立式（shì）加工中心（三軸（zhóu））***有效的加工麵僅為工件的頂麵，臥式加工中心借助（zhù）回（huí）轉工作台，也隻能完（wán）成工件的四麵加工。目前高檔的加工中心（xīn）正朝（cháo）著五軸控製的方向發展，工件（jiàn）一次裝夾就可完（wán）成五麵體的加工。如配置上五軸（zhóu）聯動的高檔數控係統，還可以對複雜的空間曲麵進行高（gāo）精度加工。立式五軸加工中心這類加（jiā）工中心的回轉軸有兩種方（fāng）式，一種是工作台回（huí）轉軸（圖1）。設置在床身上的工作（zuò）台（tái）可以環繞X軸回轉，定義為A軸，A軸一般工作範圍+30度至-120度。工作台的中間（jiān）還設有一個回轉台，在圖示的位（wèi）置上環繞Z軸回轉，定義為C軸，C軸都是（shì）360度（dù）回轉。這樣通過A軸與C軸的組合，固定在工作台上的（de）工件除了底麵（miàn）之外，其餘的五個麵都可以（yǐ）由立式主軸進行加工。A軸（zhóu）和C軸***小分度值一般為0.001度，這樣又可以把（bǎ）工件細分成任意角度，加工出（chū）傾斜麵、傾斜孔等。A軸和C軸如與（yǔ）XYZ三直線軸（zhóu）實現聯（lián）動，就可加工出複雜的空間曲麵，當然這需要高檔的（de）數控係（xì）統、伺服係統以及軟件的支持。這（zhè）種設置方式（shì）的優（yōu）點是主軸的結構比較簡單，主軸剛性（xìng）非常好，製造（zào）成本比較低。但一（yī）般工作台不能設計（jì）太大，承重也較小，特別是當A軸回轉（zhuǎn）大於等於90度時，工件切削時會對工作台帶來很大的（de）承載力矩。
圖1 工作（zuò）台回轉的立式五軸加工中心
另一種是依靠立式主軸頭的回轉（圖2）。主（zhǔ）軸前端是（shì）一個回轉頭，能自行（háng）環繞Z軸360度，成為C軸，回轉（zhuǎn）頭上還帶可環繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90度以上，實現上述（shù）同樣的功能。這種設置方式（shì）的優（yōu）點（diǎn）是主軸加（jiā）工非（fēi）常（cháng）靈活，工作台也可以設（shè）計的非常大，客（kè）機龐大的機身、巨大的發動機殼都可以在這類加工中心上加工。這種設計還有一大優點：我們在使用球麵（miàn）銑刀加工曲麵時，當刀具中心線垂直於加工麵時，由於球麵銑刀的頂點線速度為零，頂點切出的工件表（biǎo）麵質量會很差，采用主軸回轉的（de）設計，令主軸相對工件轉過一個（gè）角度，使球麵銑刀避開頂點切削（xuē），保證有一定的線速（sù）度，可（kě）提（tí）高表（biǎo）麵加工質量。這種結構非常受模具高精度曲麵加工的歡迎，這是工作台（tái）回轉式（shì）加工中心難以做到的。為了達到（dào）回轉的高精度（dù），高檔的回轉軸還配置了圓光（guāng）柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內，當然（rán）這類主軸的回轉結構比較複雜（zá），製造成本也較高。
圖2 主軸回（huí）轉的立式五軸加工中（zhōng）心
立式加工中心的（de）主軸重力向下，軸承高速空運轉的徑向受力是均（jun1）等的，回轉特性很好，因此可（kě）提（tí）高轉速，一般高（gāo）速可達1,2000r/min以上，實用（yòng）的（de）***高轉速已達到4,0000轉。主軸（zhóu）係統都配有（yǒu）循環（huán）冷卻（què）裝置，循環冷卻油帶走高速回轉產生的熱量，通過製冷器降到合適的溫度，再流回主軸係統。X、Y、Z三直線軸也可采用直（zhí）線光柵尺反饋，雙向定位精度在微米級以內。由於快速進給達到40～60m/min以上，X、Y、Z軸的滾珠絲杠大多采用中心式冷（lěng）卻，同主軸係統（tǒng）一樣，由經過製（zhì）冷的循（xún）環油（yóu）流過滾珠絲杠的中心，帶走熱量。臥式五軸加工中心此類加工（gōng）中（zhōng）心的回轉軸也有兩種方式，一（yī）種是臥式（shì）主軸（zhóu）擺動作為一個（gè）回轉軸，再加上工（gōng）作台的一個回（huí）轉軸，實現五（wǔ）軸聯動加工。這種設置方式簡便靈（líng）活，如需要主軸立（lì）、臥轉（zhuǎn）換，工作（zuò）台隻需分度（dù）定位，即可簡單地配置為立、臥（wò）轉換的三軸加工中心。由主軸立、臥轉換配（pèi）合工（gōng）作台分度，對工件實現（xiàn）五麵體加工，製造成本降低，又非常實用。也可對工（gōng）作台設置數（shù）控軸，***小分度值0.001度，但不作聯動，成為立、臥轉（zhuǎn）換的四軸加（jiā）工中心，適應不（bú）同加工要求，價格非常具有競爭力。
圖3 工作台回轉的臥式五軸加工中心葉輪
另一種為傳統（tǒng）的工作台（tái）回轉軸（圖3），設置在床身上的工作台A軸一般工作範圍+20度至-100度。工作台（tái）的（de）中間也設有一個回轉台（tái） B軸，B軸可雙向360度回轉。這種臥式五軸加工中心的聯動特性比******種方（fāng）式好，常用於加工大型葉輪的複雜曲麵。回轉軸也可配置圓（yuán）光柵尺反饋，分度精度（dù）達到幾秒，當然這種回（huí）轉軸結構比較複雜，價格也昂貴。目前臥式加工中心工作台可以（yǐ）做（zuò）到大於1.25m2，對******種五軸設置方式沒（méi）有什麽影響。但是第二種五軸設置方式比較困難，因（yīn）為1.25m2的工作台做A軸的回轉（zhuǎn），還要與工作台中（zhōng）間的B軸回轉（zhuǎn）台聯動確（què）實（shí）勉為其難（nán）。臥（wò）式加工（gōng）中心的主軸轉速一般在10,000rpm以上，由（yóu）於臥式設置的主軸在徑向有自重力，軸（zhóu）承（chéng）高速空運轉時徑向受力不均等，加上還要采用較大的BT50刀（dāo）柄，一般***高可達20,000rpm。臥式加工中心快速進給達到30～60m/min以上，主軸電（diàn）機功率22-40KW以上，刀庫容量按需要可從40把增加（jiā）到160把，加工能力遠遠超過一般立（lì）式（shì）加工中心，是重型機械加工的******。加工中心大多可設計成雙工（gōng）作台交換，當一個工作台在加（jiā）工區內運行，另一工作台（tái）則在加工區外更換工件，為下一（yī）個工（gōng）件的加工做準備，工（gōng）作台交（jiāo）換的時間（jiān）視工作台大小，從幾秒到幾十秒即可完成。***新設計的加工中心（xīn）考慮到結（jié）構（gòu）上要適合組成模塊式製造單元（FMC）和柔性生產線（FMS），模塊式製造單元一般至少有（yǒu）兩台加工中心和四個交（jiāo）換工作台組成，加工中心全（quán）部並排放置，交換工（gōng）作（zuò）台在機床前（qián）一字形排開，交換工作台多的可以排成兩（liǎng）行、甚至雙（shuāng）層（céng）設計。兩邊各有一個工位作為上下工件的位置，其餘工（gōng）位（wèi）上（shàng）的交換（huàn）工作台安裝著工件等待加工，有一（yī）輛小車會按照係統指令，把裝著工（gōng）件的交換工作台送進加工中（zhōng）心，或從加工中心上取出完成加工的交換工作台，送到（dào）下（xià）一個工位或直接送（sòng）到下料工位，完成（chéng）整個加工操作。柔性生產線除了小車、交換工作台之外（wài），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）的身份編碼信息，再通過（guò）刀具輸送係（xì）統送進加工中心，並把用（yòng）完的刀具取回，柔性生產線往（wǎng）往還（hái）需要一（yī）台FMS的控製器來指（zhǐ）揮（huī）運行。過去五軸加工中心多為德國、美國、日本、意大利製造，令人欣喜的是（shì）今（jīn）年3月（yuè）在上海舉行的中國數控機床展覽會上，展出了多台國內生產的五軸加工中（zhōng）心。如濟南二機床集團公司展出的龍門式五軸聯動加工中心，工作台長6m,寬2m，采用立（lì）式主軸回轉，A軸轉角±100度，C軸轉（zhuǎn）角±200度，這個龐然大物吸引（yǐn）了（le）許多（duō）參觀者，它標誌著中國（guó）數控機床工業達到（dào）了******水平。上海第三機床（chuáng）廠、第四機床廠製造（zào）的立臥加工中心，工作台630mm2，采用高速內冷電主軸，主軸（zhóu）可立、臥（wò）轉換，工作台可以360度等分（fèn），類似於上述簡（jiǎn）單（dān）配置為立、臥（wò）轉換的三軸加工中心，可對工件實（shí）現五麵體加工，盡管還沒有配置五軸，也非常實用。加工中心的（de）發展與未來（lái）現在加工中心逐漸成為機械加工業中***主（zhǔ）要的設備（bèi），它（tā）加工（gōng）範圍廣，使用量大（dà）。近年來在品種、性能、功能方麵（miàn）有很大的發展。品種：有新型的立、臥五（wǔ）軸聯動加工中心，可用於航空、航天零件加工；有專門（mén）用（yòng）於模具加工的高性能加工中心，集成三維CAD/CAM對模具複雜的曲麵超精加工；有適用於汽（qì）車、摩托車大批量零件（jiàn）加工的（de）高速加工中心，生產效率高且具備柔性化。性能：普遍采（cǎi）用了萬轉以上的電主（zhǔ）軸，***高可達6～10萬（wàn）轉；直線電（diàn）機（jī）的應用使機（jī）床加速度達到了3-5g；執（zhí）行（háng）ISO/VDI檢測標準，促使製造商提高加工中心的雙向定位精度。功能：糅合了激光加工的複合功能，結構上適（shì）合於組（zǔ）成模塊式製造單元（FMC）和柔性生產線（FMS），並具有（yǒu）機電、通訊一體化功能。領先一步的機床製造商正在構想未（wèi）來的加工中心，它將是******型的設備，可用於車（chē）、銑、磨（mó）、激光加工（gōng）等，成為真正意義上（shàng）的加工中心。全自動地從材（cái）料送進，到成品產（chǎn）出，粗精加工、淬硬處（chù）理、超精加工，自動檢（jiǎn）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（zhì）造業的標誌。21世紀（jì）時（shí）代特征的（de）IT功（gōng）能是******不可少的，設備將通過網絡與（yǔ）外界交換信息，獲得***新的技（jì）術成果，人類的智慧將在高科技產（chǎn）品加工中心（xīn）上得到充分的展現。
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