立式加工中心

1. 什么是立式加工中心？

立式加工中心是主轴垂直放置的加工中心。主轴是指用于夹持和旋转刀具的铣削主轴。这与夹持和旋转工件的车削主轴不同。

下图是最典型的立式加工中心。它是迪恩机床的DNM5700。照片显示，安全门是打开的，有一个可以安装工件的工作台，在顶部可以看到铣削主轴的外观。

2. 立式加工中心的部件

2.1 铣削主轴

铣削主轴的最大转速、锥度大小和轴承直径是重要因素。

机床的技术能力是一个问题，在相同的条件下，哪一个机床制造商表现最好。比较主轴性能的先决条件是轴承直径。在相同轴承直径的前提下，“哪个品牌能以最低的价格提供最高的主轴转速，这就是竞争力。

商业化产品的规格不是由技术能力决定的，而是由市场需求决定的。当然，具有高技术能力的供应商可以提供各种各样的产品。

2.1.1 主轴锥度

可用的主轴锥度如下:

2.2.2 铣削主轴的动力传输方式

2.3 立式加工中心的结构

2.3.1 C型

2.3.2 双柱

一个床身和两个左右立柱形成一个结构，上部形成用于左右运动的X轴。Z轴放置在X轴上，工作台放置在床身上以形成Y轴。与龙门结构不同的是，X轴和Y轴的位置不同。

2.3.3 龙门

一个床身和左右两个立柱构成一个机器结构，上部形成一个左右运动的Y轴。Z轴放置在Y轴上，工作台放置床身上以形成X轴。与双柱类型的不同之处在于X轴和Y轴的位置。

X轴的驱动机构根据轴的长度而变化。一般情况下，当X轴小于6米时，使用滚珠丝杠传动，而当X轴大于6米时则使用齿条和小齿轮传动。

2.3.4 带横梁Z轴龙门

一个床身和左右两个立柱构成一个机器结构，立柱上横梁形成一个上下运动的Z轴。Y轴放置在Z轴上，工作台放置床身上以形成X轴。

来源: Pinnacle DU1412

来源: Mikron MILL P 1400 U

2.3.5 立柱移动龙门

XYZ的三个轴布置在机器结构的上部。

X轴的驱动机构根据轴的长度而变化。一般情况下，当X轴小于6米时，使用滚珠丝杠传动，而当X轴大于6米时则使用齿条和小齿轮传动。

即使机器变长，运动部件的重量也不会增加，这对大型机器是有利的。这种类型的机器有多个名称。桥式也是常用的。

2.3.6 高立柱移动龙门

高立柱移动门型基本上与立柱移动门型结构相同，X轴组成在机器上部。

2.3.7 小型立柱移动龙门

XYZ的三个轴布置在机器结构的上部。，但X轴在双柱之间左右移动。

2.3.8 动柱

XYZ的三个直线轴被构造在一个移动的立柱上。

来源: Bumotec s191V

2.3.9 刨台式

在床上，工作台沿X轴方向移动，立柱沿YZ轴方向移动。

来源: C.B.Ferrari ML 45

来源: Matsuura MX-850

2.3.10 XZ向移动工作台

在床上，工作台沿XZ轴方向移动，主轴头沿Y轴方向移动。

source: starrag LX 251

2.3.11 倒T型

在床上，工作台沿Y轴方向移动，动柱沿X轴方向移动，主轴头沿Z轴方向移动。

来源: ENSHU SV130

2.4 工作台

2.4.1 工作台几何结构和配置

2.4.1.1 四边形

三轴立式加工中心的工作台大多为矩形。

第四轴或第五轴的一些转台有时具有正方形或矩形形状。

2.4.1.2 圆形

形成第四或第五轴的转台通常具有圆形形状。

2.4.1.3 有两条边的圆

有些转台具有平行边缘的圆形。

2.4.1.4 固定矩形工作台和圆形旋转工作台

在4轴或5轴立式加工中心，有些机床分别有一个固定的矩形工作台和一个圆形旋转工作台。

来源: C.B.Ferrari D230

2.4.1.5 内有圆形转盘的固定矩形工作台

在4轴或5轴立式加工中心，旋转工作台可以安装在固定的矩形工作台上。在这种情况下，两个工作台曲面的曲面位于同一平面上。

来源: C.B.Ferrari D230

2.4.1.6 一个固定的矩形工作台和一个放在上面的圆形转盘

在4轴或5轴立式加工中心，旋转工作台可以安装在固定的矩形工作台上。

2.4.1.7 2个转盘（固定1轴转盘+移动2轴转盘）

一些5轴立式加工中心配备了2个转盘。为了提高利用率，一个可以由1轴转台组成，另一个可以为由2轴转台组成。一个可移动的转盘可以进一步提高利用效率。

来源: C.B.Ferrari A236

3 进给轴数量

根据进给轴的数量，立式加工中心可分为3轴、4轴和5轴立式加工中心。同一方向上的进给轴被视为一个轴。例如，比如在龙门加工中心上，Z轴方向上有滑枕头的Z轴和动梁W轴，但它们被计算为一个轴。

如果车削功能分配给5轴加工中心，则将其归类为5轴复合立式加工中心。

3.1 三轴立式加工中心

在大多数情况下，三轴立式加工中心由三个线性轴X、Y、Z组成。

3.2 四轴立式加工中心

四轴立式加工中心由三个线性轴（X、Y、Z）和一个旋转轴（A、B、C中的一个）组成。根据旋转轴的位置，机器的特性可能会有很大的变化。

3.3 五轴立式加工中心

五轴立式加工中心由三个线性轴（X、Y、Z）和两个旋转轴（A、B、C的两个）组成。机器的特性可能因旋转轴的位置而有很大变化。

3.4 五轴复合立式加工中心

五轴复合立式加工中心由三个线性轴（X、Y、Z）和两个旋转轴（A、B、C的两个）组成。该工作台具有车削主轴功能。

4 机器配置

让我们集成以上所有功能。让我们看看下一张照片。

H1: Milling spindle #1 铣削主轴#1
H2: Milling spindle #2 铣削主轴#2
R1: Ram #1 滑枕#1
R2: Ram #2 滑枕#2
RT1: Rotary table #1 转台#1
RT2: Rotary table #2 转台#2
T1: Tool post #1 刀桩#1
T2: Tool post #2 刀桩#2
T3: Tool post #3 刀桩#3
T4: Tool post #4 刀桩#4
TB1: Table#1 工作台#1
TB2: Table#1 工作台#2
XYZABC: Axes on Milling spindle or Table 主轴头或工作台上的轴
F: Frame 结构
CR: Cross Rail 动梁

这是立式加工中心的概念图。虽然看起来有点复杂，但这就是现代立式加工中心的样子。只要你了解这个概念，你就可以区分目前市场上大多数可用的机器。

5.1 普通立式铣床

这是一种手动操作的立式铣床。

5.1 简易数控立式铣床

这是一种在传统立式铣床中具有CNC控制的机器，可以手动操作、通过半NC操作和通过CNC控制操作。

来源: Fryer MB-14Q

5 立式加工中心的种类

5.1 三轴立式数控铣床

这是一台在三轴立式加工中心上没有ATC（刀具交换装置）的机器。刀具交换是手动执行的。

来源: 大连机床(DMTG) XD-40A

5.2 三轴立式加工中心

5.2.1 刀塔式三轴立式加工中心

刀塔式三轴立式加工中心是铣削主轴和刀具分度装置的组合。就像一个带刀塔的卧式车削中心一样，通过对刀塔分度来进行刀具交换。

来源: SUGINO V6

5.2.1 C型三轴立式加工中心

5.3 五轴立式加工中心

5.3.1 C型五轴立式加工中心

5.3.1.1 主轴头[B] 工作台[C]

5.3.2 动柱三轴立式加工中心

5.3.3 小型立柱移动龙门五轴立式加工中心

5.3.4 双柱五轴立式加工中心

5.3.5 立柱移动五轴立式加工中心

5.4 五轴立式加工中心

5.4.1 动柱 五轴车铣复合 立式加工中心

source: C.B.Ferrari A236