(完整版)立式加工中心结构
立式加工中心的分类
马毅，
【摘要】介绍了立式加工中心的分类及结构
【关键词】立式加工中心；分类；结构
The classification of Vertical Machine Center
Ma yi ，
【Abstract 】：This paper introduces classification and structure of vertical machine center 【Keywords 】：vertical machine center; classification ；structure
一、概述
进入21 世纪,我国机床制造业面临着市场需求旺盛而引发的制造装备业发展的良机,机床是机械制造的工作母机，是装备制造的基础设备，主要应用领域是汽车、船舶、工程机械、军工、农机、电力设备、铁路机车、阀门等行业。在汽车、船舶、工程机械等行业的产能扩张压力的推动下，机床工业正迎来快速发展阶段。
数控机床是现代制造业的基础装备，一个国家数控机床的水平高低和拥有量是衡量国家综合经济实力和国防安全的重要标志。当今，数控机床已成为机床市场消费的主流产品，我国汽车、航天航空、船舶、一般机械、铁路机车、军工和高新技术产业的发展为数控机床提供了广阔的市场。
加工中心是典型的数控机床，它的产销量占数控机床市场的30％～40％，立式加工中心是加工中心中的主要产品，它的主轴轴线垂直于水平面。立式加工中心主要的用户层面为：以看好的汽车零部件行业为首，还有工程机械、军工、模具、阀门、飞机、医疗设备、电力、光学设备等行业。立式加工中心的产销量占加工中心市场的60％～70％，2007 年，国内生产立式加工中心近9000台，并且从国外进口立式加工中心近11000 台。即国内立式加工中心年需求量近20000 台，市场需求量巨大。
二、立式加工中心的分类
1. 定立柱式立式加工中心（即工作台运动，立柱固定型结构）定柱式立式加工中心，又称工作台运动式立式加工中心。此类立式加工中心产销量占立式加工中心市场的75％左右，大多数机床制造厂家都有此类结构的机床。此类机床属于传统
的普及型立式加工中心，按工作台运动方向分为两种。此类机床具有以下优点
A 、机床成本低，设计、制造比较容易。
B 、容易实现批量化生产。
C 、与动立柱式加工中心相比：机床的立柱部件、主轴箱部件刚性好；在切削过程中，主 轴箱部件振
动小
1.1 十字滑台结构（工作台有两个方向运动）
机床结构见下图 1。立柱固定在底座上，鞍座带着工作台在底座上做前后方向（ 向）运动，工作台在鞍座上做左右方向（ X 方向）运动，主轴箱在立柱上做上下方向
1.2 其它结构（工作台有一个方向运动）
机床结构见下图 2。立柱固定在底座上，工作台在底座上做前后方向（ Y 方向） 鞍座带着主轴箱在立柱上做左右方向（ X 方向）运动，主轴箱在鞍座上做上下方向（
Y 方 Z
方向）运动。
运动， Z 方
工作台
立柱
鞍座
主轴箱
底座
图1
底座
图2
2. 动柱式结构（即工作台固定，立柱运动型结构）
动柱式立式加工中心，又名固定工作台式立式加工中心，此类立式加工中心产销量占立式加工中心市场的15％左右，此类机床属于中档的立式加工中心，此类机床具有以下优点
A、和传统的移动工作台式结构相比，由于三轴运动部件的负载惯量不变，在计算伺服增益、加减速时间常数时可以针对每个轴的运动惯量进行精确的优化；有效避免了动工作台式产品在负载重量小时响应过冲、负载重量大时响应迟缓的问题，并且避免了由以上问题带来的对加工精度不利的影响。最大的优点是此类机床可以加工重量很大的工件。
B、由于工作台不移动，和同规格的动工作台式结构的产品相比，工作台上可以放置更大的工件和异形工件，而不必担心工件会和机床的其它部分发生干涉。另外，对于重心位置不正的零件也可以顺利地实现高精度加工。
C、由于X 轴运动完全由立柱的移动来实现，立柱在底座上的运动不会在X 轴行程的两端产生运动部件悬伸的情况，保证了运动部件在X 轴全行程上受力情况不发生变化，因而使机床具有更好的精度和刚性。另外，固定的工作台使得操作者更容易靠近，装卸工件的操作更加容易和省力，操作的宜人性有十分明显的提高。
图3
机床结构见上图3。工作台固定在底座上，鞍座带着立柱在底座上做左右方向（向）运动，立柱在鞍座上做前后方向（Y 方向）运动，主轴箱在立柱上做上下方向（向）运动。此类机床因为立柱做两个方向运动，又称为全动柱立式加工中心。X方Z方
立柱鞍座底座主轴箱工作台
图5
3. 小型龙门式结构（见图 4）、框中框结构（见图 5） 此类立式加工中心产销量占立式加工中心市场
的
5％左右，此类机床属于高档的立式加
工中心，此类机床具有以下优点 ：
A 、由于独特的结构，此类机床刚性好，精度高。
B 、主轴箱部件不悬伸，加工时不承受弯矩造成的变形。
C 、图 5所示的框中框结构，机床可以做到高速加工，高速定位。
D 、图5所示的框中框结构，可以做到重心驱动。即双丝杠驱动的合力通过了移动部件的重 心，是近
年来高速、高精度加工的重大突破。 （Y ／Z 轴双丝杠驱动）。
主轴箱
机床结构见图 5，机床的框架式立柱 固定在底座上， 鞍座带着工作台在底 座上做前后方向（ Y 方向）运动，工 作台在鞍座上做左右方向（ X 方向） 运动，主轴箱在立柱上做上下方向 （Z 方向）运动。
鞍座
底座
鞍座 机床结构见图 4，机床立柱固定在底座上， 工作台在底座上做前后方向（ Y 方向）运动，
鞍座带着主轴箱在立柱上做左右方向（ X 方 向）运动，主轴箱在鞍座上做上下方向（ Z
方向）运动。
工作台
立柱 工作台
底座
主轴箱 立柱 图4
总结
认真、仔细的研究立式加工中心的结构以后，不仅有助于研发人员确定以后产品的发展方向；而且有助于研发人员进行模块化设计，可以大大降低设计成本与生产制造成本。
由于立式加工中心结构变化多端，部分机床的结构十分复杂，除以上几种典型的结构形式外，立式加工中心还有许多其它的结构形式。由于篇幅所限，在此就不一一介绍了。