加工中心

加工中心机的概念加工中心机即加工中心机床，也叫CNC机床，简称加工中心（英文名是Computerized Numerical Control Machine 简称cnc）。

加工中心机通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。

加工中心机备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。

加工中心机是高度机电一体化的机床，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。

常用加工中心有以下几大类：立式加工中心[1]、卧式加工中心[2]、龙门加工中心、镗铣加工中心、车铣复合加工中心。

加工中心与数控机床的最大区别是加工中心都配置刀库和换刀装置。

卧式加工中心钻攻加工中心机加工中心的工作原理工作原理是根据零件图纸制定工艺方案，采用手工或计算机自动编制零件加工程序，把零件所需的机床各种动作及全部工艺参数变成机床的数控装置能接受的信息代码．并把这些代码存储在信息载体(穿孔带、磁盘等)上，将信息载体送到输入装置。

读出信息并送入数控装置，或利用计算机和加工中心直接进行通信，实现零件程序的输入和输出．进人数控装置的信息经过一系列处理和运算转变为脉冲信号。

有的信号送到机床的伺服系统，通过伺服机构进行转换和放大，再经过传动机构。

驱动机床有关零部件使刀具和工件严格执行零件程序所规定的相应运动．还有的信号送到可编程序控制器中用于顺序控制机床的其他辅助动作，实现刀具自动更换。

2．加工中心的基本组成加工中心的组成随机床的类别、功能、参数的不同而有所不同。

机床本身分基本部件和选择部件，数控系统有基本功能和选用功能，机床参数有主参数和其他参数。

机床制造厂可根据用户提出的要求进行生产，但同类机床产品的基本功能和部件组成一般差别不大。

尽管出现了各种类型的加工中心，其外形结构各异，但从总体来看主要由以下几大部分组成1)基础部分由床身、立柱、横梁、工作台和底座等部件组成．它们主要承受加工中心的静载荷及在加工时产生的切削负载，对加工中心各部件起支撑和导向作用，因此要求基础支撑件必须具有足够的刚度，较高的固有频率和较大的阻尼，这些工件通常是铸铁件或焊接而成的钢结构件，是加工中心中体积和重量最大的基础构件．2)主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。

主轴的启、停、变速等动作由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。

主轴系统为加工中心的主要组成部分，和常规机床主轴系统相比，加丁中心主轴系统要具有更高的转速、更高的回转精度以及更高的结构刚性和抗振性。

3)进给机构由进给伺服电动机、机械传动装置和位移测量元件等组成．它驱动工作台等移动部件形成进给运动。

加工中心进给驱动机械系统直接实现直线或旋转运动的进给和定位，对加工的精度和质量影响很大，因此对加丁中心进给系统的要求是运动精度、运动稳定性和快速响应能力。

4)数控系统(CNC)加工中心的数控部分由CNC装置、可编程控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成．它是完成加工过程的控制中心。

CNC系统一般由中央处理器、存储器和输人、辅出接口组成。

中央处理器又山存储器、运算器、控制器和总线组成。

CNC系统的主要特点是辖人存储，数据的加工、插补运算以及机床各种控制功能都通过计算机软件来完成，能增加祖多逻辑电路难以实现的功能。

计算机与其他装置之间可通过接口设备连接。

当控制对象改变时，只需改变软件与接口。

5)自动换刀系统(A TC)自动换刀装置(Automatic Tool Changer，ATC)由刀库、机械手和驱动机构等部件组成．刀库是存放加工过程所使用的全部刀具的装置；刀库有盘式．鼓式和链式等多种形式，容量从几把到几百把，当需换刀时，根据数控系统指令，伸出机械手(或通过别的方式)将刀具从刀库取出装入主轴中，机械手的结构根雄刀库与主轴的相对位置及结构的不同也有多种形式，如单臂式、双臂式、回转式和轨道式等。

有的加工中心不用机械手而利用土轴箱或刀库的移动来实现换刀。

尽管换刀过程，选刀方式、刀库结构、机械手类型等各不相同，但都是在数控装置及可编程序控制器的控制下，由电机和液压或气动机构驱动刀库和机械手实现刀具的选择与交换。

在机构中装入接触式传感Oe还可实现对刀具和工件误差的测量。

6)辅助装置包括润滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分，这些装置虽然不直接参与切削运动，但对加丁中心的加丁效率、加工精度和可靠性起着保障作用，因此也是加丁中心不可缺少的部分。

由于加工中心生产效率极高，井可长时间实现自动化加工，因而冷却、润滑、排屑等问题比常规机床更为突出。

大切削量的加工需要强力冷却和及时排屑．大量冷却和润滑液酌作用还对系统的密封和泄漏提出了更高的要求．从而促进了半封闭、全封闭结构机床的产生．7)自动托盘更换系统有的加工中心为进一步缩短非切削时间，配有两个自动交换工件托盘：一个安装在工作台上进行加工，另一个则位于工作台外进行装卸工件。

当完成一个托盘上的工件加工后，便自动交换托盘，进行新零件的加工，这样可减少辅助时间，提高加工效率。

加工中心机的发展历史20世纪40年代末，美国开始研究数控机床，1952年，美国麻省理工学院(mit)伺服机构实验室成功研制出第一台数控铣床，并于1957年投入使用。

这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代的开始。

数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。

世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。

我国于1958年开始研制数控机床，成功试制出配有子管数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。

经过几十年的发展，目前的数控机床已实现了计算机控制并在工业界得到广泛应用，在模具制造行业的应用尤为普及。

针对车削、铣削、磨削、钻削和刨削等金属切削加工工艺及电加工、激光加工等特种加工工艺的需求，开发了各种门类的数控加工机床。

数控机床种类繁多，一般将数控机床分为16大类：1数控车床(含有铣削功能的车削中心)2数控铣床(含铣削中心)3数控铿床4以铣程削为主的加工中心．5数控磨床(含磨削中心)6数控钻床(含钻削中心)7数控拉床8数控刨床9数控切断机床10数控齿轮加工机床11数控激光加工机床12数控电火花线切割机床13数控电火花成型机床(含电加工中心)14数控板村成型加工机床15数控管料成型加工机床16其他数控机床模具制造常用的数控加工机床有：数控铣床、数控电火花成型机床、数控电火花线切割机床、数控磨床及数控车床。

控制系统用于数控机床的运算、管理和控制，通过输入介质得到数据，对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用；伺服系统根据控制系统的指令驱动机床，使刀具和零件执行数控代码规定的运动；检测系统则是用来检测机床执行件(工作台、转台、滑板等)的位移和速度变化量，并将检测结果反馈到输入端，与输入指令进行比较，根据其差别调整机床运动；机床传动系统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置；辅助系统种类繁多，如：固定循环(能进行各种多次重复加工)、自动换刀(可交换指定刀具)、传动间隙补偿偿机械传动系统产生的间隙误差)等等。

在数控加工中，数控铣削加工最为复杂，需解决的问题也最多。

除数控铣削加工之外的数控线切割、数控电火花成型、数控车削、数控磨削等的数控编程各有其特点，本书将重点介绍对数控加工程序编制具有指导意义的数控铣削加工的数控编程。

伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号,转换成机床移动部件的运动。

加工中心应用现状加工中心是一种多工序复合加工数控机床，并正向高速、高精度和5轴联动方向发展。

由于其生产效率高、柔性好、一机多用和易于加工复杂的曲线、曲面零件等特点，早已成为工业发达国家军民机械工业的主力加工设备。

一个国家的加工中心拥有量、消费量及其总体技术水平与这个国家机械工业的加工制造技术水平息息相关。

进入21世纪以后，中国加工中心的消费量随着军民机械工业的大规模技术改造而迅速增长，如2001年中国加工中心的消费量仅为2662台（其中进口2290台），而同年美国、日本和德国的加工中心消费量分别为11505、6090和5291台。

到了2005年，中国加工中心的消费量猛增至约13200台（估计值，加工中心的产量数据未公布），其中进口10343台。

2005年加工中心的消费量是2001年的4.96倍，年均增幅达49.2%，一举超过美、日、德诸国，成为世界上消费加工中心最多的国家。

以中档产品为主，高档比重近1/5 根据《机械工人》杂志社等单位的调查，从近600份重点用户的有效问卷中得出的结果是，加工中心机床的应用已遍及全国26个行业，其中汽车、摩托车及其零部件制造业占24%，航空航天和军工行业占18%，机床工具业占11%，模具行业占8%，轻工机械行业占4%。

在这些企业拥有的加工中心中，虽然普及型的立式和卧式加工中心仍占多数，但多轴联动、高速、大型精密等高档加工中心也占有一定比重，如在所调查的近600户用户中，拥有5轴联动加工中心的占24%。

说明中国市场消费的加工中心虽然以普及型的中档机为主，但高档机在消费量中所占比重估计已达15%至20%。

市场规模有长足发展空间中国消费的加工中心大部分依靠进口（2005年进口量占消费量的七成多），进口金额12.97亿美元，居各类机床进口额之首，主要从日本、中国台湾、德国和韩国等地进口。

2006年上半年，中国进口加工中心5511台，金额6.88亿美元，同比分别增长20%和11%，仍保持两位数增长，说明中国加工中心市场的规模还有增长空间。

过去五轴加工中心多为德国、美国、日本、意大利制造，令人欣喜的是今年3月在上海举行的“中国数控机床展览会”上，展出了多台国内生产的五轴加工中心。

如济南二机床集团公司展出的龙门式五轴联动加工中心，工作台长6m,宽2m，采用立式主轴回转，A轴转角±100度，C轴转角±200度，这个庞然大物吸引了许多参观者，它标志着中国数控机床工业达到了先进水平。

上海第三机床厂、第四机床厂制造的立卧加工中心，工作台630mm2，采用高速内冷电主轴，主轴可立、卧转换，工作台可以360度等分，类似于上述简单配置为立、卧转换的三轴加工中心，可对工件实现五面体加工，尽管还没有配置五轴，也非常实用。

现在加工中心逐渐成为机械加工业中最主要的设备，它加工范围广，使用量大。