立式加工中心（三軸）***有（yǒu）效的加工麵僅為工件的頂（dǐng）麵，臥（wò）式（shì）加工（gōng）中心借助回轉工作台，也隻能完成工件（jiàn）的四麵加（jiā）工。目前高檔的加工中心正朝著五軸控（kòng）製的方向發展，工件一次裝（zhuāng）夾就可完成五麵體的加工。如配置上五軸聯動的高檔數控係統，還（hái）可以對複雜的空間曲麵進（jìn）行高精（jīng）度加工。立式五軸加工（gōng）中心這（zhè）類加工中心的回轉軸有兩種方（fāng）式，一種是工作台回轉軸（圖1）。設置在床身（shēn）上的（de）工作台可（kě）以環繞X軸回（huí）轉，定（dìng）義為A軸，A軸一般工作範圍+30度至-120度。工作台的中間還設有一個回轉台（tái），在圖示的位置上（shàng）環繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都（dōu）是360度回轉。這樣通（tōng）過A軸與C軸的組合，固定在工作台（tái）上（shàng）的工（gōng）件除了底麵之外，其餘的五個麵都可以由立式（shì）主軸進行加工。A軸和C軸***小分度值一般為0.001度，這樣又可以把工件細分成任意角度，加工出（chū）傾斜（xié）麵（miàn）、傾斜孔等。A軸和C軸（zhóu）如與XYZ三直線軸（zhóu）實現聯動，就可加工出複雜的空間曲麵（miàn），當然這需要（yào）高檔的數控係（xì）統、伺服係統以及軟件（jiàn）的支持。這種設置方式的優點是主軸的結構比較簡單，主軸剛性非常好，製造成（chéng）本比較低。但一般工作台不能設計（jì）太大，承重也（yě）較小，特（tè）別是當（dāng）A軸回轉大於等於90度時（shí），工件切削時會對工作台帶（dài）來很大（dà）的承（chéng）載力矩。
圖1 工作台回（huí）轉的立式五（wǔ）軸（zhóu）加工中心
另一種是依靠立式主軸頭的（de）回（huí）轉（圖2）。主軸前端是一個回轉頭，能自行環繞Z軸360度，成為C軸，回轉頭上還帶可環（huán）繞（rào）X軸旋轉的（de）A軸（zhóu），一般可達±90度以上，實現上述同樣的功能。這種設置方式的優點是主軸加工非常靈活，工（gōng）作台也可以設計的（de）非常大（dà），客（kè）機龐大的機（jī）身、巨大的發動機殼都可以在這類加（jiā）工中心上加工。這種設計還有一大優（yōu）點：我們在使用球（qiú）麵（miàn）銑刀加工曲麵時，當刀具中心線垂直於加（jiā）工麵時（shí），由於球麵銑刀的頂點線速度（dù）為零，頂點切出的工件表麵質量會很差，采用主軸（zhóu）回轉的設計，令主軸相對工件（jiàn）轉過一個角度（dù），使球（qiú）麵銑刀避開（kāi）頂點切削，保證有一定的線（xiàn）速度，可提高表麵加工質量。這種結構非常（cháng）受模（mó）具高精（jīng）度曲麵加工的歡迎，這是工作台回轉式加（jiā）工中心難以做到的。為了達到回轉的高精度，高（gāo）檔的回轉軸還配置了圓光（guāng）柵尺反饋，分度精度（dù）都在幾秒以內，當然這（zhè）類主軸的回轉結構比較複雜，製造成本（běn）也較（jiào）高。
圖2 主軸回轉（zhuǎn）的立式（shì）五軸（zhóu）加工中心
立式（shì）加工中心的主軸（zhóu）重力向下，軸承高速空運轉的徑向受力是均等的，回（huí）轉特性很好，因此可提高轉速，一般高（gāo）速可達1,2000r/min以上，實用（yòng）的***高轉速已達到4,0000轉。主軸係統都配有循環冷卻裝置，循環冷卻（què）油帶走高速回轉產生的熱（rè）量，通過製冷器降到合適的溫度，再流回（huí）主軸係統。X、Y、Z三（sān）直線軸也可采用直（zhí）線光柵尺反饋，雙向定位精度在微米級以內。由於（yú）快速進給達到40～60m/min以上，X、Y、Z軸（zhóu）的滾（gǔn）珠（zhū）絲杠大多采用中心式冷卻，同主軸係統一樣（yàng），由經過製冷的循環油流過滾（gǔn）珠絲杠的中心，帶走熱（rè）量。臥式五軸加工中心此類加工中心的回轉軸也有兩種方式（shì），一種是（shì）臥式主軸擺動作為一個（gè）回轉（zhuǎn）軸，再加上工作台的一個回轉軸，實現五軸（zhóu）聯動加工。這種設置方式簡便靈活，如需要主軸立、臥轉換（huàn），工作台隻需分度定位，即可簡單地配置為立、臥轉換的三軸加工中心。由主軸（zhóu）立、臥轉換配合工作台分度，對工件實現五麵體加工，製造成本降低，又非常實（shí）用。也可對工作台設置數（shù）控軸，***小分度（dù）值（zhí）0.001度，但不作聯動，成為立、臥轉換的四軸加工中心，適應不同加工（gōng）要求，價格非常具有競爭力（lì）。
圖3 工作台（tái）回轉（zhuǎn）的臥式五軸加工中心葉輪
另一種為傳（chuán）統的工作台回轉軸（圖3），設置在床身上的（de）工作台A軸一般工作範圍+20度至-100度（dù）。工作台的中間也設有一個回轉台 B軸，B軸可雙向360度回轉。這種臥（wò）式五軸加（jiā）工中心的聯動特性比******種方式好，常用於加工大（dà）型葉輪的複雜曲麵。回轉軸也可配（pèi）置圓光柵尺反饋，分度精度達（dá）到幾秒，當然這種回轉軸結構比較複雜，價格也昂（áng）貴。目前臥式加工（gōng）中心工作台可以做到大於1.25m2，對******種五軸設置方式沒有什麽影響。但是第二種五軸設置方式比（bǐ）較困難，因為1.25m2的工作台做A軸的回轉，還要（yào）與工作台中間的B軸回轉台聯動確實勉為其難。臥式加工中心的主軸轉速一般在10,000rpm以上，由於臥（wò）式設置的主軸在徑向有自重力，軸承高速空運轉時徑向受（shòu）力不均等，加（jiā）上還要采用較大（dà）的BT50刀（dāo）柄，一般***高可達（dá）20,000rpm。臥式（shì）加工中心快速進給達到30～60m/min以上，主軸電機功率22-40KW以上，刀庫容量按需要可從40把增加（jiā）到160把，加工能力遠遠超（chāo）過一（yī）般（bān）立式加工中心，是重（chóng）型機械加工的******。加工中心大多可設計成雙（shuāng）工作（zuò）台交（jiāo）換，當一個工作（zuò）台在加（jiā）工區內運行，另一工作台則在加工區外更換工件，為下一個工（gōng）件的加工做準備，工作台交換的時間視工作台（tái）大小，從幾秒（miǎo）到（dào）幾十秒即可完（wán）成。***新設計的加（jiā）工中心考慮到（dào）結構上（shàng）要適（shì）合組成模塊式製（zhì）造單元（FMC）和柔（róu）性生產線（FMS），模塊式製造單元一般至少有兩台加工中心和四個交換工作（zuò）台組成（chéng），加工中心全部並排放置，交換工作台在機床前一字形排開，交換工（gōng）作（zuò）台多的可以排成兩行、甚至雙層設計。兩邊（biān）各有一個工位作為上（shàng）下工（gōng）件（jiàn）的位置，其餘工（gōng）位上（shàng）的交換工作台安（ān）裝著工件等待加工，有一（yī）輛小車會按照係統指令，把裝著工件的交換工作（zuò）台送進加工中心，或從加工中心上取出完成加工的交換工作台，送到下一個工位或直接送到下料（liào）工位，完成整個加工操作。柔性生產線除了小車、交換工作台之外，還有統一的刀具庫，一般會有幾百把刀具，在係（xì）統中存入刀具（jù）的身份編（biān）碼（mǎ）信息，再通過刀（dāo）具（jù）輸送係統送進加工中心，並把用完的刀具取回，柔性生產線往往還需要一台FMS的控製器來指揮運行。過去五軸加工中心多為（wéi）德國、美國（guó）、日本、意大利製造，令人欣喜的是今年3月在上海（hǎi）舉行的中國數控（kòng）機床展覽會上，展出了多台國（guó）內生產的五軸（zhóu）加工中心。如濟（jì）南二機床集團公司展出的龍門式五軸聯（lián）動加工中心，工作台長6m,寬2m，采用立式主（zhǔ）軸回轉，A軸轉角±100度（dù），C軸轉角±200度，這個龐然大物吸引了（le）許多參觀者，它標（biāo）誌著中國數控（kòng）機床工業達（dá）到了******水平。上海第三機床廠、第四機（jī）床廠製（zhì）造的立臥加（jiā）工中心，工作台630mm2，采用高速內冷電（diàn）主軸，主軸可立、臥轉換，工作台可（kě）以360度等分，類似於上述簡單配置為立、臥轉換的三軸加工中心，可對工（gōng）件（jiàn）實（shí）現五麵體加工，盡管還沒有配置五（wǔ）軸，也非常實（shí）用（yòng）。加工（gōng）中心的發展與未來現在加工中心逐漸成為機械（xiè）加工業中***主要的設備（bèi），它加工範圍廣，使用量（liàng）大。近（jìn）年來在品種、性能、功能方麵有很大的發展。品種：有新（xīn）型的立、臥五軸聯動（dòng）加工中心（xīn），可用於航空、航天零件加工；有專門用於模具加工的高性能加工中（zhōng）心，集成三維CAD/CAM對模具複雜的（de）曲麵超（chāo）精加工；有（yǒu）適用於汽車、摩托車大（dà）批（pī）量零件加工的高（gāo）速（sù）加工中心，生產效率高且具備柔性化。性能：普遍采用了萬轉以上（shàng）的電主軸，***高可達6～10萬轉；直線電機的應用使機床加速度達到了3-5g；執行ISO/VDI檢測標準，促使製（zhì）造（zào）商提高加（jiā）工中心的雙向定位精（jīng）度。功能：糅合了激光加工的複合功（gōng）能，結構上適合於組成模塊式製造單元（FMC）和柔性生（shēng）產線（FMS），並具有機電、通訊一體化功能。領（lǐng）先一步的機床製造商正在構想未來的（de）加工中心，它將是******型的設備（bèi），可用於車、銑、磨、激光加工（gōng）等，成為真正意義上的加工中心。全自動地從材料送進，到成品產出，粗精加工（gōng）、淬硬處理、超精（jīng）加工，自動檢測、自動校（xiào）正，將無所不能。設備將重視環保、節能，呈現出綠色製造業的（de）標誌。21世紀時代特征的IT功能是******不可少的，設備將通過網絡與外界交換信（xìn）息，獲得***新的技術（shù）成果，人（rén）類的智慧將在高科技產品加（jiā）工中心上得到充分的（de）展現。
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