加工中心的選擇

    習(xí)慣上所說(shuō)的加工中心主要是指以數(shù)控銑床為基礎(chǔ)的，集銑削、鏗削、鉆孔、攻螺紋和切削螺紋等功能于一體的數(shù)控機(jī)床。它們基本的加工方式為銑削，主要的加工內(nèi)容為銑削平面、臺(tái)階、溝槽、曲線與曲面以及鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、惚孔和攻螺紋等，如圖2-15所示。從設(shè)備構(gòu)造上來(lái)看，數(shù)控加工中心是一臺(tái)配備有刀庫(kù)的數(shù)控銑床，加工過(guò)程中可自動(dòng)完成刀具的更換。

   (1)加工中心的基本加工特點(diǎn)

    加工中心是一種典型的集高新技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備，與普通數(shù)控機(jī)床相比，CNC加工中心具有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)。

    ①機(jī)床的剛度高、抗振性好。為了適應(yīng)加工中心高自動(dòng)化、高精度、高效率及高可靠性的加工要求，加工中心的靜態(tài)剛度和動(dòng)態(tài)剛度都高于普通數(shù)控機(jī)床;由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的阻尼比高，從而在加工過(guò)程中機(jī)床的抗振性能也高于普通數(shù)控機(jī)床。

    ②工序集中。加工中心帶有刀庫(kù)(如圖2-一16所示)并能夠自動(dòng)換刀，這是加工中心和數(shù)控銑床的主要區(qū)別。在加工前將需要的刀具調(diào)整測(cè)量好后先裝入刀庫(kù)，加工時(shí)能夠通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的刀具自動(dòng)更換，從而對(duì)工件進(jìn)行多工序加工。現(xiàn)代高速加工中心更大程度地使工件在一次裝夾后實(shí)現(xiàn)多表面、多特征、多工位的連續(xù)、高效、高精度加工，即工序集中。這是加工中心最突出的特點(diǎn)。

    ③對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)。加工中心生產(chǎn)的柔性不僅體現(xiàn)在對(duì)特殊要求的快速反應(yīng)上，而且還可以快速實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

   ④高自動(dòng)化、高精度、高效率。自動(dòng)換刀是高速加工中心高自動(dòng)化的一個(gè)方面。加工中心的主軸轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給速度快、快速定位精度高，可以通過(guò)切削參數(shù)的合理選擇，充分發(fā)揮刀具的切削性能，減少切削時(shí)間，且整個(gè)加工過(guò)程連續(xù)、輔助動(dòng)作快、自動(dòng)化程度高。

    同其他數(shù)控機(jī)床一樣，高速加工中心也具有加工精度高的特點(diǎn)。而且由于加工工序集中、避免了長(zhǎng)工藝流程、減少了人為干擾，故加工中心加工精度更高，加工質(zhì)量更加穩(wěn)定。

    在一臺(tái)加工中心上能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測(cè)量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間，減少工件半成品的周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，使加工中心的切削利用率(切削時(shí)間和開(kāi)動(dòng)時(shí)間之比)高出普通數(shù)控機(jī)床3-}-4倍，達(dá)到80%以上。

    ⑤使用多個(gè)可以自動(dòng)交換的工作臺(tái)。有的零件加工中心上帶有自動(dòng)交換工作臺(tái)，如圖2-17所示，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)工作臺(tái)在加工的同時(shí)，另一個(gè)工作臺(tái)完成工件的裝夾，從而大大縮短輔助時(shí)間，提高加工效率。

   ⑥減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。加工中心對(duì)零件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的。操作者除了操作鍵盤、裝卸零件、進(jìn)行關(guān)鍵工序的中間測(cè)量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度和緊張程度均可大大減輕，勞動(dòng)條件也得到很大的改善。

    ⑦經(jīng)濟(jì)效益高。使用加工中心加工零件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是比較昂貴的，但在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，可以節(jié)省許多其他方面的費(fèi)用，因此能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。例如，在零件安裝到零件加工中心上之后可以減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，從而減少了直接生產(chǎn)費(fèi)用;另外，由于線軌加工中心加工時(shí)不需手工制作模型、凸輪、砧模板及其他工裝夾具，省去了許多工藝裝備，減少了硬件投資;還由于加工中心的加工穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。

    ⑧有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。用加工中心加工零件，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí)，并有效地簡(jiǎn)化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作，有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。當(dāng)前有許多大型CAD/CAM集成軟件已經(jīng)開(kāi)發(fā)了生產(chǎn)管理模塊，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理。

    加工中心的工序集中加工方式固然有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但也帶來(lái)了新的問(wèn)題。

由于加工中心智能化程度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大，因此加工中心的一次性投資及日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用較普通機(jī)床高出很多。

    ②在適當(dāng)?shù)臈l件下才能發(fā)揮最佳效益，即在使用過(guò)程中要發(fā)揮加工中心的優(yōu)點(diǎn)，才能充分體現(xiàn)效益。所以，對(duì)加工中心的合理使用至關(guān)重要。

    ③由于工序集中，在加工中心上加工時(shí)，粗加工后直接進(jìn)人精加工階段，工件的溫升來(lái)不及恢復(fù)，冷卻后尺寸變動(dòng)，影響零件精度。

    ④工件由毛坯直接加工為成品，一次裝夾中金屬切除量大、幾何形狀變化大，沒(méi)有釋放應(yīng)力的過(guò)程。加工完了一段時(shí)間后，應(yīng)力才得以釋放，導(dǎo)致工件變形。

    ⑤切削不斷屑，切屑的堆積會(huì)影響加工的順利進(jìn)行及零件的表面質(zhì)量，甚至使刀具損壞、工件報(bào)廢。

    ⑥裝夾零件的夾具必須滿足既能承受粗加工中大的切削力，又能滿足在精加工中準(zhǔn)確定位的要求，而且零件夾緊變形要小。

    ⑦由于自動(dòng)換刀及全封閉防護(hù)的應(yīng)用，使工件尺寸受到一定的限制，吊裝較大的工件有時(shí)也不太方便，鉆孔深度、刀具長(zhǎng)度、刀具直徑及刀具重量也要加以考慮。

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