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加工中心特點及組成

作者: admin 時間:2020-02-08 來源:未知
摘要:1 加工中心的分類 加工中心常按主軸在空間所處的狀態(tài)分為立式加工中心和臥式加工中心,加工中心的主軸在空間處于垂直狀態(tài)的稱為立式加工中心,主軸在空間處于水平狀態(tài)的稱為臥...

1 加工中心的分類      加工中心常按主軸在空間所處的狀態(tài)分為立式加工中心和臥式加工中心,加工中心的主軸在空間處于垂直狀態(tài)的稱為立式加工中心,主軸在空間處于水平狀態(tài)的稱為臥式加工中心。如圖所示,      臥式加工中心 立式加工中心 主軸可作垂直和水平轉(zhuǎn)換的,稱為立臥式加工中心或五面加工中心,也稱復合加工中心。按加工中心立柱的數(shù)量分;有單柱式和雙柱式(龍門式)。    龍門加工中心  按加工中心運動坐標數(shù)和同時控制的坐標數(shù)分:有三軸二聯(lián)動、三軸三聯(lián)動、四軸三聯(lián)動、五軸四聯(lián)動、六軸五聯(lián)動等。三軸、四軸是指加工中心具有的運動坐標數(shù),聯(lián)動是指控制系統(tǒng)可以同時控制運動的坐標數(shù),從而實現(xiàn)刀具相對工件的位置和速度控制。  按工作臺的數(shù)量和功能分:有單工作臺加工中心、雙工作臺加工中心,和多工作臺加工中心。  按加工精度分:有普通加工中心和高精度加工中心。普通加工中心,分辨率為1μm,最大進給速度15~25m/min,定位精度lOμm左右。高精度加工中心、分辨率為0.1μm,最大進給速度為15~100m/min,定位精度為2μm左右。介于2~lOμm之間的,以±5μm較多,可稱精密級。  2 加工中心的結(jié)構(gòu)組成 加工中心自問世至今已有30多年,世界各國出現(xiàn)了各種類型的加工中心,雖然外形結(jié)構(gòu)各界,但從總體來看主要由以下幾大部分組成。    1、基礎部件。它是加工中心的基礎結(jié)構(gòu),由床身、立柱和工作臺等組成,它們主要承  受加工中心的靜載荷以及在加工時產(chǎn)生的切削負載,因此必須要有足夠的剛度。這些大件可  以是鑄鐵件也可以是焊接而成的鋼結(jié)構(gòu)件,它們是加工中心中體積和重量最大的部件。  2、主軸部件。由主軸箱、主軸電動機、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸的啟、停和變速等動作均由數(shù)控系統(tǒng)控制,并且通過裝在主軸上的刀具參與切削運動,是切削加工的功率輸出部件。  3、數(shù)控系統(tǒng)。加工小心的數(shù)控部分是由cNc裝置,可編程控制器、伺服驅(qū)動裝置以及操作面板等組成。它是執(zhí)行順序控制動作和完成加工過程的控制中心。  4、自動換刀系統(tǒng)。由刀庫、機械手等部件組成。當需要換刀時,數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令,由機械手(或通過其他方式)將刀具從刀庫內(nèi)取出裝入主軸孔中。  5、輔助裝置。包括渦滑、冷卻、排屑、防護、液壓、氣動和檢測系統(tǒng)等部分。這些裝置雖然不直接參與切削運動,但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用,因此也是加工中心中不對缺少的部分。  3 加工中心的結(jié)構(gòu)特點 1. 機床的剛度高、抗振性好。為了滿足加工中心高自動化、高速度、高精度、高可靠性的要求,加工中心的靜剛度、動剛度和機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的阻尼比都高于普通機床(機床在靜態(tài)力作用下所表現(xiàn)的剛度稱為機床的靜剛度;機床在動態(tài)力作用下所表現(xiàn)的剛度稱為機床的動剛度)。  2. 機床的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,傳遞精度高,速度快。加工中心傳動裝置主要有三種,即滾珠絲杠副;靜壓蝸桿-蝸母條;預加載荷雙齒輪-齒條。它們由伺服電機直接驅(qū)動,省去齒輪傳動機構(gòu),傳遞精度高,速度快。一般速度可達15m/min,最高可達100m/min;  3. 主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,無齒輪箱變速系統(tǒng)(特殊的也只保留1~2級齒輪傳動)。主軸功率大,調(diào)速范圍寬,并可無級調(diào)速。目前加工中心95%以上的主軸傳動都采用交流主軸伺服系統(tǒng),速度可從10~20000r/min無級變速。驅(qū)動主軸的伺服電機功率一般都很大,是普通機床的1~2倍,由于采用交流伺服主軸系統(tǒng),主軸電動機功率雖大,但輸出功率與實際消耗的功率保持同步,不存在大馬拉小車那種浪費電力的情況,因此其工作效率最高,從節(jié)能角度看,加工中心又是節(jié)能型的設備;  4. 加工中心的導軌都采用了耐磨損材料和新結(jié)構(gòu),能長期的保持導軌的精度,在高速重切削下,保證運動部件不振動,低速進給時不爬行及運動中的高靈敏度。導軌采用鋼導軌、淬火硬度≥HRC ,與導軌配合面用聚四氟乙烯貼層。這樣處理的優(yōu)點:a.摩擦系數(shù)??;b.耐磨性好;c.減振消聲;d.工藝性好。所以加工中心的精度壽命比一般的機床高;  5. 設置有刀庫和換刀機構(gòu)。這是加工中心與數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床的主要區(qū)別,使加工中心的功能和自動化加工的能力更強了。加工中心的刀庫容量少的有幾把,多的達幾百把。這些刀具通過換刀機構(gòu)自動調(diào)用和更換,也可通過控制系統(tǒng)對刀具壽命進行管理;  6. 控制系統(tǒng)功能較全。它不但可對刀具的自動加工進行控制,還可對刀庫進行控制和管理,實現(xiàn)刀具自動交換。有的加工中心具有多個工作臺,工作臺可自動交換,不但能對一個工件進行自動加工,而且可對一批工件進行自動加工。這種多工作臺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)可實現(xiàn)人機對話、在線自動編程,通過彩色顯示器與手動操作鍵盤的配合,還可實現(xiàn)程序的輸入、編輯、修改、刪除,具有前臺操作、后臺編輯的前后臺功能。加工過程中可實現(xiàn)在線檢測,檢測出的偏差可自動修正,保證首件加工一次成功,從而可以防止廢品的產(chǎn)生。    DMG DMC 70 H 臥式加工中心  4. 加工中心的主要加工對象 加工中心適宜于加工復雜、工序多、要求較高、需用多種類型的普通機床和眾多刀具夾具,且經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。其加工的主要對象有箱體類零件、復雜曲面、異形件、盤套板類零件和特殊加工等五類。  1. 箱體類零件  箱體類零件一般是指具有一個以上孔系,內(nèi)部有型腔,在長、寬、高方向有一定比例的零件。這類零件在機床、汽車、飛機制造等行業(yè)用的較多。如圖所示,    箱體類零件  箱體類零件一般都需要進行多工位孔系及平面加工,公差要求較高,特別是形位公差要求較為嚴格,通常要經(jīng)過銑、鉆、擴、鏜、鉸、锪,攻絲等工序,需要刀具較多,在普通機床上加工難度大,工裝套數(shù)多,費用高,加工周期長,需多次裝夾、找正,手工測量次數(shù)多,加工時必須頻繁地更換刀具,工藝難以制定,更重要的是精度難以保證。  加工箱體類零件的加工中心,當加工工位較多,需工作臺多次旋轉(zhuǎn)角度才能完成的零件,一般選臥式鏜銑類加工中心。當加工的工位較少,且跨距不大時,可選立式加工中心,從一端進行加工。  2. 復雜曲面  復雜曲面在機械制造業(yè),特別是航天航空工業(yè)中占有特殊重要的地位。復雜曲面采用普通機加工方法是難以甚至無法完成的。在我國,傳統(tǒng)的方法是采用精密鑄造,可想而知其精度是低的。復雜曲面類零件如:各種葉輪,導風輪,球面,各種曲面成形模具,螺旋槳以及水下航行器的推進器,以及一些其它形狀的自由曲面。    葉輪  這類零件均可用加工中心進行加工。銑刀作包絡面來逼近球面。復雜曲面用加工中心加工時,編程工作量較大,大多數(shù)要有自動編程技術。  3. 異形件  異形件是外形不規(guī)則的零件,大都需要點、線、面多工位混合加工。異形件的剛性一般較差,夾壓變形難以控制,加工精度也難以保證,甚至某些零件的有的加工部位用普通機床難以完成。用加工中心加工時應采用合理的工藝措施,一次或二次裝夾,利用加工中心多工位點、線、面混合加工的特點,完成多道工序或全部的工序內(nèi)容。  4. 盤、套、板類零件  帶有鍵槽,或徑向孔,或端面有分布的孔系,曲面的盤套或軸類零件,如帶法蘭的軸套,帶鍵槽或方頭的軸類零件等,還有具有較多孔加工的板類零件,如各種電機蓋等。端面有分布孔系、曲面的盤類零件宜選擇立式加工中心,有徑向孔的可選臥式加工中心。  5. 特殊加工  在熟練掌握了加工中心的功能之后,配合一定的工裝和專用工具,利用加工中心可完成一些特殊的工藝工作,如在金屬表面上刻字、刻線、刻圖案;在加工中心的主軸上裝上高頻電火花電源,可對金屬表面進行線掃描表面淬火;用加工中心裝上高速磨頭,可實現(xiàn)小模數(shù)漸開線圓錐齒輪磨削及各種曲線、曲面的磨削等。  5. 加工中心的附件 1. 鏈式刀庫    2. 盤式刀庫    3. 交換工作臺

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