中國(guó)機(jī)床消費(fèi)將持續(xù)增長(zhǎng)，有關(guān)人士預(yù)計(jì)2013年我國(guó)機(jī)床消費(fèi)將達(dá)到380億美元。中國(guó)機(jī)床入口量已位列全球第八位，歐洲成為中國(guó)機(jī)床入口的重要市場(chǎng)。預(yù)計(jì)，中國(guó)2013年機(jī)床消費(fèi)將增長(zhǎng)12%至380億美元。目前歐洲市場(chǎng)占中國(guó)機(jī)床入口總額的24%市場(chǎng)規(guī)模約6億美元。 我國(guó)雖然是機(jī)床消費(fèi)與制造大國(guó)，但是眾所周知，我國(guó)機(jī)床產(chǎn)業(yè)只能滿足國(guó)內(nèi)低端機(jī)床的市場(chǎng)的需求，在中高端產(chǎn)品線上就有心無(wú)力了，而臺(tái)灣由于在機(jī)床業(yè)的發(fā)展過程中積累了良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，兩地聯(lián)手或推動(dòng)雙方產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)發(fā)展?！ ?與臺(tái)灣機(jī)床業(yè)加強(qiáng)合作是抵御德國(guó)企業(yè)大規(guī)模入侵的辦法之一。其中，臺(tái)灣機(jī)床企業(yè)與大陸市場(chǎng)淵源已久，大陸市場(chǎng)在臺(tái)灣出口額排名中名列第三，而臺(tái)灣的機(jī)床制造也以較大幅度逐年增長(zhǎng)，未來(lái)兩岸間的機(jī)床貿(mào)易趨勢(shì)向好發(fā)展的概率很大。與臺(tái)灣企業(yè)強(qiáng)化合作模式、強(qiáng)調(diào)技術(shù)往來(lái)對(duì)于提升大陸企業(yè)的制造能力有著較好的提升作用。大陸企業(yè)應(yīng)注意把握機(jī)會(huì)、抓住機(jī)遇，就技術(shù)的引進(jìn)、交換提出更多合作項(xiàng)目。 目前，全球高端機(jī)床市場(chǎng)皆由美、日、德企業(yè)占領(lǐng)，我國(guó)市場(chǎng)也不例外。國(guó)產(chǎn)機(jī)床主要集中在低端市場(chǎng)，雖然我國(guó)企業(yè)逐漸往中端市場(chǎng)靠攏，但中端市場(chǎng)仍然以臺(tái)灣、韓國(guó)制造為主。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，中端市場(chǎng)是我國(guó)企業(yè)未來(lái)必須開拓的方向，在中端市場(chǎng)獲得一席之地并穩(wěn)定擴(kuò)大市場(chǎng)份額對(duì)于我國(guó)機(jī)床制造業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。同時(shí)，也是往高端市場(chǎng)進(jìn)發(fā)的路上不可避免的一關(guān)。 同時(shí)，國(guó)家宏觀調(diào)控的整體經(jīng)濟(jì)規(guī)劃下，2014年中國(guó)市場(chǎng)對(duì)機(jī)床市場(chǎng)將增長(zhǎng)14.2%至3890億元人民幣。這種強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭將鞏固中國(guó)目前作為世界******機(jī)床消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)的地位。機(jī)床在中國(guó)的主要市場(chǎng)有工業(yè)機(jī)械與設(shè)備、交通運(yùn)輸設(shè)備、初級(jí)金屬制品和電氣電子設(shè)備。其中，由于工業(yè)機(jī)械廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域，因而成為機(jī)床的******市場(chǎng)。由于中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的爆炸式發(fā)展，交通運(yùn)輸設(shè)備制造在過去10年一直是機(jī)床的第二大市場(chǎng)。
加工中心所用刀具按其結(jié)構(gòu)形式可分為整體式和鑲齒式。整體式刀具的刀刃和刀體是一體的，刀具磨損后需要重新刃磨；而鑲齒式刀具一般采用硬質(zhì)合金刀片，通過一定的方式固定在刀體上，磨損后只需更換刀片即可，不僅節(jié)約刀具的材料，而且能夠避免繁瑣的磨刀工作，提高了加工效率。加工中心用主要刀具的種類按工藝用途可分為銑削類、鏜削類、鉆削類等幾大類。 一、 加工中心可進(jìn)行各種曲面的銑削，銑刀的種類繁多，功能也不盡相同。如面銑刀（盤銑刀）適合于銑削大面積的平面；圓柱銑刀、立銑刀既適合于平面加工，也可以加工輪廓面，即他除外用其端刃銑削外，還可以用其側(cè)刃銑削；曲面加工用銑刀，如球刀，適用于加工空間曲面零件，有時(shí)也用于平面類零件中較大的轉(zhuǎn)接凹圓弧的補(bǔ)加工。部分銑刀的形狀及使用范圍。除面銑刀外，加工中心用銑刀一般包括如下幾類。 1、立銑刀 它主要用于加工平面凹槽、臺(tái)階表面。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直徑d=φ2-71mm的立銑刀做成直柄或削平型直柄；直徑d=φ25-80mm做成7:24錐柄；直接d=φ40-160mm做成套式銑刀。立銑刀圓柱面上的切削刃是主切削刃，端面上的切削刃沒有通過中心，是副切削刃，工作時(shí)不宜作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 2、圓柱形銑刀它用于加工平面和輪廓面，分為粗齒和細(xì)齒兩種。其直徑d=φ50mm、φ63mm、φ80mm\φ100mm。粗齒圓柱形銑刀具有齒數(shù)少、刀齒強(qiáng)度高、容屑空間大、重磨次數(shù)多等特點(diǎn)，適用于粗加工，細(xì)齒圓柱形銑刀齒數(shù)多，工作平穩(wěn)，適用于精加工。 3、鼓形銑刀鼓形銑刀主要用于對(duì)變斜角面的近似加工。 4、鍵槽銑刀它主要用于加工圓頭封閉鍵槽。它有兩個(gè)刀齒，圓柱面和端面上都有切削刀，端面切削刃延至中心，工作時(shí)既能沿軸線作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直柄鍵槽銑刀直徑d=φ2-22mm，錐柄鍵槽銑刀直徑d=φ14-50mm，鍵槽銑刀直徑的精度等級(jí)有e8和d8兩種，通常分別兩種加工H9和N9鍵槽。鍵槽銑刀的圓周切削刃僅在靠近端面的一小段長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生磨損。重磨時(shí)只需刃磨端面切削刃，銑刀直徑不變。 5、模具銑刀用于加工模具型腔或凸膜成形表面，在模具制造中廣泛應(yīng)用。它是由立銑刀演變而成，主要分為圓錐形立銑刀（直徑d=φ6-20mm，半錐角α/2=3°、5°、7°或10°）、圓柱形球頭立銑刀（直接d=°4-63mm）和圓錐形球頭立銑刀（直接d=°6-20mm,半錐角α/2=3°、5°、7°10°）。硬質(zhì)合金模具銑刀可取代金剛石銼刀和磨頭來(lái)加工淬火后硬度小于金剛石銼刀和磨頭來(lái)加工淬火后硬度小于65HRC的各種模具，它的切削效率可提高幾十倍。 6、專用成型銑刀專用成型銑刀一般都是為特定的弓箭或加工內(nèi)容專門設(shè)計(jì)制造的，適用于加工平面類零件的特定形狀（如角度面、凹槽面等），適用于特定形狀孔、槽或臺(tái)的加工。
1、確定零件在機(jī)床工作臺(tái)上的******位置 在臥式加工中心上加工零件時(shí)，工作臺(tái)要帶著工件旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行多工位加工，就要考慮零件（包括夾具）在機(jī)床工作臺(tái)上的******位置，該位置是在技術(shù)準(zhǔn)備過程中根據(jù)機(jī)床行程，考慮各種干涉情況，優(yōu)化匹配各部位刀具長(zhǎng)度而確定的。如果考慮不周，將會(huì)造成機(jī)床超程，需要更換刀具，重新試切，形象加工精度和加工效率，也增大了出現(xiàn)廢品的可能性。 加工中心具有自動(dòng)換刀功能決定了其******的弱點(diǎn)是刀具懸臂式加工，在加工過程中不能設(shè)置鏜模、支架等。因此，在進(jìn)行多工位零件的加工時(shí)，應(yīng)綜合計(jì)算各部位的加工表面到機(jī)床主軸端面的巨力以選擇******的刀具長(zhǎng)度，提高工藝系統(tǒng)的剛性，從而保證加工精度。 2、工件裝夾方案的確定 工件的夾緊方案應(yīng)注意下列三點(diǎn)。（1） 力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)統(tǒng)一，以減少基準(zhǔn)不重合誤差和精工編程中的計(jì)算工作量。（2） 設(shè)法減少裝夾次數(shù)，盡可能做到一次定位裝夾后能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，充分發(fā)揮加工中心的效率。（3） 避免采用占機(jī)人工調(diào)整方案，以免占機(jī)人工調(diào)整方案，以免占機(jī)時(shí)間太多，影響加工效率。（4） 在單件生產(chǎn)時(shí)或產(chǎn)品研制時(shí)，應(yīng)廣泛采用通用夾具、組合夾具和可調(diào)整夾具，只有在通用夾具、組合夾具和可調(diào)整夾具無(wú)法解決工件裝夾時(shí)才考慮采用其他夾具。（5） 小批量生產(chǎn)時(shí)可考慮采用簡(jiǎn)單的專用夾具（6） 采用成組工藝時(shí)應(yīng)使用成組夾具。
泵蓋零件加工中心加工工藝圖5-1所示的泵蓋零件，材料為HT200,毛坯尺寸（長(zhǎng)X寬X高）為170mm X 110mmX30mm,小批量生產(chǎn)，下面分析其加工中心加工工藝。A一AB圖5-1泵蓋零件1.零件工藝分析該零件主要由平面、外輪廓以及孔系組成。其中衫2H7和2Xji6H8三個(gè)內(nèi)孔的表面粗 糙度要求為iU. 6pm;多12H7內(nèi)孔的表面粗糙度要求為艮0.8Mm;衫2H7內(nèi)孔表面對(duì)A面 垂直度要求為0.02，上表面對(duì)A面平行度要求為0.02。該零件材料為鑄鐵，切削加工性能 較好。根據(jù)上述分析，衫2H7孔、2X舛H8孔與封2H7孔的粗、精加工應(yīng)分開進(jìn)行，以保 170 證表面粗糙度要求。同時(shí)以底面A定位，提高裝夾剛度以滿足032H7內(nèi)孔表面的垂直度 要求。2.選擇加工方法上、下表面及臺(tái)階面的粗糙度要求為K,3. 2pm,可選擇“粗銑一精銑”方案?？准庸し椒ǖ倪x擇?？准庸で埃瑸楸阌阢@頭引正，先用中心鉆加工中心孔，然后再 鉆孔。對(duì)于精度較高、粗糙度艮值較小的表面，要?jiǎng)澐旨庸るA段逐步進(jìn)行。該零件孔系加 工方案確定如下。婦2H7孔，表面粗糙度為選擇“鉆一粗鏜一半精鏜一精鏜”方案。糾2H7孔，表面粗糙度為選擇“鉆一粗鉸一精鉸”方案。6Xjl7孔，表面粗糙度為無(wú)尺寸公差要求，選擇“鉆一鉸”方案。2Xi56H8孔，表面粗糙度為i?,l. 6(^11,選擇“鉆一鉸”方案。08和6X糾0孔，表面粗糙度為無(wú)尺寸公差要求，選擇“鉆孔一鍶孔”方案。2XM16-7H螺紋孔，采用先鉆底孔，后攻螺紋的加工方法。表S-1泵差零件精工加工工序卡片確定裝夾方案該零件毛坯的外形比較規(guī)則，因此在加工上下表面、臺(tái)階面及孔系時(shí)，選用平口虎鉗夾緊; 在銑削外輪廓時(shí)，采用“一面兩孔”的定位方式，即以底面A、#32H7孔和對(duì)2H7孔定位。確定加工順序及走刀路線按照基面先行、先面后孔、先粗后精的原則確定加工順序，詳見表5-1泵蓋零件精工加 工工序卡片。外輪廓加工采用順銑方式，刀具沿切線方向切入與切出。刀具選擇零件上、下表面采用端銑刀加工，根據(jù)側(cè)吃刀量選擇端銑刀直徑，使銑刀工作時(shí)有 合理的切人/切出角；且銑刀直徑應(yīng)盡量包容工件整個(gè)加工寬度，以提髙加工精度和效率， 并減小相鄰兩次進(jìn)給之間的接刀痕跡。臺(tái)階面及其輪廓采用立銑刀加工，銑刀半徑i?受輪廓最小曲率半徑限 制，i? = 6mm?？准庸じ鞴げ降牡毒咧睆礁鶕?jù)加工余量和孔徑確定。該零件加工所選刀具詳見表5-2泵蓋零件精工加工刀具卡片》切削用量選擇該零件材料切削性能較好，銑削平面、臺(tái)階面及輪麻時(shí)，留0.5mm精加工余量；孔加 工精鏜余量留0.2mm、精鉸余量留0.1mm。選擇主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度時(shí)，先查切削用童手冊(cè)，確定切削速度與每齒進(jìn)給量，然后按 式％ = 7^71/1000、式切=似/,計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度（計(jì)算過程從略）?擬定精工加工工序卡片為更好地指導(dǎo)編程和加工操作，把該零件的加工順序、所用刀具和切削用量等參數(shù)編人 表5-1所示的泵蓋零件精工加工工序卡片中。
一、刀柄及選擇加工中心上使用的刀具由刃具部分和連接刀柄兩部分組成。刃具部分包括銑刀、鉆頭、鏜刀、鉸刀等。加工中心有自動(dòng)換刀裝置，連接刀柄時(shí)要滿足機(jī)床主軸自動(dòng)松開和拉緊定 位、準(zhǔn)確安裝各種切削刃具及適應(yīng)機(jī)械手的夾持和搬運(yùn)、儲(chǔ)存和識(shí)別刀庫(kù)中各種刀具的要求。加工中心刀柄已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，采用ISO 7388/1 (GB/T 10944—1989)《自動(dòng)換刀機(jī)10床用7 : 24圓錐工具柄部40、45、50號(hào)圓錐柄》標(biāo)準(zhǔn)。固定在刀柄尾部且與主軸內(nèi)拉緊機(jī) 構(gòu)相適應(yīng)的拉釘也標(biāo)準(zhǔn)化，采用ISO 7388/2 (GB/T 10945—1989)《自動(dòng)換刀機(jī)床用7 > 24 圓錐工具柄部40、45、50號(hào)圓錐柄用拉釘》標(biāo)準(zhǔn)。圖1-4為各種形式的加工中心刀柄及相 應(yīng)的彈性套、拉釘、裝卸扳手等?，F(xiàn)僅就選用加工中心刀柄時(shí)的注意事項(xiàng)做一敘述。 根據(jù)機(jī)床上典型零件的加工工藝來(lái)選擇刀柄加工中心上使用的鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔及銑削、攻螺紋等各種用途的刀柄，其規(guī)格數(shù)將達(dá)數(shù)百種之多。具體到某一臺(tái)或幾臺(tái)機(jī)床上，用戶只能根據(jù)要在這臺(tái)機(jī)床上加工的典型零件加工工 藝來(lái)選取。這樣選擇的結(jié)果既能滿足加工需要，也不至于造成積壓，是最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法。 刀柄配置數(shù)量刀柄配置數(shù)量與機(jī)床所要加工的零件品種、規(guī)格及數(shù)量有關(guān)，也與復(fù)雜程度、機(jī)床的負(fù)荷有關(guān)。一般是所需刀柄數(shù)量的2?3倍。這是因?yàn)橐紤]到機(jī)床工作的同時(shí)，還有一定數(shù) 量的刀柄正在預(yù)調(diào)或刀具修磨。只有當(dāng)機(jī)床負(fù)荷不足時(shí)，才取2倍或不足2倍。 刀柄的柄部型式是否正確為了便于換刀，鏜銑類加工中心及加工中心的主軸孔多選定為不自鎖的7 : 24錐度，但 是刀柄與機(jī)床相配的柄部（除錐角以外的部分）并沒有完全統(tǒng)一。盡管已經(jīng)有了相應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS07388，可在有些國(guó)家并未得到貫徹，如有的柄部在7 : 24錐度的小端帶有圓柱頭，而 另一些就沒有。對(duì)于自動(dòng)換刀機(jī)床用工具柄部，要切實(shí)弄清楚選用的機(jī)床應(yīng)配用符合哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工具柄部。要求使選擇的刀柄要與機(jī)床主軸孔的規(guī)格相一致。刀柄抓拿部位要 能適應(yīng)機(jī)械手的形態(tài)位置要求，拉釘?shù)男螤?、尺寸要與主軸的拉緊機(jī)構(gòu)相匹配。 選用模塊式刀柄和復(fù)合刀柄要綜合考慮采用模塊式刀柄必須配一個(gè)柄部、一個(gè)接桿和一個(gè)鏜刀頭部。當(dāng)?shù)稁?kù)容量大、更換刀具頻繁，可考慮使用模塊式刀柄，若長(zhǎng)期反復(fù)使用，不需要反復(fù)拼裝，則可使用普通刀柄。對(duì) 于加工批量大又反復(fù)生產(chǎn)的典型零件，為了減少加工時(shí)間和換刀次數(shù)，可以考慮采用專門設(shè)計(jì)的復(fù)合刀柄。盡管S合刀柄價(jià)格要貴，但采用一把復(fù)合刀柄后，可大大節(jié)省工時(shí)。而且一 般加工中心的主電機(jī)功率較大，機(jī)床剛度較好，能夠承受較大切削力。采用多刀多刃強(qiáng)力切削，可以充分發(fā)揮機(jī)床的性能，提高生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期。在設(shè)計(jì)專用的復(fù)合刀柄時(shí)，應(yīng) 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化的刀具模塊，這樣能有效地減少設(shè)計(jì)與加工的工作量。 高速切削用刀柄和高速夾頭 高速切削用的刀具，無(wú)論從加工精度，還是操作安全方面考慮，對(duì)它的裝夾技術(shù)都有很高的要求。彈簧夾頭、螺釘?shù)葌鹘y(tǒng)的刀具裝夾方式已經(jīng)不能滿足高速加工的需要。刀柄和刀具夾頭是高速刀具技術(shù)的重要部分。目前高速加工機(jī)床上所采用的HSK刀柄是一種新型的 高速錐型刀柄，由德國(guó)阿亨工業(yè)大學(xué)機(jī)床研究所研究開發(fā)。HSK刀柄和普通刀柄的外形結(jié) 構(gòu)見圖1-5，它改進(jìn)常規(guī)刀柄7 > 24錐度的缺陷，其接口采用錐面和端面兩面同時(shí)定位的方 式，完全消除了軸向定位誤差。刀柄為空心，有利于換刀輕型化和髙速化，是髙速加工中心 普遍采用的刀柄。除高速刀柄外，高速夾頭的合理使用也非常重要。目前用得較多的是世界著名公司德國(guó)雄克（SCHUNK)生產(chǎn)的適應(yīng)于高速切削的具有夾緊精度髙、傳遞轉(zhuǎn)矩大、 結(jié)構(gòu)對(duì)稱性好、外形尺寸小等特點(diǎn)的三棱變形靜壓夾頭。另外，熱裝夾頭、高精度彈簧夾頭 等也是應(yīng)用較廣泛的高速夾頭。 HSK刀柄HSK雙面定位型空心刀柄是一種典型的1 | 10短誰(shuí)面刀具系統(tǒng)。HSK 刀柄由錐面（徑向）和法蘭端面（軸向）共同實(shí)現(xiàn)與主軸的剛性連接。由錐面實(shí)現(xiàn)刀具與主 軸的同軸度，錐柄的錐度為1=10，如圖1-6所示。這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)如下。 采用錐面、端面過定位的結(jié)合形式，可以有效地提高結(jié)合剛度。 因錐部長(zhǎng)度短和采用空心結(jié)構(gòu)后質(zhì)量較輕，所以自動(dòng)換刀動(dòng)作快，縮短移動(dòng)時(shí)間，加快刀具移動(dòng)速度，有利于實(shí)現(xiàn)ATC的高速化。采用1 : 10的錐度，與7 : 24錐度相比錐部較短，楔形效果好，可以有較強(qiáng)的抗扭 能力，且能抑制因振動(dòng)產(chǎn)生的微童位移。 具有較高的重復(fù)安裝精度。 刀柄與主軸間由擴(kuò)張爪緊鎖，轉(zhuǎn)速越髙，擴(kuò)張爪的離心力越大，緊鎖力越大，所以這種刀柄具有良好的高速性能，即在高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力作用下，刀柄能牢固緊鎖。(2)三棱變形靜壓夾頭三棱變形靜壓夾頭是利用夾頭本身的變形力來(lái)夾緊刀具，其定位精度可 控制在3Mm以內(nèi)。圖1-7所示為三棱變形靜壓夾頭 工作原理。 該夾頭的內(nèi)孔在自由狀態(tài)下為三棱形，三棱的內(nèi)切圓直徑小于要裝夾的刀柄直徑，利用一 個(gè)液壓加力裝置，對(duì)夾頭施加外力，使夾頭內(nèi)孔變?yōu)閳A孔，孔徑略大于刀柄直徑，此時(shí)插人刀柄，然后去掉所加的外力，內(nèi)孔重新收縮成三棱形，對(duì)刀柄實(shí)行三點(diǎn)夾緊。這種夾頭結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)稱 性好，精度高。與熱裝夾頭相比，刀具裝卸簡(jiǎn)單，且適用于不同膨脹系數(shù)的硬質(zhì)合金刀柄和高速鋼 刀柄。目前正逐漸應(yīng)用于高速加工中。 g 1-7三棱變形靜壓夾頭工作原理。
1. 高速鋼 高速鋼大體上可分為W系和Mo系兩大系。其主要特征有：合金元素含量多結(jié)晶顆粒比其他工具鋼細(xì)，淬火溫度極高（1200℃）二淬透性極好，可使刀具整體的硬度一致?；鼗饡r(shí)有明顯的二次硬化現(xiàn)象，甚至比淬火硬度更高且耐回火軟化性較高，在600℃仍能保持較高的硬度，較之其他工具剛耐磨性好，且比硬質(zhì)合金韌性高，單壓延性較差，熱加工困難，耐熱沖擊較弱。因此高速鋼刀具仍是加工中心用刀具的選擇對(duì)象之一。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較普遍的高速鋼刀具材料以WMo、WMoAL 、WMoCo為主，其中WMoAL是我國(guó)所特有的品種。2. 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是將鎢鈷類（WC），鎢鈦鈷類（WC-TiC），鎢鈦鉭（鈮）鈷類（WC-TiC-TaC）等硬質(zhì)碳化物以Co為結(jié)合劑燒結(jié)而成的物質(zhì)，在鐵系金屬、非鐵金屬盒非金屬的切削中大顯身手。安IS0標(biāo)準(zhǔn)，主要以硬質(zhì)合金的硬度、抗彎強(qiáng)度等指標(biāo)為依據(jù)，將硬質(zhì)合金刀具材料為P、M、K三大類，大致如下； （1） WC+Co：K類（國(guó)際YG類）； （2） WC+TiC+Co：P（國(guó)際YT類）； （3） WC+TiC+ TaC +Co：M（國(guó)際YW類）。 K類：適于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料。主要成分為碳化鎢和3%--10%的鈷，有時(shí)還含有少量的碳化鉭等添加劑。 P類：適于加工長(zhǎng)切屑的黑色金屬。主要成為為碳化鈦、碳化鎢和鈷(或鎳)，有時(shí)還加入碳化鉭等添加劑。 M類：適于加工長(zhǎng)切屑或短切屑的黑色金屬和有色金屬。成分和性能介于K類和P類之間，可用來(lái)加工鋼和鑄鐵。以上為一般切削工具所用硬質(zhì)合金的大致分類。除此之外，還有超微粒子硬質(zhì)合金，一般地可以認(rèn)為其從金屬K類，但因其燒結(jié)性能上要求結(jié)合劑Co的含量較高，故高溫性能較差，大多只適用于鉆、鉸等低俗切削工具。 在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）中通常又分別在K、P、M三種代號(hào)之后附加01、05、10、20、30、40、50等數(shù)字進(jìn)行更進(jìn)一步的細(xì)分。一般來(lái)講，數(shù)字越小者，硬度越高，但韌性越低；而數(shù)字越大則韌性越高，但硬度越低。部分高速鋼、硬質(zhì)合金刀具材料的應(yīng)用范圍。 普通高速鋼： W18Cr4V，應(yīng)用范圍;用于制造麻花鉆、鉸刀、絲錐、銑刀、齒輪刀具、拉刀等。 W6M05Cr4V2，應(yīng)用范圍;用于制造要求塑性好的刀具（如軋制麻花鉆）及承受較大沖擊載荷的刀具。高性能高速鋼： W2M09Cr4VC08和W12M03Cr4V3C05Si，應(yīng)用范圍；用于制造加工難加工材料的各種刀具，不宜用于沖擊載荷及工藝系統(tǒng)剛性不足的條件。 W6M05Cr4V2AI，應(yīng)用范圍；用于制造，麻花鉆、絲錐、鉸刀、銑刀、車刀和刨刀等，其用于加工鐵基高溫合金的麻花鉆時(shí)，效果顯著，用于制造形狀復(fù)雜的刀具。硬質(zhì)合金： YG3X，應(yīng)用范圍；鑄鐵有色金屬及其合金的精加工、半精加工，不能承受沖擊載荷。 YG3，應(yīng)用范圍；鑄鐵、有色金屬及其合金的精加工、半精加工、不能承受沖擊載荷。 YG6X，應(yīng)用范圍；普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工、半精加工。 YG6，應(yīng)用范圍；鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工和粗加工。 YG8，應(yīng)用范圍；鑄鐵、有色金屬及其合金、非金屬材料的粗加工，也可用于斷續(xù)切削。 YG6A，應(yīng)用范圍；冷硬鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工，亦可用于高錳鋼、淬硬鋼的半精加工的精加工。 YT30，應(yīng)用范圍；硬素鋼、合金鋼的精加工。 YT15，應(yīng)用范圍；碳素鋼、合金鋼在連續(xù)切削的粗加工、半精加工，亦可用于連續(xù)切削時(shí)的精加工。 YT14，應(yīng)用范圍；同YT15。 YT5，應(yīng)用范圍；碳素鋼、合金鋼的粗加工，可用于斷續(xù)切削。 YW1，應(yīng)用范圍；高溫合金、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料及普通鋼料、鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工的精加工。 YW2，應(yīng)用范圍；高溫合金、不銹鋼、高錳鋼等難加工材料及普通鋼料、鑄鐵、有色金屬及其合金的粗加工和半精加工。3. 陶瓷 從20世紀(jì)30年代始人們就開始研究以陶瓷作為切削工具的材料了。陶瓷刀具基本上有兩大類組成：一類為氧化鋁類（白色陶瓷）；另一類TiCt添加類（黑色陶瓷）。另外還有在AL2O3中添加SiCW（晶須），ZrO2 (青色陶瓷)來(lái)增加韌性的，以及以SI3N4為主體的陶瓷刀具。 陶瓷材料具有高硬度、高溫強(qiáng)度好（約2000℃下亦不會(huì)熔融）的特性，化學(xué)穩(wěn)定性亦很好，但韌性很低。最近熱等靜壓技術(shù)的普及對(duì)改善陶瓷結(jié)晶的均勻細(xì)密性、提高陶瓷的各向性能均衡乃至提高韌性都起到很大的作用，作為切削工具用的陶瓷抗彎強(qiáng)度已經(jīng)提高到900MPa以上。一般來(lái)說(shuō)，陶瓷刀具相對(duì)硬質(zhì)合金和高速鋼來(lái)說(shuō)仍是極脆的材料，因此，多用于高速連續(xù)切削中，例如鑄鐵的高速加工。另外，陶瓷的熱導(dǎo)率相對(duì)于硬質(zhì)合金來(lái)說(shuō)非常低，是現(xiàn)有工具材料最低的一種，故在切削加工中容易積蓄加工熱，且對(duì)于熱沖擊的變化較難承受。所有，加工中陶瓷刀具很容易因熱裂紋產(chǎn)生崩刃等損傷，且切削溫度較高。陶瓷刀具因其材質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性好、硬度高，在耐熱合金等難加工材料的加工中有廣泛的應(yīng)用。4. 立方氮化硼（CBN） 立方氮化硼是靠超高壓、高溫技術(shù)人工合成的新型刀具材料，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，此種工具材料由美國(guó)CE公司研制開發(fā)。它的硬度略低于金剛石，單熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石，并且與鐵族元素親和力小，不易產(chǎn)生“積屑瘤”。CBN粒子硬度高達(dá)4500HV，熱導(dǎo)率高，在大氣中加熱至1300℃仍保持性能穩(wěn)定，且與鐵的反應(yīng)性很低，是迄今為止能夠加工鐵族金屬最硬的刀具材料。它的出現(xiàn)使無(wú)法進(jìn)行正常切削加工的淬火鋼、耐熱鋼的高速切削變?yōu)榭赡堋?. 聚晶金剛石（PCD） 1975年美國(guó)GE公司開發(fā)了用人造金剛石顆粒通過添加Co、硬度合金、NiCr、Si-SiC以及陶瓷結(jié)構(gòu)結(jié)合劑在高溫（1200℃以上）、高壓下燒結(jié)成形的PCD刀具，并得到了廣泛的應(yīng)用。金剛石刀具與鐵系金屬有極強(qiáng)的親和力，切削過程中刀具中的碳元素極易發(fā)生擴(kuò)散二導(dǎo)致磨損；但與其他材料的親和力很低，切削中不易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，切削刃口可以磨得非常鋒利。所以它只適用于高效地加工有色金屬盒非金屬材料，能得到高精度、高光亮的加工面，金剛石在大氣中溫度超過600℃時(shí)將被碳化而失去本來(lái)面目，故金剛石刀具不宜用于可能會(huì)產(chǎn)生高溫的切削中。 上述五類刀具材料，從總體上分析，材料的硬度、耐磨性以金剛石最高，依次降低到高速鋼。而材料的韌性則是高速鋼最高，金剛石最低。
鑒于加工中心的工藝特點(diǎn)，加工中心適用于復(fù)雜、工序多、精度要求較高、需用多種類 型普通機(jī)床和眾多刀具、工裝，經(jīng)過多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。其主要加工內(nèi)容 有如下幾大類。 1.有平面和孔系的零件 加工中心具有自動(dòng)換刀裝置，在一次安裝中，可以完成零件上平面的銑削，孔系的鉆 削、鏜削、鉸削、銑削及機(jī)攻螺紋等多工步加工。加工的部位可以在一個(gè)平面上，也可以不 在一個(gè)平面上。五面體加工中心一次裝夾可以完成除安裝基面以外的五個(gè)面的加工。因此， 加工中心的******加工對(duì)象是既有平面又有孔系的零件，如箱體類零件和盤、套、板類零件。 (1)箱體類零件一般是指具有多個(gè)孔系，內(nèi)部有型腔或空腔，在長(zhǎng)、寬、高方向有一 定比例的零件。這類零件在機(jī)床、汽車、飛機(jī)等行業(yè)用得很多，如汽車 的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱體，機(jī)床的床頭箱體、主軸箱體等。箱體類零件一般都需要進(jìn)行孔系、輪廓、平面的多工位加工，公差特別是形位公差要求 嚴(yán)格，通常要經(jīng)過銑、鏜、鉆、擴(kuò)、較、攻絲等工序，使用的刀具、工裝較多，在普通機(jī)床 上需多次裝夾、找正，測(cè)量次數(shù)多，導(dǎo)致工藝復(fù)雜，加工周期長(zhǎng)，成本髙，更重要的是精度 難以保證。這類零件在加工中心上加工，一次裝夾可以完成普通機(jī)床60%?95%的工序內(nèi) 容，零件各項(xiàng)精度一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)可縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。當(dāng)加工工位較多、工作臺(tái)需多次旋轉(zhuǎn)角度才能完成的零件時(shí)，一般選用臥式加工中心。 當(dāng)加工的工位較少，且跨距不大時(shí)，可選立式加工中心，從一端進(jìn)行加工。 (2)盤、套、板類零件是指帶有鍵槽或徑向孔，或端面有分布孔系以及有曲面的盤套 或軸類零件，如帶法蘭的軸套、帶有鍵槽或方頭的軸類零件等；具有較多孔加 工的板類零件，如各種電機(jī)蓋等。 端面有分布孔系、曲面的盤、套、板類零件宜選用立式加工中心，有徑向孔的可選用臥 式加工中心。2.復(fù)雜曲面類零件 對(duì)于由復(fù)雜曲線、曲面組成的零件，如凸輪類、 工這類零件有效的設(shè)備。 (1)凸輪類這類零件有各種曲線的盤形凸輪 圓柱凸輪、圓錐凸輪和端面凸輪等，加工時(shí)，可根據(jù)凸輪表面的復(fù)雜程度，選用三軸、四軸或五軸聯(lián)動(dòng)的加工中心。 (2)整體葉輪類整體葉輪常見于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)、空氣壓縮機(jī)、船舶水下推進(jìn)器 等，它除具有一般曲面加工的特點(diǎn)外，還存在許多特殊的加工難點(diǎn)，如通道狹窄，刀具很容 易與加工表面和鄰近曲面發(fā)生干涉。圖3-8所示葉輪，它的葉面是一個(gè)典型的三維空間，加 工這樣的型面，可采用四軸以上聯(lián)動(dòng)的加工中心。 (3)模具類常見的模具有鍛壓模具、鑄造模具、注塑模具及橡膠模具等。圖3-9所示 為連桿凹模，采用加工中心加工模具，由于工序高度集中，動(dòng)模、靜模等關(guān)鍵件的精加工基 本上是在一次安裝中完成全部機(jī)加工內(nèi)容，尺寸累積誤差及修配工作量小。同時(shí)，模具的可 復(fù)制性強(qiáng)，互換性好。對(duì)于復(fù)雜曲面類零件，就加工的可能性而言，在不出現(xiàn)加工過切或加工盲 區(qū)時(shí)，復(fù)雜曲面一般可以采用球頭銑刀進(jìn)行三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，加工精度較高， 但效率較低。如 果工件存在加工過切或加工盲區(qū)，就必須考慮采用四坐標(biāo)或五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的加工中心。僅僅加工復(fù)雜曲面時(shí)并不能發(fā)揮加工中心自動(dòng)換刀的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閺?fù)雜曲面的加丄一般經(jīng) 過粗銑、（半）精銑、清根等步驟，所用的刀具較少，特別是像模具一類的單件加工。 異形零件是典型的外形不規(guī)則的零件，大多數(shù)需要進(jìn)行點(diǎn)、線、面多工位混合加工，如 支架、基座、樣板、靠模支架等，由于異形零件的外形不規(guī)則，剛性 一般較差，夾緊及切削變形難以控制，加工精度難以保證，因此在普通機(jī)床上只能采取工序 分散的原則加工，需用較多的工裝，周期較長(zhǎng)。這時(shí)可充分發(fā)揮加工中心工序集中，多工位 點(diǎn)、線、 面混合加工的特點(diǎn)，采用合理的工藝措施，一次或二次裝夾，完成大部分甚至全部 加工內(nèi)容。 周期性投產(chǎn)的零件 用加工中心加工零件時(shí)，所需工時(shí)主要包括基本時(shí)間和準(zhǔn)備時(shí)間，其中準(zhǔn)備時(shí)間占很大 比例。例如工藝準(zhǔn)備、程序編制、零件首件試切等，這些時(shí)間往往是單件基本時(shí)間的十幾 倍、幾十倍。采用加工中心可以將 這些準(zhǔn)備時(shí)間的內(nèi)容儲(chǔ)存起來(lái)，供以后反復(fù)使用。這樣對(duì) 周期性投產(chǎn)的零件，生產(chǎn)周期就可以大大縮短。加工精度要求較髙的中小批量零件針對(duì)加工中心加工精度高、尺寸穩(wěn)定的特點(diǎn)， 對(duì)加工精度要求較高的中小批tt零件，選擇 加工中心加工，容易獲得所要求的尺寸精度和形 狀位置精度，并可得到很好的互換性。新產(chǎn)品試制中的零件在新產(chǎn)品定型之前，需經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)。選擇加工中心試 制，可省去許多通用機(jī)床加工所需的試制工 裝。當(dāng)零件被修改時(shí)，只需修改相應(yīng)的程序及適 當(dāng)?shù)卣{(diào)整夾具、刀具即可，將節(jié)省費(fèi)用，縮短試制周期。 對(duì)于某個(gè)零件來(lái)說(shuō)，并非全部加工工藝過程都適合在加工中心上完成，而往往只是其中 的一部分工藝內(nèi)容適合加工中心加工。這就需要對(duì)零件圖樣進(jìn)行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些 最適合、最需要進(jìn)行加工中心加工的內(nèi)容和工序。在考慮選擇內(nèi)容時(shí)，應(yīng)結(jié)合本企業(yè)設(shè)備的 實(shí)際，立足于解決難題、攻克關(guān)鍵問題和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮加工中心加工的優(yōu)勢(shì)。 選擇時(shí) 一般可按下列順序考慮。 通用機(jī)床無(wú)法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容。 通用機(jī)床難加工，質(zhì)量也難于保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容。 通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在加工中心加工? 一般來(lái)說(shuō)，上述內(nèi)容采用加工中心加工后，在質(zhì)量、生產(chǎn)效率與綜合效益等方面都會(huì)得到明顯提高。相比之下，下列一些內(nèi)容不宜選擇采用加工中心加工。 占機(jī)調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)。 加工部位分散，要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn)。 按某些特定的制造依據(jù)加工的型面輪廓。主要原因是數(shù)據(jù)獲取困難，易于與檢驗(yàn)依 據(jù)發(fā)生矛盾，增加編稈的閑難。 此外，在選擇和決定加工內(nèi)容時(shí)，也要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)等情況。
1、刀具有很高的切削效率 由于所使用的機(jī)床設(shè)備價(jià)格昂貴，希望提高加工效率。機(jī)床向高速。高剛度和大功率發(fā)展，所以現(xiàn)代刀具必須具有能夠承受高速切削和強(qiáng)力切削功能。在精工加工中心應(yīng)盡量使用優(yōu)質(zhì)高效刀具。 2、精工刀具有高的精度和重復(fù)定位精度 現(xiàn)在高精密加工中心，加工精度可以達(dá)到3-5μm，因此刀具的精度、剛度和重復(fù)定位精度必須和這樣高的加工精度相適應(yīng)。另外，刀具的刀柄與快換夾頭間或與機(jī)床錐孔間的連接部分有高的制造、定位精度。所加工的零件日益復(fù)雜和精密，這就要求刀具必須具備較高的形狀精度。 3、要求刀具有很高的可靠性和耐用度 在精工機(jī)床上為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)刀具實(shí)行強(qiáng)迫換刀制或由精工系統(tǒng)對(duì)刀具壽命進(jìn)行管理，所以，刀具工作的可靠性已上升為選擇刀具的關(guān)鍵指標(biāo)。同一批刀具在切削性能喝刀具壽命方面不得有較大差異，以免在無(wú)人看管的情況下，因刀具先期磨損和破損造成加工工件的大量報(bào)廢甚至損壞機(jī)床。 4、實(shí)現(xiàn)刀具尺寸的預(yù)調(diào)和快速換刀 刀具結(jié)構(gòu)應(yīng)能預(yù)調(diào)尺寸，以能達(dá)到很高的重復(fù)定位精度。加工中心則要求能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。 5、具有一個(gè)比較完善的工具系統(tǒng)及工具管理系統(tǒng) 配備完善的、先進(jìn)的工具系統(tǒng)是用好加工中心的重要一環(huán)。在加工中心和柔性制造系統(tǒng)出現(xiàn)后，刀具管理相當(dāng)復(fù)雜。刀具數(shù)量大，要對(duì)全部刀具進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，記憶其規(guī)格尺寸、存放位置、已切削時(shí)間和剩余切削時(shí)間等。還需要管理刀具的更換、運(yùn)送，刀具的刃磨和尺寸預(yù)調(diào)等。6、 應(yīng)有刀具在線監(jiān)控及尺寸補(bǔ)償系統(tǒng) 以解決刀具損壞時(shí)能及時(shí)判斷、識(shí)別并補(bǔ)償，防止工件出現(xiàn)廢品和意外事故。
鑄鐵是含碳量大于2. 11%的鐵碳合金。由于鑄鐵成本低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造和切削加工性能良好，且具有很高的耐磨減摩性、消振性以及較低的缺口敏感性等，因此目前仍 是機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的重要材料之一。 石墨的存在降低了鑄鐵的塑性，在切削加工時(shí)可形成易斷的崩碎切屑，且石墨在切削過程中還可起到潤(rùn)滑作用。因此，與具有相同基體顯微組 織的碳鋼相比，切削力小，功率消耗低，刀具磨損率低，可以實(shí)現(xiàn)高的金屬切除率。但另一 方面，切削鑄鐵時(shí)產(chǎn)生的細(xì)小切屑進(jìn)人縫隙后容易對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面造成研磨損壞> 切削時(shí)從 石墨處開始的不規(guī)則斷裂往往會(huì)深人到已加工表面以下> 加工后表面石墨的脫落則會(huì)影響已加工表面粗糙度；鑄鐵的組織形態(tài)為金屬基體加游離態(tài)石墨。由于石墨的強(qiáng)度很低，與鋼相比幾乎接近為 零，因此可將鑄鐵看作是布滿孔洞的鋼。切削鑄鐵時(shí)形成不連續(xù)的崩碎切屑，使切屑與刀具前面的接觸長(zhǎng)度非常 短，造成切削力、切削熱集中在刃區(qū)（在靠近切削刃的后刀面上溫度最高）。盡管切削鑄鐵 時(shí)單位面積切削力和切削溫度比切削鋼要低，但刃區(qū)仍有很髙的壓力和溫度，這是切削加工鑄鐵等脆性材料需注意的一個(gè)問題。 冷硬鑄鐵是一種抗磨鑄鐵，它是在澆鑄鑄鐵時(shí)通過加快鑄鐵表層冷卻速度（激冷）， 使表層獲得白口鑄鐵組織，達(dá)到高硬度、高耐磨性；而中心部分冷卻速度慢，形成灰口 鑄鐵組織，具有韌性好和強(qiáng)度高的力學(xué)性能。冷硬鑄鐵的含碳量為2.8%?3.8%，含硅 fi為0.3%?0.8%，還可以加人不同的合金元素，以及選擇適宜的冷卻速度，來(lái)調(diào)整白 口組織層的深度和硬度。冷硬鑄鐵可分為普通冷硬鑄鐵、鎳鉻冷硬鑄鐵、高鉻白口鐵和 鉻礬白口鐵等，冷硬鑄鐵硬度極高，脆性很大，單位切削力很大（可達(dá)3.4GPa，是灰鑄鐵HT200的3 倍），且切屑呈崩碎狀，刀與切屑接觸長(zhǎng)度很短，切削力和切削熱集中在切削刃附近，容易 使刀具產(chǎn)生磨損和破損。 鑄鐵的種類不同，切削加工性也不同?；诣T鐵中碳以片狀石墨存在，石墨含量高，具有 良好的切削加工性。白口鑄鐵大多數(shù)碳與鐵化合成滲碳體，既硬又脆.切削加工性差.可鍛 鑄鐵含團(tuán)絮狀的石墨，切削時(shí)切屑是帶狀的，具有中等的切削加工性。球墨鑄鐵中的碳以球狀石墨結(jié)晶形式存在，其切削性能與灰鑄鐵一樣。
在加工中心上可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔和攻絲等孔加工，其加工具有中心鉆、麻花鉆（直柄、錐柄）、淺孔鉆、擴(kuò)孔鉆、锪孔鉆、絞刀、鏜刀、絲錐等。1、 中心鉆 用于鉆引正孔，防止鉆孔時(shí)鉆偏和鉆頭折斷。2、 潛孔鉆 潛孔鉆用于在實(shí)體工件上打孔，一般加工的長(zhǎng)徑比在3:1以內(nèi)。這種鉆頭的剛性很好，可保證鉆孔的精度，有易于排屑的容削槽，其加工效率很高。3、 麻花鉆 在加工中心上鉆孔，普通麻將鉆應(yīng)用最廣泛，尤其是加工Φ30mm以下的孔時(shí)，以麻花鉆為主。4、 擴(kuò)孔鉆 擴(kuò)孔鉆用于對(duì)鑄造孔和預(yù)加工孔的加工，由于刀體上的容屑空間可通暢地排屑，因此可以擴(kuò)盲孔，有些擴(kuò)孔刀的直徑可直接進(jìn)行調(diào)整，可滿足一定范圍內(nèi)不同孔徑的要求。高檔的擴(kuò)孔刀還帶有內(nèi)冷功能，可使冷卻液直接到達(dá)刀刃上，這樣不僅可以有效防止刀具的升溫，而且還可幫助排屑。5、 鏜刀 有單刃鏜刀、雙刃鏜刀、多刃組合鏜刀等，用于孔的鏜削加工。加工中心用的鏜刀通常采用模塊式的結(jié)構(gòu)，通過高精度的調(diào)整裝置調(diào)節(jié)鏜刀的徑向尺寸，可加工出高精度的孔。另外，鏜刀還采用平衡模塊調(diào)整其動(dòng)平衡，以減少震動(dòng)，從而保證孔的表面粗糙和尺寸精度。6、 絲錐 用于螺紋孔的攻絲加工。