加工中心的工作原理及组成
一、加工中心的工作原理
加工中心的工作原理是根据零件图纸，制定工艺方案，采用手工或计算机自动编制零件加工程序，把零件所需的机床各种动作及全部工艺参数变成机床的数控装置能接受的信息代码，并把这些代码存储在信息载体上，将信息载体送到输入装置，读出信息并送入数控装置。进入数控装置的信息，经过一系列处理和运算转变成脉冲信号。有的信号送到机床的伺服系统，通过伺服机构进行转换和放大，再经过传动机构，驱动机床有关零件，使刀具和工件严格执行零件程序所规定的相应运动。还有的信号送到可编程控制器中用以顺序控制机床的其它辅助动作，实现刀具自动更换。
二、加工中心的组成（1）基础部件：由床身、立柱和工作台等大部件组成，是加工中心的基础部件，它们可以是铸铁件，也可以是焊接钢结构件，均要承受加工中心的静载荷以及在加工时的切削载荷。
（2）控制系统
（3）自动换刀装置：它由刀库、驱动机构等部件组成。刀库是存放加工过程中所使用的全部刀具的装置。本次设计用的是斗笠刀库，12把刀。
（4）辅助装置：包括润滑、冷却、排屑等系统等部分。辅助装置虽不直接参加切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保障作用，因此，也是加工中心不可缺少的部分。
卧式加工中心主传动机械系统方案的确定
1、卧式加工中心主轴传动机构
对于现在的机床主轴传动机构来说，主要分为齿轮传动和同步带传动。
齿轮传动是机械传动中的传动之一，应用普遍，类型较多，适应性广。其传递的功率可达近十万千瓦，圆周速度可达200m/s，效率可达0.99。齿轮传动大多数为传动比固定的传动，少数为有级变速传动。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。
同步带是啮合传动中一种不需要润滑的传动方式。在啮合传动中，它的结构，制造，，弹性缓冲的能力强，重量轻，两轴可以任意布置，噪声低。它的带由***厂商生产，带轮自行设计制造，它在远距离、多轴传动时比较经济。同步带传动时的线速度可达50m/s（有时允许达100m/s），传动功率可达300kw，传动比可达10（有时允许达20），传动效率可达98.0。
2、卧式加工中心主轴组件总体设计方案的确定
综合上面中的方案，本课题的总体设计方案现确定如下：
由于采用齿轮传动，能保证固定的传动比，且传动，传递功率大，允许的线速度较高，需安置在很良好的工作环境中，所以在主轴传动方式中选择齿轮传动。在主轴的进给运动中，采用滚珠丝杠。其耐磨性好、磨损小，低速运行时无爬行、无振动，能够很好地确保Z轴的进给精度。
在换刀过程中，刀具自动夹紧机构也是不可获缺的一部分。它控制着刀杆的松紧，使刀具在加工时能紧紧地固定在主轴上，在换刀时能轻松地卸载。本课题采用了液压缸运行的方式，通过活塞、拉杆、拉钉等一系列元件的运动来达到刀杆的松紧目的。同时，为了减少液压推力对主轴支承的磨损，在主轴的内部设置了一段碟形弹簧，使活塞对拉杆的作用起到一个缓冲的作用。同时，在换刀过程中，活塞及拉杆的内部将被加工成中空状。其间将通入一定的压缩空气来清除切屑。使刀杆和主轴始终具有很好的配合精度。
立式加工中心与卧式加工中心在结构上的差异
一、主轴结构不同
立式加工中心是主轴垂直于地面，主轴轴线方向和重力方向一致，主轴通过立柱上的滑台进行的轴线方向进给几乎不受重力影响，但主轴中心线离立柱毕竟有一定的距离，悬伸太多会造成主轴刚性不够导致加工振颤现象，因而立加主轴中心线离立柱的距离一般不会超过1200毫米；卧加是主轴平行于地面，主轴轴线方向和重力方向成九十度，重力直接对主轴沿轴线方向的进给造成影响，故卧加的Z向进给一般由工作台或者立柱来实现，即主轴本身只进行上下移动、不进行轴线方向的进给。
二、立柱构造不同
立式加工中心的立柱一般不移动，为了追求刚性一般造得尽可能的粗壮。也有动柱式立加，动柱立加工作台只做X或Y向运动，立柱相应会做Y或X向运动，这种设计方式对立柱的驱动电机有较大的功率要求。卧加的立柱一定是动柱式的，正T型的卧加立柱沿X向移动，倒T型的卧加立柱沿Z向移动。移动立柱的结构要求立柱必须在满足刚性的前提下尽可能的轻巧，国外机床往往用钢板焊接结构来解决这个问题。对于钢板焊接结构的利弊，老金会另外开主题讲述。
三、两者的工作台形式不同
立式加工中心工作台一般为十字滑台结构的T型槽工作台，有两套运动机构负责相互垂直方向的工作台移动，X向进给的工作台覆盖在负责Y向进给的导轨之上。卧加的工作台只做X或Y向运动，工作台形式一般为点阵螺孔台面的旋转式工作台，相对较容易选装交换式双工作台。
四、两者所使用的刀库不同
立式加工中心常用斗笠式刀库和圆盘机械手式刀库。卧加常用链式机械手刀库。
五、两者联动的轴数不同
常规立式加工中心为三轴联动，可以扩展为四轴或者五轴，卧加标配四轴三联动，可以扩展为五轴。
数控加工中心的夹具和刀具选择
一、数控加工中心工件的装夹与***
在加工中心上，夹具的任务不仅是夹紧工件，而且还要以各个方向的***面为参考基准，确定工件编程的零点。在加工中心上加工的零件一般都比较复杂。零件在一次装夹中，既要粗铣、粗镗，又要精铣、精镗，需要多种多样的刀具，这就要求夹具既能承受大切削力，又要满足***精度要求。而加工中心的自动换刀（ATC）功能又决定了在加工中不能使用支架、位置检测及对刀元件。
在加工中心机床上，要想合理应用好夹具，首先要对加工中心的加工特点有比较深刻的理解和掌握，同时还要考虑如下因素：（1）加工零件的精度；（2）批量大小；（3）制造周期；（4）制造成本。
根据加工中心机床特点和加工需要，目前常用的夹具结构类型有专用夹具、组合夹具；可调整夹具和成组夹具。在选择时要综合考虑各种因素，选择、的夹具形式。
二、数控加工中心刀具选择
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀，加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
在进行自由曲面（模具）加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面的精加工。而具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择。
