加工中心的特点、种类、功能和主要技术参数

时间：2020-01-05作者：无锡丹佛智能装备科技有限公司浏览：2603

      本项目主要对加工中心的特点、种类、功能和主要技术参数加以概述，使初学者对加工中心有一个基本认识。

项目一 加工中心的基本组成

同类型的加工中心与数控铣床的结构布局相似，主要在刀库的结构和位置上有区别，一般由床身、主轴箱、工作台、底座、立柱、横梁、进给机构、自动换刀装置、辅助系统(气液、润滑、冷却)、控制系统等组成，如图 5-1 所示。



 

项目二 加工中心分类

加工中心的品种、规格较多，这里仅从结构上对其作一分类。

一、立式加工中心

指主轴轴线为垂直状态设置的加工中心。其结构形式多为固定立柱式，工作台为长方形，无分度回转功能，适合加工盘、套、板类零件。一般具有三个直线运动坐标，并可在工作台上安装一个水平轴的数控回转台，用以加工螺旋线零件。

立式加工中心装夹工件方便，便于操作，易于观察加工情况，但加工时切屑不易排除，且受立柱高度和换刀装置的限制，不能加工太高的零件。

立式加工中心的结构简单，占地面积小，价格相对较低，应用广泛。

二、卧式加工中心

指主轴轴线为水平状态设置的加工中心。通常都带有可进行分度回转运动的工作台。卧式加工中心一般都具有三个至五个运动坐标，常见的是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标，它能够使工件在一次装夹后完成除安装面和**面以外的其余四个面的加工，较适合加工箱体类零件。

卧式加工中心调试程序及试切时不便观察，加工时不便监视，零件装夹和测量不方便，但加工时排屑容易，对加工有利。

与立式加工中心相比，卧式加工中心的结构复杂，占地面积大，价格也较高。

三、龙门式加工中心

龙门式加工中心的形状与龙门铣床相似，主轴多为垂直设置，除自动换刀装置外，还带有可更换的主轴附件，数控装置的功能也较齐全，能够一机多用，尤其适用于加工大型或形状复杂的零件，如飞机上的梁、框、壁板等。

项目三 加工中心主要加工对象

加工中心适用于复杂、工序多、精度要求高、需用多种类型普通机床和繁多刀具、工装，经过多次装夹和调整才能完成加工的具有适当批量的零件。其主要加工对象有以下四类：

一、箱体类零件

箱体类零件是指具有一个以上的孔系，并有较多型腔的零件，这类零件在机械、汽车、飞机等行业较多，如汽车的发动机缸体、变速箱体，机床的床头箱、主轴箱，柴油机缸体，齿轮泵壳体等。

箱体类零件在加工中心上加工，一次装夹可以完成普通机床 60 ％～ 95 ％的工序内容，零件各项精度一致性好，质量稳定，同时可缩短生产周期，降低成本。对于加工工位较多，工作台需多次旋转角度才能完成的零件，一般选用卧式加工中心；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。

二、复杂曲面

在航空航天、汽车、船舶、*等领域的产品中，复杂曲面类占有较大的比重，如叶轮、螺旋桨、各种曲面成型模具等。

就加工的可能性而言，在不出现加工干涉区或加工盲区时，复杂曲面一般可以采用球头铣刀进行三坐标联动加工，加工精度较高，但效率较低。如果工件存在加工干涉区或加工盲区，就**考虑采用四坐标或五坐标联动的机床。

三、异形件

异形件是外形不规则的零件，大多需要点、线、面多工位混合加工，如支架、基座、样板、靠模等。异形件的刚性一般较差，夹压及切削变形难以控制，加工精度也难以**，这时可充分发挥加工中心工序集中的特点，采用合理的工艺措施，一次或两次装夹，完成多道工序或全部的加工内容。

四、盘、套、板类零件

带有键槽、径向孔或端面有分布孔系以及有曲面的盘套或轴类零件，还有具有较多孔加工的板类零件，适宜采用加工中心加工。端面有分布孔系、曲面的零件宜选用立式加工中心，有径向孔的可选卧式加工中心。

项目四 加工中心主要技术参数

加工中心的主要技术参数包括工作台面积、各坐标轴行程、摆角范围、主轴转速范围、切削进给速度范围、刀库容量、换刀时间、定位精度、重复定位精度等，其具体内容及作用详见表 5 - 1 。


 



项目五 自动换刀装置

加工中心上的自动换刀装置由刀库和刀具交换装置组成，用于交换主轴与刀库中的刀具或工具。
一、对自动换刀装置的要求

加工中心对自动换刀装置有如下具体要求：

1、刀库容量适当

2、换刀时间短

3、换刀空间小

4、动作**、使用稳定

5、刀具重复定位精度高

6、刀具识别准确

二、刀库

在加工中心上使用的刀库主要有两种，一种是盘式刀库，一种是链式刀库。盘式刀库装刀容量相对较小，一般在 1～24 把刀具，主要适用于小型加工中心；链式刀库装刀容量大，一般在 1～100 把刀具，主要适用于大中型加工中心。

三、换刀方式

加工中心的换刀方式一般有两种：机械手换刀和主轴换刀。

1、机械手换刀

由刀库选刀，再由机械手完成换刀动作，这是加工中心普遍采用的形式。机床结构不同，机械手的形式及动作均不一样。

2、主轴换刀

通过刀库和主轴箱的配合动作来完成换刀，适用于刀库中刀具位置与主轴上刀具位置一致的情况。一般是采用把盘式刀库设置在主轴箱可以运动到的位置，或整个刀库能移动到主轴箱可以到达的位置。换刀时，主轴运动到刀库上的换刀位置，由主轴直接取走或放回刀具。多用于采用 40 号以下刀柄的中小型加工中心。

四、刀具识别方法

加工中心刀库中有多把刀具，如何从刀库中调出所需刀具，就**对刀具进行识别，刀具识别的方法有两种。

1、刀座编码

在刀库的刀座上编有号码，在装刀之前，**对刀库进行重整设定，设定完后，就变成了刀具号和刀座号一致的情况，此时一号刀座对应的就是一号刀具，经过换刀之后，一号刀具并不一定放到一号刀座中(刀库采用就近放刀原则)，此时数控系统自动记忆一号刀具放到了几号刀座中，数控系统采用循环记忆方式。

2、刀柄编码

识别传感器在刀柄上编有号码，将刀具号**与刀柄号对应起来，把刀具装在刀柄上，再装入刀库，在刀库上有刀柄感应器，当需要的刀具从刀库中转到装有感应器的位置时，被感应到后，从刀库中调出交换到主轴上。

项目六 工作台自动交换装置

根据需要，加工中心可配备工作台自动交换装置，使其携带工件在工位及机床之间转换，从而有效减小定位误差，减少装夹时间，达到提高加工精度及生产效率的目的，这也是构成 FMS 的基本手段。

一、对工作台自动交换装置的要求

加工中心对自动换刀装置有如下具体要求：

1、工作台数量适当

一般单机操作采用两个工作台，多机共同操作时采用多个工作台。

2、交换时间短

多工作台的交换可采用机械手、机器人等以缩短时间。

3、交换空间小

4、动作**、使用稳定

5、工作台重复定位精度高

二、工作台自动交换装置的类型

1、回转交换式

交换空间小，多为单机时使用，

2、移动交换式

工作台沿导(滑)轨移至工作位置进行交换，多用于加工中工位多、内容多的情况(end)

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