【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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)可一拖學(xué)院 7 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，通過彩色顯示器與手動(dòng)操作鍵盤的配合，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。 加工中心的分類 按加工工序 分類 ，可分為 兩大類 （ 1）鏜銑 （ 2）車銑 按換刀形式分類 1 該加工中心的換刀裝置 (AutomaticToolChanger)是由刀庫(kù)和機(jī)械手組成的，并由機(jī)械手來完成換刀工作。這是加工中心最普遍采用的形式， JCS—018A型立式加工中心就屬于這一類。 2） 無機(jī)械手的加工中心的換刀是通過刀庫(kù)和主軸箱的配合動(dòng)作來完成的，一般是采用把刀庫(kù)放在主軸箱可以運(yùn)動(dòng)到的位置，或者是整個(gè)刀庫(kù)或某一刀位能移動(dòng)到主軸箱可以到達(dá)的位置的辦法。刀庫(kù)中刀具存放位置方向與主軸裝 刀方向一致。換刀時(shí)，主軸運(yùn)動(dòng)到刀位上的換刀位置，由主軸直接取走或放回刀具。采用 40 號(hào)以下刀柄的小型加工中心多為這種無機(jī)械手式的， XH754 型臥式加工中心就是這一類型。 第 2 章 加工中心概述 8 3 小型立式加工中心一般采用轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)形式，它主要以孔加工為主。ZH5120 型立式鉆削加工中心就是轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)式加工中心。 按數(shù)控系統(tǒng)分類 按數(shù)控系統(tǒng)的不同有兩種分類方法：一種可分為兩坐標(biāo)加工中心、三坐標(biāo)加工中心和多坐標(biāo)加工中心；另一種可分為半閉環(huán)加工中心和全閉環(huán)加工中心。 按控制軸數(shù)分類 按控制軸數(shù)可分為： （ 1）三軸加工中心 （ 2）四軸加工中心 （ 3） 五軸加工 中心。 按主軸與工作臺(tái)相對(duì)位置分類 (1)臥式加工中心 是指主軸軸線與工作臺(tái)平行設(shè)置的加工中心，主要適用于加工箱體類零件。 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。 (2)立式加工中心 是指主軸軸線與工作臺(tái)垂直設(shè)置的加工中心，主要適用于加工板類、盤類、模具及小 型殼體類復(fù)雜零件。 立式加工中心一般不帶轉(zhuǎn)臺(tái)，僅作頂面加工。 一拖學(xué)院 9 此外，還有帶立、臥兩個(gè)主軸的復(fù)合式加工中心，和主軸能調(diào)整成臥軸或立軸的立臥可調(diào)式加工中心，它們能對(duì)工件進(jìn)行五個(gè)面的加工。 (3)萬能加工中心 (又稱多軸聯(lián)動(dòng)型加工中心 ) 是指通過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。適用于具有復(fù)雜空間曲面的葉輪 轉(zhuǎn)子、 模具 、刃具等工件的加工。 多工序集中加工的形式擴(kuò)展到了其他類型數(shù)控機(jī)床，例如車削中心，它是在數(shù)控車床 上配置多個(gè)自動(dòng)換刀裝置，能控制三個(gè)以上的坐標(biāo)，除車削外，主軸可以停轉(zhuǎn)或分度，而由刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行銑削、鉆削、鉸孔和攻絲等工序，適于加工復(fù)雜的旋轉(zhuǎn) 體零件。 加工中心的用途 用途：加工中心承擔(dān)精密、復(fù)雜的多任務(wù)加工。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)等姐合成無人化工廠。 加工中心的構(gòu)成 加工中心有各種類型，雖然外形結(jié)構(gòu)各異，但總體上是由以下幾大部分組成。 （ 1） 基礎(chǔ)部件 由床身、立柱和工作臺(tái)等大件組成，它們是加工中心結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)部件。這些大件有鑄鐵件，也有焊接的鋼結(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，因此必須具備更高的靜動(dòng)剛度，也是加工中心中質(zhì)量和體積最大的部件 。 （ 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。主軸的啟動(dòng)、停止等動(dòng)作和轉(zhuǎn)速均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具進(jìn)行切削。主軸部件是切削加工的功率輸出部件，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。 （ 3） 數(shù)控系統(tǒng) 由 CNC 裝置、可編程序控制器、伺眼驅(qū)動(dòng)裝置以及電動(dòng)機(jī)等部分組成．是加工中心執(zhí)行順序控制動(dòng)作和控制加工過程的中心． （ 4） 自動(dòng)換刀裝置 （ ATC） 加工中心與一般數(shù)控機(jī)床的顯著區(qū)別是具有對(duì)零件進(jìn)行多工序加工的能力，有一套自動(dòng)換刀裝置。 加工中心 的結(jié)構(gòu)如圖 2— 1 所示。 圖 2— 1 l底座 2立柱 3X 軸伺服驅(qū)動(dòng) 4Y 軸伺服驅(qū)動(dòng) 5Z 軸伺服驅(qū)動(dòng) 6十字滑臺(tái)與工作臺(tái) 7操作箱 8斗簽式刀庫(kù) 9主軸 10主軸箱 11Z 向防護(hù)罩 12水箱 13排屑裝置 14整體防護(hù) 15電器柜 16X 向?qū)к壏雷o(hù) 17Y 向?qū)к壏雷o(hù) 18氣動(dòng)與潤(rùn)滑 一拖學(xué)院 11 JCS— 018A 型加工中心的傳動(dòng)系統(tǒng) JCS— 018A 型加工中心的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 22 所示，它存在五條傳動(dòng)鏈：主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈，縱向、橫向、垂直方向傳動(dòng)鏈，刀庫(kù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。它們分別用來實(shí)現(xiàn)刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) ，主軸箱的升降運(yùn)動(dòng)以及選擇刀具時(shí)刀庫(kù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 圖 22 JCS—018A 型加工中心傳動(dòng)系統(tǒng) 圖 22 JCS— 018A 型加工中心主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) 主軸電動(dòng)機(jī)通過一對(duì)同步帶輪將運(yùn)動(dòng)傳給主軸，使主軸在 ～ 2250r／ min 主軸電動(dòng)機(jī)采用了 FANUCAC12 型交流伺服電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī) 30min 超載第 2 章 加工中心概述 12 時(shí)的最大輸出功率為 15kW，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的最大輸出功率為 11kW，計(jì)算轉(zhuǎn)速為1500r／ min。 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。 圖 23 為該加工中心的功率、扭矩特性曲線，圖中實(shí)線為電動(dòng)機(jī)的特性，虛線為主軸的特性。其功率特性曲線如圖 23（ a）所示，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為45～ 4500r／ min，其中在 750～ 4500r／ min 轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)為恒功率區(qū)域。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過 1／ 2 齒形帶輪傳給主軸，主軸的轉(zhuǎn)速范圍為 ～ 2250r／ min，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 375r／ min，轉(zhuǎn)速在 375 2250r／ min 的范圍內(nèi)為主軸的恒功率（ 30min 超載）。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，電動(dòng)機(jī) 30min 超載時(shí)的最大輸出扭矩為 178。 M。主軸恒功率區(qū)域的轉(zhuǎn)速范圍為～ 375r／ min，最大輸出扭矩分別為 140N178。 M 和 191N178。 M。 圖 23 JCS—018A 型加工中心的功率、扭矩特性曲線 (a)功率特性曲線； (b)扭矩特性曲線 JCS— 018型加工中心進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) JCS— 018A 型加工中心沿 X、 Y、 Z 三個(gè)坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分別是由三臺(tái)功率為 的 FANUCBESKDC15 型寬調(diào)速直流伺服電機(jī)直接帶動(dòng)滾珠絲杠旋一拖學(xué)院 13 該立式加工中心 X、 Y 軸的快速移動(dòng)速度為 14m／ min， Z 軸的快移速度為 10m／ min。由于主軸箱垂直運(yùn)動(dòng)，為防止?jié)L珠絲杠因不能自鎖而使主軸箱下滑， Z 由于機(jī)床基礎(chǔ)件剛度高，且采用貼塑導(dǎo)軌，因此，機(jī)床在高速移動(dòng)時(shí)振動(dòng)小，低速移動(dòng)時(shí)無爬行，并有高的精度和穩(wěn)定性。 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。前支撐按預(yù)加載荷計(jì)算的預(yù)緊量由預(yù)緊螺母 5 來調(diào)整。后支撐 6 為一對(duì)小口相對(duì)配置的角接觸球軸承，它們只承受徑向載荷，因此軸承外圈不需要定位。該主軸選擇的軸承類型和配置形式滿足主軸高轉(zhuǎn)速和承受較大