加工中心的结构和构成

　　加工中心有各种类型，虽然外形结构各异，但总体上是由以下几大部分组成。
　　
　　⑴基础部件：由床身、立柱和工作台等大件组成，它们是加工中心结构中的基础部件。这些大件有铸铁件，也有焊接的钢结构件，它们要承受加工中心的静载荷以及在加工时的切削负载，因此必须具备更高的静动刚度，也是加工中心中质量和体积zui大的部件。
　　
　　⑵主轴部件：由主轴箱、主袖电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启动、停止等动作和转速均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具进行切削。主轴部件是切削加工的功率输出部件，是加工中心的关键部件，其结构的好坏，对加工中心的性能有很大的影响。
　　
　　⑶数控系统：由CNC装置、可编程序控制器、伺眼驱动装置以及电动机等部分组成。是加工中心执行顺序控制动作和控制加工过程的中心。
　　
　　⑷自动换刀装置（ATC）：加工中心与一般数控机床的显著区别是具有对零件进行多工序加工的能力，有一套自动换刀装置。
　　
　　加工中心对结构的要求
　　
　　1．具备更高的静动刚度
　　
　　加工中心价格昂贵，其加工费用比传统机床要高得多，这就要求必须采取措施大幅度地压缩单件加工时间。压缩单件加工时间包括两个方面：一方面是新型刀具材料的发展，使切削速度成倍地提高，大大缩短了切削时间；另一方面，采用自动换刀系统，加快装夹变换等操作，这又大大减少了辅助时间。这些措施大幅度地提高了生产率，获得了好的经济效益，然而，也明显地增加了机床的负载及运转时间。另外，机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等部件的结构刚度将影响它们本身的几何精度及因变形所产生的误差．所有这些因素都要求数控机床具有更高的静刚度。
　　
　　切削过程中的振动不仅直接影响零件的加工精度和表面质量，还会降低刀具寿命，影响生产率。而加工中心又是连续作业，不可能在加工中作人为调整（如改变切削用量或改变刀具的几何角度）来消除或减少振动，因此，还必须提高加工中心的动刚度。
　　
　　在设计加工中心结构时，考虑到这些因素，其基础大件通常采用封闭箱形结构，合理布局且加强筋板以及加强各部件的接触刚度，有效地提高机床的静刚度。另外，调整构件的质量可改变系统的自振频率，增加阻尼可改善机床的阻尼特性，是提高机床动刚度的有效措施。
　　
　　2．更小的热变形
　　
　　加工中心在加工中受切削热、摩擦热等内外热源的影响，各部件将发生不同程度的热变形，这将影响工件的加工精度。由于加工中心的主轴转速、进给速度及切削量等都大于传统机床，而且工艺过程自动化，常常是连续加工，因而产生的热量也多于传统机床，这就要求必须采取措施减少热变形对加工精度的影响。主要措施有：对发热源采取有效的液冷、风冷等方法来控制温升；改善机床结构，使构件的热变形发生在非误差敏感方向上。例如卧式加工中心的立柱采用框式双立柱结构，左右对称；热变形对主轴轴线产生垂直方向的平移，它可以由坐标修正量进行补偿，减少发热，尽可能将热源从主机中分离出去。
　　
　　3．运动件间的摩擦小，并消除传动系统间隙
　　
　　加工中心工作台的位移，以脉冲当量作为它的zui小单位，在对刀、工件找正等情况下，工作台常以极低的速度运动。这就要求工作台能对数控装置发出的指令作出准确响应，它与运动件的摩擦特性有关。加工中心采用滚动导轨和静压导轨，滚动导轨和加压导轨的静摩擦力较小，并且在润滑油的作用下，它们的摩擦力随运动速度的提高而加大，这就有效地避免了低速爬行现象，从而使加工中心的运动平稳性和定位精度都有所提高。进给系统中采用滚珠丝杠代替滑动丝杠，也是基于同样的道理。另外，采用脉冲补偿装置进行螺距补偿，消除了进给传动系统的间隙；有的机床采用无间隙传动副。
　　
　　4．寿命高、精度保持性好
　　
　　良好的润滑系统保证了加工中心的寿命，导轨、进给丝杠及主轴部件都采用新型的耐磨材料．使加工中心在长期使用过程中能够保持良好的精度。
　　
　　5．宜人性
　　
　　加工中心采用多主轴、多刀架及自动换刀装置，一次装卡完成各工序的加工，节省了大量装卡换刀时间。由于不需要人工操作，故采用了封闭或半封闭式加工，使人机界面明快、干净、协调。机床各部分的互镇能力强，可防止事故发生，改善了操作者的观察、操作和维护条件，并设有紧急停车装置，以避免发生意外事故．所有操作都集中在一个操作面板上，一目了然，减少了误操作。