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1.2國內外研究現狀

1.2.1加工中心的發展現狀

加工中心作為一種比較高級的數控機床，前身是由數控銑床發展而來，自身配備刀庫和自動換刀裝置。加工中心的種類^[6]按主軸的空間位置不同，可分為臥式加工中心、立式加工中心、萬能加工中心;按控制軸數可分為三軸加工中心、四軸加工中心、五軸加工中心。

加工中心以工件為中心，工件可以在回轉工作臺上進行一次裝夾，從而完成多工序加工。根據數控控制系統指令，加工中心自動地對工件進行多工序加工，包括：銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔及攻螺紋等^[7]。由于加工中心能夠集中、連續、自動地完成多工序的加工，這樣既可以避免人為操作的誤差，又能夠縮短工件的裝夾、測量及機床調整時間，以及工件的周轉時間，因此能大大提高加工效率和精度。研究表明PM:加工中心的切削時間能夠占數控機床總開動時間的五分之四左右(對于普通機床，這一比例僅在四分之一作為)；同時因減少甚至省去了工件各工序間周轉、搬運和存放的時間，從而使加工效率達到了普通機床的4~9倍。

近年來，加工中心向著高速度、高精度以及高自動化的趨勢發展。目前國際上以德國DMG公司生產的高速立式加工中心為世界領先水平的代表，它的主軸轉速已經達到42000r/min,其他公司如美國HASS、瑞士 Mikron等研發的高速加工中心的主軸轉速在3000r/min左右，定位精度達到0.004~0.008mm以內 ^[11_^12]。與國際上發達國家的數控機床的發展水平比較來說，我們國家的高速加工中心的技術水平還有一些差距，目前我國的加工中心“三高”發展的主要目的是提高加工中心的生產效率，采用的主要措施有^[13]: 1、主軸轉速的提高，現階段中小型加工中心主軸轉速大部分已達到5000?12000r/min; 2、系統響應速度的提高，現在加工過程中的進給速度已達到l~2m/min，快速進給速度已超過 100m/min,正向著200m/min靠近。3、輔助時間的縮短，其主要包括換刀時間、刀具離開或移近工件時間、裝卸工件時間等。4、現在主要通過研究回轉工作臺系統的動態特性，實現結構剛度優化達到提高精度目的。5、加工中心在控制系統方面采用了多種的改進措施來實現數控機床更高程度的自動化。加工中心的產生被稱為一個新的紀元，對金屬加工業而言是一次歷史性的飛躍^[14]。