《机床加工及实用操作第三部分》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机床加工及实用操作第三部分（128页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章第三章 数数 控控 机机 床床 什么是数控机床 什么是数控机床 是数字控制机床的简称 是一种以 数字量作为指令信息形式 通过专用的 或通用的电子计算机控制的机床 普通数控称NC 计算机数控称CNC 计算机数控机床是综合了计算机 微电子 自动化和精密测试等技术的最 新成就而发展起来的 是一种灵活而高 效的自动化机床 第一节第一节 数控机床的产生和特点数控机床的产生和特点 一 柔性生产自动化和数字控制 生产过程的自动化是工业现代化的重 要标志之一 它对提高劳动生产率 保证产品质量 改善劳动条件和降低生产成本都有非常 重要的意义 在大批大量生产中 采用自动机床 组合机床和专用自动线就可以较好的
2、解决 自动化生产问题 这类机床属刚性自动机 不适应单件 小批生产 在机械制造业中 中小批及单件生产 约占机械加工总量的80 以上 尤其是在航天 航空 造船 重型机 械和国防等部门 产品的生产批量不大 生产周期要求短 改型频繁 精度要求高 零件形状又很复杂 这就要求加工这些产品的机床设备具 有较大的 柔性 即灵活 通用 数字控制机床的产生 为单件 小批 生产的精密复杂零件提供了自动化加工手 段 为适应产品不断更新换代的需要提供 了 柔性 的自动化设备 二 数控机床的特点和用途 优点 一 具有较强的适应性和广泛的通用性 二 获得更高的加工精度和稳定的加工 质量 1 脉冲当量普遍达到0 001mm
3、2 进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误 差等均可由数控装置进行补偿 3 刀具沿轮廓曲线进给时可以保持线速 度不变 缺点 价格较贵 设备首次投入大 由于 综合应用了机 电 液和计算机技 术等 对维修技术要求也高 五 便于现代化的生产管理 四 改善劳动条件 减轻工人的劳动强度 三 具有较高的生产率 1 允许进行大切削用量的强力切削 2 无需停车就可以进行自动换刀 自动 变换切削用量 快速进退等 大大缩短辅 助时间 3 一般只需做首件检验或工序中关键尺 寸的检验 因而可以减少停机检验时间 第二节第二节 数控的工作原理数控的工作原理 零件图样 程序编制 信息载体 数控装置 伺服系统 机 床 毛 坯 工
4、件 反馈系统 一 信息的输入 为了使数控加工的自动工作循环执 行人的意图 必须在人机之间建立某种 联系 这种联系的媒介称为信息载体 八单位标准纸带 二 信息的处理二 信息的处理 信息载体 控 制 器 输入 装置 运算 器 输出 装置 伺服系统 插补运算 NC 微处理 器 储存器 系统 程序 零件程 序 I O 接 口 外围 设备 伺服 系统 机 床 CNCCNC 三 信息的输出和对机床的控制三 信息的输出和对机床的控制 数控机床伺服系统是以机械位移 为直接控制目标的自动控制系统 也 称为位移随动系统 计算机数控系统对机床的控制 通过对机床伺服系统中驱动元件的控 制来实现 目前大都采用直流伺服电
5、动机或 交流伺服电动机作为伺服系统的驱动 元件 微 机 I O 接 口 电 路 位置控制 速度控制 速度控制 X轴电机 Y轴电机 位置反馈 机床逻辑状态检测 机床逻辑状态控制 机 床 主轴转速 负载力矩 工作主轴转速 负载力矩 工作 台超程 液压系统压力等台超程 液压系统压力等 第三节第三节 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 机床的伺服系统是指以机床移动部 件的位置和速度作为控制量的自动控制 系统 什么是机床的伺服系统 数控机床的精度和速度等技术指标 主要取决于伺服系统 按控制方式分 开环控制 闭环控制 半闭环控制 一 开环控制一 开环控制 步进电机驱动线路的功能就是将来自数 控机床控制系
6、统的具有一定数量 一定频率 和方向的进给脉冲转换成控制步进电机各相 定子绕组通电 断电的电平信号变化次数 变化频率和通电顺序 从而控制工作台的位 移 进给速度和方向 二 闭环控制二 闭环控制 三 半闭环控制三 半闭环控制 一 程序编制的基本概念 程序编制就是根据加工零件图样的 要求 用规定的代码和程序格式 把加 工零件的全部工艺过程 工艺参数 刀 具位移量及其它辅助动作 换刀 冷却 等 编成加工程序单 并将其全部内容 记录在信息载体上 从零件图样的分析 开始 到获得数控机床所需的信息载体 的全过程称为程序编制 第四节第四节 数控机床的程序编制数控机床的程序编制 一 程序格式和结构 1 程序段序
7、号 2 准备功能G 3 尺寸字 4 进给功能F 5 主轴转速功能S 6 刀具功能T 7 辅助功能M 8 程序段结束符 返回 返回 1 坐标轴的设定 二 数控机床的坐标 二 数控机床的坐标 机床主轴为Z轴 远离工件方 向为正向 X轴为水平方向 且垂直于Z轴 刀具远离工件 方向为正向 根据右手 定则可判 断Y向 一律假定工 件不动 刀 具相对于工 件移动 Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y 2 2 坐标系统的原点设定 坐标系统的原点设定 根据具体机床具备的坐标系 从编 程方便及加工精度的要求而设定 数控机床坐标系中 点的位置有两种坐标 绝对坐标与增量坐标 相对坐标 换刀点是指刀架 转位
8、换刀时的位置 G92 X320 Z300 机械原点是指刀具退离至一个固定不 变的极限点 对车床而言 是指车刀退离 主轴端面和中心线最远而且固定的点 二 手工编程 手工编程是用人工编写零件程序 1 1 工艺分析 工艺分析 2 坐标计算 3 编写加工 程序单 4 4 制备信息载体 制备信息载体 三 自动编程 零 件 图 零 件 源 程 序 翻译处理 刀具轨迹 处理 后置处理 系统处理程序 加工程 序单 穿孔 纸带 CRT显示绘图检查 计 算 机 第五节第五节 加工中心加工中心 一 一 加工中心概述加工中心概述 在机械零件中 箱体类零件占相当在机械零件中 箱体类零件占相当 大的比重 这类零件质量大
9、形状复杂大的比重 这类零件质量大 形状复杂 加工工序多 加工工序多 如果能在一台机床上一次装夹自动如果能在一台机床上一次装夹自动 的完成大部分工序 对于提高生产率 的完成大部分工序 对于提高生产率 提高加工质量和自动化程度有很大的意提高加工质量和自动化程度有很大的意 义 义 加工中心的特点 加工中心的特点 1 1 工序集中 工序集中 工件一次装夹后可以实现多表面 多工件一次装夹后可以实现多表面 多 工序的连续加工 将数控铣 镗 钻的功工序的连续加工 将数控铣 镗 钻的功 能集成在一台机床上 集中完成铣削和不能集成在一台机床上 集中完成铣削和不 同直径的孔加工工序 同直径的孔加工工序 2 2 自
10、动换刀 自动换刀 装有刀库和换刀机械手等 可以按预装有刀库和换刀机械手等 可以按预 定的加工程序自动选刀 并把各种刀具从定的加工程序自动选刀 并把各种刀具从 刀库换到主轴上去 把用过的刀具从主轴刀库换到主轴上去 把用过的刀具从主轴 上换下来 送回到刀库 上换下来 送回到刀库 3 3 加工精度高 加工精度高 各孔的中心距全靠各坐标的定位精各孔的中心距全靠各坐标的定位精 度保证 不用钻 镗模 度保证 不用钻 镗模 有的机床还有自动转位工作台 用有的机床还有自动转位工作台 用 来保证各面和各孔之间的角度 来保证各面和各孔之间的角度 工件一次安装加工出大部分待加工工件一次安装加工出大部分待加工 表面
11、减少了工件多次安装产生的误差表面 减少了工件多次安装产生的误差 镗铣加工中心 钻削加工中心 车镗铣加工中心 钻削加工中心 车 削加工中心等 削加工中心等 二 BV75型立式加工中心 一 机床的布局 二 机床的运动和传动原理图 一 表面成形运动 二 辅助运动 切入运动 快进快退 刀库旋转 换 刀机械手动作等 三 传动系统 主运动 三个方向伺服进给运动 刀库圆盘旋转运动 1 主运动传动链 FANUC交流伺 服电机 连续 额定功率11kW 30min过载功 率15kW 2 伺服进给传 动链 四 主轴组件 3 刀库圆盘旋转 传动链 十字滑块联轴节十字滑块联轴节 高精度 C级 角 接触轴承 角接触轴承
12、国国标标 G G E E D D C C B B 国国际际 标标准准 P0P0P6P6P5P5P4P4P2P2 高高 轴承标准轴承标准 1 刀具自动夹进机构和切屑清除装置 2 主轴定向准停机构 五 进给机构 六 自动换刀装置 1 1 无机械手换刀 无机械手换刀 2 2 机械手换刀 机械手换刀 七 加工中心的发展方向七 加工中心的发展方向 一 高速度 1 1 提高主轴转速 这是提高加工效率的提高主轴转速 这是提高加工效率的 基本措施 近些年来 加工中心的主轴转基本措施 近些年来 加工中心的主轴转 速普遍提高 速普遍提高 2 2 提高进给速度 一般的加工中心机床提高进给速度 一般的加工中心机床 在
13、加工过程中 进给速度可达在加工过程中 进给速度可达1 1 2m min2m min 快速进给速度已达 快速进给速度已达100m min100m min 逐步靠近 逐步靠近 200m min200m min 3 3 缩短辅助时间 缩短辅助时间包括换缩短辅助时间 缩短辅助时间包括换 刀时间 刀具移近或离开工件的时间 工刀时间 刀具移近或离开工件的时间 工 件装卸时间等 件装卸时间等 二 高精度 在工厂的一般环境下 加工中心的加在工厂的一般环境下 加工中心的加 工精度可达工精度可达IT7IT7级 经过努力可以达到级 经过努力可以达到IT6IT6 级 镗孔加工时 如提高主轴部件的刚度级 镗孔加工时 如
14、提高主轴部件的刚度 和精度 其加工孔径公差可达和精度 其加工孔径公差可达IT4IT4级 级 提高加工中心精度的主要措施是提高提高加工中心精度的主要措施是提高 编程时的圆弧补偿精度 机床定位精度和编程时的圆弧补偿精度 机床定位精度和 精度补偿技术 精度补偿技术 世界许多国家都在进行机床运动和负世界许多国家都在进行机床运动和负 载变形误差以及机床热误差的软件补偿技载变形误差以及机床热误差的软件补偿技 术的研究 有的可消除此类误差的术的研究 有的可消除此类误差的60 60 三 高自动化 提高加工中心的自动化层度不仅可 以改善操作条件 减轻工人的劳动强度 而且可以明显提高加工效率 第六节第六节 数控车
15、床和车削中心数控车床和车削中心 一 数控车床一 数控车床 数控车床是数控机床中产量较大 数控车床是数控机床中产量较大 使用较广泛的机床 主要用于加工各种使用较广泛的机床 主要用于加工各种 轴类 盘类回转体零件 车削内外圆柱轴类 盘类回转体零件 车削内外圆柱 面 圆锥面 圆弧 端面 各种螺纹及面 圆锥面 圆弧 端面 各种螺纹及 回转体的内外曲面 回转体的内外曲面 一 机床布局 一 机床布局 二 机床的运动和传动系统 二 机床的运动和传动系统 1 1 主运动传动链 主运动传动链2 2 进给运动传动链 进给运动传动链 三 主轴箱 三 主轴箱 二 车削中心二 车削中心 一 车削中心的工艺范围 车削中心
16、是数控车床在扩大工艺范 围方面的发展 不少回转体零件常常还有钻孔 铣削 等工序 如钻油孔 钻横向孔 铣扁方 以及铣油槽等 最好能在一次装夹中完成 一次装 夹 完成尽可能多的工序 对降低成本 缩短加工周期有重要的意义 车削中心除具有数控车床的切削加 工功能外 还可在工件的端面 侧面或 斜面上 进行铣削 钻削和攻螺纹等 二 车削中心的特点 二 车削中心的特点 车削中心与数控车床比较 增车削中心与数控车床比较 增 加了两大功能 加了两大功能 一是自驱动刀具 在数控车床上一是自驱动刀具 在数控车床上 的多工位转塔刀架上备有刀具主轴电的多工位转塔刀架上备有刀具主轴电 动机 自动无级变速 通过传动机构动机 自动无级变速 通过传动机构 驱动装在刀架上的刀具主轴 驱动装在刀架上的刀具主轴 二是主轴能按程序要求精确分度二是主轴能按程序要求精确分度 及与及与 X X 或或 Z Z 轴进行插补联动伺服控制 轴进行插补联动伺服控制 1 1 自驱动刀具 自驱动刀具 第五章第五章 数数 控控 机机 床床 铣削附件 2 2 主轴的分度与伺服控制 主轴的分度与伺服控制 在主轴的尾端装有主轴分度装置 用于加工零件圆周上
