在激烈競爭的今天，產(chǎn)品的個性化、多樣化會在一定 程度上提升產(chǎn)品的競爭力。對于復(fù)雜零件的加工，在機械行 業(yè)，從工藝上來講主要有工序分散和工序集中兩大原則。工 序分散是傳統(tǒng)的加工工藝，每臺機床只完成一道或幾道工 序。工序集中是在一次裝夾過程中完成許多工序或全部工 序。例如要加工一個端面有外形輪廓的回轉(zhuǎn)體零件，釆用傳 統(tǒng)的加工方法只能是在普通的數(shù)控車床上加工回轉(zhuǎn)體部分， 然后在數(shù)控銑床上裝夾找正，繼續(xù)端面外形輪廓的加工。這 樣的工藝不能在一次裝夾過程中完成所有工序的加工，工件 的二次裝夾，勢必影響零件的相互位置加工精度和生產(chǎn)效 率；如果釆用工序集中的工藝方法，就要有工序高度復(fù)合的 機床，車銑復(fù)合加工中心的出現(xiàn)，就為工序集中提供了機床保障。車銑復(fù)合加工中心是在直角坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上，增加了 極坐標(biāo)系功能，使得數(shù)控機床在一次裝夾后既能進行外圓柱 面加工又能進行回轉(zhuǎn)體類零件端面多邊形輪廓或多邊形凹 槽的加工。甚至還可以在工件端面進行盤形凸輪和刻字加工。

1、車銑復(fù)合加工中心的相關(guān)坐標(biāo)及切削運動

            數(shù)控車床在編程時使用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系，但是在 端面加工編程時使用極坐標(biāo)系，這個坐標(biāo)系的建立是在與車 床Z軸垂直的平面內(nèi)，由互相垂直的虛軸（C軸）和實軸（X 軸）組成，極坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點與程序原點重合，虛軸C軸 的單位不是度，而是毫米，且用半徑值表示。

一般的車銑復(fù)合加工中心都有兩種加工模式，根據(jù)加工 零件的結(jié)構(gòu)使用不同的刀具系統(tǒng)，在其不同的加工模式支持 下進行加工。常用的加工模式：一是普通的車削加工模式， 在該模式下，車銑復(fù)合就等同于常規(guī)數(shù)控車床，工件的旋轉(zhuǎn) 運動為主運動，主要動力來源于主軸伺服電動機，進給運動 有車刀的縱向或橫向來完成，主要在X-Z平面內(nèi)進行加工。 二是具有動力功能的銑削加工模式，在該模式下，工件的回轉(zhuǎn)（C軸的回轉(zhuǎn)）不再是主運動，它和X、Z軸一起完成進給 運動。而主運動切換到高速回轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)類刀具，它的動力主 要有C軸伺服電動機來提供。在該模式下，機床具有X、Z 和C (繞Z軸旋轉(zhuǎn)的軸，簡稱C軸）三個坐標(biāo)軸，此時兩軸 聯(lián)動機床變成三軸聯(lián)動控制，當(dāng)然也可以進行二維坐標(biāo)編 程。主要是在X-Z平面；X-C極坐標(biāo)平面；Z-C柱面。由于 篇幅有限這里只研究X-C極坐標(biāo)平面的應(yīng)用。

2、  極坐標(biāo)插補功能對的定義

極坐標(biāo)插補功能是將輪廓控制由直角坐標(biāo)系中編程的指 令轉(zhuǎn)換成一個直線軸運動（刀具的運動）和一個回轉(zhuǎn)軸的運 動（工件的回轉(zhuǎn)）。即將X-C極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)系， 執(zhí)行極坐標(biāo)插補指令后坐標(biāo)原點仍為原工件坐標(biāo)系的原點， 垂直于X軸的假想直線軸為C’軸，現(xiàn)在的C’軸不再是原 來表示工件回轉(zhuǎn)角度的C軸而是表示長度的直線C’軸。如 圖二，這種方法主要用于車床上切削端面或端面凸輪。

3、 極坐標(biāo)插補功能 指令格式：

N…G12.1                   啟動極坐標(biāo)插補方式

N…G13.1                   極坐標(biāo)插補方式取消

指令說明及編程注意事項：

(1)        在程序編制中實軸X的坐標(biāo)用直徑值表示，虛軸C 的坐標(biāo)用半徑值表示，不能用角度表示。

(2)          極坐標(biāo)插補模式下刀具半徑補償算法與其它坐標(biāo)模

式下算法不同，因此在機床處于刀具補償模式下，G12.1指 令不能被執(zhí)行，要想執(zhí)行G12.1插補模式機床必須處于刀具 補償取消狀態(tài)。

(3)        在指定指令G12.1之前，必須設(shè)定一個工件坐標(biāo)系， 回轉(zhuǎn)軸中心是該坐標(biāo)系的原點，且在G12.1方式中，坐標(biāo)系 絕對不能改變。

(4)        在執(zhí)行G12.1指令過程中，不能使系統(tǒng)復(fù)位或斷開 電源等操作，否則極坐標(biāo)插補被取消。刀具將撞向工件，造 成刀具損壞或損壞機床。

(5)        在使用刀具半徑補償模式時，注意銑刀半徑輸入機 床，否則造成工件過切或欠切。

(6)        啟動極坐標(biāo)插補方式G12.1，極坐標(biāo)插補方式取消 G13.1必須在單個程序段內(nèi)使用。

4、回轉(zhuǎn)軸的切削進給速度

極坐標(biāo)插補將直角坐標(biāo)系中的刀具運動轉(zhuǎn)換為回轉(zhuǎn)軸 (C-軸）和直線軸（Z-軸）的刀具運動，當(dāng)?shù)毒咭苿拥娇旖?近工件中心時，進給速度的C-軸分量變大，會超過C-軸的 最大切削進給速度（由機床參數(shù)設(shè)定），產(chǎn)生報警，為防止 C-軸分量超過C-軸最大切削進給速度，應(yīng)降低F地址指令的 進給速度，或者編程程序使刀具不能接近工件中心。

如圖三，在直線L1、L2和L3中，AX是刀具在直角坐 標(biāo)系中進給速度為F的單位時間內(nèi)移動的距離，當(dāng)?shù)毒邚?/span>L1 移動到L2和L3時，刀具在直角坐標(biāo)系中對應(yīng)于AX每單位 時間移動角度增加從a1到a2到a3。換句話說，進給速度的c-軸分量在刀具接近工件中心時變大了。因為在直角坐標(biāo) 系中的刀具運動已經(jīng)轉(zhuǎn)換為C-軸和X-軸的刀具運動，進給 速度的c分量會超過c-軸的最大切削進給速度。

L：當(dāng)?shù)毒咧行慕咏ぜ行臅r刀具中心和工件中心之間 的距離（以mm為單位）

RC軸的最大切削進給速度（deg/min)

      則,在極坐標(biāo)插補中可以用地址F指令的速度可由下列 給出，指令的速度允許值，由該式計算，且提供理論值；實 際使用時，由于計算誤差，必須使用比理論值稍小一些的值。 

5、極坐標(biāo)插補功能應(yīng)用案例（外六角堵頭的加工)

由于篇幅有限，本零件非極坐標(biāo)插補程序?qū)⑹∪?，在這 里只編制端面外六方輪廓程序（極坐標(biāo)插補功能的應(yīng)用）。

在編程之前,須確定加工時刀具所經(jīng)過的工件各點在極 坐標(biāo)系XOZ中的坐標(biāo)值（X向為直徑值，C向為半徑值）， 刀具的切削路線為（如圖四）：PA-P1-P2-P3-P4-P5-P6-PE, 坐標(biāo)值為：PA(X36.4,C17)P1(X36.4,C10.5)P2(X36.4, C-10.5)P3(X0，C-21)P4(X-36.4，C-10.5)P5(X-36.4, C10.5)P6(X0，C21)PE(X46，C7.7)。

結(jié)束語

目前的車銑復(fù)合加工中心正朝著更大工藝范圍、更高效 率、大型化以及模塊化的方向發(fā)展，已不再局限于三軸聯(lián)動 的車銑中心，在國外已有五軸聯(lián)動的以車為主同時兼顧強大 功能的銑、磨等工作復(fù)合的多功能機床。運用在航空航天、 精密制造、汽車制造等各個領(lǐng)域。其優(yōu)點是工序高度集中， 在一次裝夾后完成大部分或全部工序，從而提高零件的行為 精度及生產(chǎn)效率提供了有力保證。但是車銑復(fù)合加工機床在 我國的使用才剛剛起步，還有很多問題需要解決，特別是加 工工藝、編程技術(shù)、機床維護、生產(chǎn)管理等領(lǐng)域也急需研究 提高。值得慶幸的是有很多院校和企業(yè)已加入研制工序高度 復(fù)合的機床行列。

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