談加工中心的組成與分類及其主要加工對象
加工中心(machining center, MC..)是指一種備有刀庫和自動換刀裝置，且能對工件進行多工序加工的精工機床。 1.加工中心的組成與分類 加工中心由主軸頭、換刀機構及刀庫、立柱、立柱底座、工作臺、工作臺底座等組成，如圖8. 20所示。加工中心的精工系統能使其按照不同工序自動選擇和更換刀具，能自動改變機床主軸轉速、進給量、刀具相對工件的運動軌跡及其他輔助功能，能依次完成.工件多個表面上多個工序的加工。 根據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動，一般可實現三軸三聯動，有的可實現五軸、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個坐標軸，且常配有一個回轉軸。它的刀庫容量一般較大(有的刀庫存放有幾百把刀具)。臥式加工中心的結構比立式加工中心復雜，價格較高，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象 加工中心適于結構復雜、精度要求較高、工序較多、需用多種普通機床和眾多工裝、刀具，經多次裝夾、調整才能加工完成的零件。其主要加工對象可分為以下幾類。 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、鉸、及攻螺紋等多工步加工。加工部位不必在一個平面上。加工中心的加工******對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，內部有型腔或空腔，在長、寬、高方向有必定份額的零件。這類零件在機床、轎車、飛機等職業較多，如轎車的發動機缸體、變速箱體，減速機箱體、機床的主軸箱、柴油機缸體等。箱體類零件一般需進行平面、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，一般要經過幢、銑、鉆、擴、鉸、惚、攻螺紋等工序。在普通機床上需多次裝夾、找正、測量，導致加工工藝復雜，加工周期長，成本高，而且更重要的是精度難以保證。如果箱體類零件在零件加工中心上加工，一次裝夾可以完成普通機床60 % -- 95%的工序內容，零件各項精度一致性好，質量穩定，且可縮短生產周期，降低成本。對于加工工位較多，工作臺需要多次旋轉角度才能完成的零件，一般選用臥式加工中心。而對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)外形不規則零件 異形件是外形不規則的零件，大多數需進行點、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則，一般剛性較差，加.工時難以控制夾緊力及切削變形，很難保證加工精度，因此在普通機床上加工時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.T中心加工，則可利用其.工序集中，可實現多工位點、線、面混合加工的特點，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)復雜曲面類零件 加工中心可方便地實現對凸輪類、葉輪類和模具類等由復雜曲線、曲面組成零件的加工。（1）葉輪類零件。葉輪多是航空發動機的壓氣機、空氣壓縮機、船舶水下推進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外，還存在通道狹窄，刀具很容易與加工表面和鄰近曲面產生干涉等眾多加工難點。圖8. 24所示是葉輪，它的葉面是一個典型的三維空間曲面，加工這樣的型面，可采用四軸以上聯動的加工中心。從加工的可能性來講，對于復雜曲面類零件，在不出現加工盲區或加一工過切時，復雜曲面可采用球頭銑刀進行三坐標聯動加工，加工精度較高，但效率較低。若工件(如整體葉輪)等存在加工盲區或加工過切，就必須考慮采用四坐標或五坐標聯動的機床。(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，可根據凸輪表面的復雜程度，選用三軸1四軸或五軸聯動的加工中心進行加工。 (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行模具加工時，由于工序高度集中，動模、靜模等關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。并且模具的可復制性強，互換性好。 4)加工精度要求高的中、小批量零件 對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定、精度高的優點，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)周期性投產的零件運用加工中心加工零件時，所需下時主要包含根本時刻和預備時刻，并且預備時刻占很大份額。如技術預備、程序編制、零件首件試切等，這些時刻通常相當于單件加工根本時刻的幾十倍。但加工中心可以將這些預備時刻對應的內容儲存起來，供今后重復運用。這樣對周期性投產的零件，生產周期就可以大為縮短。 6)新產品試制中的零件 在新產品定型之前，零件需要經過反復地試驗、調整和改進。選擇加工中心試制零件，能夠省去許多用通用機床加工所需的試制工裝。當零件需要修改時，只需修改相應的程序及適當地調整夾具、刀具即可，縮短了試制周期，降低了成本。