工作原理

    工件在加工中心上經(jīng)一次裝夾后，數(shù)字控制系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同加工工序，自動(dòng)選擇及更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其它輔助功能，依次完成工件多個(gè)面上多工序的加工。并且有多種換刀或選刀功能，從而使生產(chǎn)效率大大提高。　 加工中心由于工序的集中和自動(dòng)換刀，減少了工件的裝夾、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整等時(shí)間，使機(jī)床的切削時(shí)間達(dá)到機(jī)床開動(dòng)時(shí)間的80%左右（普通機(jī)床僅為15～20%）；同時(shí)也減少了工序之間的工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，縮短了生產(chǎn)周期，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果。加工中心適用于零件形狀比較復(fù)雜、精度要求較高、產(chǎn)品更換頻繁的中小批量生產(chǎn)。與立式加工中心相比較，臥式加工中心結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，價(jià)格也較高，而且臥式加工中心在加工時(shí)不便觀察，零件裝夾和測(cè)量時(shí)不方便，但加工時(shí)排屑容易，對(duì)加工有利。

故障排除方法

生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)控機(jī)床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強(qiáng)、診斷難度大。[1]導(dǎo)致此類故障的原因主要有五個(gè)方面:
（1）機(jī)床進(jìn)給單位被改動(dòng)或變化。
（2）機(jī)床各軸的零點(diǎn)偏置（NULL OFFSET）異常。
（3）軸向的反向間隙（BACKLASH）異常。
（4）電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分故障。
（5）機(jī)械故障，如絲桿、軸承、軸聯(lián)器等部件。此外，加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素，也可能導(dǎo)致加工精度異常。
1. 系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動(dòng)
系統(tǒng)參數(shù)主要包括機(jī)床進(jìn)給單位、零點(diǎn)偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數(shù)控系統(tǒng)，其進(jìn)給單位有公制和英制兩種。機(jī)床修理過(guò)程中某些處理，常常影響到零點(diǎn)偏置和間隙的變化，故障處理完畢應(yīng)作適時(shí)地調(diào)整和修改;另一方面，由于機(jī)械磨損嚴(yán)重或連結(jié)松動(dòng)也可能造成參數(shù)實(shí)測(cè)值的變化，需對(duì)參數(shù)做相應(yīng)的修改才能滿足機(jī)床加工精度的要求。
2. 機(jī)械故障導(dǎo)致的加工精度異常
一臺(tái)THM6350臥式加工中心，采用FANUC 0i-MA數(shù)控系統(tǒng)。一次在銑削汽輪機(jī)葉片的過(guò)程中，突然發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給異常，造成至少1mm的切削誤差量（Z向過(guò)切）。調(diào)查中了解到:故障是突然發(fā)生的。機(jī)床在點(diǎn)動(dòng)、MDI操作方式下各軸運(yùn)行正常，且回參考點(diǎn)正常;無(wú)任何報(bào)警提示，電氣控制部分硬故障的可能性排除。分析認(rèn)為，主要應(yīng)對(duì)以下幾方面逐一進(jìn)行檢查。
1）檢查機(jī)床精度異常時(shí)正運(yùn)行的加工程序段，特別是刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、加工坐標(biāo)系（G54~G59）的校對(duì)及計(jì)算。
2）在點(diǎn)動(dòng)方式下，反復(fù)運(yùn)動(dòng)Z軸，經(jīng)過(guò)視、觸、聽對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運(yùn)動(dòng)聲音異常，特別是快速點(diǎn)動(dòng)，噪聲更加明顯。由此判斷，機(jī)械方面可能存在隱患。
3）檢查機(jī)床Z軸精度。用手脈發(fā)生器移動(dòng)Z軸，（將手脈倍率定為1×100的擋位，即每變化一步，電機(jī)進(jìn)給0.1mm），配合百分表觀察Z軸的運(yùn)動(dòng)情況。在單向運(yùn)動(dòng)精度保持正常后作為起始點(diǎn)的正向運(yùn)動(dòng)，手脈每變化一步，機(jī)床Z軸運(yùn)動(dòng)的實(shí)際距離d=d1=d2=d3…=0.1mm，說(shuō)明電機(jī)運(yùn)行良好，定位精度良好。而返回機(jī)床實(shí)際運(yùn)動(dòng)位移的變化上，可以分為四個(gè)階段:

①機(jī)床運(yùn)動(dòng)距離d1>d=0.1mm（斜率大于1）;

②表現(xiàn)出為d=0.1mm>d2>d3（斜率小于1）;

③機(jī)床機(jī)構(gòu)實(shí)際未移動(dòng)，表現(xiàn)出zui標(biāo)準(zhǔn)的反向間隙;

④機(jī)床運(yùn)動(dòng)距離與手脈給定值相等（斜率等于1），恢復(fù)到機(jī)床的正常運(yùn)動(dòng)。
無(wú)論怎樣對(duì)反向間隙（參數(shù)1851）進(jìn)行補(bǔ)償，其表現(xiàn)出的特征是:除第③階段能夠補(bǔ)償外，其他各段變化仍然存在，特別是第①階段嚴(yán)重影響到機(jī)床的加工精度。補(bǔ)償中發(fā)現(xiàn)，間隙補(bǔ)償越大，第①段的移動(dòng)距離也越大。
分析上述檢查認(rèn)為存在幾點(diǎn)可能原因:

一是電機(jī)有異常;

二是機(jī)械方面有故障;

三是存在一定的間隙。

為了進(jìn)一步診斷故障，將電機(jī)和絲杠*脫開，分別對(duì)電機(jī)和機(jī)械部分進(jìn)行檢查。電機(jī)運(yùn)行正常;在對(duì)機(jī)械部分診斷中發(fā)現(xiàn)，用手盤動(dòng)絲杠時(shí)，返回運(yùn)動(dòng)初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下，應(yīng)能感覺(jué)到軸承有序而平滑的移動(dòng)。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)其軸承確已受損，且有一顆滾珠脫落。更換后機(jī)床恢復(fù)正常。

發(fā)展史

    加工中心zui初是從數(shù)控銑床發(fā)展而來(lái)的。20世紀(jì)40年代末，美國(guó)開始研究數(shù)控機(jī)床，1952年，美國(guó)麻省理工學(xué)院（mit）伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室成功研制出*臺(tái)數(shù)控銑床，并于1957年投入使用。*臺(tái)加工中心是1958年由美國(guó)卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在數(shù)控臥式鏜銑床的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)換刀裝置，從而實(shí)現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。這是制造技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重大突破，標(biāo)志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時(shí)代的開始。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，這一發(fā)明對(duì)于制造行業(yè)而言，具有劃時(shí)代的意義和深遠(yuǎn)的影響。世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究和發(fā)展。

    二十世紀(jì)70年代以來(lái)，加工中心得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了可換主軸箱加工中心，它備有多個(gè)可以自動(dòng)更換的裝有刀具的多軸主軸箱，能對(duì)工件同時(shí)進(jìn)行多孔加工。我國(guó)于1958年開始研制數(shù)控機(jī)床，成功試制出配有子管數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控床，1965年開始批量生產(chǎn)配有晶體管數(shù)控系統(tǒng)的三坐標(biāo)數(shù)控銑床。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前的數(shù)控機(jī)床已實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制并在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用，在模具制造行業(yè)的應(yīng)用尤為普及。