高效加工利器——数控镗铣床与加工中心

镗铣加工机床既具有钻镗类机床的孔加工特性，又具有铣床的铣削加工特性，也是工业企业最常用的设备。镗铣加工机床种类较多，从机床的结构布局上，可分为立式、卧式和龙门式三大类，龙门式镗铣加工机床属于大型设备，其使用相对较少；立式和卧式镗铣加工机床是常用设备。根据机床性能和水平，目前市场使用的镗铣类数控机床可分为数控镗铣床、加工中心、铣车复合加工中心、FMC等，其特点和主要用途如下。

1.立式数控镗铣床

主轴轴线垂直布置的机床称为立式机床。立式数控镗铣床是从普通立式铣床基础上发展起来的数控机床，根据通常的习惯，人们将如图1.3-1a所示，从普通升降台铣床基础上发展起来的数控镗铣加工机床称为数控铣床；而将如图1.3-1b所示，从普通床身铣床基础上发展起来的数控镗铣加工机床称为数控镗铣床。

数控铣床和数控镗铣床的功能并无本质的区别，相对而言，数控镗铣床的孔加工能力较强、主轴的转速和精度较高，故更适合于高速、高精度加工，但其铣削加工能力一般低于同规格的数控铣床。

图1.3-1 立式数控镗铣床

a）数控铣床 b）数控镗铣床

数控镗铣床（包括数控铣床，下同）和普通镗铣床的加工区别主要在进给系统上，数控镗铣床的X、Y、Z轴进给系统都有独立的伺服电动机驱动，以实现刀具定位位置、运动速度和轨迹的控制。机床的主轴电动机一般采用交流主轴驱动装置或变频器调速，主轴可无级变速，其最高转速一般高于普通镗铣床；为了提高主轴低速输出转矩，数控镗铣床的主轴有时需要安装机械变速齿轮，但其变速挡位比普通机床少，变速箱的结构也较简单。

2.卧式数控镗铣床

主轴轴线水平布置的机床称为卧式机床。卧式数控镗铣床是从普通卧式镗床基础上发展起来的数控机床，常见的外形如图1.3-2所示。

卧式数控镗铣床以镗孔加工为主要特征，主要用来加工箱体类零件上侧面的孔或孔系。卧式机床的布局合理、工作台面敞开、工件装卸方便、工作行程大，故适合于箱体、机架等大型或结构复杂零件的孔加工。卧式数控镗铣床通常配备有回转工作台（B轴），可以完成工件的所有侧面加工，因此，相对立式镗铣床而言，其适用范围更广，机床的精度和价格也相对较高。

3.龙门式数控镗铣床

龙门式数控机床一般用于大型零件的镗铣加工，它由两侧立柱和顶梁组成龙门，主轴箱安装于龙门的顶梁或横梁上，其典型结构如图1.3-3所示。

龙门式数控机床的顶梁由两侧立柱对称支撑，滑座可在顶梁上左右移动（Y轴），其Y轴行程大、工作台完全敞开，它可以解决立式机床的主轴悬伸和工件装卸问题。同时，由于Y轴位于顶梁（或横梁）上，也不需要考虑切屑、冷却水的防护等问题，工作可靠性高。龙门式机床的Z轴行程可通过改变顶梁高度调整；在横梁移动的机床上，还可通过横梁的升降扩大Z轴行程、提高主轴刚性，它还可以解决卧式机床所存在的主轴或刀具的前端下垂问题，其Z轴行程大、加工精度容易保证。(www.xing528.com)

图1.3-2 常见卧式数控镗铣床的外形

a）小型机床 b）大中型机床

图1.3-3 龙门式数控镗铣床的典型结构

龙门镗铣床的X轴运动可通过工作台或龙门的移动实现，其最大行程可以达到数十米；Y轴行程决定于横梁的长度和刚性，最大可达十米以上；Z轴运动可通过横梁升降和主轴移动实现，一般可达数米；机床的加工范围远远大于立式机床和卧式机床，可用于大型、特大型零件的加工。

4.加工中心

镗铣加工机床采用数控后，不仅实现了轮廓加工的功能，而且可通过改变加工程序改变零件的加工工艺与工序，增加了机床的柔性。但数控镗铣床由于不能自动换刀，因此，其加工效率相对较低。为此，人们研制了如图1.3-4所示带有自动刀具交换功能（Automatic Tool Changer，ATC）的NC机床，并称之为加工中心（Machining Center）。

加工中心通过刀具的自动交换，可一次装、夹完成多工序的加工，实现了工序的集中和工艺的复合，从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的效率；减少了零件安装、定位次数，提高了加工精度，它是目前数控机床中产量最大、使用最广的数控机床之一，其种类繁多、结构各异，立式、卧式和龙门式加工中心属于常见的典型结构。

图1.3-4 加工中心

a）立式 b）卧式 c）龙门式

为了提高加工效率、缩短辅助时间，卧式加工中心经常采用图1.3-4b所示的双工作台交换装置，这种机床虽能实现工件的自动交换，但增加双工作台交换的主要目的是提高效率、缩短工件装卸辅助时间，且只能进行一个工件的交换，故不能称为FMC。