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：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)。随着精工技术的发展，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。选择功能主要对于精工系统而言，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)有了单工序时间就不难计算出年产量。一年300个工作日，机床开动率按75%-85%计算，如果计算结果产量达不到目标值，但相差不多、修改工艺参数；如果差距很大，应考虑增加机床台数配置。加工中心的调试与验收一．加工中心的调试机床调试的目的是考核机床安装是否稳固，各传动、操纵、控制等系统是否正常和灵敏可靠。调试试运行工作依以下步骤进行：按说明书的要求给个润滑点加油，给液压油箱灌入合乎要求的液压油，接通气源。通电，各部件分别供电或各部件一次通电试验后，再全面供电。观察各部件有无报警、手动各部件观察是否正常，各安全装置是否起作用。即使机床的各个环节都能操作和运动起来。灌浆，机床初步运转后，粗调机床的几何精度，调整经过拆装的主要运动部件和主机的相对位置。将机械手、刀库、交换工作台、位置找正等。这些工作做好后，即可用快干水泥灌死主机和各附件的地脚螺栓，将各地脚螺栓预留孔灌平。调试，准备好各种检测工具，如精密水平仪、标准方尺、平行方管等。精调机床的水平，使机床的几何精度达到允许误差的范围内，采用多点垫支撑，在自由状态下将床身调成水平，保证床身调整后的稳定性。用手动操纵方式调整机械手相对于主轴的位置，使用调整心棒。安装******重量刀柄时，要进行多次刀库到主轴位置的自动交换，做到准确无误，不撞击。．将工作台运动到交换位置，调整托盘站与交换工作台的相对位置，达到工作台自动交换动作平稳，并安装工作台******负载，进行多次交换。检查精工系统和可编程控制器plc装置的设定参数是否符合随机资料中的规定数据，然后试验各主要操作功能、安全措施、常用指令的执行情况等。检查附件的工作状况，如机床的照明、冷却防护罩、各种护板等。一台加工中心安装调试完毕后，由于其功能繁多，在安装后，可在一定负载下经过长时间的自动运行，比较全面的检查机床的功能是否齐全和稳定。运行的时间可每天8小时连续运行2到3天或每24小时连续运行1到2天。连续运行可运用考机程序。二．加工中心的验收加工中心的验收是一项复杂的检测技术工作。它包括对机床的机、电、液、气各部分的综合性能检测及机床静、动态精度的检测。在我国有专门的机构，即国家机床产品质量检测中心。用户的验收工作可依照该机构的验收方法进行，也可请上述机构进行验收。主要集中在两个方面：加工中心几何精度检查加工中心的几何精度是组装后几何形状误差，其检查内容如下：工作台的平面度各坐标方向移动的相互垂直度x轴方向移动岁工作台面的平行度y轴方向移动岁工作台面的平行度x轴方向移动对工作台上下型槽侧面的平行度主轴的轴向窜动主轴孔的径向跳动主轴箱沿z坐标方向移动对主轴轴心线的平行度主轴回转轴心线对工作台面的垂直度主轴箱在z坐标方向移动的直线度常用的检测工具有：精密水平仪、直角尺、精密方箱、平尺、平行光管、千分表或测微仪、高精度主轴心棒及刚性好的千分表杆。每项几何精度按照加工中心的验收条件的规定进行检测。注意：检测工具的等级必须比所测的几何精度高一等级。同时，必须在机床稍有预热的状态下进行，在机床通电后，主轴按中等转速回转15 分钟以后再进行检验。机床性能验收根据《金属切削机床实验规范总则》规定的试验项目如下：对机床做全面性能试验必须高精度的检测仪器。在具体的机床验收时，各验收内容可按照机床厂标准和行业标准进行。加工中心操作要点作为一个熟练的操作人员，必须在了解加工零件的要求、工艺路线、机床特性后，方可操纵机床完成各项加工任务。因此，整理几项操作要点供参考：为了简化定位与安，夹具的每个定位面相对加工中心的加工原点，都应有精确的坐标尺寸。为保证零件安装方位与编程中所选定的工件坐标系及机床坐标系方向一致性，及定向安装。能经短时间的拆卸，改成适合新工件的夹具。由于加工中心的辅助时间已经压缩得很短，配套夹具的装卸不能占用太多时间。夹具应具有尽可能少的元件和较高的刚度。夹具要尽量敞开，夹紧元件的空间位置能低则低，安装夹具不能和工步刀具轨迹发生干涉。保证在主轴的行程范围内使工件的加工内容全部完成。对于有交互工作台的加工中心，由于工作台的移动、上托、下托和旋转等动作，夹具设计必须防止夹具和机床的空间干涉。尽量在一次装夹中完成所有的加工内容。当非要更换夹紧点时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏定位精度，必要时在工艺文件中说明。夹具底面与工作台的接触，夹具的底面平面度必须保证在0.01-0.02mm以内，表面粗糙度不大于ra3.2µm。加工中心的生产管理技术加工中心的使用是一项具有一定规模的复杂的技术工程。它涉及到生产管理、技术管理、人才培训等一系列工作。各项工作都应遵行一定的原则运行。这个原则就是充分发挥加工中心效益的保证系统。因此，重视使用技术是一方面，重视管理技术又是必不可少的另一方面。我国各机械制造厂中已把加工中心作为高效率自动化装备，作为重点设备。但在设备管理上却参差不齐。在加工中心的管理上，必须提倡加工中心的生产特点和它所需配合的各环节的生产节拍。不能将普通机床的管理方法移到精工机床上，在管理上应注意以下几点：充分发挥机床的全部功能在机床投入使用时，为了充分发挥机床具有的全部功能，应必须认真阅读使用说明书，深刻理解机床的各种功能及其能力。根据本厂加工零件的性质，合理安排加工的对象、工序，选择相应的配套件和附件。对易损件安排好备件。设置精工工段将精工机床集中在一个专门的部门，工艺技术准备、生产管理准备由工厂技术部门统一进行。生产车间设有专门的技术人员。避免单台精工机床分散在个车间，只加工少量关键零件，造成大量生产时间闲置的局面。设置专门的工段，便于维修的管理。合理安排生产节拍、技术准备周期在向加工中心安排生产任务时，应先将工艺部门的工艺文件、加工工序、工具卡片准备齐全，再送加工零件到加工位置上。以免操作者停机去找工具、修改程序、组装夹具而造成长时间停机。选择合适的规章制度如精工机床管理制度、安全操作规程、精工机床使用规定、精工机床保养、点检制度等。同时，要及时向制造和设计部门反馈信息。重视技术队伍的建设对一台包括多种技术成果的复杂设备，完全掌握使用需要一个训练有素的技术班子，包括工艺、操作、机电维修等，人员的培养要有一个过程，领导管理设备的部门对此要有全面认识。工装夹具的应用在多品种小批量的生产过程中，工件的安装、拆卸和清洗、托板的自动交换、切屑的排出等在整个制造过程中是频繁发生的。为了提高加工中心的加工效率，在加工设备上搞高速化和高性能化是一方面，缩短安装时间，降低消耗是另一重要方面。夹具在制造厂来说属于工装部分，它是保证零件准确定位、有效加工的必要手段。对于加工中心来说，要求夹具定位精度高、、装卸方便，适于粗加工、精加工和各种多工序复合加工的形式。国内加工中心的使用尚处于初期阶段，夹具设计采用手工设计方式较多，备有cad/cam系统的还较少。下面仅就加工中心常见的装夹定位的使用方式作一介绍：加工中心加工定位基准的选择在确定工艺方案之前，合理地选择定位基准对保证加工中心的加工精度，提高加工中心的应用效率有着决定性的意义。在选择定位基准时要全面考虑各个工位的加工情况，达到下面三个目的：所选基准应能保证工件定位准确，装卸方便、迅速，夹紧可靠，且夹具结构简单。所选定的基准与加工部位的各个尺寸计算简单。保证各项加工精度。确定零件夹具在加工中心上，夹具的任务不仅是夹紧工件，而且还要以各个方向的定位面为参考基准，确定工件编程的原点。加工中心的高柔性要求其夹具比普通机床结构更紧凑、简单，夹紧动作更迅速、准确，尽量减少辅助时间。在加工机床上，要想合理应用好夹具，首先要对加工中心的加工特点有比较深刻的理解和掌握，同时还要考虑加工零件的精度、批量大小、制造周期和制造成本。根据加工中心机床特点和加工需要，目前常用的夹具类型有专用夹具、组合夹具、可调夹具和成组夹具。一般的选择顺序是单件生产中尽量用虎钳、压板螺钉等通用夹具，批量生产时优先考虑组合夹具，其次考虑可调夹具，最后选用专用夹具和成组夹具。在选择时要综合考虑各种因素，选择最经济的、最合理的夹具形式。加工中心夹具设计及组装时应注意的问题为了简化定位与安，夹具的每个定位面相对加工中心的加工原点，都应有精确的坐标尺寸。为保证零件安装方位与编程中所选定的工件坐标系及机床坐标系方向一致性，及定向安装。能经短时间的拆卸，改成适合新工件的夹具。由于加工中心的辅助时间已经压缩的很短，配套夹具的装卸不能占用太多时间。夹具应具有尽可能少的元件和较高的刚度。夹具要尽量敞开，夹紧元件的空间位置能低则低，安装夹具不能和工步刀具轨迹发生干涉。保证在主轴的行程范围内使工件的加工内容全部完成。对于有交互工作台的加工中心，由于工作台的移动、上托、下托和旋转等动作，夹具设计必须防止夹具和机床的空间干涉。尽量在一次装夹中完成所有的加工内容。当非要更换夹紧点时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏定位精度，必要时在工艺文件中说明。夹具底面与工作台的接触，夹具的底面平面度必须保证在0.01-0.02mm以内，表面粗糙度不大于ra3.2µm。
一个完善的PLC程序不仅能使机床正常运行，还要让人看起来一目了然，既为自己调试提供方便，还能帮助维修人员查找故障和分析原因。下面就XH756B系列卧式加工中心配SIEMENS802D精工系统时，在自动换刀过程中机械手的编程技巧作一介绍。 首先简单介绍一下刀具交换装置的基本情况，刀库是可正反向旋转的链式刀库、装在刀具交换装置上的机械手用个步骤将刀库中的刀具交换到主轴，并将主轴刀具还回刀库对应的刀套中。为尽量缩短换刀时间，我们采用刀具预选与零件加工同时进行的方式来压缩换刀时间。 机械手动作顺序如下： 步骤1：平移缩回，抓刀库中预选的刀具：步骤2：拔刀伸出，拔出刀套中的刀具：步骤3：平移伸出，离开刀库侧抓刀位置：步骤4：拔刀缩回，机械手缩回：步骤5：摇臂伸出，摇臂转向主轴侧：步骤6：平移伸出，抓主轴刀具：步骤7：拔刀伸出，拔出主轴中的刀具：步骤8：换刀正转或反转，刀具交换：步骤9：拔刀缩回，将预选刀具插入主轴：步骤10：平移缩回，机械手离开主轴：步骤11：摇臂缩回，摇臂转向刀库侧：步骤12：拔刀伸出，准备将主轴刀具送回刀库：步骤13：平移缩回，机械手移向刀库：步骤14：拔刀缩回，将主轴刀具插入刀库：步骤15：平移伸出，离开刀库侧抓刀位置。 以上15个步骤可分为如下4个阶段： 第1阶段：抓新刀。Txx代码控制刀库按就近方向转动到编程刀具所在的位置，到位且有刀库定位I信号后启动机械手，经过步骤1→步骤2→步骤3→>步骤4将编程刀具抓在手上等待换刀。 第2阶段：换刀。M06启动换刀固定循环“TOOL”。“TOOL”控制各坐标移动到换刀位置，并用M90通知PLC启动换刀，PLC用M90信号请求NC“读入禁止”并启动机械手换刀步骤5→步骤6→步骤7→步骤8→步骤9→步骤10→步骤11，同时用步骤5的到位信号控制刀库转到主轴刀号的位置。 第3阶段：还刀。步骤5启动的刀库旋转停止且有刀库定位I信号后，启动机械手步骤12→步骤13→步骤14→步骤15，将主轴刀具还到刀库中并将记忆主轴刀号的存储器更新。步骤1完成后，取消“读入禁止”，激活刀具参数，加工程序和机械手还同时进行。 第4阶段：抓预选新刀。在M06的下一段紧跟下道工序要用的刀具号Txx，刀库在完成还刀动作后可在零件加工的同时启动机械手步骤1→步骤2→步骤3→步骤4，将下道工序所用的刀具预选抓到机械手上，等待M06启动后面的换刀动作，这样大大缩短了刀具交换的时间，提高了工作效率。
航空发动机是飞机的心脏，其制造精度的高低对于航空发动机的使用性能有着极为重要的影响，其中航空发动机叶片由于属于薄壁类零件，其在加工的过程中容易受到切削力及材料的影响而导致航空发动机叶片出现一定的变形从而影响航空发动机叶片的加工精度>通过使用材料力学与有限元分析法找出航空发动机叶片在加工过程中变形的规律，并在此基础上对产生的叶片变形进行二次造型以提高航空发动机叶片的加工精度：1. 导致航空发动机叶片加工变形的因素分析航空发动机叶片属于薄壁类零件，在航空发动机叶片的加工过程中会造成其加工变形的影响因素众多，这些影响因素相互影响相互制约工作共同影响航空发动机叶片的加工精度。现今在航空发动机叶片的加工变形的原因分析中多考虑的是加工中的弹性变形对航空发动机叶片加工所造成的影响。而在航空发动机叶片的加工过程中，采用精工补偿的方式来对航空发动机叶片进行加工时，毛坯件刚度不足所导致的航空发动机叶片加工变形是影响航空发动机叶片加工精度的主要影响因素：在对航空发动机叶片进行铣削加工时，加工所产生的铣削力会使得航空发动机叶片毛坯件产生一定的弹性变形，而当刀具完成了对于因切削力而导致变形的叶片部分时，叶片会弹性恢复，从而导致实际切削量偏少从而使得加工后的航空发动机叶片壁厚过大的加工误差，因此，在航空发动机叶片加工时因叶片变形会导致让刀而导致切削量较小从而造成超差。因此，通过分析航空发动机叶片加工时由于切削力而导致的航空发动机叶片变形的规律并在精工加工过程中予以相应的加工补偿以确保加工后工件弹性恢复后能够形成符合公差要求的弧面,， 在分析航空发动机叶片加工过程中、因切削力所导致的切削加工变形可以使用材料力学和有限元分析法来对相应的变形量进行分析航空发动机叶片属于自由曲面，因此其截面形状极为复杂，因此在分析由于切削力所导致的变形量的计算上所使用的惯性积、惯性矩等的参数不能仅仅通过采用简单的代数运算算出，需要在分析航空发动机叶片参数的基础上采用数值积分的方式予以计算在对叶片受力分析建立模型的过程中、假定刀具切削过程中所产生的切削力的大小保持不变、且航空发动机叶片在加工过程中所产生的变形主要是由弯曲和扭转两个主要因素所造成的，在分析航空发动机叶片沿长度方向的加工弯曲变形时，应忽略夹具对叶片所造成的影响。在刀具的加工过程中，刀具切削所产生的切削力会垂直于叶片表面形成向下的切削力，从而导致航空发动机叶片产生弯曲和扭转，因此假定造成航空发动机叶片变形的力主要是由于刀具所产生的垂直于航空发动机叶片表面的一个向下的作用力，此作用力会导致叶片变形并造成让刀从而影响航空发动机叶片的加工精度。通过对航空发动机叶片加工过裎中的受力变形进行建模分析可以推出航空发动机叶片的******弯曲变形发生在航空发动机叶片叶身中间靠近顶尖端的部位，约在航空发动机叶片长度接近60%的部位在切削力产生_个弯曲变形的同时也会在航空发动机叶片上产生一个扭转的作用力，其中扭转变形的特点是在航空发动机叶片截面的中间区域变形不大而在航空发动机叶片的缘头区域则会剧烈的增大。其中，航空发动机叶片的变形量主要与叶片的宽度有关，通过对航空发动机叶片的弯曲与扭转受力变形进行综合分析可以看出：航空发动机叶片从叶片的根部、叶尖直至航空发动机叶片的******弯曲变形处这一弯曲变形量呈现出线性分布的特点，而航空发动机叶片的扭转变形则主要产生于叶尖端缘头处在航空发动机叶片的截面内，从中部指向缘头区域，航空发动机叶片的扭转变形以二次曲线规律增大：通过对航空发动机叶片受力变形使用有限元进行建模分析验证，确保航空发动机叶片的加工变形量与分析结果相一致：2. 航空发动机叶片加工变形的解决措施在航空发动机叶片的加工质量会受到切削力、刀具、毛坯件的质量等多种因素的影响，同时在完成了对于航空发动机叶片的加工变形后由于加工应力的释放会导致航空发动机叶片产生一定的弯扭变形> 为解决加工所带来的加工误差，需要在总结分析航空发动机叶片加工过程中变形规律的基础上对航空发动机叶片进行二次造型以提高航空发动机叶片的加工精度。在对航空发动机叶片进行加工的过程中对弯扭变形后的叶片模型作为目标实体进行加工，从而使得叶片在加工前具有一定的反应变形用以抵消航空发动机叶片加工过程中由于切削力和热应力而导致的叶片变形，从而确保航空发动机叶片的加工精度。
二 . 凯恩帝KND系统 ：1.参数修改：先选择“录入”模式，按“索引”按键，在“第一页”里，打开程序开关（按数值按键4），在“设置”里，“参数设置”--打开参数设置开关；修改K参数和D数据时，需要在“录入”模式下和打开“程序开关”。 2. 软限位检查：按机床行程检查机床软限位是否有效，确定机床软限位有效后，方可进行回零或其他操作。 #0610-1.2.3.4---机床正限位，#0611-1.2.3.4---机床负限位 3. 机床原点：软限位检查确定无误后，方可进行回零操作。在选择“回零”模式，按各轴正向按键，机床回零（确定机床倍率开关不为0）。 机床原点的设定：将机床停到原点位置，在伺服驱动器上按住“TU2”，直到变成“数字”。 4. 刀库调整；调试换刀之前，必须重新确定刀库换刀点和主轴定位位置是否正确（为了安全，先断开控制刀库电机断路器）。 换刀参数: #0511-3 第三轴第二参考点 , 主轴定位---在主轴驱动器上执行“TU5”,直到显示“FINISH” 排刀：将刀库回到“1号”刀杯，“诊断”---“PC参数”--“刀库TL”里数据改为一一对应；在“D数据”里--D7位刀库总刀数，D18-D26的数据都改为0（改不了的可以不改）D27=1后，在“录入”模式下，执行“T1”,断电重启。 调试刀库需要移动Z轴时，只有在手轮模式下可以移动。 5.四轴调整； M10 四轴夹紧 ，M11 四轴松开。按键控制：F4按键。6. 机床刚性：伺服驱动器参数PA-05位置环增益，PA-09速度环增益或PA55刚性等级（4~6）。注意: 修改位置环增益和速度环增益时，三轴必须修改成一样的参数值，否者会影响机床精度。 7.机床反向间隙：参数 #2625 8. 气压和润滑油：K9.1为气压低报警高低电平转换，K9.3为润滑油报警高低电平转换。正常情况下K9=00001111。
精工系统插补的方法和原理 精工机床上进行加工的各种工件，大部分由直线和圆弧构成。因此，大多数精工装置都具有直线和圆弧的插补功能。对于非圆弧曲线轮廓轨迹，可以用微小的直线段或圆弧段来拟合。 插补的任务就是要按照进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间计算出若干中间控制点的坐标值。 由于每个中间点计算的时间直接影响精工装置的控制速度，而插补中间点的计算精度又影响整个精工系统的精度，所以插补算法对整个精工系统的性能至关重要，也就是说精工装置控制软件的核心是插补。 插补的方法和原理很多，根据精工系统输出到伺服驱动装置的信号的不同，插补方法可归纳为脉冲增量插补和数据采样插补两种类型。一、脉冲增量插补 这类插补算法是以脉冲形式输出，每次插补运算一次，最多给每一轴一个进给脉冲。把每次插补运算产生的指令脉冲输出到伺服系统，以驱动工作台运动。 一个脉冲产生的进给轴移动量叫脉冲当量，用δ表示。 脉冲当量是脉冲分配计算的基本单位，根据加工的精度选择，普通机床取δ＝0.01mm，较为精密的机床取δ＝1μm或0.1μm 。插补误差不得大于一个脉冲当量。 这种方法控制精度和进给速度低，主要运用于以步进电动机为驱动装置的开环控制系统中。二、数据采样插补 数据采样插补又称时间标量插补或数字增量插补。这类插补算法的特点是精工装置产生的不是单个脉冲，而是数字量。插补运算分两步完成。第一步为粗插补，它是在给定起点和终点的曲线之间插入若干个点，即用若干条微小直线段来拟合给定曲线，每一微小直线段的长度△L都相等，且与给定进给速度有关。粗插补时每一微小直线段的长度△L与进给速度F和插补T周期有关，即△L＝FT。 图1 数据采样插补 第二步为精插补，它是在粗插补算出的每一微小直线上再作“数据点的密化”工作。这一步相当于对直线的脉冲增量插补。数据采样插补方法适用于闭环、半闭环的直流或交流伺服电动机为驱动装置的位置采样控制系统中。
精工加工中心在线检测如何提升加工中心的制造质量意义是很大的。而精工机床、加工中心所具备的在线检测功能就 是 一种十分有效的手段，能有效地提高工件的制造质量。 随着轿车制造业的生产模式从大批量单一品种渐渐演变成中小批量多品种，加工中心在相关企业中的应用日趋增多，尤其是用于动力总成系中那些复杂零件的加工，如发动机中的缸体、缸盖，变速器中的壳体等。鉴于这些零件不但形状复杂、工艺要求高，一旦出现废品就会造成很大损失，因此，如何提升加工中心的制造质量意义是很大的。而随机检测功能的设置就是一种十分有效的手段。 随机量仪的基本组成及主要功能 1.系统的组成 量仪主要由接触式测头、信号接收器和输出电缆(或接口装置)组成，根据传送信号的性质，又分为红外线和无线电等两种。两者的差别在于后一种的信号传送能力更强，不但距离远，在受到物体阻挡的情况下也不受影响。图1给出了一种典型系统的工作过程：接触式测头的检测结果以红外信号方式发送到安装在加工中心内的接收器，接收器通过输出电缆(或经过接口装置)再将信号传送到机床控制系统。而测头作为红外信号发送器，可在360°范围内发送信号，图1中的接口装置可对信号数据进行处理后将其传送到加工中心的精工系统。但在多数情况下，检测程序还是由机床厂商按实际需求编制后，根据输入的信号实现相应的功能。 2.主要功能 测头就象刀具一样，平时存放在加工中心的刀库中，依照不同的要求，在一道加工工序之前或之后调出，再按程序执行自动检测，从而实现某种功能。概括地说，通过随机检测主要可以达到以下目的： 刀具状态的检测 有别于存放在机床刀库中的测头，此时是利用设置在机床工作台面上的测量装置(测头)，对刀库中的刀具按事先设定的尺寸进行对刀测量，同时也能进行刀具破损或安装型号正确与否的识别。 在这种应用场合，检测信号是采用前述电缆传送方式输入接口装置，或直接与机床精工系统连接。对刀测量装置有接触式和非接触(光学)式两种，图2是接触式的一个示例。 图2 随机量仪的对刀检测·确定加工状态：工件找正、参数设定和补偿 所谓“找正”，是指为了保证工件的正确安装、定位而采取的相应措施。至于存在“不正”，则既有夹具方面的原因，也有工件自身因素的影响。无疑，加工状态的找正是确保工件加工质量的基础。另外，由于受到温度变化和刀具磨损等渐变因素的作用，加工状态的稳定性也会发生改变，影响到制成品的质量，故在必要时也需采取补偿措施。随机检测在期间也发挥了重要的作用。 工件的自动检测 在一道工序完毕后，或对所有工序都已完成后的工件进行自动测量，即直接在机床上实施对制成品的检验，是随机检测的又一种功能。此时，相当于把一台坐标测量机移到了机床上，显然，这能大大减少脱机测量的辅助时间，降低质量成本。事实上，现今这种在机测量功能也确已十分强大，除了可进行各种几何元素的快速检测外，利用专门开发的软件还能完成脱机编程，通过在电脑中模拟，还可避免干涉、碰撞等现象的发生。 应用实例 加工中心多年前在国内机械制造业，包括汽车行业已有所应用，但装备随机检测系统则还是近十年来才出现的现象。由于能显著提高制造质量、工作效率和降低差错，在企业、特别是汽车发动机、变速器等工厂的应用日趋增多。以下一些来自生产实际的示例提供了充分的说明。 例1：温度补偿和刀具磨损补偿 10 年前，某发动机厂正在验收一条柔性缸盖自动生产线，在对其中二台加工中心几项关键线性尺寸参数进行设备能力评定时，发现机器能力指数都能满足要求。但当执行过程能力评价时，即对延续二班或更长时间的抽检数据进行统计分析时，就出现分散性较大，过程能力指数Cp.Cpk值偏低的情况。经剖析可能引起的原因，确认是温度变化造成的，显然，不采取补偿措施就难以消除由此引起的误差。最后，通过给机床添加了随机检测功能，终于彻底解决了问题。方法是：在刀库中配一触发式测头，根据预先设定的频次(如1次/10件)，如同一把刀具般地取出，打在安装工件的夹具上的某一固定位置。由于正确地判断出这一位置的变化与受控关键尺寸之间存在着线性相关，因此就可以根据测得值的变化来调整进刀量，从而有效地实施了补偿。 同样地，进行温度补偿或刀具磨损补偿也可采用另一种方法。不久前，南方一汽车发动机厂为了确保加工缸盖上平面后的尺寸精度，采取了将随机量仪的测头打在铣削完毕后的工件表面上，按每10件1 次的间隔进行测量。若发现有较大偏差，即根据设定的补偿方式自动调整加工参量。一般来说，受温度变化或刀具磨损的影响而带来的波动呈现规律性，据此可确定相应的补偿方式。 图 3所示的加工中心拥有一个硕大的、称为“交换器”的转台，在其直径方向安装了两个“托盘”，其实是两个用于装夹工件的回转工作台，可背向安装两个缸盖罩壳。两个工作台所处位置总是对应机床前、后部的“上下料”和“加工”工位，即当一组工件处于加工工位被顺序进行加工时，操作工则在上下料工位从事工序完毕后的卸料和再次上料。“交换器”和“托盘”的回转精度很高，但前者在交换两个工作台位置时，必须先由举升机构将整个转台抬起，然后转动180°，再落入一依靠锥面匹配的定位装置。由于工作环境恶劣，难免会有冷却液带入的铝屑、杂物等粘附在定位面上，由此会造成转台的微量偏斜，并传递到工作台（“托盘”）和其上的夹具。从图3可见，被加工的缸盖罩壳是直立装夹的，故受偏斜带来的影响就更大。若不对这一项引起误差的因素进行监控，将不利于保证工件的质量，为此，安排了随机检测的环节，用于夹具的找正。方法是在工作台上夹具的上部设一基准块，当工作台置于机床的加工工位时，在对工件实施切削加工前，动力头先调出测头，打在基准块的小平面上(见图3所示)，通过与预先的设定值相比较来判断夹具的状态，当出现超出允许范围的偏差时，即通知操作人员或机修人员进行处理。 例3：工件找正被加工工件是一种新颖汽车发动机上的大型铝铸件——链轮罩壳，在这台机床的众多工序中，对其中4个孔的加工是极为重要的。图4中，从左至右显示了这些孔，其中第4个，也是最右侧一个正所处在待测(相当于“加工”)位置。为了确保孔的加工质量，在工艺上就必须使刀具的回转中心与工件毛坯孔的中心保持一致。但从图中可见，四个孔呈辐射、散布状，孔径和中心高又相差很大。在这种情况下，如果仍执行一成不变的加工程序，那么即使是装夹中的细微差别，或是铸件自身的一些差异，都会影响孔的制造质量。为此，利用机床的随机检测系统在加工前先逐个对每个毛坯孔进行测量。方法是通过在圆周的上下、左右共打4点来精确地确定孔中心的坐标位置，据此，再有针对性地执行各个孔的加工，显然，经过“工件找正”之后，各孔的制造质量就有了充分保证。此外，在找正的同时，还可以得到铸孔的毛坯余量，若进一步利用变量编程，还可以实现毛坯余量的自动分配，这样就既能保证孔加工过程中切削力不会过大，以免损伤机床和刀具，又能提高刀具的耐用度，以使工作效率达到最高。 利用随机量仪进行机内对刀，以及在加工前对夹具、工件实施“找正”，或在加工后通过随机检测进行温度、刀具磨损的补偿，凡此种种，不但保证了零件的加工质量，而且能有效地提高生产过程运行的质量水平。
对木材、塑料、橡胶、玻璃、大理石、花岗石等非金属材料的切削加工,虽与金属材料的切削类似,但所用刀具、设备和切削用量等各有特点。木材制品的切削加工主要在各种木工机床上进行,其方法主要有:锯切、刨切、车削、铣削、钻削和砂光等。木材的锯切通常采用木工圆锯机或木工带锯机(见木工锯机)。两者都可用不同锯齿形状的刀具(锯片或锯带)进行截料、剖料或切榫。带锯切的锯缝较窄,窄带锯切还能切割曲面和不规则的形状。刨削通常用木工平刨床或木工压刨床(见木工刨床)。两者都可用旋转的刨刀刨削平面或型面,其中压刨床加工可得到较高的尺寸精度。当表面的光洁程度要求较高时可用木工精光刨。木料的外圆一般在木工车床上车削。木料的开榫、开槽、刻模和各种型面的加工,可用成形铣刀在木工铣床上铣削。钻孔可用木工钻头、麻花钻头或扁钻,在台钻或木工钻床上进行。小孔也可用手电钻加工。木料表面的精整可用木工砂光机。平面砂光可用带式砂光机；各种型面的砂光可用滚筒式砂光机；端面砂光和边角倒棱可用盘式砂光机。也可用木工车床或木工钻床砂光。木料加工的切削速度比金属切削高得多,所以刀具的刃口都较薄而锋利,进给量也较大。如锯切速度常达40～60m/s；车削或刨削时,刀具前角常达30°～35°,切削速度达60～100m/s,故出屑量很大。切削时一般不用切削液,干切下来的大量木屑可用抽风机吸走。高速旋转的木工机床一般都设有机动进给和安全防护装置,但不少木材的切削加工仍需用手动进给,因此必须特别注意操作安全。塑料切削加工塑料的刚度比金属差,易弯曲变形,尤其是热塑性塑料导热性差,易升温软化。故切削塑料时,宜用高速钢或硬质合金刀具,选用小的进给量(0.1～0.5mm/转)和高的切削速度,并用压缩空气冷却。若刀具锋利,角度合适(一般前角为10°～30°,后角为5°～15°),可产生带状切屑,易于带走热量。若短屑和粉尘太多则会使刀具变钝并污染机床,这时需要对机床上外露的零件和导轨进行保护。切削赛璐珞时,容易着火,必须用水冷却。车削酚醛塑料、氨基塑料和胶布板等热固性塑料时,宜用硬质合金刀具,切削速度宜用80～150m/min；车削聚氯乙烯或尼龙、电木等热塑性塑料时,切削速度可达200～600m/min。铣削塑料时,采用高速钢刀具,切削速度一般为35～100m/min；采用硬质合金刀具,切削速度可提高2～3倍。塑料钻孔可用螺旋角较大的麻花钻头,孔径大于30mm时,可用套料钻。采用高速钢钻头时,常用切削速度为40～80m/min。由于塑料有膨缩性,钻孔时所用钻头直径应比要求的孔径加大0.05～0.1mm。钻孔时,塑料下面要垫硬木板,以阻止钻头出口处孔壁周围的塑料碎落。刨削和插削的切削速度低,一般不宜用于切削塑料,但也可用木工刨床进行整平和倒棱等工作。攻丝时可采用沟槽较宽的高速钢丝锥,并用油润滑；外螺纹可用螺纹梳刀切削。对尼龙、电木和胶木等热固性塑料,可以用组织疏松的白刚玉或碳化硅砂轮磨削,也可用砂布(纸)砂光,但需用水冷却。由于热塑性塑料的磨屑容易堵塞砂轮,一般不宜磨削。
采用传统的机械研磨方法制造金刚石刀具时，因研磨线速度高，局部压力大，对刀具表面及刃口冲击剧烈，不可避免地会导致刀具表面产生微小沟纹和较厚的加工变质层，且刀刃锯齿度较大，从而限制了刀具质量的进一步提高。试验表明，采用机械方法研磨金刚石的表面粗糙度极限值约为3nm，刀刃锯齿度最小只能达到几十纳米的数量级，表面加工变质层厚度约为200nm。随着超精密加工技术的不断发展以及加工精度的不断提高，对金刚石刀具的精度及质量要求也更为苛刻。研究还发现，刀具表面变质层厚度将直接影响刀具的寿命与零件的加工质量。因此，开发新型的金刚石刀具加工方法无疑是突破机械研磨方法对刀具质量限制的有效途径。此外，如高精度轮廓仪、隧道扫描显微镜、原子力显微镜等仪器中使用的金刚石探针的前端球顶圆弧半径要求达到或小于1～2µm，精度要求高于0.1µm；加工光通信用光栅表面的微细沟纹时，需要使用刀尖圆弧半径为0.1～3µm，并具有相当高的尺寸与形状精度的金刚石雕刻刀具。对于此类特殊要求，采用传统的机械研磨方法或者无法达到，或者加工成本极高，因此也迫切需要开发新型的金刚石工具加工方法。下面介绍近年来出现的四种较为典型的金刚石工具加工方法。2 离子束溅蚀法离子束溅蚀法是利用高能离子的轰击作用直接对被加工工件进行物理溅蚀，以实现原子级的微细加工。采用扩散泵使加工室达到10-5torr的真空，然后充入压力为5×10-4torr的工作气体(如氩气)。钨阴极与环状阳极之间的电压为40V，可保证电极间的持续放电。永久磁铁产生的轴向磁场为热激发电子形成一个螺旋形长通道，可******程度地使氩气电离为等离子体。由等离子体中释放出的离子束通过双层栅极聚焦系统(其中内栅起隔离作用，外栅用于离子束的加速)，由此形成具有强方向性及低散射能的簇射离子束。被加工的金刚石安装在一个倾斜角可调的回转工作台上，距栅极约5mm。通过改变回转轴的倾角范围和回转速度，可得到不同的加工形状及加工精度。加工速率及质量与离子束能量、工件表面电流密度及离子束相对于被加工表面的夹角有关。离子束溅蚀法最适于加工关键尺寸小于1µm的微小金刚石工具，并可达到很高的形状精度。3 真空等离子化学抛光法 真空等离子化学抛光法的加工原理如图2所示。转动的磨盘被中间的高真空区分为左右两部分。左边为沉积区，采用真空等离子物理气相沉积法在磨盘表面镀上一层细晶粒氧化硅；右边为研磨区，金刚石表面处于活化状态的碳原子通过与磨盘上的氧化硅发生分子级化学反应而形成磨削作用。反应生成的一氧化碳或二氧化碳气体被真空泵抽出反应室。该方法的研磨速度为1～3000µm3/s，约每秒0.25～750个原子层，可研磨出极高质量的刃口。该方法最先被美国刀刃技术公司用于研磨超精密金刚石镜面切削刀具，该刀具可广泛用于加工各种纳米级精度的超精表面。4 无损伤机械化学抛光法该方法是在NaoH溶液中加入适量的细金刚石粉和更细微(达纳米级)的硅粉，带强负静电的细微硅粉会吸附在粒度大得多的单个金刚石微粒上形成具有硅吸附层的金刚石磨料，然后将其涂敷在多孔的铸铁磨盘上对被加工金刚石进行研磨。研磨时，吸附在金刚石微粒上的硅粉一方面可阻止金刚石微粒对被加工金刚石表面的直接冲击，保护金刚石表面不会产生深度损伤，另一方面可与被加工金刚石表面发生反应并通过其微弱的磨削作用将反应层去除。该方法的磨削速度非常低，仅为每分钟一个原子层。5 热化学抛光法在温度为800℃时，若使金刚石表面与铁接触，金刚石晶体中的碳原子能够摆脱自身晶格的约束，扩散到铁晶体晶格中去。热化学抛光法即是运用此机理对金刚石表面进行研磨加工。研磨时，在氢气气氛中将铁质研磨盘加热到800℃，使被加工金刚石表面与铁质研磨盘接触并相对滑动，金刚石晶格中的碳原子就会扩散到铁晶体晶格中，达到磨削金刚石的目的。进入铁晶格中的碳又与氢气反应生成甲烷并随气流散发到空气中。该方法的磨削速度为每秒40～2000个原子层。利用该方法刻蚀金刚石，还可在其表面加工出图案和花纹，制成各种精美的金刚石工艺品。6 结语上述加工方法具有以下共同特点：对被加工金刚石表面无冲击，避免了机械加工方法造成的表面冲击沟痕，使被加工表面异常光洁，其表面粗糙度可达1nm。被加工金刚石表面与研磨盘之间的接触力非常小，易于研磨出高质量的刀刃。被加工金刚石表面的损伤与变质层较磨削速度很低，只适用于精磨加工后的超精密抛光。此外，采用机械方法加工制成的金刚石刀具用于镜面切削时，通常存在一个“磨合期”，即需要经过一段时间的切削过程，刀具才能达到******加工效果。究其原因，是由于刀刃圆弧实际是由一些不规则的折线组成。研究文献表明，化学研磨方法可得到比机械加工方法光滑得多的刀具刃口圆弧(如图3所示)，制成的刀具在使用过程中可消除“磨合期”，且工件表面加工质量得以大幅度提高。
由于钛合金具有比重小，比强度与热强度高，热稳定性和抗腐蚀性好，可以显著地减轻产品重量，提高推重比、结构的抗热能力和可靠性，所以在航空、航天、石油、化工、造船等部门得到广泛应用，几年来，由于产品结构要求，我们在钛合金的切削加工工艺上进行了一些探索，下面就此作一介绍。钛合金简介钛合金是同素异构体，在低于882℃时呈密排六方晶体，称为α钛，在882℃呈体心六方晶体，称为p钛，随着添加其它合金元素的种类、数量不同，相变、温度及相分含量也逐渐改变，从而得到不同的钛合金，室温下可分为α、（α+β）、β型三种?基本组织，各组织对应的典型牌号有α钛：TA6―TA8；α+β：TCl―TCll；β钛；TBl―TB3。 (1)影响钛合金切削加工性的因素钛及钛合金的切削加工，从切削的刀具耐用度、加工表面的质量及切屑形成和排屑的难易程度等方面来衡量，钛及钛合金属难加工材料。钛及钛合金的切削加工性比奥氏体不锈钢还差，退火或固溶处理的钛合金切削加工性优于高温合金，而经时效处理后的钛合金切削加工性和高温合金差不多。 钛合金切削加工性差主要有以下原因：①导热、导温系数小，切削温度高。钛合金的导热系数平均是工业纯钛的一半，导温系数分别为铁和铝的1／4和1／16，因此在相同的切削条件下，钛合金的切削温度比45钢高1倍以上。 ②切削变形系数小，单位面积上的切削力大。钛合金的切削变形系数小于1或接近1，钛合金切屑被主切削刃切离后，立即向上翻卷，使切屑与刀具前刀面接触减少，刀具单位面积上所承受的压力要比一般钢材大得多，切削温度急剧上升、③化学活性大。 钛合金在300℃以上高温下极易与刀具材料“亲和”，产生严重的粘刀现象o (2)刀具材料的选择 切削加工钛合金的刀具材料，要求抗变强度高、硬度高、韧性好、热硬性好、耐磨性好，还要散热好，决不能用含钛的刀具材料，因为含钛的刀具材料在高温下很容易与钛合金亲和，加剧刀具磨损。切削刀具要求刀面表面光洁，刃口锋利。对多刃刀具，应控制切削刃的跳动量。 综合因素探讨影响钛合金切削加工的因素很多，要依据实际零件加工情况从各个方面进行综合分析，找出******途径。下面介绍一下在加工TA7、TC4材料零件中采取的几点措施。 (1)切削机床、夹具的选择切削加工钛合金应选择刚性好、功率大、具有大的变速范围和进给范围的机床，以便于调整切削参数。切削加工前认真调整机床导轨间隙，或单独使用某一方向进给加工时，最好将另一方向的螺母锁紧，减少机床振动；夹具刚性要好，使用圆工作台时，应将其间隙调好，螺母锁紧。 (2)切削用量、刀具几何参数选择切削加工钛合金时，应重点考虑钛合金切削时会产生较高温度的因素，由于切削温度高，刀具磨损加快。切削温度一般取值为：硬质合金刀具切削温度应控制在600―800℃，高速钢刀具切削温度控制在450―560℃的范围内，还要严格控制切削用量，特别是切削速度不能高。在实际加工中要根据具体材料和不同加工工序进行选择，并使用充足的切削液，提高切削效率。
这里主要的问题是床身的稳定性、工艺性和成本的问题.不论是铸造的还是焊接的,都存在着热加工过程.既然如此,冷却后在结构内部必然存在着残余应力.残余应力能够使得机床几何形状处于不稳定状态,这对于机床这个加工母机来讲显然是不允许的.工艺上,对于铸造机床体常在铸造后给予时效处理；焊接床身则给予消应力退火处理,以消除这些残余应力的威胁,然后再进行加工成为床身产品.由此可见,不论是铸造床体还是焊接床体,只要进行了有效的消应力处理,那么在几何稳定性方面是一样的.从另一角度讲,一般对于稳定性要求高的床身,还是以铸造为多,这和成本比较低、材料刚度大（难以在使用过程中受外力而变形）有关.但是有些床身的结构比较复杂,难以用浇铸的方法生产,因此采取焊接方法解决.