智能加工中心

虽然今天的车削中心做的不仅仅是车削——通常是铣削、钻孔、精镗和攻丝——一个立式加工中心可以提供生产更大的棱柱形精密零件的能力，也可以在无人操作的情况下在一个夹具中完成多个零件。立式加工中心是购买频率最高的机床——在美国购买的所有机床中，超过50%是立式加工中心。这是有原因的。它是最基本的数控机床，由钻床演变而来，孔是金属加工中最常见的加工特征。vmc可以是高端机器，也可以是低端、低精度的机器。

主轴方向是加工中心的主要特征：VMCs具有垂直主轴。一般来说，立式机器用于精密工作，而卧式机器通常用于生产和重型工作。二次加工的高精度加工中心要求机床结构非常稳定。

对于精密车削车间，选择加工中心投资必须实现车间车削和车削产品的二次操作之间的平衡。如果车间是做低数量和简单的铣削，一个多功能风格的车床是合适的，但随着更复杂，更高的精度的操作要求，加工中心是一个更有效的方式处理工作。更复杂的、高精度的二次加工在高精度的垂直加工中心上是有意义的，它能够保持4到5微米的公差范围，而不是在转动塔上有活工装的车床上。

此外，加工中心的精度必须与车床的精度相匹配。精密车削车间，因为加工中心可能用于二次加工，可能倾向于看标准加工中心。但必须考虑到，这些机器可能无法提供转弯机所能达到的精度。任何经过商店的工作都应该是一贯的高质量，才有竞争力。这就是考虑高精度加工中心的原因。

为了证明甚至考虑一个加工中心是合理的，看看车间里的工作。如果产量在1/2生产范围内，最好在一台机器上完成。但是，随着零件体积的增加及其复杂性的增加，将铣削和车削操作分开，不仅在体积上，而且在质量上创造平衡的生产能力是绝对有意义的。如果操作是分开的，吞吐量会更大，因此可以获得更好的ROI。

MC层次结构

对于加工中心，有一个精度金字塔：在金字塔的顶部是能够达到2微米公差的夹具孔，然后是能够达到2到4微米公差的超精密机床，然后是5到7微米范围内的高精度加工中心，然后是标准和入门级机床。后两者一般不具有热位移补偿控制（TDC）；高档机床通常有TDC内置以及主轴冷却。

整体式主轴在高精度加工中提供卓越的性能，降低噪音、振动和热量。由于高速电机直接安装在装配好的主轴上，因此无需零件进行动力传递，从而降低了噪音和振动，减少了功率损耗，提高了切割效率。此外，由于紧凑的整体式主轴，加速/减速时间可减少，从而有助于改善循环时间和更好的表面光洁度。

一个高性能的主轴，它集成了油喷射冷却和润滑技术，确保了运行数小时后一致的质量结果。油喷射冷却和润滑系统将油喷射直接喷射到主轴轴承上进行有效冷却。电机和主轴总成采用夹套冷却，以限制热引起的位移。因此，温度在短时间内稳定下来。

通过NC程序调整机器

当寻找一个机器时，考虑一个可以在软件内的加工过程中改变其动态的机器。通常，一个标准机床将在工厂进行调整，以提供一个中间类型的精度。当机器安装在车间时，它们可能会遇到超过这个中值的条件，通常是高温和压力，从而降低生产的精度。在机器进入车间后添加软件技巧可能不会产生与机器内置软件相同的有益效果。

加工软件组件的工厂套件可以对组织的安全性、工作效率以及输出的质量产生积极的影响。软件配备领先的加工中心，可在加工过程中自动优化机床功能，避免错误，并适应不断变化的刀具和温度条件。其结果是持续良好的生产和避免废料和良好的性能，特别是考虑到从工具钢到航空合金的材料成本。

为应用程序动态调整机床的能力对于任何车削车间来说都是一个巨大的优势。考虑需要在一台机器上进行粗、半精加工和精加工的二次操作。通过零件程序调整机器行为的能力可以显著地支持整个程序的精度，同时提高吞吐量。

使用这些功能很容易:它们在后台运行，程序员只需输入简单的数据，包括刀具制造商推荐的刀具应用程序。编程人员可以调整驱动系统，以执行适当的acc/dec粗加工，然后返回到精加工。通过g代码命令，过程中的速度和馈送可以匹配任何编程操作的要求。

通过机器中的传感器，这种类型的加工软件监测与工作环境和加工条件相关的变量，包括速度、压力和温度。这些高度敏感的热传感器安装在机器铸件的不同位置，在那里热位移是可能的，允许软件监测和校正检测到的热位移在毫秒内。

在每台机床中，每根轴的连续运动都会在机床结构中产生热量，从而改变机床机架的几何形状，从而影响刀具中心点的位置。机架位移控制监控机器上多个点的温度，实时自动将温度变化引起的机架位移降至最低。大多数车间没有严格控制的环境温度，因此这种类型的控制对于一致的精密加工至关重要。

刀负荷检测软件提供刀负荷实时测量，确保一致和安全的加工。不断监测工具负载，这可能导致工具损坏和恶化，以防止完全的工具故障，该软件支持准确性和性能。这样的系统将频繁地测量工具负载，比如每几毫秒一次;随着刀具的磨损，主轴负荷迅速增加。

一个轮廓控制系统提供了一个易于使用
编程接口，为所选工件提供精确的自定义轮廓控制，同时支持较长的机器寿命和缩短的加工时间。这种软件将提供不同的选择切割速度和精度和表面光洁度和几何。可定制的显示器提供实时监控和方便访问。该软件可用于现有的数控系统，并与G代码编程兼容。各种工艺条件满足许多不同的工艺要求：粗加工速度快，精加工精度高。

优化数控程序

通过使用机器控制内置的优化软件，加工中心使用人工智能来调整进给速度，以在刀具上提供恒定负载，从而提高刀具寿命、更快的循环时间和更高的质量。

切削进给优化程序使用自适应控制方法实时调节进给速度，以在加工过程中保持一致的切削负荷。因此，刀具不易损坏，减少了加工时间。系统控制进给速度以保持一致的切削负荷。其特点包括刀具载荷和进给速度的图形显示、使用G代码编程的方便操作以及用于特定刀具和过程控制的多个数据集。

静态位移补偿

在高速主轴旋转过程中，会出现一些增加和误差
在Z轴方向，因为主轴锥孔延伸和刀具插入主轴。这在每台机器上都会发生。静态位移补偿系统自动补偿任何增加和
由于高转速旋转时刀具的位移，z轴方向上的误差。

当主轴高速旋转时，离心力和热量会使主轴锥度膨胀，从而导致Z轴误差。软件可用于不断监测主轴组件内多个点的温度，预测热位移。然后，系统可以进行必要的调整，有效地减小热位移，即时防止Z轴误差。热位移补偿对于控制主轴和机架本身的高精度二次加工非常重要。

此外，一个高效率的轮廓控制系统提供了一个易于使用的编程接口，为选定的工件提供精确的、定制的轮廓控制，同时支持较长的机器寿命和缩短的加工时间。这种软件将提供不同的选择切割速度和精度，以及表面光洁度和几何。可定制的显示器提供实时监控。该软件可用于现有的数控系统，并与G代码编程兼容。

最后，控制刀柄和主轴之间的接口非常重要。选择双触点（锥面和端面），例如Big Plus或HSK，提供了比标准CAT或BT刀柄更好的接口。在任何速度下，机床主轴都受到离心力的作用，离心力随着速度的增加而增加。

在高速时，离心力足以使主轴孔略微增大。当夹头段旋转时，夹紧机构也获得离心力，并使锥形柄的相对较薄的壁以比主轴壁更快的速度径向偏转。这有助于加强
刀柄和主轴，不影响切削刃的轴向位置，因为它是由法兰和接收器之间的面对面接触决定的。

HSK刀柄与主轴面和锥度接触。当主轴开始增长时，端面接触阻止刀具向上移动孔。最常见的是，热缩配合刀架用于精密加工，因为它们提供了刀具和刀架之间的完全接触，近似于实心硬质合金刀具。这避免了温度和振动对刀具的影响，支持加工精度和高质量的模具表面。

加工中心的设计、工厂的机械制造技术、嵌入机床控制中的易于使用的软件套件以及操作员和程序员的经验是为任何精密车削车间选择最佳加工中心的关键。

—华昌机械美国公司。