分析下四種加工中心的常用功能:
(1)立式加工中心
立式加工中心的主軸處于垂直位置。它能完成銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋和切削螺紋等工序。立式加工中心最少是三軸二聯(lián)動,一般可實現(xiàn)三軸三聯(lián)動。有的可進行五軸、六軸控制,工藝人員可根據(jù)其同時控制的軸數(shù)確定該加工中心的加工范圍。
立式加工中心立柱高度是有限的,確定Z軸的運動范圍時要考慮:
①工件的高度;
②工裝夾具的高度;
③刀具的長度;
④機械手換刀占用的空間。
在考慮上述四種情況之后,立式加工中心對箱體類工件加工范圍要減少,這是立式加工中心的弱點。但立式加工中心有下列優(yōu)點:
①工件易裝夾,可用通用的夾具如平口鉗、壓板、分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺等裝夾工件,工件的裝夾定位方便;
②刀具運動軌跡易觀察,調(diào)試程序檢查測量方便,可及時發(fā)現(xiàn)問題,進行停機處理或修改;
③冷卻條件易建立,冷卻液能直接到達刀具和加工表面;
④坐標(biāo)系即X、Y、Z三個坐標(biāo)軸與笛卡兒坐標(biāo)系吻合,感覺直觀與圖紙視角一致;
⑤切屑易排除和掉落,避免切屑劃傷加工過的表面;
⑥結(jié)構(gòu)一般采用單柱式,它與相應(yīng)的臥式加工中心相比,結(jié)構(gòu)簡單、占地面積較小,價格較低。
立式加工中心(圖5-1)最適于加工Z軸方向尺寸相對較小的工件,一般的情況下除底面不能加工外,其余五個面都可用不同的刀具進行輪廓和表面加工。
(2)臥式加工中心
臥式加工中心的主軸是水平設(shè)置的。一般的臥式加工中心有三個到五個坐標(biāo)軸,常配有一個回轉(zhuǎn)軸(或回轉(zhuǎn)工件臺),主軸轉(zhuǎn)速在10～10000r／min之內(nèi),最小分辨率一般為lμm,定位精度為10μm—20μm。臥式加工中心刀庫容量一般較大,有的刀庫可存放幾百把刀具。臥式加工中心的結(jié)構(gòu)較立式加工中心復(fù)雜,體積和占地面積較大,價格也較高。臥式加工中心較適于加工箱體類零件。只要一次裝夾在回轉(zhuǎn)工作臺上,即可對箱體(除頂面和底面之外)的四個面進行銑、鏜、鉆、攻絲等加工。特別是對箱體類零件上的一些孔和型腔有位置公差要求的(如孔系之間的平行度、孔與端面的垂直度、端面與底面的垂直度等),以及孔和型腔與基準(zhǔn)面(底面)有嚴(yán)格尺寸精度要求的,在臥式加工中心上通過一次裝夾加工,容易得到保證,適合于批量工件的加工。臥式加工中心程序調(diào)試時,不如立式加工中心直觀、容易觀察,對工件檢查和測量也感不便,且對復(fù)雜零件的加工程序調(diào)試時間是正常加工的幾倍,所以加工的工件數(shù)量越多,平均每件占用機床的時間越少,因此用臥式加工中心進行批量加工才合算。但它可實現(xiàn)普通設(shè)備難以達到的精度和質(zhì)量要求,因此一些精度要求高,其它設(shè)備無法達到其精度要求的工件,特別是一些空間曲面和形狀復(fù)雜的工件,即使是單件生產(chǎn),也可考慮在臥式加工中心上加工。由此可見加工中心即是高效、高質(zhì)量的自動化生產(chǎn)設(shè)備,又是攻克工藝難題的設(shè)備。
臥式加工中心的坐標(biāo)系與立式加工中心坐標(biāo)系即X、Y、Z三軸在空間上是不同的。而且臥式加工中心冷卻條件不如立式的好,特別是對深孔的鏜、銑、鉆等,冷卻液難以到達切削深處,因此,必須降低機床的轉(zhuǎn)速和進給量、降低了生產(chǎn)效率。與立式加工中心相比,臥式加工中心的功能多,在立式加工中心上加工不了的工件,在臥式加工中心上一般的都能加工。此外臥式加工中心的回轉(zhuǎn)工作臺有的是數(shù)控的,有的是分度的,工件一次裝夾可實現(xiàn)多個工位的加工?？偟膩碚f臥式加工中心有其優(yōu)點,也有不足,使用時用其優(yōu)避其劣。
(3)多工作臺加工中心
多工作臺加工中心有時稱為柔性加工單元(FMC)。它有兩個以上可更換的工作臺,通過運送軌道可把加工完的工件連同工作臺(托盤)一起移出加工部位,然后把裝有待加工工件的工作臺(托盤)送到加工部位,這種可交換的工作臺可設(shè)置多個,實現(xiàn)多工作臺加工。其優(yōu)點是可實現(xiàn)在線裝夾,即在進行加工的同時,下邊的工作臺進行裝、卸工件,另外可在其它工作臺上都裝上待加工的工件,開動機床后,能完成對這一批工件的自動加工,工作臺上的工件可以是相同的,也可以是不同的。這都可由程序進行處理。多工作臺加工中心有立式的,也有臥式的。無論立式還是臥式,其結(jié)構(gòu)都較復(fù)雜,刀庫容量較大,機床占地面積大,控制系統(tǒng)功能較全。計算速度快,內(nèi)存容量大。采用的都是最先進的CNC系統(tǒng),所以價格昂貴。
(4)復(fù)合加工中心
復(fù)合加工中心也稱多工面加工中心,是指工件一次裝夾后,能完成多個面的加工的設(shè)備。現(xiàn)有的五面加工中心,它在工件一次裝夾后,能完成除安裝底面外的五個面的加工。這種加工中心兼有立式和臥式加工中心的功能,在加工過程中可保證工件的位置公差。常見的五面加工中心有兩種形式,一種是主軸做或相應(yīng)角度旋轉(zhuǎn),可成為立式加工中心或臥式加工中心。另一種是工作臺帶著工件做旋轉(zhuǎn),主軸不改變方向而實現(xiàn)五面加工。無論是哪種五面加工中心都存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價昂貴的缺點。
五面加工中心的功能比多工作臺加工中心的功能還要多,控制系統(tǒng)先進,其價格是工作臺尺寸相同的多工位加工中心的二倍左右。