第五章-加工中心的操作技術(shù)與日常維修

第五章加工中心的操作技術(shù)與日常維護(hù)與保養(yǎng)第一節(jié)加工中心概述一、加工中心的基本功能與特點(diǎn)加工中心(MachiningCenter)簡(jiǎn)稱MC，是適應(yīng)省力、省時(shí)和節(jié)能的時(shí)代要求而迅速發(fā)展起來的自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床，它是將銑床、鉆床和鏜床三種機(jī)床的功能于一體，增加了自動(dòng)換刀裝置，由計(jì)算機(jī)來控制的高效、高自動(dòng)化程度的機(jī)床。因?yàn)樗哂卸喾N換刀或選刀功能及自動(dòng)工作臺(tái)交換裝置（APC），故工件經(jīng)一次裝夾后，可連續(xù)對(duì)工件自動(dòng)進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、鏜孔、攻螺紋、銑削等多工序加工，自動(dòng)地完成或者接近完成工件多個(gè)平面或角度的多工序加工，從而使生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度大大提高。由于加工中心可大大減少工件裝夾、測(cè)量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間，減少工件的周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，使機(jī)床的切削時(shí)間利用率高于普通機(jī)床3—4倍；并且加工中心具有較好的加工一致性，與單機(jī)、人工操作方式比較，能排除工藝流程中人為干擾因素，具有較高的生產(chǎn)率和穩(wěn)定的質(zhì)量，尤其加工形狀比較復(fù)雜、精度要求較高、品種更換頻繁的工件時(shí)，更具有良好的經(jīng)濟(jì)性。二加工中心的分類（一）按功能特征分類1、鏜銑加工中心鏜銑加工中心和龍門式加工中心，主要用于鏜削、銑削、鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、攻螺紋等工序，適用于箱體、殼體加工以及各種復(fù)雜零件的特殊曲線和曲面輪廓的多工序加工，適用于多品種、小批量、零件加工工序集中的生產(chǎn)方式。一般將此類機(jī)床簡(jiǎn)稱為加工中心。2、鉆削加工中心以鉆削為主，刀庫形式以轉(zhuǎn)塔頭形式為主，適用于中、小批量零件的鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、攻螺紋及連續(xù)輪廓銑削等多工序加工。3、車削加工中心除用于加工軸類零件外，還進(jìn)行銑（如銑扁、銑六角等）、鉆（如鉆橫向孔）等工序。4、復(fù)合加工中心主要指五面復(fù)合加工?？勺詣?dòng)回轉(zhuǎn)主軸頭，進(jìn)行立、臥加工。主軸自動(dòng)回轉(zhuǎn)后，在水平和垂直面實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)交換。小思考：從多種的分類中，你能了解數(shù)控加工中心得結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？（二）按自動(dòng)換刀裝置分類1、轉(zhuǎn)塔頭加工中心有立式和臥式兩種。主軸數(shù)一般為6—12個(gè)，這種結(jié)構(gòu)的換刀時(shí)間短、刀具數(shù)量少、主軸轉(zhuǎn)塔頭定位精度要求較高。2、無機(jī)械手的加工中心這種加工中心特點(diǎn)為換刀是通過刀庫和主軸箱的配合動(dòng)作完成，刀庫中刀具存放位置方向與主軸裝刀方向一致，利用工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)及刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)，并由主軸箱上下運(yùn)動(dòng)，使主軸運(yùn)動(dòng)到刀位上的換刀位置，由主軸直接取走或放回刀具。3、帶刀庫、機(jī)械手的加工中心1）帶刀庫、機(jī)械手、主軸換刀加工中心這種加工中心結(jié)構(gòu)多種多樣，由于機(jī)械手卡爪可同時(shí)分別抓住刀庫上所選的刀和主軸上的刀，因此換刀時(shí)間短，并且選刀時(shí)間與機(jī)加工時(shí)間重合，得到了廣泛應(yīng)用。2）帶刀庫、機(jī)械手、雙主軸轉(zhuǎn)塔頭加工中心這種加工中心在主軸上的刀具進(jìn)行切削時(shí)。通過機(jī)械手將下一步所用的刀具換在轉(zhuǎn)塔頭的非切削主軸上，當(dāng)主軸上的刀具切削完畢后，轉(zhuǎn)塔頭即回轉(zhuǎn)，完成換刀工作，換刀時(shí)間短。（三）按主軸在加工時(shí)的空間位置分類

1、臥式加工中心（如圖5.1所示）臥式加工中心主軸的軸線為水平設(shè)置，通常都帶有進(jìn)行分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的正方形分度工作臺(tái)。具有3—5個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，一般是沿X、Y、Z三個(gè)軸方向直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)加一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，能使工件在一次裝夾后完成除安裝面和頂面外其余四個(gè)面的加工，最適合箱體類工件的加工。臥式加工中心有固定立柱式或固定工作臺(tái)式。固定立柱式的臥式加工中心的立柱不動(dòng)，主軸箱在立柱上做上下移動(dòng)，工作臺(tái)可在水平面上做兩個(gè)方向坐標(biāo)（X，Z）移動(dòng)；固定工作臺(tái)式的臥式加工中心其Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)由立柱移動(dòng)來定位，安裝工件的工作臺(tái)只完成X坐標(biāo)移動(dòng)。臥式加工中心結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，重量大，價(jià)格也較高。2、立式加工中心（如圖5.2所示）立式加工中心主軸的軸線為垂直設(shè)置，其結(jié)構(gòu)為固定立柱式，工作臺(tái)為長方形，無分度回轉(zhuǎn)功能，適合于加工盤類零件。立式加工中心結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，價(jià)格低。3、五軸加工中心也稱復(fù)合加工中心，五面加工中心。該加工中心具有立式和臥式加工中心的功能，在工件一次裝夾后，能完成除安裝面外的所有五個(gè)面的加工。（如圖5.3所示）常見的五面加工中心有兩種形式，一種是主軸可實(shí)現(xiàn)立、臥轉(zhuǎn)換；另一種是主軸不改變方向，工作臺(tái)帶著工件旋轉(zhuǎn)90°完成對(duì)工件五個(gè)面的加工。另外還有主軸或工作臺(tái)可連續(xù)旋轉(zhuǎn)的五坐標(biāo)、六坐標(biāo)加工中心。五面加工中心的加工方式可使工件的形位誤差降到最低，省去二次裝夾的工裝，從而提高生產(chǎn)效率，降低加工成本。主要適用于復(fù)雜外觀、復(fù)雜曲線的工件加工。但該五面加工中心結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地面積大、造價(jià)高。（四）其它分類按結(jié)構(gòu)特征分類按工作臺(tái)種類分，加工中心工作臺(tái)有各種結(jié)構(gòu)，可分為單、雙和多工作臺(tái)。設(shè)置工作臺(tái)的目的是為了縮短零件的輔助準(zhǔn)備時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和機(jī)床自動(dòng)化程度。最常見的是單工作臺(tái)和雙工作臺(tái)兩種形式。主軸種類分類根據(jù)主軸結(jié)構(gòu)特征分類，可分為單軸、雙軸、三軸及可換主軸箱的加工中心。三加工中心的結(jié)構(gòu)（二）加工中心的基本組成1—數(shù)控柜；2—刀具工作臺(tái)；3—主軸箱；4—操縱面板；5—驅(qū)動(dòng)電源；6—工作臺(tái)裝置；7—滑枕；8—床身；9—進(jìn)給伺服電機(jī)滑座；10—換刀機(jī)械手；1、基礎(chǔ)部分由床身、立柱、橫梁、和工作臺(tái)、底座等部件組成。它們主要承受加工中心的靜載荷及在加工時(shí)產(chǎn)生的切削負(fù)載，對(duì)加工中心各部件起支承和導(dǎo)向作用，因此要求基礎(chǔ)支承件必須具有足夠的剛度、較高的固有頻率和較大的阻尼，這些工件通常是鑄鐵件或焊接而成的鋼結(jié)構(gòu)件，是加工中心中體積和重量最大的基礎(chǔ)構(gòu)件。2、主軸部件由主軸箱、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸的啟、停、變速等動(dòng)作由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具參與切削運(yùn)動(dòng)，是切削加工的功率輸出部件。主軸系統(tǒng)為加工中心的主要組成部分,和常規(guī)機(jī)床主軸系統(tǒng)相比，加工中心主軸系統(tǒng)要具有更高的轉(zhuǎn)速、更高的回轉(zhuǎn)精度以及更高的結(jié)構(gòu)剛性和抗振性。3、進(jìn)給機(jī)構(gòu)由進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和位移測(cè)量元件等組成。它驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)等移動(dòng)部件形成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。加工中心進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)直接實(shí)現(xiàn)直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給和定位，對(duì)加工的精度和質(zhì)量影響很大，因此對(duì)加工中心進(jìn)給系統(tǒng)的要求是運(yùn)動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和快速響應(yīng)能力。4、數(shù)控系統(tǒng)（CNC）5、自動(dòng)換刀系統(tǒng)（ATC）自動(dòng)換刀裝置ATC（AutomaticToolChanger）由刀庫、機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件組成。刀庫是存放加工過程所使用的全部刀具的裝置；刀庫有盤式、鼓式和鏈?zhǔn)降榷喾N形式，容量從幾把到幾百把，當(dāng)需換刀時(shí)，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)指令，出機(jī)械手(或通過別的方式)將刀具從刀庫取出裝入主軸中，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)根據(jù)刀庫與主軸的相對(duì)位置及結(jié)構(gòu)的不同也有多種形式，如單臂式、雙臂式、回轉(zhuǎn)式和軌道式等等。有的加工中心不用機(jī)械手而利用主軸箱或刀庫的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)換刀。盡管換刀過程、選刀方式、刀庫結(jié)構(gòu)、機(jī)械手類型等各不相同，但都是在數(shù)控裝置及可編程序控制器控制下，由電機(jī)和液壓或氣動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刀庫和機(jī)械手實(shí)現(xiàn)刀具的選擇與交換。當(dāng)機(jī)構(gòu)中裝入接觸式傳感器，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具和工件誤差的測(cè)量。6、輔助裝置7、自動(dòng)托盤更換系統(tǒng)有的加工中心為進(jìn)—步縮短非切削時(shí)間，配有兩個(gè)自動(dòng)交換工件托盤，一個(gè)安裝在工作臺(tái)上進(jìn)行加工，另一個(gè)則位于工作臺(tái)外進(jìn)行裝卸工件。當(dāng)完成一個(gè)托盤上的工件加工后，便自動(dòng)交換托盤，進(jìn)行新零件的加工，這樣可減少輔助時(shí)間，提高加工效率。（三）加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.加工中心對(duì)結(jié)構(gòu)的要求⑴具備更高的靜動(dòng)剛度加工中心價(jià)格昂貴，其加工費(fèi)用比傳統(tǒng)機(jī)床要高得多，這就要求必須采取措施大幅度地壓縮單件加工時(shí)間。壓縮單件加工時(shí)間包括兩個(gè)方面：一方面是新型刀具材料的發(fā)展，使切削速度成倍地提高，大大縮短了切削時(shí)間；另一方面，采用自動(dòng)換刀系統(tǒng)，加快裝夾變換等操作，這又大大減少了輔助時(shí)間。這些措施大幅度地提高了生產(chǎn)率，獲得了好的經(jīng)濟(jì)效益。然而，也明顯地增加了機(jī)床的負(fù)載及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。另外，機(jī)床床身、導(dǎo)軌、工作臺(tái)、刀架和主軸箱等部件的結(jié)構(gòu)剛度將影響它們本身的幾何精度及因變形所產(chǎn)生的誤差，所有這些因素都要求數(shù)控機(jī)床具有更高的靜剛度。切削過程中的振動(dòng)不僅直接影響零件的加工精度和表面質(zhì)量，還會(huì)降低刀具壽命，影響生產(chǎn)率。而加工中心又是連續(xù)作業(yè)，不可能在加工中做人為調(diào)整（如改變切削用量或改變刀具的幾何角度）來消除或減少振動(dòng)，因此，還必須提高加工中心的動(dòng)剛度。在設(shè)計(jì)加工中心結(jié)構(gòu)時(shí)，考慮到這些因素，其基礎(chǔ)大件通常采用封閉箱形結(jié)構(gòu)，合理地布置加強(qiáng)筋板以及加強(qiáng)各部件的接觸剛度，有效地提高了機(jī)床的靜剛度。另外，調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)量可能改變系統(tǒng)的自振頻率，增加阻尼可以改善機(jī)床的阻尼特性，是提高機(jī)床動(dòng)剛度的有效措施。⑵有更小的熱變形加工中心在加工中受切削熱、摩擦熱等內(nèi)外熱源的影響，各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，這將影響工件的加工精度。由于加工中心的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及切削量等都大于傳統(tǒng)機(jī)床，而且工藝過程自動(dòng)化，常常是連續(xù)加工，因而產(chǎn)生的熱量也多于傳統(tǒng)機(jī)床，這就要求必須采取措施減少熱變形對(duì)加工精度的影響。主要措施有：對(duì)發(fā)熱源采取有效的液冷、風(fēng)冷等方法來控制溫升；改善機(jī)床結(jié)構(gòu)，使構(gòu)件的熱變形發(fā)生在非誤差敏感方向上。例如臥式加工中心的立柱采用框式雙立柱結(jié)構(gòu)，左右對(duì)稱，熱變形對(duì)主軸軸線產(chǎn)生垂直方向的平移，它可以由坐標(biāo)修正量進(jìn)行補(bǔ)償，減少發(fā)熱，盡可能將熱源從主機(jī)中分離出去。⑶運(yùn)動(dòng)件間的摩擦小并消除傳動(dòng)系統(tǒng)間隙加工中心工作臺(tái)的位移以脈沖作為它的最小單位，在對(duì)刀、工件找正等情況下，工作臺(tái)常以極低的速度運(yùn)動(dòng)。這就要求工作臺(tái)能對(duì)數(shù)控裝置發(fā)出的指令做出準(zhǔn)確響應(yīng)，它與運(yùn)動(dòng)件的摩擦特性有關(guān)。加工中心采用滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌和加壓導(dǎo)軌的靜摩擦力較小，并且在潤滑油的作用下，它們的摩擦力隨運(yùn)動(dòng)速度的提高而加大，這就有效地避免了低速爬行現(xiàn)象，從而使加工中心的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度都有所提高。進(jìn)給系統(tǒng)中采用滾珠絲杠代替滑動(dòng)絲杠，也是基于同樣的道理。另外，采用脈沖補(bǔ)償裝置進(jìn)行螺距補(bǔ)償，消除了進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙，也有的機(jī)床采用無間隙傳動(dòng)。⑷壽命高、精度保持性好良好的潤滑系統(tǒng)保證了加工中心的壽命，導(dǎo)軌、進(jìn)給絲杠及主軸部件都采用新型的耐磨材料，使加工中心在長期使用過程中能夠保持良好的精度。⑸宜人性加工中心采用多主軸、多刀架及自動(dòng)換刀裝置，一次裝夾完成多工序的加工，節(jié)省了大量裝卡換刀時(shí)間。由于不需要人工操作，故采用了封閉或半封閉式加工，使人機(jī)界面明快、干凈、協(xié)調(diào)。機(jī)床各部分的互鎖能力強(qiáng)，可防止事故發(fā)生，改善了操作者的觀察、操作和維護(hù)條件，并設(shè)有緊急停車裝置，以避免發(fā)生意外事故．所有操作都集中在一個(gè)操作面板上，一目了然，減少了誤操作。2.加工中心的主軸系統(tǒng)因此要求加工中心的主軸部件具有高的運(yùn)轉(zhuǎn)精度、長久的精度保持性以及長時(shí)間運(yùn)行的精度穩(wěn)定性。由于加工中心通常具有自動(dòng)換刀功能，刀具通過專用刀柄由安裝在加工中心主軸內(nèi)部的拉緊機(jī)構(gòu)緊固，因此主軸的回轉(zhuǎn)精度要考慮由于刀柄定位面的加工誤差所引起的誤差。簡(jiǎn)單的主軸軸承組合，可以大大降低主軸部件的裝配誤差和熱傳導(dǎo)引起的主軸隙喪失，但主軸的承載能力會(huì)有較大幅度的下降。3.主軸部件結(jié)構(gòu)主軸部件主要由主軸、軸承、傳動(dòng)件、密封件和刀具自動(dòng)卡緊機(jī)構(gòu)等組成。1.主軸結(jié)構(gòu)與支承主軸前端有7：24的錐孔，用于裝夾BT40刀柄或刀桿，主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸的直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長度和支承跨距。評(píng)價(jià)和考慮主軸主要尺寸參數(shù)的依據(jù)是主軸的剛度、結(jié)構(gòu)上工藝性和主軸組件的工藝適用范圍。主軸材料的選擇主要根據(jù)剛度、載荷特點(diǎn)、耐磨性和熱處理變形大小等因素確定。加工中心的主軸支承形式很多：其中立式加工中心的主軸前支承采用四個(gè)向心推力球軸承，后支承采用一個(gè)向心球軸承，這種支承結(jié)構(gòu)使主軸的承載能力較高，且能適應(yīng)高速的要求。主軸支承前端定位，主軸受熱向后伸長，能較好地滿足精度需要，只是支承結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。2.刀具自動(dòng)卡緊機(jī)構(gòu)刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)安裝在主軸的內(nèi)部，圖5.5所示為刀具的夾緊狀態(tài)。刀柄1由主軸抓刀爪2夾持。碟形彈簧5通過拉桿4、抓刀爪2，在內(nèi)套3的作用下將刀柄的拉釘拉緊。當(dāng)換刀時(shí)，要求松開刀柄。此時(shí)將主軸上端氣缸的上腔通壓縮空氣，活塞7帶動(dòng)壓桿8及拉桿4向下移動(dòng)。同時(shí)壓縮碟形彈簧5，當(dāng)拉桿4下移到使抓刀爪2的下端移出內(nèi)套3時(shí)，卡爪張開，同時(shí)拉桿4將刀柄頂松，刀具即可由機(jī)械手或刀庫拔出。待新刀裝入后，氣缸6的下腔通壓縮空氣，在碟形彈簧的作用下，活塞帶動(dòng)抓刀爪上移，抓刀爪拉桿重新進(jìn)人內(nèi)套3，將刀柄拉緊。活塞7移動(dòng)的兩個(gè)極限位置分別設(shè)有行程開關(guān)10，作為刀具夾緊和松開的信號(hào)。刀桿尾部的拉緊機(jī)構(gòu)，除上述的卡爪式外，常見的還有鋼球拉緊機(jī)構(gòu)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5.6所示。3.加工中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)大致分為三類：一是由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。其結(jié)構(gòu)緊湊，提高了主軸剛度，占用空間小，轉(zhuǎn)換效率高；但主軸輸出轉(zhuǎn)矩受到限制，而且電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱對(duì)主軸精度影響較大。二是經(jīng)過一級(jí)變速，這種結(jié)構(gòu)主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)定比傳動(dòng)傳遞給主軸，采用齒輪傳動(dòng)或帶傳動(dòng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方便，在一定程度上可以滿足轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的輸出要求；但其調(diào)速范圍比受電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍比的約束。三是經(jīng)過二級(jí)齒輪變速。這種結(jié)構(gòu)能滿足各種切削運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩輸出，調(diào)速范圍大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需增加潤滑及溫度控制系統(tǒng)，成本較高，且制造與維修也較困難。4.加工中心進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)加工中心的進(jìn)給系統(tǒng)一般即進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置，它完成加工中心各直線坐標(biāo)軸的定位和切削進(jìn)給。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性直接影響工件的輪廓精度和位置精度。加工中心進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)電部分主要有伺服電動(dòng)機(jī)、檢測(cè)元件、聯(lián)軸節(jié)、減速機(jī)構(gòu)（齒輪副或皮帶輪）、滾珠絲杠副、絲杠軸承及運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)、主軸箱或立柱等）。隨著伺服電動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠及其控制單元性能的提高，多數(shù)加工中心的進(jìn)給系統(tǒng)已省去減速機(jī)構(gòu)，而直接由伺服電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，減少了產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減少，伺服特性也有了改善。四、加工中心的其他裝置（再從具體的系統(tǒng)著手，論述加工中心的各個(gè)部件）（一）支撐系統(tǒng)1.床身床身是機(jī)床的基礎(chǔ)件，要求具有足夠高的靜、動(dòng)剛度和精度保持性。在滿足總體設(shè)計(jì)要求的前提下，應(yīng)盡可能做到既要結(jié)構(gòu)合理、筋板布置恰當(dāng)，又要保證良好的冷、熱加工工藝性。車削加工中心床身，為提高其剛性，一般采用斜床身，斜床身可以改善切削加工時(shí)的受力情況，截面可以形成封閉的腔形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部可以充填泥芯和混凝土等阻尼材料，在振動(dòng)時(shí)利用相對(duì)磨損來耗散振動(dòng)能量。2.立柱加工中心立柱主要是對(duì)主軸箱起到支承作用，滿足主軸的Z向運(yùn)動(dòng)，立柱應(yīng)具有較好的剛性和熱穩(wěn)定性。加工中心采用封閉的箱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用斜板提高立柱的抗彎、抗扭能力，整個(gè)結(jié)構(gòu)采用鑄造實(shí)現(xiàn)。3.導(dǎo)軌（具體的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，大家可以自己查找資料）加工中心的導(dǎo)軌大都采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)很低、動(dòng)靜摩擦系數(shù)差別小，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無爬行，因此可以獲得較高的定位精度。但是這些精度的實(shí)現(xiàn)，必須建立在底座處于正確狀態(tài)的基礎(chǔ)上，否則垂直方向的支撐高低誤差會(huì)造成結(jié)構(gòu)側(cè)向扭曲，進(jìn)而造成全行程內(nèi)摩擦阻力的變化，導(dǎo)致產(chǎn)生定位精度的誤差。以往采用滑動(dòng)導(dǎo)軌時(shí)，導(dǎo)軌的配合面要刮研精修，在裝配過程中可發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌扭曲現(xiàn)象，并通過修配實(shí)現(xiàn)校正。改用滾動(dòng)導(dǎo)軌，不存在修正過程，很難避免床身扭曲或安裝所造成的軌道扭曲。因此采用三點(diǎn)支撐的底座是治本之道。（二）刀庫及自動(dòng)換刀裝置由于有了刀庫，機(jī)床只要一個(gè)固定主軸夾持刀具，有利于提高主軸剛度。獨(dú)立的刀庫，大大增加了刀具的儲(chǔ)存數(shù)量，有利于擴(kuò)大機(jī)床的功能，并能較好地隔離各種影響加工精度的干擾因素。1.自動(dòng)換刀裝置的形式自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機(jī)床的類型、工藝、范圍及刀具的種類和數(shù)量等。自動(dòng)換刀裝置主要有回轉(zhuǎn)刀架和帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置兩種形式?；剞D(zhuǎn)刀架換刀裝置的刀具數(shù)量有限，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。如車削中心上的回轉(zhuǎn)刀架。帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置是鏜銑加工中心上應(yīng)用最廣的換刀裝置，主要有機(jī)械手換刀和刀庫換刀兩種方式。其整個(gè)換刀過程較復(fù)雜，首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄上，在機(jī)外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)后，按一定的方式放入刀庫；換刀時(shí)，先在刀庫中進(jìn)行選刀，并由機(jī)械手從刀庫和主軸上取出刀具，或直接通過主軸以及刀庫的配合運(yùn)動(dòng)來取刀，然后進(jìn)行刀具交換，再將新刀具裝入主軸，把舊刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側(cè)面或上方，也可以作為獨(dú)立部件安裝在機(jī)床以外。2.加工中心刀庫形式刀庫有多種形式，加工中心常用的有盤式、鏈?zhǔn)絻煞N刀庫。盤式結(jié)構(gòu)〔見圖5.7〕中，刀具可以沿主軸軸向、徑向、斜向安放，刀具軸向安裝的結(jié)構(gòu)最為緊湊。但為了換刀時(shí)刀具與主軸同向，有的刀庫中的刀具需在換刀位置作90°翻轉(zhuǎn)。在刀庫容量較大時(shí)，為在存取方便的同時(shí)保持結(jié)構(gòu)緊湊，可采取彈倉式結(jié)構(gòu)，目前大量的刀庫安裝在機(jī)床立柱的頂面或側(cè)面。在刀庫容量較大時(shí)，也有安裝在單獨(dú)的地基上，以隔離刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)造成的振動(dòng)。鏈?zhǔn)降稁斓幕窘Y(jié)構(gòu)如圖5.8所示，通常刀具容量比盤式的要大，結(jié)構(gòu)也比較靈活?？梢圆捎眉娱L鏈帶方式加大刀庫的容量，也可采用鏈帶折疊回繞的力式提高空間利用率，在要求刀具容量很大時(shí)還可以采用多條鏈帶結(jié)構(gòu)。3.加工中心的自動(dòng)換刀裝置自動(dòng)換刀裝置的換刀過程由選刀和換刀兩部分組成。當(dāng)執(zhí)行選刀指令后，刀庫自動(dòng)將要用的刀具移動(dòng)到換刀位置，完成選刀過程，為下面換刀做好準(zhǔn)備；當(dāng)執(zhí)行到開始自動(dòng)換刀指令時(shí)，把主軸上用過的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸上。（1）選刀選刀方式常有順序選刀方式和任選方式兩種。順序選刀方式是將加工所需要的刀具，按照預(yù)先確定的加工順序依次安裝在刀座中，換刀時(shí)，刀庫按順序轉(zhuǎn)位。這種方式的控制及刀庫運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單，但刀庫中刀具排列的順序不能錯(cuò)。任選方式是對(duì)刀具或刀座進(jìn)行編碼，并根據(jù)編碼選刀。它可分為刀具編碼和刀座編碼兩種方式。刀具編碼方式是利用安裝在刀柄上的編碼元件（如編碼環(huán)、編碼螺釘?shù)龋╊A(yù)先對(duì)刀具編碼后，再將刀具放在刀座中；換刀時(shí)，通過編碼識(shí)別裝置根據(jù)刀具編碼選刀。采用這種方式編碼的刀具可以放在刀庫的任意刀座中；刀庫中的刀具不僅可在不同的工序中多次重復(fù)使用，而且換下來的刀具也不必放回原來的刀座中。刀座編碼方式是預(yù)先對(duì)刀庫中的刀座（用編碼鑰匙等方法）進(jìn)行編碼，并將與刀座編碼相對(duì)應(yīng)的刀具放入指定的刀座中；換刀時(shí)，根據(jù)刀座編碼選刀，使用過的刀具也必須放回原來的刀座中。目前應(yīng)用最多的是計(jì)算機(jī)記憶式選刀。這種方式的特點(diǎn)是，刀具號(hào)和存刀位置或刀座號(hào)對(duì)應(yīng)地記憶在計(jì)算機(jī)的存貯器或可編程控制器內(nèi)。不論刀具存放在哪個(gè)地址，都始終記憶著它的蹤跡。在刀庫上裝有位置檢測(cè)裝置。這樣刀具可以任意取出，任意送回。刀具本身不必設(shè)置編碼元件，結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，控制也十分簡(jiǎn)單，計(jì)算機(jī)控制的機(jī)床幾乎全都用這種選刀方式。在刀庫上設(shè)有機(jī)械原點(diǎn)，每次選刀運(yùn)動(dòng)正反向都不會(huì)超過180°的范圍。當(dāng)選刀動(dòng)作完成后，即處于等待狀態(tài)，一旦執(zhí)行到自動(dòng)換刀的指令，即開始換刀動(dòng)作。（2）換刀有通過機(jī)械手換刀和通過刀庫-主軸運(yùn)動(dòng)換刀兩種方式。對(duì)通過機(jī)械手換刀的立式加工中心（如XHK716），其換刀動(dòng)作可分解如下：①主軸箱回到最高處（Z坐標(biāo)零點(diǎn)），同時(shí)實(shí)現(xiàn)“主軸準(zhǔn)停”。即主軸停止回轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確停止在一個(gè)固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個(gè)固定的方位，使刀柄上的鍵槽能恰好對(duì)正端面鍵。②機(jī)械手抓住主軸上和刀庫上的刀具，如圖4.9（a）所示。③活塞桿推動(dòng)機(jī)械手下行，從主軸和刀庫上取出刀具，如圖4.9（b）所示。④機(jī)械手回轉(zhuǎn)180°，交換刀具位置，如圖4.9（c）所示。⑤將更換后的刀具裝入主軸和刀庫，如圖4.9（d）所示。⑥機(jī)械手放開主軸和刀庫上的刀具后復(fù)位。限位開關(guān)發(fā)出“換刀完畢”的信號(hào)，主軸自由，可以開始加工或其它程序動(dòng)作。對(duì)如XH754型的臥式加工中心，換刀采用的是主軸移動(dòng)式，其換刀動(dòng)作分解為：①主軸準(zhǔn)停，主軸箱沿Y軸上升。這時(shí)刀庫上刀位的空擋正對(duì)著交換位置，裝卡刀具的卡爪打開。如圖4.10（a）所示。②主軸箱上升到極限位置，被更換的刀具刀桿進(jìn)入刀庫空刀位，即被刀具定位卡爪鉗住，與此同時(shí)，主軸內(nèi)刀桿自動(dòng)夾緊裝置放松刀具。如圖4.10（b）所示。③刀庫伸出，從主軸錐孔中將刀拔出。如圖4.10（c）所示。④刀庫轉(zhuǎn)位，按照程序指令要求，將選好的刀具轉(zhuǎn)到最下面的位置，同時(shí)，壓縮空氣將主軸錐孔吹凈。如圖4.10（d）所示。⑤刀庫退回，同時(shí)將新刀插入主軸錐孔，主軸內(nèi)刀具夾緊裝置將刀桿拉緊。如圖4.10（e）。⑥主軸下降到加工位置、啟動(dòng)，開始下一步的加工。如圖4.10（f）所示。這種換刀機(jī)構(gòu)中不需要機(jī)械手，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。刀庫旋轉(zhuǎn)換刀時(shí)，機(jī)床不工作，因而影響到機(jī)床的生產(chǎn)效率。如圖4.11所示是目前在XH713、XH714、XH715等中小型立式加工中心上廣泛采用的刀庫移動(dòng)-主軸升降式換刀方式。其換刀過程為：①分度：由低速力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀庫刀盤的分度運(yùn)動(dòng)，將刀盤上接受刀具的空刀座轉(zhuǎn)到換刀所需的預(yù)定位置。如圖4.11（a）所示。②接刀：氣缸活塞桿推出，將刀盤接受刀具的空刀座送至主軸下方并卡住刀柄定位槽。圖4.11（b）所示。③卸刀：主軸松刀，銑頭上移至第一參考點(diǎn)，刀具留在空刀座內(nèi)。圖4.11（c）所示。④再分度：再次通過分度運(yùn)動(dòng)，將刀盤上選頂?shù)牡毒咿D(zhuǎn)到主軸正下方。圖4.11（d）所示。⑤裝刀：銑頭下移，主軸夾刀，刀庫氣缸活塞桿縮回，刀盤復(fù)位，完成換刀動(dòng)作。圖4.11（e）、4.11（f）所示。（三）回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要功能有兩個(gè)：—是工作臺(tái)進(jìn)給分度運(yùn)動(dòng)，即在非切削時(shí)，裝有工件的工作臺(tái)在整個(gè)圓周(3600范圍內(nèi))進(jìn)行分度旋轉(zhuǎn)，二是工作臺(tái)作圓周方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即在進(jìn)行切削時(shí)，與x、y、z三個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，加工復(fù)雜的空間曲面。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要應(yīng)用于銑床等，特別是在加工復(fù)雜的空間曲面方面(如航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、船用螺旋槳等)，由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)具有圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)與X、Y、Z三坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，但需與高性能的數(shù)控系統(tǒng)相配套。2、分度工作臺(tái)數(shù)控機(jī)床的分度工作臺(tái)與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的區(qū)別在于它根據(jù)加工要求將工件回轉(zhuǎn)至所需的角度，以達(dá)到加工不同面的目的。它不能實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，故而結(jié)構(gòu)上兩者有所差異。分度工作臺(tái)主要有兩種形式：定位銷式分度工作臺(tái)和鼠齒盤式分度工作臺(tái)。前者的定位。分度主要靠工作臺(tái)的定位銷和定位孔實(shí)現(xiàn)，分度的角度取決于定位孔在圓周上分布的數(shù)量，通常可作二、四、八等分的分度運(yùn)動(dòng)，由于其分度角度的限制及定位精度低等原因，很少用于現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床和加工中心上。鼠齒盤式分度工作臺(tái)是利用一對(duì)上下嚙合的齒盤，通過上下齒盤的相對(duì)旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的分度，分度的角度范圍依據(jù)齒盤的齒數(shù)而定，其優(yōu)點(diǎn)是定位剛度好，重復(fù)定位精度高，分度精度高，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是鼠齒盤的制造精度要求很高，目前鼠齒盤式工作臺(tái)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類數(shù)控機(jī)床和加工中心上。第二節(jié)加工中心的操作面板及其操作

一、加工中心的操作面板簡(jiǎn)介（一）數(shù)控系統(tǒng)操作面板1.功能按鈕2.數(shù)據(jù)輸入鍵（二）機(jī)床操作面板二、加工中心的基本操作（一）.手動(dòng)操作（1）機(jī)床電源的接通與關(guān)閉：（2）手動(dòng)返回參考點(diǎn)：（3）手動(dòng)進(jìn)給：手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給：步進(jìn)進(jìn)給：手輪（手搖脈沖發(fā)生器）進(jìn)給：（4）刀具數(shù)據(jù)的設(shè)定與補(bǔ)償?shù)毒咂昧枯斎耄ń^對(duì)值輸入）刀具補(bǔ)償量的修改（增量值輸入）（5）工件坐標(biāo)系的設(shè)定X、Y軸坐標(biāo)值的測(cè)量測(cè)量Z軸坐標(biāo)工件坐標(biāo)系的輸入（二）.程序的編輯本加工中心程序編輯的基本方法參見第二章。（三）.自動(dòng)循環(huán)加工（1）自動(dòng)運(yùn)行的啟動(dòng)（2）自動(dòng)運(yùn)行中的操作單程序段運(yùn)行跳步運(yùn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)床鎖定進(jìn)給速度倍率調(diào)整自動(dòng)運(yùn)行的停止自動(dòng)運(yùn)行的再起動(dòng)（四）手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（MDI）操作（五）圖形模擬加工（1）圖形參數(shù)的設(shè)定刀具軌跡圖形設(shè)定的內(nèi)容圖形參數(shù)的設(shè)定方法（2）繪圖顯示的方法和步驟（六）.工作參數(shù)的設(shè)定（1）用戶數(shù)據(jù)的設(shè)定方法（2）設(shè)定用戶宏程序變量（七）主軸轉(zhuǎn)速的設(shè)定、自動(dòng)換刀和MDI方式下工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的操作1、主軸轉(zhuǎn)速的設(shè)定2、自動(dòng)換刀裝置(ATC)的操作①．刀庫返回參考點(diǎn)②．MDI方式下的ATC操作③．刀庫裝刀的操作④．主軸上刀具的裝?、?、MDI方式下工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)操作第三節(jié)工件裝夾與找正操作

一、工件裝夾與找正（一）工件的裝夾在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，為了保證加工表面相對(duì)其它表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在機(jī)床上占有準(zhǔn)確的位置，并在加工過程中能承受各種力的作用而始終保持這一準(zhǔn)確位置不變，前者稱為工件的定位，后者稱為工件的夾緊。這一整個(gè)過程統(tǒng)稱為工件的裝夾。1.加工中心定位基準(zhǔn)的選擇加工中心定位基準(zhǔn)的選擇，主要有以下方面：（1）盡量選擇零件上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。（2）一次裝夾就能夠完成全部關(guān)鍵精度部位的加工。為了避免精加工后的零件再經(jīng)過多次非重要的尺寸加工，多次周轉(zhuǎn)，造成零件變形、磕碰劃傷，在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）的同時(shí)，一般將加工中心上完成的工序安排在最后。（3）當(dāng)在加工中心上既加工基準(zhǔn)又完成各工位的加工時(shí)，其定位基準(zhǔn)的選擇需考慮完成盡可能多的加工內(nèi)容。為此，要考慮便于各個(gè)表面都能被加工的定位方式，如對(duì)于箱體，最好采用一面兩銷的定位方式，以便刀具對(duì)其他表面進(jìn)行加工。（4）當(dāng)零件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)難以重合時(shí)，應(yīng)認(rèn)真分析裝配圖紙，確定該零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)功能，通過尺寸鏈的計(jì)算，嚴(yán)格規(guī)定定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)間的公差范圍，確保加工精度。對(duì)于帶有自動(dòng)測(cè)量功能的加工中心，可在工藝中安排坐標(biāo)系測(cè)量檢查工步，即每個(gè)零件加工前由程序自動(dòng)控制用測(cè)頭檢測(cè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算并修正坐標(biāo)系，從而確保各加工部位與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)間的幾何關(guān)系。2.加工中心夾具的選擇和使用（1）在單件生產(chǎn)中盡可能采用通用夾具；批量生產(chǎn)時(shí)優(yōu)先考慮組合夾具，其次考慮可調(diào)夾具，最后考慮成組夾具和專用夾具；當(dāng)裝夾精度要求很高時(shí)，可配置工件統(tǒng)一基準(zhǔn)定位裝夾系統(tǒng)。（2）加工中心的高柔性要求其夾具比普通機(jī)床結(jié)構(gòu)更緊湊、簡(jiǎn)單，夾緊動(dòng)作更迅速、準(zhǔn)確，盡量減少輔助時(shí)間，操作更方便、省力、安全，而且要保證足夠的剛性，能靈活多變。因此常采用氣動(dòng)、液壓夾緊裝置。（3）為保持工件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，夾具要盡量開敞，夾緊元件的空間位置能低則低，必須給刀具運(yùn)動(dòng)軌跡留有空間。夾具不能和各工步刀具軌跡發(fā)生干涉。當(dāng)箱體外部沒有合適的夾緊位置時(shí)，可以利用內(nèi)部空間來安排夾緊裝置。小思考：你知道夾具得具體分類標(biāo)準(zhǔn)嗎？（4）考慮機(jī)床主軸與工作臺(tái)面之間的最小距離和刀具的裝夾長度，夾具在機(jī)床工作臺(tái)上的安裝位置應(yīng)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。（5）自動(dòng)換刀和交換工作臺(tái)時(shí)不能與夾具或工件發(fā)生干涉。（6）有些時(shí)候，夾具上的定位塊是安裝工件時(shí)使用的，在加工過程中，為滿足前后左右各個(gè)工位的加工，防止干涉，工件夾緊后即可拆去。對(duì)此，要考慮拆除定位元件后，工件定位精度的保持問題。（7）盡量不要在加工中途更換夾緊點(diǎn)。當(dāng)非要更換夾緊點(diǎn)時(shí)，要特別注意不能因更換夾緊點(diǎn)而破壞定位精度，必要時(shí)應(yīng)在工藝文件中注明。3.確定零件在機(jī)床工作臺(tái)上的最佳位置在臥式加工中心上加工零件時(shí)，工作臺(tái)要帶著工件旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行多工位加工，就要考慮零件（包括夾具）在機(jī)床工作臺(tái)上的最佳位置，該位置是在技術(shù)準(zhǔn)備過程中根據(jù)機(jī)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(huì)造成機(jī)床超程，需要更換刀具，重新試切，影響加工精度和加工效率，也增大了出現(xiàn)廢品的可能性。加工中心具有的自動(dòng)換刀功能決定了其最大的弱點(diǎn)是刀具懸臂式加工，在加工過程中不能設(shè)置鏜模、支架等。因此，在進(jìn)行多工位零件的加工時(shí)，應(yīng)綜合計(jì)算各工位的各加工表面到機(jī)床主軸端面的距離以選擇最佳的刀具長度，提高工藝系統(tǒng)的剛性，從而保證加工精度。（二）工件的找正加工中心的工作是由程序中給出的數(shù)字控制指令進(jìn)行的，因此在加工前必須首先確定工件或夾具在機(jī)床工作臺(tái)的位置，即確定工作坐標(biāo)系。此即為工件的找正。用來確定工作坐標(biāo)系的工具稱為找正器。用來確定工作坐標(biāo)系的工具稱為找正器。目前加工中心所使用的找正器種類很多，從其功用上可劃分為：測(cè)量類：主要包括百分表（如圖5.33所示）、千分表、杠桿表。主要用于確定工具及夾具定位基準(zhǔn)面的方位。目測(cè)類：主要包括電子感應(yīng)器、偏心軸、驗(yàn)棒等。主要用于確定工件及夾具在機(jī)床工作臺(tái)的坐標(biāo)位置。自動(dòng)測(cè)量類：主要包括機(jī)床的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。（三）在機(jī)床上安裝工件的基本方式在機(jī)床上安裝工件一般有以下三種基本方式：(1)直接在工作臺(tái)上找正安裝在單件或少量生產(chǎn)中，以及在不便使用夾具夾待的情況下，常采用這種方法，如圖5.34所示，操作方法如下：1)將工件輕輕夾持在機(jī)床的工作臺(tái)上。2)以工件上某個(gè)表面作為找正的基準(zhǔn)面，移動(dòng)工作臺(tái)，用百分表等工具找正，以確定工件在機(jī)床上的正確位置，找正再夾緊工件。(2)用機(jī)用平口虎鉗找正安裝在單件或小批生產(chǎn)中，適用于裝夾尺寸不大的工件。操作方法如下：1)找正固定鉗口位置虎鉗的固定鉗是工件裝夾時(shí)的定位支撐面。在臥式機(jī)床上加工零件時(shí)，要求固定鉗口平面不但要垂直于工作臺(tái)臺(tái)面，而且必須和主軸相平行。而在立式機(jī)床上加工零件時(shí)，則只要求固定鉗口和工作臺(tái)臺(tái)面垂直。至于鉗口在水平面內(nèi)的位置，可根據(jù)工件的長度來確定。對(duì)于長的工件，鉗口應(yīng)與進(jìn)給方向平行；對(duì)于短的工件，則最好與進(jìn)給方向垂直，以便由剛性較好的固定鉗口來承受水平切削分力。固定鉗口位置可用百分表來找正，如圖5.35所示。先將表座固定在機(jī)床主軸或床身上，并使百分表測(cè)頭和鉗口平面相接觸，然后利用橫向(或縱向)工作臺(tái)的移動(dòng)及升降工作臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)，找出鉗口乎而在水平和垂直兩個(gè)方向的誤差。水平方向的誤差可用轉(zhuǎn)動(dòng)鉗身的方法來糾正；而垂直方向的誤差，可以松開鉗口鐵的緊固螺釘，在鉗口鐵內(nèi)側(cè)墊上適當(dāng)厚度的銅片來糾正。2)工件安裝選擇合適的墊鐵以保證加工平面略高于鉗口；將工件放在鉗口內(nèi)的墊鐵上，并使側(cè)基準(zhǔn)面緊靠固定鉗口；轉(zhuǎn)動(dòng)虎鉗口柄，加預(yù)緊力。若與活動(dòng)鉗口相接觸的一面(工件)不平整，可在活動(dòng)鉗口與工件之間放一銅片：用錘子輕輕敲擊工件，以手不能輕易推動(dòng)墊鐵為宜，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，緊固工件，以防松動(dòng)而影響加工精度或損壞設(shè)備及傷人。(3)用專用夾具找正安裝工件在大批量生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率，常常針對(duì)某一具體工件的加工，設(shè)計(jì)專用夾具。專用夾具除手動(dòng)的外，還有氣壓、液壓、氣液壓、電動(dòng)、電磁等傳動(dòng)的。使用這類夾具安裝工件，定位方便、準(zhǔn)確，夾緊迅速、可靠。操作方法如下：1)找正夾具的位置夾具體上一般有一個(gè)基準(zhǔn)面，用來作為夾具的制造和夾具安裝的基準(zhǔn)。撥正時(shí)可先將百分表固定在機(jī)床主軸或床身上，并將表的測(cè)頭和基準(zhǔn)面接觸，然后移動(dòng)工作臺(tái)，調(diào)整夾具位置使夾具基準(zhǔn)面與工作臺(tái)移動(dòng)方向平行。2)工件安裝清潔工件定位面及夾具定位元件，將工件放在定位元件上并緊貼定位元件，最后夾緊工件。二、工件坐標(biāo)的建立（一）數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床的基本坐標(biāo)系。機(jī)床坐標(biāo)系的點(diǎn)也稱為機(jī)械原點(diǎn)或零點(diǎn)，這個(gè)原點(diǎn)是機(jī)床固有的點(diǎn)，不能隨意改變。機(jī)床啟動(dòng)時(shí)，通常都要回零，機(jī)床回零就是指運(yùn)動(dòng)部件回到正向一個(gè)固定位置，這個(gè)位置就是機(jī)床參考點(diǎn)。機(jī)床通常在坐標(biāo)系的負(fù)向區(qū)域工作，機(jī)床坐標(biāo)系一般不作為編程使用，而常用它來確定工件坐標(biāo)系，即用于作為建立工件坐標(biāo)系的參考點(diǎn)。編程時(shí)，一般是選擇工件或夾具上某一點(diǎn)作為程序的原點(diǎn)，這一點(diǎn)就是編程零點(diǎn)，也稱“程序原點(diǎn)”，以編程零點(diǎn)為原點(diǎn)且平行于機(jī)床各移動(dòng)坐標(biāo)軸X、Y、Z建立一個(gè)新的坐標(biāo)系，就叫工件坐標(biāo)系。（二）對(duì)刀點(diǎn)對(duì)刀點(diǎn)就是加工零件時(shí)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。因?yàn)槌绦蚴菑倪@一點(diǎn)開始執(zhí)行的，所以對(duì)刀點(diǎn)也叫做程序起點(diǎn)或起刀點(diǎn)。工件坐標(biāo)系、機(jī)床坐標(biāo)系三者的關(guān)系如圖5.36所示。選擇對(duì)刀點(diǎn)的原則是：(1)應(yīng)便于數(shù)學(xué)處理和簡(jiǎn)化程序編制；(2)在機(jī)床上容易找正；(3)加工過程中便于檢查；(4)引起的加工誤差要小。對(duì)刀點(diǎn)既可以設(shè)在被加工零件上，又可以設(shè)在夾具上，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的坐標(biāo)尺寸聯(lián)系，這樣才能確定機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的相互關(guān)系。為了提高零件的加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。如以孔定位的零件，就可選擇定位孔的中心作為對(duì)刀點(diǎn)。（三）工件坐標(biāo)系的測(cè)量零件夾具找正裝夾后，必須正確測(cè)出工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。測(cè)定工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，就是測(cè)定工件的編程零點(diǎn)(即工件坐標(biāo)系的原點(diǎn))在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。(1)直接測(cè)量圖5.37所示為一彎板式夾具的裝夾示意圖，編程原點(diǎn)設(shè)在各方向定位面上。下面以該圖為例，說明工件坐標(biāo)系的測(cè)量方法。1)X、Y坐標(biāo)值的測(cè)量，圖5.38為工件坐標(biāo)系X、Y值的測(cè)量過程之一。拉表找正夾具后，在主軸中置一標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)心軸，使機(jī)床X軸、Y軸回零，然后分別移動(dòng)X軸、Y軸，使夾具定位面與心軸接近．再用塊規(guī)準(zhǔn)確測(cè)出心軸與定位支撐面之間的距離H。則工件坐標(biāo)系原點(diǎn)坐標(biāo)為：Xw＝-|Xm+H+D/2|Yw＝-|Ym+H+D/2|式中H—塊規(guī)尺寸；D—心軸直徑；Xm——工作臺(tái)X向移動(dòng)距離；Ym——工作臺(tái)Y向移動(dòng)距離；Xm、Ym均在機(jī)床屏幕上“機(jī)床坐標(biāo)”頁面中顯示。圖5.39所示為另一種測(cè)量方式。工件坐標(biāo)系原點(diǎn)坐標(biāo)為：Xw＝-|Xm-H-D/2|Yw＝-|Ym-H-D/2|2)Z坐標(biāo)值測(cè)量測(cè)量方法與X、Y坐標(biāo)測(cè)量相同，如圖5.40所示，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的坐標(biāo)為：Zw＝-|Zm+H+T|式中T—心軸長度。(2)以工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)計(jì)算X坐標(biāo)值圖5.41為分別在0°工位和180°工位加工一同軸孔。設(shè)工作臺(tái)中心與主軸中心重合時(shí)的X坐標(biāo)為C，對(duì)于確定的加工中心，Xc是一常數(shù)，它可以很準(zhǔn)確地測(cè)量出來。設(shè)以直接測(cè)量方法測(cè)得G54的X坐標(biāo)為XG54，在圖中，B軸0°時(shí)工件坐標(biāo)系G54零點(diǎn)設(shè)在孔中心線上(A點(diǎn))，B軸180°時(shí)，工件坐標(biāo)系G56零點(diǎn)在E點(diǎn)，則工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，G56的零點(diǎn)為E′:XG56=Xc十△X△X=Xc-XG54XG56=Xc十（Xc-XG54）=2Xc-XG54XG54=2Xc-XG56用這種方法不但簡(jiǎn)便，而且能提高孔的同軸度精度。（四）工件坐標(biāo)系的建立工件坐標(biāo)系在工件上的位置，實(shí)際上在對(duì)工件圖樣進(jìn)行數(shù)學(xué)處理時(shí)就已經(jīng)規(guī)定好了。但工件坐標(biāo)系在機(jī)床上的位置是隨著工件的裝夾位置不同而變化。當(dāng)工件裝夾到工作臺(tái)上某一位置時(shí)，工件坐標(biāo)系也就確定了。如圖5.41所示，工件坐標(biāo)系可以建立在(1)位置上，也可建立在(2)位置上。當(dāng)測(cè)量出工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的坐標(biāo)值后，便可建立工件坐標(biāo)系了。工件坐標(biāo)系設(shè)定有兩種方法：(1)使用G92建立工件坐標(biāo)系如圖圖5.42x所示假設(shè)的機(jī)床原點(diǎn)位置，用G92建立工件坐標(biāo)系的指令為：N1G92X400.0Y200.0Z300.0(建立工件坐標(biāo)系)N2G00G90X-50.0Y-100.0；(快速移動(dòng)到工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置)N3Z0；(下刀)(2)用G54--G59設(shè)定工件坐標(biāo)系這種設(shè)定與G92不同，G92是在程序中設(shè)定工件坐標(biāo)相對(duì)于機(jī)床坐標(biāo)系的偏置值，G54--G59是通過偏置畫面由參數(shù)設(shè)定工件坐標(biāo)系偏置值。使用G54設(shè)定的程序?yàn)椋篘1GOOG90G54X-100.0；N2Z0;但在執(zhí)行此程序前要用偏置畫圖建立G54工件坐標(biāo)系。以FANUC6M系統(tǒng)的加工中心為例，具體操作步驟如下：(1)按兩次OFFSET鍵，使屏幕顯示出工件偏置畫面，如圖5.44（一）；(2)把光標(biāo)移動(dòng)到01處；(3)按地址X、數(shù)字-400.0、INPUT鍵；按地址Y、數(shù)字-200.0、INPUT鍵，按地址Z、數(shù)字-300.0、1NPUT鍵，這時(shí)G54工件坐標(biāo)系設(shè)定完成，屏幕上畫面將變成圖如圖5.44（二）所示。同樣G55—G59對(duì)應(yīng)02—06五個(gè)坐標(biāo)系，偏置值可用同樣方法設(shè)定。三工件裝夾與找正舉例（一）、長方體工件裝夾與對(duì)刀圖5.45所示長方體工件，編程坐標(biāo)（工件坐標(biāo)）原點(diǎn)在長方體的頂面中心位置，長度方向?yàn)閄方向，寬度方向?yàn)閅方向，高度方向?yàn)閆方向。如何把工件裝夾在機(jī)床上進(jìn)行加工？1．裝夾與找正步驟具體步驟如下：（1）把虎鉗裝在機(jī)床上，鉗口方向與X軸方向大約一致。（2）把工件裝夾在虎鉗上，工件長度方向與X軸方向基本一致，工件底面用等高墊鐵墊起，并使工件加工部位最低處高于鉗口頂面（避免加工時(shí)刀具撞到或銑刀虎鉗）。（3）夾緊工件。（4）拖表使工件長度方向與X軸平行后，將虎鉗鎖緊在工作臺(tái)。也可以先通過拖表使鉗口與X軸平行，然后鎖緊虎鉗在工作臺(tái)上，再把工件裝夾在虎鉗上。如果必要可再對(duì)工件拖表檢查長度方向與X軸是否平行）。（5）必要時(shí)拖表檢查工件寬度方向與Y軸是否平行。（6）必要時(shí)拖表檢查工件頂面與工作臺(tái)是否平行。2．對(duì)刀說明：尋邊器對(duì)刀、Z向設(shè)定器、Z向直接碰刀對(duì)刀的方法、原理、步驟完全相同。⑴XY方向（尋邊器對(duì)刀）①第一種方法：基準(zhǔn)邊碰數(shù)對(duì)刀圖5.46中長方體工件左下角為基準(zhǔn)角，左邊為X方向的基準(zhǔn)邊，下邊為Y方向的基準(zhǔn)邊。通過正確尋邊，尋邊器與基準(zhǔn)邊剛好接觸（誤差不超過機(jī)床的最小手動(dòng)進(jìn)給單位，一般為0.01，精密機(jī)床可達(dá)0.001）。在左邊尋邊，在機(jī)床控制臺(tái)顯示屏上讀出機(jī)床坐標(biāo)值X0(即尋邊器中心的機(jī)床坐標(biāo))。左邊基準(zhǔn)邊的機(jī)床坐標(biāo)為：X1=X0＋R；工件坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)值為：X=X1＋a/2=X0＋R＋a/2；a/2為工件坐標(biāo)原點(diǎn)離基準(zhǔn)邊的距離。同理：在下邊尋邊，在機(jī)床控制臺(tái)顯示屏上讀出機(jī)床坐標(biāo)值Y0（即尋邊器中心的機(jī)床坐標(biāo)）。下邊基準(zhǔn)邊的機(jī)床坐標(biāo)為：Y1=Y0＋R；工件坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)值為：Y=Y1＋b/2=Y0＋R＋b/2;b/2為工件坐標(biāo)原點(diǎn)離基準(zhǔn)邊的距離。②第二種方法：雙邊碰數(shù)分中對(duì)刀雙邊碰數(shù)分中對(duì)刀方法適用于工件在長寬兩方向的對(duì)邊都經(jīng)過精加工（如平面磨削），并且工件坐標(biāo)原點(diǎn)（編程原點(diǎn)）在工件正中間的情況。左邊正確尋邊，讀出機(jī)床坐標(biāo)XZ，右邊正確尋邊，讀出機(jī)床坐標(biāo)XY；下邊正確尋邊，讀出機(jī)床坐標(biāo)YX，上邊正確尋邊，讀出機(jī)床坐標(biāo)YS。則工件坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)值X、Y為：X=(XZ+XY)/2Y=(YX+YS)/2⑵Z方向：可直接碰刀對(duì)刀或Z向設(shè)定器對(duì)刀。①基準(zhǔn)面在頂面（如圖5.47）：頂面正確尋邊，讀出機(jī)床坐標(biāo)Z0，則工件坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)值Z為：Z=Z0－h(huán)h為塊規(guī)或Z向設(shè)定器的高度②基準(zhǔn)面在底面（如圖5.48）：底面正確尋邊，讀出機(jī)床坐標(biāo)Z0，則工件坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)值Z為：Z=Z0－h(huán)＋HH為工件坐標(biāo)原點(diǎn)離基準(zhǔn)面（底面）的距離。對(duì)刀完成后，把X、Y、Z值輸入到G54中去（或G55、G56、G57、G58、G59，依程序所引用的代碼對(duì)應(yīng)）。（二）、圓柱體工件的裝夾與對(duì)刀圖5.49所示圓柱體工件，編程坐標(biāo)（工件坐標(biāo)）原點(diǎn)在圓柱體的頂面圓心位置，左右方向?yàn)閄方向，前后方向?yàn)閅方向，高度方向?yàn)閆方向。如何把工件裝夾在機(jī)床上進(jìn)行加工？操作步驟如下：1．裝夾與找正⑴把虎鉗裝在機(jī)床上，使鉗口方向與X軸方向大約一致(最好拖平行)然后鎖緊。⑵把工件裝夾在虎鉗上，工件底下用等高墊鐵墊起，使工件加工部位最低處高于鉗口頂面（避免加工時(shí)刀具撞到或銑到虎鉗）。⑶拖表使工件高度方向與Z軸平行后夾緊工件。⑷必要時(shí)拖表檢查工件頂面與工作臺(tái)是否平行。2．對(duì)刀⑴XY方向?qū)Φ叮簩み吰麟p邊碰數(shù)分中對(duì)刀(同長方體：尋邊器雙邊碰數(shù)分中)；⑵Z方向?qū)Φ叮?同長方體Z方向?qū)Φ?。第四節(jié)加工中心加工中刀具的應(yīng)用一加工中心對(duì)刀具的基本要求⑴高剛度、高強(qiáng)度⑵高耐用度⑶刀具精度二標(biāo)準(zhǔn)刀柄與刀具系統(tǒng)1．標(biāo)準(zhǔn)刀柄:刀柄可分為整體式與模塊式兩類。整體式刀柄針對(duì)不同的刀具配備，其規(guī)格、品種繁多，給生產(chǎn)、管理帶來不便；模塊式刀柄克服了上述缺點(diǎn)，但對(duì)連接精度、剛性、強(qiáng)度等都有很高的要求。下面介紹常用的幾種。（1）ER彈簧夾頭刀柄如圖5.50所示，它采用ER型卡簧，夾緊力不大，適用于夾持直徑在16mm以下的銑刀。ER型卡簧如圖5.51所示。2）強(qiáng)力夾頭刀柄其外形與ER彈簧夾頭刀柄相似，但采用KM型卡簧，可以提供較大夾緊力，適用于夾持16mm以上直徑的銑刀進(jìn)行強(qiáng)力銑削。KM型卡簧如圖5.52所示。（3）莫氏錐度刀柄如圖5.53所示，它適用于莫氏錐度刀桿的鉆頭、銑刀等。（4）側(cè)固式刀柄如圖5.54所示，它采用側(cè)向夾緊，適用于切削力大的加工，但一種尺寸的刀具需對(duì)應(yīng)配備一種刀柄，規(guī)格較多。（5）面銑刀刀柄如圖5.55所示，它用于與面銑刀盤配套使用。（6）鉆夾頭刀柄如圖5.56所示，它有整體式和分離式兩種，用于裝夾直徑在13mm以下的中心鉆、直柄麻花鉆等。（7）絲錐夾頭刀柄如圖5.57所示，它用于自動(dòng)攻絲時(shí)裝夾絲錐，一般具有切削力限制功能。（8）鏜刀刀柄如圖5.58所示，它用于各種尺寸孔的鏜削加工，有單刃、雙刃及重切削等類型。在孔加工刀具中占有較大比重，是孔精加工的主要手段，其性能要求也很高。（9）轉(zhuǎn)角刀柄如圖5.59所示，除了使用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行五面加工以外，還可以采用轉(zhuǎn)角刀柄達(dá)到同樣的目的。轉(zhuǎn)角一般有30°、45°、60°、90°等。（10）增速刀柄如圖5.605所示，當(dāng)加工所需的轉(zhuǎn)速超過了機(jī)床主軸的最高轉(zhuǎn)速時(shí)，可以采用這種刀柄將刀具