11机电--F2--李文斌

图6 四轴控制车削中心
图7 由四轴控制车削中心加工偏心轮毂
三、车削中心的选择原则 1. 确定典型零件的工艺要求、工件批量、 车削中心功能； 2. 规格选择； （1）加工范围； （2）主轴电动机功率； （3）机床控制精度。 3. 根据可靠性选择； 4. 根据机床附件及刀具因素选择； 5. 根据性价比来选择； 6. 考虑控制系统的同一性及机床的防护。
现代制造系统
上次课程内容回顾：
第1章
FMS概述
★ 1.1 FMS产生的时代背景 ★ 1.2 FMS的组成及分类 ★ 1.3 FMS的适用范围和效益 ★ 1.4 FMS的发展趋势
第2章 FMS中的加工系统
2.1 FMS对机床的要求及其配置 2.2 加工中心
2.3 车削中心
2.4 清洗与去毛刺设备
2.5 切屑处理及冷却液处理系统
2.1 FMS对机床的要求及其配置
一、FMS对机床的要求
FMS是由物料运储系统连接的一组机床和生产设备所组成， 生产过程是由多级计算机系统进行计划、实施和控制，因此对纳 入系统运行的机床要求是： （1）工序集中。 这是FMS中机床最重要的特点。 （2）高柔性与高生产率。 为了满足生产柔性化和高生产率 要求，近年来在机床结构设计上形成两个发展方向：柔性化组合 机床和模块化加工中心。柔性化组合机床又称可调式机床，如自 动更换主轴箱机床和转塔主轴箱机床。这就是把过去适合大批量 生产的机床进行柔性化。模块化加工中心就是把加工中心也设计 成由若干通用部件、标准模块组成，根据加工对象的不同要求组 合成不同的加工中心。《 加工中心演示（1）》
2.2 加工中心
一、加工中心的概念
数控加工中心（Machining Center，简称MC） 是由机械设备和数控系统组成的适用于复杂零件加工 的高效自动化机床，主要特征是带有刀库和自动换刀 装置（ATC），可实现多工序加工。 由于工件经一次装夹后，能对两个以上的表面完 成铣、镗、钻、铰等多种工序的加工，并且有多种换 刀或选刀功能，从而使生产效率和自动化程度大大提 高。这类加工中心一般是在铣、镗床的基础上发展起 来的，因此也称为镗铣类加工中心。（实例 1, 2）
三、FMS中的机床配置 在FMS中运行的加工设备，应当是可靠、自动化和
高效率的数控机床。在选择时，要考虑到该FMS加工零 件的尺寸范围、经济效益、零件的工艺性、加工精度和 材料等。 （1）单一机床类型的FMS；
（2）以数控机床、加工中心为结构要素的FMS； （3）以普通数控机床、加工中心及其他专用数控设 备构成的FMS。 FMS中零件的形状主要有两类：棱柱体和回转体。
（1）定位精度（定位精度与重复定位精度）
（2）定位精度与零件加工精度的关系 4. 自动换刀装置的选择 5. 数控系统功能选择和附件选择
2.3 车削中心
一、车削中心的概念
1. 基本概念
车削中心是一种高精度、高效率的自动化机床，其 主体是数控车床，配上刀库和换刀机械手（自动换刀装 置）就构成了车削中心。 车削中心具有较宽的加工工艺范围。 车削中心主要的进给坐标轴有Z-X轴，Z轴平行于主 轴的回转轴线，X轴垂直于主轴；U-W是辅助轴。 如图3所示。
控制系统的调度、指挥、要能实现动态调度、资源共享，就必 须在各机床之间建立必要的接口和标准，以便准确及时地实现 数据通信与交换，使各个生产设备、运储系统、控制系统等协 调地工作。
二、FMS中的机床配置形式 FMS适用于多品种、中小批量零件的生产，既要兼 顾对生产率和柔性的要求，也要考虑系统的可靠性和 机床的负荷率。因此，实际生产中产生了互替形式、 互补形式以及混合形式等多种类型的机床配置方案。 （1）互替机床就是纳入系统的机床是可以相互代 替的。 （2）互补机床就是纳入系统的机床是互相补充的， 各自完成某些特定的工序，各机床之间不能相互取代， 工件在一定程度上必须按顺序经过各加工工位 。 P4 表2-1是二者的特征比较。 实际应用中是二者的混合形式。
（3）易控制性。 柔性制造系统是采用计算机控制的集成 化制造系统，所采用的机床必须适合纳入整个控制系统。因此， 机床的控制系统要能够实现自动循环，能够适应加工对象改变 时易于重新调整的要求。 （4）具有自动保护装置和能力。有机械、电气等保护装置。
另外，FMS中的所有设备受到本身数控系统和整个计算机
表2-1 特征比较
水平 特征项 配置形式
“互替”机床形式
“互补”机床形式
工件输入→
机床之间的 关系
机床1 机床2 。。。 机床n
工件输入→机床1 →机床2→ „ →机 床n→输出
→输出
柔性 工艺范围 时间利用率 技术利用率 生产率 价格 可靠性 较高 较宽 较高 较低 较低 较高 较高 较低 较窄 较低 较高 较高 较低 较低
二、加工中心的结构特点 • 基础部件 • 主轴部件（图1，图2） • 数控系统 • 自动换刀系统 • 自动托盘交换系统 • 辅助系统 三、加工中心的分类 • 按主轴在空间的位置分类（立、卧、立卧式） • 按立柱数量分类（单、双式） • 按运动坐标数和同时控制的坐标数分类（3.2；3.3； 4.3；5.4；6.5；实例） • 其他分类
图1 主轴结构简图
1 主轴，2 拉杆钢球，3 拉杆，4 碟形弹簧，5 带轮，6 松刀液压缸， 7 压缩空气，8 活塞，9 后轴承，10 前轴承，11 隔套，12 刀柄尾拉杆拉钉
1
2 图2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ柄和拉钉
1 拉钉 2、3 刀柄
3
四、加工中心的选择 1. 类型选择 2. 规格选择 （1）工作台尺寸、坐标数和行程大小 （2）主轴电动机功率 3. 精度选择
谢谢！
太原理工大学
机械工程学院 李文斌
图3 车削中心各轴运动方向示意
2.结构特点 （1）床身与导轨
床身可分为：平床身；斜床身（倾斜角度有 30°，45 °，60 °，75 °，90 °）；平床身斜 滑板；立床身。（如图4所示）
床身导轨有：镶钢；铸铁淬火；动导轨用“贴 塑”或“注塑”导轨。
（2）主传动系统
比数控车床增加了主轴的C轴坐标功能（如图5 所示）。 注意：C轴传动的结构形式(图38～40)。
从冷却液中分离出切屑 四、切屑处理系统设计
• 思考题
• 1. 是不是自动化制造系统的功能愈全，自动化程度就愈 高？ • 2. 柔性加工设备是否一定比刚性设备好？为什么？ • 3. 对FMS系统中的数控机床、加工中心和车削中心有哪 些要求？ • 4.对 FMS选择加工设备时主要考虑哪些方面的问题？ • 5. CNC机床在现代制造技术中的地位和作用如何？ • 6. 与普通机床相比较，加工中心在结构上有哪些特点？ 车削中心和加工中心在加工方式上有什么不同之处？ • 7. 加工中心和CNC机床的最根本的区别是什么？ • 8. FMS中有几种机床配置形式？其特征如何？ • 9. 在构成FMS时，加工中心、车削中心怎样选择？
2.4 清洗与去毛刺设备
一、重要性 二、清洗机的类型及其操作过程 按其工作是否连续，分为间歇式和连续 通过式清洗机。
三、去毛刺机的类型及其应用
机械法、振动法、热能法、电化学（电 解）法。
2.5 切屑处理及冷却液处理系统
一、必要性 二、便于处理的切屑形状 三、切屑的排除 加工区域切屑的清除
将切屑运出加工线外
图4 数控车床的布局形式
a)平床身 b)斜床身
c)平床身斜滑板
d)立床身
图5 车削中心C轴的功能
a) C轴定向时的铣槽； b) C-Z进给插补铣槽；
c) C-X进给插补铣槽； d) C-X进给插补铣直线和平面
（3）刀架和自动换装置 1）排刀式刀架 2）回转（转塔）刀架 3）带刀库的自动换刀装置 二、车削中心的分类 （1）按主轴的布置分立、卧式 （2）按立式中立柱数分单、双立柱 （3）按刀架数分单、双刀架 （4）按控制轴数分二、三、四轴（图6、7示）