第一節 加工中心的零件加工工藝分析
加工中心（Machining Center）簡稱MC，是由機械設備與數控係統組成的適用於加工複雜零件的高效率自動化機床，一般定義為“帶有自動刀具交換裝置，並能夠進行多種工序加工的數控機床”。加工中心是一種功能較全的數控加工機床，一般它把幾種機床功能集中在一台設備上，使其具有多種工藝手段。加工中心配置有刀庫和回轉工作台，在加工過程中由程序控製選用或更換刀具，也由程序控製工作台的回轉或分度。它能在一次裝夾中完成銑、鏜、鑽、擴、鉸、锪和攻螺紋等工序。加工中心與其他數控機床相比結構複雜，控製係統功能較全。加工中心至少可控製三個坐標軸，其控製功能最少可實現兩軸聯動控製，多的可實現五軸、六軸聯動，從而保證刀具能進行複雜表麵的加工。在本章中將以配備華中世紀星數控係統的加工中心為例進行介紹。
本章主要學習目標是：掌握加工中心加工工藝編製方法及加工中心編程要點；學會使用換刀指令並能熟練應用。在應用第二章“華中世紀星數控銑床”的基礎上，結合本章的學習內容使學生掌握編寫加工中心程序的方法和技能並能對一些較複雜零件進行編程
加工中心是一種工藝範圍較大的數控加工機床，能進行銑削、鏜削、鑽削和螺紋加工等多項工作。加工中心特別適合於箱體類零件和孔係的加工。
一、工藝特點
由於加工中心配置了自動換刀係統和回轉工作台，與傳統製造工藝相比，具有以下顯著特點。
（1）在工件成形過程中，沒有中間時效處理環節，內應力難以消除。
（2）由於加工中心工序集中，使用很多刀具，此時既要考慮粗加工時的大切削力，又要考慮精加工時的定位精度，因此機床的強度和剛度要滿足這兩方麵的要求。
（3）由於機床加工經常處於粗、精加工交替的情況，所以要保證機床有良好的抗振性和精度保持性。
（4）多工序集中加工，切屑多，切屑的堆積對已加工表麵產生影響，加工中應引起注意。
（5）零件每道工序的內容、切削用量和工藝參數可以隨時改變，有很大的加工柔性。
根據加工中心工藝特點，要充分發揮加工中心的特長，提高產品質量，必須注意以下幾點。
（1）工件需經過高溫時效處理，消除內應力。
（2）安排其他設備完成準備工序。
（3）選擇合適的刀具及夾具，使用優化的切削用量。
（4）選用複合刀具，盡量采用刀具機外預調，提高精度和機床利用率。
（5）合理安排加工工序。
二、加工中心加工零件的工藝性分析
（1）選擇加工內容加工中心最適合加工形狀複雜、工序較多、要求較高，需使用多種類型的通用機床、刀具和夾具，經多次裝夾和調整才能完成加工的零件。
（2）檢查零件圖樣零件圖樣應表達正確，標注齊全。同時要特別注意，圖樣上應盡量采用統一的設計基準，從而簡化編程，保證零件的精度要求。A、B兩麵均已在前麵工序中加工完畢，在加工中心上隻進行所有孔的加工。以A、B兩麵定位時，由於高度方向沒有統一的設計基準，Φ盞48H7孔和上方兩個Φ盞25H7孔與B麵的尺寸是間接保證的，欲保證32.5±0.1和52.5±0.04尺寸，須在上道工序中對105±0.1尺寸公差進行壓縮。若改為標注尺寸，各孔位置尺寸都以A麵為基準，基準統一，且工藝基準與設計基準重合，各尺寸都容易保證。
（3）分析零件的技術要求根據零件在產品中的功能，分析各項幾何精度和技術要求是否合理；考慮在加工中心加工，能否保證其精度和技術要求；選擇哪一種加工中心最為合理。
（4）審查零件的結構工藝性分析零件的結構剛度是否足夠，各加工部位的結構工藝性是否合理等。
三、零件的裝夾
（1）定位基準的選擇在加工中心加工時，零件的定位仍應遵循六點定位原則。同時還應特別注意以下幾點。
① 進行多工位加工時，定位基準的選擇應考慮能完成盡可能多的加工內容，即便於各個表麵都能被加工的定位方式。例如，對於箱體零件，盡可能采用一麵兩銷的組合定位方式。
② 當零件的定位基準與設計基準難以重合時，應認真分析裝配圖樣，明確該零件設計基準的設計功能，通過尺寸鏈的計算，嚴格規定定位基準與設計基準間的尺寸位置精度要求，確保加工精度。
③ 編程原點與零件定位基準可以不重合，但兩者之間必須要有確定的幾何關係。編程原點的選擇主要考慮便於編程和測量。例如，圖3-2中的零件在加工中心上加工Φ盞80H7孔和4-Φ盞25H7孔，其中4-Φ盞25H7都以Φ盞80H7孔為基準，編程原點應選擇在Φ盞80H7孔的中心線上。當零件定位基準為A、B兩麵時，定位基準與編程原點不重合，但同樣能保證加工精度。
（2）零件的夾緊在考慮夾緊方案時，應盡量減小夾緊變形。零件在粗加工時，切削力大，需要的夾緊力大，因此必須慎重選擇定位基準和確定夾緊力。夾緊力應作用在主要支撐範圍內，並盡量靠近切削部位及剛性好的部位。如采用這些措施仍不能控製零件的變形，隻能將粗、精加工工序分開，或者在粗加工程序後編入一段選擇停止指令，粗加工後鬆開工件，使零件變形消除後，再重新夾緊零件繼續進行精加工。
（3）夾具的選用在加工中心上，夾具的任務不僅僅是裝夾零件，而且要以定位基準為參考基準，確定零件的加工原點。加工中心的自動換刀功能又決定了在加工中不能使用鑽套及對刀塊等元件。因此，在選用夾具結構形式時要綜合考慮各種因素，盡量做到經濟、合理。在加工中心台麵上有基準T形槽、轉台中心定位孔、工作台側麵基準定位元件。
夾具的安裝必須利用這些定位件，夾具底麵表麵粗糙度值不低於Ra3.2μm和平麵度誤差為0.01～0.02mm的要求。夾具選擇必須注意以下幾點。
① 定位夾具必須有高的切削剛性。由於零件在一次裝夾中要同時完成粗加工和精加工，夾具既要滿足零件的定位要求，又要承受大的切削力。
② 夾緊零件後必須為刀具運動留有足夠的空間。由於鑽夾頭、彈簧夾頭鏜刀杆很容易與夾具發生幹涉，尤其是零件外輪廓的加工，很難安排定位夾緊元件的位置，箱體零件可利用零件內部空間來安排夾緊方式。
③ 夾具必須保證零件最小變形。由於零件在粗加工時切削力較大，當粗加工後鬆開壓板零件可能產生變形，夾具必須謹慎地選擇支撐點、定位點和夾緊點。夾緊點盡量接近支撐點，避免夾緊力作用在零件中間空的區域。如果上述方法仍不能控製零件變形，就隻能分開零件的精加工程序，或者在編製精加工前使用機床暫停指令，讓操作者放鬆夾具調節夾緊力，消除零件後變形再進行精加工。
④ 對於批量不大又經常換品種的零件來說，可優先使用組合或成組夾具。但是組合夾具的精度必須滿足零件加工的要求。
⑤ 對小型、寬度小的工件可考慮在工作台上裝夾幾個零件同時加工。
常用的夾具有組合夾具、成組夾具、可調整夾具、拚裝夾具和專用夾具。
夾具在機床上的安裝誤差和零件在夾具中的裝夾誤差對加工精度都將產生直接的影響。即使在編程原點與定位基準重合的情況，也要求對零件在機床坐標係中的位置進行準確的調整。夾具中零件定位支承的磨損及汙垢都會引起加工誤差。因此，操作者在裝夾零件時一定將汙物去除幹淨。