【正文】 帶有鍵槽、徑向孔或端面有分布孔系以及有曲面的盤(pán)套或軸類(lèi)零件，還有具有較多孔加工的板類(lèi)零件，適宜采用加工中心加工。 四、盤(pán)、套、板類(lèi)零件 就加工的可能性而言，在不出現(xiàn)加工干涉區(qū)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。 箱體類(lèi)零件是指具有一個(gè)以上的孔系，并有較多型腔的零件，這類(lèi)零件在機(jī)械、汽車(chē)、飛機(jī)等行業(yè)較多，如汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱體，機(jī)床的床頭箱、主軸箱，柴油機(jī)缸體，齒輪泵殼體等。其主要加工對(duì)象有以下四類(lèi)： 一、箱體類(lèi)零件 臥式加工中心調(diào)試程序及試切時(shí)不便觀察，加工時(shí)不便監(jiān)視，零件裝夾和測(cè)量不方便，但加工時(shí)排屑容易，對(duì)加工有利。 立式加工中心的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，價(jià)格相對(duì)較低，應(yīng)用廣泛。 指主軸軸線為垂直狀態(tài)設(shè)置的加工中心。 一、立式加工中心 加工中心的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和快速定位精度高，可以通過(guò)切削參數(shù)的合理選擇，充分發(fā)揮刀具的切削性能，減少切削時(shí)間，且整個(gè)加工過(guò)程連續(xù)，各種輔助動(dòng)作快，自動(dòng)化程度高，減少了輔助動(dòng)作時(shí)間和停機(jī)時(shí)間，因此，加工中心的生產(chǎn)效率很高。 高自動(dòng)化、高精度、高效率 在加工中心上一次裝夾可以完成銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸、攻絲等加工，工序高度集中。加工完成后利用機(jī)床上的裝置進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，可有效縮短測(cè)量時(shí)間，提高效率，同時(shí)精度亦可得到保證。 六、自動(dòng)測(cè)量 在一些數(shù)控銑床上可以利用伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，使其連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)、銑復(fù)合加工，大大擴(kuò)展加工工藝范圍 。 三、直接驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 若無(wú)此功能，螺紋銑削亦可采用圓弧插補(bǔ)加以逼近，但計(jì)算工作量大，計(jì)算速度、機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)容量都將受到很大影響。一定按規(guī)定選擇對(duì)應(yīng)的工具，如扳手的大小、長(zhǎng)短等。 ④專(zhuān)用工具裝夾 刀片的安裝直接影響到刀具的精度、刀片的剛度、受力，繼而直接影響刀具工作質(zhì)量。 刀片安裝 球頭銑刀主要用于曲面加工，在加工曲面時(shí)，一般采用三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方式具有多樣性，可根據(jù)刀具性能和曲面特點(diǎn)選擇或設(shè)計(jì)。 這里僅以最為常見(jiàn)的彈簧夾頭刀柄舉例說(shuō)明： （ 1 ）將刀柄放入卸刀座并鎖緊； （ 2 ）根據(jù)刀具直徑選取合適的卡簧， 清潔工作表面； （ 3 ）將卡簧裝入鎖緊螺母內(nèi)； （ 4 ）將銑刀裝入卡簧孔內(nèi)，并根據(jù)加工深度控制刀具懸伸長(zhǎng)度； （ 5 ）用扳手將鎖緊螺母鎖緊； （ 6 ）檢查，將刀柄裝上主軸；、 60 176。當(dāng)同一方向的加工內(nèi)容較多時(shí)，如位置相近的孔系，采用多軸刀柄可以有效地提高加工效率。 ③多軸刀柄 用于自動(dòng)攻絲時(shí)裝夾絲錐，一般具有切削力限制功能。 ⑥絲錐刀柄 用于與面銑刀盤(pán)配套使用 。 ②面銑刀刀柄 裝刀時(shí)加熱孔，靠冷卻夾緊，使刀具和刀柄合二為一，在不經(jīng)常換刀的場(chǎng)合使用。 ④冷縮夾緊式刀柄 使用較多。（ 3 ）按刀具夾緊方式分 ①?gòu)椈蓨A頭刀柄 刀柄的強(qiáng)度、剛性、耐磨性、制造精度以及夾緊力等對(duì)加工有直接的影響。 一、數(shù)控銑削刀具系統(tǒng)要求 刀具切削部分幾何參數(shù)及其切削參數(shù)須規(guī)范化、合理化； 刀具切削部分材料及切削參數(shù)選擇必須與工件材料相匹配； 刀具磨損及耐用度值規(guī)定必須合理； 刀片在刀具中的定位方式及其結(jié)構(gòu)必須優(yōu)化； 刀具安裝后在機(jī)床中的定位應(yīng)保持一定精度； 換刀后刀具應(yīng)在機(jī)床中仍有高的重復(fù)定位精度； 刀具的刀柄應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度及耐磨性； 刀柄及其工具對(duì)機(jī)床的重量影響應(yīng)有相應(yīng)的控制； 刀片、刀柄切入的位置、方向必須正確； 刀片、刀柄各參數(shù)應(yīng)通用化、規(guī)格化、系列化； 1工具系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化。圓形工作臺(tái) 使用最多，以表面上的 T 形槽與工件、附件等連接，基準(zhǔn)一般設(shè)在中間。為了保持主軸錐孔的清潔，常采用的方法是使用壓縮空氣經(jīng)主軸內(nèi)部通道吹屑，清除主軸孔內(nèi)不潔。需注意的是，不同的機(jī)床，其刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不同，與之適應(yīng)的刀柄及拉釘規(guī)格亦不同。 主軸在結(jié)構(gòu)上要保證好良好冷卻潤(rùn)滑，尤其是在高轉(zhuǎn)速場(chǎng)合，通常采用循環(huán)式潤(rùn)滑系統(tǒng)。 輔助裝置 如液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置。數(shù)控銑床的主要技術(shù)參數(shù)包括工作臺(tái)面積、各坐標(biāo)軸行程、主軸轉(zhuǎn)速范圍、切削進(jìn)給速度范圍、定位精度、重復(fù)定位精度等，其具體內(nèi)容及作用詳見(jiàn)表 4 1 。 加工面為空間曲面的零件稱(chēng)為曲面類(lèi)零件，其特點(diǎn)是加工面不能展開(kāi)成平面，加工中銑刀與零件表面始終是點(diǎn)接觸示。 曲面類(lèi)零件 對(duì)于需要多次重復(fù)的加工動(dòng)作或加工區(qū)域，可以將其編成子程序，在主程序需要的時(shí)候調(diào)用它，并且可以實(shí)現(xiàn)子程序的多級(jí)嵌套，以簡(jiǎn)化程序的編寫(xiě)。 子程序功能 通過(guò)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)對(duì)加工程序進(jìn)行上述處理，控制加工，從而簡(jiǎn)化程序編制。刀具空間位置補(bǔ)償——曲面加工 鏡向、旋轉(zhuǎn)、縮放、平移 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償——設(shè)置刀具長(zhǎng)度 刀具半徑補(bǔ)償——平面輪廓加工 完成數(shù)控銑削加工所應(yīng)具備的最基本功能之一，可分為平面圓弧插補(bǔ)、逼近圓弧插補(bǔ)等。 圓弧插補(bǔ) 這種數(shù)控銑床采用全新的機(jī)床結(jié)構(gòu)（主體結(jié)構(gòu)及材料變化）、功能部件（電主軸、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給）和功能強(qiáng)大的數(shù)控系統(tǒng)，并配以加工性能優(yōu)越的刀具系統(tǒng)，可對(duì)大面積的曲面進(jìn)行高效率、高質(zhì)量的加工。這類(lèi)機(jī)床適應(yīng)性更強(qiáng)，應(yīng)用范圍更廣，尤其適合于多品種、小批量又需立臥兩種方式加工的的情況，但其主軸部分結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。大型數(shù)控立式銑床多采用龍門(mén)式布局，在結(jié)構(gòu)上采用對(duì)稱(chēng)的雙立柱結(jié)構(gòu)，以保證機(jī)床整體剛性、強(qiáng)度。 龍門(mén)式數(shù)控銑床 立式數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工件安裝方便，加工時(shí)便于觀察，但不便于排屑。 立式數(shù)控銑床一般為三坐標(biāo) （ X 、 Y 、 Z ）聯(lián)動(dòng) , 其各坐標(biāo)的控制方式主要有以下兩種： 1 ）工作臺(tái)縱、橫向移動(dòng)并升降，主軸只完成主運(yùn)動(dòng)。與數(shù)控車(chē)削相比，數(shù)控銑床有著更為廣泛的應(yīng)用范圍，能夠進(jìn)行外形輪廓銑削、平面或曲面型腔銑削及三維復(fù)雜型面的銑削，如各種凸輪、模具等，若再添加圓工作臺(tái)等附件（此時(shí)變?yōu)樗淖鴺?biāo)），則應(yīng)用范圍將更廣，可用于加工螺旋槳、葉片等空間曲面零件。 應(yīng)用廣泛經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床多采用半封閉式；全功能型數(shù)控銑床會(huì)采用全封閉式防護(hù)，防止冷卻液、切屑濺出，保證安全。與普通銑床相比，數(shù)控銑床具有以下特點(diǎn)： 半封閉或全封閉式防護(hù) 與 C 軸功能一樣，數(shù)控車(chē)床必須配置動(dòng)力刀架并使用旋轉(zhuǎn)刀具。如圖 313 所示，主軸完成一般機(jī)床中旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作，在實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、分度運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，與 X 、 Z 軸聯(lián)動(dòng)，可以完成端面螺旋槽等加工。 一、C 軸功能 尾座套筒的動(dòng)作與主軸互鎖，即在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，按動(dòng)尾座套筒退出按鈕，套筒不動(dòng)作，只有在主軸停止?fàn)顟B(tài)下，尾座套筒才能退出，以保證安全。排刀式刀架主要用于小型數(shù)控車(chē)床，適用于短軸或套類(lèi)零件加工。刀架是數(shù)控車(chē)床的重要部件，它安裝各種切削加工刀具，其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和工作效率。 脈沖編碼器用螺釘 5 固定在主軸箱體 9 上。前后支承所用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承的支承剛性好，允許的極限轉(zhuǎn)速高。螺釘 12 用來(lái)防止螺母 8 回松。交流主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪 15 把運(yùn)動(dòng)傳給主軸 7。主軸部件是機(jī)床實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件，結(jié)構(gòu)如圖 33 所示，其工作原理如下： （稱(chēng)為立式床身）角，常用的有45176。、45176。水平床身配上傾斜放置的滑板，并配置傾斜式導(dǎo)軌防護(hù)罩，這種布局形式一方面有水平床身工藝性好的特點(diǎn)，另一方面機(jī)床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小，且排屑方便。水平床身的工藝性好，便于導(dǎo)軌面的加工。 如圖 31 所示，數(shù)控車(chē)床由數(shù)控裝置、床身、主軸箱、刀架進(jìn)給系統(tǒng)、尾座、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、排屑器等部分組成。 一、數(shù)控車(chē)床的基本組成可對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行半徑補(bǔ)償，具備該功能的機(jī)床在編程時(shí)可不考慮刀具半徑，直接按零件輪廓進(jìn)行編程，從而使編程變得方便簡(jiǎn)單。 刀尖半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能 控制刀具沿直線進(jìn)行切削，在數(shù)控車(chē)床中利用該功能可加工圓柱面，圓錐面和倒角。 直線插補(bǔ)功能 一般采用開(kāi)環(huán)控制，具有 CRT 顯示、程序儲(chǔ)存、程序編輯等功能，加工精度不高，主要用于精度要求不高，有一定復(fù)雜性的零件。 三、按數(shù)控系統(tǒng)的功能分 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床 其主軸處于垂直位置。 立式數(shù)控車(chē)床 數(shù)控車(chē)床的主傳動(dòng)與進(jìn)給傳動(dòng)采用了各自獨(dú)立的伺服電機(jī)，使傳動(dòng)鏈變得簡(jiǎn)單、可靠，同時(shí)，各電機(jī)既可單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)。主、進(jìn)給傳動(dòng)分離數(shù)控車(chē)床大都采用斜床身結(jié)構(gòu)布局，排屑方便，便于采用自動(dòng)排屑機(jī)。采用自動(dòng)排屑裝置通常，選用通用夾具，在一次安裝中完成工件盡可能多表面的加工；當(dāng)工件品種和結(jié)構(gòu)變化較大時(shí)，可選用組合夾具；當(dāng)工件形狀復(fù)雜，不易安裝且批量較大時(shí)，可考慮設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。在數(shù)控加工中，速度要遠(yuǎn)高于普通加工，為適合因高速而帶來(lái)的高切削溫度及嚴(yán)重摩擦，而不致使刀具磨損過(guò)于迅速，數(shù)控加工刀具以硬質(zhì)合金為主，一般采用 YT 類(lèi)硬質(zhì)合金加工鋼料，YG 類(lèi)硬質(zhì)合金加工鑄鐵。刀具系統(tǒng)非常龐大，包含內(nèi)容極多：刀具種類(lèi)、規(guī)格、結(jié)構(gòu)、材料、參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等。 二、刀具系統(tǒng)內(nèi)容 數(shù)控機(jī)床床身用于支承機(jī)床中各零部件，并承受切削力。 一、數(shù)控機(jī)床床身作用 常有順序選刀和任意選刀兩種。 選刀方式 刀庫(kù)類(lèi)型 一般有盤(pán)式、鏈?zhǔn)郊肮妮喪降稁?kù)幾種。刀具交換方式常有兩種：采用機(jī)械手交換刀具和由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)交換刀具（刀庫(kù)移至主軸處換刀或主軸運(yùn)動(dòng)到刀庫(kù)換刀位置換刀）,其中以機(jī)械手換刀最為常見(jiàn)。各主軸頭預(yù)先裝好所需刀具，依次轉(zhuǎn)至加工位置，接通主運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。 更換主軸頭換刀 數(shù)控機(jī)床中一般為位置檢測(cè)，常用位置檢測(cè)元件及其特點(diǎn)、應(yīng)用詳見(jiàn)表 24 。間接測(cè)量是指以旋轉(zhuǎn)方式檢測(cè)裝置反映工作臺(tái)直線位移，該方法使用方便又無(wú)長(zhǎng)度限制，但精度要受機(jī)床傳動(dòng)鏈精度的影響。檢測(cè)裝置是對(duì)數(shù)控機(jī)床中運(yùn)動(dòng)部件的位置及速度進(jìn)行檢測(cè)，把測(cè)量信號(hào)作為反饋信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送回計(jì)算機(jī)與脈沖指令信號(hào)進(jìn)行比較，以控制驅(qū)動(dòng)元件正確運(yùn)轉(zhuǎn)。 一、檢測(cè)裝置作用貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)：摩擦特性好、耐磨性好、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、工藝性好、速度較低。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要作用是根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖信號(hào)，完成圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行各種圓弧加工或曲面加工，它也可以進(jìn)行分度工作。分度工作臺(tái)只能完成分度運(yùn)動(dòng),不能實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給，它是按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，在需要分度時(shí)將工作臺(tái)連同工件回轉(zhuǎn)一定的角度。 （ 1 ） 分度工作臺(tái) 該傳動(dòng)副傳動(dòng)效率高，摩擦力小，并可消除間隙，無(wú)反向空行程；但制造成本高，不能自鎖，尺寸亦不能太大，一般用于中小型數(shù)控機(jī)床的直線進(jìn)給。應(yīng)用極為普遍，主要用于中高檔數(shù)控機(jī)床。 交流伺服電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)為保證數(shù)控機(jī)床高的加工精度，要求其進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)有高的傳動(dòng)精度、高的靈敏度（響應(yīng)速度快）、工作穩(wěn)定、有高的構(gòu)件剛度及使用壽命、小的摩擦及運(yùn)動(dòng)慣量，并能清除傳動(dòng)間隙。 二、對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 自動(dòng)夾緊一般由液壓或氣壓裝置予以實(shí)現(xiàn)；而切屑清除則是通過(guò)設(shè)于主軸孔內(nèi)的壓縮空氣噴嘴來(lái)實(shí)現(xiàn)，其孔眼分布及其角度是影響清除效果的關(guān)鍵。自動(dòng)夾緊和切屑清除裝置 亦稱(chēng)一體化主軸、電主軸，由主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，電機(jī)、主軸合二為一，主軸為電機(jī)的轉(zhuǎn)子， 如圖 2 18 所示 。 采用主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng) 如圖 2 16 所示， 采用少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，用液壓撥叉自動(dòng)變速，電機(jī)主軸仍為無(wú)級(jí)變速，并實(shí)現(xiàn)主軸的正反啟動(dòng)、停止、制動(dòng)。 三、主傳動(dòng)系統(tǒng)的變速方式 采用變速齒輪傳動(dòng)可增加數(shù)控機(jī)床加工適應(yīng)性，便于選擇合理切削速度使切削過(guò)程始終處于最佳狀態(tài)。 二、對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 有較寬的調(diào)速范圍數(shù)控系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)是指數(shù)控系統(tǒng)的主要參數(shù)、功能指標(biāo)及關(guān)鍵部件的功能水平等方面，可參見(jiàn)表 22 。 數(shù)控系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo) （ 2 ）穩(wěn)定性 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)有穩(wěn)定的工作過(guò)程，使數(shù)據(jù)處理、運(yùn)算正確無(wú)誤，從而保證數(shù)控加工正常而高精度。CNC裝置的顯示主要為操作者提供方便，通常用于零件程序的顯示、參數(shù)顯示、刀具位置顯示、機(jī)床狀態(tài)顯示、報(bào)警顯示等。 顯示 位置控制處在伺服回路的位置環(huán)上， 這部分工作可以由軟件實(shí)現(xiàn)， 也可以由硬件完成。 位置控制 在有些CNC裝置中，對(duì)于機(jī)床允許的最低速度和最高速度的限制、軟件的自動(dòng)加減速等也在這里處理。通常CNC裝置的零件程序以零件輪廓軌跡編程，刀具補(bǔ)償作用是把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。CNC裝置在輸入過(guò)程中通常還要完成無(wú)效碼刪除、代碼校驗(yàn)和代碼轉(zhuǎn)換等工作。數(shù)控系統(tǒng)接受按零件加工順序記載機(jī)床加工所需的各種信息，并將加工零件圖上的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算、處理，然后發(fā)出控制命令，使刀具實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成零件加工過(guò)程。 數(shù)控系統(tǒng)的作用 圍繞X、Y、Z各軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及其正方向+A、+B、+C分別用其正方向右手定則判定。 順序：先 Z 軸，再 X 軸，最后 Y 軸。數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的確定依據(jù)為國(guó)際上統(tǒng)一的ISO841標(biāo)準(zhǔn)。 二、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系確定依據(jù) 如圖 210 為數(shù)控車(chē)床的三種不同布局方案，其中（ c ）為立床身，排屑最方便，切屑直接落入自動(dòng)排屑的運(yùn)輸裝置；（ b ）為斜床身，排屑亦較方便；（ a ）為橫床身，加工觀察與排屑均不易。其中，（ a ）主軸立式布置，上下