数控加工中心简介

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2) 卧式加工中心 卧式加工中心指主轴轴线为水平状态设置的加工中 如图所示。 心，如图所示。卧式加工中心一般具有分度转台或数控转 卧式加工中心一般都具有三至五个运动坐标， 台。卧式加工中心一般都具有三至五个运动坐标，常见的 是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标， 是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标，它能够使工件 在一次装夹后完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加 最适合加工箱体类零件。也可作多个坐标的联合运动， 工，最适合加工箱体类零件。也可作多个坐标的联合运动， 以便加工复杂的空间曲面。 以便加工复杂的空间曲面。 卧式加工中心调试程序及试切时不便观察， 卧式加工中心调试程序及试切时不便观察，加工时 不便监视，零件装夹和测量不方便，但加工时排屑容易， 不便监视，零件装夹和测量不方便，但加工时排屑容易， 对加工有利。 对加工有利。 与立式加工中心相比，卧式加工中心的结构复杂， 与立式加工中心相比，卧式加工中心的结构复杂， 占地面积大，价格也较高。 占地面积大，价格也较高。
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加工类零件，如图所示。
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(5) 雕刻图案类零件，如图所示。 雕刻图案类零件，如图所示。
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3．工序集中带来的问题 ． 加工中心的工序集中加工方式固然有其独特的优点， 加工中心的工序集中加工方式固然有其独特的优点， 但也带来了一些问题， 但也带来了一些问题，如： (1) 粗加工后直接进入精加工阶段，工件的温升来 粗加工后直接进入精加工阶段， 不及回复，冷却后尺寸会有所变动。 不及回复，冷却后尺寸会有所变动。 (2) 工件由毛坯直接加工为成品，一次装夹中金属 工件由毛坯直接加工为成品， 切除量大，几何形状变化大，没有释放应力的过程， 切除量大，几何形状变化大，没有释放应力的过程，加工 一段时间后内应力释放，将会使工件变形。 一段时间后内应力释放，将会使工件变形。 (3) 切削不断屑，切屑的堆积、缠绕等会影响加工 切削不断屑，切屑的堆积、 的顺利进行及零件的表面质量，甚至使刀具损坏， 的顺利进行及零件的表面质量，甚至使刀具损坏，工件报 废。 (4) 装夹零件的夹具必须满足既能克服粗加工大的 切削力，又能在精加工中准确定位的要求， 切削力，又能在精加工中准确定位的要求，而且零件夹紧 变形要小。 变形要小。
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5.1.2 工艺特点及加工对象 1．适合于加工中心加工的零件 ． （1）周期性重复投产的零件。 ）周期性重复投产的零件。 (2) 高效、高精度工件。 高效、高精度工件。 (3) 合适批量的工件。 合适批量的工件。 (4) 工位和工序可集中的工件。 工位和工序可集中的工件。 (5) 形状复杂的零件。 形状复杂的零件。 (6) 难测量的零件。 难测量的零件。 2．按零件形状特点分类适合于加工中心加工的零 ． 件 (1) 箱体类零件，如图所示。 箱体类零件，如图所示。
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5.1.3 加工中心的分类 1．按照机床结构分类 ． 1) 立式加工中心 立式加工中心指主轴轴线为垂直状态设置的加工中 心，如图所示。其结构形式多为固定立柱式，工作台为长 如图所示。其结构形式多为固定立柱式， 方形，无分度回转功能，适合加工盘、 板类零件。 方形，无分度回转功能，适合加工盘、套、板类零件。一 般具有三个直线运动坐标， 般具有三个直线运动坐标，并可在工作台上安装一个水平 轴的数控回转台，用以加工螺旋线零件。 轴的数控回转台，用以加工螺旋线零件。 立式加工中心装夹工件方便，便于操作， 立式加工中心装夹工件方便，便于操作，易于观察 加工情况，但加工时切屑不易排除，且受立柱高度和换刀 加工情况，但加工时切屑不易排除， 装置的限制，不能加工太高的零件。 装置的限制，不能加工太高的零件。
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箱体类零件是指具有一个以上的孔系， 箱体类零件是指具有一个以上的孔系，并有较多型 腔的零件。这类零件在机械、汽车、 腔的零件。这类零件在机械、汽车、飞机等领域的产品中 应用较多，如汽车的发动机缸体、变速箱体， 应用较多，如汽车的发动机缸体、变速箱体，机床的床头 主轴箱，柴油机缸体，齿轮泵壳体等。 箱、主轴箱，柴油机缸体，齿轮泵壳体等。 箱体类零件在加工中心上加工，一次装夹可以完成 箱体类零件在加工中心上加工， 普通机床 60%～95%的工序内容 的工序内容， 普通机床 60%～95%的工序内容，零件各项精度一致性 质量稳定，同时可缩短生产周期，降低成本。 好，质量稳定，同时可缩短生产周期，降低成本。对于加 工工位较多，工作台需多次旋转角度才能完成的零件， 工工位较多，工作台需多次旋转角度才能完成的零件，一 般选用卧式加工中心；当加工的工位较少，且跨距不大时， 般选用卧式加工中心；当加工的工位较少，且跨距不大时， 可选立式加工中心，从一端进行加工。 可选立式加工中心，从一端进行加工。 (2) 复杂曲面，如图所示。 复杂曲面，如图所示。
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3) 龙门式加工中心 龙门式加工中心的形状与龙门铣床相似(如图 龙门式加工中心的形状与龙门铣床相似 如图 所示)，主轴多为垂直设置(也有水平设置 也有水平设置)， 所示 ，主轴多为垂直设置 也有水平设置 ，除自 动换刀装置外，还带有可更换的主轴附件， 动换刀装置外，还带有可更换的主轴附件，数控 装置的功能也较齐全，能够一机多用， 装置的功能也较齐全，能够一机多用，尤其适用 于加工大型或形状复杂的零件，如飞机上的梁、 于加工大型或形状复杂的零件，如飞机上的梁、 壁板等。 框、壁板等。
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加工中心是一种综合加工能力较强的设备， 加工中心是一种综合加工能力较强的设备，工件一次 装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高， 装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，如果加工 中等加工难度的批量工件，其效率是普通加工设备的5～ 中等加工难度的批量工件，其效率是普通加工设备的 ～ 10倍。特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，而 倍 特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工， 且对形状较复杂、 且对形状较复杂、精度要求高的单件或中小批量加工更为 适用。因此， 适用。因此，加工中心是从一个方面判断企业技术能力和 工艺水平高低的标志。 工艺水平高低的标志。 加工中心设置有存放着不同数量的各种刀具或检具 的刀库，在加工过程中由程序控制自动选用和更换。 的刀库，在加工过程中由程序控制自动选用和更换。这是 它与数控铣床、数控镗床的主要区别。 它与数控铣床、数控镗床的主要区别。加工中心为了加工 出所需零件形状，至少要有三个坐标运动， 出所需零件形状，至少要有三个坐标运动，即由三个直线 运动坐标X、 、 和三个转动坐标 和三个转动坐标A、 、 适当组合而 运动坐标 、Y、Z和三个转动坐标 、B、C适当组合而 多者能达十几个运动坐标。 成，多者能达十几个运动坐标。加工中心与普通数控机床 相比结构较复杂，控制系统功能较多。 相比结构较复杂，控制系统功能较多。
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第5章 加工中心编程
5.1 加工中心简介
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5.1 加工中心简介 5.1.1 概述 加工中心是备有刀库，并能自动更换刀具， 加工中心是备有刀库，并能自动更换刀具，对工件 进行多工序加工的数字控制机床(本书介绍的加工中心是 进行多工序加工的数字控制机床 本书介绍的加工中心是 指镗铣类加工中心)。 指镗铣类加工中心 。 工件经一次装夹后， 工件经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不 同工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、 同工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进 给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能， 给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完 成工件几个面上多工序的加工。 成工件几个面上多工序的加工。加工中心由于工序的集中 和自动换刀，减少了工件的装夹、测量和机床调整等时间， 和自动换刀，减少了工件的装夹、测量和机床调整等时间， 使机床的切削时间达到机床开动时间的 左右(普通机 使机床的切削时间达到机床开动时间的 80%左右 普通机 左右 床仅为 床仅为 15%～20%)；同时也减少了工序之间的工件周转、 ～ ；同时也减少了工序之间的工件周转、 搬运和存放时间，缩短了生产周期，具有明显的经济效果。 搬运和存放时间，缩短了生产周期，具有明显的经济效果。
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其控制功能最少可实现三轴联动控制， 其控制功能最少可实现三轴联动控制，实现刀具运 动直线插补和圆弧插补，多的可实现五轴联动、 动直线插补和圆弧插补，多的可实现五轴联动、六轴联动 以及螺旋线插补。加工中心还具有不同的辅助功能， 以及螺旋线插补。加工中心还具有不同的辅助功能，如各 种加工固定循环、自动对刀、刀具半径及长度补偿、 种加工固定循环、自动对刀、刀具半径及长度补偿、等， 它们对于提高机床的加工效率， 它们对于提高机床的加工效率，保证产品的加工精度和质 量等都是普通加工设备无法相比的。 量等都是普通加工设备无法相比的。 与普通数控机床相比， 与普通数控机床相比，加工中心具有以下几个突出 特点： 特点： (1) 全封闭 半封闭防护。 全封闭/半封闭防护 半封闭防护。 (2) 工序集中，加工连续进行。 工序集中，加工连续进行。 (3) 使用多把刀具，刀具自动交换。 使用多把刀具，刀具自动交换。 (4) 使用多个工作台，工作台自动交换。 使用多个工作台，工作台自动交换。 (5) 功能强大，趋向复合加工。 功能强大，趋向复合加工。 (6) 高自动化、高精度、高效率。 高自动化、高精度、高效率。
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3) 转塔式刀库加工中心 用转塔实现换刀是最早实现的自动换刀方式。 用转塔实现换刀是最早实现的自动换刀方式。一般 在孔加工的加工中心上采用转塔式刀库， 在孔加工的加工中心上采用转塔式刀库，换刀动作直接由 转塔式刀库的转动完成。 转塔式刀库的转动完成。一般情况下转塔式刀库所能更换 的刀具数量较少。 的刀具数量较少。 3、按功能特征分 、 （1）镗铣加工中心 ） 镗铣加工中心和龙门式加工中心，以镗铣加工中心为主， 镗铣加工中心和龙门式加工中心，以镗铣加工中心为主， 适用于箱体、 适用于箱体、壳体加工及各种复杂零件的特殊曲线和曲面 轮廓的多工序加工，适用于多品种、小批量的生产方式。 轮廓的多工序加工，适用于多品种、小批量的生产方式。 （2）钻削加工中心 ） 以钻削为主，刀库形式以转塔头形式为主， 以钻削为主，刀库形式以转塔头形式为主，适用于 小批量零件的钻孔、扩孔、铰孔、 中、小批量零件的钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及连续轮廓 铣削等多工序加工。 铣削等多工序加工。