适合用加工中心加工的主要零件类别

适合用加工中心加工的主要零件类别

加工中心适宜于加工复杂、工序多、要求较高、需用多种类型的普通机床和众多刀具夹具，且经多次装夹和调整才能完成加工的零件。其加工的主要对象有箱体类零件、复杂曲面、异形件、盘套板类零件和特殊加工等五类。

(1)箱体类零件箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有型腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。这类零件在机床、汽车、飞机制造等行业用的较多。箱体类零件一般都需要进行多工位孔系及平面加工，公差要求较高，特别是形位公差要求较为严格，通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪，攻丝等工序，需要刀具较多，在普通机床上加工难度大，工装套数多，费用高，加工周期长，需多次装夹、找正，手工测量次数多，加工时必须频繁地更换刀具，工艺难以制定，更重要的是精度难以保证。加工箱体类零件的加工中心，当加工工位较多，需工作台多次旋转角度才能完成的零件，一般选卧式镗铣类加工中心。当加工的工位较少，且跨距不大时，可选立式加工中心，从一端进行加工。

(2)复杂曲面复杂曲面在机械制造业，特别是航天航空工业中占有特殊重要的地位。复杂曲面采用普通机加工方法是难以甚至无法完成的。在我国，传统的方法是采用精密铸造，可想而知其精度是低的。复杂曲面类零件如：各种叶轮，导风轮，球面，各种曲面成形模具，螺旋桨以及水下航行器的推进器，以及一些其它形状的自由曲面。这类零件均可用加工中心进行加工。比较典型的下面几种：①凸轮、凸轮机构作为机械式信息贮存与传递的基本元件，被广泛地应用于各种自动机械中，这类零件有各种曲线的盘形凸轮，圆柱凸轮、圆锥凸轮、桶形凸轮、端面凸轮等。加工这类零件可根据凸轮的复杂程度选用三轴、四轴联动或选用五轴联动的加工中心。②整体叶轮类这类零件常见于航空发动机的压气机，制氧设备的膨胀机，单螺杆空气压缩机等，对于这样的型面，可采用四轴以上联动的加工中心才能完成。③模具类如注塑模具、橡胶模具、真空成形吸塑模具、电冰箱发泡模具、压力铸造模具，精密铸造模具等。采用加工中心加工模具，由于工序高度集中，动模、静模等关键件的精加工基本上是在一次安装中完成全部机加工内容，可减少尺寸累计误差，减少修配工作量。同时，模具的可复制性强，互换性好。机械加工残留给钳工的工作量少，凡刀具可及之处，尽可能由机械加工完成，这样使模具钳工的工作量主要在于抛光。④球面可采用加工中心铣削。三轴铣削只能用球头铣刀作逼近加工，效率较低，五轴铣削可采用端铣刀作包络面来逼近球面。复杂曲面用加工中心加工时，编程工作量较大，大多数要有自动编程技术。

(3)异形件异形件是外形不规则的零件，大都需要点、线、面多工位混合加工。异形件的刚性一般较差，夹压变形难以控制，加工精度也难以保证，甚至某些零件的有的加工部位用普通机床难以完成。用加工中心加工时应采用合理的工艺措施，一次或二次装夹，利用加工中心多工位点、线、面混合加工的特点，完成多道工序或全部的工序内容。

(4)盘、套、板类零件带有键槽，或径向孔，或端面有分布的孔系，曲面的盘套或轴类零件，如带法兰的轴套，带键槽或方头的轴类零件等，还有具有较多孔加工的板类零件，如各种电机盖等。端面有分布孔系、曲面的盘类零件宜选择立式加工中心，有径向孔的可选卧式加工中心。

(5)特殊加工在熟练掌握了加工中心的功能之后，配合一定的工装和专用工具，利用加工中心可完成一些特殊的工艺工作，如在金属表面上刻字、刻线、刻图案；在加工中心的主轴上装上高频电火花电源，可对金属表面进行线扫描表面淬火；用加工中心装上高速磨头，可实现小模数渐开线圆锥齿轮磨削及各种曲线、曲面的磨削等。

判断一台加工中心的加工精度

◆试件的材料、刀其和切削参数

试件的材料和切削刀具及切削参数按照制造厂与用户间的协议选取，并应记录下来，推荐的切削参数如下：

1）切削速度：铸铁件约为50m/min;铝件约为300m/min.

2）进给量：约为（0.05~0.10）mm/齿。

3）切削深度：所有铣削工序在径向切深应为0.2mm.

◆试件的固定

试件应在专用的夹具上方便安装，以达到刀具和夹具的最大稳定性。夹具和试件的安装面应平直。

应检验试件安装表面与夹具夹持面的平行度。应使用合适的夹持方法以便使刀具能贯穿和加工中心孔的全长。建议使用埋头螺钉固定试件，以避免刀具与螺钉发生干涉，也可选用其他等效的方法。试件的总高度取决于所选用的固定方法。

◆试件的尺寸

如果试件切削了数次，外形尺寸减少，孔径增大，当用于验收检验时，建议选用最终的轮廓加工试件尺寸与本标准中规定的一致，以便如实反映加工中心的切削精度。试件可以在切削试验中反复使用，其规格应保持在本标准所给出的特征尺寸的士10%以内。当试件再次使用时，在进行新的精切试验前，应进行一次薄层切削，以清理所有的表面，再进行测试。

◆立式加工中心试件的定位

试件应位于X行程的中间位置，并沿Y和Z轴在适合于试件和夹具定位及刀具长度的适当位置处放置。当对试件的定位位置有特殊要求时，应在制造厂和用户的协议中规定。

加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。

影响切削速度的因素很多，加工中心概括起来有如下几点：

1、刀具材质

刀具材料不同，允许的最高切削速度也不同。高速钢刀具耐高温切削速度不到50m/min，碳化钨刀具耐高温切削速度可达100m/min以上，陶瓷刀具的耐高温切削速度可高达1000/min。

2、工件材料

工件材料硬度高低会影响刀具切削速度，同一刀具加工硬材料时切削速度需降低，而加工较软材料时切削速度可以提高。c.刀具寿命。刀具使用时间(寿命)要求长，则应采用较低的切削速率。反之，可采用较高的切削速度。

3、切削深度与进给量

切削深度与进给量大，切削抗力也大，切削热会增加，数控机床故切削速度应降低。

4、刀具的形状

刀具的形状、角度的大小、刃口的锋利程度都会影响切削速度的选取。

5、切削液使用

在切削时使用切削液，可有效降低切削热，从而提高切削速度。

6、机床性能

机床刚性好、精度高可提高切削速度;反之，则需降低切削速度。

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按加工中心运动坐标数和同时控制的坐标数分：有三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等。三轴、四轴是指加工中心具有的运动坐标数，联动是指控制系统可以同时控制运动的坐标数，从而实现刀具相对工件的位置和速度控制。

按工作台的数量和功能分：有单工作台加工中心、双工作台加工中心，和多工作台加工中心。

按加工精度分：有普通加工中心和高精度加工中心。普通加工中心，分辨率为1μm，最大进给速度15～25m／min，定位精度lOμm左右。高精度加工中心、分辨率为0.1μm，最大进给速度为15～100m／min，定位精度为2μm左右。介于2～lOμm之间的，以±5μm较多，可称精密级。

前言

加工中心是机械设备与数控系统组成的适用子复杂零件加工的高效自动化机床。由于它具有自动换刀装置，工件经一次装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速，进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能，依次完成工件几个面上的多工序加工。这种多工序集中加工的方式，可减少工件装夹、测量、机床调整、工件周转等许多非加工时间，使机床的切削利用率高于普通机床3-4倍，从而大大降低操作者的劳动强度，且加工精度高，因此具有良好的经济效果。由此可见加工中心的应用趋势势不可挡。

上海汽轮机有限公司近几年已陆续引进四轴联动数控卧式加工中心和四轴联动数控立式加工中心。此设备的应用，使叶片制造水平上升到一个新的层次，提供了一个新的开发方向。

1 加工中心的工作原理

首先把工艺员手工编制或计算机自动编制好的程序存储在信息载体(如磁盘等)上，将信息载体送到输人装置读出信息并送人数控装置，经过一系列运算处理变成脉冲信号。有的脉冲信号被送到

机床的伺服系统，经过转换和放大，再经过传动机构，驱动有关部件按程序规定的轨迹做相关运动，有的脉冲信号被送到可编程控制器中，顺序控制机床的其内辅助动作，实现刀具的自动交换。

2 加工中心的基本结构

1) 数控系统

由CNC装置、何服趋动装置、可编程序控制器等组成，是加工中心执行顺序动作和完成加工过程的控制中心。

CNC装置由中央处理器，输人输出接口组成，其主要特点是输人存储，数据的加工，差补运算等控制功能都通过软件来完成，增加了许多逻辑电路难以实现的功能。计算机和其它装置之间可通过接口设备连接，当控制对象或功能改变时，只需改变软件和接口。伺服趋动装置的作用是把某些来自CNC装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动；其性能是决定机床的加工精度，表面质量，生产效率的主要因素之一。其中的检测装置用来完成机床运动部件的头际位移量的测最，并反馈给数控装置。可编程序控制器控制趋动机构实现刀具的选则和交换。

2) 机械本体

结构简单，梢度高，刚性好。包括基础部件、主轴部件、自动换刀装置等。

基础部件由床身立柱和工作台组成，为加工中心重量和休积最大的部件，是加工中心的结构基础。要求承受加工中心的静载荷以及加工时的切削负载，因此刚性要求高。主轴部件是加工中心的关键部件，由主轴箱、电机、主轴和轴承等组成。其启动停止转速等均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件，其结构的好坏，对加工中心的性能有很大影响。自动换刀装置由刀库、机械手、驭动机构等部件组成。刀库是存放加工过程中所要使用的全部刀具的装置，当需要换刀时根据数控系统的指令由机械手或别的方式将刀具从刀库取出装入主轴孔中。

3) 辅助系统

包括润滑、冷却、排屑、防护、液压等，虽不直接参与切削运动，但对加工中心的加工效率，加工精度和可靠性起到保障作用，是加工中心中不可缺少的部分。

卧式加工中心为日本只菱生产的四轴联动双工作台加工中心。工作台尺寸为500×500mm配有两个自动交换工件的托盘。一个托盘用来安装工件，在工作台上加工；另一个则位厂工作台外用来拆卸安装工件。当完成一个托盘上的工件加工后，便自动交换托盘，进行新零件的加工，这样可以减少辅助时间，提高效率。

立式加工中心为台湾协鸿生产的四轴联动加工中心。狭长的工作台配有f320mmm立式数控圆盘转动工作台和可带顶针的尾座，主轴锥度采用ISO50，三轴导轨全部为滑动导软，这样的结合增强了机床的强度和刚性。

3 加上中心的基本概念及编程基础

1) 加工中心的坐标系统

Z坐标—传递切削动力的主轴所在位置一般即为Z坐标，增大刀具和工件距离的方向为Z轴正向;X坐标—水平方向一般为X坐标，当Z坐标水平时，从刀具主轴向工件看，X正向指向右方，当Z坐标垂直时，对于单柱机床，从刀具主轴向立柱看时，X正向指向右方;Y坐标—根据X和Z坐标，按照右手笛卡尔坐标系统来确定。旋转运动A、B、C相应的表示其轴线平行于X、Y、Z坐标的旋转运动。正向的A、B、C相应的表示在X、Y、Z坐标正方向上按照右螺旋前进的方向。

机床坐标系是机床的基本坐标系，不能随意改变；工作坐标系是以工作中的某一点建立的坐标系。

卧式加工中心为四轴联动系统，即X、Y、Z、B4个方向，立式加工中心也为四轴联动系统，即X、Y、Z、A4个方向。

2) 数控系统的控制方式

点位控制:从某一位置向另一位置移动时，不管中间移动轨迹如何，只要刀具最后能准确到达目标位置即可，用于快速定位。直线控制用于平行于坐标轴的直线加工，也可用于加工45。的斜线用于平面加工。轮廓控制:加工时需要控制刀具每个位置的X,玖Z坐标的切削方向和进给速度，用于型面加工。

3) 编程基础知识

准备功能G：用来指定机床的动作方式。主轴功能S：用来指定机床的主轴转速。进给功能F：用来指定坐标轴的进给速度。刀具功能T：用来选择刀具。辅助功能M：用来指定机床辅助动作及状态。根据两种机床编程的区别编制转换程序，增强程序通用性。

4 加工中心在叶片生产中的应用

卧式加工中心主要用于叶片中间体及围带的加工。立式加工中心除用于叶片中问体及围带的加工外，还用于叶片型面的粗、精加工及模段叶片的基面加工。

夹具设计:由于集中了叶片的多工序加工，在_玖装夹中既有粗铣又有精铣还有钻孔等，应要求夹具能承受大切削力，还要满足定位精度要求。由于粗精加工为连续过程，要求夹紧力大且不能使零件变形。由于设备带有防护罩内部空间有限，而夹具一般又须旋转，因此夹具要尽可能小些，避免与刀具及设备相互干涉。夹具必须拆卸方便，以免增加辅助时间。同时注意夹具与工作台的连接方式，日本卧式工作台上只有螺孔，为了工作方便，设计了带T型槽的机床附件。立式加工中心除水平工作台带有T型槽外，立式转盘也带有T型槽及转台中心定位孔。

加工方钢毛坯中间体时，背径向面定位，内径向面火紧，进汽侧定位，出汽侧夹紧，长度适宜时

可将中间体及围带部分均露于加工处，夹具连接于转盘上，利用转盘的旋转进行加工。加工叶片型面时，在立式转盘上安装叶根定位夹具，在围带处按装顶针做为辅助支撑。加工模段叶片的基面时，采用三顶针定位，双顶针座安于立式转盘上，另一顶针可根据叶片长短进行移动并可固定在工作台上支于围带处。

刀具选择:刀柄采用HSK短锥结构，其短锥部分与端面均和主轴接触，刚性好、定位精度高；由合金工具钢制成，并经过特殊的热处理，具有很强的韧性及强度。装夹刀排的结构分为侧固式，夹头式等多种型式。刀片一般用进口刀片，具有较大的切削力。如中间体的精加工用以色列的长方形可转位端铣刀，韧性好且锋利，截面为长方形，有二个切削刃，大前角并具有螺旋角，材质为IC328，切深为3～4 mm,F=250 mm/min,，s=800 r/min，刀盘直径32mm，5齿。型面粗加工用以色列的蝶形可转位面铣刀，耐冲击力强，截面为八角型，有8个切削刃，材质为IC928，切深为3～4mm，F=800 mm/min, s=600 r/min，刀盘直径63mm，5齿。型面精加工用以色列的可转位球头立铣刀，刚性好且锋利，截面为半圆形，较大前角，材质为IC328，切深为2～4mm，F=800～1000 mm/min, s=2000～30000 r/mm，刀盘直径12mm，2齿或直径20mm，2齿。

5 经济效益分析及展望

采用加工中心加工时，将原来的多工序多次装夹变为一次装夹，工序基准统一，减少加工时间，节省工装，机床精度高，产品合格率达100%，而一些相关的辅助费用如：人员费用，机床维修费用等也随之降低。可见加工中心在加工质量，提高生产率，降低成本等方面具有良好的经济性。

卧式加工中心一般比立式加工中心贵一倍左右，而所需工时也比立式加工中心多，因此同样的生产采用立式加工中心比较经济，但立式加工中心加工范围不如卧式加工中心加工范围广泛。因此生产部门可根据具体情况购买设备。合理的配置可使叶片生产能力大大提高，同时也为今后发展叶片柔性系统(FMS)做准备。

加工中心的主要技术参数包括工作台面积、各坐标轴行程、摆角范围、主轴转速范围、切削进给速度范围、刀库容量、换刀时间、定位精度、重复定位精度等，其具体内容及作用详见表 5 - 1 。

项目五自动换刀装置

加工中心上的自动换刀装置由刀库和刀具交换装置组成，用于交换主轴与刀库中的刀具或工具。

一、对自动换刀装置的要求

加工中心对自动换刀装置有如下具体要求：

1、刀库容量适当

2、换刀时间短

3、换刀空间小

4、动作可靠、使用稳定

5、刀具重复定位精度高

6、刀具识别准确

二、刀库

在加工中心上使用的刀库主要有两种，一种是盘式刀库，一种是链式刀库。盘式刀库装刀容量相对较小，一般在1～24 把刀具，主要适用于小型加工中心；链式刀库装刀容量大，一般在1～100 把刀具，主要适用于大中型加工中心。

三、换刀方式

加工中心的换刀方式一般有两种：机械手换刀和主轴换刀。

1、机械手换刀

由刀库选刀，再由机械手完成换刀动作，这是加工中心普遍采用的形式。机床结构不同，机械手的形式及动作均不一样。

2、主轴换刀

通过刀库和主轴箱的配合动作来完成换刀，适用于刀库中刀具位置与主轴上刀具位置一致的情况。一般是采用把盘式刀库设置在主轴箱可以运动到的位置，或整个刀库能移动到主轴箱可以到达的位置。换刀时，主轴运动到刀库上的换刀位置，由主轴直接取走或放回刀具。多用于采用40 号以下刀柄的中小型加工中心。

四、刀具识别方法

加工中心刀库中有多把刀具，如何从刀库中调出所需刀具，就必须对刀具进行识别，刀具识别的方法有两种。

1、刀座编码

在刀库的刀座上编有号码，在装刀之前，首先对刀库进行重整设定，设定完后，就变成了刀具号和刀座号一致的情况，此时一号刀座对应的就是一号刀具，经过换刀之后，一号刀具并不一定放到一号刀座中（刀库采用就近放刀原则），此时数控系统自动记忆一号刀具放到了几号刀座中，

数控系统采用循环记忆方式。

2、刀柄编码

识别传感器在刀柄上编有号码，将刀具号首先与刀柄号对应起来，把刀具装在刀柄上，再装入刀库，在刀库上有刀柄感应器，当需要的刀具从刀库中转到装有感应器的位置时，被感应到后，从刀库中调出交换到主轴上。

项目六工作台自动交换装置

根据需要，加工中心可配备工作台自动交换装置，使其携带工件在工位及机床之间转换，从而有效减小定位误差，减少装夹时间，达到提高加工精度及生产效率的目的，这也是构成FMS 的基本手段。

一、对工作台自动交换装置的要求

加工中心对自动换刀装置有如下具体要求：

1、工作台数量适当

一般单机操作采用两个工作台，多机共同操作时采用多个工作台。

2、交换时间短

多工作台的交换可采用机械手、机器人等以缩短时间。

3、交换空间小

4、动作可靠、使用稳定

5、工作台重复定位精度高

二、工作台自动交换装置的类型

1、回转交换式

交换空间小，多为单机时使用，

2、移动交换式

工作台沿导（滑）轨移至工作位置进行交换，多用于加工中工位多、内容多的情况

2 加工中心的结构组成

加工中心自问世至今已有30多年，世界各国出现了各种类型的加工中心，虽然外形结构各界，但从总体来看主要由以下几大部分组成。

1、基础部件。它是加工中心的基础结构，由床身、立柱和工作台等组成，它们主要承

受加工中心的静载荷以及在加工时产生的切削负载，因此必须要有足够的刚度。这些大件可

以是铸铁件也可以是焊接而成的钢结构件，它们是加工中心中体积和重量最大的部件。

2、主轴部件。由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启、停和变速等动作均由数控系统控制，并且通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。

3、数控系统。加工小心的数控部分是由cNc装置，可编程控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成。它是执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心。

4、自动换刀系统。由刀库、机械手等部件组成。当需要换刀时，数控系统发出指令，由机械手(或通过其他方式)将刀具从刀库内取出装入主轴孔中。

5、辅助装置。包括涡滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用，因此也是加工中心中不对缺少的部分。

3 加工中心的结构特点

1. 机床的刚度高、抗振性好。为了满足加工中心高自动化、高速度、高精度、高可靠性的要求，加工中心的静刚度、动刚度和机械结构系统的阻尼比都高于普通机床(机床在静态力作用下所表现的刚度称为机床的静刚度；机床在动态力作用下所表现的刚度称为机床的动刚度)。

2. 机床的传动系统结构简单，传递精度高，速度快。加工中心传动装置主要有三种，即滚珠丝杠副；静压蜗杆-蜗母条；预加载荷双齿轮-齿条。它们由伺服电机直接驱动，省去齿轮传动机构，传递精度高，速度快。一般速度可达15m／min，最高可达100m／min；

3. 主轴系统结构简单，无齿轮箱变速系统(特殊的也只保留1～2级齿轮传动)。主轴功率大，调速范围宽，并可无级调速。目前加工中心95％以上的主轴传动都采用交流主轴伺服系统，速度可从10～20000r／min无级变速。驱动主轴的伺服电机功率一般都很大，是普通机床的1～2倍，由于采用交流伺服主轴系统，主轴电动机功率虽大，但输出功率与实际消耗的功率保持同步，不存在大马拉小车那种浪费电力的情况，因此其工作效率最高，从节能角度看，加工中心又是节能型的设备；

4. 加工中心的导轨都采用了耐磨损材料和新结构，能长期的保持导轨的精度，在高速重切削下，保证运动部件不振动，低速进给时不爬行及运动中的高灵敏度。导轨采用钢导轨、淬火硬度

≥HRC ，与导轨配合面用聚四氟乙烯贴层。这样处理的优点：a．摩擦系数小；b．耐磨性好；

c.减振消声；d．工艺性好。所以加工中心的精度寿命比一般的机床高；

5. 设置有刀库和换刀机构。这是加工中心与数控铣床和数控镗床的主要区别，使加工中心的功能和自动化加工的能力更强了。加工中心的刀库容量少的有几把，多的达几百把。这些刀具通过换刀机构自动调用和更换，也可通过控制系统对刀具寿命进行管理；

6. 控制系统功能较全。它不但可对刀具的自动加工进行控制，还可对刀库进行控制和管理，实现刀具自动交换。有的加工中心具有多个工作台，工作台可自动交换，不但能对一个工件进行自动加工，而且可对一批工件进行自动加工。这种多工作台加工中心有的称为柔性加工单元。随着加工中心控制系统的发展，其智能化的程度越来越高，如FANUCl6系统可实现人机对话、在线自动编程，通过彩色显示器与手动操作键盘的配合，还可实现程序的输入、编辑、修改、删除，具有前台操作、后台编辑的前后台功能。加工过程中可实现在线检测，检测出的偏差可自动修正，保证首件加工一次成功，从而可以防止废品的产生。

DMG DMC 70 H 卧式加工中心

加工中心的选用与安装

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一．加工中心的选用

1．被加工对象的选定

确定选购对象之前，首先要明确准备加工的对象。一般来说：具备下列特点的零件适合在加工中心加工：

．多工序集约型工件指在一个工件上需要用许多把刀具进行加工。

．定位繁琐的工件例如有一定位孔距精度要求的多孔加工，利用机床定位精度高的特点，很方便实施。

．重复生产型的工件适合加工单件小批量生产。小批量指在1-100件，每批数量不多，但又需要重复生产。另外，即使工件形状尺寸不同，但又是相似工件，易于实现成组加工（GT）工艺的零件。

．复杂形状的零件模具、航空零件等复杂形状工件，能借助自动程序编制技术在加工中心上加工各种异形零件。

．箱体类、板类零件在卧式加工中心上利用回转工作台，对箱体零件进行多面加工，如主轴箱体、泵体、阀体、内燃机缸体等。如果连顶面也要一次装夹中加工，可选用五面体加工中心。立

式加工中心适合加工箱盖缸盖、平面凸轮等。龙门加工中心用于加工大型箱体、板类零件，如内燃机车缸体、加工中心立柱、床身、印刷墙板机等。

2．机床规格的选定

根据确定的加工工件的大小尺寸，相应确定所需机床的工作台尺寸和三个直线坐标系的行程。工作台尺寸应保证工件在其上面能顺利装夹工件，加工尺寸则必须在各坐标行程内，此外还要考虑换刀空间和各坐标干涉区的限制。

3．机床精度的选定

加工中心的精度分类为普通型和精密型，其主要精度项目见下表：

精度项目

普通型（mm）

精密型（mm）

直线定位精度

±0.01/全程

±0.005/全程

重复定位精度

±0.006

±0.002

铣圆精度

0.03-0.04

0.015

用户根据工件的加工精度要求，选用相应精度等级的机床，批量生产的零件，实际加工出的精度数值可能是定位精度的1.5-2倍。普通型机床批量加工8级精度工件，精密机床加工精度可达5-6级，但要有恒温等工艺条件，所以精密型机床使用严格，价格高。

4．刀库容量的选定

加工中心的制造厂家对同一种规格的机床，通常都设2-3种不同容量刀库，例如卧式加工中心刀库容量有30、60、80等，立式加工中心有16、24、32把容量的刀库。

用户在选定时，可以根据被加工工件的工艺分析结果来确定所需数量，通常以需要一个零件在一次装夹中所需刀具数来确定刀库的容量，因为换另一零件加工时，需要重新安排刀具，否则刀具管理复杂并容易出错。

从统计数据来看立式加工中心选用20把刀左右的刀库，卧式加工中心则选用40把刀左右的刀库为宜。当然要根据实际需要最后确定。用于柔性制造单元（FMC）或柔性制造系统（FMS）的加工中心机床，其刀库容量应选大容量刀库，甚至配置可交换刀库。

5．机床选择功能及附件的选定

选定加工中心机床时，除了基本功能和基本件以外，还有提供用户根据自身要求选用的功能和附件，称选择功能、选择附件（任选附件）。随着数控技术的发展，可供选择的内容越来越多，其构成价格在主机中所占的比例也越来越大，所以不明确目的大量选用附件也是不经济的，所谓“有备无患”的订购指导思想实质上是浪费。因此选订时要全面分析，还要适当考虑长远因素。

选择功能主要对于数控系统而言，对那种价格增加不多，但对使用带来许多方便的功能，应适当配置齐全一点，而对可以多台机床公用的附件，就可以考虑一机多用，但必须考虑接口是通用的。

6．加工节拍与机床台数估算

根据已经选定的工件，然后分析工艺路线，在这个工艺路线中选出准备在加工中心上加工的工序，对这些工序作工时节拍估算。

根据现用工艺参数，估算每道工序的切削时间，而辅助时间通常取切削时间的10%—20%。另外中小型加工中心的每次换刀时间约需10-20秒，这样单工序时间为：

t单序=t切+t辅+（10-20s）

=t切+（10%-20%）t切+（10-20s）

（1）加工中心的规格及类型选择

1）加工中心的类型选择

A.一般单工位加工的工件最好选用立式加工中心，如各种板类零件，跨距较小的箱体等。

B．加工两工位以上的工件或在四周呈径向辐射状排列的孔系、面的加工宜选择卧式加工中心

C．当工件的位置精度要求较高，采用卧式加工中心，在一次装夹中不能完成多工位加工时，则应选择五面加工中心。

D．当工件尺寸较大，一般立柱式加工中心的工作范围不足时，应选用龙门式加工中心，如机床床身，立柱等。

2）加工中心规格的选择

a. 工作台规格的选择，工作台尺寸应保证工件在其上面能顺利装夹，加工尺寸则必须在各坐标行程内，此外，还要考虑换刀空间的各坐标干涉区限制。

b. 加工范围选择，应考虑加工各坐标行程，主轴端面到工作台中心距离的最大值、最小值，主轴中心至工作台台面距离的最大值、最小值等。在加工中心上加工的零件，其各加工部位必须为机床向行程的最大与最小值所决定的空间包容，加工中心工作台面尺寸与三坐标行程一般都有一定的比例。如工作台400mm x400mm 则三坐标行程分别为500mm,400mm。400mm；工作台1250mm x1250mm，则三坐标行程分别为1600mm、1000mm、800mm、若工件尺寸大于坐标行程，则加工区域必须在坐标行程以内。另外，工件和夹具的总重量不能大于工作台的额定负载。工件移动轨迹不能与机床防护罩干涉，交换刀具不得与工件相碰等。

c. 机床主轴功率及转矩选择，主轴电动机功率反映了整机的切削功率，也反映了整机的切削刚性。加工中心一般都配置功率较大的直流或交流调速电动机，调速范围比较宽，可满足高速切削要求。若采用低速切削，由于输出功率小，转矩受限制，因此，主轴箱需增加减速机齿轮副来增大转矩。加工大直径、大余量的工件时，必须对低速切削时的转矩进行校核，否则必须将镗孔该为立铣刀铣孔。

（2）加工中心精度的选择。根据零件关键部位的加工精度选择机床的精度等级。加工中心按精度水平可分为普通型和精密型两种，见表7-7。同时要注意，加工精度和机床精度是两个不同的概念。加工精度是包括机床在内的整个工艺系统各种因素所造成的误差总和。这些因素包括机床、夹具、刀具、切削用量、加工余量、加工材料，加工过程中产生的切削力和切削热及冷却润滑条件等。

表7-7 加工中心精度等级

精度项目普通型精密型

单轴定位精度/mm 0.02/任意300 0.004

单轴重复定位精度/mm 0.01左右0.001

用户根据工件加工精度，选用相应精度级机床，批量生产的零件，实际加工出的精度数值可能是定位精度的1.5~2倍。普通型机床批量加工8级精度工件。精密型机床加工精度可达5~6级，但要有恒温等工艺措施。根据验值，一那么应选择加工中心的各项精度为零件各项精度的

0.5~0.65倍较为合理。

四轴联动、五轴联动一般指的是加工中心，数控铣床或雕刻机控制系统的联动控制轴数。四轴联动首先要有四个可控轴，并且四个轴是可以同时进行插补运动控制的，即四个轴可以实现同时联动的控制，这个同时联动时的运动速度是合成的速度，并不是各自的运动控制，是空间一点经过四个轴的同时运动到达空间的另外一点，从起始点同时运动，到终点同时停止，中间各轴的运动速度是根据编程速度经过控制器的运动插补算法经内部合成的到的各轴的速度的。对四轴加工中心，就是X、Y、Z轴再加上一个旋转轴A（也可以是B轴或C轴，A、B和C轴的定义是分别对应绕X、Y和Z轴旋转的轴，一般这个第四轴是轴线绕X轴旋转的A轴或轴线绕Y轴旋转的B轴，这个要看实际机床上第四轴的安装位置形式而定的），而且这个第四轴不但可以独自运动而且还可以分别和其他一个轴或两个轴或这四个轴同时联动。有的机床它是有四个轴，但其只能

单独运动，只作为分度轴，就是旋转到一个角度后停止并锁紧这个轴不参与切削加工，只作分度，只种只能叫做四轴三联动。同样四轴联动机床总轴数可以不只4个轴，它可以有五个轴或者更多，但它的最大联动轴数是四个轴。

同样五轴联动机床也是样的道理，不过五轴联动机床比起四轴联动和三轴联动要复杂的多了，并且国内现阶段有的数控系统说是五轴，其实有的是假五轴，真正的五轴联动系统是有RTCP功能的。

大多数的3轴加工中心为了扩大加工范围其实都不知有XYZ三个轴，比如为了扩大Y方向或者Z方向的行程范围，会增加UVW三个辅助轴，分别平行于XYZ三个主轴，相当于XYZ三个轴的延伸，由于是一般默认为辅助轴（与系统设定有关，也可以编程设置为主运动轴），数控系统还是只同时控制三个轴一起联动，本质上还是三轴联动；