1.5　數(shù)控加工工件

（1）數(shù)控車床加工零件

與傳統(tǒng)車床相比，數(shù)控車床比較適合于車削具有以下要求和特點的回轉(zhuǎn)體零件。

①精度要求高的零件　由于數(shù)控車床的剛性好，制造和對刀精度高，以及能方便和精確地進行人工補償甚至自動補償，因此它能夠加工尺寸精度要求高的零件，在有些場合可以以車代磨。此外，由于數(shù)控車削時刀具運動是通過高精度插補運算和伺服驅(qū)動來實現(xiàn)的，再加上機床的剛性好和制造精度高，因此它能加工對母線直線度、圓度、圓柱度要求高的零件。如圖1-29所示為數(shù)控車床加工的高速電機主軸零件。

②低表面粗糙度的回轉(zhuǎn)體零件　數(shù)控車床能加工出較低表面粗糙度的零件，不僅是由于機床的剛性好和制造精度高，還由于它具有恒線速度切削功能。在材質(zhì)、精車留量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進給速度和切削速度。使用數(shù)控車床的恒線速度切削功能，就可選用最佳線速度來切削端面，這樣切出的表面粗糙度既小又一致。數(shù)控車床還適合于車削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以用減小進給速度的方法來達到，而這在傳統(tǒng)車床上是做不到的。如圖1-30所示為數(shù)控車床加工的曲軸零件。

③輪廓形狀復(fù)雜的零件　數(shù)控車床具有圓弧插補功能，所以可直接使用圓弧指令來加工圓弧輪廓。數(shù)控車床也可加工由任意平面曲線所組成的輪廓回轉(zhuǎn)零件，既能加工可用方程描述的曲線，也能加工用列表描述的曲線。如果說車削圓柱零件和圓錐零件既可選用傳統(tǒng)車床也可選用數(shù)控車床，那么車削復(fù)雜轉(zhuǎn)體零件就只能使用數(shù)控車床。如圖1-31所示為數(shù)控車床加工的手柄零件。

④帶一些特殊類型螺紋的零件　傳統(tǒng)車床所能切削的螺紋相當(dāng)有限，它只能加工等節(jié)距的直、錐面的公、英制螺紋，而且一臺車床只限定加工若干種節(jié)距。數(shù)控車床不但能加工任何等節(jié)距直、錐面的公、英制螺紋和端面螺紋，而且能加工增節(jié)距、減節(jié)距，以及要求等節(jié)距、變節(jié)距之間平滑過渡的螺紋。數(shù)控車床加工螺紋時主軸轉(zhuǎn)向不必像傳統(tǒng)車床那樣交替變換，它可以一刀又一刀不停頓地循環(huán)，直至完成，所以它車削螺紋的效率很高。數(shù)控車床還配有精密螺紋切削功能，再加上一般采用硬質(zhì)合金成形刀片，以及可以使用較高的轉(zhuǎn)速，所以車削出來的螺紋精度高、表面粗糙度小?？梢哉f，包括絲杠在內(nèi)的螺紋零件很適合于在數(shù)控車床上加工。如圖1-32所示為數(shù)控車床加工的滾珠絲杠。

⑤超精密、超低表面粗糙度的零件　磁盤、錄像機磁頭、激光打印機的多面反射體、復(fù)印機的回轉(zhuǎn)鼓、照相機等光學(xué)設(shè)備的透鏡及其模具，以及隱形眼鏡等要求超高的輪廓精度和超低的表面粗糙度值的零件，它們適合于在高精度、多功能的數(shù)控車床上加工。以往很難加工的塑料散光用的透鏡，現(xiàn)在也可以用數(shù)控車床來加工。超精加工的輪廓精度可達到0.1μm，表面粗糙度可達0.02μm。超精車削零件的材質(zhì)以前主要是金屬，現(xiàn)已擴大到塑料和陶瓷領(lǐng)域。如圖1-33所示為數(shù)控車床加工的鏡面零件。

（2）數(shù)控銑床加工零件

數(shù)控銑床除對工件進行銑削加工外，還可以對工件進行鉆、擴、鉸、锪和鏜孔加工與攻螺紋等。

①平面類零件　加工面平行、垂直于水平面或其加工面與水平面的夾角為定角的零件稱為平面類零件，如圖1-34所示。目前，在數(shù)控銑床上加工的絕大多數(shù)零件屬于平面類零件。平面類零件的特點是，各個加工單元面是平面，或可以展開成為平面。平面類零件是數(shù)控銑削加工對象中最簡單的一類，一般只須用3坐標(biāo)數(shù)控銑床的2坐標(biāo)聯(lián)動就可以把它們加工出來。

②變斜角類零件　加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角類零件。這類零件多數(shù)為飛機零件，如飛機上的整體梁、框、緣條與肋等，此外還有檢驗夾具與裝配型架等。變斜角類零件的變斜角加工面不能展開為平面，但在加工中，加工面與銑刀圓周接觸的瞬間為一條直線。最好采用4坐標(biāo)和5坐標(biāo)數(shù)控銑床擺角加工，在沒有上述機床時，也可在3坐標(biāo)數(shù)控銑床上進行2.5坐標(biāo)近似加工。

③曲面類（立體類）零件　加工面為空間曲面的零件稱為曲面類零件，如圖1-35所示。曲面類零件的特點其一是加工面不能展開為平面；其二是加工面與銑刀始終為點接觸。此類零件一般采用3坐標(biāo)數(shù)控銑床加工。

（3）加工中心加工零件

加工中心除了具有自動換刀功能及刀庫外，其他方面均與數(shù)控銑床類同，也可以對工件進行銑、鉆、擴、鉸、锪和鏜孔加工與攻螺紋等，但它主要適宜于加工復(fù)雜、工序多、要求較高、需用多種類型的普通機床和眾多刀具夾具，且經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。其加工的主要對象有箱體類零件、復(fù)雜曲面、異形件、盤套板類零件和特殊加工類零件五類。

①箱體類零件　如圖1-36所示，箱體類零件一般是指具有一個以上孔系，內(nèi)部有型腔，在長、寬、高方向上有一定比例的零件。這類零件在機床、汽車、飛機制造等行業(yè)用得較多。箱體類零件一般都需要進行多工位孔系及平面加工，公差要求較高，特別是形位公差要求較為嚴格，通常要經(jīng)過銑、鉆、擴、鏜、鉸、锪和攻螺紋等工序，需要刀具較多，在普通機床上加工難度大，工裝套數(shù)多，費用高，加工周期長，需多次裝夾、找正，手工測量次數(shù)多，加工時必須頻繁地更換刀具，工藝難以制定，更重要的是精度難以保證。

加工箱體類零件的加工中心，當(dāng)加工工位較多、需工作臺多次旋轉(zhuǎn)角度才能完成的零件時，一般選臥式鏜銑類加工中心；當(dāng)加工的工位較少且跨距不大的零件時，可選立式加工中心，從一端進行加工。

②復(fù)雜曲面　常見的復(fù)雜曲面類零件有各種葉輪（圖1-37）、導(dǎo)風(fēng)輪、球面、各種曲面成形模具、螺旋槳、水下航行器的推進器，以及一些其他形狀的自由曲面。復(fù)雜曲面在機械制造業(yè)，特別是航空航天工業(yè)中占有特殊且重要的地位。復(fù)雜曲面采用普通機加工方法是難以甚至無法完成的。在我國，傳統(tǒng)的方法是采用精密鑄造，可想而知其精度是較低的。

復(fù)雜曲面類零件均可用加工中心進行加工，采用銑刀作包絡(luò)面來逼近曲面。復(fù)雜曲面用加工中心加工時，編程工作量較大，大多數(shù)情況下需要有自動編程技術(shù)的支持。

③異形件　異形件是外形不規(guī)則的零件，大都需要采用點、線、面多工位混合加工。異形件的剛性一般較差，夾壓變形難以控制，加工精度也難以保證，甚至有的零件的某些加工部位用普通機床難以完成加工。用加工中心加工時應(yīng)采用合理的工藝措施，一次或兩次裝夾，利用加工中心多工位點、線、面混合加工的特點，完成多道工序或全部工序的內(nèi)容。

④盤、套、板類零件　加工中心可加工帶有鍵槽或徑向孔、或端面分布孔系、或帶曲面的盤套類與軸類零件，如帶法蘭的軸套，帶鍵槽或方頭的軸類零件等，還有具有較多孔加工的板類零件，如各種電動機蓋等。端面有分布孔系、曲面的盤類零件宜選擇立式加工中心，有徑向孔的可選臥式加工中心。

⑤特殊加工　在熟練掌握了加工中心的功能之后，配合一定的工裝和專用工具，利用加工中心可完成一些特殊的工藝工作，如在金屬表面上刻字、刻線、刻圖案（圖1-38）等；在加工中心的主軸上裝上高頻電火花電源，可對金屬表面進行線掃描表面淬火；在加工中心上裝上高速磨頭，可實現(xiàn)對小模數(shù)漸開線圓錐齒輪的磨削及對各種曲線、曲面的磨削等。