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加工中心
科技名词定义
中文名称：
加工中心
英文名称：
machining center
其他名称：
自动换刀数控机床
定义：
能自动更换工具，对一次装夹的工件进行多工序加工的数控机床。
所属学科：
机械工程（一级学科）；切削加工工艺与设备（二级学科）；金属切削机床-各种金属切削机床（三级学科）
本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
百科名片

加工中心
加工中心,简称cnc，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。加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，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。加工中心是高度机电一体化的产品，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。
目录
加工中心的发展史
加工中心的分类
1. 按加工工序分类
2. 按控制轴数分类
3. 按主轴与工作台相对位置分类
加工中心的优点
加工中心与数控机床
加工中心的维护
1. 加工中心定期检查项目
2. 加工中心定期保养项目
3. 加工中心安全规则
加工中心刀库
加工中心操作要点
SAJ S350矢量变频器在加工中心的应用特点
加工中心的发展史
加工中心的分类
1. 按加工工序分类
2. 按控制轴数分类
3. 按主轴与工作台相对位置分类
加工中心的优点
加工中心与数控机床
加工中心的维护
1. 加工中心定期检查项目
2. 加工中心定期保养项目
3. 加工中心安全规则
加工中心刀库
加工中心操作要点
SAJ S350矢量变频器在加工中心的应用特点
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加工中心的发展史
　　加工中心最初是从数控铣床发展而来的。第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。
　　二十世纪70年代以来，加工中心得到迅速发展，出现了可换主轴箱加工中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行多孔加工。
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加工中心的分类
按加工工序分类
　　加工中心按加工工序分类，可分为镗铣与车铣两大类。
　　（1）镗铣
　　（2）车铣
按控制轴数分类
　　按控制轴数可分为：
　　（1）三轴加工中心
　　（2）四轴加工中心
　　（3）五轴加工中心。
按主轴与工作台相对位置分类
　　(1)卧式加工中心：是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心，主要适用于加工箱体类零件。
　　卧式加工中心一般具有分度转台或数控转台，可加工工件的各个侧面；也可作多个坐标的联合运动，以便加工复杂的空间曲面。
　　(2)立式加工中心：是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小 型壳体类复杂零件。
　　立式加工中心一般不带转台，仅作顶面加工。
　　此外，还有带立、卧两个主轴的复合式加工中心，和主轴能调整成卧轴或立轴的立卧可调式加工中心，它们能对工件进行五个面的加工。
　　(3)万能加工中心(又称多轴联动型加工中心)：是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化，完成复杂空间曲面加工的加工中心。适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。
　　多工序集中加工的形式扩展到了其他类型数控机床，例如车削中心，它是在数控车床上配置多个自动换刀装置，能控制三个以上的坐标，除车削外，主轴可以停转或分度，而由刀具旋转进行铣削、钻削、铰孔和攻丝等工序，适于加工复杂的旋转体零件。
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加工中心的优点
　　工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次

加工中心
完成工件几个面上多工序的加工。并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。
　　加工中心由于工序的集中和自动换刀，减少了工件的装夹、测量和机床调整等时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的80％左右(普通机床仅为15～20％)；同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放时间，缩短了生产周期，具有明显的经济效果。加工中心适用于零件形状比较复杂、精度要求较高、产品更换频繁的中小批量生产。
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加工中心与数控机床
　　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、机械本体、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。
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加工中心的维护
加工中心定期检查项目
　　1、主轴在额定最高转速下运转轴承状态 测振仪
　　2、设备水平检测 水平仪
　　3、X/Y/X轴相互垂直度检测 方箱/角尺
　　4、X/Y/Z轴重复定位精度检测 激光干涉仪（视设备品牌可以自动补偿）

卧式加工中心
5、X/Y/Z轴累计误差检测 激光干涉仪（视设备品牌可以自动补偿）
　　6、主轴300mm径向跳动检测
　　7、主轴与工作台面的垂直度检测
　　8、X/Y/Z轴滚珠丝杠轴承状态检测、
　　9、X/Y/Z轴丝杠状态检测
加工中心定期保养项目
　　机械部份
　　1、 检查润滑系统，压力表状态，清洗润滑系统过滤网，更换润滑油，疏通油路，
　　2、 检查气路系统，清洁空气过滤网，消除压力气体的泄漏。
　　3、 检查液路系统，清洁过滤器、清洗油箱，更换或过滤油液。可能的情况下，更换密封件。
　　4、 紧固各传动部件，更换不良标准件。
　　5、 油脂润滑部位，按要求，加注润滑脂
　　6、 清洁、清洗各传动面，
　　7、 检查刀库、机械手状态，分析机械手磨损状态，向客户提出更换建议。
　　8、 修复修正外部元件的损坏件。
　　9、 检查防护罩状态。准确的将信息反馈给客户。
　　电气部份
　　10、清洁控制柜内电气元件，检查、紧固接线端子的紧固状态。
　　11、清洗、清洁数控系统控制模块、电路板，清洁风扇，空气过滤网，清洁散热装置，
　　12、清洁伺服电机风扇叶片。
　　13、清洁操作面板内部元件，电路板、风扇。检查插接件的紧固状态。
加工中心安全规则
　　1．必须遵守加工中心安全操作规程。
　　2．工作前按规定应穿戴好防护用品，扎好袖口，不准戴围巾、戴手套、打领带、围围裙，女工发辫应挽在帽子内。
　　3．开机前检查刀具补偿、机床零点、工件零点等是否正确。
　　4．各按钮相对位置应符合操作要求。认真编制、输入数控程序。
　　5．要检查设备上的防护、保险、信号、位置、机械传动部分、电气、液压、数显等系统的运行状况，在一切正常的情况下方可进行切削加工。
　　6．加工前机床试运转，应检查润滑、机械、电气、液压、数显等系统的运行状况，在一切正常的情况下方可进行切削加工。
　　7．机床按程序进入加工运行后，操作人员不准接触运动着的工件、刀具和传动部分，禁止隔着机床转动部分传递或拿取工具等物品。
　　8．调整机床、装夹工件和刀具以及擦拭机床时，必须停车进行。
　　9．工具或其它物品不许放在电器、操作柜及防护罩上。

　　10．不准用手直接清除铁屑，应使用专门工具清扫。
　　11．发现异常情况及报警信号，应立即停车，请有关人员检查。
　　12．不准在机床运转时离开工作岗位，因故要离开时，将工作台放在中间位置，刀杆退回，必须停车，并切断主机电源。
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加工中心刀库
　　加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库种类很多，常见的有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容量较大。
　　换刀机构在机床主轴与刀库之间交换刀具，常见的为机械手；也有不带机械手而由主轴直接与刀库交换刀具的，称无臂式换刀装置。
　　加工中心刀库分为圆盘式刀库及机械手刀库两种

一﹑圆盘式刀库
　　圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。
　　1. 制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都能自制。
　　2. 每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当前刀号就被记忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。如要换10号刀，刀库是顺时针转。
　　机床关机后刀具记忆清零。
　　3. 固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。
　　4. 圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过20把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数量多达60把。
　　二﹑机械手刀库
　　机械手刀库换刀是随机地址换刀。每个刀套上无编号，它最大的优点是换刀迅速、可靠。
　　1. 制造成本高。刀库有一个个刀套链式组合起来，机械手换刀的动作有凸轮机构控制，零件的加工比较复杂。装配调试也比较复杂，一般由专业厂家生产，机床制造商一般不自制。
　　2. 刀号的计数原理。与固定地址选刀一样，它也有基准刀号：1号刀。但我们只能理解为1号刀套，而不是零件程序中的1号刀：T1。系统中有一张刀具表。它有两栏。一栏是刀套号，一栏是对应刀套号的当前程序刀号。假如我们编一个三把刀具的加工程序，刀具的放置起始是1号刀套装T1（1号刀），2号刀套装T2，3号刀套装T3，我们知道当主轴上T1在加工时，T2刀即准备好，换刀后，T1换进2号刀套，同理，在T3加工时，T2就装在3号刀套里。一个循环后，前一把刀具就安装到后一把刀具的刀套里。数控系统对刀套号及刀具号的记忆是永久的，关机后再开机刀库不用“回零”即可恢复关机前的状态。如果“回零”，那必须在刀具表中修改刀套号中相对应的刀具号。
　　3. 机械手刀库换刀时间一般为4秒（从一次切削到另一次切削）。
　　4. 刀具数量一般比圆盘刀库多，常规有18、20、30、40、60等
　　5. 刀库的凸轮箱要定期更换起润滑、冷却作用的齿轮油。
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加工中心操作要点
　　作为一个熟练的操作人员，必须在了解加工零件的要求、工艺路线、机床特性后，方可操纵机床完成各项加工任务。因此，整理几项操作要点供参考：
　　．为了简化定位与安，夹具的每个定位面相对加工中心的加工原点，都应有精确的坐标尺寸。
　　．为保证零件安装方位与编程中所选定的工件坐标系及机床坐标系方向一致性，及定向安装。
　　． 能经短时间的拆卸，改成适合新工件的夹具。由于加工中心的辅助时间已经压缩得很短，配套夹具的装卸不能占用太多时间。
　　． 夹具应具有尽可能少的元件和较高的刚度。
　　．夹具要尽量敞开，夹紧元件的空间位置能低则低，安装夹具不能和工步刀具轨迹发生干涉。
　　．保证在主轴的行程范围内使工件的加工内容全部完成。
　　． 对于有交互工作台的加工中心，由于工作台的移动、上托、下托和旋转等动作，夹具设计必须防止夹具和机床的空间干涉。
　　．尽量在一次装夹中完成所有的加工内容。当非要更换夹紧点时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏定位精度，必要时在工艺文件中说明。
　　． 夹具底面与工作台的接触，夹具的底面平面度必须保证在0.01—0.02mm以内，表面粗糙度不大于Ra3.2um。
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SAJ S350矢量变频器在加工中心的应用特点
　　S350系列是新一代高性能矢量变频器，有如下特点：
　　■采用最新高速电机控制专用芯片DSP，确保矢量控制快速响应
　　■硬件电路模块化设计，确保电路稳定高效运行
　　■外观设计结合欧洲汽车设计理念，线条流畅，外形美观
　　■结构采用独立风道设计，风扇可自由拆卸，散热性好
　　■无PG矢量控制、有PG矢量控制、转矩控制、V/F控制均可选择
　　■强大的输入输出多功能可编程端子，调速脉冲输入，两路模拟量输出
　　■独特的“挖土机”自适应控制特性，对运行期间电机转矩上限自动限制，有效抑制过流频繁跳闸
　　■宽电压输入，输出电压自动稳压（AVR），瞬间掉电不停机，适应能力更强
　　■内置先进的 PID 算法 ，响应快、适应性强、调试简单 ； 16 段速控制，简易PLC 实现定时、定速、定向等多功能逻辑控制，多种灵活的控制方式以满足各种不同复杂工况要求
　　■内置国际标准的 MODBUS RTU ASCII 通讯协议，用户可通过PC/PLC控制上位机等实现变频器485通讯组网集中控制