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加工中心的選擇

習(xí)慣上所說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、臺階、溝槽、曲線與曲面以及鉆孔、擴孔、鉸孔、惚孔和攻螺紋等，如圖2-15所示。從設(shè)備構(gòu)造上來看，數(shù)控加工中心是一臺配備有刀庫的數(shù)控銑床，加工過程中可自動完成刀具的更換。

(1)加工中心的基本加工特點

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

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

②工序集中。加工中心帶有刀庫(如圖2-一16所示)并能夠自動換刀，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)整測量好后先裝入刀庫，加工時能夠通過程序控制實現(xiàn)相應(yīng)的刀具自動更換，從而對工件進行多工序加工。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。

③對加工對象的適應(yīng)性強。加工中心生產(chǎn)的柔性不僅體現(xiàn)在對特殊要求的快速反應(yīng)上，而且還可以快速實現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高市場競爭能力。

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

同其他數(shù)控機床一樣，高速加工中心也具有加工精度高的特點。而且由于加工工序集中、避免了長工藝流程、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。

在一臺加工中心上能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測量和機床的調(diào)整時間，減少工件半成品的周轉(zhuǎn)、搬運和存放時間，使加工中心的切削利用率(切削時間和開動時間之比)高出普通數(shù)控機床3-}-4倍，達到80%以上。

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

⑥減輕了操作者的勞動強度。加工中心對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的。操作者除了操作鍵盤、裝卸零件、進行關(guān)鍵工序的中間測量以及觀察機床的運行之外，不需要進行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動強度和緊張程度均可大大減輕，勞動條件也得到很大的改善。

⑦經(jīng)濟效益高。使用加工中心加工零件時，分攤在每個零件上的設(shè)備費用是比較昂貴的，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用，因此能獲得良好的經(jīng)濟效益。例如，在零件安裝到零件加工中心上之后可以減少調(diào)整、加工和檢驗時間，從而減少了直接生產(chǎn)費用;另外，由于線軌加工中心加工時不需手工制作模型、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，能夠準確地計算零件的加工工時，并有效地簡化了檢驗和工夾具、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)開發(fā)了生產(chǎn)管理模塊，實現(xiàn)了計算機輔助生產(chǎn)管理。

加工中心的工序集中加工方式固然有其獨特的優(yōu)點，但也帶來了新的問題。

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

②在適當(dāng)?shù)臈l件下才能發(fā)揮最佳效益，即在使用過程中要發(fā)揮加工中心的優(yōu)點，才能充分體現(xiàn)效益。所以，對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，粗加工后直接進人精加工階段，工件的溫升來不及恢復(fù)，冷卻后尺寸變動，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，沒有釋放應(yīng)力的過程。加工完了一段時間后，應(yīng)力才得以釋放，導(dǎo)致工件變形。

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

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確定位的要求，而且零件夾緊變形要小。

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

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