【正文】 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)。 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。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，如圖 3 所示。 圖 3 箱體類(lèi)零件 5 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。 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。這類(lèi)零件均可用加工中心進(jìn)行加工，如圖 4 所示。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)。 圖 4 復(fù)雜曲面 異形件 異形件是外形不規(guī)則的零件，大都需要點(diǎn)、線(xiàn)、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，如圖 5 所示。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(xiàn)、面混合加工的特點(diǎn)，完成多道工序或全部的工序內(nèi)容。 圖 5 異形件 6 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，如圖 6 所示。 圖 6 盤(pán)零件和套筒 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(xiàn)、刻圖案，如圖 7所示；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(xiàn)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(xiàn)圓錐齒輪磨削及各種曲線(xiàn)、曲面的磨削等。 7 圖 7 工件表面刻圖案 數(shù)控加工中心的分類(lèi) 按照機(jī)床形態(tài)分類(lèi) （ 1）臥式加工中心。指主軸軸線(xiàn)為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心，如圖 8 所示，臥式加工中心一般具有 35 個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。常見(jiàn)的有三個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo) (沿 X、 Y、Z 軸方向 )加一個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo) (工作臺(tái) )，它能夠使工件一次裝夾完成除安裝面和頂面以外的其余四個(gè)面的加工。臥式加工中 心較立式加工中心應(yīng)用范圍廣，適宜復(fù)雜的箱體類(lèi)零件、泵體、閥體等零件的加工。但臥式加工中心占地面積大，重量大；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高。 圖 8 臥式加工中心 （ 2）立式加工中心 指主軸軸心線(xiàn)為垂直狀態(tài)設(shè)置的加工中心 9 所示，如圖立式加工中心一般具有三個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，工作臺(tái)具有分度和旋轉(zhuǎn)功能，可在工作臺(tái)上安裝 —個(gè)水平軸的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)用以加工螺旋線(xiàn)零件。立式加工中心多用于加工筒單箱體、箱蓋、板類(lèi)零件和平面凸輪的加工。立式加工中心具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)。 8 圖 9 立式加工中心 （ 3）龍門(mén)加工中心 與龍門(mén)銑床類(lèi)似，適應(yīng)于大型或形狀復(fù)雜的工件加工，如圖 10 所示。 圖 10 龍門(mén)加工中心 （ 4）萬(wàn)能加工中心 萬(wàn)能加工中心也稱(chēng)五面加工中心小工件裝夾能完成除安裝面外的所有面的加工；具有立式和臥式加工中心的功能，如圖 11 所示。常見(jiàn)的萬(wàn)能加工中心有兩種形式：一種是主軸可以旋轉(zhuǎn) 900 既可象立式加工中心一樣，也可象臥式加工中心一樣；另一種是主軸不改變方向，而工作臺(tái)帶著工件旋 9 轉(zhuǎn) 900 完成對(duì)工件五個(gè)面的加工。在萬(wàn)能加工中心安裝工件避免了由于二次裝夾帶來(lái)的安裝誤差，所以效率和精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)也高。 圖 11 萬(wàn)能加工中心 按換刀形式分類(lèi) （ 1）帶刀庫(kù)機(jī)械手的加工中心。加工中心換刀裝置由刀庫(kù)、機(jī)械手級(jí)組成，換刀動(dòng)作由機(jī)械手完成。 （ 2）機(jī)械手的加工中心。這種加工中心的換刀通過(guò)刀庫(kù)和主軸箱配合動(dòng)作來(lái)完成換刀過(guò)程。 （ 3）轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)式加工中心。一般應(yīng)用于小型加工中心，主要以加工孔為主。 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。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）。 按數(shù)控系統(tǒng)功能分類(lèi) 加工中心根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)控制功能的不同分：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)量和功能分類(lèi) 10 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。 按加工精度分類(lèi) （ 1）普通加工中心 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 l0 μm左右。 （ 2）高精度加工中心 高精度加工中心，分辨率為 ，最大進(jìn)給速度為15～ 100m/min，定位精度為 2μm左右。介于 2～ l0 μm之間的，以 177。5 μm較多，可稱(chēng)精密級(jí) [3]。 加工中心的特點(diǎn) 加工中心（ Machining Center）是典型的集高新技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備，它的發(fā)展代表了一個(gè)國(guó)家設(shè)計(jì)、制造的水平，因此在國(guó)內(nèi)外企業(yè)界都受到高度重視。如今，加工中心已成為現(xiàn)代機(jī)床發(fā)展的主流方向，加工廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中。與普通數(shù)控機(jī)床相比，它具有以 下幾個(gè)突出特點(diǎn)： 工序集中 加工中心備有刀庫(kù)并能自動(dòng)更換刀具，對(duì)工件進(jìn)行多工序加工，使得工件在一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序，自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，以及其他輔助功能，現(xiàn)代加工中心更大程度地使工件在一次裝夾后實(shí)現(xiàn)多表面、多特征、多工位的連續(xù)、高效、高精度加 工，即工序集中，這是加工中心最突出的特點(diǎn)。 對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng) 加工中心生產(chǎn)的柔性不僅體現(xiàn)在對(duì)特殊要求的快速反應(yīng)上．而且可以快速實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 加工精度高 加工中心同其他數(shù)控機(jī)床一樣具有加工精度高的特點(diǎn)，而且加工中心由于加工工序集中，避免了長(zhǎng)工藝流程，減少了人為千擾，故加工精度更高，加工質(zhì)量更加穩(wěn)定。 加工生產(chǎn)率高 零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間兩部分。加工中心帶有刀庫(kù) 11 和自動(dòng)換刀裝置，在一臺(tái)機(jī)床上能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測(cè)量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間，減少工件半成品的周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，使機(jī)床的切削利用率（切削時(shí)間和開(kāi)動(dòng)時(shí)間之比）高于普通機(jī)床 3～ 4 倍，達(dá) 80％以上。 操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕 加工中心對(duì)零件的加 工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的，操作者除了操作鍵盤(pán)、裝卸零件、進(jìn)行關(guān)鍵工序的中間測(cè)量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度和緊張程度均可大為減輕，勞動(dòng)條件也得到很大的改善。 經(jīng)濟(jì)效益高 使用加工中心加工零件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是較昂貴的，但在單件、小批生產(chǎn)的情況下，可以節(jié)省許多其他方面的費(fèi)用，因此能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。例如，在加工之前節(jié)省了劃線(xiàn)工時(shí)，在零件安裝到機(jī)床上之后可以減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，減少了直接生產(chǎn)費(fèi)用。另外，由于加工中心加工零件不需手工制作模 型、凸輪、鉆模板及其他工夾具，省去了許多工藝裝備，減少了硬件投資．還由于加工中心的加工穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 用加工中心加工零件，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí)，并有效地簡(jiǎn)化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。這些特點(diǎn)有利于使生產(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(kāi)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。 加工中心刀庫(kù)的形式 加工中心使用的刀庫(kù)最常見(jiàn)的形式是圓盤(pán)式刀庫(kù)和機(jī)械手換刀刀庫(kù)。 圓盤(pán)式刀庫(kù) 圓盤(pán)式刀庫(kù)應(yīng)該稱(chēng) 之為固定地址換刀刀庫(kù)，即每個(gè)刀位上都有編號(hào)，一般從1 編到 1 1 24 等，即為刀號(hào)地址。操作者把一把刀具安裝進(jìn)某一刀位后，不管該刀具更換多少次，總是在該刀位內(nèi)。 （ 1）制造成本低。主要部件是刀庫(kù)體及分度盤(pán)，只要這兩樣零件加工精度得到保證即可，運(yùn)動(dòng)部件中刀庫(kù)的分度使用的是非常經(jīng)典的 “馬氏機(jī)構(gòu) ”，前后、 12 上下運(yùn)動(dòng)主要選用氣缸。裝配調(diào)整比較方便，維護(hù)簡(jiǎn)單。一般機(jī)床制造廠家都能自制。 （