談加工中心的組成與分類及其主要加工對(duì)象
加工中心(machining center, MC..)是指一種備有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，且能對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的精工機(jī)床。 1.加工中心的組成與分類 加工中心由主軸頭、換刀機(jī)構(gòu)及刀庫(kù)、立柱、立柱底座、工作臺(tái)、工作臺(tái)底座等組成，如圖8. 20所示。加工中心的精工系統(tǒng)能使其按照不同工序自動(dòng)選擇和更換刀具，能自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其他輔助功能，能依次完成.工件多個(gè)表面上多個(gè)工序的加工。 根據(jù)主軸在加工的空間位置，加工中心一般分為立式加工中心和臥式加工中心。立式加工中心的主軸垂直于水平面，能完成銑、鉆、鉸、攻螺紋和切削螺紋等工序。立式加工中心最少是三軸二聯(lián)動(dòng)，一般可實(shí)現(xiàn)三軸三聯(lián)動(dòng)，有的可實(shí)現(xiàn)五軸、六軸控制。立式加工中心最適合加工高度方向尺寸相對(duì)較小的工件。臥式加工中心的主軸是水平的。一般的臥式加工中心有3^}5個(gè)坐標(biāo)軸，且常配有一個(gè)回轉(zhuǎn)軸。它的刀庫(kù)容量一般較大(有的刀庫(kù)存放有幾百把刀具)。臥式加工中心的結(jié)構(gòu)比立式加工中心復(fù)雜，價(jià)格較高，占地面積和體積較大。臥式加工中心適合于加工箱體類零件。 2.加工中心的主要加工對(duì)象 加工中心適于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求較高、工序較多、需用多種普通機(jī)床和眾多工裝、刀具，經(jīng)多次裝夾、調(diào)整才能加工完成的零件。其主要加工對(duì)象可分為以下幾類。 1)既有孔系又有平面的零件 CNC加工中心的自動(dòng)換刀裝置，可在一次安裝中完成零件上平面的銑削、孔系的幢削、鉆、擴(kuò)、鉸、及攻螺紋等多工步加工。加工部位不必在一個(gè)平面上。加工中心的加工******對(duì)象是既有孔系又有平面的零件，如盤套類、箱體類零件。 (1)如圖8. 21所示，盤套類零件多指帶有徑向孔或鍵槽、端面，有分布孔系以及有曲面的零件，如帶法蘭的軸套、帶有方頭或鍵槽的軸類零件等。端面有分布孔系、曲面的盤套類零件宜選用立式加工中心，有徑向孔的可選用臥式加工中心。 (2)箱體類零件如圖8. 22所示，箱體類零件多指具有多孔系，內(nèi)部有型腔或空腔，在長(zhǎng)、寬、高方向有必定份額的零件。這類零件在機(jī)床、轎車、飛機(jī)等職業(yè)較多，如轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱體，減速機(jī)箱體、機(jī)床的主軸箱、柴油機(jī)缸體等。箱體類零件一般需進(jìn)行平面、孔系、輪廓的多工位加工，其公差要求尤其幾何公差要求較嚴(yán)，一般要經(jīng)過(guò)幢、銑、鉆、擴(kuò)、鉸、惚、攻螺紋等工序。在普通機(jī)床上需多次裝夾、找正、測(cè)量，導(dǎo)致加工工藝復(fù)雜，加工周期長(zhǎng)，成本高，而且更重要的是精度難以保證。如果箱體類零件在零件加工中心上加工，一次裝夾可以完成普通機(jī)床60 % -- 95%的工序內(nèi)容，零件各項(xiàng)精度一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定，且可縮短生產(chǎn)周期，降低成本。對(duì)于加工工位較多，工作臺(tái)需要多次旋轉(zhuǎn)角度才能完成的零件，一般選用臥式加工中心。而對(duì)于需要加工工位較少，跨距不大的零件，一般可選立式加工中心。 2)外形不規(guī)則零件 異形件是外形不規(guī)則的零件，大多數(shù)需進(jìn)行點(diǎn)、線、面多工位混合加工，例如支架、樣板、靠模支架、基座等，如圖8. 23所示的支架。由于此類零件的外形不規(guī)則，一般剛性較差，加.工時(shí)難以控制夾緊力及切削變形，很難保證加工精度，因此在普通機(jī)床上加工時(shí)只能采取工序分散原則來(lái)安排加工工藝，需較多的工裝，加工周期長(zhǎng)。如采用加.T中心加工，則可利用其.工序集中，可實(shí)現(xiàn)多工位點(diǎn)、線、面混合加工的特點(diǎn)，采用合理的工藝措施，通過(guò)一兩次裝夾，便可完成大部分(甚至全部)的加工工作。 3)復(fù)雜曲面類零件 加工中心可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)凸輪類、葉輪類和模具類等由復(fù)雜曲線、曲面組成零件的加工。（1）葉輪類零件。葉輪多是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)、空氣壓縮機(jī)、船舶水下推進(jìn)器等的重要組成部分，該類零件除具有一般曲面加工的特點(diǎn)外，還存在通道狹窄，刀具很容易與加工表面和鄰近曲面產(chǎn)生干涉等眾多加工難點(diǎn)。圖8. 24所示是葉輪，它的葉面是一個(gè)典型的三維空間曲面，加工這樣的型面，可采用四軸以上聯(lián)動(dòng)的加工中心。從加工的可能性來(lái)講，對(duì)于復(fù)雜曲面類零件，在不出現(xiàn)加工盲區(qū)或加一工過(guò)切時(shí)，復(fù)雜曲面可采用球頭銑刀進(jìn)行三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，加工精度較高，但效率較低。若工件(如整體葉輪)等存在加工盲區(qū)或加工過(guò)切，就必須考慮采用四坐標(biāo)或五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的機(jī)床。(2)凸輪類零件。這類零件包括各種曲線的盤形凸輪(圖8.25),圓柱凸輪、圓錐凸輪和端面凸輪等，可根據(jù)凸輪表面的復(fù)雜程度，選用三軸1四軸或五軸聯(lián)動(dòng)的加工中心進(jìn)行加工。 (3)模具類零件。模具常見的有鍛壓模具、鑄造模具、橡膠模具和注塑模具等。圖8. 26所示為螺旋齒輪鍛壓模具。利用精工加工中心進(jìn)行模具加工時(shí)，由于工序高度集中，動(dòng)模、靜模等關(guān)鍵件的精加工基本上是通過(guò)一次安裝便能全部完成，尺寸累積誤差及修配工作量小。并且模具的可復(fù)制性強(qiáng)，互換性好。 4)加工精度要求高的中、小批量零件 對(duì)加工精度要求較高的中、小批量零件，由于高速加工中心具有加工尺寸穩(wěn)定、精度高的優(yōu)點(diǎn)，容易保證零件尺寸精度和形位精度.而且可得到很好的互換性。 5)周期性投產(chǎn)的零件運(yùn)用加工中心加工零件時(shí)，所需下時(shí)主要包含根本時(shí)刻和預(yù)備時(shí)刻，并且預(yù)備時(shí)刻占很大份額。如技術(shù)預(yù)備、程序編制、零件首件試切等，這些時(shí)刻通常相當(dāng)于單件加工根本時(shí)刻的幾十倍。但加工中心可以將這些預(yù)備時(shí)刻對(duì)應(yīng)的內(nèi)容儲(chǔ)存起來(lái)，供今后重復(fù)運(yùn)用。這樣對(duì)周期性投產(chǎn)的零件，生產(chǎn)周期就可以大為縮短。 6)新產(chǎn)品試制中的零件 在新產(chǎn)品定型之前，零件需要經(jīng)過(guò)反復(fù)地試驗(yàn)、調(diào)整和改進(jìn)。選擇加工中心試制零件，能夠省去許多用通用機(jī)床加工所需的試制工裝。當(dāng)零件需要修改時(shí)，只需修改相應(yīng)的程序及適當(dāng)?shù)卣{(diào)整夾具、刀具即可，縮短了試制周期，降低了成本。