车削加工中心

第5章车削加工中心

5.1复合加工技术概述

1845年美国人丁·菲奇发明转塔车床，1911年美国格林里公司为汽车零件加工开发了第一台组合机床。1952年三轴数控铣床研制成功。1958年美国KT公司研制出带有刀具自动交换装置的加工中心，有力地推动了工序集中的加工方法的发展。

复合加工及其制造装备的出现已有百余年的历史，但是真正得到较广泛的应用还是在20世纪80年代，数控技术和数控机床成为制造技术的主流后出现的。20世纪80年代中后期，随着加工中心功能和结构的完善，显示了这种工序集中数控机床的优越性，开始出现车削中心、磨削中心等，使复合加工得到扩展而不再局限于镗、铣等工序。90年代后期又进一步发展了车铣中心、铣车中心、车磨中心等，近年来又出现由激光、电火花和超声波等特种加工方法与切削、磨削加工方法组合的复合机床，使复合加工技术成为推动机床结构和制造工艺发展的一个新热点。

在全球机床制造和金属加工领域，复合加工技术正以其强大的加工能力被不断发展与应用。所谓复合加工技术，即是在一台设备上完成车、铣、钻、镗、攻丝、铰孔、扩孔等多种加工要求，复合加工机床的最突出优点是可以大大缩短工件的生产周期、提高工件加工精度。

为了实现复杂形状工件的加工，使在一台机床上能完成多工序和多工种的加工，这样的机床称为复合加工机床。就是说，在复合化机床上可以实现完全不同性质加工过程的加工。

复合加工技术是未来机械加工的发展方向。随着社会各个领域的不断发展，对机械加工领域的要求也不断提高，高速度、高精度和高效率的“三高”加工是对未来机械加工的基本要求，而仅仅靠传统的加工理念是很难满足这一要求的。因此，机械加工领域要求不断突破传统的观念，不断改善和提高加工的技术，以适应未来的要求，而复合加工技术正好满足了这一要求。

5.2 车削加工中心

5.2.1车削中心的结构特点及加工特点

车削加工中心是一种以车削加工模式为主，添加铣削动力刀座（如图5-1）、动力刀盘（如图5-2）或机械手，可进行铣削加工模式的车-铣合一的切削加工机床类型。在回转动力刀盘上安装带动力电机的铣削动力头，装夹工件的回转主轴转换为进给C轴，便可对回转零件的圆周表面及端面等进行铣削类加工。

图5-1 动力刀座图5-2 动力刀盘车削中心除具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外，车削中心的转塔式刀盘上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续（不等速回转）运动和进行连续精确分度的C轴功能，并能与X轴或Z轴联动。控制轴除X、Z、C轴之外，还可具有Y

轴。可进行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，在具有插补功能的条件下，还可以实现各种曲面铣削加工，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产，如图5-3所示。

a) 端面铣槽b)端面铣六方c)圆锥面上钻孔

图5-3 C轴铣削加工例图

随着数控技术的发展，数控车床的工艺和工序将更加复合化和集中化。即把各种工序（如车、铣、钻等）都集中在一台数控车床上来完成。车削加工中心完成的典型加工件如图5-4所示。

a) 盘类零件b) 高精度的轴类

c) 联接套类

c) 联接套类d)圆柱面螺旋槽e) 端面螺旋槽

图5-4 车削中心加工典型样件

目前，完成2个加工工序以上的工件占车削加工的大多数。对这些工件进行高效、高精度加工有以下3种技术：

1、内外加工集中化：在机床内装有1次加工（外表面）以及2次加工（内表面）的各种功能的1次/2次加工。

2、加工的复合化：除车削加工，机内还装有铣削加工、磨削加工等各种功能的工序集中的加工。

3、智能化：机内具有储存、运输、加工一体化、工件识别、工件夹持控制、适应控制、信息网络等最新监控技术的单元加工。

车削加工中心机床常把夹持工件的主轴做成2个，既可同时对2个工件进行相同的加工，也可通过在2主轴上交替夹持，完成对夹持部位的加工。如图5-5所示。

a) 双主轴双刀塔车削中心 b) 双主轴双刀塔车削中心加工示意

图5-5 双主轴双刀塔车削中心的结构及加工示意

5.2.2车削加工中心的常见类型

车削加工中心常见类型有：

卧式车削中心：线性轴X/Y/Z 及旋转C 轴，C 轴绕主轴旋转。机床除具备一般的车削功能外，还具备在零件的端面和外圆面上进行钻、铣加工的功能。如图5-6所示。

立式车削中心：立式车床,可以对使用卧式数控车床不可能抓住的异型巨大零部件进行高效率地加工。如图5-7所示。

图5-6 X 、Y 、Z 、C 四轴控制卧式车削中心 图5-7 立式车削中心