1.1 数控机床的工作原理与特点

1.1.1 数控机床的基本知识和特点

1.数控机床的概念

数控机床是数字控制机床（Computer Numerical Control Machine Tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床（见图1-1）。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。

图1-1 数控机床

2.数控机床工作原理

数控系统根据输入的程序进行计算，控制机床、刀具选择等运动，给伺服系统发出控制命令，伺服系统根据指令要求控制执行部件，使各装置按照数控程序给定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合要求的零件。数控机床加工过程如图1-2所示。

图1-2 数控机床的加工过程

3.数控机床的性能指标

（1）精度指标

定位精度：机床主要部件在运动终点所达到的实际位置的精度。实际位置与预期位置之间的误差称为定位误差。

重复定位精度：指机床主要部件在多次（五次以上）运动到同一终点所达到的实际位置之间的最大误差。

脉冲当量：一个指令脉冲机床运动轴的位移量。

（2）坐标轴指标

可控轴数：指机床能控制的运动轴数。

联动轴数：机床可控轴中能同时联合运动的轴数。

如数控铣床，机床可控轴数为X、Y、Z三轴，如果这三轴都可同时联动，则该机床为三轴联动数控铣床，如果只有X、Y两轴能同时联动，Z轴不可与X、Y联动，则该机床称为2.5轴或者二轴半数控铣床。

（3）运动性能指标

运动性能指标有主轴转速、进给速度、行程、换刀时间等。

（4）加工能力指标

加工能力指标指每分钟最大金属切除率。

4.数控机床的坐标系

在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证记录数据的互换性，数控机床的坐标系和运动方向均已标准化，ISO841-2001拟定了命名的标准。

（1）机床相对运动的规定

在机床上，我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。

（2）机床坐标系的规定

标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。

（3）坐标系的确定方法

假定刀具相对于固定的工件运动，采用右手笛卡儿坐标系，大拇指的指向为X坐标的正向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。坐标轴分为直线坐标X、Y、Z，旋转坐标A、B、C，附加坐标U、V、W。坐标系确定顺序：Z—X—Y，坐标系的方向以增大工件和刀具之间距离的方向为运动的正方向。图1-3所示为右手笛卡儿坐标系，图1-4所示为数控机床坐标系。

图1-3 右手笛卡儿坐标系

图1-4 数控机床坐标系

5.机床参考点与原点

（1）机床参考点（Reference Point，R）

用行程开关设置的一个物理位置，与机床原点的相对位置是固定的，机床出厂之前由机床制造商精密测量确定，一般来说，加工中心的参考点为机床的自动换刀位置。

（2）机床原点（Machine Origin，M/home position）

过已知机床参考点，系统设置的参考点与机床参考点的关系可以确定一个固定的机床原点，它是建立测量机床运动坐标的起始点，也称为机床零点。

（3）工件原点（Part Origin）

编程员在数控编程过程中定义在工件上的几何基准点，以工件原点为坐标原点建立起来的直角坐标系称为工件坐标系。工件原点又称为程序原点。

（4）装夹原点（Fixture Origin）

又称卡盘零点，可以与工件原点重合。

1.1.2 数控车床概述

数控车床的外形与普通车床相似，即由床身、主轴箱、刀架、进给系统压系统、冷却和润滑系统等部分组成。数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，传统普通车床有进给箱和交换齿轮架，而数控车床是直接用伺服电动机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架实现进给运动，因而进给系统的结构大为简化。

1.数控车床的分类

数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进行分类。

（1）按车床主轴位置分类（见图1-5）

1）卧式数控车床。卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。

2）立式数控车床。立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。

图1-5 卧式数控车床和立式数控车床

（2）按刀架数量分类（见图1-6）

1）单刀架数控车床。数控车床一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧动转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。

2）双刀架数控车床。这类车床的双刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。

图1-6 单刀架数控车床和双刀架数控车床

（3）按功能分类（见图1-7）

1）经济型数控车床。采用步进电动机和单片机对普通车床的进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。

2）普通数控车床。根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。

图1-7 经济型数控车床和普通数控车床

3）车削加工中心。在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，联动控制轴可以是（X、Z）、（X、C）或（Z、C）。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。

2.数控车床的结构特点

与传统车床相比，数控车床的结构有以下特点：

1）由于数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电动机驱动，所以它的传动链短。不必使用挂轮、光杠等传动部件，用伺服电动机直接与丝杠联结带动刀架运动。伺服电动机丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副联结。

2）多功能数控车床是采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，按控制指令做无级变速，主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。为扩大变速范围，现在一般还要通过一级齿轮副，以实现分段无级调速，即使这样，床头箱内的结构已比传统车床简单得多。数控车床的另一个结构特点是刚度大，这是为了与控制系统的高精度控制相匹配，以便适应高精度的加工。

3）数控车床的第三个结构特点是轻拖动。刀架移动一般采用滚珠丝杠副。滚珠丝杠副是数控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杠两端安装的滚动轴承是专用轴承，它的压力角比常用的向心推力球轴承要大得多。这种专用轴承配对安装，是选配的，最好在轴承出厂时就是成对的。

4）为了拖动轻便，数控车床的润滑都比较充分，大部分采用油雾自动润滑。

5）由于数控机床的价格较高、控制系统的寿命较长，所以数控车床的滑动导轨也要求耐磨性好。数控车床一般采用镶钢导轨，这样机床精度保持的时间就比较长，其使用寿命也可延长许多。

6）数控车床还具有加工冷却充分、防护较严密等特点，自动运转时一般都处于全封闭或半封闭状态。

7）数控车床一般还配有自动排屑装置。

3.数控车床的布局

典型数控车床的机械结构系统组成，包括主轴传动机构、进给传动机构、刀架、床身、辅助装置（刀具自动交换机构、润滑与切削液装置、排屑、过载限位）等部分。

数控车床床身导轨与水平面的相对位置图如图1-8所示，它有4种布局形式，如图1-8所示。

图1-8 数控车床床身导轨与水平面的相对位置图

a）平床身 b）斜床身 c）平床身斜滑板 d）立床身

水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部空间小，故排屑困难。从结构尺寸上看，刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸（见图1-9）。

水平床身配置倾斜放置的滑板，并配置倾斜式导轨防护罩，这种布局形式一方面有水平床身工艺特性好的特点，另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，且排屑方便。水平床身配上倾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板布局形式被中、小型数控车床所普遍采用。此两种布局形式的特点是排屑容易，热铁屑不会堆积在导轨上，也便于安装自动排屑器；操作方便，易于安装机械手，以实现单机自动化；机床占地面积小，外形简单、美观，容易实现封闭式防护。

图1-9 数控车床水平床身和倾斜床身

斜床身其导轨倾斜的角度分别为30°、45°、60°、75°和90°（称为立式床身），若倾斜角度小，排屑不便；若倾斜角度大，导轨的导向性差，受力情况也差。导轨倾斜角度的大小还会直接影响机床外形尺寸高度与宽度的比例。综合考虑上面的因素，中小规格的数控车床其床身的倾斜度以60°为宜。

4.数控车床的加工对象

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，所以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，所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度要求高的零件。

（2）表面粗糙度好的回转体零件

数控车床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因为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。

（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，也能加工列表曲线。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。

（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，公、英制和端面螺纹，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型刀片，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。

（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，它们适合于在高精度、高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，表面粗糙度司达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。

5.数控车床的工艺装备

（1）数控车床的卡盘

图1-10a所示为液压卡盘，它是数控车削加工时夹紧工件的重要附件，对一般回转类零件可采用普通液压卡盘；对零件被夹持部位不是圆柱形的零件，则需要采用专用卡盘；用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。

图1-10 弹簧夹头卡盘和可编程序控制液压尾座

（2）数控车床的尾座

对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件，需要采用安装在液压尾座（见图1-10b）上的活顶尖对零件尾端进行支撑，才能保证对零件进行正确的加工。尾座有普通液压尾座和可编程液压尾座。

（3）数控车床的刀架

刀架是数控车床非常重要的部件。数控车床根据其功能，刀架上可安装的刀具数量一般为8把、10把、12把或16把，有些数控车床可以安装更多的刀具。

刀架的结构形式一般为回转式（见图1-11），刀具沿圆周方向安装在刀架上，可以安装径向车刀、轴向车刀、钻头、镗刀。车削加工中心还可安装轴向铣刀、径向铣刀。少数数控车床的刀架为直排式，刀具沿一条直线安装。

数控车床可以配备两种刀架：

1）专用刀架：由车床生产厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低，但缺乏通用性。

2）通用刀架：根据一定的通用标准而生产的刀架，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。

（4）数控车床的铣削动力头

数控车床刀架上安装铣削动力头可以大大扩展数控车床的加工能力。

图1-11 数控车床的刀架

1.1.3 数控铣床概述

数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，目前迅速发展起来的加工中心、柔性加工单元等都是在数控铣床、数控镗床的基础上产生的，两者都离不开铣削方式。由于数控铣削工艺最复杂，需要解决的技术问题也最多，因此，人们在研究和开发数控系统及自动编程语言的软件系统时，也一直把铣削加工作为重点。

1.数控铣床的分类

（1）按主轴的位置分类（见图1-12）

1）数控立式铣床。数控立式铣床在数量上一直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广。从机床数控系统控制的坐标数量来看，目前3坐标数控立铣仍占大多数；一般可进行3坐标联动加工，但也有部分机床只能进行3个坐标中的任意两个坐标联动加工（常称为2.5坐标加工）。此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中的其中一个或两个轴做数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立铣。

图1-12 立式、卧式、立卧两用式数控铣床

2）卧式数控铣床。与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工。这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”。

3）立卧两用式数控铣床。目前，这类数控铣床已不多见，由于这类铣床的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，而同时具备上述两类机床的功能，其使用范围更广，功能更全，选择加工对象的余地更大，且给用户带来不少方便。特别是生产批量小，品种较多，又需要立、卧两种方式加工时，用户只需买一台这样的机床就行了。

（2）数控铣床按构造上分类

1）工作台升降式数控铣床。这类数控铣床采用工作台移动、升降，而主轴不动的方式。小型数控铣床一般采用此种方式。

2）主轴头升降式数控铣床。这类数控铣床采用工作台纵向和横向移动，且主轴沿垂向溜板上下运动；主轴头升降式数控铣床在精度保持、承载重量、系统构成等方面具有很多优点，已成为数控铣床的主流。

3）龙门式数控铣床。这类数控铣床主轴可以在龙门架的横向与垂向溜板上运动，而龙门架则沿床身做纵向运动。大型数控铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术上的问题，往往采用龙门架移动式。

2.数控铣床的结构

图1-13所示为数控铣床机械结构，除铣床基础部件外，由下列各部分组成：

1）主传动系统；

2）进给系统；

3）实现工件回转、定位装置和附件；

4）实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却等系统和排屑、防护等装置。

图1-13 数控铣床的机械结构

铣床基础件称为铣床大件，通常是指床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台等。它是整台铣床的基础和框架。铣床的其他零部件，或者固定在基础件上，或者工作时在它的导轨上运动。其他机械结构的组成则按铣床的功能需要选用。

3.数控铣床的工作方式

与加工中心相比，数控铣床除了缺少自动换刀功能及刀库外，其他方面均与加工中心类同，也可以对工件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工与攻螺纹等，但它主要还是被用来对工件进行铣削加工，这里所说的主要加工对象及分类也是从铣削加工的角度来考虑的（见图1-14）。

（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。根据定义，如图1-14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，例如图中的曲线轮廓面M和正圆台面N，展开后均为平面。平面类零件是数控铣削加工对象中最简单的一类，一般只需用3坐标数控铣床的两坐标联动就可以把它们加工出来。

图1-14 平面类零件、变斜角类零件和曲面类零件

（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，也可用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1-14所示，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。

1.1.4 加工中心特点及组成

1.加工中心的分类

加工中心常按主轴在空间所处的状态分为立式加工中心和卧式加工中心（见图1-15），加工中心的主轴在空间处于垂直状态的称为立式加工中心，主轴在空间处于水平状态的称为卧式加工中心。主轴可作垂直和水平转换的，称为立卧式加工中心或五面加工中心，也称复合加工中心。按加工中心立柱的数量分：有单柱式和双柱式（龙门式）。

按加工中心运动坐标数和同时控制的坐标数分：有三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等。三轴、四轴是指加工中心具有的运动坐标数，联动是指控制系统可以同时控制运动的坐标数，从而实现刀具相对工件的位置和速度控制。

图1-15 立式和卧式加工中心

按工作台的数量和功能分：有单工作台加工中心、双工作台加工中心，和多工作台加工中心。

按加工精度分：有普通加工中心和高精度加工中心。普通加工中心，分辨率为1µm，最大进给速度15～25m/min，定位精度10µm左右。高精度加工中心、分辨率为0.1µm，最大进给速度为15～100m/min，定位精度为2µm左右。介于2～10µm之间的，以±5µm较多，可称精密级。

2.加工中心的结构组成

加工中心自问世至今已有30多年，世界各国出现了各种类型的加工中心（见图1-16），虽然外形结构各异，但从总体来看主要由以下几大部分组成。

图1-16 加工中心

（1）基础部件

基础部件是加工中心的基础结构，由床身、立柱和工作台等组成，它们主要承受加工中心的静载荷以及在加工时产生的切削负载，因此必须要有足够的刚度。这些大件可以是铸铁件也可以是焊接而成的钢结构件，它们是加工中心中体积和重量最大的部件。

（2）主轴部件

主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启、停和变速等动作均由数控系统控制，并且通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。

（3）数控系统

加工小心的数控部分是由CNC装置，可编程序控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成。它是执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心。

（4）自动换刀系统

自动换刀系统由刀库、机械手等部件组成。当需要换刀时，数控系统发出指令，由机械手（或通过其他方式）将刀具从刀库内取出装入主轴孔中。

（5）辅助装置

辅助装置包括涡滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用，因此也是加工中心中不可缺少的部分。

3.加工中心的结构特点

1）机床的刚度高、抗震性好。为了满足加工中心高自动化、高速度、高精度、高可靠性的要求，加工中心的静刚度、动刚度和机械结构系统的阻尼比都高于普通机床（机床在静态力作用下所表现的刚度称为机床的静刚度；机床在动态力作用下所表现的刚度称为机床的动刚度）。

2）机床的传动系统结构简单，传递精度高，速度快。加工中心传动装置主要有三种，即滚珠丝杠副；静压蜗杆-蜗母条；预加载荷双齿轮-齿条。它们由伺服电动机直接驱动，省去齿轮传动机构，传递精度高，速度快。一般速度可达15m/min，最高可达100m/min。

3）主轴系统结构简单，无齿轮箱变速系统（特殊的也只保留1～2级齿轮传动）。主轴功率大，调速范围宽，并可无级调速。目前，加工中心95%以上的主轴传动都采用交流主轴伺服系统，速度可从10～20000r/min无级变速。驱动主轴的伺服电动机功率一般都很大，是普通机床的1～2倍，由于采用交流伺服主轴系统，主轴电动机功率虽大，但输出功率与实际消耗的功率保持同步，不存在大马拉小车那种浪费电力的情况，因此其工作效率最高，从节能角度看，加工中心又是节能型的设备。

4）加工中心的导轨都采用了耐磨损材料和新结构，能长期的保持导轨的精度，在高速重切削下，保证运动部件不振动，低速进给时不爬行及运动中的高灵敏度。

5）设置有刀库和换刀机构。这是加工中心与数控铣床和数控镗床的主要区别，使加工中心的功能和自动化加工的能力更强了。加工中心的刀库容量少的有几把，多的达几百把。这些刀具通过换刀机构自动调用和更换，也可通过控制系统对刀具寿命进行管理。

6）控制系统功能较全。它不但可对刀具的自动加工进行控制，还可对刀库进行控制和管理，实现刀具自动交换。有的加工中心具有多个工作台，工作台可自动交换，不但能对一个工件进行自动加工，而且可对一批工件进行自动加工。这种多工作台加工中心有的称为柔性加工单元。随着加工中心控制系统的发展，其智能化的程度越来越高，如FANUC16系统可实现人机对话、在线自动编程，通过彩色显示器与手动操作键盘的配合，还可实现程序的输入、编辑、修改、删除，具有前台操作、后台编辑的前后台功能。加工过程中可实现在线检测，检测出的偏差可自动修正，保证首件加工一次成功，从而可以防止废品的产生。

4.加工中心的主要加工对象

加工中心适宜于加工复杂、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等五类（见图1-17）。

图1-17 箱体类零件和叶轮

（1）箱体类零件

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。如图1-17所示，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，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，一般选卧式镗铣类加工中心。当加工的工位较少，且跨距不大时，可选立式加工中心，从一端进行加工。

（2）复杂曲面

复杂曲面在机械制造业，特别是航天航空工业中占有特殊重要的地位。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，可想而知其精度是低的。复杂曲面类零件，如各种叶轮，导风轮，球面，各种曲面成形模具，螺旋桨以及水下航行器的推进器，以及一些其他形状的自由曲面。这类零件均可用加工中心进行加工。铣刀作包络面来逼近球面。复杂曲面用加工中心加工时，编程工作量较大，大多数要有自动编程技术。

（3）异形件

异形件是外形不规则的零件，大都需要点、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，甚至某些零件有的加工部位用普通机床难以完成。用加工中心加工时应采用合理的工艺措施，一次或二次装夹，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的工序内容。

（4）盘、套、板类零件

带有键槽，或径向孔，或端面有分布的孔系，曲面的盘套或轴类零件，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；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；用加工中心装上高速磨头，可实现小模数渐开线圆锥齿轮磨削及各种曲线、曲面的磨削等。