谈加工中心的组成与分类及其主要加工对象
加工中心(machining center, mc..)是指一种备有刀库和自动换刀装置，且能对工件进行多工
序加工的数控机床。
1.加工中心的组成与分类
加工中心由主轴头、换刀机构及刀库、立柱、立柱底座、工作台、工作台底座等组成，如图8. 20所示。加工中心的数控系统能使其按照不同工序自动选择和更换刀具，能自动改变机床主轴转速、进给量、刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能，能依次完成.工件多个表面上多个工序的加工。
根据主轴在加工的空间位置，加工中心一般分为立式加工中心和卧式加工中心。立式加工中心的主轴垂直于水平面，能完成铣、钻、铰、攻螺纹和切削螺纹等工序。立式加工中心少是三轴二联动，一般可实现三轴三联动，有的可实现五轴、六轴控制。立式加工加工高度方向尺寸相对较小的工件。卧式加工中心的主轴是水平的。一般的卧式加工中心有3^}5个坐标轴，且常配有一个回转轴。它的刀库容量一般较大(有的刀库存放有几百把刀具)。卧式加工中心的结构比立式加工中心复杂，价格较高，占地面积和体积较大。卧式加工中心适合于加工箱体类零件。
2.加工中心的主要加工对象
加工中心适于结构复杂、精度要求较高、工序较多、需用多种普通机床和众多工装、刀具，经多次装夹、调整才能加工完成的零件。其主要加工对象可分为以下几类。
1)既有孔系又有平面的零件
cnc加工中心的自动换刀装置，可在一次安装中完成零件上平面的铣削、孔系的幢削、钻、扩、铰、及攻螺纹等多工步加工。加工部位不必在一个平面上。加工中心的加工对象是既有孔系又有平面的零件，如盘套类、箱体类零件。
(1)如图8. 21所示，盘套类零件多指带有径向孔或键槽、端面，有分布孔系以及有曲面的零件，如带法兰的轴套、带有方头或键槽的轴类零件等。端面有分布孔系、曲面的盘套类零件宜选用立式加工中心，有径向孔的可选用卧式加工中心。
(2)箱体类零件如图8. 22所示，箱体类零件多指具有多孔系，内部有型腔或空腔，在长、宽、高方向有必定份额的零件。这类零件在机床、轿车、飞机等职业较多，如轿车的发动机缸体、变速箱体，减速机箱体、机床的主轴箱、柴油机缸体等。
箱体类零件一般需进行平面、孔系、轮廓的多工位加工，其公差要求尤其几何公差要求较严，一般要经过幢、铣、钻、扩、铰、惚、攻螺纹等工序。在普通机床上需多次装夹、找正、测量，导致加工工艺复杂，加工周期长，成本高，而且更重要的是精度难以保证。如果箱体类零件在零件加工中心上加工，一次装夹可以完成普通机床60 % -- 95%的工序内容，零件各项精度一致性好，质量稳定，且可缩短生产周期，降低成本。对于加工工位较多，工作台需要多次旋转角度才能完成的零件，一般选用卧式加工中心。而对于需要加工工位较少，跨距不大的零件，一般可选立式加工中心。
2)外形不规则零件
异形件是外形不规则的零件，大多数需进行点、线、面多工位混合加工，例如支架、样板、靠模支架、基座等，如图8. 23所示的支架。由于此类零件的外形不规则，一般刚性较差，加.工时难以控制夹紧力及切削变形，很难保证加工精度，因此在普通机床上加工时只能采取工序分散原则来安排加工工艺，需较多的工装，加工周期长。如采用加.t中心加工，则可利用其.工序集中，可实现多工位点、线、面混合加工的特点，采用合理的工艺措施，通过一两次装夹，便可完成大部分(甚至全部)的加工工作。
3)复杂曲面类零件
加工中心可方便地实现对凸轮类、叶轮类和模具类等由复杂曲线、曲面组成零件的加工。
（1）叶轮类零件。叶轮多是航空发动机的压气机、空气压缩机、船舶水下推进器等的重要组成部分，该类零件除具有一般曲面加工的特点外，还存在通道狭窄，刀具很容易与加工表面和邻近曲面产生干涉等众多加工难点。图8. 24所示是叶轮，它的叶面是一个典型的三维空间曲面，加工这样的型面，可采用四轴以上联动的加工中心。从加工的可能性来讲，对于复杂曲面类零件，在不出现加工盲区或加一工过切时，复杂曲面可采用球头铣刀进行三坐标联动加工，加工精度较高，但效率较低。若工件(如整体叶轮)等存在加工盲区或加工过切，就必须考虑采用四坐标或五坐标联动的机床。
(2)凸轮类零件。这类零件包括各种曲线的盘形凸轮(图8.25),圆柱凸轮、圆锥凸轮
和端面凸轮等，可根据凸轮表面的复杂程度，选用三轴1四轴或五轴联动的加工中心进行
加工。
(3)模具类零件。模具常见的有锻压模具、铸造模具、橡胶模具和注塑模具等。图8. 26所示为螺旋齿轮锻压模具。利用数控加工中心进行模具加工时，由于工序高度集中，动模、静模等关键件的精加工基本上是通过一次安装便能全部完成，尺寸累积误差及修配工作量小。并且模具的可复制性强，互换性好。
4)加工精度要求高的中、小批量零件
对加工精度要求较高的中、小批量零件，由于高速加工中心具有加工尺寸稳定、精度高的优点，容易保证零件尺寸精度和形位精度.而且可得到很好的互换性。
5)周期性投产的零件
运用加工中心加工零件时，所需下时主要包含根本时刻和预备时刻，并且预备时刻占很大份额。如技术预备、程序编制、零件*试切等，这些时刻通常相当于单件加工根本时刻的几十倍。但加工中心可以将这些预备时刻对应的内容储存起来，供今后重复运用。这样对周期性投产的零件，生产周期就可以大为缩短。
6)新产品试制中的零件
在新产品定型之前，零件需要经过反复地试验、调整和改进。选择加工中心试制零件，能够省去许多用通用机床加工所需的试制工装。当零件需要修改时，只需修改相应的程序及适当地调整夹具、刀具即可，缩短了试制周期，降低了成本。
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根据主轴在加工的空间位置，加工中心一般分为立式加工中心和卧式加工中心。立式加工中心的主轴垂直于水平面，能完成铣、钻、铰、攻螺纹和切削螺纹等工序。立式加工中心少是三轴二联动，一般可实现三轴三联动，有的可实现五轴、六轴控制。立式加工加工高度方向尺寸相对较小的工件。卧式加工中心的主轴是水平的。一般的卧式加工中心有3^}5个坐标轴，且常配有一个回转轴。它的刀库容量一般较大(有的刀库存放有几百把刀具)。卧式加工中心的结构比立式加工中心复杂，价格较高，占地面积和体积较大。卧式加工中心适合于加工箱体类零件。
2.加工中心的主要加工对象
加工中心适于结构复杂、精度要求较高、工序较多、需用多种普通机床和众多工装、刀具，经多次装夹、调整才能加工完成的零件。其主要加工对象可分为以下几类。
1)既有孔系又有平面的零件
cnc加工中心的自动换刀装置，可在一次安装中完成零件上平面的铣削、孔系的幢削、钻、扩、铰、及攻螺纹等多工步加工。加工部位不必在一个平面上。加工中心的加工对象是既有孔系又有平面的零件，如盘套类、箱体类零件。
(1)如图8. 21所示，盘套类零件多指带有径向孔或键槽、端面，有分布孔系以及有曲面的零件，如带法兰的轴套、带有方头或键槽的轴类零件等。端面有分布孔系、曲面的盘套类零件宜选用立式加工中心，有径向孔的可选用卧式加工中心。
(2)箱体类零件如图8. 22所示，箱体类零件多指具有多孔系，内部有型腔或空腔，在长、宽、高方向有必定份额的零件。这类零件在机床、轿车、飞机等职业较多，如轿车的发动机缸体、变速箱体，减速机箱体、机床的主轴箱、柴油机缸体等。
箱体类零件一般需进行平面、孔系、轮廓的多工位加工，其公差要求尤其几何公差要求较严，一般要经过幢、铣、钻、扩、铰、惚、攻螺纹等工序。在普通机床上需多次装夹、找正、测量，导致加工工艺复杂，加工周期长，成本高，而且更重要的是精度难以保证。如果箱体类零件在零件加工中心上加工，一次装夹可以完成普通机床60 % -- 95%的工序内容，零件各项精度一致性好，质量稳定，且可缩短生产周期，降低成本。对于加工工位较多，工作台需要多次旋转角度才能完成的零件，一般选用卧式加工中心。而对于需要加工工位较少，跨距不大的零件，一般可选立式加工中心。
2)外形不规则零件
异形件是外形不规则的零件，大多数需进行点、线、面多工位混合加工，例如支架、样板、靠模支架、基座等，如图8. 23所示的支架。由于此类零件的外形不规则，一般刚性较差，加.工时难以控制夹紧力及切削变形，很难保证加工精度，因此在普通机床上加工时只能采取工序分散原则来安排加工工艺，需较多的工装，加工周期长。如采用加.t中心加工，则可利用其.工序集中，可实现多工位点、线、面混合加工的特点，采用合理的工艺措施，通过一两次装夹，便可完成大部分(甚至全部)的加工工作。
3)复杂曲面类零件
加工中心可方便地实现对凸轮类、叶轮类和模具类等由复杂曲线、曲面组成零件的加工。
（1）叶轮类零件。叶轮多是航空发动机的压气机、空气压缩机、船舶水下推进器等的重要组成部分，该类零件除具有一般曲面加工的特点外，还存在通道狭窄，刀具很容易与加工表面和邻近曲面产生干涉等众多加工难点。图8. 24所示是叶轮，它的叶面是一个典型的三维空间曲面，加工这样的型面，可采用四轴以上联动的加工中心。从加工的可能性来讲，对于复杂曲面类零件，在不出现加工盲区或加一工过切时，复杂曲面可采用球头铣刀进行三坐标联动加工，加工精度较高，但效率较低。若工件(如整体叶轮)等存在加工盲区或加工过切，就必须考虑采用四坐标或五坐标联动的机床。
(2)凸轮类零件。这类零件包括各种曲线的盘形凸轮(图8.25),圆柱凸轮、圆锥凸轮
和端面凸轮等，可根据凸轮表面的复杂程度，选用三轴1四轴或五轴联动的加工中心进行
加工。
(3)模具类零件。模具常见的有锻压模具、铸造模具、橡胶模具和注塑模具等。图8. 26所示为螺旋齿轮锻压模具。利用数控加工中心进行模具加工时，由于工序高度集中，动模、静模等关键件的精加工基本上是通过一次安装便能全部完成，尺寸累积误差及修配工作量小。并且模具的可复制性强，互换性好。
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6)新产品试制中的零件
在新产品定型之前，零件需要经过反复地试验、调整和改进。选择加工中心试制零件，能够省去许多用通用机床加工所需的试制工装。当零件需要修改时，只需修改相应的程序及适当地调整夹具、刀具即可，缩短了试制周期，降低了成本。
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