加工中心分類及結構
1 加工中心的分類
加工中心常按主軸在空間所處的狀態(tài)分為立式加工中心和臥式加工中心魏宽，加工中心的主軸在空間處于垂直狀態(tài)的稱為立式加工中心蘑险，主軸在空間處于水平狀態(tài)的稱為臥式加工中心滴肿。如圖所示，
主軸可作垂直和水平轉換的佃迄，稱為立臥式加工中心或五面加工中心泼差，也稱復合加工中心。按加工中心立柱的數(shù)量分呵俏；有單柱式和雙柱式(龍門式)堆缘。
按加工精度分：有普通加工中心和高精度加工中心。普通加工中心普碎，分辨率為1μm怒忧，最大進給速度15～25m／min，定位精度lOμm左右浸弦。高精度加工中心飘示、分辨率為0.1μm绷冈，最大進給速度為15～100m／min弹噩，定位精度為2μm左右每竿。介于2～lOμm之間的，以±5μm較多国赫，可稱精密級塞俗。
按工作臺的數(shù)量和功能分：有單工作臺加工中心、雙工作臺加工中心勉窟，和多工作臺加工中心皱埋。
按加工中心運動坐標數(shù)和同時控制的坐標數(shù)分：有三軸二聯(lián)動、三軸三聯(lián)動糊批、四軸三聯(lián)動拧移、五軸四聯(lián)動、六軸五聯(lián)動等叛赚。三軸澡绩、四軸是指加工中心具有的運動坐標數(shù)，聯(lián)動是指控制系統(tǒng)可以同時控制運動的坐標數(shù)俺附，從而實現(xiàn)刀具相對工件的位置和速度控制肥卡。
加工中心的結構
加工中心自問世至今已有30多年，世界各國出現(xiàn)了各種類型的加工中心事镣，雖然外形結構各界步鉴，但從總體來看主要由以下幾大部分組成
1、基礎部件璃哟。它是加工中心的基礎結構氛琢，由床身、立柱和工作臺等組成随闪，它們主要承
受加工中心的靜載荷以及在加工時產(chǎn)生的切削負載艺沼，因此必須要有足夠的剛度。這些大件可
以是鑄鐵件也可以是焊接而成的鋼結構件蕴掏，它們是加工中心中體積和重量最大的部件障般。
2、主軸部件盛杰。由主軸箱瘾枉、主軸電動機、主軸和主軸軸承等零件組成贼欧。主軸的啟缆兆、停和變速等動作均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并且通過裝在主軸上的刀具參與切削運動勤友，是切削加工的功率輸出部件狡允。
3、數(shù)控系統(tǒng)李联。加工小心的數(shù)控部分是由cNc裝置页本，可編程控制器狼隶、伺服驅動裝置以及操作面板等組成。它是執(zhí)行順序控制動作和完成加工過程的控制中心壮才。
4赞约、自動換刀系統(tǒng)。由刀庫口箭、機械手等部件組成固弥。當需要換刀時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令念秧，由機械手(或通過其他方式)將刀具從刀庫內取出裝入主軸孔中淤井。
5、輔助裝置摊趾。包括渦滑庄吼、冷卻、排屑严就、防護总寻、液壓、氣動和檢測系統(tǒng)等部分梢为。這些裝置雖然不直接參與切削運動渐行，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用铸董，因此也是加工中心中不對缺少的部分祟印。
3 加工中心的結構特點
1. 機床的剛度高、抗振性好粟害。為了滿足加工中心高自動化蕴忆、高速度、高精度脏貌、高可靠性的要求泡煌，加工中心的靜剛度、動剛度和機械結構系統(tǒng)的阻尼比都高于普通機床(機床在靜態(tài)力作用下所表現(xiàn)的剛度稱為機床的靜剛度站绑；機床在動態(tài)力作用下所表現(xiàn)的剛度稱為機床的動剛度)焦莉。
2. 機床的傳動系統(tǒng)結構簡單，傳遞精度高季佣，速度快份帮。加工中心傳動裝置主要有三種，即滾珠絲杠副溪茶；靜壓蝸桿-蝸母條手财；預加載荷雙齒輪-齒條。它們由伺服電機直接驅動，省去齒輪傳動機構徐扯，傳遞精度高经融，速度快。一般速度可達15m／min倾祈，最高可達100m／min；
3. 主軸系統(tǒng)結構簡單晴叨，無齒輪箱變速系統(tǒng)(特殊的也只保留1～2級齒輪傳動)凿宾。主軸功率大，調速范圍寬兼蕊，并可無級調速初厚。目前加工中心95％以上的主軸傳動都采用交流主軸伺服系統(tǒng)，速度可從10～20000r／min無級變速孙技。驅動主軸的伺服電機功率一般都很大产禾，是普通機床的1～2倍，由于采用交流伺服主軸系統(tǒng)牵啦，主軸電動機功率雖大亚情，但輸出功率與實際消耗的功率保持同步，不存在大馬拉小車那種浪費電力的情況哈雏，因此其工作效率最高楞件，從節(jié)能角度看，加工中心又是節(jié)能型的設備裳瘪；
4. 加工中心的導軌都采用了耐磨損材料和新結構土浸，能長期的保持導軌的精度，在高速重切削下熟央，保證運動部件不振動交豪，低速進給時不爬行及運動中的高靈敏度。導軌采用鋼導軌冗宠、淬火硬度≥HRC 善占，與導軌配合面用聚四氟乙烯貼層。這樣處理的優(yōu)點：a．摩擦系數(shù)谐摺按翅；b．耐磨性好；c.減振消聲想阎；d．工藝性好憾侮。所以加工中心的精度壽命比一般的機床高；
5. 設置有刀庫和換刀機構瓤梦。這是加工中心與數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床的主要區(qū)別选畴，使加工中心的功能和自動化加工的能力更強了。加工中心的刀庫容量少的有幾把，多的達幾百把作瞄。這些刀具通過換刀機構自動調用和更換茶宵，也可通過控制系統(tǒng)對刀具壽命進行管理；
6. 控制系統(tǒng)功能較全宗挥。它不但可對刀具的自動加工進行控制乌庶，還可對刀庫進行控制和管理，實現(xiàn)刀具自動交換契耿。有的加工中心具有多個工作臺瞒大，工作臺可自動交換，不但能對一個工件進行自動加工搪桂，而且可對一批工件進行自動加工透敌。這種多工作臺加工中心有的稱為柔性加工單元。隨著加工中心控制系統(tǒng)的發(fā)展踢械，其智能化的程度越來越高酗电，如FANUCl6系統(tǒng)可實現(xiàn)人機對話、在線自動編程内列，通過彩色顯示器與手動操作鍵盤的配合撵术，還可實現(xiàn)程序的輸入、編輯话瞧、修改株速、刪除，具有前臺操作彻盐、后臺編輯的前后臺功能唉箩。加工過程中可實現(xiàn)在線檢測，檢測出的偏差可自動修正晕忙，保證首件加工一次成功交鹊，從而可以防止廢品的產(chǎn)生。
4.加工中心的主要加工對象
加工中心適宜于加工復雜膛画、工序多酥盼、要求較高、需用多種類型的普通機床和眾多刀具夾具癞亩，且經(jīng)多次裝夾和調整才能完成加工的零件传等。其加工的主要對象有箱體類零件、復雜曲面绪痘、異形件鹉奸、盤套板類零件和特殊加工等五類。
1. 箱體類零件
箱體類零件一般是指具有一個以上孔系钱雷，內部有型腔骂铁，在長、寬、高方向有一定比例的零件拉庵。這類零件在機床灿椅、汽車、飛機制造等行業(yè)用的較多钞支。
箱體類零件一般都需要進行多工位孔系及平面加工茫蛹，公差要求較高，特別是形位公差要求較為嚴格烁挟，通常要經(jīng)過銑婴洼、鉆、擴信夫、鏜窃蹋、鉸卡啰、锪静稻，攻絲等工序，需要刀具較多匕冠，在普通機床上加工難度大胚僧，工裝套數(shù)多，費用高逾族，加工周期長渡厦，需多次裝夾、找正床斜，手工測量次數(shù)多审鸿，加工時必須頻繁地更換刀具，工藝難以制定好侈，更重要的是精度難以保證超茎。
加工箱體類零件的加工中心，當加工工位較多瞻聪，需工作臺多次旋轉角度才能完成的零件标霎，一般選臥式鏜銑類加工中心。當加工的工位較少椎崎，且跨距不大時铡说，可選立式加工中心，從一端進行加工缰犁。
2. 復雜曲面
復雜曲面在機械制造業(yè)淳地，特別是航天航空工業(yè)中占有特殊重要的地位。復雜曲面采用普通機加工方法是難以甚至無法完成的帅容。在我國薇芝，傳統(tǒng)的方法是采用精密鑄造，可想而知其精度是低的。復雜曲面類零件如：各種葉輪夯到，導風輪嚷缭，球面，各種曲面成形模具耍贾，螺旋槳以及水下航行器的推進器阅爽，以及一些其它形狀的自由曲面。
3. 異形件
異形件是外形不規(guī)則的零件荐开，大都需要點付翁、線、面多工位混合加工晃听。異形件的剛性一般較差百侧，夾壓變形難以控制，加工精度也難以保證呛米，甚至某些零件的有的加工部位用普通機床難以完成惕仪。用加工中心加工時應采用合理的工藝措施，一次或二次裝夾洒已，利用加工中心多工位點界贮、線、面混合加工的特點受贫，完成多道工序或全部的工序內容驾萄。
4. 盤、套浴蝉、板類零件
帶有鍵槽亥戒，或徑向孔，或端面有分布的孔系冗腐，曲面的盤套或軸類零件率偏，如帶法蘭的軸套，帶鍵槽或方頭的軸類零件等短酵，還有具有較多孔加工的板類零件舟肉，如各種電機蓋等。端面有分布孔系查库、曲面的盤類零件宜選擇立式加工中心路媚，有徑向孔的可選臥式加工中心。
5. 特殊加工
在熟練掌握了加工中心的功能之后樊销，配合一定的工裝和專用工具整慎，利用加工中心可完成一些特殊的工藝工作，如在金屬表面上刻字围苫、刻線裤园、刻圖案撤师；在加工中心的主軸上裝上高頻電火花電源，可對金屬表面進行線掃描表面淬火拧揽；用加工中心裝上高速磨頭剃盾，可實現(xiàn)小模數(shù)漸開線圓錐齒輪磨削及各種曲線、曲面的磨削等淤袜。
5. 加工中心的附件
1. 鏈式刀庫
2. 盤式刀庫
3. 交換工作臺
加工中心常按主軸在空間所處的狀態(tài)分為立式加工中心和臥式加工中心魏宽，加工中心的主軸在空間處于垂直狀態(tài)的稱為立式加工中心蘑险，主軸在空間處于水平狀態(tài)的稱為臥式加工中心滴肿。如圖所示，
主軸可作垂直和水平轉換的佃迄，稱為立臥式加工中心或五面加工中心泼差，也稱復合加工中心。按加工中心立柱的數(shù)量分呵俏；有單柱式和雙柱式(龍門式)堆缘。
按加工精度分：有普通加工中心和高精度加工中心。普通加工中心普碎，分辨率為1μm怒忧，最大進給速度15～25m／min，定位精度lOμm左右浸弦。高精度加工中心飘示、分辨率為0.1μm绷冈，最大進給速度為15～100m／min弹噩，定位精度為2μm左右每竿。介于2～lOμm之間的，以±5μm較多国赫，可稱精密級塞俗。
按工作臺的數(shù)量和功能分：有單工作臺加工中心、雙工作臺加工中心勉窟，和多工作臺加工中心皱埋。
按加工中心運動坐標數(shù)和同時控制的坐標數(shù)分：有三軸二聯(lián)動、三軸三聯(lián)動糊批、四軸三聯(lián)動拧移、五軸四聯(lián)動、六軸五聯(lián)動等叛赚。三軸澡绩、四軸是指加工中心具有的運動坐標數(shù)，聯(lián)動是指控制系統(tǒng)可以同時控制運動的坐標數(shù)俺附，從而實現(xiàn)刀具相對工件的位置和速度控制肥卡。
加工中心的結構
加工中心自問世至今已有30多年，世界各國出現(xiàn)了各種類型的加工中心事镣，雖然外形結構各界步鉴，但從總體來看主要由以下幾大部分組成
1、基礎部件璃哟。它是加工中心的基礎結構氛琢，由床身、立柱和工作臺等組成随闪，它們主要承
受加工中心的靜載荷以及在加工時產(chǎn)生的切削負載艺沼，因此必須要有足夠的剛度。這些大件可
以是鑄鐵件也可以是焊接而成的鋼結構件蕴掏，它們是加工中心中體積和重量最大的部件障般。
2、主軸部件盛杰。由主軸箱瘾枉、主軸電動機、主軸和主軸軸承等零件組成贼欧。主軸的啟缆兆、停和變速等動作均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并且通過裝在主軸上的刀具參與切削運動勤友，是切削加工的功率輸出部件狡允。
3、數(shù)控系統(tǒng)李联。加工小心的數(shù)控部分是由cNc裝置页本，可編程控制器狼隶、伺服驅動裝置以及操作面板等組成。它是執(zhí)行順序控制動作和完成加工過程的控制中心壮才。
4赞约、自動換刀系統(tǒng)。由刀庫口箭、機械手等部件組成固弥。當需要換刀時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令念秧，由機械手(或通過其他方式)將刀具從刀庫內取出裝入主軸孔中淤井。
5、輔助裝置摊趾。包括渦滑庄吼、冷卻、排屑严就、防護总寻、液壓、氣動和檢測系統(tǒng)等部分梢为。這些裝置雖然不直接參與切削運動渐行，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用铸董，因此也是加工中心中不對缺少的部分祟印。
3 加工中心的結構特點
1. 機床的剛度高、抗振性好粟害。為了滿足加工中心高自動化蕴忆、高速度、高精度脏貌、高可靠性的要求泡煌，加工中心的靜剛度、動剛度和機械結構系統(tǒng)的阻尼比都高于普通機床(機床在靜態(tài)力作用下所表現(xiàn)的剛度稱為機床的靜剛度站绑；機床在動態(tài)力作用下所表現(xiàn)的剛度稱為機床的動剛度)焦莉。
2. 機床的傳動系統(tǒng)結構簡單，傳遞精度高季佣，速度快份帮。加工中心傳動裝置主要有三種，即滾珠絲杠副溪茶；靜壓蝸桿-蝸母條手财；預加載荷雙齒輪-齒條。它們由伺服電機直接驅動，省去齒輪傳動機構徐扯，傳遞精度高经融，速度快。一般速度可達15m／min倾祈，最高可達100m／min；
3. 主軸系統(tǒng)結構簡單晴叨，無齒輪箱變速系統(tǒng)(特殊的也只保留1～2級齒輪傳動)凿宾。主軸功率大，調速范圍寬兼蕊，并可無級調速初厚。目前加工中心95％以上的主軸傳動都采用交流主軸伺服系統(tǒng)，速度可從10～20000r／min無級變速孙技。驅動主軸的伺服電機功率一般都很大产禾，是普通機床的1～2倍，由于采用交流伺服主軸系統(tǒng)牵啦，主軸電動機功率雖大亚情，但輸出功率與實際消耗的功率保持同步，不存在大馬拉小車那種浪費電力的情況哈雏，因此其工作效率最高楞件，從節(jié)能角度看，加工中心又是節(jié)能型的設備裳瘪；
4. 加工中心的導軌都采用了耐磨損材料和新結構土浸，能長期的保持導軌的精度，在高速重切削下熟央，保證運動部件不振動交豪，低速進給時不爬行及運動中的高靈敏度。導軌采用鋼導軌冗宠、淬火硬度≥HRC 善占，與導軌配合面用聚四氟乙烯貼層。這樣處理的優(yōu)點：a．摩擦系數(shù)谐摺按翅；b．耐磨性好；c.減振消聲想阎；d．工藝性好憾侮。所以加工中心的精度壽命比一般的機床高；
5. 設置有刀庫和換刀機構瓤梦。這是加工中心與數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床的主要區(qū)別选畴，使加工中心的功能和自動化加工的能力更強了。加工中心的刀庫容量少的有幾把，多的達幾百把作瞄。這些刀具通過換刀機構自動調用和更換茶宵，也可通過控制系統(tǒng)對刀具壽命進行管理；
6. 控制系統(tǒng)功能較全宗挥。它不但可對刀具的自動加工進行控制乌庶，還可對刀庫進行控制和管理，實現(xiàn)刀具自動交換契耿。有的加工中心具有多個工作臺瞒大，工作臺可自動交換，不但能對一個工件進行自動加工搪桂，而且可對一批工件進行自動加工透敌。這種多工作臺加工中心有的稱為柔性加工單元。隨著加工中心控制系統(tǒng)的發(fā)展踢械，其智能化的程度越來越高酗电，如FANUCl6系統(tǒng)可實現(xiàn)人機對話、在線自動編程内列，通過彩色顯示器與手動操作鍵盤的配合撵术，還可實現(xiàn)程序的輸入、編輯话瞧、修改株速、刪除，具有前臺操作彻盐、后臺編輯的前后臺功能唉箩。加工過程中可實現(xiàn)在線檢測，檢測出的偏差可自動修正晕忙，保證首件加工一次成功交鹊，從而可以防止廢品的產(chǎn)生。
4.加工中心的主要加工對象
加工中心適宜于加工復雜膛画、工序多酥盼、要求較高、需用多種類型的普通機床和眾多刀具夾具癞亩，且經(jīng)多次裝夾和調整才能完成加工的零件传等。其加工的主要對象有箱體類零件、復雜曲面绪痘、異形件鹉奸、盤套板類零件和特殊加工等五類。
1. 箱體類零件
箱體類零件一般是指具有一個以上孔系钱雷，內部有型腔骂铁，在長、寬、高方向有一定比例的零件拉庵。這類零件在機床灿椅、汽車、飛機制造等行業(yè)用的較多钞支。
箱體類零件一般都需要進行多工位孔系及平面加工茫蛹，公差要求較高，特別是形位公差要求較為嚴格烁挟，通常要經(jīng)過銑婴洼、鉆、擴信夫、鏜窃蹋、鉸卡啰、锪静稻，攻絲等工序，需要刀具較多匕冠，在普通機床上加工難度大胚僧，工裝套數(shù)多，費用高逾族，加工周期長渡厦，需多次裝夾、找正床斜，手工測量次數(shù)多审鸿，加工時必須頻繁地更換刀具，工藝難以制定好侈，更重要的是精度難以保證超茎。
加工箱體類零件的加工中心，當加工工位較多瞻聪，需工作臺多次旋轉角度才能完成的零件标霎，一般選臥式鏜銑類加工中心。當加工的工位較少椎崎，且跨距不大時铡说，可選立式加工中心，從一端進行加工缰犁。
2. 復雜曲面
復雜曲面在機械制造業(yè)淳地，特別是航天航空工業(yè)中占有特殊重要的地位。復雜曲面采用普通機加工方法是難以甚至無法完成的帅容。在我國薇芝，傳統(tǒng)的方法是采用精密鑄造，可想而知其精度是低的。復雜曲面類零件如：各種葉輪夯到，導風輪嚷缭，球面，各種曲面成形模具耍贾，螺旋槳以及水下航行器的推進器阅爽，以及一些其它形狀的自由曲面。
3. 異形件
異形件是外形不規(guī)則的零件荐开，大都需要點付翁、線、面多工位混合加工晃听。異形件的剛性一般較差百侧，夾壓變形難以控制，加工精度也難以保證呛米，甚至某些零件的有的加工部位用普通機床難以完成惕仪。用加工中心加工時應采用合理的工藝措施，一次或二次裝夾洒已，利用加工中心多工位點界贮、線、面混合加工的特點受贫，完成多道工序或全部的工序內容驾萄。
4. 盤、套浴蝉、板類零件
帶有鍵槽亥戒，或徑向孔，或端面有分布的孔系冗腐，曲面的盤套或軸類零件率偏，如帶法蘭的軸套，帶鍵槽或方頭的軸類零件等短酵，還有具有較多孔加工的板類零件舟肉，如各種電機蓋等。端面有分布孔系查库、曲面的盤類零件宜選擇立式加工中心路媚，有徑向孔的可選臥式加工中心。
5. 特殊加工
在熟練掌握了加工中心的功能之后樊销，配合一定的工裝和專用工具整慎，利用加工中心可完成一些特殊的工藝工作，如在金屬表面上刻字围苫、刻線裤园、刻圖案撤师；在加工中心的主軸上裝上高頻電火花電源，可對金屬表面進行線掃描表面淬火拧揽；用加工中心裝上高速磨頭剃盾，可實現(xiàn)小模數(shù)漸開線圓錐齒輪磨削及各種曲線、曲面的磨削等淤袜。
5. 加工中心的附件
1. 鏈式刀庫
2. 盤式刀庫
3. 交換工作臺
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