《《精编》数控机床的组成、工作原理与结构特点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《精编》数控机床的组成、工作原理与结构特点（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 1 前言前言 数控技术集传统的机械制造技术 计算机技术 成组技术与现代控制技术 传感 检测技术 信息处理技术 网络通讯技术 液压气动技术 光机电技术于一体 是现 代先进制造技术的基础和核心 把传统制造业推进到了信息化制造时代 是现代工业 实现自动化 柔性化 集成化生产的基础 是一种知识密集型和资金密集型的技术 数控车床己经成为现代企业的必需品 随着数控技术的不断成熟和发展及市场日益繁 荣 其竞争也越来越激烈 人们对数控车床选择也有了更加广阔的范围 对的数控机 床技术的掌握也越来越高 本设计着重对 MJ 520 型数控车床构造及性能做初步了解 及 FANUC 0TE 系统程序的编制及加工工艺
2、的应用做细致的介绍 数控加工是机械制造业中的先进加工技术 在生产企业中 数控机床的使用越来 越广泛 随着数控技术的发展 数控机床不仅在航空 造船 军工等领域广泛使用 而且也进入了汽车 机床等民用机械制造行业 目前 在机械制造行业中 单件小批 量的生产所占的比例越来越大 机械产品的精度和质量也在不断的提高 因此 数控 机床被广泛使用 2 2 课题的现实意义 课题的现实意义 数控机床正在各行各业中得到广泛的应用 因此研究和设计数控机床有很强的现 实意义 微机控制技术正在发挥出巨大的优越性 根据教学要求 结合自己的资料掌握状况 选择数控机床工艺编程及操作加工作 为毕业设计课题 毕业设计是学生必须要经
3、历的一个重要的实践环节 通过本环节的锻炼力争能把以 前所学的知识融会贯通 从而达到温故而知新的目的 提高解决实际工程课题的能力 3 3 数控编程的概念数控编程的概念 众所周知 在普通机床上加工零件时 一般是由工艺人员按照设计图样事先制定 好零件的加工工艺规程 在工艺规程中制定出零件的加工工序 切削用量 机床的规 格及刀具夹具等内容 操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床 加工出图样所给定 的零件 也就是说零件的加工过程是由人来完成的 例如开车 停车 改变主轴转速 改变进给方向和速度 切削液的开 关等都是由工人手工操作的 再有凸轮控制的自动车床或由仿形机床加工零件时 虽然不需要人对它进行操作 但必
4、须根据零件的特点及工艺要求 设计出凸轮的运动曲线或靠模 由凸轮或靠模控 制机床运动 最后加工出零件 在这个加工过程中 虽然避免了操作者直接操纵机床 但每一个凸轮机构或靠模 只能加工一种零件 当改变加工零件时 就要更换凸轮 靠模 因此 只能用于大批量 专业化生产中 数控机床和以上两种机床是不一样的 它是按照事先便好的加工程序 自动的对 被加工零件进行加工 我们把零件的加工工艺路线 工业参数 刀具的运动轨迹 位 移量 切削参数 主轴转数 进给量 背吃刀量等 以及辅助功能 换刀 主轴正传 反转 切削液开 关等 按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单 然后输入到数控机床的系统中 从而指挥
5、机床加工零件 这种从零件图的分析到制成 控制介质的全部过程叫做数控程序的编制 从以上分析可以看出 数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照 程序自动加工零件 而普通机床要由人来操作 我们只要改变控制机床动作的程序就 可以达到加工不同零件的目的 因此 数控机床特别是用于加工小批量且行装复杂 要求精度高的零件 从外观看 数控机床都有 CRT 屏幕 我们可以从屏幕上看到加工程序 各种工艺 参数等内容 从内部结构看 数控机床没有变速箱 它的主运动和进给运动都是由直 流或交流无机变速伺服电动机来完成的 另外 数控机床一般都有工件测量系统 在 加工过程中 可以减少对工件进行人工测量的次数 数字控
6、制是用数字 字母和其他控制字符进行编程 来实现机械设备自动化的一 种形式 号码 字母和符号是为特定的工作环境或工作而设定的一种适当的内编码 根据程序指示的改变 机械的加工也随之改变方式 更易改写程序的优越性使 NC 系统 更适合加工微小体积的产品 与更换生产设备相比 通过编辑新的程序来实现产品的 加工要容易得多 4 4 数控机床的组成和工作原理 数控机床的组成和工作原理 数控机床由程序编制及程序载体 输入装置 数控装置 CNC 伺服驱动及位置 检测 辅助控制装置 机床本体等几部分组成 数控机床的床体与传统机床相似 由主轴传动装置 进给传动装置 床身 工作 台以及辅助运动装置 液压气动系统 润滑
7、系统 冷却装置等组成 但数控机床在整 体布局 外观造型 传动系统 刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大 的变化 这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点 5 5 数控车床的结构特点 数控车床的结构特点 与传统车床相比 数控车床的结构有以下特点 5 1 由于数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电动机驱动 所以它的传 动链短 不必使用挂轮 光杠等传动部件 用伺服电动机直接与丝杠联结带动刀架运 动 伺服电动机丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副联结 5 2 多功能数控车床是采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴 按控制指令作 无级变速 主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速
8、 为扩大变速范围 现在一般还要 通过一级齿轮副 以实现分段无级调速 即使这样 床头箱内的结构已比传统车床简 单得多 数控车床的另一个结构特点是刚度大 这是为了与控制系统的高精度控制相 匹配 以便适应高精度的加工 5 3 数控车床的第三个结构特点是轻拖动 刀架移动一般采用滚珠丝杠副 滚珠 丝杠副是数控车床的关键机械部件之一 滚珠丝杠两端安装的滚动轴承是专用铀承 它的压力角比常用的向心推力球辆承要大得多 这种专用轴承配对安装 是选配的 最好在轴承出厂时就是成对的 5 4 为了拖动轻便 数控车床的润滑都比较充分 大部分采用油雾自动润滑 5 5 由于数控机床的价格较高 控制系统的寿命较长 所以数控车床
9、的滑动导轨 也要求耐磨性好 数控车床一般采用镶钢导轨 这样机床精度保持的时间就比较长 其使用寿命也可延长许多 5 6 数控车床还具有加工冷却充分 防护较严密等特点 自动运转时一般都处于 全封闭或半封闭状态 5 7 数控车床一般还配有自动排屑装置 6 6 数控机床选择 数控机床选择 首先应根据被加工工件的尺寸 技术要求进行工艺分析 根据工件加工数量并考 虑工件加工各项技术经济指标 合理选用数控机床 若被加工件是圆柱形 圆锥形 各种成型回转表面 螺纹以及各种盘类工件并进行钻 扩 镗孔加工 可选用 MJ 520 数控车床及 FANUC 0TE 系统 6 16 1 MJ 520MJ 520 数控车床数
10、控车床 FANUC 0TEFANUC 0TE 系统 的组成及操作系统 的组成及操作 MJ 520 数控车床由济南第一机床厂生产 配置 FANUC 0TE 系统 是一种全功能型 的数控车床 MJ520 型数控车床的外形图 6 1 16 1 1 主传动系统 主传动系统 数控车床主运动要求速度在一定范围内可调 有足够的驱动功率 主轴回转轴心 线的位置准确稳定 并有足够的刚性与抗振性 6 1 26 1 2 进给传动系统 进给传动系统 数控车床进给传动系统是用数字控制 X Z 坐标轴的直接对象 工件最后的尺寸精 度和轮廓精度都直接受进给运动的传动精度 灵敏度和稳定性的影响 为此 数控车 床的进给传动系统
11、应充分注意减少摩擦力 提高传动精度和刚度 消除传动间隙以及 减少运动件的惯量等 为使全功能型数控车床进给传动系统要求高精度 快速响应 低速大转矩 一般 采用交 直流伺服进给驱动装置 通过滚珠丝杠螺母副带动刀架移动 刀架的快速移 动和进给移动为同一条传动路线 6 1 36 1 3 自动回转刀架 自动回转刀架 数控车床的刀架是机床的重要组成部分 其结构直接影响机床的切削性能和工作 效率 回转式刀架上回转头各刀座用于安装或支持各种不同用途的刀具 通过回转头 的旋转 分度和定位 实现机床的自动换刀 回转刀架分度准确 定位可靠 重复定 位精度高 转位速度快 夹紧性好 可以保证数控车床的高精度和高效率 按
12、照回转刀架的回转轴相对于机床主轴的位置 可分为立式和卧式回转刀架 6 26 2 MJ 520MJ 520 数控车床的主要功能数控车床的主要功能 6 2 16 2 1 主要用来加工轴类零件的内外圆柱面 圆锥面 螺纹表面 成型回转体表面 对于盘类零件可进行钻孔 扩孔 铰孔 镗孔等加工 机床还可以完成车端面 切槽 倒角等加工 6 2 26 2 2 车床加工工件的毛坯多为圆棒料或铸锻件 加工余量较大 一个表面需要进行 多次反复的加工 如果对每个加工循环都编写若干个程序段就要大大增加编程的工作 量 因此 为了简化编程 机床的数控系统中备有车外圆 车端面 车螺纹等不同形 式的循环功能 6 2 36 2 3
13、 在一个程序段中可以采用绝对值编程 也可以采用增量值编程 还可以采用绝 对值编程与增量值编程的混合编程 6 2 46 2 4 在数控车床的控制系统中 都有刀具的补偿功能 刀具的补偿功能为编程提供 了方便 在加工过程中 对刀具位置的变化 刀具几何形状的变化 刀尖的圆弧半径 编程人员可以按照工件的实际轮廓 编制程序 无需改变程序 只要将变化的尺寸或圆 弧半径输入到存储器中 刀具便能自动补偿 6 2 56 2 5 为了提高机床径向尺寸加工精度 数控系统 X 向的脉冲当量取 Z 向脉冲当量的 一半 6 36 3 机床的主要参数 机床的主要参数 允许最大工件回转直径 500 最大切削直径 310 最大切
14、削长度 650 主轴转数范围 35 3500r min 连续无级 其中恒扭距范围 35 437 r min 其中恒功率范围 437 3500 r min 主轴通孔直径 80 拉管通孔直径 65 刀架有效行程 X 轴 182 Z 轴 675 快速移动速度 X 轴 10m min Z 轴 15m min 安装刀具数 10 把 刀具规格 车刀 25 25 镗刀 12 45 选刀方式 刀盘就近转位 分度时间 单步 0 8s 180 2 2s 尾座套筒直径 90 尾座套筒行程 130 主轴交流伺服电动机 连续 11kW 30min 超载 15kW 进给交流伺服电动机 X 轴 0 9kW Z 轴 1 8k
15、W 机床外形尺寸 长 宽 高 2995 1667 1796 6 46 4 数控系统的操作面板 数控系统的操作面板 MJ 520 机床操作面板 6 56 5 数控系统的主要技术规格 数控系统的主要技术规格 机床配置的 FANUC 0TE 系统的主要技术规格见表 1 表表 1 1 FANUC 0TEFANUC 0TE 系统基本规格系统基本规格 序 号 名称规格 1 控制轴数X 轴 Z 轴 手动方式同时仅一轴 2 最小设定单位X 轴 Z 轴 0 001 0 0001in X 轴 0 0005 0 00005in 3 最小移动单位 Z 轴 0 001 0 0001in 9999 999 4 最大编程尺
16、寸 9999 999in 5 定位执行 G00 指令时机床快速运动并减速停止在终点 6 直线插补 G01 7 全象限圆弧插补G02 顺圆 G03 逆圆 8 快速倍率LOW 25 50 100 9 手摇轮连续进给每次仅一轴 10 切削进给率G98 指令每分钟进给量 min G99 指令每转进给量 r 11 进给倍率从 0 150 范围内以 10 递增 12 自动加 减速快速移动时依比例加 减速 切削时依指数加 减速 13 暂停G04 0 9999 999s 14 空运行空运行时为连续进给 15 进给保持在自动运行状态下暂停 X 轴 Z 轴进给 按程序启动按钮可以恢复自 动运行 16 主轴速度命令主轴转速由地址 S 和 4 位数字指令指定 17 刀具功能由地址 T 和 2 位数刀具编号 2 位数刀具补偿号组成 18 辅助功能由地址 M 和两位数字组成 每个程序段只能指令一个 M 码 19 坐标系统设定 G50 20 绝对值 增量值混合编 程 绝对值编程和增量值编程可在同一程序段中使用 21 程序号O 4 位数字 EIA 标准 4 位数字 ISO 标准 22 序列号查找使用 MDI 和 CR
