加工中心起源

1、加工中心科技名词定义中文名称：加工中心英文名称：machiningcenter 其他名称：自动换刀数控机床定义：能自动更换工具,对一次装夹的工件进行多工序加工的数控机床。应用学科：机械工程（一级学科）；切削加工工艺与设备（二级学科）；金属切削机床-各种金属切削机床（三级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑百科名片加工中心加工中心，简称 cnc,是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床

2、按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、链、铳、较、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。目录加工中心的故障诊断及现场动平衡方法发展史工作原理分类按加工工序分类按控制轴数分类按主轴与工作台相对位置分类按可加工工件类型分优点加工中心与数控机床维护加工中心定期保养项目加工中心安全规则加工中心换刀故障的排除方法加工中心操作规范与注意事项分析一、加工中心上工件中的规范操作二、工件加工时的注意事项三、工件完工后注意事项四、刀具的管理加工中心刀库加工中心操作

3、要点SAJS350 矢量变频器在加工中心的应用特点加工中心的故障诊断及现场动平衡方法发展史工作原理分类按加工工序分类按控制轴数分类按主轴与工作台相对位置分类按可加工工件类型分优点加工中心与数控机床维护加工中心定期保养项目加工中心安全规则加工中心换刀故障的排除方法加工中心操作规范与注意事项分析一、加工中心上工件中的规范操作二、工件加工时的注意事项三、工件完工后注意事项四、刀具的管理加工中心刀库加工中心操作要点 SAJS350 矢量变频器在加工中心的应用特点展开编辑本段加工中心的故障诊断及现场动平衡方法随着加工中心这个行业的越来越繁荣，竞争也是越来越激烈。因此，在出厂前，谁能对自己 BVM-100

4、-2D 双通道现场动平衡仪的加工中心有个很好的故障诊断及振动测试， 谁就能在同行业中抢得了制高点。 现在很多厂家在自己的加工中心出厂前，也会简单得做一些振动测试，但是都不是很专业，手段简单，用的仪器也很不专业。编辑本段发展史加工中心最初是从数控铳床发展而来的。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第一台数控铳床，并于 1957 年投入使用。第一台加工中心是 1958 年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式链铳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铳削、钻削、链削、较削和攻丝等多种工序

5、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铳床。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

6、应用尤为普及。木工加工中心编辑本段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%右（普通机床仅为 1520%）;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

7、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。编辑本段分类按加工工序分类加工中心按加工工序分类，可分为链铳与车铳两大类。1.链铳 2.车铳按控制轴数分类按控制轴数可分为：1.三轴加工中心 2.四轴加工中心 3.五轴加工中心。按主轴与工作台相对位置分类（1）卧式加工中心：是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心，主要适用于加工箱体类零件。卧式加工中心一般具有分度转台或数控转台，可加工工件的各个侧面；也可作多个坐标的联合运动，以便加工复杂的空间曲面。（2）立式加工中心：是指主轴轴线与工作台垂直设置的加

8、工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。立式加工中心一般不带转台，仅作顶面加工。此外，还有带立、卧两个主轴的复合式加工中心，和主轴能调整成卧轴或立轴的立卧可调式加工中心，它们能对工件进行五个面的加工。（3）万能加工中心（又称多轴联动型加工中心）:是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化，完成复杂空间曲面加工的加工中心。适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。多工序集中加工的形式扩展到了其他类型数控机床，例如车削中心，它是在数控车床上配置多个自动换刀装置，能控制三个以上的坐标，除车削外，主轴可以停转或分度，而由刀具旋转进行铳削、钻削、较孔和攻

9、丝等工序，适于加工复杂的旋转体零件。按可加工工件类型分（1）链铳加工中心链铳加工中心是最先发展起来且目前应用最多的加工中心，所以人们平常所称的加工中心一般就指锤铳加工中心。其各进给轴能实现无级变速，并能实现多轴联动控制，主轴也能实现无级变速，能实现刀具的自动夹紧和松开（装刀卸刀），带有自动排屑和自动换刀装置。其主要工艺能力是以锤铳为主，还可以进行钻、扩、较、物、攻螺纹等加工。其加工对象主要有：加工面与水平面的夹角为定角（常数）的平面类零件，如盘、套、板类零件；加工面与水平面的夹角呈连续变化的变斜角类零件；箱体类零件；复杂曲面（凸轮、整体叶轮、模具类、球面等）；异形件外形不规则，大都需要点、线、

10、面多工位混合加工）。（2）车削中心车削中心是在数控车床的基础上，配置刀库和机械手，使之可选择使用的刀具数量大大增加。车削中心主要以车削为主，还可以进行铳、钻、扩、较、攻螺纹等加工。其加工对象主要有：复杂零件的锥面、复杂曲线为母线的回转体。在车削中心上还能进行钻径向孔、铳键槽、铳凸轮槽和螺旋槽、锥螺纹和变螺距螺纹等加工。车削中心一般还具有以下两种先进功能。1）动力刀具功能即刀架上某些刀位或所有的刀位可以使用回转刀具（如铳刀、钻头）通过刀架内的动力使这些刀具回转。2）c 轴位置控制功能即可实现主轴周向的任意位置控制。实现 XC、ZC 联动。另外，有些车削中心还具有 Y 轴功能。（3）五面加工中心五

11、面加工中心除一般加工中心的功能外，最大特点是具有可立卧转换的主轴头，在数控分度工作台或数控回转工作台的支持下，就可实现对六面体零件（如箱体类零件）的一次装夹，进行五个面的加工。这类加工中心不仅可大大减少加工的辅助时间，还可减少由于多次装夹的定位误差对零件精度的影响。（4）车铳复合加工装备顾名思义，车铳复合加工装备是指既具有车削功能又具备铳削加工功能的加工装备。从这个意义上讲，上述的车削中心也属该类型的加工装备。 但这里所说的一般是指大型和重型的车铳复合加工装备， 其中车和铳功能同样强大， 可实现一些大型复杂零件 （如大型舰船用整体螺旋桨）的一次装夹多表面的加工，使零件的型面加工精度、各加工表面

12、的相互位置精度（如螺旋桨桨叶型面、定位孔、安装定位面等的相互位置精度）由装备的精度来保证。由于该类装备技术含量高，因此不仅价格高，而且由于有较明显的军工应用背景，因此被西方发达国家列为国家的战略物质，通常对我国实行限制和封锁。编辑本段优点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工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次加工中心完成工件几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

13、右（普通机床仅为 1520%）;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。编辑本段加工中心与数控机床与数控铳床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统（CNC）、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。但加工中心又不等同于数控铳床，加工中心与数控铳床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、链、较、攻螺纹、切槽等多种加工功能。编辑本段维护加工中心定期检查项目 1、主轴在额定最高转速下运

14、转轴承状态测振仪 2、设备水平检测水平仪 3、X/Y/X 轴相互垂直度检测方箱/角尺 4、X/Y/Z 轴重复定位精度检测激光干涉仪（视设备品牌可以自动补偿）5、X/Y/Z 轴累计误差检测激光干涉仪（视设备品牌可以自动补偿）卧式加工中心测 9、X/Y/Z 轴丝杠状态检测加工中心定期保养项目机械部份 1、检查润滑系统，压力表状态，清洗润滑系统过滤网，更换润滑油，疏通油路。2、检查气路系统，清洁空气过滤网，消除压力气体的泄漏。3、检查液路系统，清洁过滤器、清洗油箱，更换或过滤油液。可能的情况下，更换密封件。4、紧固各传动部件，更换不良标准件。5、油脂润滑部位，按要求，加注润滑脂。6、清洁、清洗各传动

15、面。7、检查刀库、机械手状态，分析机械手磨损状态，向客户提出更换建议。8、修复修正外部元件的损坏件。9、检查防护罩状态。准确的将信息反馈给客户。电气部份 10、清洁控制柜内电气元件，检查、紧固接线端子的紧固状态。11、清洗、清洁数控系统控制模块、电路板，清洁风扇，空气过滤网，清洁散热装置，12、清洁伺服电机风扇叶片。13、清洁操作面板内部元件，电路板、风扇。检查插接件的紧固状态。加工中心安全规则1 .必须遵守加工中心安全操作规程。2.工作前按规定应穿戴好防护用品，扎好袖口，不准戴围巾、戴手套、打领带、围围裙，女工发辫应挽在帽子内。3.开机前检查刀具补偿、机床零点、工件零点等是否正确。4.各按钮

16、相对位置应符合操作要求。认真编制、输入数控程序。5.要检查设备上的防护、保险、信号、位置、机械传动部分、电气、液压、数显等系统的运行状况，在一切正常的情况下方可进行切削加工。6.加工前机床试运转，应检查润滑、机械、电气、液压、数显等系统的运行状况，在一切正常的情况下方可进行切削加工。7.机床按程序进入加工运行后，操作人员不准接触运动着的工件、刀具和传动部分，禁止隔着机床转动部分传递或拿取工具等物品。8.调整机床、装夹工件和刀具以及擦拭机床时，必须停车进行。9.工具或其它物品不许放在电器、操作柜及防护罩上。10.不准用手直接清除铁屑，应使用专门工具清扫。11.发现异常情况及报警信号，应立即停车，

17、请有关人员检查。12.不准在机床运转时离开工作岗位，因故要离开时，将工作台放在中间位置，刀杆退回，必须停车，并切断主机电源。编辑本段加工中心换刀故障的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。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（NULLOFFSET）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

18、床进给单位、零点偏置、反向间隙等等。例如 SIEMENSFANU 嗷控系统，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 THM63505 卜式加工中心，采用 FANUC0i-MA 数控系统。一次在铳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 勺切削误差量（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

19、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，特另J 是刀具长度补偿、加工坐标系（G54G59）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 1X100 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

20、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：机床运动距离 d1d=0.1mm（斜率大于 1）;表现出为 d=0.1mmd2d3（斜率小于 1）;机床机构实际未移动，表现出最标准的反向间隙；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。6、主轴 300mmg 向跳动检测7、主轴与工作台面的垂直度检测8、X/Y/Z 轴滚珠丝杠轴承状态检无论怎样对反向间隙（参数 1851）进行补偿，其表现出的特征是：除第阶段能够补偿外，其他各段变化仍然存在，特别是第阶段严重影响到机床的加工精度。补偿中发现，间隙

21、补偿越大，第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，将电机和丝杠完全脱开，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。1编辑本段加工中心操作规范与注意事项分析一、加工中心上工件中的规范操作1.上工件前应把 X、丫方向副板上的铁屑清理干净，工作台面一定要擦干净，应检查是否因为床身废料过多导致XY 移动顶死床轴的现象。工件四周应倒

22、角去毛刺，避免不平造成错位；2.压铸模毛料加工程式中刀径前带 Z 符号，铳座框程式中刀径前带 K 符号，电极程式中刀径前带 J 符号，正常刀径不带符号。粗精加工看程式单符号直径选择刀径；3.上工件时检查工件基准，是否与图纸基准一致，如有异立即与编程者一同检讨，操机者原则上要以基准加工不得随意更改。模框平面，如顶面对刀必须 XY 校表。原则上一切基准都要检讨后方可加工；4.毛料产品可用工艺压条，精加工必须用工艺板装夹。工艺板超出工作台，特别是 Y 方向，应注意行程，当心工艺板顶死机床；5.压条三分之二处为锁螺杆处，压条后头应比前头一般高 0.25-0.5 之间为宜，以免工件因振动松开，造成工件移

23、位严重报废；6.装夹靠山，想一想工作时是否会松动，应有十分的把握避免断刀、移位报废；7.每次上工件前，要养成好的习惯，应避免操作不当，超行程 XYZ 未归原点带来工件报废；8.修模（二次上机床）应找好基准位，然后 XY 水平方向校表，应避免忘了校表导致严重错位造成报废。二、工件加工时的注意事项1.机床工作前，开机热身 10 分钟方可下刀；22.工件加工时应重新检查程序下刀点，刀具大小是否与程序单符号统一（Z.J.K）,做到加工规迹心中有数。特别是刀具千万不可拿错，造成报废。如有异立即与编程者一同检讨，操机者不得随意加工；3.工件加工时应有意识试刀，特别是大工件（程序单必须写明尺寸）第一刀走完要

24、用卡尺检验座标是否中心，造成错位报废；4.大镶件或大铜公（100MM以上）加工（一般要按中心分），若有特殊原因要偏座标，一定得考虑工件的垂直度是否在加工范围内，以免加工不出，造成报废；5.对刀具是否可加工要心中有数，认为不合理可提出改刀路换刀具。深型腔加工特别是精加工要随时检查刀具的磨损度，适时停机转刀片。鸨钢刀可听声音、加工光洁度来判别是否要磨刀；6.毛料中途加工或淬火后加工中连续碰掉刀片（不应超过两片），应立即停机检讨，根据实际情况改变加工工艺或改正刀路轨迹；7.加工中途应适时清理床身铁屑，特别是拖板上铁屑，避免顶死，造成拖板卡死脱节报费，特别是 M55 型丫方向与 Z 方向交汇处空间设计

25、不够高，更应多清理为好；8.Z 方向对刀基准位应同一点，最好用一个已铳到位的平面来检测是否对刀准确，避免上下刀有台阶发生；9.刀具长短应加工深度+安全长度一般为 3-5 毫米，实际操作中可在工件中（已加工）模拟一下，特别是用加长杆的更要谨慎；10.深型腔加工避免不了用长刀具，因此刀越长越容易中途因刀发弹掉刀，估计情况适时停机紧刀，在刀柄里应不少于 55 毫米；11.毛料加工要防局部有硬料杂质或排屑不良，深型腔加工要防中途长刀发弹掉刀，4R0 以下刀具要防钢性不足断刀，16R4 是所有刀片 R 角刀中最易掉螺丝的危险刀具，操作中禁止离开机床；12.对模框有配合的地方，要在加工一部份中（一力 10

26、MM）检测一下加工精度，适时调整刀具磨损，机床可适当补值。更应撑握最佳进给，避免重加工；13.对修模或二次以上机床要先试刀，确认没问题方可加工。三、工件完工后注意事项1 .完工后检查加工实际情况，如有疑问可请模具工看看再说，是否接平，加工到位，二次加工有否基准位等等；2.工件完工工艺压条工艺板一律竖放，以免变形，影响精度。四、刀具的管理开粗，半精，精加工和电极加工刀具分开工作，白钢刀下刀套上塑壳（避免刃口碰伤），电极加工用的乌钢刀与钢铁加工用的乌钢刀各自分工加工。编辑本段加工中心刀库加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库种类很多，常见的有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容

27、量较大。换刀机构在机床主轴与刀库之间交换刀具，常见的为机械手；也有不带机械手而由主轴直接与刀库交换刀具的，称无臂式换刀装置。加工中心刀库分为圆盘式刀库及机械手刀库两种。一、圆盘式刀库圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从 1 编到 12、18、20、24 等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。1.制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都能自制。2.每次机床开

28、机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为 0.3mm 左右）无触点开关，数控系统就默认为 1 号刀。并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当前刀号就被记忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是 18,当前刀号位 8,要换 6 号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。如要换 10 号刀，刀库是顺时针转。机床关机后刀具记忆清零。3.固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要 8 秒以上（从一次切削到另一次切削）。4.圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般 40#刀柄的不超过 24 把，50#的不超过

29、20 把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数量多达 60 把。二、机械手刀库机械手刀库换刀是随机地址换刀。每个刀套上无编号，它最大的优点是换刀迅速、可靠。1.制造成本高。刀库有一个个刀套链式组合起来，机械手换刀的动作有凸轮机构控制，零件的加工比较复杂。装配调试也比较复杂，一般由专业厂家生产，机床制造商一般不自制。2.刀号的计数原理。与固定地址选刀一样，它也有基准刀号：1 号刀。但我们只能理解为 1 号刀套，而不是零件程序中的 1 号刀：T1。系统中有一张刀具表。它有两栏。一栏是刀套号，一栏是对应刀套号的当前程序刀号。假如我们编一个三把刀具的加工程序，刀具的放置起始是 1 号刀套装 T1（1 号刀），2 号刀套装 T2,3 号刀套装 T3,我们知道当主轴上 T1 在加工时，T2 刀即准备好，换刀后，T1 换进 2 号刀套，同理，在T3 加工时，T2 就装在 3 号刀套里。一个循环后，前一把刀具就安装到后一把刀具的刀套里。数控系统对刀套号及刀具号的记忆是永久的，关机后再开机刀库不用“回零”即可恢复关机前的状态。如果“回零”，那必须在刀具表中修改刀套号中相对应的刀具号。3.机械手刀库换刀时间一般为 4 秒（从一