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加工中心详细介绍

工作原理
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加工工序,自动选择及更换刀具,自动改变机床主轴转速、进给速度和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能,依次完成工件多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。与立式加工中心相比较,卧式加工中心结构复杂,占地面积大,价格也较高,而且卧式加工中心在加工时不便观察,零件装夹和测量时不方便,但加工时排屑容易,对加工有利。
故障排除方法
生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。[1]导致此类故障的原因主要有五个方面:
(1)机床进给单位被改动或变化。
(2)机床各轴的零点偏置(null offset)异常。
(3)轴向的反向间隙(backlash)异常。
(4)电机运行状态异常,即电气及控制部分故障。
(5)机械故障,如丝杆、轴承、轴联器等部件。此外,加工程序的编制、刀具的选择及人为因素,也可能导致加工精度异常。
1. 系统参数发生变化或改动
系统参数主要包括机床进给单位、零点偏置、反向间隙等等。例如siemens、fanuc数控系统,其进给单位有公制和英制两种。机床修理过程中某些处理,常常影响到零点偏置和间隙的变化,故障处理完毕应作适时地调整和修改;另一方面,由于机械磨损严重或连结松动也可能造成参数实测值的变化,需对参数做相应的修改才能满足机床加工精度的要求。
2. 机械故障导致的加工精度异常
一台thm6350卧式加工中心,采用fanuc 0i-ma数控系统。一次在铣削汽轮机叶片的过程中,突然发现z轴进给异常,造成至少1mm的切削误差量(z向过切)。调查中了解到:故障是突然发生的。机床在点动、mdi操作方式下各轴运行正常,且回参考点正常;无任何报警提示,电气控制部分硬故障的可能性排除。分析认为,主要应对以下几方面逐一进行检查。
1)检查机床精度异常时正运行的加工程序段,特别是刀具长度补偿、加工坐标系(g54~g59)的校对及计算。
2)在点动方式下,反复运动z轴,经过视、触、听对其运动状态诊断,发现z向运动声音异常,特别是快速点动,噪声更加明显。由此判断,机械方面可能存在隐患。
3)检查机床z轴精度。用手脉发生器移动z轴,(将手脉倍率定为1×100的挡位,即每变化一步,电机进给0.1mm),配合百分表观察z轴的运动情况。在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动,手脉每变化一步,机床z轴运动的实际距离d=d1=d2=d3…=0.1mm,说明电机运行良好,定位精度良好。而返回机床实际运动位移的变化上,可以分为四个阶段:
①机床运动距离d1>d=0.1mm(斜率大于1);
②表现出为d=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);
③机床机构实际未移动,表现出zui标准的反向间隙;
④机床运动距离与手脉给定值相等(斜率等于1),恢复到机床的正常运动。
无论怎样对反向间隙(参数1851)进行补偿,其表现出的特征是:除第③阶段能够补偿外,其他各段变化仍然存在,特别是第①阶段严重影响到机床的加工精度。补偿中发现,间隙补偿越大,第①段的移动距离也越大。
分析上述检查认为存在几点可能原因:
一是电机有异常;
二是机械方面有故障;
三是存在一定的间隙。
为了进一步诊断故障,将电机和丝杠*脱开,分别对电机和机械部分进行检查。电机运行正常;在对机械部分诊断中发现,用手盘动丝杠时,返回运动初始有非常明显的空缺感。而正常情况下,应能感觉到轴承有序而平滑的移动。经拆检发现其轴承确已受损,且有一颗滚珠脱落。更换后机床恢复正常。
发展史
加工中心zui初是从数控铣床发展而来的。20世纪40年代末,美国开始研究数控机床,1952年,美国麻省理工学院(mit)伺服机构实验室成功研制出*台数控铣床,并于1957年投入使用。*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。这是制造技术发展过程中的一个重大突破,标志着制造领域中数控加工时代的开始。数控加工是现代制造技术的基础,这一发明对于制造行业而言,具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。
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。我国于1958年开始研制数控机床,成功试制出配有子管数控系统的数控床,1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。经过几十年的发展,目前的数控机床已实现了计算机控制并在工业界得到广泛应用,在模具制造行业的应用尤为普及。
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