臥式加工中心的機械結構、優點和缺點
2025.2.27
臥式加工中心,一種配備水平刀具主軸的高效加工設備,以其獨特的側面切削能力,能夠在單臺機床上完成多種加工任務。這種機床通過編程自動化,即便是復雜的加工流程也能輕松實現,顯著提升了生產效率。本文將深入探討臥式加工中心,全面介紹其結構特點、發展歷程以及在制造業中的顯著優勢。
臥式加工中心是什么?其機械結構是怎么樣的?
加工中心,作為一種基于銑床技術發展而來的先進機床,其應用范圍廣泛,覆蓋了從輕工業到重工業的多個領域。根據結構特點,加工中心可分為多種類型,而臥式加工中心便是其中的一種,其顯著特征在于“刀具軸與地面保持水平”。
臥式加工中心的結構
臥式加工中心是什么樣的?
臥式加工中心,專為加工金屬產品而設計的高效機床,其顯著特征在于刀具主軸的水平布置。基于銑床技術,這些機床利用旋轉刀具對工件進行切削,以形成所需的幾何形狀。與傳統的“通用銑床”不同,臥式加工中心融合了計算機控制(NC數控)和自動換刀(ATC)系統,從而實現了高效率的切削加工。
臥式加工中心由以下部分組成:
刀庫:用于存放多個切削刀具,并能按程序指令自動更換刀具的部件。
主軸:固定切削刀具,加工時高速旋轉以進行切削的部件。
工作臺:用于固定工件,可調整位置以適應加工需求的平臺。
床身:機床的基礎部分,起到穩定機身和減少振動的作用。
臥式緊湊型加工中心的開發背景?
加工中心大約在1960年代在美國誕生。由卡內基&特雷克公司(Kerny&TreckerCo.)開發的“Milwaukee-MaticⅡ”被認為是加工中心的起源,這是一款擁有水平主軸的臥式加工中心。盡管在此之前已經存在NC控制的工作機械,但“MillwrightMagicII”配備了30個刀具庫,能夠實現刀具的自動更換,這一點被認為是非常劃時代的。
與此同時,日本也開始開發加工中心。1964年,由日立制作所制造的一臺能夠存儲25把刀具的機床被視為日本加工中心的起點。在高度成長期,隨著工業化浪潮的推動,國內制造商紛紛投入到加工中心的研發中。刀具交換的速度和加工精度不斷提升,日本逐漸成長為機床大國,到了1982年,日本在機床的生產額上超越了美國,成為世界第一。
根據《機械統計年報》,1985年日本的加工中心產量約為13000臺,自平成時代以來產量一直在穩步增長,到2020年產量將接近20000臺。
此外,近年來加工中心的小型化也在不斷發展。市場已從大規模生產和消費的時代轉向多品種小批量生產,因此能夠實現節省空間、高精度和高生產性的模式成為了主流。
臥式加工中心與其他加工中心有什么不同?
加工中心根據其排列和結構可分為不同類型。臥式、立式和龍門式加工中心有何不同?讓我們來看看它們各自的特點。
- 與立式加工中心的不同:
立式加工中心是一種主軸和刀具垂直配置的加工中心。由于刀具位于工件的上方,因此非常適合于切削工件的頂面。與臥式或龍門架等類型的加工中心相比,立式加工中心的產量更高,廣泛應用于從中小企業到大型企業的各個領域。
另外,立式加工中心通常被認為“工件設置方便”,但同時也有【切屑容易堆積】的缺點。
- 與龍門架加工中心的不同:
門形加工中心正如其名,外觀類似門一樣的的加工中心。它適合加工大型且重量級的工件,根據機械的大小不同,有的甚至能夠加工超過10米的產品。門形加工中心廣泛應用于鐵路、船舶、輸送帶、橋梁部件、升降裝置等大型產品的制造中。
臥式加工中心的優點
緊接著,我們介紹臥式加工中心的優勢。與通用銑床和立式加工中心相比,臥式加工中心有哪些優勢呢?
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能夠提高生產效能
臥式加工中心由于具備工具自動交換和數控控制功能,能夠推進作業自動化。一旦程序編制完成,后續的切削作業和工具更換將自動進行,從而實現作業時間的縮短和連續生產。
此外,加工中心能夠以微米級的精度確定軸心位置,有助于提升產品質量。
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能夠提高技術工人的生產安全性
通用機床通常沒有安全防護罩,工件和刀具在開放狀態下進行加工。而加工中心則不同,其主軸和工作臺都被完整的防護罩所覆蓋。雖不能完全消除受傷或事故的風險,但正確使用加工中心可以有效提升操作人員的安全。
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適用于高工件和多面加工
臥式加工中心的工作臺上方空間較為寬敞,非常適合加工高度較高的工件。此外,通過旋轉工作臺,可以在不取下工件的情況下加工其整個側面。
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切屑排出能力強
由于臥式加工中心在加工時是相對于工件進行水平方向的操作,因此切屑容易掉落。切屑能夠自然排出,保持切削區域的清潔,從而減少了加工精度的下降。
臥式加工中心的缺點
臥式加工中心有很多優點,但也有一些缺點。在考慮引進臥式加工中心時,必須事先了解以下特點。
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占地面積較大
臥式加工中心的底座通常比立式加工中心更為寬敞。若新引入的加工中心尺寸與工廠的可用空間不匹配,可能會導致工作區域變得擁擠。因而在考慮添置新設備時,務必對工廠空間進行評估,以確保選擇最合適的機床尺寸。
近年來,市場上出現了越來越多的緊湊型臥式加工中心。例如,兄弟工業公司的H550Xd1型號,僅需1557毫米寬x2990毫米深的空間即可安裝。相較于傳統的臥式加工中心,這款機型在節省安裝空間方面表現出色。
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結構比立式加工中心復雜
臥式加工中心的結構設計相較于立式加工中心更為復雜。在編程和維護方面,它往往要求更高的技術挑戰和精細度。盡管如此,臥式加工中心的優勢在于其多功能性,能夠勝任多樣化的加工任務。根據具體的使用策略,不僅能夠促進外包產品的內部化生產,還能輕松適應新項目的開發與加工需求。
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有可能無法加工表面較寬的工件
臥式加工中心特別適合處理高度較高的工件,然而,對于寬平面工件的加工可能不太適宜。對于那些經常需要加工寬平面工件的情況,建議選擇具有更大工件尺寸容量的臥式加工中心,以適應加工需求。