【正文】 其強(qiáng)調(diào)了機(jī)床、環(huán)境、人三者之間的關(guān)系，目地是大幅度提高機(jī)床生產(chǎn)效率的同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響和對(duì)操作者健康的危害。功能：糅合了激光加工的復(fù)合功能，結(jié)構(gòu)上適合于組成模塊式制造單元 (FMC)和柔性生產(chǎn)線 (FMS)，并具有機(jī)電、通訊一體化功能。 現(xiàn)在加工中心逐漸成為機(jī)械加工業(yè)中最主要的設(shè)備，它加工范圍廣，使用量大。如濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)公司展出的龍門(mén)式五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，工作臺(tái)長(zhǎng) 6m,寬 2m，采用立式主軸回轉(zhuǎn)， A 軸轉(zhuǎn)角177。它在數(shù)控臥式鏜銑床的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)換刀裝置，從而實(shí)現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。這些功能和第 1 章 緒論 3 其次，加工中心的性能，在很大程度上取決于數(shù)控系統(tǒng)的性能，所以不斷開(kāi)發(fā)出相對(duì)高精度、高速度、高效率要求的數(shù)控裝置，把控制機(jī)器人、測(cè)量、上下料等功能納入到 CNC 內(nèi)。 ， B 坐標(biāo) (回轉(zhuǎn)工作臺(tái) )精度已達(dá)到3″。 1996 年日本還研制出了一臺(tái)臥式加工中心，其最大進(jìn)給速度可達(dá)80m/min。加工中心又叫電腦鑼 。加工中心備有刀庫(kù)，具有自動(dòng)換刀功能，是對(duì)工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的 數(shù)控機(jī)床 。德國(guó)目前也已研制出加速度為 （普通機(jī)床的進(jìn)給加速度只有～ ），主軸轉(zhuǎn)速為 60000r/min，進(jìn)給速度為 60m/min 的高速機(jī)床。 （ 3）功能的完善 加工 中心功能的完善首先表現(xiàn)在愈來(lái)愈完善的自診斷功能。例如，德國(guó) WERNER 公司的 TC 系列臥式加工中心，它采用了主軸功 率監(jiān)控、切削負(fù)荷監(jiān)控、刀具長(zhǎng)度監(jiān)控和聲納技術(shù)檢測(cè)刀具破損情況等新技術(shù)，從而使加工中心的使用更加安全、可靠 。 二十世 紀(jì) 70 年代以來(lái)，加工中心得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了可換主軸箱加工中心，它備有多個(gè)可以自動(dòng)更換的裝有刀具的多軸主軸箱，能對(duì)工件同時(shí)進(jìn)行多孔加工。 100 度， C 軸轉(zhuǎn)角177。近年來(lái)在品種、性能、功能方面有很大的發(fā)展。 我國(guó)機(jī)械加工中心的 發(fā)展 趨勢(shì) 加工中心高效、高精、高速的發(fā)展趨勢(shì) 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展工業(yè)自動(dòng)化，制造業(yè)向著高、精、尖方向發(fā)展，特別是汽車(chē)、船舶、紡織、電子技術(shù)、航空航天的迅猛發(fā)展，對(duì)機(jī)床的精度和生產(chǎn)效率要求也越來(lái)越高，主軸轉(zhuǎn)速 12 000r/min 以上、快移速度大于 40m/min 的高效高精機(jī)床已經(jīng)是機(jī)床行業(yè)流興的趨勢(shì)。 機(jī)床行業(yè)加工中心發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)走勢(shì)情況 第 1 章 緒論 5 過(guò)去五軸加工中心多為德國(guó)、美國(guó)、日本、意大利制造，令人欣喜的是今年3 月在上海舉行的“中國(guó)數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)”上，展出了多臺(tái)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的五軸加工中心。上海第三機(jī)床廠、第四機(jī)床廠制造的立臥加工中心，工作臺(tái) 630mm2，采用高速內(nèi)冷電主軸，主軸可立、臥轉(zhuǎn)換，工作臺(tái)可以 360 度等分，類(lèi)似于上述簡(jiǎn)單配置為立、臥轉(zhuǎn)換的三軸加工中心，可對(duì)工件實(shí)現(xiàn)五面體加工，盡管還沒(méi)有配置五軸，也非常實(shí)用。性能：普遍采用了萬(wàn)轉(zhuǎn)以上的電主軸，最高可達(dá) 6～ 10 萬(wàn)轉(zhuǎn)；直線電機(jī)的應(yīng)用使機(jī)床加速度達(dá)到了 35g；執(zhí)行 ISO/VDI 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，促使制造商提高加工中心的雙向定位精度。設(shè)備將重視環(huán)保、節(jié)能，呈現(xiàn)出綠色制造業(yè)的標(biāo)志。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。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。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。刀庫(kù)中刀具存放位置方向與主軸裝 刀方向一致。ZH5120 型立式鉆削加工中心就是轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)式加工中心。 臥式加工中心一般具有分度轉(zhuǎn)臺(tái)或數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，可加工工件的各個(gè)側(cè)面；也可作多個(gè)坐標(biāo)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，以便加工復(fù)雜的空間曲面。 (3)萬(wàn)能加工中心 (又稱多軸聯(lián)動(dòng)型加工中心 ) 是指通過(guò)加工主軸軸線與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的角度可控制聯(lián)動(dòng)變化，完成復(fù)雜空間曲面加工的加工中心。加工中心既可以單機(jī)使用，也能在計(jì)算機(jī)輔助控制下多臺(tái)同時(shí)使用，構(gòu)成柔性生產(chǎn)線，還可以與工業(yè)機(jī)器人、立體倉(cāng)庫(kù)等姐合成無(wú)人化工廠。 （ 2） 主軸部件 第 2 章 加工中心概述 10 由主軸箱、主袖電動(dòng)機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成。 加工中心 的結(jié)構(gòu)如圖 2— 1 所示。 JCS— 018A 型加 工中心在主軸電動(dòng)機(jī)的伺服系統(tǒng)中加了功率限制，使電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率為 (30min 超載 )和 (連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) )，電動(dòng)機(jī)的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 750r／ min，即加大了恒功率區(qū)域。其扭矩特性曲線如圖 23（ b)所示，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在 45～750r／ min 范圍內(nèi)為恒扭矩區(qū)域，其連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大輸出扭矩為 70N178。 M 和 191N178。 JCS— 018型加工中心主軸部件 圖 24 中，主軸 1 的前支撐 4 配置了 3 個(gè)高精度的角接觸球軸承，用以承受徑向載荷和軸向載荷，前兩個(gè)軸承大口朝下，后一個(gè)軸承大口朝上。主軸受熱變形向后伸長(zhǎng)，但不影響加工 精度。主軸的準(zhǔn)停裝置如圖25 所示，主軸的尾部安裝有發(fā)磁體，它隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在距發(fā)磁體外緣 1～ 2mm處，固定了一個(gè)磁傳感器，它與主軸驅(qū)動(dòng)裝置相連。聯(lián)軸節(jié)的右連接件與滾珠絲杠 3 用鍵相連，由滾珠絲杠 螺母 4 和螺母 7 驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。采用這種連接辦法不用開(kāi)鍵槽，沒(méi)有間隙。左支撐為成對(duì)的向心推力球軸 承，其精度為 D 級(jí)，背靠背安裝，大口向外，承受徑向和軸向雙向載荷，預(yù)緊力為 1kN。在兩個(gè)螺母間安裝兩個(gè)適當(dāng)厚度的半圓墊圈 6，以消除絲杠和螺母間的間隙，并適當(dāng)?shù)仡A(yù)緊，以提高傳動(dòng)剛度。電機(jī)軸 2 與軸套 3之間采用錐環(huán)無(wú)鍵連接結(jié)構(gòu)， 4 為相互配合的錐環(huán)。 第 2 章 加工中心概述 16 圖 27 Z 軸進(jìn)給裝置中電機(jī)軸與滾珠絲杠的連接結(jié)構(gòu) 高精度十字聯(lián)軸器由三個(gè)元件組成，其中與電機(jī)軸連接的軸套 3 的端面有中心對(duì)稱的凸鍵，與絲杠連接的軸套 6 上開(kāi)有中心對(duì)稱的端面鍵槽，中間一件聯(lián)軸節(jié) 5 的兩端上有中心對(duì)稱且互相垂直的凸鍵和鍵槽，它們分別與件 3 和件 6 相配合 ，用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。直流伺服電機(jī)是可控硅控制的脈寬調(diào)速伺服電機(jī)，它具有調(diào)速范圍寬、扭矩大和響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。 圖 28 Pp，在位置偏差檢測(cè)器 內(nèi)與位置檢測(cè)器送來(lái)的反饋脈沖 P1 比較，其差值為 Pe，經(jīng)數(shù) 模轉(zhuǎn)換器(D／ A)轉(zhuǎn)換為差值的模擬電壓 Ue?；c床身之間為矩形導(dǎo)軌。 （ 2）變頻器 —交流電機(jī) —1~2 機(jī)械變速 —主軸部件 這種配置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝調(diào)試方便，且在傳動(dòng)上能滿足轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的輸出要求，但其調(diào)速范圍及特性相對(duì)于交、直流主軸電機(jī)系統(tǒng)而言要差一些。這種主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸 “合二為一 ”的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，使主軸部件從機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)和一拖學(xué)院 20 整體結(jié)構(gòu) 中相對(duì) 獨(dú)立出 來(lái)，因 此可做 成 “主 軸單元 ” ，俗稱 “ 電主軸 ”(ElectricSpindle,Motor Spindle)。主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀都已標(biāo)準(zhǔn)化，圖 3－ 0 所示為普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床所通用的幾種主軸端部的結(jié)構(gòu)形式。將滾動(dòng)軸承進(jìn)行適當(dāng)預(yù)緊，使?jié)L動(dòng)體與內(nèi)外圈滾道在接觸處產(chǎn)生一定量的預(yù)變形，就可使受載后承載的滾動(dòng)體數(shù)量增多，受力趨向均勻，從而提高軸承承載能力和剛度，有利于減少主軸回轉(zhuǎn)軸線的漂移，提高旋轉(zhuǎn)精度。 滾動(dòng)軸承的精度 主軸部件所用滾動(dòng)軸承的精度有高級(jí) E、精密級(jí) D、特精 級(jí) C 和超精級(jí) B。 主軸軸承的支撐 形式 第 3 章 立式加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng) 方案的確定 23 主軸軸承的支撐形式主要取決于主軸轉(zhuǎn)速特性的速度因素和對(duì)主軸剛度的要求。 （ 3）前后支撐分別采用雙列和單列圓錐滾子軸承 (見(jiàn)圖 9－ 8（ c） ) 這種軸承的徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其是可承受較強(qiáng)的動(dòng)載荷。主軸準(zhǔn)停換刀如圖 9－ 9 所示。 為了保證數(shù)控加工中心的定 位精度和輪廓的加工精度，應(yīng)對(duì)垂直進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的精度、靈敏度、穩(wěn)定性有相應(yīng)要求。 措施 1 保證進(jìn)給系統(tǒng)中滾珠絲杠螺母、蝸輪蝸桿和支承結(jié)構(gòu)等各部件的加工精度 ； 措施 2 在傳動(dòng)鏈中加入減速齒輪 或 同步帶傳動(dòng) ，以 減小脈沖當(dāng)量， 從設(shè)計(jì)角度提高傳動(dòng)精度 ； 措施 3 預(yù)緊支撐絲杠的軸承 ，以 消除齒輪、蝸輪傳動(dòng)件間隙