數(shù)控加工中心對(duì)結(jié)構(gòu)的要求

1.具備更高的靜、動(dòng)剛度

加工中心價(jià)格昂貴，其加工費(fèi)用比傳統(tǒng)機(jī)床要高得多，這就要求必須采取措施大幅度地壓縮單件加工時(shí)間。壓縮單件加工時(shí)間包括兩個(gè)方面：一方面是新型刀具材料的發(fā)展，使切削速度成倍地提高，大大縮短了切削時(shí)間；另一方面，采用自動(dòng)換刀系統(tǒng)，加快裝夾變換等操作，這又大大減少了輔助時(shí)間。這些措施大幅度地提高了生產(chǎn)率，獲得了好的經(jīng)濟(jì)效益，然而，也明顯地增加了機(jī)床的負(fù)載及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。另外，機(jī)床床身、導(dǎo)軌、工作臺(tái)、刀架和主軸箱等部件的結(jié)構(gòu)剛度將影響它們本身的幾何精度及因變形所產(chǎn)生的誤差。所有這些因素都要求數(shù)控機(jī)床具有更高的靜剛度。

切削過(guò)程中的振動(dòng)不僅直接影響零件的加工精度和表面質(zhì)量，還會(huì)降低刀具壽命，影響生產(chǎn)率。而加工中心又是連續(xù)作業(yè)，不可能在加工中作出調(diào)整(如改變切削用量或改變刀具的幾何角度)來(lái)消除或減少振動(dòng)，因此，還必須提高加工中心的動(dòng)剛度。

在設(shè)計(jì)加工中心結(jié)構(gòu)時(shí)，考慮到這些因素，其基礎(chǔ)大件通常采用封閉箱形結(jié)構(gòu)，合理地布置加強(qiáng)筋板以及加強(qiáng)各部件的接觸剛度，有效地提高了機(jī)床的靜剛度。另外，調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)量可能改變系統(tǒng)的自振頻率，增加阻尼可以改善機(jī)床的阻尼特性，是提高機(jī)床動(dòng)剛度的有效措施。

2.具有更小的熱變形

加工中心在加工中受切削熱，摩擦熱等內(nèi)外熱源的影響，各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，這將影響工件的加工精度。由于加工中心的主軸轉(zhuǎn)速﹑進(jìn)給速度及切削量等都大于傳統(tǒng)機(jī)床，而且工藝過(guò)程自動(dòng)化，常常是連續(xù)加工，因而產(chǎn)生的熱量也多于傳統(tǒng)機(jī)床，這就要求必須采取措施減少熱變形對(duì)加工精度的影響。主要措施有：對(duì)發(fā)熱源采取有效的液冷，風(fēng)冷等方法來(lái)控制溫升；改善機(jī)床結(jié)構(gòu)，使構(gòu)件的熱變形發(fā)生在非誤差敏感方向上。例如臥式加工中心的立柱采用框式雙立柱結(jié)構(gòu)，左右對(duì)稱，熱變形對(duì)主軸軸線產(chǎn)生垂直方向的平移，它可以由坐標(biāo)修正量進(jìn)行補(bǔ)償，減少發(fā)熱，盡可能將熱源從主機(jī)中分離出去。

3.運(yùn)動(dòng)件間的摩擦小并消除傳動(dòng)系統(tǒng)間隙

加工中心工作臺(tái)的位移量以脈沖當(dāng)量作為它的最小單位，在對(duì)刀、工件找正等情況下，工作臺(tái)常以極低的速度運(yùn)動(dòng)。這就要求工作臺(tái)能對(duì)數(shù)控裝置發(fā)出的指令作出準(zhǔn)確響應(yīng)，它與運(yùn)動(dòng)件的摩擦特性有關(guān)。

加工中心采用滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌的靜摩擦力較小，并且在潤(rùn)滑油的作用下，它們的摩擦力隨運(yùn)動(dòng)速度的提高而加大，這就有效地避免了低速爬行現(xiàn)象，從而使加工中心的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度都有所提高。進(jìn)給系統(tǒng)中采用滾珠絲杠代替滑動(dòng)絲杠，也是基于同樣的道理。另外，采用脈沖補(bǔ)償裝置進(jìn)行螺距補(bǔ)償，消除了進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的間星，也有的機(jī)床采用無(wú)間隙傳動(dòng)副。

4.壽命高精度保持性好

良好的潤(rùn)滑系統(tǒng)保證了加工中心的壽命，導(dǎo)軌，進(jìn)給絲杠及主軸部件都采用新型的耐磨材料，使加工中心在長(zhǎng)期使用過(guò)程中能夠保持良好的精度。

5.宜人性

數(shù)控加工中心采用多主軸、多刀架及自動(dòng)換刀裝置，一次裝夾完成多工序的加工，節(jié)省了大量裝卡換刀時(shí)間。由于不需要人工操作，故采用了封閉或半封閉式加工，使人機(jī)界面明快、干凈、協(xié)調(diào)。機(jī)床各部分的互鎖能力強(qiáng)，可防止事故發(fā)生，改善了操作者的觀察﹑操作和維護(hù)條件，并設(shè)有緊急停車裝置，以避免發(fā)生意外事故。所有操作都集中在一個(gè)操作面板上，一目了然，減少了誤操作。