立式加工中心(三軸)效的加工面是工件的頂面,臥式加工中心借助回轉(zhuǎn)工作臺(tái),只能夠完成工件的四面加工。目前的加工中心正朝著五軸控制的方向發(fā)展,一次裝夾就能完成五面體的加工，如果再配置上五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數(shù)控系統(tǒng),還可以完成復(fù)雜空間曲面的高精度加工。

一、立式五軸加工中心

這類加工中心的回轉(zhuǎn)軸有兩種方式,一種是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸,它善于把工件細(xì)分成任意角度,加工出傾斜面、傾斜孔等。配置上高檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持,便可以加工出復(fù)雜的空間曲面。其優(yōu)點(diǎn)是主軸的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,剛性也非常好,制造成本又低。但工作臺(tái)一般不能設(shè)計(jì)太大,承重較小。

另一種是依靠立式主軸頭的回轉(zhuǎn),主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭,這種設(shè)置方式優(yōu)點(diǎn)在于主軸加工非常靈活,工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)的非常大,巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)、殼客機(jī)龐大的機(jī)身等都可以在這類加工中心上加工。此類設(shè)計(jì)還有一大優(yōu)點(diǎn):當(dāng)在使用球面銑刀加工曲面時(shí),當(dāng)?shù)毒咧行木€與加工面垂直時(shí),因?yàn)榍蛎驺姷兜捻旤c(diǎn)線速度是零,所以頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量就會(huì)非常差,采用主軸回轉(zhuǎn),令主軸相對(duì)工件轉(zhuǎn)過一個(gè)角度,使球面銑刀避開頂點(diǎn)切削,保證有一定的線速度,可提高表面加工質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)很受模具高精度曲面加工的歡迎,這是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。為了達(dá)到回轉(zhuǎn)的高精度,高檔的回轉(zhuǎn)軸還配置了圓光柵尺反饋,分度精度都在幾秒以內(nèi),當(dāng)然這類主軸的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,制造成本也較高。

立式加工中心的主軸重力向下,軸承高速空運(yùn)轉(zhuǎn)的徑向受力是均等的,回轉(zhuǎn)特性很好,因此可提高轉(zhuǎn)速,一般高速可達(dá)1,2000r/min以上,實(shí)用的轉(zhuǎn)速已達(dá)到4,0000轉(zhuǎn)。主軸系統(tǒng)都配有循環(huán)冷卻裝置,循環(huán)冷卻油帶走高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量,通過制冷器降到合適的溫度,再流回主軸統(tǒng)。

二、臥式五軸加工中心

此類加工中心的回轉(zhuǎn)軸也分為兩種形式,一種是臥式主軸搖擺動(dòng)作為一個(gè)回轉(zhuǎn)軸,再加上工作臺(tái)的一個(gè)回轉(zhuǎn)軸,實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)加工。這種方式既靈活又簡(jiǎn)便,工作臺(tái)只需要分度定位,就可以簡(jiǎn)單地配置為立、臥轉(zhuǎn)換的三軸加工中心,對(duì)工件實(shí)現(xiàn)五面體加工。制造成本低,又非常實(shí)用。也可以對(duì)工作臺(tái)設(shè)置數(shù)控軸,最小分度值0。001度,但不作聯(lián)動(dòng),成為立、臥轉(zhuǎn)換的四軸加工中心,適應(yīng)不同加工要求轉(zhuǎn)換,價(jià)格非常具有競(jìng)爭(zhēng)力。

另一種為傳統(tǒng)的工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸,它的聯(lián)動(dòng)特性比種方式好,在加工大型葉輪的復(fù)雜曲面上應(yīng)用廣泛。回轉(zhuǎn)軸也可配置圓光柵尺反饋,分度精度達(dá)到幾秒,回轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,價(jià)格也比較高。

目前臥式加工中心工作臺(tái)可以做到大于1。25m2,對(duì)種五軸設(shè)置方式?jīng)]有什么影響。但是第二種五軸設(shè)置方式比較困難。臥式加工中心的主軸轉(zhuǎn)速一般達(dá)到10,000rpm以上,由于臥式設(shè)置的主軸在徑向有自重力,軸承高速空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)徑向受力不均勻,另外還要采用較大的BT50刀柄,可達(dá)20,000rpm。臥式加工中心快速進(jìn)給達(dá)到30~60m/min以上,主軸電機(jī)功率22-40KW以上,刀庫容量按需要可從40把增加到160把,加工能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般立式加工中心,是重型機(jī)械加工的。

加工中心多數(shù)都可設(shè)計(jì)成雙工作臺(tái)交換,一個(gè)工作臺(tái)在加工區(qū)內(nèi)運(yùn)行,另一工作臺(tái)在加工區(qū)外用于更換工件,做下一個(gè)工件的準(zhǔn)備工作,交換的時(shí)間按工作臺(tái)大小,從幾秒到幾十秒都可完成。

加工中心的未來發(fā)展不可*,過去五軸加工中心多為德國(guó)、意大利、美國(guó)、日本制造,但如今國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的五軸加工中心也廣泛應(yīng)用。這就預(yù)示著中國(guó)數(shù)控機(jī)床工業(yè)也達(dá)到了*水平。現(xiàn)在加工中心逐漸成為機(jī)械加工業(yè)中最主要的設(shè)備,它加工范圍廣,使用量大。近年來在品種、性能、功能方面也大有發(fā)展。新型的立、臥五軸聯(lián)動(dòng)加工中心,可用于航空、航天零件加工;專用于模具加工的高性能加工中心,集成三維CAD/CAM對(duì)模具復(fù)雜的曲面超精加工;還有適用于摩托車、汽車大批量零件加工的高速加工中心,生產(chǎn)效率高且具備柔性化。目前的設(shè)備將通過網(wǎng)絡(luò)與外界交換信息,獲得的技術(shù)成果,人類的智慧將在高科技產(chǎn)品加工中心上得到充分展現(xiàn)。