卧式加工中心的机械结构、优点和缺点
2025.2.27
卧式加工中心，一种配备水平刀具主轴的高效加工设备，以其独特的侧面切削能力，能够在单台机床上完成多种加工任务。这种机床通过编程自动化，即便是复杂的加工流程也能轻松实现，显著提升了生产效率。本文将深入探讨卧式加工中心，全面介绍其结构特点、发展历程以及在制造业中的显著优势。
卧式加工中心是什么？其机械结构是怎么样的？
加工中心，作为一种基于铣床技术发展而来的先进机床，其应用范围广泛，覆盖了从轻工业到重工业的多个领域。根据结构特点，加工中心可分为多种类型，而卧式加工中心便是其中的一种，其显著特征在于“刀具轴与地面保持水平”。
卧式加工中心的结构
卧式加工中心是什么样的？
卧式加工中心，专为加工金属产品而设计的高效机床，其显著特征在于刀具主轴的水平布置。基于铣床技术，这些机床利用旋转刀具对工件进行切削，以形成所需的几何形状。与传统的“通用铣床”不同，卧式加工中心融合了计算机控制（NC数控）和自动换刀（ATC）系统，从而实现了高效率的切削加工。
卧式加工中心由以下部分组成：
刀库：用于存放多个切削刀具，并能按程序指令自动更换刀具的部件。
主轴：固定切削刀具，加工时高速旋转以进行切削的部件。
工作台：用于固定工件，可调整位置以适应加工需求的平台。
床身：机床的基础部分，起到稳定机身和减少振动的作用。
卧式紧凑型加工中心的开发背景？
加工中心大约在1960年代在美国诞生。由卡内基&特雷克公司（Kerny&TreckerCo.）开发的“Milwaukee-MaticⅡ”被认为是加工中心的起源，这是一款拥有水平主轴的卧式加工中心。尽管在此之前已经存在NC控制的工作机械，但“MillwrightMagicII”配备了30个刀具库，能够实现刀具的自动更换，这一点被认为是非常划时代的。
与此同时，日本也开始开发加工中心。1964年，由日立制作所制造的一台能够存储25把刀具的机床被视为日本加工中心的起点。在高度成长期，随着工业化浪潮的推动，国内制造商纷纷投入到加工中心的研发中。刀具交换的速度和加工精度不断提升，日本逐渐成长为机床大国，到了1982年，日本在机床的生产额上超越了美国，成为世界第一。
根据《机械统计年报》，1985年日本的加工中心产量约为13000台，自平成时代以来产量一直在稳步增长，到2020年产量将接近20000台。
此外，近年来加工中心的小型化也在不断发展。市场已从大规模生产和消费的时代转向多品种小批量生产，因此能够实现节省空间、高精度和高生产性的模式成为了主流。
卧式加工中心与其他加工中心有什么不同？
加工中心根据其排列和结构可分为不同类型。卧式、立式和龙门式加工中心有何不同？让我们来看看它们各自的特点。
- 与立式加工中心的不同：
立式加工中心是一种主轴和刀具垂直配置的加工中心。由于刀具位于工件的上方，因此非常适合于切削工件的顶面。与卧式或龙门架等类型的加工中心相比，立式加工中心的产量更高，广泛应用于从中小企业到大型企业的各个领域。
另外，立式加工中心通常被认为“工件设置方便”，但同时也有【切屑容易堆积】的缺点。
- 与龙门架加工中心的不同：
门形加工中心正如其名，外观类似门一样的的加工中心。它适合加工大型且重量级的工件，根据机械的大小不同，有的甚至能够加工超过10米的产品。门形加工中心广泛应用于铁路、船舶、输送带、桥梁部件、升降装置等大型产品的制造中。
卧式加工中心的优点
紧接着，我们介绍卧式加工中心的优势。与通用铣床和立式加工中心相比，卧式加工中心有哪些优势呢？
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能够提高生产效能
卧式加工中心由于具备工具自动交换和数控控制功能，能够推进作业自动化。一旦程序编制完成，后续的切削作业和工具更换将自动进行，从而实现作业时间的缩短和连续生产。
此外，加工中心能够以微米级的精度确定轴心位置，有助于提升产品质量。
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能够提高技术工人的生产安全性
通用机床通常没有安全防护罩，工件和刀具在开放状态下进行加工。而加工中心则不同，其主轴和工作台都被完整的防护罩所覆盖。虽不能完全消除受伤或事故的风险，但正确使用加工中心可以有效提升操作人员的安全。
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适用于高工件和多面加工
卧式加工中心的工作台上方空间较为宽敞，非常适合加工高度较高的工件。此外，通过旋转工作台，可以在不取下工件的情况下加工其整个侧面。
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切屑排出能力强
由于卧式加工中心在加工时是相对于工件进行水平方向的操作，因此切屑容易掉落。切屑能够自然排出，保持切削区域的清洁，从而减少了加工精度的下降。
卧式加工中心的缺点
卧式加工中心有很多优点，但也有一些缺点。在考虑引进卧式加工中心时，必须事先了解以下特点。
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占地面积较大
卧式加工中心的底座通常比立式加工中心更为宽敞。若新引入的加工中心尺寸与工厂的可用空间不匹配，可能会导致工作区域变得拥挤。因而在考虑添置新设备时，务必对工厂空间进行评估，以确保选择最合适的机床尺寸。
近年来，市场上出现了越来越多的紧凑型卧式加工中心。例如，兄弟工业公司的H550Xd1型号，仅需1557毫米宽x2990毫米深的空间即可安装。相较于传统的卧式加工中心，这款机型在节省安装空间方面表现出色。
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结构比立式加工中心复杂
卧式加工中心的结构设计相较于立式加工中心更为复杂。在编程和维护方面，它往往要求更高的技术挑战和精细度。尽管如此，卧式加工中心的优势在于其多功能性，能够胜任多样化的加工任务。根据具体的使用策略，不仅能够促进外包产品的内部化生产，还能轻松适应新项目的开发与加工需求。
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有可能无法加工表面较宽的工件
卧式加工中心特别适合处理高度较高的工件，然而，对于宽平面工件的加工可能不太适宜。对于那些经常需要加工宽平面工件的情况，建议选择具有更大工件尺寸容量的卧式加工中心，以适应加工需求。
