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1、机械制造技术装备及设计机械制造技术装备及设计机械制造技术装备及设计机械制造技术装备及设计 3 3- 1 1机电工程学院制造工程系机电工程学院制造工程系 高伟强高伟强博士博士 Tel: +020- 39322418 e- mail: 腾讯 OICQ : 565262314第二篇第二篇第二篇第二篇 数控加工技术装备数控加工技术装备数控加工技术装备数控加工技术装备第一章数控车床第一章数控车床n n数控机床的定义数控机床的定义数控机床的定义数控机床的定义数控：数控：数控：数控： （Numerical Control， NC） 是一种借助数字、字符或其它符号对某一 工作过程（如加工、测量、装配等）进行
2、 可编程控制的自动化方法。数控机床：数控机床：数控机床：数控机床： 用数控技术控制的机床称为数控机床。n数控机床的定义数控机床的定义数控机床的一般工作形式为：n数控机床的组成数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服 系统、测量装置和机床本体组成。n数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成1、控制介质、控制介质人和数控机床联系的媒介物。 (也称程序 介质、输入介质、信息载体) 控制介质可以是穿孔带，也可以是穿孔 卡、磁带、磁盘或其他可以储存代码的载 体，有些直接集成 在CAD/CAM中。n n 数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成2、数控装置、数控装置 数控装置
3、是数控机床的中枢，在普通数 控机床中一般由输入装置、存储器、控制 器、运算器和输出装置组成。数控装置接收 输入介质的信息，并将其代码加以识别、储 存、运算，输出相应的指令脉冲以驱动伺服 系统，进而控制机床动作。在计算机数控机 床中，由于计算机本身即含有运算器、控制 器等上述单元，因此其数控装置的作用由一 台计算机来完成。n n 数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成3、伺服系统、伺服系统 其作用是把来自数控装置的脉冲、数字或 模拟信号转换成机床移动部件的运动，包括 信号放大和驱动元件。其性能好坏直接决定 加工精度、表面质量和生产率。脉冲当量 相对于每个脉冲信号， 机床移动部件
4、的位移，常见的有： 0.01mm，0.005mm，0.001mmn n 数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成步进电机步进电机步进电机步进电机交流伺服电机交流伺服电机交流伺服电机交流伺服电机直流伺服电机直流伺服电机直流伺服电机直流伺服电机常用的伺服元件常用的伺服元件常用的伺服元件常用的伺服元件常用的检测元件常用的检测元件常用的检测元件常用的检测元件编码盘编码盘编码盘编码盘磁珊磁珊磁珊磁珊光栅光栅光栅光栅n n 数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成4、机床、机床 早期采用通用车床，现在采用了新的加 强刚性、减小热变形、提高精度等方面的技 术使其发生了很大的变
5、化。目前已模块化生产，目前已模块化生产，分为六大块分为六大块数控系统数控系统数控系统数控系统数控刀架和转台数控刀架和转台数控刀架和转台数控刀架和转台刀库和机械手刀库和机械手刀库和机械手刀库和机械手高速防护罩高速防护罩高速防护罩高速防护罩滚动部件滚动部件滚动部件滚动部件主轴单元主轴单元主轴单元主轴单元n数控机床的工作原理数控机床的工作原理数控机床的工作原理数控机床的工作原理数控机床加工零件,首先要将被加工零件 的图样及工艺信息数字化,用规定的代码和程 序格式编写加工程序,然后将所编写的程序指 令输入到机床的数控装置中.数控装置再将程 序(代码)进行译码、运算，向机床各个坐标的 伺服机构和辅助控制
6、装置发出信号，驱动机床 各运动部件，控制所需要的运动，最后加工出 合格零件。n n 数控机床的工作原理数控机床的工作原理数控机床的工作原理数控机床的工作原理从自动控制自动控制的角度来看，计算机数控 (CNC)系统是一种位置（轨迹）、速度（还包 括电流）控制系统，其本质上是以多执行部件 (各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其 协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操 作系统的计算机控制系统。n n 数控机床的工作原理数控机床的工作原理数控机床的工作原理数控机床的工作原理从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通 用硬件和专用硬件）和软件（专用）两大部分 组成的。n数控机床的特点及优势（1）采用了
7、高性能的主轴及伺服传动系统，机械结 构得到简化，传动链较短；（2）为了使连续性自动化加工，机械结构具有较高 的动态刚度及耐磨性，热变形小；（3）更多的采用高效率、高精度的传动部件，如滚 珠丝杠、直线滚动导轨等；（4）加工中心带有刀库、自动换刀装置（5）采用辅助装置：冷却、排屑、防护、润滑、储 运等装置1. 1. 设计特点设计特点n适应性强，适合加工单件小批量、复杂零件n加工零件一致性好、重复精度高n高自动化、高效率n只要改变程序就可改变加工件，不需要大量复 杂工装夹具n可以采用复合工艺n有利于生产管理的现代化. . 优势优势数数 控控 车车 床床数数 控控 铣铣 床床数控钻床数控钻床加工中心加
8、工中心数控雕刻机床数控雕刻机床三座标测量机三座标测量机数控电火花成型机数控电火花成型机快速成型设备快速成型设备数控多工位冲床数控多工位冲床数控弯管机数控弯管机数控卷簧机数控卷簧机n n第一节第一节第一节第一节概述概述概述概述 一、从普通车床演变到数控车床一、从普通车床演变到数控车床数控车床的组成倾斜床身结构的数控车床二、数控车床的坐标运动方向第二节第二节第二节第二节 MJMJ- - 5050数控车床数控车床数控车床数控车床一、机床主要技术参数一、机床主要技术参数一、机床主要技术参数一、机床主要技术参数 1、机床 主体部分n工件最大回转直径 500mmn最大车削直径 310mmn最大加工长度 6
9、50mmn行程 X：182mm Z:675mmn刀架装刀数 10把 2、数控装置nFANUC OTE MODEL A- 2n控制轴数 2轴n联动插补轴数 2轴MJ- 50数控车床的传动系统图二、机床传动系统二、机床传动系统二、机床传动系统二、机床传动系统三、MJ- 50数控车床典型结构 1、主轴箱2、纵向进给 传动装置3、横向进给传动装置4、卧式回转刀架5、自动定心卡盘6、机床尾座第三节第三节第三节第三节 车削中心简介车削中心简介车削中心简介车削中心简介 一、车削中心的工艺范围一、车削中心的工艺范围一、车削中心的工艺范围一、车削中心的工艺范围车削中心车削中心(Turning Center，简称
10、，简称TC)是在数控车床基是在数控车床基础上发础上发 展起来展起来的的复合加复合加工机床工机床。 为了使为了使数控车床数控车床能够能够自动自动更换更换刀刀具实现对回具实现对回转转体零体零件进件进行多行多 工工序加序加工，一工，一般般装装有有用用齿齿盘盘分度分度的转的转塔式多塔式多工工位位刀架刀架(相当于相当于 刀库刀库)，有有的的甚至甚至装装有更多有更多工工位位的的链式回链式回转刀库转刀库。图图3.1- 5 车削中心的传动系统车削中心的传动系统puma多功能多功能数控车削中心数控车削中心PUMA CT300数控车床数控车床带有带有10刀刀位位的转的转塔塔Cincinnati HTC150 M数
11、控车削中心数控车削中心二、 车削中心的C轴n自驱动刀具n增加了主轴的C轴坐标功能三、车削中心的主传动系统三、车削中心的主传动系统三、车削中心的主传动系统三、车削中心的主传动系统n精密蜗杆副C轴传动系统四四、车削中心自、车削中心自驱驱动刀动刀具典型结构具典型结构四四、车削中心自、车削中心自驱驱动刀动刀具典型结构具典型结构n变速传动装置变速传动装置高速钻孔附件第二第二章章第二第二章章 数控数控铣铣床床数控数控铣铣床床一、 从普通铣床演变到数控铣床二、数控二、数控镗铣镗铣床的床的坐标坐标系系与与工作工作坐标坐标系系二、数控二、数控镗铣镗铣床的床的坐标坐标系系与与工作工作坐标坐标系系 按ISO关于铣床
12、坐标系的规定：Z轴与机床主轴同方向，X坐标为 水平方向、且为运动行程较长者，y坐标可按右手直角坐标(图 1.2- 7)确定。三、 两轴和三轴，两轴半坐标控制第二节 XKA5750数控铣床n典型结构第三章第三章第三章第三章加工中心加工中心加工中心加工中心第一节第一节第一节第一节加工中心概述加工中心概述加工中心概述加工中心概述一、加工中心一、加工中心一、加工中心一、加工中心加加工中心工中心加加工中心工中心(Machining Center(Machining Center(Machining Center(Machining Center，简称，简称，简称，简称MC)MC)MC)MC)是是具有具有
13、自动交自动交换换刀刀是是具有具有自动交自动交换换刀刀 具具系统的数系统的数字字控制机床控制机床。具具系统的数系统的数字字控制机床控制机床。 自动交自动交换换刀刀具具自动交自动交换换刀刀具具(Arc)(Arc)(Arc)(Arc)系统系统系统系统包括刀库和机械手包括刀库和机械手包括刀库和机械手包括刀库和机械手。HM63高速高速卧式加卧式加工中心工中心Cincinnati Milacron FTV51800五五轴轴五联五联动动立式加立式加工中心工中心Cincinnati Milacron 交交换换工作台工作台卧式加卧式加工中心工中心MH- 630 卧式卧式交交换换工作台工作台加加工中心工中心图图3
14、.1- 4 五面体加五面体加工中心工中心 a)主轴主轴沿沿45斜面回斜面回转进转进行立行立、卧卧转转换；换； b)工作台工作台绕绕45斜面回斜面回转转实现五面加实现五面加工工； c)龙门铣采龙门铣采用直用直角铣头角铣头进进行五面加行五面加工工5轴轴桥式龙门加桥式龙门加工中心工中心MCR- A型龙门五面体加工中心第二节板材加工中心第二节板材加工中心数控回转头压力机传动系统 1电机；2皮带；3皮带轮；4飞轮；5曲轴；6滑块；7链条；8、10齿 形带；9伺服电机；11气缸；12、13上下转盘；14工作台；15丝杠；16Y轴 伺服电机；17齿形带；18夹钳；19拨叉；20X轴伺服电机；n转盘转盘分为上
15、分为上、下两个下两个，上上转转 盘盘上上装装凸模凸模，下下转盘转盘上上装装模模 具。模具具。模具在转盘在转盘上上单单圈布圈布 置，置，也可也可三三圈布圈布置置。表。表3.1- 1 是是模具分模具分组组表。表。瑞士巴尔蒂克(BalTech)机械制造公司的 PWS 板材加板材加工中心工中心采用新一代金属板材加工工艺。PWS是最先进、效益最高的小批量钣金零件加 工中心。定位精度高，无需昂贵的模具，即可精确复制生产零部件。仅在几分 钟内即可完成复制和小批量生产，同时最大限度的降底劳动成本。第三节柔性制造系统第三节柔性制造系统一、柔性制造单元一、柔性制造单元 柔性柔性制造单元制造单元 (Flexible
16、 manufacturing cell，简称，简称 FMC)。n在数控机床的基在数控机床的基础上增加了础上增加了自动自动换换刀系统刀系统(ATC)， 出现了加出现了加工中心工中心。n在在加加工中心工中心上采上采用交用交换换工作台，工作台，即即工件在工件在加加工工位位置置 的工作台的工作台上加上加工工时时，另另一一个个工作台工作台则则在装在装卸位卸位置装置装 卸卸工件，工件，把把装装卸卸工件工件时间时间和和加加工工时间时间重重合起来合起来，这这 便便是通称的交是通称的交换换工作台工作台或双或双工工位位的自动交的自动交换换托托盘盘站站 (APC),构构成成柔性柔性制造单元制造单元图图3.1- 8柔性柔性制造单元制造单元n目前公认目前公认的的FMC是在一台是在一台MC或或TC的，基的，基础上础上，加加 上上工件的自动工件的自动化存储化存储和交和交换功能换功能(带带托托盘库的盘库的APC)， 并配并配置置适适当当的传的传感器感器，以便以便具有具有一
