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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、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。加工中心的數(shù)控系統(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)1：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。它的刀庫容量一般較大（有的刀庫存放有幾百把刀具）。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

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、孔系的鏜削、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。加工中心的加工首選對(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、寬、高方向有一定比例的零件。這類零件在機(jī)床、汽車、飛機(jī)等行業(yè)較多，如汽車的發(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)過鏜、銑、鉆、擴(kuò)、鉸、锪、攻螺紋等工序。在普通機(jī)床上需多次裝夾、找正、測量，導(dǎo)致加丁丁.藝復(fù)雜，加工周期長，成本高，而且更重要的是精度難以保證。如果箱體類零件在加工中心上加工，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，加丁時(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安排加工工藝，需較多的工裝，加工周期長。如采用加工中心加工，則可利用其X序集中，可實(shí)現(xiàn) 多工位點(diǎn)、線、面混合加丁的特點(diǎn)，采用合理的工藝措施，通過一兩次裝夾，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。從加工的可能性來講，對(duì)于復(fù)雜曲面類零件，在不出現(xiàn)加工盲區(qū)或加工過切時(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T.盲區(qū)或加工過切，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、四軸或五軸聯(lián)動(dòng)的加丁中心進(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)加丁精度要求較高的中、小批量零件，由于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

利用加工中心加工零件時(shí)，所需丁.時(shí)主要包括基本時(shí)間和準(zhǔn)備時(shí)間，而且準(zhǔn)備時(shí)間占很大比例。如工藝準(zhǔn)備、程序編制、零件首件試切等，這些時(shí)間一般相當(dāng)于單件加工基本時(shí)間的幾十倍。但加工中心可以將這些準(zhǔn)備時(shí)間對(duì)應(yīng)的內(nèi)容儲(chǔ)存起來，供以后反復(fù)使用。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)品試制屮的零件

在新產(chǎn)品定型之前，零件需要經(jīng)過反復(fù)地試驗(yàn)、調(diào)整和改進(jìn)。選擇加丁_中心試制零件，能夠省去許多用通用機(jī)床加工所需的試制丁裝。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)?調(diào)整夾具、刀具即可，縮短了試制周期，降低了成本。

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