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63页1、第七章 加工中心,加工中心概述 加工中心的基本构成 加工中心的分类 自动换刀装置 JCS-018A立式加工中心,一、加工中心的特点(1),加工中心具有以下特点(1): 工序高度集中; 一般带有自动分度回转工作台或主轴箱可自动转角度,工件一次装夹后,自动完成多个平面或多个角度位置的加工; 能够自动改变加工工艺参数; 有的带有交换工作台,工件在工作位置的工作台上进行加工,待加工或加工完毕的工件在装卸位置的工作台上进行装卸,不影响工件的正常加工,同时提高生产效率。,一、加工中心的特点(2),加工中心具有以下特点(2): 加工中心由于具有上述特点,大大减少了工件的装夹、测量和机床的调整时间,减少工件的周转、搬运和存放时间,使机床的切削时间利用率高于普通机床的34倍;同时具有较好的加工一致性,与单机、人工操作方式比较,能排除工艺流程中人为干扰因素;特别适合加工形状较复杂、精度要求较高、品种更换频繁工件的加工。,加工中心的基本构成,一、加工中心基本构成(1),基础部件 由床身、立柱和工作台等大件组成,是加工中心的基础构件,它们可以是铸铁件,也可以是焊接钢结构件,均要承受加工中心的静载荷以及在加工时
2、的切削载荷。故必须是刚度很高的部件,亦是加工中心质量和体积最大的部件。,一、加工中心基本构成(2),主轴组件 它由主轴电动机、主轴箱、主轴和主轴支承等零部件组成。其起动、停止和转动等动作均由数控系统控制,并通过装在主轴上的刀具参与切削运动,是切削加工的功率输出部件。主轴是加工中心的关键部件,其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响。,一、加工中心基本构成(3),控制系统 单台加工中心的数控部分是由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动装置以及电动机等部分组成。它们是加工中心执行顺序控制动作和完成加工过程中的控制中心。,一、加工中心基本构成(4),伺服系统 伺服系统的作用是把来自数控装置的信号转换为机床移动部件的运动,其性能是决定机床的加工精度、表面质量和生产效率的主要因素之一。加工中心普遍采用半闭环、闭环和混合环三种控制方式。,一、加工中心基本构成(5),自动换刀装置 它由刀库、机械手和驱动机构等部件组成。刀库是存放加工过程所使用的全部刀具的装置。刀库有盘式、鼓式和链式等多种形式,容量从几把到几百把,当需换刀时,根据数控系统指令,由机械手(或通过别的方式)将刀具从刀库取出装入主轴中。机械手
3、的结构根据刀库与主轴的相对位置及结构的不同有多种形式。有的加工中心不用机械手而利用主轴箱或刀库的移动来实现换刀。尽管换刀过程、选刀方式、刀库结构、机械手类型等各不相同,但都是在数控装置及可编程序控制器控制下,由电动机、液压或气动机构驱动刀库和机械手实现刀具的选择与交换。,一、加工中心基本构成(6),辅助系统 包括润滑、冷却、排屑、防护、液压和随机检测系统等部分。辅助系统虽不直接参加切削运动,但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保障作用,因此,也是加工中心不可缺少的部分。,一、加工中心基本构成(7),自动托盘更换系统 有的加工中心为进一步缩短非切削时间,配有两个自动交换工件托盘,一个安装在工作台上进行加工,另一个则位于工作台外进行装卸工件。当完成一个托盘上的工件加工后,便自动交换托盘,进行新零件的加工,这样可减少辅助时间,提高加工工效。,加工中心的分类,一、按照加工中心布局方式分类(1),立式加工中心 立式加工中心是指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心,如图所示。其结构形式多为固定立柱式,工作台为长方形,无分度回转功能,适合加工盘类零件。在工作台上安装一个水平轴的数控回转台,可用
4、于加工螺旋线类零件。立式加工中心的结构简单,占地面积小,价格低。,JCS-018立式镗铣加工中心外形图例,一、按照加工中心布局方式分类(2),卧式加工中心 (1) 卧式加工中心是指主轴轴线为水平状态设置的加工中心,如图所示。通常都带有可进行分度回转运动的正方形分度工作台。卧式加工中心一般具有35个运动坐标,常见的是三个直线运动坐标(沿X、Y、Z轴方向)加一个回转运动坐标(回转工作台),它能够使工件在一次装夹后完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工,最适合箱体类工件的加工。,卧式加工中心图例,一、按照加工中心布局方式分类(3),卧式加工中心 (2) 卧式加工中心有多种形式,如固定立柱式或固定工作台式。固定立柱式的卧式加工中心的立柱固定不动,主轴箱沿立柱做上下运动,而工作台可在水平面内做前后、左右两个方向的移动;固定工作台式的卧式加工中心,安装工件的工作台是固定不动的(不做直线运动),沿坐标轴三个方向的直线运动由主轴箱和立柱的移动来实现。 与立式加工中心相比较,卧式加工中心的结构复杂,占地面积大,重量大,价格也较高。,一、按照加工中心布局方式分类(4),龙门式加工中心 龙门式加工中心如图
5、所示,形状与龙门铣床相似,主轴多为垂直设置。带有自动换刀装置及可更换的主轴头附件,数控装置的软件功能也较齐全,能够一机多用。尤其适用于大型或形状复杂的工件加工,如航天飞机及大型汽轮机上的某些零件的加工。,龙门式加工中心图例,一、按照加工中心布局方式分类(5),万能加工中心(复合加工中心) 具有立式和卧式加工中心的功能,工件一次装夹后能完成除安装面外的所有侧面和顶面(五个面)的加工,也叫五面加工中心。常见的五面加工中心有两种形式,一种是主轴可实现立、卧转换;另一种是主轴不改变方向,工作台带着工件旋转90,完成对工件五个表面的加工。 如图所示是MAHO公司的两轴数控转台,它除了可绕水平轴回转以外,还可绕垂直轴作360回转。如图所示是MAOH公司的可倾斜转台,既可以绕垂直轴作360旋转,也可以绕水平轴摆动。复合加工中心主要适用于复杂外观、复杂曲线的小型工件加工,例如加工螺旋桨叶片及各种复杂模具。,MAHO公司的数控转台图例,MAHO公司的可倾斜转台图例,二、 按换刀形式分类(1),带刀库、机械手的加工中心 加工中心的换刀装置(ATC)是由刀库和机械手组成,由机械手完成换刀工作。这是加工中心采
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