加工中心是帶有自動換刀機構的CNC,是功能全面的數控機床,它集銑削、鉆削、鉸削、鏜孔、攻螺紋和切螺紋于一身,使其具有多種工藝手段。與普通機床相比,加工中心具有如下顯著的工藝特點。
(1)加工精度高
在加工中心上加工,其工序高度集中,一次裝夾即可加工出零件上大部分甚至全部表面,避免了工件多次裝夾產生的裝夾誤差。因此,加工表面之間能獲得較高的 相互位置精度。同時,加工中心多采用半閉環,甚至全閉環位置補償功能,有較高的定位精度和重復定位精度,在加工過程中產生的尺寸誤差能及時得到補償,與普 通用機床相比,可獲得較高的尺寸精度。
(2)加工精度穩定
從開始到結束,幾乎整個加工過程都由程序自動控制,減少了操作者人為因素影響,而且,機床內沒有凸輪、靠模等傳統的機械控制零件,省去了制造和使用中磨損等所造成的誤差,加之機床的位置補償功能和較高的定位精度及重復定位精度,所加工出來的零件尺寸一致性好。
(3)表面質量好
加工中心主軸轉速和各軸進給均為無級調速,有些還有自適應控制功能,可隨刀具和工件材質及刀具參數的變化,將切削參數調整到最佳數值,從而提高了各加工表面的質量。
(4)加工效率高
工序集中使得工件只需在工作臺上一次裝夾即可完成多面加工,減少了多次裝夾工件所需的輔助時間。同時,也減少了工件在機床與其他機床之間、車間與車間之間的周轉次數和運輸工作量。
(5)加工程序適應性強
零件每個工序的加工內容、切削用量、工藝參數等都可以編入程序,并可以隨時在線修改,為新產品試制,實行新的工藝流程和實驗提供了方便。
2.適宜于數控加工中心加工的零件
根據加工中心的工藝特點,加工中心主要用于加工形狀復雜、加工內容多、工藝類型和裝備多、需多次裝夾和調整才能完成加工的零件。適宜于在加工中心上加工的零件主要有以下幾種:
(1)既有平面又有孔系的零件
利用刀庫和換刀機械手裝置,工件在加工中心上一次安裝即可完成被加工工件上平面的銑削、孔系的鉆削、鏜孔、鉸削及攻螺紋等多工步加工。加工部位可在一個 平面上,也可在不同平面上。五面體加工中心即可一次安裝完成除裝夾面以外的五個面的加工。因此,既有平面又有孔系的零件是加工中心的首選對象。常見的這類 零件有箱體類零件和盤、套、板類零件。
(2)結構形狀復雜、普通機床難于加工的零件
一些零件的工作表面是由復雜曲線或曲面組成的,加工時,需要多坐標軸聯動,這在普通機床上是難以甚至無法完成的加工,這些零件的加工工序需要高度集中,尺寸累積誤差要小,而且裝配精度要高,互換性要好。常見的這類零件有凸輪、整體葉輪類和各種模具等。
(3)外形不規則的異形零件
一些如支架、撥叉等外形不規則的零件,大多要點、線、面多工位混合加工。由于外形不規則,在普通機床上只能采用工序分散的加工原則,需用工裝較多,周期較長。
還有一些適合在加工中心上加工的零件,如對于那些周期性投產的零件、加工要求較高的中小批量零件以及新產品零件等。用加工中心進行加工時,所需工時主要 包括基本時間和準備時間。其準備時間占很大比例,例如工裝準備、程序設計、零件的首件試切等,將這些準備時間的內容儲存在加工中心的記憶存儲器中,供以后 反復調用。這樣使得加工周期性零件的生產周期大大縮短。
在新產品定型之前,需經過反復實驗和改進。選擇加工中心試制,可省去許多用通用機床加工所需的試制工裝。當需要修改零件時,只需修改相應的程序及適當的調整夾具、刀具即可,節省了費用,縮短了試制周期。
加工中心上加工與普通機床上加工相比,還有一些不足之處。例如,刀具應具有更高的強度、硬度和耐磨性;懸臂加工孔時,無輔助支承,刀具還應有良好的剛 性;在加工過程中,切屑易堆積,會纏繞在刀具和工件上,影響加工順利進行,此時就需要采取斷屑措施并及時清理切屑;一次裝夾完成從毛坯到成品的加工,無時 效工序,工件內應力難于消除;使用、維修管理要求較高,要求操作者應具有較高的技術水平;加工中心的市場售價一般在幾十萬到幾百萬不等,甚至更高,初期投 入較大,零件的加工成本較高。