数控加工中心加工工艺步骤案例

加工中心(machining center)简称MC，是由机械设备与数控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。

加工中心最初是从数控铣床发展而来的。与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系统、机床本体、液压系统等各部分组成。但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能。它的出现打破了一台机床只能进行一种工序加工的传统观念，它利用机床刀库的多刀具和自动换刀能力，具有把几个不同的操作组合在一次装夹中并连续加工的能力，即集中工序加工。如CNC镗铣加工中心，对工件连续进行的钻削、镗削、背镗、加工螺纹、锪孔及轮廓铣削等加工都可编制为同一个CNC程序。加工中心因具有连续、自动、多工序加工的特点，因此，又称它为多工序数控机床。

4.1.1 加工中心加工的主要零件对象

数控加工中心机床是指具有刀库、自动换刀装置并能对工件进行多工序加工的数控机床。加工中心主要适用于加工形状复杂、工序多、精度要求高的工件。

1. 箱体类工件

箱体类零件一般具有一个以上的孔系，组成孔系的各孔本身有形状精度的要求，同轴孔系和相邻孔系之间及孔系与安装基准之间又有位置精度的要求。通常箱体类零件需要进行钻削、扩削、铰削、攻螺纹、镗削、铣削、锪削等工序的加工，工序多、过程复杂，还需用专用夹具装夹。这类零件在加工中心上加工，一次装夹可完成普通机床60%～95%的工序内容，并且精度一致性好、质量稳定。

2. 复杂曲面类工件

复杂曲面一般可以用球头铣刀进行三坐标联动加工，加工精度较高，但效率低。如果工件存在加工干涉区或加工盲区，就必须考虑采用四坐标或五坐标联动的机床。

3. 异形件

异形件是外形不规则的零件，大多需要点、线、面多工位混合加工。加工异形件时，采用普通机床加工或精密铸造无法达到预定的加工精度，而使用多轴联动的加工中心，配合自动编程技术和专用刀具，可大大提高其生产效率并保证曲面的形状精度。形状越复杂，精度要求越高，使用加工中心越能显示其优越性。如手机外壳等异形件可采用加工中心进行加工。

4. 盘、套、板类工件

这类工件包括带有键槽和径向孔，端面分布有孔系、曲面的盘套或轴类工件。

4.1.2 加工中心的分类

1. 按换刀形式分类

(1) 带刀库机械手的加工中心换刀装置由刀库、机械手组成，换刀动作由机械手完成。

(2) 无机械手的加工中心换刀通过刀库和主轴箱配合动作来完成换刀过程。

(3) 转塔刀库式加工中心一般应用于小型加工中心，主要以加工孔为主。

2. 按机床加工方式分类

1) 车削加工中心

车削加工中心以车削为主，主体是数控车床，机床上配备有转塔式刀库或由换刀机械手和链式刀库组成的大容量刀库。有些车削加工中心还配置有铣削动力头。

2) 镗铣加工中心

镗铣加工中心将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能聚集在一台加工设备上，且增设有自动换刀装置。镗铣加工中心是机械加工行业中应用最多的一类数控设备，其工艺范围主要是铣削、钻削和镗削。

3) 复合加工中心

在一台设备上可以完成车削、铣削、镗削和钻削等多种工序加工的加工中心称为复合加工中心，它可代替多台机床实现多工序的加工。复合加工中心以车、铣加工的加工中心为多。

3. 按机床形态分类

1) 卧式加工中心

卧式加工中心指主轴轴线为水平状态设置的加工中心，如图4-1所示。卧式加工中心一般具有3～5个运动坐标。常见的有三个直线运动坐标:X、Y、Z，外加一个回转工作台，它能够使工件一次装夹完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工。卧式加工中心较立式加工中心应用范围广，适宜复杂的箱体类零件如泵体、阀体等零件的加工。但卧式加工中心占地面积大、重量大、结构复杂、价格较高。

2) 立式加工中心

立式加工中心指主轴轴线为垂直状态设置的加工中心，如图4-2所示。立式加工中心一般有三个直线运动坐标:X、Y、Z，工作台具有分度和旋转功能，可在工作台上安装一个水平轴的数控转台用以加工螺旋线零件。立式加工中心多用于加工简单箱体、箱盖、板类零件和平面凸板。立式加工中心具有结构简单、占地面积小、价格低的优点。

3) 龙门加工中心

龙门加工中心的形状与数控龙门铣床相似，应用范围比数控龙门铣床更大。主轴多为垂直设置，除自动换刀装置以外，还带有可更换的主轴头附件，数控装置的功能也较齐全，能够一机多用，尤其适用于大型或形状复杂的工件加工。

图4-1 卧式加工中心

图4-2 立式加工中心

4) 万能加工中心

万能加工中心(又称五面体加工中心)一次装夹能完成除安装面外的所有面的加工，具有立式和卧式加工中心的功能。常见的万能加工中心有两种形式:一种是主轴可以旋转90°;另一种是主轴方向不改变，而工作台带着工件旋转90°完成对五个面的加工。在万能加工中心上，工件安装避免了二次装夹带来的安装误差，所以效率和精度高，但结构复杂、造价也高。