【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成熟的應(yīng)用。全數(shù)字交流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機(jī)、直線電機(jī)，高性能的直線滾動(dòng)組件，高精度主軸單 元等功能部件推廣應(yīng)用，極大的提高數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。 加工中心 加工中心是 在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上加上刀庫(kù)及自動(dòng)換刀裝置或多個(gè)工作臺(tái)，集數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的功能于一身的一種由計(jì)算機(jī)來(lái)控制的高效、高自動(dòng)化的機(jī)床。工件在一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工的需要，自動(dòng)選擇和更換刀具，根據(jù)粗精加工的不同要求自動(dòng)改變機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡和其他輔助功能，一次完成多工序的加工。減少了工件的裝夾、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整等時(shí)間，使機(jī)床的切削時(shí)間達(dá)到機(jī)床開(kāi)動(dòng)時(shí)間的 80%左右（普通機(jī)床僅為 15%～ 20%） ；同時(shí)也減少了工序之間的工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，縮短了生產(chǎn)周期，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。加工中心適用于零件形狀比較復(fù)雜、精度要求較高、產(chǎn)品更換 頻繁的中小批量生產(chǎn)。 加工中心 的 組成 加工中心自問(wèn)世至今已有三十多年，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)各異，但從總體來(lái)看主要由以下幾大部分組成。 （ 1） 基礎(chǔ)部件 。 基礎(chǔ)部件由床身、立柱和工作臺(tái)等組成，它是加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，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 是加工中心體積和質(zhì)量最大的部件。 （ 2） 主軸部件。 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。主軸是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣對(duì)加工中心的性能有很大影響。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 （ 3） 伺服系統(tǒng)。 伺服系統(tǒng)主要是進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，其作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，其性能是決定機(jī)床的加工精度、表面精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率的主要因素之一。加工中心普遍采用半閉環(huán)、閉環(huán)和開(kāi)環(huán)三種控制方式。 （ 4） 數(shù)控系統(tǒng)（ CNC）。 加工中心的數(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。 （ 5） 自動(dòng)換刀系統(tǒng)（ ATC）。 自動(dòng)換刀系統(tǒng)是由刀庫(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 。 （ 6） 輔助裝置。 輔助裝置包括潤(rùn)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，因此也是加工中心不可缺少的部分。 加工中 心的 特點(diǎn) （ 1）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。 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 —— 蝸輪條；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)都采用交流伺服系統(tǒng)，速度可從（ 10～ 2020） r/min 無(wú)級(jí)變速。 ④ 加工中心的導(dǎo)軌都采用了耐磨損材料和新的結(jié)構(gòu)，能長(zhǎng)期地保持導(dǎo)軌的精度，在高速切削下，保證運(yùn)動(dòng)部件不振動(dòng)，低速進(jìn)給時(shí)保證 不爬行及運(yùn)動(dòng)中的西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 高靈敏度。 ⑤ 設(shè)置有刀庫(kù)和換刀機(jī)構(gòu)。具有儲(chǔ)存加工所需刀具的刀庫(kù)，它用于儲(chǔ)存刀具并根據(jù)要求將各工 序所用的刀具運(yùn)送到取刀位置；具有自動(dòng)裝卸刀具的機(jī)械手。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，也可以通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)刀具壽命進(jìn)行管理。 ⑥ 具有主軸準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)、刀桿自動(dòng)夾緊松開(kāi)機(jī)構(gòu)和刀柄切屑自動(dòng)清理裝置。這是加工中心機(jī)床主軸部件中三個(gè)主要組成部分，也是加工中心機(jī)床能夠順利地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀所需具備的結(jié)構(gòu)保證。此外，還具有自動(dòng)排屑、自動(dòng)潤(rùn)滑、自動(dòng)報(bào)警和工作臺(tái)自動(dòng)交 換的系統(tǒng)等。 （ 2）加工特點(diǎn) ① 全封閉防護(hù)，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，減少了人為干擾，故加工精度更高，加工質(zhì)量更加穩(wěn)定。 ② 能自動(dòng)進(jìn)行刀具更換，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)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。 ③ 工序集中，加工連續(xù)進(jìn)行。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)更多表面、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)。 ④ 加工中心能自動(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)軌跡及其他輔助機(jī)能。 ⑤ 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)量以及觀察西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 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。 ⑥ 功能強(qiáng)大，趨向復(fù)合加工，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，而且能快速實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 ⑦ 經(jīng)濟(jì)效益高，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。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 、小批量生產(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。并且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)和工裝夾具、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。 由于加工中心具有上述機(jī)能，因而可以大大減少工件裝夾、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整時(shí)間，減少工件的周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，使機(jī)床的切削時(shí)間利用率高于普通機(jī)床 3～ 4 倍，大大提高了生產(chǎn)率，尤 其是在加工形狀比較復(fù)雜、精度要求較高、品種更換頻繁的工件時(shí)，更具有良好的經(jīng)濟(jì)性。 2 加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)方案 確定 加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)概述 加工中心要完成對(duì)工件的多工序加工，必須要在加工過(guò)程中自動(dòng)更換刀具，為完成這項(xiàng)工作而設(shè)置的儲(chǔ)存及更換刀具的系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為自動(dòng)換刀系統(tǒng)。自動(dòng)換刀系統(tǒng)中的刀庫(kù)，換刀 的 可靠性，即換刀速度直接影響到加工中心的工作效率。 利用刀庫(kù)換刀，是目前加工中心中大量使用的換刀方式。由于有了刀庫(kù)，機(jī)床只要一個(gè)固定主軸夾持刀具，有利于提高主軸剛度。獨(dú)立的刀庫(kù)大大增加了刀具的儲(chǔ)存數(shù)量，有利于擴(kuò)大 機(jī)床的功能，并能較好地 減少 各種影響加工精度的干擾。 自動(dòng)換刀系統(tǒng)方案 確定 刀庫(kù)方案的確定 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院