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图7-1 盘形凸轮
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• 2）整体叶轮类。整体叶轮常见于航空发动机的压气机、 空气压缩机、船舶水下推进器等，它除具有一般曲面加 工的特点外，还存在许多特殊的加工难点，如通道狭窄， 刀具很容易与加工表面和邻近曲面发生干涉。如图7-2所 示是叶轮，它的叶面是一个典型的三维空间曲面，加工 这样的型面，可采用四轴以上联动的加工中心。
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• ⑷周期性投产的零件。用加工中心加工零件时，所需工 时主要包括基本时间和准备时间，其中准备时间占很大 比例。例如工艺准备、程序编制、零件首件试切等，这 些时间往往是单件基本时间的几十倍。采用加工中心可 以将这些准备时间的内容储存起来，供以后反复使用。 这样对周期性投产的零件，生产周期就可以大大缩短。
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图7-2 叶轮
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• 3）模具类。常见的模具有锻压模具、铸造模具、注塑 模具及橡胶模具等。如图7-3所示为连杆及其凹模。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，尺寸累积误差及修配工作量小。同时，模具的 可复制性强，互换性好。
• ⑵复杂曲面类零件。对于由复杂曲线、曲面组成的零件，如凸轮 类、叶轮类和模具类等零件，加工中心是加工这类零件的最有效 的设备。
• 1）凸轮类。这类零件有如图7-1所示的各种曲线的盘形凸轮、圆 柱凸轮、圆锥凸轮和端面凸轮等，加工时，可根据凸轮表面的复 杂程度，选用三轴、四轴或五轴联动的加工中心。
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• ⑴既有平面又有孔系的零件。加工中心具有自动换刀装置， 在一次安装中，可以完成零件上平面的铣削、孔系的钻削、 镗削、铰削、铣削及攻螺纹等多工步加工。加工的部位可以 在一个平面上，也可以不在一个平面上。五面体加工中心一 次装夹可以完成除安装基面以外的五个面的加工。因此，加 工中心的首选加工对象是既有平面又有孔系的零件，如箱体 类零件和盘、套、板类零件。
需多次旋转角度才能完成的零件时，一般选用卧式加工中心。
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。
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• 2）盘、套、板类零件。是指带有键槽或径向孔，或端面有分布 孔系以及有曲面的盘套或轴类零件，如带法兰的轴套、带有键槽 或方头的轴类零件等；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、套、板类零件宜选用立式加 工中心，有径向孔的可选用卧式加工中心。
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• ⑸加工精度要求较高的中小批量零件。针对加工 中心加工精度高、尺寸稳定的特点，对加工精度 要求较高的中小批量零件，选择加工中心加工， 容易获得所要求的尺寸精度和形状位置精度，并 可得到很好的互换性。
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• ⑹新产品试制中的零件。在新产品定型之前，需经反复 试验和改进。选择加工中心试制，可省去许多用通用机 床加工所需的试制工装。当零件被修改时，只需修改相 应的程序及适当地调整夹具、刀具即可，节省了费用， 缩短了试制周期。
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图7-3 连杆锻压模具
a） 发动机连杆 b） 发动机连杆锻模的上模 c）发动机连杆锻模的下模
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• ⑶外形不规则零件。异形件是外形不规则的零件，大多 数需要进行点、线、面多工位混合加工，如支架、基座、 样板、靠模支架等。由于异形件的外形不规则，刚性一 般较差，夹紧及切削变形难以控制，加工精度难以保证， 因此在普通机床上只能采取工序分散的原则加工，需用 较多的工装，周期较长。这时可充分发挥加工中心工序 集中，多工位点、线、面混合加工的特点，采用合理的 工艺措施，一次或二次装夹，完成大部分甚至全部加工 内容。
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• 2．加工中心的工艺特点 • 加工中心是一种功能较全的数控机床，它集
铣削、钻削、铰削、镗削、攻螺纹和切螺纹 于一身，使其具有多种工艺手段，综合加工 能力较强。与普通机床加工相比，加工中心 具有如下的工艺特点。
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• ⑴可减少工件的装夹次数，消除因多次装夹带来的定位 误差，提高加工精度。当零件各加工部位的位置精度要 求较高时，采用加工中心加工能在一次装夹中将各个部 位加工出来，避免了工件多次装夹所带来的定位误差， 有利于保证各加工部位的位置精度要求。同时，加工中 心多采用半闭环，甚至全闭环的位置补偿功能，有较高 的定位精度和重复定位精度，在加工过程中产生的尺寸 误差能及时得到补偿，与普通机床相比，能获得较高的 尺寸精度。另外，采用加工中心加工，还可减少装卸工 件的辅助时间，节省大量的专用和通用工艺装备，降低 生产成本。
• 1）箱体类零件。一般是指具有多个孔系，内部有型腔或空腔，
在长、宽、高方向有一定比例的零件。这类零件在机床、汽
车、飞机等行业用得较多，如汽车的发动机缸体、变速箱体、
机床的床头箱、主轴箱、柴油机缸体以及齿轮泵壳体等。
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• 箱体类零件一般都需要进行孔系、轮廓、平面的多工位加工，
公差要求特别是形位公差要求较为严格，通常要经过铣、镗、
钻、扩、铰、锪、攻螺纹等工序，使用的刀具、工装较多，
在普通机床上需多次装夹、找正，测量次数多，导致工艺复
杂，加工周期长，成本高，更重要的是精度难以保证。这类
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零件在加工中心上加工，一次装夹可以完成普通机床60％～
95％的工序内容，零件各项精度一致性好，质量稳定，同时
可缩短生产周期，降低生产成本。当加工工位较多，工作台
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
《数控加工技术》
编
第三十讲
（90 Min、2节课）
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第七章 加工中心工艺设计（一） 第一节 加工中心加工工艺分析（90Min）
一、加工中心加工工艺概述（35Min） 1．加工中心的主要加工对象
• 加工中心适用于复杂、工序多、精度要求较高、 需用多种类型普通机床和众多刀具、工装，经过 多次装夹和调整才能完成加工的零件。其主要加 工对象有以下几类。
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• 对于复杂曲面类零件，就加工的可能性而言，在不出现 加工过切或加工盲区时，复杂曲面一般可以采用球头铣 刀进行三坐标联动加工，加工精度较高，但效率较低。 如果工件存在加工过切或加工盲区（如整体叶轮等）， 就必须考虑采用四坐标或五坐标联动的机床。
• 仅仅加工复杂曲面时并不能发挥加工中心自动换刀的优 势，因为复杂曲面的加工一般经过粗铣、（半）精铣、 清根等步骤，所用的刀具较少，特别是像模具一类的单 件加工。