数控加工中心的功能和类型

CNC加工中心是一种增加了许多其他功能的CNC加工机。将铣削、镗孔、钻孔、攻丝和螺纹加工功能组合到一台机床中,使加工中心能够执行多种工艺。

什么是数控加工中心?

加工中心是基本的数控铣床,已与多种其他加工技术集成在一起。加工中心集成了铣、镗、钻、攻丝、螺纹等多种机床的加工功能和程序,可一次完成工件加工的多个步骤。

加工中心分类:

  1. 根据主轴和工作台的相对位置进行分类
    • 立式加工中心:
      结构一般为固定柱,带有矩形工作台。通常,它具有三个线性运动坐标,并在工作台上安装一个水平轴CNC转台,用于加工圆形工件。
      立式加工中心便于夹紧工件,操作方便,加工时易于观察。一些缺点是切屑在加工过程中不易去除,并且由于立柱和换刀装置的高度限制,无法加工过高的零件。立式加工中心结构简单,占地面积小,价格相对较低,应用范围广。
    • 卧式加工中心:
      使用活动柱,通常带有可以进行分度和旋转运动的工作台。主轴箱沿两根立柱之间的导轨上下移动。卧式加工中心一般有三个直线运动坐标,面向机床,左右移动为X轴,前后移动为Z轴,上下移动为Y轴。它们可以加工螺旋和圆柱形零件。
      卧式加工中心在调试和试切时不方便观察,在加工过程中不方便监控,不方便夹紧和测量零件,但在加工过程中容易去除切屑,有利于加工。卧式加工中心结构复杂,占用空间大,价格高。
    • 龙门加工中心:
      主轴大多是立式的,配有自动换刀装置(ATC)系统,取代主轴头附件。自动换刀装置配有可更换主轴附件库。数控设备被编程为完成多个加工过程,因此一台机器可以用于多种用途。它们特别适用于加工大型或复杂的零件,例如飞机上的梁、框架和墙板。
    • 万能加工中心:
      万能加工中心为五面加工中心,具有立式加工中心和卧式加工中心相结合的功能。通用加工中心有一个主轴,可以旋转90度,可以作为立式加工中心操作。它也可以像卧式加工中心一样工作。主轴不改变方向,工作台随工件旋转90°,完成五面加工。
  2. 按控制轴数分类 加工中心按控制轴数可分为三轴加工中心、四轴加工中心、五轴加工中心、六轴加工中心等多轴
    加工中心。
  3. 按加工程序分类 加工中心按加工程序
    分类,可分为镗孔和铣削两种。
  4. 按工作台数量分类 加工中心按工作台数量可分为单工作台加工中心、双工作台加工中心和多工作台
    加工中心。
  5. 按刀库换刀方式分类 根据刀库
    的换刀方式,加工中心可分为机械手换刀加工中心和非机械手换刀加工中心。
  6. 按加工精度分类 加工中心按其加工精度
    可分为普通精密加工中心、高精度加工中心、精密加工中心。普通精密加工中心的分辨率为1μm,最大进给速度为15-25m/min,定位精度约为10μm。高精度加工中心的分辨率为0.1μm,最大进给速度为15-100m/min,定位精度约为2μm。分辨率在2至10μm之间,精度为±5μm的加工中心可以称为精密加工中心。

加工中心的部件有哪些?

  1. 基本部件:
    加工中心的基本结构由床身、立柱和工作台组成。这些主要控制加工中心的刀具并去除加工过程中产生的切削切屑,因此必须具有令人满意的刚性。它们通常由铁或焊接钢结构制成,是加工中心最大和最重的部件。
  2. 主轴零件:
    主轴由主轴箱、主轴电机、主轴和主轴轴承组成。主轴启动、停止、速度变化和其他动作由数控系统控制。主轴上的切削工具执行工件所需的切削操作。
  3. 数控系统:
    加工中心的数控部分由数控设备、PLC、伺服驱动设备、操作面板组成。
  4. 自动换刀系统:
    换刀系统由刀库、机械手、驱动装置等组成。当需要更换刀具时,CNC系统宣布订单,CNC加工中心机械手将刀具从库移动到主轴孔中。加工过程中刀具的自动存储、选择、运输和通信指令由CNC系统管理。

在加工中心加工的主要项目:

  • 箱形零件:
    箱式零件是指需要加工多个孔、形状和型腔的零件。此类零件存在于机械、汽车和飞机等许多行业中,包括发动机缸体、机床、齿轮箱等物品。
    箱式零件在加工中心加工,一次装夹即可完成60%至95%的工序。零件精度一致,质量稳定。加工中心可以缩短生产周期并降低成本。对于需要许多加工工位的零件或工作台需要旋转几次才能完成零件的零件,通常使用卧式加工中心。当加工工位较少且跨度不大时,可以使用立式加工中心。
  • 复杂表面:
    用于航空航天、汽车、船舶、国防等领域的叶轮、螺旋桨等产品往往具有复杂的曲面,需要进行各种多次操作。
    当可以在工件上没有干涉或盲区的区域进行要执行的工艺时,通常可以使用精度高但效率低的三坐标球头铣刀加工复杂的表面。如果加工区域在工件上存在某种形式的干涉或盲区,则需要考虑具有四坐标或五坐标联动的机床。
  • 不规则零件:
    大多数需要混合处理点、线和面特征(如括号、底座和模板)的不规则零件需要多工位处理。由于异形零件的刚性通常普遍较差,夹紧压力难以控制,切割变形和加工精度难以保证。使用加工中心,可以通过使用一个或多个夹紧步骤来完成多个过程,以充分利用加工中心的功能。
  • 套筒和板材:
    具有键槽,曲面,径向孔,多个孔或分布在端面上的孔的盘套或轴零件,适合加工中心加工。具有分布孔的零件应使用立式加工中心,对于端面具有曲面的工件,首选卧式加工中心。
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