1 加工中心的分類(lèi)
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，加工中心的主軸在空間處于垂直狀態(tài)的稱(chēng)為立式加工中心，主軸在空間處于水平狀態(tài)的稱(chēng)為臥式加工中心。如圖所示，
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| 臥式加工中心 |
立式加工中心 |
主軸可作垂直和水平轉(zhuǎn)換的，稱(chēng)為立臥式加工中心或五面加工中心，也稱(chēng)復(fù)合加工中心。按加工中心立柱的數(shù)量分；有單柱式和雙柱式(龍門(mén)式)。
龍門(mén)加工中心
按加工中心運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)數(shù)和同時(shí)控制的坐標(biāo)數(shù)分：有三軸二聯(lián)動(dòng)、三軸三聯(lián)動(dòng)、四軸三聯(lián)動(dòng)、五軸四聯(lián)動(dòng)、六軸五聯(lián)動(dòng)等。三軸、四軸是指加工中心具有的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)數(shù)，聯(lián)動(dòng)是指控制系統(tǒng)可以同時(shí)控制運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)工件的位置和速度控制。
按工作臺(tái)的數(shù)量和功能分：有單工作臺(tái)加工中心、雙工作臺(tái)加工中心，和多工作臺(tái)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，分辨率為1μm，最大進(jìn)給速度15～25m／min，定位精度lOμm左右。高精度加工中心、分辨率為0.1μm，最大進(jìn)給速度為15～100m／min，定位精度為2μm左右。介于2～lOμm之間的，以±5μm較多，可稱(chēng)精密級(jí)。
2 加工中心的結(jié)構(gòu)組成
加工中心自問(wèn)世至今已有30多年，世界各國(guó)出現(xiàn)了各種類(lèi)型的加工中心，雖然外形結(jié)構(gòu)各界，但從總體來(lái)看主要由以下幾大部分組成。
1、基礎(chǔ)部件。它是加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由床身、立柱和工作臺(tái)等組成，它們主要承
受加工中心的靜載荷以及在加工時(shí)產(chǎn)生的切削負(fù)載，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(jié)構(gòu)件，它們是加工中心中體積和重量最大的部件。
2、主軸部件。由主軸箱、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸的啟、停和變速等動(dòng)作均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并且通過(guò)裝在主軸上的刀具參與切削運(yùn)動(dòng)，是切削加工的功率輸出部件。
3、數(shù)控系統(tǒng)。加工小心的數(shù)控部分是由cNc裝置，可編程控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及操作面板等組成。它是執(zhí)行順序控制動(dòng)作和完成加工過(guò)程的控制中心。
4、自動(dòng)換刀系統(tǒng)。由刀庫(kù)、機(jī)械手等部件組成。當(dāng)需要換刀時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，由機(jī)械手(或通過(guò)其他方式)將刀具從刀庫(kù)內(nèi)取出裝入主軸孔中。
5、輔助裝置。包括渦滑、冷卻、排屑、防護(hù)、液壓、氣動(dòng)和檢測(cè)系統(tǒng)等部分。這些裝置雖然不直接參與切削運(yùn)動(dòng)，但對(duì)加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用，因此也是加工中心中不對(duì)缺少的部分。
3 加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1. 機(jī)床的剛度高、抗振性好。為了滿(mǎn)足加工中心高自動(dòng)化、高速度、高精度、高可靠性的要求，加工中心的靜剛度、動(dòng)剛度和機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的阻尼比都高于普通機(jī)床(機(jī)床在靜態(tài)力作用下所表現(xiàn)的剛度稱(chēng)為機(jī)床的靜剛度；機(jī)床在動(dòng)態(tài)力作用下所表現(xiàn)的剛度稱(chēng)為機(jī)床的動(dòng)剛度)。
2. 機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳遞精度高，速度快。加工中心傳動(dòng)裝置主要有三種，即滾珠絲杠副；靜壓蝸桿-蝸母條；預(yù)加載荷雙齒輪-齒條。它們由伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，省去齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳遞精度高，速度快。一般速度可達(dá)15m／min，最高可達(dá)100m／min；
3. 主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)齒輪箱變速系統(tǒng)(特殊的也只保留1～2級(jí)齒輪傳動(dòng))。主軸功率大，調(diào)速范圍寬，并可無(wú)級(jí)調(diào)速。目前加工中心95％以上的主軸傳動(dòng)都采用交流主軸伺服系統(tǒng)，速度可從10～20000r／min無(wú)級(jí)變速。驅(qū)動(dòng)主軸的伺服電機(jī)功率一般都很大，是普通機(jī)床的1～2倍，由于采用交流伺服主軸系統(tǒng)，主軸電動(dòng)機(jī)功率雖大，但輸出功率與實(shí)際消耗的功率保持同步，不存在大馬拉小車(chē)那種浪費(fèi)電力的情況，因此其工作效率最高，從節(jié)能角度看，加工中心又是節(jié)能型的設(shè)備；
4. 加工中心的導(dǎo)軌都采用了耐磨損材料和新結(jié)構(gòu)，能長(zhǎng)期的保持導(dǎo)軌的精度，在高速重切削下，保證運(yùn)動(dòng)部件不振動(dòng)，低速進(jìn)給時(shí)不爬行及運(yùn)動(dòng)中的高靈敏度。導(dǎo)軌采用鋼導(dǎo)軌、淬火硬度≥HRC ，與導(dǎo)軌配合面用聚四氟乙烯貼層。這樣處理的優(yōu)點(diǎn)：a．摩擦系數(shù)�。籦．耐磨性好；c.減振消聲；d．工藝性好。所以加工中心的精度壽命比一般的機(jī)床高；
5. 設(shè)置有刀庫(kù)和換刀機(jī)構(gòu)。這是加工中心與數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床的主要區(qū)別，使加工中心的功能和自動(dòng)化加工的能力更強(qiáng)了。加工中心的刀庫(kù)容量少的有幾把，多的達(dá)幾百把。這些刀具通過(guò)換刀機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)用和更換，也可通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)刀具壽命進(jìn)行管理；
6. 控制系統(tǒng)功能較全。它不但可對(duì)刀具的自動(dòng)加工進(jìn)行控制，還可對(duì)刀庫(kù)進(jìn)行控制和管理，實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)交換。有的加工中心具有多個(gè)工作臺(tái)，工作臺(tái)可自動(dòng)交換，不但能對(duì)一個(gè)工件進(jìn)行自動(dòng)加工，而且可對(duì)一批工件進(jìn)行自動(dòng)加工。這種多工作臺(tái)加工中心有的稱(chēng)為柔性加工單元。隨著加工中心控制系統(tǒng)的發(fā)展，其智能化的程度越來(lái)越高，如FANUCl6系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話、在線自動(dòng)編程，通過(guò)彩色顯示器與手動(dòng)操作鍵盤(pán)的配合，還可實(shí)現(xiàn)程序的輸入、編輯、修改、刪除，具有前臺(tái)操作、后臺(tái)編輯的前后臺(tái)功能。加工過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，檢測(cè)出的偏差可自動(dòng)修正，保證首件加工一次成功，從而可以防止廢品的產(chǎn)生。
DMG DMC 70 H 臥式加工中心
4. 加工中心的主要加工對(duì)象
加工中心適宜于加工復(fù)雜、工序多、要求較高、需用多種類(lèi)型的普通機(jī)床和眾多刀具夾具，且經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。其加工的主要對(duì)象有箱體類(lèi)零件、復(fù)雜曲面、異形件、盤(pán)套板類(lèi)零件和特殊加工等五類(lèi)。
1. 箱體類(lèi)零件
箱體類(lèi)零件一般是指具有一個(gè)以上孔系，內(nèi)部有型腔，在長(zhǎng)、寬、高方向有一定比例的零件。這類(lèi)零件在機(jī)床、汽車(chē)、飛機(jī)制造等行業(yè)用的較多。如圖所示，
箱體類(lèi)零件
箱體類(lèi)零件一般都需要進(jìn)行多工位孔系及平面加工，公差要求較高，特別是形位公差要求較為嚴(yán)格，通常要經(jīng)過(guò)銑、鉆、擴(kuò)、鏜、鉸、锪，攻絲等工序，需要刀具較多，在普通機(jī)床上加工難度大，工裝套數(shù)多，費(fèi)用高，加工周期長(zhǎng)，需多次裝夾、找正，手工測(cè)量次數(shù)多，加工時(shí)必須頻繁地更換刀具，工藝難以制定，更重要的是精度難以保證。
加工箱體類(lèi)零件的加工中心，當(dāng)加工工位較多，需工作臺(tái)多次旋轉(zhuǎn)角度才能完成的零件，一般選臥式鏜銑類(lèi)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. 復(fù)雜曲面
復(fù)雜曲面在機(jī)械制造業(yè)，特別是航天航空工業(yè)中占有特殊重要的地位。復(fù)雜曲面采用普通機(jī)加工方法是難以甚至無(wú)法完成的。在我國(guó)，傳統(tǒng)的方法是采用精密鑄造，可想而知其精度是低的。復(fù)雜曲面類(lèi)零件如：各種葉輪，導(dǎo)風(fēng)輪，球面，各種曲面成形模具，螺旋槳以及水下航行器的推進(jìn)器，以及一些其它形狀的自由曲面。
葉輪
這類(lèi)零件均可用加工中心進(jìn)行加工。銑刀作包絡(luò)面來(lái)逼近球面。復(fù)雜曲面用加工中心加工時(shí)，編程工作量較大，大多數(shù)要有自動(dòng)編程技術(shù)。
3. 異形件
異形件是外形不規(guī)則的零件，大都需要點(diǎn)、線、面多工位混合加工。異形件的剛性一般較差，夾壓變形難以控制，加工精度也難以保證，甚至某些零件的有的加工部位用普通機(jī)床難以完成。用加工中心加工時(shí)應(yīng)采用合理的工藝措施，一次或二次裝夾，利用加工中心多工位點(diǎn)、線、面混合加工的特點(diǎn)，完成多道工序或全部的工序內(nèi)容。
4. 盤(pán)、套、板類(lèi)零件
帶有鍵槽，或徑向孔，或端面有分布的孔系，曲面的盤(pán)套或軸類(lèi)零件，如帶法蘭的軸套，帶鍵槽或方頭的軸類(lèi)零件等，還有具有較多孔加工的板類(lèi)零件，如各種電機(jī)蓋等。端面有分布孔系、曲面的盤(pán)類(lèi)零件宜選擇立式加工中心，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，配合一定的工裝和專(zhuān)用工具，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、刻線、刻圖案；在加工中心的主軸上裝上高頻電火花電源，可對(duì)金屬表面進(jìn)行線掃描表面淬火；用加工中心裝上高速磨頭，可實(shí)現(xiàn)小模數(shù)漸開(kāi)線圓錐齒輪磨削及各種曲線、曲面的磨削等。
5. 加工中心的附件
1. 鏈?zhǔn)降稁?kù)
2. 盤(pán)式刀庫(kù)
3. 交換工作臺(tái)
