【正文】 工零件，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí)，并有效地簡(jiǎn)化檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。這些特點(diǎn)有利于于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。當(dāng)前有許多大型CAD／CAM集成軟件已經(jīng)開發(fā)了生產(chǎn)管理模塊，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理。加工中心使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼輸入，最適宜計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)及管理。加工中心是計(jì)算機(jī)控制下的自動(dòng)化機(jī)床，其總體結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分組成。（1）基礎(chǔ)部件由床身、立柱和工作臺(tái)等大件組成。它們是加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，這些大件可以是鑄鐵件也可以是焊接的鋼結(jié)構(gòu)件，它們要承受加工中心的靜載荷以及在加工時(shí)的切削負(fù)載，因此必須是剛度很高的部件，也是加工中心中質(zhì)量和體積最大的部件。（2）主軸部件由主軸伺服電源、主軸電機(jī)、主軸箱、主軸、主軸軸承和傳動(dòng)軸等零件組成。主軸的啟動(dòng)、停止和變速等均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過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。主軸是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的好壞對(duì)加工中心的性能有很大的影響，它決定著加工中心的切削性能、動(dòng)態(tài)剛度、加工精度等。主軸內(nèi)部刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)是自動(dòng)刀具交換裝置的組成部分。（3）數(shù)控系統(tǒng)單臺(tái)加工中心的數(shù)控部分由CNC裝置、可編程序控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及電機(jī)等部分組成。CNC裝置根據(jù)它的包含功能、可控軸數(shù)、主運(yùn)算器的性能等分成各種供配置加工中心用的系統(tǒng)，它采用微處理機(jī)、存儲(chǔ)器、接口芯片等，通過軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床要求的各種功能?？删幊绦蚩刂破魈娲话銠C(jī)床中機(jī)床電氣柜，執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)指令，控制機(jī)床執(zhí)行動(dòng)作。數(shù)控系統(tǒng)主要功能有：控制功能、進(jìn)給功能、主軸功能、輔助功能、刀具功能和第二輔助功能、補(bǔ)償功能、字符圖形顯示功能、自診斷功能、通信功能、人機(jī)對(duì)話程序編制功能等。數(shù)控系統(tǒng)是加工中心執(zhí)行順序控制動(dòng)作和完成加工過程的控制中心。（4）自動(dòng)換刀系統(tǒng)該系統(tǒng)是加工中心區(qū)別于其他數(shù)控機(jī)床的典型裝置，它解決工件一次裝夾后多工序連續(xù)加工中，工序與工序間的刀具自動(dòng)儲(chǔ)存、選擇、搬運(yùn)和交換任務(wù)。它由刀庫、機(jī)械手等部件組成。刀庫是存放加工過程所要使用的全部刀具的裝置；當(dāng)需要換刀時(shí)，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，由機(jī)械手(或通過別的方式)將刀具從刀庫取出裝人主軸孔中。刀庫有盤式，鼓式和鏈?zhǔn)降榷喾N形式，容量從幾把到幾百把。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)根據(jù)刀庫與主軸的相對(duì)位置及結(jié)構(gòu)的不同也有多種形式。如單臂式，雙臂式，回轉(zhuǎn)式和軌道式等等。有的加工中心不用機(jī)械手而利用主軸箱或刀庫的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)換刀的。（5）回轉(zhuǎn)工作臺(tái)加工中心機(jī)床除了沿X、Y和Z三個(gè)坐標(biāo)軸直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)外，往往還帶有繞X、Y和Z軸的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。一般圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。加工中心常用的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有分度工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，它們的功用各不相同。分度工作臺(tái)的功用只是將工件轉(zhuǎn)位換面，和自動(dòng)換刀裝置配合使用，實(shí)現(xiàn)工件一次安裝能完成幾個(gè)面的加工。而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外，還有實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（6）工作臺(tái)交換系統(tǒng)有的加工中心為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的無人化運(yùn)行或進(jìn)一步縮短非切削時(shí)間，采用多個(gè)自動(dòng)交換工作臺(tái)方式儲(chǔ)備工件。一個(gè)工件安裝在工作臺(tái)上加工的同時(shí)，另外一個(gè)或幾個(gè)可交換的工作臺(tái)面上還可以裝卸別的工件。當(dāng)完成一個(gè)托盤上工件的加工后，便自動(dòng)交換托盤，進(jìn)行新零件的加工，這樣可以減少輔助時(shí)間，提高加工效率。（7）輔助系統(tǒng)包括潤滑、冷卻、排屑、防護(hù)、液壓和隨機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)等部分。輔助系統(tǒng)雖不直接參與切削運(yùn)動(dòng)，但對(duì)加工中心的加工效率，加工精度和可靠性起到保障作用，因此也是加工中心中不可缺少的部分。 高速高效、高精度、高可靠性（1）高速、高效提高生產(chǎn)率是機(jī)床技術(shù)追求的基本目標(biāo)之一。加工中心高速化可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量好精度。超高速加工技術(shù)對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。新一代加工中心通過高速化大幅度縮短切削工時(shí)，進(jìn)一步提高其生產(chǎn)率。超高速加工特別是超高速銑削與新一代高速加工中心的開發(fā)應(yīng)用緊密相關(guān)。20世紀(jì)90年代以來，歐、美、日各國爭(zhēng)相開發(fā)新一代高速數(shù)控車床，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉(zhuǎn)速15000~100000r/min）、高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（快移速度60~120 r/min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min)、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了下新的技術(shù)水平。依靠快速、準(zhǔn)確的數(shù)字量傳遞技術(shù)對(duì)高性能的機(jī)床執(zhí)行部件進(jìn)行高精密度、高響應(yīng)速度的實(shí)時(shí)處理，由于采用了新型刀具，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000m8000m/rain以上：主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000r/min；工作臺(tái)的移動(dòng)速度(進(jìn)給速度)，在分辨率為1m時(shí)，達(dá)到100m/min(有的到200m/min)，以上，達(dá)到24m/ min以上；加工中心換刀時(shí)間從510s減少到小于1s。隨著超高速切削機(jī)理、超硬耐磨長壽命刀具材料，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給部件以及高性能控制系統(tǒng)和防護(hù)裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決，還將出現(xiàn)新一代高速加工中心。（2）高精度 從精密加工發(fā)展到超精密加工(特高精度加工)是世界各工業(yè)強(qiáng)國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)，其應(yīng)用范圍日趨廣泛。精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是為了提高普通機(jī)電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性。隨著高新技術(shù)的發(fā)展和對(duì)機(jī)電產(chǎn)品性能與質(zhì)量要求的提高，機(jī)床用戶對(duì)機(jī)床加工精度的要求也越來越高。為了滿足用戶的需要，近10多年來，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10m提高到5m，精密級(jí)加工中心的加工精度則從35m，提高到 (1~)m。（3）高可靠性數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶關(guān)心的指標(biāo)。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，提高可靠性。通過硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求，同時(shí)采用硬件結(jié)構(gòu)機(jī)床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及系列化，使得既提高硬件生產(chǎn)批量，又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。還通過自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷和報(bào)警。利用報(bào)警提示，及時(shí)排除故障；利用容錯(cuò)技術(shù)，對(duì)重要部件采用“冗余”設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)故障自恢復(fù)；利用各種測(cè)試、監(jiān)控技術(shù)，當(dāng)發(fā)生超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。 模塊化、智能化、柔性化（1）模塊化、專門化為了適應(yīng)加工中心多品種、小批量的特點(diǎn)，機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊化，數(shù)控功能專門化，機(jī)床性能價(jià)格比顯著提高并加快優(yōu)化。（2）智能化隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透與發(fā)展，為適應(yīng)制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、自動(dòng)化發(fā)展需要，智能化正成為數(shù)控設(shè)備研究及發(fā)展的熱點(diǎn)，它不僅貫穿在生產(chǎn)加工的全過程(如智能編程、智能數(shù)據(jù)庫、智能監(jiān)控)，還貫穿在產(chǎn)品的售后服務(wù)和維修中，目前采取的主要技術(shù)措施包括以下幾個(gè)方面。① 為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成。自適應(yīng)控制可根據(jù)切削條件的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳I作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。如通過監(jiān)控切削過程中的刀具磨損、破損、切屑形態(tài)、切削力及零件的加工質(zhì)量等，向制造系統(tǒng)反饋信息，通過將過程控制、過程監(jiān)控、過程優(yōu)化結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。② 為提高9S動(dòng)性能及使用連接方便方面的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型等。③ 簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程，智能化的人機(jī)界面等。④ 智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。在整個(gè)工做狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進(jìn)行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時(shí)，立即采用停機(jī)等措施，進(jìn)行故障報(bào)警，提示發(fā)生故障的部位、原因等，并利用“冗余”技術(shù)，自動(dòng)使故障模塊脫機(jī)，而接通備用模，以確保無人化工作環(huán)境的要求。（3）柔性化柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動(dòng)態(tài)市場(chǎng)需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)；注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓、完善；CNC單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。數(shù)控加工中心在提高單機(jī)柔性化的同時(shí)，朝著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。如數(shù)控多軸加工中心、換刀換箱式加工中心等。 復(fù)合化復(fù)合化包含工序復(fù)合化和功能復(fù)合化。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展已模糊了粗精加工工序的概念。加工中心的出現(xiàn)，又把車、銑、鏜等工序集中到一臺(tái)機(jī)床來完成，打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程，可最大限度地提高設(shè)備利用率，為了進(jìn)一步提高工效，現(xiàn)代加工中心又采用了多主軸、多面體切削。另外，數(shù)控系統(tǒng)的控制軸數(shù)也在不斷增加，有的多達(dá)15軸，其同時(shí)聯(lián)動(dòng)的數(shù)軸已達(dá)6軸。 開放性體系結(jié)構(gòu)為適應(yīng)數(shù)控進(jìn)線、聯(lián)網(wǎng)、普及型個(gè)性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速發(fā)展的要求，需設(shè)置開放性體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)開放式的數(shù)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)更快地更新?lián)Q代，世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家開發(fā)了開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，如多媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)聲控自動(dòng)編程、圖形掃描自動(dòng)編程等。其新一代數(shù)控系統(tǒng)的硬件、軟件和總線規(guī)范都是對(duì)外開放的，由于有充足的軟、硬件資源可供利用，不僅使數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶進(jìn)行系統(tǒng)集成得到有力的支持，而且也為用戶的二次開發(fā)帶來極大方便，促進(jìn)了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應(yīng)用。既可通過升擋或剪裁構(gòu)成各種檔次的數(shù)控系統(tǒng)，又可通過擴(kuò)展構(gòu)成不同類型數(shù)控加工中心的數(shù)控系統(tǒng)，開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。這種數(shù)控系統(tǒng)可隨CPU升級(jí)而升級(jí)，結(jié)構(gòu)上不必變動(dòng)。使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近年來的一個(gè)新亮點(diǎn)。加工中心的網(wǎng)絡(luò)化將極大的滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制制造、虛擬企業(yè)、全球制造