加工设备自动化米乐 M6

　　米乐M6 M6米乐米乐M6 M6米乐自动线通常由工艺设备、质量检查装置、控制和监视系统、检测系统以及各种辅助设备等所组成。由于工件的具体情况、工艺要求、工艺过程、生产率要求和自动化程度等因素的差异，自动线的结构及其复杂程度常常有很大的差别。但是其基本部分大致是相同的，如图2.25所示。

　　1.依据导轨分类。依据立式加工中心各轴导轨的形式可分硬轨及线轨。硬轨适合重切削，线.依据转速分类。立式加工中心主轴转速6000~l5000r/min为低速型，l8000r/min以上为高速型。

　　加工中心除了具有一般数控机床的特点外，还具有其自身的特点。加工中心必须具有刀具库及刀具自动交换机构，其结构形式和布局是多种多样的。刀具库通常位于机床的侧面或顶部。刀具库远离工作主轴的优点是少受切削液的污染，使操作者在加工时调换库中刀具免受伤害。FMC和FMS中的加工中心通常需要大量刀具，除了满足不同零件的加工外，还需要后备刀具，以实现在加工过程中实时更换破损刀具和磨损刀具，因而要求刀库的容量较大。换刀机械手有单臂机械手和双臂机械手，180°布置的双臂机械手应用最普遍。

　　3.刀具长度测量系统。用以检查刀具长度正确性以及刀具折断、破损现象，检测准确度为士1mm。当发现不合格刀具时，测量系统会发出停车信号。刀具长度测量系统是在机床正面两侧的地面上，M6 米乐装有光源和接收器，如需检测主轴上的刀长，可令主轴向前移动，接收器向数控系统发出信号，M6 米乐在数据处理后即可得出刀具长度实测值。经与规定的刀具设定长度比较，如果超出允差时，可发出令机床停车的信号。此外，也可以用触发式测头检测刀具长度的变化。

　　1）旋转体工件加工自动线。这类自动线由自动化通用机床、自动化改装的通用机床或用机床组成，用于加工轴、盘及环类工件，在切削加工过程中工件旋转。这类自动线完成的典型工艺是：车外圆、车内孔、车槽、车螺纹、磨外圆、磨内孔、磨端面、磨糟等。

　　2）箱体、杂类工件加工自动线。这类自动线由组合机床或专用机床组成，在切削过程中工件固定不动，可以对工件进行多刀、多轴、多面加工。这类自动线完成的典型工艺是：钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、铣平面、铣槽、车端面、套车短外圆、加工内外螺纹以及径向切槽等。随着技术的发展，车削、磨削、拉削、仿形加工、珩磨、研磨等工序也纳入了组合机床自动线立式加工中心

　　立式加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。立式加工中心能完成铣削、镗削、钻削、攻螺纹等工序。立式加工中心最少是三轴二联动，一般可实现三轴三联动，有的可进行五轴、六轴控制。立式加工中心立柱高度是有限的，对箱体类工件加工范围小，这是立式加工中心的缺点。但立式加工中心工件装夹、定位方便；刀具运动轨迹易观察，调试程序检查测量方便，可及时发现问题，进行停机处理或修改；冷却条件易建立，切削液能直接到达刀具和加工表面；三个坐标轴与笛卡儿坐标系吻合，感觉直观与图样视角一致，切屑易排除和掉落，避免划伤加工过的表面。与相应的卧式加工中心相比，结构简单，占地面积较小，价格较低。

　　机械加工自动化生产线（简称自动线）是一组用运输机构联系起来的由多台自动机床（或工位）、工件存放装置以及统一自动控制装置等组成的自动加工机器系统。

　　自动线能减轻工人的劳动强度，并大大提高劳动生产率，减少设备布置面积，缩短生产周期，缩减辅助运输工具，减少非生产性的工作量，建立严格的工作节奏，保证产品质量，加速流动资金的周转和降低产品成本。自动线的加工对象通常是固定不变的，或在较小的范围内变化，而且在改变加工品种时要花费许多时间进行人工调整。由于其初始较多，自动线只适用于大批量的生产场合。

　　加工中心的加工精度一般介于卧式铣镗床与坐标镗床之间，精密加工中心也可以达到生产型坐标镗床的精度。加工中心的加工精度主要与其位置精度有关，加工孔的位置精例如孔距误差）大约是相关运动坐标定位精度的1.5倍。铣圆精度是综合评价加工中心相关数控轴的伺服跟随运动特性和数控系统插补功能的指标，其允差普通级为0.03~0.04mm，精密级为0.02mm。加工中心可粗、精加工兼容，为适应这一要求，其精度往往有较多的储备量并有良好的精度保持性。加工中心实现自动化加工还可避免如非数控机床加工时因人工操作出现的失误，保证加工质量稳定可靠，这对于复杂、昂贵的工件，意义尤为重要。加工中心自动完成多工序集中加工，可减少工件安装次数，也有利于保证加工质量。

　　五面加工中心，是在工件一次装夹后，能完成除安装底面外的五个面的加工设备。五面加工中心的功能比多工作台加工中心的功能还要多，控制系统先进，其价格是工作台尺寸相同的多工位加工中心的二倍左右。这种加工中心兼有立式和卧式加工中心的功能，在加工过程中可保证工件的位置公差。常见的五面加工中心有两种形式，一种是主轴按相应角度旋转，可成为立式加工中心或卧式加工中心；另一种是工作台带着工件作旋转，主轴不改变方向而实现五面加工。无论是哪种五面加工中心都存在着结构复杂、造价昂贵的缺点。五面加工中心的坐标系统如图2.24所示。

　　加工中心是在数控机床之后出现，为了进一步提高加工效率，减少辅助时间，将更换刀具的动作与功能和数控机床集成而形成的自动化程度和生产率更高的新型数控机床。加工中心是备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序集中加工的数控机床。工件经一次装夹后，数控系统能控制机床按不同工序（或工步）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实现其他辅助功能，依次完成工件多种工序的加工。通常，加工中心仅指主要完成镗铣加工的加工中心。这种自动完成多工序集中加工的方法，已经扩展到各种类型的数控机床，例如车削中心、滚齿中心、磨削中心等。由于加工工艺复合化和工序集中化，为适应多品种小批量生产的需要，还出现了能实现切削、磨削以及特种加工的复合加工中心。加工中心具有刀具库及自动换刀机构、回转工作台、交换工作台等，有的加工中心还具有可交换式主轴头或卧——立式主轴。

　　2.触发式测头测量系统。用于循环（In cycle）测量，工序前对工件及夹具通过检测控制其正确位置，以保证精确的工件坐标原点和均匀的加工余量；工序后主要测量加工工件的尺寸，根据其误差作出相应的坐标位置调整，以便进行必要的补充加工，避免出现废品。触发式测头测量系统原理如图2.23所示。触发式测头具有三维测量功能。测量时，机械手将触发式测头从刀库中取出装于主轴锥孔中。工作台以一定速度趋近测头。当测杆端球触及工件被测表面时，发出编码红外线信号，通过装在主轴箱上方的接收器传入数控装置，使测量运动中断，并采集和存储在接触瞬间的X、Y、Z坐标值，与原存储的公称坐标值进行比较，即得出误差值。当检测某一孔的中心坐标时，可将该孔圆周上测得的3～4点坐标值，调用相应程序运算处理，即可得出所测孔的中心坐标。该测量系统一般只用于相对比较测量，重复精度0.5μm。在经测量值修正后，测量值误差可在5μm以内，可做全方位精密测量。触发式测头测量系统信号的传输和接收除上述红外辐射式外，常用的还有电磁耦合式。

　　4.回转工作台。回转工作台是卧式加工中心实现B轴运动的部件，B轴的运动可作为分度运动或进给运动。回转工作台有两种结构形式，仅用于分度的回转工作台用鼠齿盘定位。用于进给运动的回转工作台用伺服电动机驱动，用回转式感应同步器检测及定位，并控制回转速度，也称数控工作台。数控工作台和X、Y、Z轴及其他附加运动构成4~5轴轮廓控制，可加工复杂轮廓表面。此外，加工中心的交换工作台和托盘交换装置配合使用，实现了工件的自动更换，从而缩短了消耗在更换工件上的辅助时间。

　　加工中心适用范围广，主要适用于多品种、中小批量生产中对较复杂、精密零件的多工序集中加工，或为完成在通用机床上难以加工的特殊零件（如带有复杂多维曲面的零件）的加工。工件一次装夹后即可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、铣削、镗削等加工。

　　图2.26表示了常见的加工箱体类零件的组合机床自动线。从图中可以看出，该自动线，夹具8，切屑运输装置9，液压站10以及操纵台11等所组成。

　　世界上工业发达国家如美、德、日重视机床技术和机床工业的发展，机床制造技术先进，因此其工业发展较快。第一台加工中心是在1958年由美国卡尼一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、铰削和攻螺纹等多种工序的集中加工。

　　目前，加工中心是各类数控机床产品中发展最快、所占比重最大的一类产品，已成为制造业应用最广的一类设备。一些主要经济发达国家都把发展加工中心作为发展数控机床的首要任务，它的发展直接关系到国家经济建设和国防安全。

　　3）“柔性”大，换品种调整方便。能实现中小批量、多品种、柔性生产自动化，克服了高效自动化机床、自动线的“刚性”缺点。随着技术的发展，加工中心不断向高速化、复合化、柔性化等方面发展，不断提高加工效率，已逐步替代组合机床、自动线）生产率高。加工中心因有自动换刀功能实现多工序集中加工，停机时间短；同时，因可以减少工序周转时间，工件的生产周期显著缩短。加工中心在正常生产条件下其开动率可达90%以上，而切削时间与开动时间的比率可达70%~85%（普通机床仅为15%~30%），有利于实现多机床看管，提高劳动生产率。

　　1.自动换刀与刀库。加工中心刀具的存取方式有顺序方式和随机方式，刀具随机存取是最主要方式。随机存取就是在任何时候可以取用刀库中任一刀具，选刀次序是任意的，可以多次选取同一刀具，从主轴卸下的刀具允许放在不同于先前所在刀座上，CNC可以记忆刀具所在的位置。采用顺序存取方式时，刀具严格按数控程序调用。程序开始时，刀具按照排列次序一个接着一个取用，用过的刀具仍放回原刀座上，以保证确定的顺序不变。

　　2）加上托板自动交换装置（APC）。可实现工件自动储存和上下料，组成柔性加工单元（FMC）。加工中心还可方便地组成FAL（柔性自动线）或FMS（柔性制造系统），由“单机”构成“制造系统”，便于进一步发展实现FA（工厂自动化），CIM（计算机集成制造）、CIMS（计算机集成制造系统），可实现24h无人化运转，甚至可达72h等等。

　　卧式加工中心的主要运动包括三个移动轴（X、Y、Z）和一个回转轴（B轴），在四个运动轴的分配上，四个相对运动既可以分配给刀具，也可以分配给工件，或者由工件和刀具共同来完成。从目前机床结构看，回转轴一般都由工作台的回转来完成（B轴），所以机床的布局主要在三个移动轴的分配上。按三轴运动实现方式和三个运动的分配，卧式加工中心的结构形式主要有三个，其移动轴的主要结构形式及特点如表2-2所示。

　　1.有自动换刀装置（包括刀库和换刀机械手），能实现工序间的自动换刀，这是加工中心最突出的标志性结构。

　　3.具有多工序的功能。在一次装夹中，尽可能完成多工序加工，要实现多面加工一般应有回转工作台。