1.5　数控加工工件

（1）数控车床加工零件

与传统车床相比，数控车床比较适合于车削具有以下要求和特点的回转体零件。

①精度要求高的零件　由于数控车床的刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿甚至自动补偿，因此它能够加工尺寸精度要求高的零件，在有些场合可以以车代磨。此外，由于数控车削时刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，再加上机床的刚性好和制造精度高，因此它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度要求高的零件。如图1-29所示为数控车床加工的高速电机主轴零件。

②低表面粗糙度的回转体零件　数控车床能加工出较低表面粗糙度的零件，不仅是由于机床的刚性好和制造精度高，还由于它具有恒线速度切削功能。在材质、精车留量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进给速度和切削速度。使用数控车床的恒线速度切削功能，就可选用最佳线速度来切削端面，这样切出的表面粗糙度既小又一致。数控车床还适合于车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减小进给速度的方法来达到，而这在传统车床上是做不到的。如图1-30所示为数控车床加工的曲轴零件。

③轮廓形状复杂的零件　数控车床具有圆弧插补功能，所以可直接使用圆弧指令来加工圆弧轮廓。数控车床也可加工由任意平面曲线所组成的轮廓回转零件，既能加工可用方程描述的曲线，也能加工用列表描述的曲线。如果说车削圆柱零件和圆锥零件既可选用传统车床也可选用数控车床，那么车削复杂转体零件就只能使用数控车床。如图1-31所示为数控车床加工的手柄零件。

④带一些特殊类型螺纹的零件　传统车床所能切削的螺纹相当有限，它只能加工等节距的直、锥面的公、英制螺纹，而且一台车床只限定加工若干种节距。数控车床不但能加工任何等节距直、锥面的公、英制螺纹和端面螺纹，而且能加工增节距、减节距，以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹。数控车床加工螺纹时主轴转向不必像传统车床那样交替变换，它可以一刀又一刀不停顿地循环，直至完成，所以它车削螺纹的效率很高。数控车床还配有精密螺纹切削功能，再加上一般采用硬质合金成形刀片，以及可以使用较高的转速，所以车削出来的螺纹精度高、表面粗糙度小。可以说，包括丝杠在内的螺纹零件很适合于在数控车床上加工。如图1-32所示为数控车床加工的滚珠丝杠。

⑤超精密、超低表面粗糙度的零件　磁盘、录像机磁头、激光打印机的多面反射体、复印机的回转鼓、照相机等光学设备的透镜及其模具，以及隐形眼镜等要求超高的轮廓精度和超低的表面粗糙度值的零件，它们适合于在高精度、多功能的数控车床上加工。以往很难加工的塑料散光用的透镜，现在也可以用数控车床来加工。超精加工的轮廓精度可达到0.1μm，表面粗糙度可达0.02μm。超精车削零件的材质以前主要是金属，现已扩大到塑料和陶瓷领域。如图1-33所示为数控车床加工的镜面零件。

（2）数控铣床加工零件

数控铣床除对工件进行铣削加工外，还可以对工件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工与攻螺纹等。

①平面类零件　加工面平行、垂直于水平面或其加工面与水平面的夹角为定角的零件称为平面类零件，如图1-34所示。目前，在数控铣床上加工的绝大多数零件属于平面类零件。平面类零件的特点是，各个加工单元面是平面，或可以展开成为平面。平面类零件是数控铣削加工对象中最简单的一类，一般只须用3坐标数控铣床的2坐标联动就可以把它们加工出来。

②变斜角类零件　加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。这类零件多数为飞机零件，如飞机上的整体梁、框、缘条与肋等，此外还有检验夹具与装配型架等。变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条直线。最好采用4坐标和5坐标数控铣床摆角加工，在没有上述机床时，也可在3坐标数控铣床上进行2.5坐标近似加工。

③曲面类（立体类）零件　加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件，如图1-35所示。曲面类零件的特点其一是加工面不能展开为平面；其二是加工面与铣刀始终为点接触。此类零件一般采用3坐标数控铣床加工。

（3）加工中心加工零件

加工中心除了具有自动换刀功能及刀库外，其他方面均与数控铣床类同，也可以对工件进行铣、钻、扩、铰、锪和镗孔加工与攻螺纹等，但它主要适宜于加工复杂、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类零件五类。

①箱体类零件　如图1-36所示，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、高方向上有一定比例的零件。这类零件在机床、汽车、飞机制造等行业用得较多。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、锪和攻螺纹等工序，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时，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的零件时，可选立式加工中心，从一端进行加工。

②复杂曲面　常见的复杂曲面类零件有各种叶轮（图1-37）、导风轮、球面、各种曲面成形模具、螺旋桨、水下航行器的推进器，以及一些其他形状的自由曲面。复杂曲面在机械制造业，特别是航空航天工业中占有特殊且重要的地位。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，可想而知其精度是较低的。

复杂曲面类零件均可用加工中心进行加工，采用铣刀作包络面来逼近曲面。复杂曲面用加工中心加工时，编程工作量较大，大多数情况下需要有自动编程技术的支持。

③异形件　异形件是外形不规则的零件，大都需要采用点、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，甚至有的零件的某些加工部位用普通机床难以完成加工。用加工中心加工时应采用合理的工艺措施，一次或两次装夹，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工序的内容。

④盘、套、板类零件　加工中心可加工带有键槽或径向孔、或端面分布孔系、或带曲面的盘套类与轴类零件，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，如各种电动机盖等。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（图1-38）等；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；在加工中心上装上高速磨头，可实现对小模数渐开线圆锥齿轮的磨削及对各种曲线、曲面的磨削等。