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1、数控车床简介 班级 05021104学号 2011301265姓名 高利飞 数控机床的概念 数控机床 NumericalControlTools 是采用数字化信号 通过可编程的自动控制工作方式 实现对设备运行及其加工过程产生的位置 角度 速度 力等信号进行控制的新型自动化机床 数控机床的计算机信息处理及控制的内容主要包括 基本的数控数据输入输出 直线和圆弧插补运算 刀具补偿 间隙补偿 螺距误差补偿和位置伺服控制等 一些先进的数控机床甚至还具有某些智能的功能 如螺旋线插补 刀具监控 在线测量 自适应控制 故障诊断 软键 SoftKey 菜单 会话型编程 图形仿真等 数控机床的大部分功能对实时性要
2、求很强 信息处理量也较大 因此许多数控机床都采用多微处理器数控方式 一般数控机床通常是指数控车床 数控铣床 数控镗铣床等 它们的下述特点对其组成自动化制造系统是非常重要的 CK6132车床 车床的含义 CK是数控车床的意思 61 表示卧式车 32表示加工最大直径是320mm 数控车床的典型结构 车床机械结构组成 主传动系统 实现主运动 进给系统 实现进给运动 机床基础部件 床身 底座 立柱等 支撑机床本体 辅助装置 液压 气动 润滑 冷却 防护 排屑等装置 实现某些动作和辅助功能 实现工件回转 分度定位的装置 如回转工作台 刀库 刀架和自动换刀装置 ATC 自动托盘交换装置 APC 特殊功能装
3、置 如刀具破损检测 精度检测 监控装置等 数控车床结构组成 数控系统 床身 防护罩 主轴 三爪卡盘 尾座 导轨 溜板箱 中托板 刀架 数控车床的典型结构 主轴电动机 伺服电动机 配电柜 数控车床的典型结构 数控车床布局的结构特点 数控车床的床身结构和导轨有很多种形式 主要有水平床身 倾斜床身以及水平床身斜滑板等 一般中小型数控车床多采用倾斜床身或水平床身斜滑板结构 因为这种布局结构具有机床外形美观 占地面积小 易于排屑和冷却液的排流 便于操作者操作与观察 易于安装上下料机械手 实现全面自动化等特点 倾斜床身还有一个优点是可采用封闭截面整体结构 以提高床身的刚度 床身导轨倾斜角度多为45 60
4、和70 但倾斜角度太大会影响导轨的导向性及受力情况 水平床身加工工艺性好 其刀架水平放置 有利于提高刀架的运动精度 但这种结构床身下部空间小 排屑困难 床身导轨常采用宽支撑V 平形导轨 丝杠位于两导轨之间 数控车床多采用自动回转刀架来夹持各种不同用途的刀具 受空间大小的限制 刀架的工位数量不可能太多 一般都采用6 8 10或12 数控车削中心是在数控车床的基础之上发展起来的 一般具有C轴控制 在数控系统的控制下 实现C轴Z轴插补或C轴X轴插补 它的回转刀架还可以安置动力刀具 使工件在一次装夹下 除完成一般车削外 还可在工件轴向或径向等部位进行钻铣等加工 数控车床的典型结构 数控机床的总体布局
5、数控车床常用布局形式 平床身 斜床身 平床身斜滑板 立床身 垂直床身 斜床身 水平床身 数控车床的典型结构 数控车床的自动换刀装置 自动换刀装置的形式 四方刀架 六角刀架 数控车床的典型结构 刀库容量 刀库中的刀具并不是越多越好 太大的容量会增加刀库的尺寸和占地面积 使选刀过程时间增长 因此 从使用角度出发 刀库的容量一般取为10 40把 数控车床的典型结构 刀具的选择 1 顺序选择 将刀具按加工工序的顺序 依次放入刀库的每一个刀座内 每次换刀时 刀库按顺序转动一个刀座的位置 并取出所需要的刀具 优点 刀库的控制与驱动简单 无需刀具识别装置 维护简单 缺点 当加工零件改变后 刀库中的刀具顺序需
6、按照新零件的工艺顺序重新排列 降低了系统的柔性 当工艺过程中有些工步所用的刀具相同时 也不允许重复使用同一把刀 必须按加工顺序排列几把相同的刀具 增加了刀具数量和刀库储存量 操作人员必须在加工前仔细检查刀具的排列顺序 否则会造成严重事故 数控车床的典型结构 2 任意选择 根据程序指令的要求来选择所需要的刀具 刀具在刀库中不必按照工件的加工顺序排列 可任意存放 必须有刀具识别装置 每把刀具或刀座都编上代码 当某把刀具的代码与数控指令的代码相符合时 该刀具就被选中 方式 刀具编码选择 刀座编码选择 与顺序选择相比 其优点是 刀库中刀具的排列顺序与加工零件的加工顺序无关 无论加工任何零件 都不必改变
7、刀具在刀库中原有的排列顺序 这就增加了系统的柔性 同一刀具可供不同工件 不同工步共同使用 减少了刀具数量 缺点有 需设置刀具识别装置 使刀库的控制与驱动复杂 需对刀具或刀座编码 增加了辅助工作量 维护比顺序选择的要复杂 数控车床的典型结构 车削中心动力刀架 数控车床的典型结构 带刀库的自动换刀系统 由刀库和刀具换刀机构组成 1 无机械手交换刀具方式 数控车床的典型结构 2 带机械手交换刀具方式 单 双臂机械手结构 a 单臂单爪回转式b 单臂双爪摆动式c 双臂回转式d 双机械手e 双臂往复交叉式f 双臂端面夹紧式 数控车床的典型结构 数控车床的回转工作台 数控机床常用的回转工作台有两类 分度工作
8、台和数控回转工作台 二者外形相似 但结构上各有特点 数控机床除了沿坐标轴X Y Z三个方向的直线进给运动之外 常常还需要有绕X Y Z三个基本坐标轴回转的圆周运动 通常为A B C轴 数控机床靠回转工作台实现圆周运动 数控车床的典型结构 1 分度工作台 功能 完成回转分度运动 即在需要分度时 将工作台及工件回转一定角度 作用 在加工中自动完成工件的转位换面 实现工件一次安装完成几个面的加工 特点 不能实现0 360 范围内任意角度的分度 分类 按采用的定位元件不同 分为鼠齿盘式分度工作台和定位销式分度工作台 数控车床的典型结构 2 数控回转工作台 功能 完成分度运动 还能进行连续圆周进给运动
9、特点 可按照数控系统指令进行连续回转 回转速度是无级 连续可调的 能实现任意角度的分度定位 必须采用伺服电动机驱动 分类 根据安装形式 分为立式和卧式 立式数控回转工作台 卧式数控回转工作台 可倾数控回转工作台 车床的配置 产品型号 CK6132产品配置 广数928TEa伺服系统 东芝变频器 排刀架 电动刀架 编码器 水泵 气动夹紧 尾架 直径200三爪卡盘 手动卡盘 弹簧夹头 车床的性能特点 CK6132数控机床主要用于内外径 端面 锥面 弧面和螺纹等高效精密加工 刀具安装为四工位电动刀架 也可采用排刀座形式 机床系统采用广数GSK980TA数控系统 也可按客户要求配置进口系统 主轴采用变频
10、调速 也可采用机械变速 机床导轨经超音频淬火 床鞍贴塑提高了机床的精度和使用寿命 主轴轴承采用日本NSK高精密轴承 该机床可采用弹簧夹头 三爪卡盘 也可依客户需要配液压 气动夹紧装置 不仅可满足科研单位 中小型企业批量零件加工 更是高等工科院校 中专 技职校的机制 机电一体化 自控及其他相关专业数控技术的教学实习和综合实验的理想设备 也可为各品牌数控系统生产商和广大数控机床制造销售厂家提供光机 车床的主要参数 车床动力参数的确定 主运动功率的确定在确定主运动功率之前 首先要选择一个具有代表性的典型的工况 这个典型工况所选用的切削用量不是车床所能达到的切削用量的极限值 而是要选用在实际的切削过程
11、中最常用到的 最能代表车床切削性能的切削用量 所选定的这个切削用量虽然不是极限值 但是也是在加工过程中最常用的切削用量中的较大的数值 车床动力参数的确定 切削用量的选择根据加工工艺的要求合理的选择切削用量 是确定机床参数的基本依据 切削用量包括三要素为切削速度vc 进给量f 背吃刀量ap 因此在选择切削用量的时候 应该要考虑到以下几个方面的关系 1 切削加工生产率在切削加工中 材料的切除率与切削用量三要素vc f ap均保持线性关系 其中任一参数增大 都可使生产率提高 但由于刀具寿命的制约 当任一参数增大时 其它两参数必须减小 因此 在指定切削用量时 使三要素获得最佳组合 此时的高生产率才是合
12、理的 2 刀具寿命切削用量三要素对刀具寿命影响的大小 按顺序为vc f ap 因此 从保证合理的刀具寿命出发 在确定切削用量时 应先采用尽可能大的背吃刀量 然后再选用大的进给量 最后按照确定的刀具寿命公式求出切削速度 对于专用机床来说 为了保证刀具的使用寿命 切削用量不宜过大 3 加工表面粗糙度对于粗加工 在切削力和刀片大小允许时 首先应进卡能的加大ap 相应的降低f vc 使粗糙的毛坯表面在一次吃刀中切除 在机床 工件 刀具和刀具夹持刚度等允许时 粗加工也可以尽可能提高f 并适当降低vc 对于精加工 增大进给量将增大加工表面粗糙度值 因此 它是精加工时抑制生产率提高的主要因素 在多刀切削或使
13、用组合刀具切削时 应按各把刀具允许的切削用量中最低的参数 作为调整机床的参数 对自动化加工 各工位加工工序的切削用量 要按生产节拍进行平衡 在车床上粗加工零件时 切削力和切削用量都比较的大 所以选择粗车直径为40mm 材料为45钢的棒料的外圆面为典型的工况 假设棒料经过调制处理 根据 机械设计便览 表8 7优质碳素钢可知45钢的硬度为217 255HB 根据 金属机械加工工艺人员手册 P734表10 1硬质合金车刀纵车削外圆的切削速度v可选取刀具材料为YT15 根据 机械加工工艺手册 P507表2 4 3硬质合金及高速钢车刀粗车外圆和端面时的进给量选取车刀刀杆尺寸B H为16 25 工件直径为
14、40mm ap 2mm时进给量f 0 5mm r 车床进给传动系统要求 1 提高传动精度和刚度2 减少各运动零件的惯量3 减少运动件的摩擦阻力4 响应速度快5 较强的过载能力6 稳定性好 寿命长7 使用维护方便 国内数控技术的发展 我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代 中国于1958年研制出第一台数控机床 发展过程大致可分为两大阶段 在1958 1979年间为第一阶段 从1979年至今为第二阶段 第一阶段中对数控机床特点 发展条件缺乏认识 在人员素质差 基础薄弱 配套件不过关的情况下 一哄而上又一哄而下 曾三起三落 终因表现欠佳 无法用于生产而停顿 主要存在的问题是盲目性大 缺乏实事求是的
15、科学精神 在第二阶段从日 德 美 西班牙先后引进数控系统技术 从日 美 德 意 英 法 瑞士 匈 奥 韩国 台湾省共11国 地区 引进数控机床先进技术和合作 合资生产 解决了可靠性 稳定性问题 数控机床开始正式生产和使用 并逐步向前发展 我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩 特别是最近几年 我国数控产业发展迅速 1998 2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39 3 和34 9 尽管如此 进口机床的发展势头依然强劲 从2002年开始 中国连续三年成为世界机床消费第一大国 机床进口第一大国 2004年中国机床主机消费高达94 6亿美元 国内数控机床制造企业在中高档与大型数控
16、机床的研究开发方面与国外的差距更加明显 70 以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口 由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力 究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够 制造水平依然落后 服务意识与能力欠缺 数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等 我们应看清形势 充分认识国产数控机床的不足 努力发展先进技术 加大技术创新与培训服务力度 以缩短与发达国家之问的差距 结论和展望 通过这次展示 我更加深刻的认识了国内数控加工设备 并与国外加工设备有了一个比较性的认识 通过了对零件的设计和分析明白了零件加工前的准备 如何选择夹具和装夹零件 也了解了CK6132机床的加工特性 数控机床是现代制造业的关键设备 一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上就代表这个国家的制造业水平和竞争力 我国数控机床的技术水平 性能和质量与国外还有很大差距 直到目前为止 技术含量较低的简易数控车床仍占主导地位 高档数控机床及功能部件大多数依靠进口 我们正在迈向制造大国 但我们面临一个严峻的挑战 谁来装备中国的制造业 国产数控机床的研究开发深度不够 制造水平依然落后 服务意识与能
