【正文】 異形件是外形不規(guī)則的零件，大多需要點、線、面多工位混合加工，如支架、基座、樣板、靠模等。對于加工工位較多，工作臺需多次旋轉(zhuǎn)角度才能完成的零件，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，可選立式加工中心，從一端進(jìn)行加工。龍門式加工中心的形狀與龍門銑床相似，主軸多為垂直設(shè)置，除自動換刀裝置外，還帶有可更換的主軸附件，數(shù)控裝置的功能也較齊全，能夠一機(jī)多用，尤其適用于加工大型或形狀復(fù)雜的零件，如飛機(jī)上的梁、框、壁板等。通常都帶有可進(jìn)行分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動的工作臺。一般具有三個直線運(yùn)動坐標(biāo)，并可在工作臺上安裝一個水平軸的數(shù)控回轉(zhuǎn)臺，用以加工螺旋線零件。 在適當(dāng)?shù)臈l件下才能發(fā)揮最佳效益 加工中心上如果帶有自動交換工作臺，可實現(xiàn)一個工作臺在加工的同時，另一個工作臺完成工件的裝夾，從而大大縮短輔助時間，提高加工效率。所有的加工中心都有防護(hù)門，加工時，將防護(hù)門關(guān)上，能有效防止人身傷害事故。 五、自動裝夾 二、NURBS插補(bǔ)隨著時代的發(fā)展，對數(shù)控銑床的要求也日益提高，越來越多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用在數(shù)控銑床上，使其功能日趨豐富，以適應(yīng)不斷變化的需要。 ②刀槽定位面精度 在數(shù)控銑削加工中會遇到各種各樣的加工表面，如各類平面、垂直面、直角面、直槽、曲底直槽、型腔、斜面、斜槽、曲底斜槽、曲面等。 下面主要介紹一下常用的銑刀： ①立銑刀 轉(zhuǎn)角一般有 3 0 176。 ②中心冷卻刀柄 用于裝夾直徑在 13mm 以下的中心鉆、直柄麻花鉆等。 ②高速刀柄 采用側(cè)向夾緊，適用于切削力大的加工，但一種尺寸的刀具需對應(yīng)配備一種刀柄，規(guī)格較多。 ②二面約束 如圖 48 所示，模塊式刀柄比整體式多出中間連接部分，裝配不同刀具時更換連接部分即可，克服了整體式刀柄的缺點，但對連接 精度、剛性、強(qiáng)度等都有很高的要求。由于標(biāo)準(zhǔn)繁多，我們在機(jī)床使用時務(wù)必注意，所具備的刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)必須與所使用的機(jī)床相適應(yīng)，如在我國，由于較多購進(jìn)德國及美國機(jī)床，按機(jī)床要求便較多地使用其標(biāo)準(zhǔn)刀具。在數(shù)控銑床上使用的工作臺主要有下列幾種： 四、自動切屑清除裝置 二、刀具自動夾緊機(jī)構(gòu) 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 由進(jìn)給電機(jī)和進(jìn)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，按照程序設(shè)定的進(jìn)給速度實現(xiàn)刀具和工件之間的相對運(yùn)動，包括直線進(jìn)給運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。加工面平行、垂直于水平面或與水平面成定角的零件稱為平面類零件，這一類零件的特點是：加工單元面為平面或可展開成平面。數(shù)控銑床一般通過 RS232C 接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入及輸出，包括加工程序和機(jī)床參數(shù)等。使用固定循環(huán)可以有效地簡化程序的編制。不同檔次的數(shù)控銑床的功能有較大的差別，但都應(yīng)具備以下主要功能。 全功能數(shù)控銑床 2 ） 工作臺縱、橫向移動，主軸升降。數(shù)控銑床種類很多，按其體積大小可分為小型、中型和大型數(shù)控銑床，其中規(guī)格較大的，其功能已向加工中心靠近，進(jìn)而演變成柔性加工單元。 采用手動換刀，刀具裝夾方便 要實現(xiàn) C 軸功能，數(shù)控車床必須配置動力刀架并使用旋轉(zhuǎn)刀具，此時由刀具作主運(yùn)動。 如圖 36 所示，根據(jù)需要，數(shù)控車床上也可以配置諸如機(jī)內(nèi)對刀儀、自動排屑器、工件接收器等，以增加其功能 。加工長軸類零件時需要使用尾座，數(shù)控車床尾座如圖 35 所示。 其橫向進(jìn)給傳動系統(tǒng)是帶動刀架作橫向（X 軸）移動的裝置，它控制工件的徑向尺寸；縱向進(jìn)給裝置是帶動刀架作軸向（Z 軸）運(yùn)動的裝置，它控制工件的軸向尺寸。主軸所采用的支承結(jié)構(gòu)適宜低速大載荷的需要。前支承由一個圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 11 和一對角接觸球軸承 10 組成，軸承 11 用來承受徑向載荷，兩個角接觸球軸承一個大口向外（ 朝向主軸前端 ），另一個大口向里（朝向主軸后端），用來承受雙向的軸向載荷和徑向載荷。和75176。但是水平床身由于下部空間小，故排屑困難。二、數(shù)控車床的布局 固定循環(huán)功能 車削中心的主體是數(shù)控車床，配有動力刀座或機(jī)械手，可實現(xiàn)車、銑復(fù)合加工，如高效率車削、銑削凸輪槽和螺旋槽。 二、按可控軸數(shù)分 兩軸控制 目前應(yīng)用較多的是中等規(guī)格的兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床。數(shù)控車床大都采用了液壓卡盤，夾緊力調(diào)整方便可靠，同時也降低了操作工人的勞動強(qiáng)度。 三、刀具結(jié)構(gòu)與刀具材料 三、數(shù)控機(jī)床床身類型工件變更時，需重調(diào)刀具順序，操作煩瑣，且加工同一工件中刀具不能重復(fù)使用。鏈?zhǔn)降稁?結(jié)構(gòu)緊湊，容量大，鏈環(huán)的形狀也可隨機(jī)床布局制成各種形式而靈活多變，還可將換刀位突出以便于換刀，應(yīng)用較為廣泛。 刀庫容量 使用刀庫換刀 二、對自動換刀裝置的要求 絕對式測量是指被測任一點均從固定的零點起算，被測點均有對應(yīng)編碼。二、對檢測裝置的要求滾動導(dǎo)軌與滑動導(dǎo)軌相比，其靈敏度高，摩擦系數(shù)小，且動、靜摩擦系數(shù)相差很小，因而運(yùn)動均勻，尤其是在低速移動時，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；定位精度高， μ m ；牽引力小 ，移動輕便 ；磨損小，精度保持性好，使用壽命長。分度工作臺一般只能回轉(zhuǎn)規(guī)定的角度 ( 如 90、 60 和 45 度 等 ) 。 四、進(jìn)給系統(tǒng)傳動部件 滾珠絲杠螺母副 直流伺服電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)主軸的冷卻以減少軸承及切割磁力線發(fā)熱，有效控制熱源為主。數(shù)控機(jī)床主軸軸承的支承形式、軸承材料、安裝方式均不同于普通機(jī)床，其目的是保證足夠的主軸精度。 采用同步齒形帶傳動有足夠的傳動精度就目前應(yīng)用來看，F(xiàn)ANUC(日本)、SIEMENS(德國)、FAGOR(西班牙)、HEIDENHAIN(德國)、MITSUBISHI(日本)等公司的數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品 ， 在數(shù)控機(jī)床行業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位；我國數(shù)控產(chǎn)品以華中數(shù)控、航天數(shù)控為代表，也已將高性能數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。對系統(tǒng)中出現(xiàn)的不正常情況進(jìn)行檢查、定位，包括聯(lián)機(jī)診斷和脫機(jī)診斷。在位置控制中通常還要完成位置回路的增益調(diào)整、各坐標(biāo)方向的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償，以提高機(jī)床的定位精度。插補(bǔ)程序在每個插補(bǔ)周期運(yùn)行一次，在每個插補(bǔ)周期內(nèi)，根據(jù)指令進(jìn)給速度計算出一個微小的直線數(shù)據(jù)段。編程所給的刀具移動速度，是在各坐標(biāo)的合成方向上的速度。 四、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)原點 方向：退刀即遠(yuǎn)離工件方向為正方向。 標(biāo)準(zhǔn)：右手笛卡兒直角坐標(biāo)系——拇指為 X 向，食指為 Y 向，中指為 Z 向。數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系是為了確定工件在機(jī)床中的位置，機(jī)床運(yùn)動部件特殊位置及運(yùn)動范圍，即描述機(jī)床運(yùn)動，產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息而建立的幾何坐標(biāo)系。其中，（ a ）、（ b ）為 T 形床身布局，工作臺支承于床身，剛度好，工作臺承載能力強(qiáng)； （ c ）、（ d ）工作臺為十字形布局，其中（ c ）主軸箱懸掛于單立柱一側(cè)，使立柱受偏載，（ d ）主軸箱裝在框式立柱中間，對稱布局，受力后變形小，有利于提高加工精度。 有更好的宜人性 三、數(shù)控機(jī)床的性能指標(biāo) 數(shù)控機(jī)床的工作大致有如下幾個過程，見圖 22 。輸入裝置可將不同加工信息傳遞于計算機(jī)。隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機(jī)床制造商追求的目標(biāo)。5μm ；精密級加工中心的加工精度則從177。工業(yè)化國家經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的50%（日本）至68%（美國）是由制造業(yè)創(chuàng)造的，制造業(yè)對發(fā)展國家經(jīng)濟(jì)有決定性的影響，而發(fā)展機(jī)床業(yè)是發(fā)展制造業(yè)的根本。 多坐標(biāo)聯(lián)動 數(shù)控系統(tǒng)控制幾個坐標(biāo)軸按需要的函數(shù)關(guān)系同時協(xié)調(diào)運(yùn)動，稱為坐標(biāo)聯(lián)動，按照聯(lián)動軸數(shù)可以分為： 兩軸聯(lián)動 半閉環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)是指不帶反饋裝置的控制系統(tǒng)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動線路和步進(jìn)電機(jī)組成，如圖 14 所示。由于加工中心能有效地避免由于多次安裝造成的定位誤差，所以它適用于產(chǎn)品更換頻繁、零件形狀復(fù)雜、精度要求高、生產(chǎn)批量不大而生產(chǎn)周期短的產(chǎn)品。采用數(shù)控機(jī)床有利于向計算機(jī)控制與管理生產(chǎn)方面發(fā)展，為實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化創(chuàng)造了條件。加工對象改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，體現(xiàn)出很好的適應(yīng)性，可大大節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。 數(shù)控機(jī)床（Numerical Control Machine Tools）是用數(shù)字代碼形式的信息（程序指令），控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動速度和軌跡進(jìn)行自動加工的機(jī)床，簡稱數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床是在機(jī)械制造技術(shù)和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其過程大致如下： 60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺計算機(jī)直接控制多臺機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)（簡稱 DNC），又稱群控系統(tǒng)；采用小型計算機(jī)控制的計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（簡稱 CNC），使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計算機(jī)化為特征的第四代。 一、數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的區(qū)別 由于整個加工過程采用程序控制，數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備工作較為復(fù)雜，包含工藝確定、程序編制等。 一、按加工方式和工藝用途分類 普通數(shù)控機(jī)床 如圖 11 所示，點位控制是指數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具或工作臺從一點移至另一點的準(zhǔn)確定位，然后進(jìn)行定點加工，而點與點之間的路徑不需控制。 輪廓控制數(shù)控機(jī)床 兩軸半聯(lián)動 多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高、程序編制復(fù)雜，適于加工形狀復(fù)雜的零件，如葉輪葉片類零件。 柔性自動化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。 可編程控制器 數(shù)控加工的準(zhǔn)備過程較復(fù)雜，內(nèi)容多，含對零件的結(jié)構(gòu)認(rèn)識、工藝分析、工藝方案的制訂、加工程序編制、選用工裝、輔具及其使用方法等。 一、對數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的基本要求 有良好的靜剛度、動剛度 有更小的熱變形 二、數(shù)控機(jī)床布局特點 不同布局有不同的運(yùn)動分配及工藝范圍不同的機(jī)床布局使機(jī)床操作中不少工作（如工件、刀具裝卸、切屑清理、加工觀察等）方便程度不同。 一、數(shù)控系統(tǒng)的組成與作用數(shù)控系統(tǒng)的組成 零件程序及控制參數(shù)、補(bǔ)償量等數(shù)據(jù)的輸入，可采用光電閱讀機(jī)、鍵盤、磁盤、連接上級計算機(jī)的DNC 接口、網(wǎng)絡(luò)等多種形式。刀具補(bǔ)償 I/O 處理主要處理CNC裝置面板開關(guān)信號，機(jī)床電氣信號的輸入、輸出和控制(如換刀、換擋、冷卻等) 。 數(shù)控系統(tǒng)類型 以小型計算機(jī)、微處理器、工控PC機(jī)為特征的軟件數(shù)控系統(tǒng)，即CNC系統(tǒng)，現(xiàn)今使用的均為CNC系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)的作用就是產(chǎn)生不同的主軸切削速度以滿足不同的加工條件要求。 噪聲低，運(yùn)動平穩(wěn)該方式主軸箱及主軸結(jié)構(gòu)簡單，主軸部件剛性好；傳動效率高、平穩(wěn)、噪聲小；不需潤滑；但由于輸出扭矩小，低速性能不太好，在中檔機(jī)床中應(yīng)用較多。滿足刀具交換時，刀柄鍵槽位置必須固定的要求。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)負(fù)責(zé)接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖指令，并經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動執(zhí)行件實現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動。一般用于中檔數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床上一般采用滾珠絲杠， 如圖 2 19 所示，它可將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，滿足進(jìn)給系統(tǒng)減少摩擦的基本要求。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺外觀上與分度工作臺相似，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功用大不相同。 （ 1 ） 滑動導(dǎo)軌 三、檢測裝置的分類直接測量與間接測量位置檢測指對運(yùn)動部件的位置作測量，而速度檢測則是對運(yùn)動件速度作測量（如測速發(fā)電機(jī)）。 三、換刀形式 回轉(zhuǎn)刀架換刀 四、刀具交換裝置 刀庫容量小，不能滿足加工需要；容量過大，又會使刀庫尺寸大，占地面積大，選刀過程時間長，且刀庫利用率低，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，造成很大浪費(fèi)。鼓輪式或格子式刀庫 占地小，結(jié)構(gòu)緊湊，容量大，但選刀、取刀動作復(fù)雜，多用于 FMS 的集中供刀系統(tǒng)。任意選刀是刀具均有自己的代碼，加工中任選且可重復(fù)使用，也不用放于固定刀座，裝刀、選刀都較方便。 一、刀具系統(tǒng)作用 與普通刀具不同，數(shù)控刀具在結(jié)構(gòu)上對尺寸精度要求很高，以滿足較高的定位精度及重復(fù)定位精度要求，與之對應(yīng)的是，刀架或刀柄等接口部分的制造精度亦很高。 模塊三 數(shù)控車床數(shù)控車床采用封閉防護(hù)裝置可防止切屑或切削液飛出，給操作者帶來意外傷害。數(shù)控車床都采用了自動回轉(zhuǎn)刀架，在加工過程中可自動換刀，連續(xù)完成多道工序的加工。最為常用的數(shù)控車床，其主軸處于水平位置。 多軸控制 不同數(shù)控車床其功能也不盡相同，各有特點，但都應(yīng)具備以下主要功能。 恒線速度車削 和90176。數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)一般采用直流或交流無級調(diào)速電動機(jī)，通過皮帶傳動，帶動主軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)自動無級調(diào)速及恒線速度控制。主軸的支承形式為前端定位，主軸受熱膨脹向后伸長。具體進(jìn)給傳動部件可參見模塊二相關(guān)內(nèi)容 。兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床，一般都采用 6～12 工位轉(zhuǎn)塔式刀架。數(shù)控車床除了具有前述主要功能外，還常常具有下列一些拓展功能。非徑向、軸向坐標(biāo)（假設(shè)方向），類似銑削功能，主軸可實現(xiàn)分度或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 模塊四 數(shù)控銑床 一般為三坐標(biāo)聯(lián)動 立式數(shù)控銑床的主軸軸線與工作臺面垂直，是數(shù)控銑床中最常見的一種布局形式。 立臥兩用數(shù)控銑床 高速銑削數(shù)控銑床 完成數(shù)控銑削加工所應(yīng)具備的最基本功能之一，可分為平面直線插補(bǔ)、空間直線插補(bǔ)、逼近直線插補(bǔ)等。一般包括刀具半徑補(bǔ)償、刀具長度補(bǔ)償、刀具空間位置補(bǔ)償功能等。 孔及螺紋 一、主