1、第四章加 工 中 心 主編第一節(jié)概述一、加工中心簡介 數(shù)控加工中心是一種帶有刀庫并能自動更換刀具，對工件能夠在一定的范圍內(nèi)進行多種加工操作的數(shù)控機床。 在加工中心上加工的零件具有以下特點：工件經(jīng)過一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同的工序自動選擇和更換刀具；自動改變機床主軸轉(zhuǎn)速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其他輔助功能，連續(xù)對工件各加工面自動地進行鉆孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、銑削等多工序加工。二、加工中心的分類 立式加工中心是指主軸為垂直狀態(tài)的加工中心，如圖4-1所示。其結(jié)構(gòu)形式多為固定立柱，工作臺為長方形，無分度回轉(zhuǎn)功能，適用于加工盤、套、板類零件，它一般具有兩個直線運動坐標軸，并可

2、在工作臺上安裝一個沿水平軸旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)臺，用以加工螺旋線類零件。圖4-1立式加工中心圖4-2臥式加工中心2.臥式加工中心2.臥式加工中心 臥式加工中心指主軸為水平狀態(tài)的加工中心，如圖4-2 所示。臥式加工中心通常都帶有自動分度的回轉(zhuǎn)工作臺，它一般具有35個運動坐標。常見的臥式加工中心是三個直線運動坐標加一個回轉(zhuǎn)運動坐標，工件在一次裝夾后，能完成除安裝面和頂面以外的各個表面的加工，它最適合加工箱體類零件。與立式加工中心相比較，臥式加工中心加工時排屑容易，對加工有利，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高。3.龍門式加工中心 龍門式加工中心如圖4-3所示，其形狀與數(shù)控龍門銑床相似。龍門式加工中心主軸多為垂直設(shè)置，除自

3、動換刀裝置以外，還帶有可更換的主軸頭附件，數(shù)控裝置的功能也較齊全，能夠一機多用，尤其適用于加工大型和形狀復(fù)雜的工件。圖4-3龍門式加工中心4.五軸加工中心4.五軸加工中心 五軸加工中心如圖4-4所示，它兼具立式加工中心和臥式加工中心的功能。工件一次安裝后能完成除安裝面以外的各個面的加工。常見的五軸加工中心有兩種形式：一種是主軸可以旋轉(zhuǎn)90，對工件進行立式和臥式加工；另一種是主軸不改變方向，而由工作臺帶著工件旋轉(zhuǎn)90，完成對工件五個表面的加工。圖4-4五軸加工中心4.五軸加工中心圖4-5虛軸加工中心5.虛軸加工中心 虛軸加工中心如圖4-5所示，它改變了以往傳統(tǒng)機床的結(jié)構(gòu)，通過連桿的運動，實現(xiàn)主軸

4、多自由度的運動，完成對工件復(fù)雜曲面的加工。三、加工中心的基本組成 加工中心有多種類型,雖然外形結(jié)構(gòu)不相同，但都是由基礎(chǔ)部件、主軸部件、數(shù)控系統(tǒng)和自動換刀裝置4個部分組成。如圖4-6所示。1.基礎(chǔ)部件 基礎(chǔ)部件主要由床身、立柱和工作臺等組成，它們主要承受加工中心的靜載荷和加工時的沖擊負載，因此必須具備高的靜剛度和動剛度。2.主軸部件 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。主軸的起動、停止等動作和轉(zhuǎn)速均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具進行切削。主軸部件是切削加工的功率輸出部件，是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的合理性對加工中心的性能有很大的影響。三、加工中心的基本組成3.數(shù)控系

5、統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)由CNC裝置、可編程控制器、伺服驅(qū)動裝置以及電動機等部件組成，是加工中心執(zhí)行控制動作和控制加工過程的中心。4.自動換刀裝置(ATC) 加工中心與一般數(shù)控機床的區(qū)別在于加工中心具有對零件進行多工序加工的能力，即有一套自動換刀裝置。圖4-6加工中心的組成四、加工中心的主要技術(shù)參數(shù)表4-1加工中心的主要技術(shù)參數(shù)表4-1加工中心的主要技術(shù)參數(shù)五、刀庫1.刀庫分類 在加工中心上使用的刀庫主要有兩種，一種是盤式刀庫，如圖4-7所示；另一種是鏈式刀庫，如圖4-8所示。盤式刀庫裝刀容量相對較小，一般為 124把，主要適用于小型加工中心；鏈式刀庫裝刀容量大，一般為1100把，主要適用于大中型加工中心

6、。圖4-7盤式刀庫圖4-8鏈式刀庫2.換刀方式(1)機械手換刀由刀庫選刀，再由機械手完成換刀動作，這是加工中心普遍采用的形式。(2)主軸換刀 通過刀庫和主軸箱的配合動作來完成換刀，適用于刀庫中刀具位置與主軸上刀具位置一致的情況。3.刀具識別方法(1)刀座編碼在刀庫的刀座上編有號碼，在裝刀之前，首先對刀庫進行重整設(shè)定，設(shè)定完后，就變成了刀具號和刀座號一致的情況，此時一號刀座對應(yīng)的就是一號刀具，經(jīng)過換刀之后，一號刀具并不一定放到一號刀座中(刀庫采用就近放刀原則)，此時數(shù)控系統(tǒng)自動記憶一號刀具放到了幾號刀座中，數(shù)控系統(tǒng)采用循環(huán)記憶方式。(2)刀柄編碼 識別傳感器在刀柄上編有號碼，將刀具號首先與刀柄號

7、對應(yīng)起來，把刀具裝在刀柄上，再裝入刀庫，在刀庫上有刀柄感應(yīng)器，當需要的刀具從刀庫中轉(zhuǎn)到裝有感應(yīng)器的位置時，被感應(yīng)到后，從刀庫中調(diào)出交換到主軸上。六、加工中心的一般操作規(guī)程1)必須遵守機床操作一般安全操作規(guī)程。2)工作前按規(guī)定應(yīng)穿戴好防護用品，扎好袖口，不準戴圍巾、戴手套、打領(lǐng)帶、圍圍裙；女生發(fā)辮應(yīng)挽在帽子內(nèi)。3)開機前檢查刀具補償、機床零點、工件零點等是否正確。4)各按鈕相對位置應(yīng)符合操作要求。5)檢查設(shè)備上的防護、保險、信號、位置、機械傳動部分、電氣、液壓、數(shù)顯等系統(tǒng)的運行狀況，在一切正常的情況下方可進行切削加工。6)加工前機床試運轉(zhuǎn)，應(yīng)檢查潤滑、機械、電氣、液壓、數(shù)顯等系統(tǒng)的運行狀況，在一

8、切正常的情況下方可進行切削加工。六、加工中心的一般操作規(guī)程7)機床按程序進入加工運行后，操作人員不準接觸運動著的工件、刀具和傳動部分，禁止隔著機床轉(zhuǎn)動部分傳遞或拿取工具等物品。8)調(diào)整機床、裝夾工件和刀具以及擦拭機床時，必須停機。9)工具或其他物品不許放在電器、操作柜及防護罩上。10)不準用手直接清除鐵屑，應(yīng)使用專門工具清掃。11)發(fā)現(xiàn)異常情況及報警信號，應(yīng)立即停機，請有關(guān)人員檢查。12)不準在機床運轉(zhuǎn)時離開工作崗位，因故要離開時，將工作臺放在中間位置，刀桿退回，必須停機，并切斷主機電源。第二節(jié)零 件 加 工 主編一、加工實例圖4-9實例零件圖1.工藝分析 如圖4-9所示，零件外形規(guī)則，被加工

9、部分的各尺寸、形位、表面粗糙度等要求較高。圖中包含了平面、內(nèi)外輪廓、挖槽、鉆孔、鉸孔及銑孔等加工，且大部分的尺寸均達到IT8I1.工藝分析1)裝夾工件，銑削120mm80mm的平面(銑出即可)，選用80mm面銑刀。2)重新裝夾工件(已加工表面朝下)，銑削表面，保證總厚度尺寸19mm。3)粗加工外輪廓，去除多余材料，保證深度尺寸5mm。4)粗加工旋轉(zhuǎn)與整圓型腔，保證深度尺寸5mm。5)粗加工右上角小型腔，保證深度尺寸5mm。6)銑4個10mm孔，保證孔的直徑和深度。7)精加工外輪廓與三個型腔，保證所有相關(guān)尺寸。8)鉆孔加工。9)鉆孔加工。10)鉸孔加工。1.工藝分析表4-2各工序刀具的切削參數(shù)2

10、.編寫程序 該零件參考程序(以華中系統(tǒng)為例)，文件名為O1234。 工序1銑削平面在MDI方式下完成，不必設(shè)置坐標系。在執(zhí)行加工工序2之前要進行對刀，將刀具送入刀庫(對號入座)并設(shè)置工件坐標系以及補償?shù)葏?shù)， 工序2工序10由以下程序完成加工，正式加工前必須進行程序的檢查和校驗，并進行首件試切，確認無誤后自動加工。3.刀具和工件安裝及找正 本次加工需要刀具8把，其具體規(guī)格見表4-2，毛坯尺寸為120mm80mm20mm，材料為45鋼。毛坯首先要進行定位面的銑削，當定位面銑好后方可進行工件的定位裝夾。工件安裝在機用平口鉗上，下方用平行墊塊墊著，保證工件上表面與鉗口底面裝夾的平行度。4.對刀操作

11、以80mm面銑刀作為基準刀，其他刀與基準刀有一定的長度方向誤差，只需在長度補償輸入相應(yīng)的長度差值就可以了。5.程序的調(diào)試(1)機床鎖住調(diào)試(2)空運行調(diào)試把工件坐標系的Z值向正方向移動50mm,適當降低進給速度，單段運行，檢查刀具運動是否正確。第三節(jié)維 護 保 養(yǎng) 主編一、日常維護1)每天檢查潤滑油液面高度，及時添加潤滑油。2)每天檢查各壓力單元的壓力是否符合標準。3)每天檢查主軸內(nèi)錐孔吹氣是否正常。4)每天用無塵紙擦拭主軸內(nèi)錐孔。5)每天清潔暴露在外的極限開關(guān)以及碰塊。6)加工結(jié)束后，清掃機器四周，保持環(huán)境整潔。7)每周檢查切削液的pH值,必要時更換。二、機床的維護1.機械部分1)檢查潤滑系

12、統(tǒng)、壓力計狀態(tài)，清洗潤滑系統(tǒng)過濾網(wǎng)；定期更換潤滑油并疏通油路。2)檢查氣動系統(tǒng)，清潔空氣過濾網(wǎng)。3)檢查液壓系統(tǒng)，清潔過濾器、清洗油箱，更換或過濾油液。4)檢查緊固件及各傳動部件，更換已損壞的各零部件。5)檢查油脂潤滑部位，并按要求加注潤滑脂。6)清潔、清洗傳動導(dǎo)軌面。7)檢查防護罩狀態(tài)。2.機床電氣部分1)定期清潔控制柜內(nèi)電氣元件，檢查、緊固各接線端子。2)定期清潔數(shù)控系統(tǒng)控制模塊、印制電路板及散熱裝置。3.刀庫及換刀機械手1)嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止在機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞。2)采用順序選刀方式時，必須注意刀具放置在刀庫中的順序要正確。3)往刀庫上裝刀時，要確保裝到位，裝牢靠，并檢查刀座上的鎖緊裝置是否可靠。4)經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機床主軸回換刀點位置是否到位，發(fā)現(xiàn)問題要及時調(diào)整。5)要注意保持刀具刀柄和刀套的清潔。6)開機時，應(yīng)先使刀庫和機械手空運行，檢查各部分工作是否正常，特別是行程開關(guān)和電磁閥能否正常動作。三、加工中心常見故障及排除(1)刀庫不能轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動不到位(2)刀庫轉(zhuǎn)不到位原因包括電動機轉(zhuǎn)動故障，傳動機構(gòu)誤差等。(3)刀套不能夾緊刀具原因可能是刀套上的調(diào)整螺釘松動，或彈簧太松，造成卡緊力不足；或刀具超重。(4)刀套上下不到位原因可能是裝置調(diào)整不當或加工誤差過大