新闻摘要:Russ Olexa 机加工厂厂主和管理者面临着许多挑战，而其中最麻烦的一个是加工中心无法生产精密零件。 加工件不合格的原因之一可能是机床的空间精度有问题。这方面的实例是在加工厂加工体积足够大而占据机床的{zd0}加工范围的大型工件时。机床可以在加工范围一定的区域内保持公差，但是当机床在这个区域以外的范围进行切削时，

机加工厂厂主和管理者面临着许多挑战，而其中最麻烦的一个是加工中心无法生产精密零件。

加工件不合格的原因之一可能是机床的空间精度有问题。这方面的实例是在加工厂加工体积足够大而占据机床的{zd0}加工范围的大型工件时。机床可以在加工范围一定的区域内保持公差，但是当机床在这个区域以外的范围进行切削时，大型零件上这个范围附近的特征无法按要求的公差加工。当小尺寸零件定位在（占据大部分或全部加工范围的）墓碑式夹具相应部分时，会发生同样的问题。这些零件的加工精度比夹在墓碑式夹具其他部分的零件精度要低。为什么会发生这种现象？

罪魁祸首是机床空间精度不够，而如果没有将零件夹在机床加工空间{zd0}范围处，此“祸首”是不会让人发现的。每台机床都有一个在其中可以安装零件并进行有效切削的加工空间。在一台三坐标机床上，加工空间是由刀具借助三个坐标轴运动可以触及的总区域组成的。

另一个理解空间精度的方式是在一个立方体中取两点。理论上，这两点彼此具有xx的位置关系。它们可以在X轴彼此xx相距1000 mm，Y轴相距500 mm，Z轴相距300 mm。在X、Y、Z中{dy}个位置坐标为0，0，0，而第二个位置是由上述数值定义的。如果机床可以在相对于{dy}点毫无偏差的情况下运动到第二点，则其空间定位是xx的，理论上，机床可以达到的任何点都在加工空间内具有一个真实位置。

（位于新泽西州Franklin Lakes市的）（美国）三井精机（Mitsui Seiki）总裁Scott Walker说：“但是，实际情况是，如果你从X、Y、Z零点开始驱动刀具到此规定位置，由于丝杠或直线电机或者所采用的其他驱动装置存在位置误差，刀具不会精准地走到这个位置。”他解释说，之所以发生这个问题，是因为在任何组件中都带有妨碍自己到达此位置的固有不xx性。机床几何结构是沿机床导轨系统移动一定物质的函数。该物质需要在没有倾斜、摇摆及起伏的情况下以直线方向移动，因为随着物质沿机床的导轨系统进一步前进，任何偏差都会被放大。

Walker先生补充说：“你要确保机床的动态空间精度至少比零件公差小50~80%。在高精密加工中，大多数人要求小80%。例如，如果我必须加工一个零件公差为千分之几英寸的零件，诸如飞机齿轮箱，那么机床的定位精度必须在0.0002英寸以内。这样，对于所有其他影响零件质量的东西诸如热变形等我可以有0.0008英寸的公差。”

Russ Olexa 机加工厂厂主和管理者面临着许多挑战，而其中最麻烦的一个是加工中心无法生产精密零件。 加工件不合格的原因之一可能是机床的空间精度有问题。这方面的实例是在加工厂加工体积足够大而占据机床的{zd0}加工范围的大型工件时。机床可以在加工范围一定的区域内保持公差，但是当机床在这个区域以外的范围进行切削时，

固有精度

Walker先生说空间精度必须在购买机床前就建于机床中。事实上，空间精度与零件应用场合相关，因此必须依据特定情况而定制，如对于加工异常重的工件就必须如此。

为了减少影响机床空间精度的倾斜、摇摆和起伏度，Walker先生认为机床的导轨必须进行手动刮研。为了检查手动刮研的精度，要采用一种叫做自准直仪的光学设备来分析倾斜和摇摆度。通过观察这种望远镜式装置，可以检测自准直仪测视线中交叉线存在的未对准现象。交叉线上下运动表示导轨表面存在倾斜误差，而左右移动则表示存在摇摆误差。起伏误差是用一个精密气泡水准仪测量的。一般地，自准直仪沿导轨表面每步移动100 mm，测量每个间隔的倾斜和摇摆误差。然后沿导轨系统移动气泡水准仪以相同的间隔测量起伏误差。这种表面必须进行手动刮研，从而将上述值降低到合格公差范围内。

此外，如果在装配过程中布放了非常重的机床部件，例如，当在机床床身上放置一个4吨重的立柱时，立柱会压弯床身。为了保证立柱轨迹为直线，要在导轨系统中形成微小的弯曲以对这种变形进行补偿。这样，当往机床上加立柱时，立柱的重量会压缩坐标轴，并保证它以平坦或直线方式运行。

如果X、Y、Z轴可以降低倾斜、摇摆和起伏度，则可以对其重量和彼此的影响加以补偿；现在坐标轴轨迹为直线，那么直线度可以以弧秒的方式加以测量。精度非常高的机床拥有直线度小于2弧秒的弧秒级导轨，这种精度被看作是优异精度。

一旦一台典型三坐标机床上的三个坐标轴都以直线运行，则{zh1}要进行的调整是实现这些坐标轴之间良好的垂直度。如果机床具有xx的垂直度和直线度，则当刀具在空间运行时，它在确定的区域内将具有优异的真实定位。简而言之，机床的空间精度将很高。

Walker先生说，定位重复性和空间精度是彼此相关的。但是，重复性描述的是机床可以沿某坐标轴在空间内返回到某单个点的能力，而加工精度则涉及许多牵涉在一起的点。Walker先生解释说：“早期当丝杠没有像今天那样进行预载时，重复性是机床制造领域的一个重要问题。”因此，他得出结论，如今重复性对机床买家不再具有像以前那样重大的关系

加工中心的刀具选用

新闻摘要:心所用的刀具是由通用刀具（又称工作头或刀头）和与加工中心主轴前端锥孔配套的刀柄等组成。在应用中，要根据加工中心机床的要求、夹具的要求、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具。刀具选择总的原则是：刀具的安装和调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在保证安全和满足加工要求的前提下，刀

心所用的刀具是由通用刀具（又称工作头或刀头）和与加工中心主轴前端锥孔配套的刀柄等组成。在应用中，要根据加工中心机床的要求、夹具的要求、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具。刀具选择总的原则是：刀具的安装和调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在保证安全和满足加工要求的前提下，刀具长度应尽可能短，以提高刀具的刚性。

在加工中心机床上，各种刀具分别装在刀库中，按程序的规定进行自动换刀。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的刀具能迅速、准确地装到机床主轴上。编程人员应充分了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。

加工中心机床所用的刀具必须适应加工中心高速、高效和自动化程度高的特点，其刀柄部分要联接通用刀具并装在机床主轴上，由于加工中心类型不同，其刀柄柄部的型式及尺寸不尽相同。JT（ISO7388）表示加工中心机床用的锥柄柄部（带有机械手夹持槽），其后面的数字为相应的ISO锥度号，如50、45、和40分别代表大端直径为69.85、57.15和44.45毫米的7：24锥度。ST（ISO297）表示一般数控机床用的锥柄柄部（没有机械手夹持槽），数字意义与JT类相同。BT（MAS403）表示用于日本标准MAS403的带有机械手夹持槽联接。

加工中心刀具的刀柄分为整体式工具系统和模块式工具系统两大类。模块式工具系统由于其定位精度高，装卸方便，连接刚性好，具有良好的抗振性，是目前用得较多的一种型式，它由刀柄、中间接杆以及工作头组成。它具有单圆柱定心，径向销钉锁紧的联接特点，它的一部分为孔，而另一部分为轴，两者之间进行插入连接，构成一个刚性刀柄，一端和机床主轴连接，另一端安装上各种可转位刀具便构成一个工具系统。根据加工中心类型，可以选择莫氏及公制锥柄。中间接杆有等径和变径两类，根据不同的内外径及长度将刀柄和工作头模块相联接。工作头有可转位钻头、粗镗刀、精镗刀、扩孔钻、立铣刀、面铣刀、弹簧夹头、丝锥夹头、莫氏锥孔接杆、圆柱柄刀具接杆等多种类型。可以根椐不同的加工工件尺寸和工艺方法，按需要组合成铣、钻、镗、铰、攻丝等各类工具进行切削加工。通用刀具根据制造所用的材料可分为以下几种：（1）高速钢刀具；（2）硬质合金刀具；（3）金刚石刀具；（4）其他材料刀具，如陶瓷刀具等。

刀具的切削过程是非常复杂的，影响因素很多。在铣削加工时，刀具材料的性能、刀具类型、刀具几何参数、切削速度、切削深度和进给量等都影响切削力，从而影响整个工艺系统，最终影响加工精度和质量。在加工中心机床上进行加工，其主轴转速比普通机床的主轴转速一般至少要高1到2倍，因此，在加工中心上进行铣加工，选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。

平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般采用二次走刀，{dy}次走刀{zh0}用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。选好每次走刀的宽度和铣刀的直径，使接痕不影响精铣精度。因此，加工余量大又不均匀时，铣刀直径要选小些。精加工时，铣刀直径要选大些，{zh0}能够包容加工面的整个宽度。在实际工作中，平面的半精加工和精加工，一般用可转位密齿面铣刀，可以达到理想的表面加工质量，甚至可以实现以铣代磨。密布的刀齿使进给速度大大提高，从而提高切削效率。精切平面时，可以设置2到4个刀齿。

可转位螺旋立铣刀适用于高效率粗铣大型工件的台阶面、立面及大型槽的加工。如更换不同牌号的刀片，可加工钢、铸铁、铸钢、耐热钢等多种材料。

硬质合金螺旋齿立铣刀是一种用于加工铸铁、钢件、有色金属的精加工刀具，刀片一般为焊接式。

镶硬质合金刀片的端铣刀和立铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。为了提高槽宽的加工精度，减少铣刀的种类，加工时采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后再利用刀具半径补偿（或称直径补偿）功能对槽的两边进行铣加工。

铣削盘类零件的周边轮廓一般采用立铣刀。所用的立铣刀的刀具半径一定要小于零件内轮廓的最小曲率半径。一般取最小曲率半径的0.8到0.9倍即可。零件的加工高度（Z方向的吃刀深度）{zh0}不要超过刀具的半径。若是铣毛坯面时，{zh0}选用硬质合金波纹立铣刀，它在机床、刀具、工件系统允许的情况下，可以进行强力切削。

加工中心上用的立铣刀一般有三种形式：球头刀（R=r）、端铣刀（r=0）和R刀（r

加工空间曲面和变斜角轮廓外形时，由于球头刀具的球面端部切削速度为零，而且在走刀时，每两行刀位之间，加工表面不可能重叠，总存在没有被加工去除的部分，每两行刀位之间的距离越大，没有被加工去除的部分就越多，其高度（通常称为“残留高度”） 就越高，加工出来的表面与理论表面的误差就越大，表面质量也就越差。加工精度要求越高，走刀步长和切削行距越小，编程效率越低。因此，应在满足加工精度要求的前提下，尽量加大走刀步长和行距，以提高编程和加工效率。而在两轴及两轴半加工中，为提高效率，应尽量采用端铣刀，由于相同的加工参数，利用球头刀加工会留下较大的残留高度。因此，在保证不发生干涉和工件不被过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀或R刀（带圆角的立铣刀）。不过，由于平头立铣刀和球头刀的加工效果是明显不同的，当曲面形状复杂时，为了避免干涉，建议使用球头刀，调整好加工参数也可以达到较好的加工效果。在选择刀刃长度和刀杆长度时，应考虑机床的情况及零件的尺寸是否会干涉。在可能的情况下，应尽量选短一些，以提高刀具的刚度。

钻孔时，要用中心钻打中心孔，用以引正钻头。先用较小的钻头钻孔至所需深度Z，再用较大的钻头进行钻孔，{zh1}用所需的钻头进行加工，以保证孔的精度。在进行较深的孔加工时，特别要注意钻头的冷却和排屑问题，一般利用深孔钻削循环指令G83进行编程，可以工进一段后，钻头快速退出工件进行排屑和冷却，再工进，再进行冷却和排屑直至孔深钻削完成。若工件为铸件，则不能使用冷却液。

在选用刀具进行编程时，应注意区分刀尖和刀心，两者均是刀具的对称轴上的点，其间差一个刀角半径。

实际应用时，要规定刀具的结构尺寸，在刀具装到机床上之前，应根据编程时确定的参数，在机外的预调装置中调整到所需的尺寸。下面利用CAXA制造工程师软件中“铣刀参数”对刀具参数进行说明。

（1）当前铣刀名 为当前铣刀的名称，用于刀具标识和列表，刀具名是{wy}的。通过下拉列表，可以显示刀具库中的所有刀具，并可在列表中选择当前刀具。

（2）刀具号 刀具安装在加工中心机床的刀具库中的刀位号。用于后置处理的自动换刀指令。刀具号{wy}。

（3）刀具补偿号 刀具补偿值的序列号，其值可以与刀具号不一致。

（4）刀具半径 刀具的半径值。该参数用于确定刀具半径补偿的量。

（5）刀角半径 刀具的刀角半径，应不大于刀具半径。

（6）刀刃有效长度 刀具的刀杆可用于切削部分的长度。

（7）刀杆长度 刀尖到刀柄之间的距离。刀杆长度应大于刀刃有效长度。并且一般刀杆长度要大于工件总切深。如果不大于总切深，一定要检查刀柄是否会与工件相接触。

（8） 增加刀具 用于增加刀具到软件系统的刀具库中，并非加工中心机床的刀具库。单击“增加铣刀”按钮→弹出“增加铣刀”对话框→输入增加的铣刀的名称→单击“确定”→可以修改刀具的各个参数。

（9） 删除当前刀具 删除CAXA系统的刀具库中不需要的刀具。而不是删除机床刀具库中的刀具。选择需删除的刀具→鼠标单击“删除当前铣刀”按钮→按“确认”按钮后，该刀具即被删除。

（10）预显刀具参数 修改刀具参数后，按“预显刀具参数”按钮可显示参数修改后刀具的形状。

加工中心机床刀具是一个较复杂的系统，如何根据实际情况进行正确选用，是编程人员必须掌握的。只有对加工中心刀具结构和选用有充分的了解和认识，在实际工作中才能灵活运用，提高工作效率和安全生产。

加工中心加工工件的安装、对刀与换刀

新闻摘要:加工中心加工工件的安装 加工中心加工定位基准的选择： 1．选择基准的三个基本要求：（1）所选基准应能保证工件定位准确装卸方便方便可靠。（2）所选基准与各加工部位的的尺寸计算简单。（3）保证加工精度。（2）定位基准与设计基准不能统一时，应严格控制定位误差保证加工精度。

加工中心加工工件的安装

加工中心加工定位基准的选择：

1．选择基准的三个基本要求：（1）所选基准应能保证工件定位准确装卸方便方便可靠。（2）所选基准与各加工部位的的尺寸计算简单。（3）保证加工精度。

2．选择定位基准6原则：（1）尽量选择设计基准作为定位基准；（2）定位基准与设计基准不能统一时，应严格控制定位误差保证加工精度；（3）工件需两次以上装夹加工时，所选基准在一次装夹定位能完成全部关键精度部位的加工；（4）所选基准要保证完成尽可能多的加工内容；（5）批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准重合；（6）需要多次装夹时，基准应该前后统一。

加工中心夹具的确定：

1．对夹具的基本要求：（1）夹紧机构不得影响进给，加工部位要敞开；（2）夹具在机床上能实现定向安装；（3）夹具的刚性与稳定性要好。

2．常用夹具种类：（1）通用夹具：如虎钳、分度头、卡盘等；（2）组合夹具：组合夹具由一套结构已经标准化、尺寸已经规格化的通用元件组合元件所构成；（3）专用夹具：专为某一项或类似的几项加工设计制造的夹具；（4）可调整夹具：组合夹具与专用夹具的结合，既能保证加工的精度，装夹更具灵活性；（5）多工位夹具：可同时装夹多个工件的夹具；（6）成组夹具：专门用于形状相似、尺寸相近且定位、夹紧、加工方法相同或相似的工件的装夹。

3．加工中心夹具的选用原则：

（1）在保证加工精度和生产效率的前提下，优先选用通用夹具；

（2）批量加工可考虑采用简单专用夹具；

（3）大批量加工可考虑采用多工位夹具和高效的气压、液压等专用夹具；

（4）采用成组工艺时应使用成组夹具；

4．工件在机床工作台上的{zj0}装夹位置：工件装夹位置应保证工件在机床各轴的加工行程范围内，并且使得刀具的长度尽可能缩短，提高刀具的加工刚性。

加工中心加工的对刀与换刀

对刀：

对刀也就是工件在机床上找正加紧后，确定工件坐标（编程坐标）原点的机床坐标（确定G54的X、Y、Z的值）。

换刀：根据工艺需要，要用不同参数的刀具加工工件。在加工中按需要更换刀具的过程叫换刀。

对刀点与换刀点的确定：

对刀点：

对刀点是工件在机床上找正夹紧后，用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点。

对刀点可选在工件上或装夹定位元件上，但对刀点与工件坐标点必须有准确、合理、简单的位置对应关系，方便计算工件坐标点在机床上的位置（工件坐标点的机床坐标）。对刀点{zh0}能与工件坐标点重合。

换刀点：加工中心有刀库和自动换刀装置，根据程序的需要可以自动换刀。换刀点应在换刀时工件、夹具、刀具、机床相互之间没有任何的碰撞和干涉的位置上，加工中心的换刀点往往是固定的。

对刀方法：

水平方向对刀（x、y坐标）：

(1) 杠杆百分表对刀：对刀点为圆柱孔中心；

(2) 采用寻边器对刀：圆孔或基准边

(3) 采用碰刀或试切方式对刀。

Z向对刀（z坐标）：

（1）机上对刀：采用z向设定器对刀。

（2）机外刀具预调+机上对刀。

机外对刀仪对刀：测量刀具的直径、长度、刀刃形状和刀角。

(4) 卧式加工中心多工位加工中的对刀问题

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