壓力和溫度，這是切削加工鑄鐵等脆性材料需注意的一個(gè)問題,。 冷硬鑄鐵是一種抗磨鑄鐵,，它是在澆鑄鑄鐵時(shí)通過加快鑄鐵表層冷卻速度（激冷）， 使表層獲得白口鑄鐵組織,，達(dá)到高硬度,、高耐磨性；而中心部分冷卻速度慢,，形成灰口 鑄鐵組織,，具有韌性好和強(qiáng)度高的力學(xué)性能。冷硬鑄鐵的含碳量為2.8%?3.8%,，含硅 fi為0.3%?0.8%,，還可以加人不同的合金元素，以及選擇適宜的冷卻速度,，來調(diào)整白 口組織層的深度和硬度,。冷硬鑄鐵可分為普通冷硬鑄鐵,、鎳鉻冷硬鑄鐵、高鉻白口鐵和 鉻礬白口鐵等,，冷硬鑄鐵硬度極高,，脆性很大，單位切削力很大（可達(dá)3.4GPa,，是灰鑄鐵HT200的3 倍）,，且切屑呈崩碎狀，刀與切屑接觸長度很短,，切削力和切削熱集中在切削刃附近,，容易 使刀具產(chǎn)生磨損和破損。 鑄鐵的種類不同,，切削加工性也不同,。灰鑄鐵中碳以片狀石墨存在,，石墨含量高,，具有 良好的切削加工性。白口鑄鐵大多數(shù)碳與鐵化合成滲碳體,，既硬又脆.切削加工性差.可鍛 鑄鐵含團(tuán)絮狀的石墨,，切削時(shí)切屑是帶狀的，具有中等的切削加工性,。球墨鑄鐵中的碳以球狀石墨結(jié)晶形式存在,，其切削性能與灰鑄鐵一樣。
曲面間過渡區(qū)域加工時(shí)一種比較獨(dú)特的區(qū)域加工方法,，一般采用截平面發(fā)進(jìn)行加工,，或定義成過渡曲面后，用參數(shù)線法進(jìn)行加工,。曲面間過渡區(qū)域一般要求為等半徑圓弧過渡曲面或變半徑圓弧過渡曲面,。 一般來說兩曲面之間要求有過渡曲面，一方面是造型設(shè)計(jì)的要求,，另一方面是加工工藝的要求。在實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)中,，往往不事先構(gòu)造過渡曲面（一些特殊要求的除外）,，而是直接通過母面生成過渡區(qū)域濟(jì)公刀具軌跡。 最簡單的過渡區(qū)域加工刀具軌跡生成方法是兩曲面間采用等半徑圓弧過渡,，該半徑正好是加工所用球形刀的刀具半徑,，可直接采用曲面交線清根加工刀具軌跡的生成方法。 當(dāng)兩曲面間過渡圓弧半徑很小時(shí),，在加工曲面時(shí),，一般不宜采用半徑等于過渡圓弧半徑的刀具,，二十采用半徑較大的刀具，這是因?yàn)榈毒甙霃脚_小會大大增加加工曲面的刀位點(diǎn),，降低加工效率,，而用較大的刀具加工兩張相交曲面，無論用什么方法加工,，在交線出留的總是這把刀具的圓角半徑,，如果這時(shí)再用小刀具沿交線加工一次，又會在交線兩側(cè)小刀具與大刀具的交接處留有較高的殘痕,，鉗工極不好修理,。為了解決好這個(gè)問題，可采用半徑遞減法,，用大刀具加工曲面,，用小刀具在交線的兩側(cè)來回加工幾次，行程光滑的過渡區(qū)域,。
在加工中心上可進(jìn)行鉆孔,、擴(kuò)孔、鏜孔和攻絲等孔加工,，其加工具有中心鉆,、麻花鉆（直柄、錐柄）,、淺孔鉆,、擴(kuò)孔鉆、锪孔鉆,、絞刀,、鏜刀、絲錐等,。1,、 中心鉆 用于鉆引正孔，防止鉆孔時(shí)鉆偏和鉆頭折斷,。2,、 潛孔鉆 潛孔鉆用于在實(shí)體工件上打孔，一般加工的長徑比在3:1以內(nèi),。這種鉆頭的剛性很好,，可保證鉆孔的精度，有易于排屑的容削槽,，其加工效率很高,。3、 麻花鉆 在加工中心上鉆孔,，普通麻將鉆應(yīng)用最廣泛,，尤其是加工Φ30mm以下的孔時(shí),，以麻花鉆為主。4,、 擴(kuò)孔鉆 擴(kuò)孔鉆用于對鑄造孔和預(yù)加工孔的加工,，由于刀體上的容屑空間可通暢地排屑，因此可以擴(kuò)盲孔,，有些擴(kuò)孔刀的直徑可直接進(jìn)行調(diào)整,，可滿足一定范圍內(nèi)不同孔徑的要求。高檔的擴(kuò)孔刀還帶有內(nèi)冷功能,，可使冷卻液直接到達(dá)刀刃上,，這樣不僅可以有效防止刀具的升溫，而且還可幫助排屑,。5,、 鏜刀 有單刃鏜刀、雙刃鏜刀,、多刃組合鏜刀等,，用于孔的鏜削加工。加工中心用的鏜刀通常采用模塊式的結(jié)構(gòu),，通過高精度的調(diào)整裝置調(diào)節(jié)鏜刀的徑向尺寸,，可加工出高精度的孔。另外,，鏜刀還采用平衡模塊調(diào)整其動(dòng)平衡,，以減少震動(dòng)，從而保證孔的表面粗糙和尺寸精度,。6,、 絲錐 用于螺紋孔的攻絲加工。
加工中心加工工藝特點(diǎn) 加工中心加工工藝與普通精工銑床相比,，在許多方面遵循基本一致的工藝原則,。但由于 加工中心具有自動(dòng)換刀的特有功能，使得加工中心加工工藝具有其特點(diǎn),，它的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn) 在以下幾個(gè)方面,。 生產(chǎn)效率高。不僅可省去劃線,、中間檢驗(yàn)等工作,，而且由于其具有的自動(dòng)換刀功 能，通常還可以省去復(fù)雜的工裝,，減少對加工零件的安裝,、調(diào)整及多次對刀等相對復(fù)雜而繁 瑣的工作,。加工中心能選用******工藝線路和切削用量,，有效地減少加工中的輔助時(shí)間,，從而 提高生產(chǎn)效率。另一方面由于加工中心的自動(dòng)換刀功能,，它可以非常容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的批貴生產(chǎn),，因此加工中心的批量生產(chǎn)也能非常有效地提高整個(gè)加工效率。加工精度高,、加工質(zhì)量穩(wěn)定,。加工中心具有的自動(dòng)換刀功能，可以非常有效地減少 工件的裝夾次數(shù),，降低或消除因多次裝夾帶來的定位誤差,，提髙加工精度。當(dāng)零件各部位的位置精度要求高時(shí),，加工中心具有的自動(dòng)換刀功能,，可以非常方便而有效地減少定位與對刀 誤差，能在一次裝夾與一次性對刀的過程中完成各個(gè)部位的加工,，保證了各加工部位的位置精度要求,。 對零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好,。加工中心上可方便地實(shí)現(xiàn)對箱體類零件進(jìn)行鉆 孔,、擴(kuò)孔、鉸孔,、鏜孔,、攻摞紋、銑端面和挖槽等多道不同的加工工序,，因此能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的零件,，如風(fēng)扇葉片、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)箱體等零件,。 能加工復(fù)雜曲線類零件以及非常復(fù)雜的三維空間曲面類零件,，如凸輪類零件、汽車 覆蓋件模具等,。 加工中心一般在一次裝夾后,，可完成絕大部分的機(jī)加工工序，因此可有效地減少車 間的工序件和在制品,，簡化了生產(chǎn)調(diào)度和管理,，為企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了一個(gè)非常有力的 保證。同時(shí)它也可減少工件周轉(zhuǎn)次數(shù)和運(yùn)輸工作量,，縮短了整個(gè)生,，加工中心一臺機(jī)床，集中了銑床、鉆床,、攻牙機(jī)等多種設(shè)備的功能,，它可以減少企 業(yè)機(jī)床的數(shù)量，并相應(yīng)減少操作工人,，節(jié)省占用車間面積,。加工中心加工零件也有不足之處，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面,。加工中心配套的夾具剛度,、加工中心自身的剛度和精度保持性要求非常高。多工序的集中加工,，要及時(shí)處理切屑,。在將毛坯加工成為成品的過程中，零件不能進(jìn)行時(shí)效處理,，內(nèi)應(yīng)力難以消除,。 技術(shù)復(fù)雜，對使用,、維修,、管理要求較髙。加工中心一次性投資大,，需配置其他輔助裝置,，如精工刀具系統(tǒng)、刀具預(yù)調(diào)設(shè)備 等,，機(jī)床的加工工時(shí)費(fèi)用高,。
程序編制人員在進(jìn)行工藝分析時(shí)，要有機(jī)床說明書,、編程手冊,、切削用量表、標(biāo)準(zhǔn)工 具,、夾具手冊等資料,，根據(jù)被加工工件的材料、輪廓形狀,、加工精度等選用合適的機(jī)床,，制 定加工方案，確定零件的加工順序,、各工序所用刀具,、夾具和切削用量等。此外,，編程人員應(yīng)不斷總結(jié),、積累工藝分析方面的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),，編寫出高質(zhì)量的精工加工程序。加工中心加工 工藝制定的基本步驟如下,。1.分析被加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性在加工中心上加工的機(jī)械零件,，其結(jié)構(gòu)工藝性一般都要進(jìn)行認(rèn)真分析，為之后的工藝制定 奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ),。在分析被加工零件結(jié)構(gòu)工藝性時(shí)，可參考如下幾方面重點(diǎn)分析和考慮,。零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸,，這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀 次數(shù)，使編程方便,，生產(chǎn)效益提高,。 內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)過小,。零件工藝性 的好壞與被加工輪廓的髙低,、轉(zhuǎn)接圓弧半徑的大小等有關(guān)。 銑削零件底平面時(shí),，槽底圓角半徑r不應(yīng)過大,。零件的槽底圓角半徑r或腹板與緣 板相交處的圓角半徑r對平面的銑削影響較大。當(dāng)r?越大時(shí),，銑刀端刃銑削平面的能力越差,，效率也越低。因?yàn)殂姷杜c銑削平面接觸的******直徑d = D_2r (D為銑 刀直徑）,，當(dāng)D越大而r越小時(shí),，銑刀端刃銑削平面的面積越大，加工平面的能力越強(qiáng),，統(tǒng) 削工藝性越好,。反之，當(dāng)r過大時(shí),，銑刀端刃銑削平面的面積小,，可采取先用r較小的銑刀 粗加工（注意防止r被“過切”），再用符合零件要求的r銑刀進(jìn)行精加工,。 應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位,。在精工加工中，若沒有統(tǒng)一基準(zhǔn)定位,，會因工件的重新安裝而導(dǎo)致加工后的兩個(gè)面上輪廓位置及尺寸不協(xié)調(diào)現(xiàn)象,。因此要避免上述問題的產(chǎn)生，保證 兩次裝夾后其相對位置的準(zhǔn)確性,，應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位,。 零件上最好有合適的孔作為定位基準(zhǔn)孔，若沒有，要設(shè)置工藝孔作為定位基準(zhǔn)孔 (如在毛坯上增加工藝凸耳或在后續(xù)工序要銑去的余量上設(shè)置工藝孔）,。若無法制出工藝孔時(shí),，最起碼也要用經(jīng)過精加工的表面作為統(tǒng)一基準(zhǔn)，以減少兩次裝夾產(chǎn)生的誤差,。 合理選用加工中心考慮毛坯的材料和零件輪廓形狀復(fù)雜程度,、尺寸大小、加工精度,、零件數(shù)量和熱處理要求等選用加工中心,。選用加工中心應(yīng)符合如下三點(diǎn)原則。 要保證加工零件的技術(shù)要求,，加工出合格的產(chǎn)品,。有利于提高生產(chǎn)率。盡可能降低生產(chǎn)成本（加工費(fèi)用）,。 選擇合適的加工方法與加工方案加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求,。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實(shí)際選擇時(shí),，要結(jié)合零件的形狀,、尺寸大 小和熱處理要求等全面考慮。例如,，對于IT7級精度的孔采用鏜削,、鉸削、磨削等加工方 法均可達(dá)到精度要求,，但箱體上的孔一般采用鏜削或鉸削,，而不宜采用磨削。此外,，還應(yīng)考 慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的要求,，以及工廠的生產(chǎn)設(shè)備等實(shí)際情況。常用加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度及表面粗糙度可査閱有關(guān)工藝手冊,。零件上比較精密表面的加工,，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的,。對這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的,，還應(yīng)正確地確定從毛坯到最終 成形的加工方案。確定加工方案時(shí),，首先應(yīng)根據(jù)主要表面的精度和表面粗糙度的要求,，初步確定為達(dá)到這些要求所需要的加工方法。例如,，對于孔徑不大的IT7級精度的孔,，最終加 工方法取精較時(shí),，則精鉸孔前通常要經(jīng)過鉆孔、擴(kuò)孔和粗鉸孔等加工,。 合理劃分工序與工步在加工中心上加工零件,，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序,。首先應(yīng)根據(jù)零件圖樣,，考慮被加工零件是否可以在一臺加工中心上完成整個(gè)零件的加工 工作，若不能則應(yīng)決定其中哪一部分在加工中心上加工,，哪一部分在其他機(jī)床上加工,，即對零件的加工工序進(jìn)行劃分。 零件的安裝與夾具的選擇零件在加工中心上加工應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù),，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面,。加工中心對夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo) 方向相對固定,；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。 刀具與切削用量的選擇刀具的選擇是精工加丁丁.藝中重要內(nèi)容之一,，它不僅影響機(jī)床的加工效率,，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時(shí),，選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力,、工序內(nèi)容、工件材料等因素,。 在加工中心上,，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀工作,。因此必須 有一套連接普通刀具的接桿,，以便使鉆、鏜,、擴(kuò),、鉸、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具能迅速,、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫上去,。作為編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀桿的結(jié)構(gòu)尺寸以及調(diào)整方 法、調(diào)整范圍,，以便在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸,。目前我國的加工中心主要采用 TSG工具系統(tǒng)，其柄部有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩種,，共包括16種不同用 途的刀具,。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）,、背吃刀量、進(jìn)給童,。對于不同的加工方法,，需要選擇不同的切削用量，并應(yīng)編人程序單內(nèi),。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí),，一般以 提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本,；半精加工和精加工時(shí),，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率和經(jīng)濟(jì)性,。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書,、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定,。7.加工路線的確定在精工加工中,，刀具刀位點(diǎn)相對于工件運(yùn)動(dòng)的軌跡稱為加工路線。編程時(shí)加工路線的確 定原則主要有以下幾點(diǎn),。 加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度要求,，且效率較髙。使數(shù)值計(jì)算簡單,，以減少編程工作量,。 應(yīng)使加工路線最短，這樣既可減少程序段,，又可減少空刀時(shí)間,。
鋼切削加工特性?? 鋼材中碳的含量對材料切削加工性的影響較大。碳素結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度與硬度隨著含碳量的 增加而增加,，而塑性與韌性隨含碳量的增加而減小,。當(dāng)碳素工具鋼含碳量大于0.9%時(shí)，硬 度繼續(xù)增加而強(qiáng)度下降,。低碳鋼的塑性和韌性較髙,，切削力和摩擦力相對較大，而且切削加工時(shí)產(chǎn)生的切屑不易 斷屑,，故切削加工性較低,；高碳鋼的強(qiáng)度、硬度較高,，切削力大,，而且刀具磨損較快，故切削加工性能也較低,；一般情況下中碳鋼的切削加工性較好,。在鋼中加人Cr,、Mn等合金元素能提髙鋼的強(qiáng)度和硬度，改善鋼的使用性能,。這些元素 含量高于一定值時(shí),，會使切削力增加，刀具磨損加劇,，導(dǎo)致材料切削加工性降低,。中加人少量的硫、砸,、鉛,、磷、鉍和鈣等元素可形成易切削鋼,，對提高切削加工性 有利,。它們能在鋼中產(chǎn)生硫化物，質(zhì)地柔軟,，降低切削力,，使切屑易于折斷，且有潤滑作用,，減小刀具磨損,，提高切削加工性,，但降低了鋼的使用性能,。對力學(xué)性能要求較高的工件 應(yīng)避免使用此類鋼材。1.高錳鋼銑削加工的特點(diǎn) 高錳鋼是指含錳量在9%?18%的合金鋼,。主要有高碳高錳耐磨鋼和中碳高錳無磁鋼兩 大類,。高錳鋼常用“水韌處理”，這時(shí)高錳鋼將具有高強(qiáng)度,、高韌性,、高耐磨性、無磁性等 較好的使用性能,。常用的高錳鋼主要有Mnl3,、ZGMnl3、20Mn23Al,、40Mnl8Crl3,、 50Mnl8Cr4、50Mnl8Cr4V等,，其中最難切削加工的是ZGMnl3?高錳鋼銑削加丁的特 點(diǎn)如下,。加工硬化嚴(yán)重，切削力大高錳奧氏體鋼的被加工表層硬化嚴(yán)重,，加工表面硬度比 基體增加2倍,，硬化層深度可達(dá)0.3mm以上,，引起切削力劇增。與正火45鋼相比,，單位切 削力增加60%左右,。高錳鋼熱導(dǎo)率小，刀具熱磨損嚴(yán)重高錳鋼熱導(dǎo)率小,，切削溫度髙,。在相同切削條 件下，切削溫度比45鋼高100?200*0,刀刃熱磨損加劇,。高錳鋼塑性大,、韌性髙，斷屑,、排屑困難高錳鋼的沖擊韌度值高,，約為45鋼的8 倍，伸長率較大,，易產(chǎn)生鱗刺,，加工表面質(zhì)量不易保證。切屑強(qiáng)度大,，硬度髙,，斷屑困難。高錳鋼線膨脹系數(shù)大,，影響工件尺寸精度高錳鋼的線膨脹系數(shù)較大,，約為20X 10_SK—\在高的切削溫度下，易產(chǎn)生膨脹和變形,，影響加工精度,。同時(shí)，高錳鋼的伸長率 隨溫度升高有所下降,，但超過600X,；時(shí)又很快增加。因此,，切削速度不宜過高,，以避免切削38 溫度過高而引起伸長率增加，使切削加工困難,。高強(qiáng)度鋼銑削加工的特點(diǎn)高強(qiáng)度鋼是指那些強(qiáng)度,、硬度都很高，同時(shí)又具有很好韌性和塑性的合金鋼,。高強(qiáng)度鋼 按含有合金元素成分不同,，可分為鉻鋼、錳鋼,、鎳鋼,、鉻鎳鋼,、鉻錳鋼、鉻鉬鋼,、錳硅鋼等,。如 40Cr、40CrSi,、30CrMnSi,、30CrMoMnSiNi2、45CrNiMoV 等,。高強(qiáng)度鋼銑削加工 特點(diǎn)如下,。切削力大高強(qiáng)度鋼的室溫強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度在1.47GPa以上,，淬火的硬度非常 高,，故銑削時(shí)變形困難，切削力大,。切削溫度髙高強(qiáng)度鋼銑削中消耗的功多,，產(chǎn)生的熱量大，且高強(qiáng)度鋼的熱導(dǎo)率 低,，所以切削溫度高,。刀具磨損快，容易崩刃打刀高強(qiáng)度鋼加工中,，由于切削力大,，切削溫度高，使 得刀具磨損快,；同時(shí)切屑與前刀面接觸長度短,，應(yīng)力集中在刀尖處,，容易使刀具崩刃 打刀,。 斷屑困難高強(qiáng)度鋼是具有很高韌性和塑性的合金鋼，銑削加工中斷肩排屑困難,。不銹鋼銑削加工的特點(diǎn)塑性高,，加工硬化嚴(yán)重，切削力大不銹鋼塑性大,，其伸長率超過45鋼1.5倍以 上,，切削加工時(shí)塑性變形大，加工硬化嚴(yán)重,，使總切削力增大,，其單位切削力比正火45鋼 要高出25%以上。易粘刀,，損壞刀具,，生成積屑瘤,，影響加工表面質(zhì)量不銹鋼材料在切削過程中， 切屑與刀具粘結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重,，容易造成刀具表面剝落,。另外,，由于粘結(jié)嚴(yán)重,，容易形成積屑 瘤，使已加工表面粗糙度增大,。對含碳量低的馬氏體不銹鋼尤為嚴(yán)重,。 切削溫度高,，刀具容易磨損切削不銹鋼時(shí)，由于切削力大,，消耗功率多,，故產(chǎn)生 的切削熱也多。再加上不銹鋼導(dǎo)熱性差,，其導(dǎo)熱率約為中碳鋼的1/2?1/4,大量切削熱集 中在切削區(qū)和刀屑接觸界面上,，不能及時(shí)傳出，從而使刀刃容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象,，在髙溫下失 去切削性能,。加之不銹鋼中的高硬度碳化物，在切削過程中直接與刀面接觸,、摩擦,，會使刀具加速磨損。切屑不易卷曲和折斷,，由于不銹鋼塑性高,，韌性大，且髙溫強(qiáng)度高,，切削時(shí)切屑不易卷曲和折斷,。若切屑不能 及時(shí)排出，易造成堵屑現(xiàn)象,，會擠壞和劃傷已加工表面,，甚至崩壞刀刃。因此,，解決斷屑和排屑是不銹鋼銑削的難點(diǎn)之一,。不銹鋼的線膨脹系數(shù)大，影響加工精度不銹鋼的線膨脹系數(shù)比碳鋼和鑄鐵都大,， 約為碳素鋼的1.5倍,。在切削溫度的作用下，工件容易產(chǎn)生熱變形，故在精加工時(shí)易影響零 件的尺寸和形位精度,。高溫合金的切削加工特性高溫合金是難切削金屬材料中很難加工的材料,，其相對可加工性小于0.2?鐵基髙溫合 金的相對可加工性僅為奧氏體不銹鋼的1/2左右，而鎳基高溫合金的相對可加工性更差,，且隨抗熱性能的提高而降低,。高溫合金難切削的主要原因如下。 (1)單位切削力大,，約為切削中碳鋼的2?3倍,。高溫合金含有大量的合金元素，其高 溫強(qiáng)度很高,，約為45鋼的6. 5倍,，抗塑性變形能力強(qiáng)，這是切削力大的主要原因,；其次是 高溫合金加工硬化嚴(yán)重,，其已加工表面的硬度往往比基體硬度高出50%?100%,冷硬程度 的增加，使切削力進(jìn)一步增加,；其次是高溫合金塑性好,，加工中塑性變形大、切削力大,。此外,，還由于切屑與前刀面接觸長度加大，摩擦力增大,，使切削力也隨之增大,。 切削髙溫合金時(shí)，由于變形抗力大,，刀面與切肩及工件表面間的摩擦劇烈,，消耗功 率多，因此加工高溫合金時(shí)要比加工一般鋼材產(chǎn)生的切削熱多,。且高溫合金的熱導(dǎo)率很低,，只有45鋼的1/3?1/4，故切削熱從切削區(qū)向外傳出很慢,，大部分切削熱集中在切削區(qū),，故 使切削區(qū)的平均溫度高達(dá)750?10001C,約比切削45鋼要高出3001C左右,。刀具磨損劇烈,，耐用度低。在切削高溫合金時(shí),，由于切削溫度高,，在切削中產(chǎn)生的 擴(kuò)散磨損與氧化磨損要比加工一般鋼材嚴(yán)重。高溫合金中含大量合金元素的碳化物、氮化物,、硼化物及金屬間化合物等硬質(zhì)點(diǎn),，其高溫硬度很高，故在切削加工中其磨粒磨損特別嚴(yán) 重,。高溫合金中多含有與刀具材料相同的合金元素,，在切削加工中，由于親和力的作用,，易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象,，造成的粘結(jié)磨損比加工一般鋼材嚴(yán)重。由于上述原因,，在切削髙溫合金時(shí),， 刀具除后刀面產(chǎn)生磨損外，還常在前刀面產(chǎn)生磨損,，這種磨損嚴(yán)重時(shí),，會使刀刃大塊崩損。易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺,，影響加工精度與表面質(zhì)量,。銑削高溫合金時(shí)，由于切削溫度高,，易使刀具和工件的尺寸與形狀發(fā)生變化,，影響加工精度。且在切削過程中易產(chǎn)生積屑瘤 與鱗刺,，影響加工表面質(zhì)量,。
加工余量是指加工過程中，所切去的金屬層厚度,。加工余量有工序加工余量和加工總余量之分,。實(shí)際加工中，余量太大,，會造成材料及工時(shí)浪費(fèi),，增加機(jī)床、刀具及動(dòng)力消耗,；余量太小,，則無法消除上一道工序留下的誤差、表面缺陷和本工序的裝夾誤差,。因此,，應(yīng)根據(jù)影響余量大小的因素合力確定加工余量。確定加工余量的方法有如下三種,。1,、 查表法 根據(jù)生產(chǎn)時(shí)間和試驗(yàn)研究,，已將毛坯余量和各種工序的工序余量數(shù)據(jù)匯編成手冊，在確定加工余量時(shí),，可從手冊中查得所需數(shù)據(jù),，然后結(jié)合本廠的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)男菡Ｔ摲椒壳皯?yīng)用最為廣泛,。2,、 經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法 該法是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來確定加工余量的。一般而言,，為防止加工余量不足而產(chǎn)生廢品,，往往估計(jì)的余量都偏大，所以該法只適用于單間,、小批量生產(chǎn),。3、 分析計(jì)算法 是根據(jù)加工余量計(jì)算公式和一定的實(shí)驗(yàn)資料,，通過計(jì)算確定加工余量的一種方法,。采用這種方法確定的加工余量比較合理，但必須有比較全面可靠的試驗(yàn)資料及先進(jìn)的計(jì)算手段,，該法在生產(chǎn)中應(yīng)用與大批量生產(chǎn),。 確定加工余量的基本原則在保證加工質(zhì)量的前提下，盡量減少加工余量,。最小加工余量的數(shù)值應(yīng)保證能將具有各種缺陷和誤差的金屬層切去,，從而提高加工面的質(zhì)量和精度。一般最小加工余量的大小主要有下列因素決定：（1） 上工序的表面粗糙度,；（2） 上工序的表面缺陷深度,；（3） 上工序的空間偏差；（4） 上工序的形狀誤差,；（5） 上工序的裝夾誤差,。在具體確定工序間的加工余量時(shí)應(yīng)根據(jù)下列條件確定大小（1） 在最后的工序,，加工余量應(yīng)保證得到圖樣上規(guī)定的表面粗糙度和精度要求,；（2） 考慮加工方法、設(shè)備和刀具的剛性,；（3） 考慮零件熱處理引起的變形,；（4） 考慮唄加工零件的大小。零件愈大,，由于切削力,、內(nèi)應(yīng)力引起的變形也會增加，因此要求加工余量也相應(yīng)的大一些,。 確定工序間加工余量必須注意的是：國內(nèi)外一切推薦的數(shù)據(jù)都是在一定條件下得出來的結(jié)果,，因此在借鑒這些數(shù)據(jù)時(shí),，都要結(jié)合本單位或本企業(yè)的實(shí)際工藝條件先進(jìn)行使用,，在做適當(dāng)調(diào)整后在進(jìn)行推廣應(yīng)用,。