6.1

概述6.2

加工中心常見刀具的選擇6.3

加工中心工藝方案的制定6.4典型零件的加工工藝分析第6章加工中心的加工工藝6.1概述6.1.1工藝特點加工中心集銑削、鉆削、鉸削、鏜削、螺紋等加工工藝能力于一身，是功能較全的數(shù)控機床。因其有自動換刀裝置，所以它具有很強的加工能力和工藝手段。加工中心的工藝特點如下所述。

(1)加工精度和質(zhì)量高。加工精度高的原因一方面是能在一次裝夾中加工出許多部位，避免了工件多次裝夾所引起的定位誤差，有利于保證各加工部位的位置精度。另一方面是加工中心多采用半閉環(huán)，甚至全閉環(huán)的位置補償功能，有較高的定位精度和重復定位精度，在加工過程中產(chǎn)生的尺寸誤差能及時得到補償。加工質(zhì)量高的原因在于加工中心主軸轉(zhuǎn)速極高，最低轉(zhuǎn)速一般都在5000r/min以上，部分高檔加工中心轉(zhuǎn)速可達60000r/min，甚至更高，同時加工中心主軸轉(zhuǎn)速和各軸進給量均能實現(xiàn)無級調(diào)速，甚至具有自適應控制功能，能隨刀具和工件材質(zhì)及刀具參數(shù)的變化，把切削參數(shù)調(diào)整至最佳，從而最大限度地優(yōu)化各加工表面質(zhì)量。

(2)生產(chǎn)效率高。加工中心加工時，工序高度集中；而且機床具有良好的結構剛性，可以進行大切削量的切削；另外，加工中心移動部件選用了很高的空行程運動速度。所以，加工中心能夠有效地減少機動時間和輔助時間這兩部分時間。

(3)生產(chǎn)效益好。加工中心減少了機床、專用和通用工藝裝備、工人數(shù)量和占地面積；并且減小了周轉(zhuǎn)次數(shù)和運輸工作量，大大縮短了生產(chǎn)周期。

(4)簡化了生產(chǎn)調(diào)度和管理。利用加工中心進行生產(chǎn)有效地簡化了檢驗、工夾具和半成品的管理工作。加工中心的應用也存在一定的局限性。比如在加工中心上加工的零件不能進行時效，內(nèi)應力難以消除；對使用、維修和管理水平要求較高，要求操作者具有較高的技術水平；加工中心投資大，并且需配置其它輔助裝置，如刀具預調(diào)設備、數(shù)控工具系統(tǒng)等；多工序要集中加工，還要及時處理切屑等。6.1.2加工對象

1.既有平面又有孔系的零件加工中心由于具有自動換刀裝置，因此在一次安裝中，可以完成零件上平面的銑削，孔系的鉆削、鏜削、鉸削及攻螺紋等多個工步的加工。故既有平面又有孔系的零件是加工中心的首選加工對象，如箱體類零件和盤、套、板類零件。

(1)箱體類。如圖6-1所示為幾種箱體類零件。箱體零件一般都要加工孔系、輪廓和平面，公差要求尤其是形位公差要求較為嚴格，通常要經(jīng)過銑、鏜、鉆、擴、鉸、锪、攻絲等工序，使用的刀具、工裝較多，若在普通機床上進行加工需多次裝夾、找正，因此工藝復雜，加工周期長，成本高，而且更重要的是精度難以保證。而在加工中心上加工，一次裝夾就可以完成普通機床60%～95%的工序內(nèi)容，而且零件質(zhì)量穩(wěn)定，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。圖6-1幾種常見箱體類零件(a)組合機床主軸箱;(b)車床進給箱;(c)泵殼當加工工位較多、工作臺需多次旋轉(zhuǎn)角度才能完成的零件時，一般選用臥式加工中心；當加工的工位較少且跨距不大時，可選用立式加工中心。

(2)盤、套、板類零件。如圖6-2所示，這類零件端面上有平面、曲面和孔系，徑向常常分布一些徑向孔。端面分布有孔系、曲面的盤、套、板類零件宜選用立式加工中心。圖6-2盤類零件

2.復雜曲面類零件這類零件由復雜曲線、曲面組成，如凸輪類、葉輪類和模具類等零件。

(1)凸輪類。凸輪類零件有盤形凸輪、圓柱凸輪、圓錐凸輪和端面凸輪等，加工時，可根據(jù)凸輪表面的復雜程度，選用三軸、四軸或五軸聯(lián)動的加工中心。

2.復雜曲面類零件這類零件由復雜曲線、曲面組成，如凸輪類、葉輪類和模具類等零件。

(1)凸輪類。凸輪類零件有盤形凸輪、圓柱凸輪、圓錐凸輪和端面凸輪等，加工時，可根據(jù)凸輪表面的復雜程度，選用三軸、四軸或五軸聯(lián)動的加工中心。

(2)整體葉輪類。這類零件除具有一般曲面加工的特點外，還存在一些特殊的加工難點，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。整體葉輪包括航空發(fā)動機的壓氣機、空氣壓縮機、船舶水下推進器等。如圖6-3所示的壓縮機渦輪，其葉面是一個典型的三維空間曲面，加工這樣的曲面，可采用四軸以上聯(lián)動的加工中心。圖6-3壓縮機渦輪

(3)模具類。型腔模具包括諸如鍛壓、注塑及橡膠等模具的型腔或凹模，如圖6-4所示是連桿零件和連桿模具型腔。這類零件除具有曲面外，其上的曲面與模具其它加工表面的相對位置還有較嚴格的要求。所以采用加工中心加工模具，可使精加工基本在一次安裝中完成全部的機加工內(nèi)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。圖6-4模具類(a)連桿零件;(b)連桿模具型腔

3.外形不規(guī)則零件諸如支架、基座、樣板、靠模支架等異形件是外形不規(guī)則的零件。由于異形件的外形不規(guī)則，剛性一般較差，夾緊困難，切削變形難以控制，加工精度也難以保證，因此在普通機床上只能采取工序分散的原則加工，所需工裝多，周期長。這時可充分發(fā)揮加工中心工序集中的特點，只需一次或二次裝夾就可完成大部分甚至全部加工內(nèi)容。

4.周期性投產(chǎn)的零件用加工中心加工零件時，準備時間占很大比例。諸如工藝準備、程序編制、首件試切等，這些時間往往是單件基本時間的幾十倍。采用加工中心可以將這些準備時間的內(nèi)容儲存起來反復使用。對周期性投產(chǎn)的零件，加工中心的優(yōu)點尤其明顯。

5.加工精度要求較高和尺寸穩(wěn)定性好的中小批量零件由于加工中心加工的零件具有精度高、尺寸穩(wěn)定性好的特點，因此對加工精度要求較高的中小批量零件，選擇加工中心加工容易獲得較高的尺寸精度和形狀位置精度。

6.新產(chǎn)品試制中的零件新產(chǎn)品生產(chǎn)需要經(jīng)過反復地試驗、改進才能定型。選擇加工中心加工試制零件，可省去許多試制工裝。當零件形狀需要修改時，只需修改相的程序及適當?shù)卣{(diào)整夾具、刀具即可。6.1.3加工中心的選用

1.類型的選擇

(1)立式加工中心適用于單工位加工的零件，如箱蓋、端蓋和平面凸輪等。

(2)臥式加工中心適用于零件有多個相互垂直的加工面、需多次旋轉(zhuǎn)加工和位置精度要求較高的零件，如箱體、泵體、閥體和殼體等。由于臥式加工中心只能進行懸臂加工，因而不能在加工中設置支架等輔助裝置，應盡量使用剛性好的刀具，并解決刀具的振動和穩(wěn)定性問題?？傊瑥慕?jīng)濟性角度考慮，完成同樣的工藝內(nèi)容，如果立式加工中心能完成，則首先考慮選用立式加工中心。

(3)當工件尺寸較大，一般立柱式加工中心的工作范圍不足時，則應選用龍門式加工中心。當然，上述加工中心類型的選擇原則也不是絕對的。如果企業(yè)不具備各種類型的加工中心，則應從如何保證工件的加工質(zhì)量出發(fā)，靈活地選用設備類型。

2.精度的選擇加工中心的精度主要指定位精度和重復定位精度，反映了各軸運動部件的綜合精度，尤其是重復定位精度。重復定位精度反映了控制軸在行程內(nèi)任意點的定位穩(wěn)定性，是衡量控制軸能否可靠工作的基本指標。因此，所選用的加工中心應有必要的誤差補償功能，如螺旋誤差補償功能、反向間隙補償功能等。定位精度是指在控制軸行程內(nèi)任意一個點的定位誤差，它反映了在控制系統(tǒng)控制下的伺服執(zhí)行機構的運動精度。定位精度基本反映了加工精度，如表6-1所示為加工精度等級。一般來說，加工兩個孔的孔距誤差是定位精度的1.5～2倍。在普通型加工中心上加工，孔距精度可達IT8級，在精密型加工中心上加工，孔距精度可達IT6～7級。

3.功能的選擇

(1)坐標軸控制功能。坐標軸控制功能主要根據(jù)零件本身的形狀和加工要求來選擇。對于平面凸輪類零件，只需兩軸聯(lián)動加工；對于復雜曲面類零件，一般可以采用球頭銑刀進行三坐標聯(lián)動加工，加工精度較高，但效率較低；若加工中存在加工過切或加工盲區(qū)(如整體葉輪等)時，則必須采用四坐標或五坐標聯(lián)動的機床。

(2)工作臺分度功能。當零件在臥式加工中心上進行多工位加工時，機床的工作臺應具有分度功能。普通型的臥式加工中心多采用鼠齒盤定位的工作臺自動分度，分度定位精度較高，其分度定位間距有0.5°×720、1°×360、3°×120、5°×72等幾種，根據(jù)零件的加工要求選擇相應的分度定位間距。立式加工中心可配置數(shù)控分度頭。

4.刀庫容量的選擇刀庫容量要根據(jù)零件的加工工藝、工件一次安裝所需刀具的數(shù)量來確定刀庫容量。刀庫容量需留有余地，但不宜太大。表6-2是在中小型加工中心上加工典型零件時的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。一般來說，在立式加工中心上選用20把左右刀具容量的刀庫，在臥式加工中心上選用40把左右刀具容量的刀庫即可滿足一般的使用要求。6.2加工中心常見刀具的選擇

6.2.1刀柄

1.刀柄的類型及選擇刀柄是機床主軸與刀具之間的連接工具。刀柄要滿足機床主軸的自動松開和拉緊定位，并能準確地安裝各種切削刃具，適應機械手的夾持和搬運，適應在刀庫中儲存和識別等要求。加工中心上一般都采用7∶24的圓錐刀柄。這類刀柄不自鎖，換刀比較方便，具有較高的定位精度和剛性。加工中心刀柄已系列化和標準化（ISO7388／I和GB10944-1989）；其錐柄部分和機械手抓拿部分都有相應的國際和國家標準（ISO7388和GB10945-1989）。刀柄從結構形式上分為整體式和模塊式兩類，如圖6－6所示。整體式刀柄針對不同的刀具配備，其品種、規(guī)格繁多，給生產(chǎn)、管理帶來不便；模塊式刀柄雖然克服了上述缺點，但對連接精度、剛性、強度等都有很高的要求。如表6-3所示是加工中心常用的刀柄類型及應用。

2.刀柄選擇時的注意事項選擇加工中心用刀柄需注意以下幾點。

(1)綜合考慮選擇刀柄結構形式。對一些長期反復使用，不需要拼裝的簡單刀柄，如在零件外輪廓上加工時，可裝面銑刀刀柄、彈簧夾頭刀柄及鉆夾頭刀柄等以配備整體式刀柄。這樣，工具剛性好，價格便宜。當加工孔徑、孔深經(jīng)常變化的多品種、小批量零件時，以選用模塊式工具為宜。這樣可以取代大量整體式鏜刀柄。當使用的加工中心較多時，應選用模塊式工具。因為選用模塊式工具時其中間模塊可使各臺機床通用，能大大減少設備投資，提高工具利用率，同時也利于工具的管理與維護。

(2)刀柄數(shù)量應根據(jù)要加工零件的規(guī)格、數(shù)量、復雜程度以及機床的負荷等配置。一般加工中心刀庫只用來裝載正在加工零件所需的刀柄?？紤]到機床工作的同時，還有一定數(shù)量的刀柄正在預調(diào)或刀具修理，一般配置刀柄是所需刀柄的2～3倍。

(3)刀柄的柄部應與機床相配。加工中心的主軸孔多選定為不自鎖的7∶24錐度，盡管已經(jīng)有了相應的國際標準，但是與機床相配的刀柄柄部并沒有完全統(tǒng)一。我國近年來引進了許多國外的工具系統(tǒng)技術，現(xiàn)在國內(nèi)也有多種標準刀柄。標準不同，機械手抓拿槽的形狀、位置、拉釘?shù)男螤睢⒊叽缁蜴I槽尺寸也都不相同。所以在選擇刀柄時，要弄清楚選用的機床應配用符合哪個標準的工具柄部，要求工具的柄部應與機床主軸孔的規(guī)格(40號、45號、50號)相一致，工具柄部抓拿部位要能適應機械手的形態(tài)位置要求,拉釘?shù)男螤睢⒊叽缫c主軸里的拉緊機構相匹配。6.2.2常見刀具的選擇

1.常見孔加工刀具的種類加工中心加工內(nèi)容的多樣性決定了所使用刀具的種類很多，除各種類型的銑刀以外，加工中心使用比較多的是孔加工刀具，包括加工各種大小孔徑的麻花鉆、擴孔鉆、锪孔鉆、鉸刀、鏜刀、絲錐以及螺紋銑刀等。為了適應加工要求，這些孔加工刀具一般都采用硬質(zhì)合金材料且?guī)в懈鞣N涂層，分為整體式和機夾可轉(zhuǎn)位式兩類。

2.常見孔加工刀具的規(guī)格刀具尺寸包括直徑尺寸和長度尺寸?？准庸さ毒叩闹睆匠叽缫话愀鶕?jù)被加工孔直徑確定，特別是定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀)的直徑，完全取決于被加工孔直徑。刀具長度一般是指主軸端面到刀尖的距離，其選擇原則是：在滿足各個部位加工要求的前提下，盡可能減小刀具長度，以提高工藝系統(tǒng)的剛性。制定工藝時一般不需要準確確定刀具長度，只需要初步估算出刀具長度范圍，以方便刀具準備。6.3加工中心工藝方案的制定制定加工中心工藝方案是對工件進行數(shù)控加工的前期工藝準備工作，無論是手工編程還是自動編程，合理的工藝設計方案是編制數(shù)控加工程序的依據(jù)。加工中心工藝方案制定的內(nèi)容包括工藝分析和工藝設計（確定加工方法,劃分加工階段,加工順序,加工路線,裝夾方案和夾具的選擇,刀具的選擇以及切削用量的選擇等）。編程人員必須首先制定出加工工藝方案，然后再著手進行編程。6.3.1加工內(nèi)容的選擇當選擇并決定對某個零件在加工中心上加工后，需要進一步選擇零件上適合加工中心加工的表面。一般選擇下列表面在加工中心上加工。

(1)尺寸精度要求較高的表面。

(2)相互位置精度要求較高的表面。需要多次調(diào)整的工件必須在一次裝夾中完成各工序的表面。

(3)普通機床加工難以保證內(nèi)容的復雜曲線、曲面或難以通過測量調(diào)整進給的不開敞復雜型腔表面。

(4)反復加工相同結構元素的表面。在選擇和決定加工中心的加工內(nèi)容時，還要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期以及工序間的周轉(zhuǎn)情況等，要盡量合理利用加工中心，以達到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率及綜合經(jīng)濟效益都為最佳的目的。由于加工中心的工時費用高，因此在考慮工序負荷時，不僅要考慮機床加工的可能性，還要考慮加工的經(jīng)濟性。例如進行復雜的曲面加工，如果企業(yè)有多軸聯(lián)動的數(shù)控銑床，則在加工復雜的成形表面時，應優(yōu)先考慮數(shù)控銑床。6.3.2加工中心加工零件的工藝分析

1.結構工藝性結構工藝性除應符合第3章機械零件結構工藝性外，在加工中心上加工零件，其結構工藝性還應具備以下幾點要求。

(1)加工量要小，以便減少切削加工時間，降低成本。(2)零件上孔和螺紋的尺寸規(guī)格盡可能少，減少鉆頭、鉸刀及絲錐等刀具的數(shù)量，防止刀庫容量不足。

(3)零件尺寸盡量標準化，以便采用標準刀具。

(4)零件加工表面應具有加工的方便性和可能性。

(5)零件結構應具有足夠的剛性，以減少夾緊變形和切削變形。

2.定位基準的選擇加工中心定位基準的選擇應注意以下幾個問題。

(1)盡量以零件的設計基準作為定位基準。

(2)一次裝夾就能夠完成全部（大部分）較高精度、關鍵部位的加工。為了避免精加工后的零件再經(jīng)過加工，造成零件變形、磕碰、劃傷，除考慮一次完成盡可能多的加工內(nèi)容(如螺孔、自由孔、倒角、非重要表面等)外，最好將加工中心上完成的加工內(nèi)容安排在最后。

(3)當既要加工基準又要完成各工位的加工時，其定位基準的選擇需考慮便于各個表面都能被加工的定位方式，如箱體零件，最好采用一面兩銷的定位方案，以便刀具對其它表面進行加工。

(4)當零件的定位基準與設計基準不重合時，應認真分析裝配圖樣，通過尺寸鏈的計算，嚴格規(guī)定定位基準與設計基準間的公差范圍，以確保加工精度。對于帶有自動測量功能的加工中心，可在工藝中安排坐標系測量檢查工步，即每個零件加工前由程序自動控制用測頭檢測設計基準，系統(tǒng)將自動計算并修正坐標系，從而確保各加工部位與設計基準間的幾何關系。6.3.3加工中心的工藝設計加工中心的工藝設計主要考慮精度和效率兩方面。在保證零件質(zhì)量的前提下，要充分發(fā)揮機床的加工效率。工藝設計主要包括以下內(nèi)容。

1.加工方法的選擇加工中心常見的加工表面有平面、平面輪廓、曲面、孔和螺紋等。因此所選的加工方法要與零件的表面特征、所要求達到的精度及表面粗糙度相適應。平面、平面輪廓及曲面在鏜銑類加工中心上的加工方法就是銑削。經(jīng)粗銑的平面，尺寸精度可達IT12～14級(指兩平面之間的尺寸)，表面粗糙度Ra值可達12.5～50μm。經(jīng)粗、精銑的平面，尺寸精度可達IT7～9級，表面粗糙度Ra值可達1.6～3.2μm?？准庸し椒ū容^多，有鉆削、擴削、鉸削和鏜削等。大直徑孔還可采用圓弧插補方式進行銑削加工。對于直徑大于30mm的已鑄出或鍛出預制孔的孔加工，一般采用粗鏜—半精鏜—孔口倒角—精鏜的加工方案；孔徑較大的用立銑刀,采用粗銑—精銑的加工方案。有空刀槽時可用鋸片銑刀在半精鏜之后、精鏜之前銑削完成，也可用鏜刀進行單刀鏜削，但效率較低。對于直徑小于30mm的無預制孔的孔加工，通常采用锪平端面—打中心孔—鉆—擴—孔口倒角—鉸的加工方案；有同軸度要求的小孔，必須采用锪平端面—打中心孔—鉆—半精鏜—孔口倒角—精鏜(鉸)的加工方案。為了提高孔的位置精度，在鉆孔工序前必須安排锪平端面和打中心孔工步?？卓诘菇前才旁诎刖庸ぶ?、精加工之前，以防止孔內(nèi)產(chǎn)生毛刺。螺紋的加工根據(jù)孔徑大小的不同其方法也不同。一般情況下，直徑在M6～M20mm之間的螺紋，通常采用攻螺紋的加工方法。直徑在M6mm以下的螺紋，一般不在加工中心上攻螺紋（因為小直徑絲錐容易折斷）而是在加工中心上完成底孔加工，通過其它方法攻螺紋。直徑在M20mm以上的螺紋，可采用鏜刀片鏜削加工。

2.加工階段的劃分在加工中心上加工的零件，其加工階段的劃分主要根據(jù)零件是否已經(jīng)過粗加工以及加工質(zhì)量要求的高低、毛坯質(zhì)量的高低和零件批量的大小等因素確定。一般情況下，在加工中心上加工的零件已經(jīng)過粗加工，加工中心只是完成精加工，所以不必劃分加工階段。只有在加工中心加工之前未經(jīng)過粗加工，且加工質(zhì)量要求較高的零件，其主要表面才將粗、精加工分開進行。這樣可以使零件在粗加工后有一段時效過程(必要時還可以安裝人工時效處理)，以消除殘余應力，進而通過精加工可以消除工藝力引起的各種變形。但對加工精度要求不高，而毛坯質(zhì)量較高、加工余量不大、生產(chǎn)批量很小的零件或新產(chǎn)品試制中的零件，利用加工中心良好的冷卻系統(tǒng)，可把粗、精加工合并進行。但應劃分粗、精加工工序,粗加工工序采用較大的夾緊力，而精加工工序則采用較小的夾緊力。

3.加工順序加工順序的安排既要保證加工精度，又要使加工中心的功能得到合理、充分應用。除遵循“基面先行”、“先粗后精”、“先主后次”及“先面后孔”的一般工藝原則外，還應考慮以下幾點。

(1)若零件的尺寸精度要求較高，考慮零件尺寸精度、零件剛性和變形等因素，則采用同一表面粗加工、半精加工、精加工次序完成。

(2)若零件的加工位置公差要求較高，則全部加工表面按先粗加工，然后半精加工、精加工分開進行。

(3)在不影響精度的前提下，為了減少換刀次數(shù)及空行程，采取刀具集中原則。即用一把刀將零件上由該刀具所加工的所有表面全部完成，再換第二把刀。但對孔系加工中同軸度要求很高的孔，考慮到存在著重復定位誤差，就不能采取刀具集中原則，應在一次定位后，通過順序換刀，連續(xù)加工完該同軸孔系的全部孔后，再加工其它坐標位置的孔。

(4)每道工序盡量減少刀具的空行程移動量，按最短路線安排加工表面的加工順序。一般情況下可參照粗銑大平面—粗鏜孔、半精鏜孔—锪平端面—打中心孔—鉆孔—攻螺紋—平面和孔精加工(精銑、鉸、鏜等)的加工順序。當然還應根據(jù)具體情況，綜合運用以上原則，從而制定出較完善、合理的加工順序。

4.加工路線加工路線詳見6.3.4節(jié)內(nèi)容。

5.裝夾與夾具在確定裝夾方案時，僅需根據(jù)已選定的加工表面和定位基準來確定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具即可。

1)裝夾方案選擇應注意的問題

(1)必須保證最小的夾緊變形。工件在粗加工時，需要的夾緊力大，但要保證不能把工件夾變形。因此，必須慎重選擇夾具的支承點、定位點和夾緊點。如果采用了相應措施仍不能控制工件變形，則只能將粗、精加工分開，或者粗、精加工使用不同的夾緊力。

(2)夾具要盡量使在本次定位裝夾中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夾具不能和各工步刀具軌跡發(fā)生干涉，必須給刀具運動軌跡留有空間。當箱體外部沒有合適的夾緊位置時，可以利用內(nèi)部空間來安排夾緊裝置。一般情況下，每換一把新的刀具后，應通過移動坐標、回轉(zhuǎn)工作臺等將該刀具應切削的所有表面全部完成。盡量不要在加工中途更換夾緊點。若必須更換夾緊點時，要特別注意不能因更換夾緊點而破壞定位精度，必要時應在工藝文件中注明。

(3)考慮機床主軸與工作臺面之間的最小距離和刀具的裝夾長度。夾具在機床工作臺上的安裝位置應確保在主軸的行程范圍內(nèi)能使工件的加工內(nèi)容全部完成。尤其是在臥式加工中心上進行多工位加工時，工作臺要帶著工件旋轉(zhuǎn)，就要考慮零件(包括夾具)在機床工作臺上的最佳位置，該位置是在技術準備過程中根據(jù)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，這樣將影響加工精度和加工效率，也增大了出現(xiàn)不良品的可能性。

(4)小型零件或工序不長的零件，可以考慮在工作臺上同時裝夾幾件進行加工，以提高加工效率。例如，在加工中心工作臺上安裝一塊與工作臺大小一樣的平板，該平板既可作為大工件的基礎板，也可作為多個小工件的公共基礎板。

(5)自動換刀和交換工作臺時不能與夾具或工件發(fā)生干涉。

2)夾具結構的選擇目前常用的夾具類型有專用夾具、組合夾具、可調(diào)夾具、成組夾具以及工件統(tǒng)一基準定位裝夾系統(tǒng)。在選擇時要綜合考慮各種因素，選擇較經(jīng)濟、較合理的夾具形式。一般應注意以下幾個方面。

(1)夾具結構應力求緊湊、簡單。由于在加工中心上加工大多采用工序集中的原則，加工的部位較多，同時批量較小，零件更換周期短，因此夾具的標準化、通用化和自動化對加工效率的提高及加工費用的降低有很大的影響。一般夾具的選擇順序是：在單件生產(chǎn)中盡可能采用通用夾具，如三爪卡盤、臺鉗等；小批量生產(chǎn)時優(yōu)先考慮組合夾具和可調(diào)夾具；只有對批量較大，且周期性投產(chǎn)，加工精度要求較高的關鍵工序才設計專用夾具，以保證加工精度和提高裝夾效率。

(2)加工中心的夾具夾緊動作要迅速、準確，使用中要裝卸方便、省力、安全，盡量減少輔助時間。由于加工中心效率高，裝夾工件的輔助時間對加工中心加工效率影響較大，因此常采用氣動、液壓夾緊裝置。

(3)夾具應便于與機床工作臺面及工件定位面間定位連接。如圖6-7為加工中心常見的夾具定位方式。加工中心工作臺面上一般都有基準T形槽，轉(zhuǎn)臺中心有定位圓，臺面?zhèn)让嬗谢鶞蕮醢宓榷ㄎ辉?。固定方式一般用T形槽螺釘或工作臺面上的緊固螺孔，用螺栓或壓板壓緊。夾具上用于緊固的孔和槽的位置必須與工作臺上的T形槽和孔的位置相對應。圖6-7加工中心常見的夾具定位方式(a)側(cè)面定位;(b)中心孔定位;(c)T形槽定位;(d)基準槽定位;(e)基準孔定位

6.刀具的選擇刀具的正確選擇和使用是影響零件加工質(zhì)量的重要因素。對加工中心來說,要強調(diào)選用高性能刀具，充分發(fā)揮機床的效率，提高加工精度。國內(nèi)外加工中心正向著高速、高剛性和大功率方向發(fā)展。這就要求刀具必須具有能夠承受高速切削和強力切削的性能，而且要穩(wěn)定。一般盡可能選用可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具，精密鏜孔等還可以選用性能更好、更耐磨的立方氮化硼和金剛石刀具。加工中心加工零件的最大弱點是刀具工作時處于懸臂狀態(tài)，在加工過程中不能設置鏜模、支架等。因此，要求刀具的長度在滿足使用要求的前提下盡可能地短。

7.切削用量的選擇切削用量的選擇應根據(jù)1.4.1節(jié)、1.4.2節(jié)、4.4.5節(jié)及5.3.5節(jié)中所述原則、方法選擇。表6-4～表6-8列出了孔加工的切削用量，以供參考。6.3.4加工進給路線的確定

1.孔加工進給路線孔加工時，一般是首先將刀具在xOy平面內(nèi)快速定位使其運動到孔中心線的位置上，然后再沿z向運動進行加工。因此，孔加工進給路線的確定包括：xOy平面內(nèi)和z向的進給路線。1)xOy平面內(nèi)的進給路線確定xOy平面內(nèi)的進給路線時，刀具在xOy平面內(nèi)的運動屬于點位運動，確定進給路線時，主要考慮三個問題。

(1)定位迅速、空行程路線短。即在刀具不與工件、夾具和機床碰撞的前提下空行程時間盡可能短。例如加工圖6-8(a)所示零件,按圖6-8(b)所示進給路線比按圖6-8(c)所示進給路線進給可節(jié)省定位時間近一半。這是因為在點位運動的情況下，刀具由一點運行到另一點時，通常沿x、y坐標軸方向同時快速移動，當x、y軸各自移距不同時，短移距方向的運動先停，待長移距方向的運動停止后刀具才到達目標位置。圖6-8(b)方案使沿兩軸方向的移距接近，因此定位過程迅速。圖6-8最短進給路線

(2)定位準確。即要避免機械進給系統(tǒng)反向間隙對孔定位精度的影響。例如，鏜削圖6-9(a)所示零件上的4個孔。按圖6-9(b)所示進給路線加工，由于孔4與孔1、2、3定位方向相反，y方向反向間隙會使定位誤差增加，因而會影響孔4與其它孔的位置精度。按圖6-9(c)所示進給路線，加工完孔3后往上多移動一段距離至P點，然后再折回來在孔4處進行定位加工，這樣方向一致，就可避免反向間隙的引入，提高了孔4的定位精度。圖6-9準確定位進給路線

(3)當定位迅速與定位準確不能同時滿足時，應抓住主要矛盾，若按最短進給路線能保證定位精度，則取最短路線。反之，應取能保證定位準確的路線。

2)刀具在z向的進給路線刀具在z向的進給路線分為快速移動進給路線和工作進給路線。刀具先從初始平面快速移動到距工件加工表面一定距離的R面上，然后按工作進給速度運動進行加工。圖6-10(a)所示為加工單孔時刀具的進給路線。對多孔加工，為減少刀具空行程進給時間，加工中間孔時，刀具不必退回到初始平面，只要退到R平面上即可，其進給路線如圖6-10(b)所示。(實線為快速移動路線，虛線為工作進給路線)圖6-10孔加工時刀具在z向的進給路線(a)單孔加工；(b)多孔加工

3)切入、切出距離

R平面距工件表面的距離稱為切入距離。在孔加工z向工作進給中，工作進給距離ZF包括被加工孔的深度H、刀具的切入距離Za和切出距離Zo(加工通孔)，如圖6-11所示。加工盲孔時，工作進給距離為：

ZF＝Za＋H＋Tt

加工通孔時，工作進給距離為：

ZF＝Za＋H＋Zo＋Tt

表6-9給出了刀具切入、切出距離的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。圖6-11刀具切入、切出距離計算圖

2.銑削加工進給路線銑削加工進給路線包括切削進給和z向快速移動進給兩種進給路線。加工中心的銑削工藝是以數(shù)控銑削加工工藝為基礎的，因此第5章的數(shù)控銑削加工進給路線同樣適用于加工中，此處不再重復。在此僅介紹z向快速移動進給常采用的進給路線。(1)銑削開口不通槽時，銑刀在z向可直接快速移動到位，不需工作進給。

(2)銑削封閉槽(如鍵槽)時，銑刀需有一切入距離，先快速移動到距工件表面一定高的位置，然后以工作進給速度進給至銑削深度。

(3)銑削輪廓及通槽時，銑刀應有一切出距離，可直接快速移動到距工件表面一定切出距離的位置上，如圖6-12所示。圖6-12銑刀在z向的進給路線(a)銑削開口不通槽；(b)銑削封閉槽；(c)銑削輪廓及通槽6.4典型零件的加工工藝分析6.4.1箱體類零件圖6-13所示為開關支架零件圖，材料為LY12，毛坯尺寸為130mm×90mm×45mm的塊料，單件小批量生產(chǎn)。下面介紹其加工中心的加工工藝。圖6-13開關支架零件圖

1.零件的工藝分析該零件由平面、型腔及孔系組成，零件尺寸不大。其加工的主要內(nèi)容有毛坯外形，深37mm的內(nèi)腔及其內(nèi)的凸臺，型腔外形及6.2mm的沉臺大面,型腔上的缺口,f15mm、4－f3.6mm、4－f3.5mm孔和倒角以及10－M2.5mm螺紋等。該零件形狀雖然較簡單，尺寸精度也不算太高，但零件加工面多，而且多處有R2的圓角，孔的規(guī)格多，故刀具數(shù)目較多。該零件較適合加工中心加工。零件內(nèi)腔壁厚只有2mm，加工中重點要控制加工過程的變形，10－M2.5mm攻絲時要倍加注意。LY12材料切削性能較好，應選用高速鋼刀具加工。

2.加工工藝設計

1)加工方法的選擇零件的加工表面粗糙度Ra為3.2μm，平面及凸臺采用粗銑—精銑方案，采用分層切削方式，但要控制好每次的切削深度；f15mm采用銑孔的方案，因此要預打f13mm的工藝孔，既可作銑f15mm的預孔，也用于銑內(nèi)腔時銑刀的下刀孔；4-f3.6mm采用鉆孔方案；10-M2.5mm采用鉆底孔（f2.05mm）—倒角—攻絲的方案。

2)裝夾方案毛坯形狀較規(guī)矩，先加工出毛坯六面，然后以外形定位、裝夾進行加工，不同的加工位置調(diào)換壓板夾緊。

3)加工順序