《数控机床第三版夏凤芳电子教案40843第2章数控机床》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床第三版夏凤芳电子教案40843第2章数控机床（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 2 章 数控机床,第 节 概述 第 节 数控车床 第 节 数控铣床 第 节 加工中心 第 节 电火花成形加工机床 第 节 电火花线切割机床,第1 节 机床的基本知识,一、 数控机床的分类,按控制系统的特点分类分类,（） 点位控制数控机床（图a） （） 直线控制数控机床（图b） （） 轮廓控制数控机床（图c）,图 数控系统控制方式,按执行机构的控制方式分类,（） 开环控制系统 （） 闭环控制系统 （） 半闭环控制系统,图 按执行机构的控制方式分类示意图,按工艺用途分类,（） 金属切削类数控机床 （） 金属成形类数控机床 （） 数控特种加工机床 （） 其他类型的数控机床,按数控机床的性能分类,
2、按照功能水平分类,高档 中档 低档（经济型）。,二、 数控机床的组成及工作原理,图 数控机床的基本组成,数控机床作为一种典型的机电一体化设备，其组成主要包括机床控制系统 和机床本体两大部分。,输入输出设备：主要功能是将零件加工程序、机床参数及刀具补偿等 数据输入到计算机数控装置。 计算机数控装置：计算机数控装置简称数控装置或 装置，是数控 机床最重要的控制核心。 伺服系统：伺服系统是数控机床的电气驱动部分。 机床本体：用来完成各种切削加工的机械部分，是数控机床的主体部分。 位置检测装置：位置检测装置在数控机床中起着相当重要的作用。,三、 数控机床坐标系的确定,数控机床的坐标系采用笛卡儿直角坐标
3、系,图 右手笛卡儿坐标系统,Z 坐标轴：Z 轴是首先要指定的轴。 定义 Z 轴是机床上提供切削力的主轴的轴线方向。 X 坐标轴：X 轴通常是水平且平行于工件装夹表面的。 Y 坐标轴：在确定 Z 轴与 X 轴之后，根据笛卡儿右手法则可以判断出与它们互相垂直的轴便是 Y 轴。,图 数控车床坐标系示意图,该数控车床共有两个运动方向，装夹工件的主轴是水平安装的，装夹车刀拖板 作纵向运动，运动方向平行于主轴。 按照数控机床坐标系的确定方法，将主轴 方向定义为 Z 轴，拖板垂直于 Z 方向的水平运动（即沿工件作径向运动）方向 定义为X轴，无Y轴。,与普通的数控车床相比，车削中心除了具有 X、Z 轴 外，还
4、具有绕 Z 轴回转的 C 坐标轴。 有些车削中心有两个拖板， 这样主轴方向有两个，将最主要的主轴命名为 Z 轴，平行于 Z 轴的另一个主轴 方向则为 W 轴，而垂直于 W 轴的为 U 轴。,四、 数控机床的主要性能指标,精度指标,（） 分辨率与脉冲当量,分辨率：指两个相邻的分散细节之间可以分辨的最小间隔。 脉冲当量：数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床移动部件上的移动量 称为脉冲当量。,（） 定位精度与重复定位精度,定位精度：指数控机床工作台等移动部件在确定的终点所达到的实际位置的精度 重复定位精度：指在同一台数控机床上，应用相同程序代码加工一批零件，所得到连续结果的一致程度。,（） 分度精
5、度,分度精度：指分度工作台在分度时，理论要求回转的角度值和实际回转的角度值的差值。,加工性能指标,（） 最高主轴转速和最大加速度 （） 最快位移速度和最高进给速度,可控轴数与联动轴数,数控机床的可控轴数是指机床数控装置能够控制的坐标轴数目。,可靠性指标,（） 平均故障时间（） （） 平均修复时间（） （） 平均速度（a）,运动性能 指标,（） 主轴转速 （） 进给速度 （） 坐标行程 （） 摆角范围 （） 刀库容量和换刀时间,第2 节 数 控 车 床,一、 数控车床的用途与布局,数控车床的用途 数控车床的布局 （） 床身和导轨的布局,图 数控车床的布局形式,数控车床的床身和导轨有四种布局形式,
6、（） 刀架的布局, 型数控车床的用途、布局与技术参数,图 型数控车床 脚踏开关；对刀仪；主轴卡盘；主轴箱；防护门； 压力表；、防护罩；转臂；操作面板；回转刀架； 尾座；滑板；床身,二、 数控车床的传动与结构,主传动系统及主轴箱结构,图 型数控车床的传动系统图,图 主轴功率和扭矩与转速的特性曲线,当机床处在连续运转的状态，主轴处于恒功率区域（实线）内时 ，转速在 范围之间，主轴能够传递电动机的 全部功率 。,（） 主轴箱的结构,、螺母；同步带；、同步带轮；脉冲编码器； 、螺钉；主轴； 主轴箱体；球轴承；、滚子轴承；带轮,（） 液压卡盘结构,图 液压卡盘结构简图 回转液压缸；拉杆；连接套；滑套；接
7、套；活塞； 、螺钉；箱体；卡盘体；卡爪座；卡爪,进给传动系统及传动装置,（） 进给传动系统的特点,（） 进给传动系统,（） 进给系统传动装置,滑板；、螺母；前支承； 轴承座；、缓冲块；滚珠丝杠； 后支承；、同步带轮；同步带； 键；伺服电动机；脉冲编码器； 、镶条； 螺钉；刀架；导轨护板； 限位开关；撞块,图 型数控车床 Z 轴进给传动装置结构简图 脉冲编码器；、同步带轮；、缓冲挡块；、螺母； 滚珠丝杠；右支承；轴承座；、螺钉；同步带； 床身；伺服电动机；角接触球轴承；法兰；内锥环； 外锥环,自动回转刀架,数控车床自动回转刀架的转位换刀过程如下： （） 当接收到数控系统的换刀指令后，刀盘松开。
8、（） 刀盘旋转到指令要求的刀位。 （） 刀盘夹紧并发出转位结束即到位确认信号。,图 型数控车床的回转刀架结构简图 分度凸轮；液压马达；衬套；、齿轮；刀架 、推力球轴承；双列滚针轴承；活塞；、鼠牙盘； 刀盘,机床尾座,图 型数控车床尾座结构简图 顶尖；尾座套筒；尾座壳体；活塞杆；端盖； 、挡块；、确认开关；行程杆,三、 数控车床的液压原理图及换刀控制,液压系统原理图,图 型数控车床液压系统原理,（） 卡盘动作的控制 （） 回转刀架动作的控制 （） 尾座套筒动作的控制,回转刀架转位换刀的控制,图 回转刀架转位换刀流程图,第3 节 数 控 铣 床,一、 数控铣床的用途与分类,数控铣床的用途,数控铣床
9、作为一种用途广泛的机床，可以加工平面（水平面、垂直面）、 沟槽（键槽、 形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、螺旋形表面） 及各种曲面。 此外，数控铣床还可用于回转体表面、内孔的加工，并能作切断加工。,数控铣床的 分类,（） 数控立式铣床(见图2-21) （） 数控卧式铣床 （） 数控立卧转换铣床,图 型数控铣床 底座；强电柜；变压器箱；垂直升降进给伺服电动机； 按钮板；床身；数控柜；、保护开关；挡铁； 操纵台；横向溜板；纵向进给伺服电动机； 横向进给伺服电动机；升降台；纵向工作台,数控铣床的结构特征,（） 数控铣床的主轴起动与停止、主轴正反转与主轴变速等都可以按程序 介质上编入的程序自动
10、执行。 （）要求机床应能实现多坐标联动。, 型数控铣床的用途、布局与参数,二、 数控铣床的传动系统,图 齿轮间隙消除机构 螺母；弹簧；电动机；齿轮,进给系统传动齿轮间隙的消除，采用了双片斜齿轮间隙消除机构， 如图 所示。 调整螺母 ，即能靠弹簧 自动消除间隙。,三、 升降台自动平衡装置的工作原理及调整,图 升降台自动平衡装置 伺服电动机；、锥齿轮；星轮；滚子； 外壳；螺母；锁紧螺钉,伺服电动机 经过锥环连接带动十字联轴节以及锥齿轮 、， 使升降丝杠转动，工作台上升或下降。 同时锥齿轮 带动锥齿轮 ，经超越离合器和摩擦离合器相连，这一部分称为升降台自动平衡装置。,第4 节 加 工 中 心,一、
11、概述 二、 加工中心的用途,（） 加工中心可以连续完成对工件表面进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、 铣削等多工步的加工，使得加工工序高度集中。 （）加工中心在完成工件一次装夹后，自动完成多平面、多角度的多工序加工。 （） 加工中心能够自动改变机床主轴转速、进给量以及刀具相对工件的运动轨迹，并实现其他一些辅助功能。 （） 一些带有交换工作台的加工中心，当工件在工作位置上进行加工的同时， 其他的工件能够在装卸位置的工作台上进行装卸，不会对工件的正常加工造成影响， 从而提高了生产率。,三、 加工中徎的分类,按加工时主轴 空间位置不同划分,卧式加工中心 立式加工中心 龙门式加工中心 万能加工中心,按
12、工艺用途 不同划分,镗铣加工中心 复合加工中心,按换刀形式不同划分,一种是由刀库和机械手组成换刀装置的加工中心 一种是通过刀库和主轴箱相互配合完成换刀，根本就不存在机械手的加工中心 还有一种以孔加工为主，采用转塔刀库形式的加工中心。,按工作台数量 不同划分,单工作台 双工作台 多工作台,四、 加工中徎的结构,（） 基础部件 （） 主轴组件 （） 控制系统 （） 伺服系统 （） 自动换刀装置 （） 辅助系统,五、 车削加工中徎和镗铣加工中徎介绍,特点： （） 机床的刚度高，抗振性好。 （） 机床的传动系统结构简单，传递精度高、速度快。 （） 主轴系统结构简单，主轴系统无齿轮箱变速系统（也有保留
13、、 级齿轮传动的）。 （） 加工中心的导轨都采用了耐磨材料和新结构，以便能长期保持导轨的精度。,六、 典型镗铣加工中徎介绍,图 型加工中心 X 轴伺服电动机；换刀机械手；数控柜；刀库；主轴箱； 操纵台；驱动电源柜；纵向工作台；滑座；床身,第5 节 电火花成形加工机床,一、 电火花成形加工机床的用途和分类,电火花成形加工机床的用途 数控电火花成形加工机床适合于用传统机械加工方法难以加工材料的加工， 可加工特殊及复杂形状的零件。 电火花成形加工机床的分类 按 其 大 小 可 分 为 小 型 （ 以 下）、 中 型 （ ）和大型（ 以上）； 按数控程度可分为非数控、单轴数控或三轴数控型； 按精度等级
14、可分为标准精度型和高精度型； 按工具电极伺服进给系统的类型可分为液压进给、步进电动机进给、直流或交流伺服电动机进给驱动等类型。,二、 电火花成形加工机床的工作原理,电火花加工方法可以用软的工具加工任何硬度的金属材料。,三、 电火花成形加工机床的组成,图 数控电火花成形加工机床,机床本体及附件 机床本体包括床身、立柱、主轴头和工作台等 脉冲电源 数控系统,第6 节 电火花线切割机床,一、 电火花线切割机床的用途和分类,电火花线切割机床的用途 电火花线切割机床主要用于加工精密、狭窄和复杂的型孔，可用于制造冲模、 挤压模、塑料模、样板、成形刀具以及其他具有二维复杂图形的零件。 电火花线切割机床的分类,根据电极丝运动的方式，数控电火花线切割机床通常分为两大类： 一类是高速走丝电火花线切割机床（） 一类是慢走丝电火花线切割机床（）,二、 电火花线切割
