加工中心的选择

习惯上所说的加工中心主要是指以数控铣床为基础的，集铣削、铿削、钻孔、攻螺纹和切削螺纹等功能于一体的数控机床。它们基本的加工方式为铣削，主要的加工内容为铣削平面、台阶、沟槽、曲线与曲面以及钻孔、扩孔、铰孔、惚孔和攻螺纹等，如图2-15所示。从设备构造上来看，数控加工中心是一台配备有刀库的数控铣床，加工过程中可自动完成刀具的更换。

(1)加工中心的基本加工特点

加工中心是一种典型的集于一体的机械加工设备，与普通数控机床相比，CNC加工中心具有以下几个突出特点。

①机床的刚度高、抗振性好。为了适应加工中心高自动化、高精度、高效率及高可靠性的加工要求，加工中心的静态刚度和动态刚度都高于普通数控机床;由于其机械结构系统的阻尼比高，从而在加工过程中机床的抗振性能也高于普通数控机床。

②工序集中。加工中心带有刀库(如图2-一16所示)并能够自动换刀，这是加工中心和数控铣床的主要区别。在加工前将需要的刀具调整测量好后先装入刀库，加工时能够通过程序控制实现相应的刀具自动更换，从而对工件进行多工序加工。现代高速加工中心更大程度地使工件在一次装夹后实现多表面、多特征、多工位的连续、高效、高精度加工，即工序集中。这是加工中心的特点。

③对加工对象的适应性强。加工中心生产的柔性不仅体现在对特殊要求的快速反应上，而且还可以快速实现批量生产，提高市场竞争能力。

④高自动化、高精度、高效率。自动换刀是高速加工中心高自动化的一个方面。加工中心的主轴转速高、进给速度快、快速定位精度高，可以通过切削参数的合理选择，充分发挥刀具的切削性能，减少切削时间，且整个加工过程连续、辅助动作快、自动化程度高。

同其他数控机床一样，高速加工中心也具有加工精度高的特点。而且由于加工工序集中、避免了长工艺流程、减少了人为干扰，故加工中心加工精度更高，加工质量更加稳定。

在一台加工中心上能集中完成多种工序，因而可减少工件装夹、测量和机床的调整时间，减少工件半成品的周转、搬运和存放时间，使加工中心的切削利用率(切削时间和开动时间之比)高出普通数控机床3-}-4倍，达到80%以上。

⑤使用多个可以自动交换的工作台。有的零件加工中心上带有自动交换工作台，如图2-17所示，可实现一个工作台在加工的同时，另一个工作台完成工件的装夹，从而大大缩短辅助时间，提高加工效率。

⑥减轻了操作者的劳动强度。加工中心对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的。操作者除了操作键盘、装卸零件、进行关键工序的中间测量以及观察机床的运行之外，不需要进行繁重的重复性手工操作，劳动强度和紧张程度均可大大减轻，劳动条件也得到很大的改善。

⑦经济效益高。使用加工中心加工零件时，分摊在每个零件上的设备费用是比较昂贵的，但在单件、小批量生产的情况下，可以节省许多其他方面的费用，因此能获得良好的经济效益。例如，在零件安装到零件加工中心上之后可以减少调整、加工和检验时间，从而减少了直接生产费用;另外，由于线轨加工中心加工时不需手工制作模型、凸轮、砧模板及其他工装夹具，省去了许多工艺装备，减少了硬件投资;还由于加工中心的加工稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。

⑧有利于生产管理的现代化。用加工中心加工零件，能够准确地计算零件的加工工时，并有效地简化了检验和工夹具、半成品的管理工作，有利于使生产管理现代化。当前有许多大型CAD/CAM集成软件已经开发了生产管理模块，实现了计算机辅助生产管理。

加工中心的工序集中加工方式固然有其独特的优点，但也带来了新的问题。

由于加工中心智能化程度高、结构复杂、功能强大，因此加工中心的一次性投资及日常维护保养费用较普通机床高出很多。

②在适当的条件下才能发挥效益，即在使用过程中要发挥加工中心的优点，才能充分体现效益。所以，对加工中心的合理使用至关重要。

③由于工序集中，在加工中心上加工时，粗加工后直接进人精加工阶段，工件的温升来不及恢复，冷却后尺寸变动，影响零件精度。

④工件由毛坯直接加工为成品，一次装夹中金属切除量大、几何形状变化大，没有释放应力的过程。加工完了一段时间后，应力才得以释放，导致工件变形。

⑤切削不断屑，切屑的堆积会影响加工的顺利进行及零件的表面质量，甚至使刀具损坏、工件报废。

⑥装夹零件的夹具必须满足既能承受粗加工中大的切削力，又能满足在精加工中准确定位的要求，而且零件夹紧变形要小。

⑦由于自动换刀及全封闭防护的应用，使工件尺寸受到一定的限制，吊装较大的工件有时也不太方便，钻孔深度、刀具长度、刀具直径及刀具重量也要加以考虑。

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