搜索
目录第三章数控加工工艺第二章数控机床的机械结构第一章数控机床概述前言第四章数控加工用刀具与夹具系统第五章数控机床切削加工工艺第六章数控电加工工艺第一章数控机床概述•1数控机床的产生单件小批量生产，机床加工总量的80%（批量10-100件）为满足多品种、小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。在加工过程中不断的引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数控。数控机床就是采用了数字控制的机床2.数控机床的发展1952年第一台数控机床六个阶段电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器、基于工控PC机的通用CNC系统数控机床的发展趋势工序集中、高速、高效、高精度、以及方便使用、提高可靠性工序集中•在一般数控机床上开发了加工中心（有刀具库的自动换刀数控机床），工件一次装夹，机床的机械手可自动换刀，连续对工件进行数控加工。•方便使用编程方式手工编程（Ｇ代码指令）自动编程（CAD／ＣＡＭ）数控机床的特点及主要技术指标•特点•优点１、对加工对象的改型适应性强为单件、小批量以及试制新产品提供极大方便。２、加工精度高同一批加工零件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。３、加工生存率高（缩短换刀时间，刀具库和换刀机械手，各种形式的交互平台，采用脱机编程，采用快速夹具）•４、操作者的劳动强度减轻•５、良好的经济效益•６、有利于生产管理的现代化•７、易于建立计算机通信网络缺点价格较贵调试、维修复杂，需要专门人员数控机床的组成与工作原理•组成•１、控制介质（联系的中间媒介，穿孔纸带、穿孔卡，磁盘，磁带）•２、人机交互介质（具有人机联系功能的设备，键盘、显示器）•３、计算机数控装置（由硬件和软件组成，由运算器，控制器、存储器、输入接口、输出接口）•４、进给私服驱动系统（将位置控制指令转变成机床工作部件的运动，常用的电动机有步进电动机，直流伺服和交流私服电动机）•５、主轴驱动系统（机床的运动是旋转运动，机床的进给是直线运动）•６、辅助控制装置（刀库，液压泵，冷却泵）•７、可编程控制器（内装PLC，独立PLC）•８、反馈系统（测量装置安装在数控机床的工作台或丝杆上）•９、自适应系统（温度、转矩、震动、摩擦、切削力）•１０、机床本体（床身、立柱、工作台）数控机床的分类1按工艺用途分类一般数控机床钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿轮加工机床数控加工中心（刀库和自动换刀装置）2按加工路线分类（点位、直线、轮廓）3按可控制联动坐标轴分类（两轴、两轴半、三轴、多轴）4按数控装置的类型分类硬件数控，软件数控•5按控制方式分类开环控制数控机床（没有位置反馈信号）闭环控制数控机床（闭环控制系统可以消除机械传动部件的各种误差和工件加工过程中产生的干扰的影响，反馈装置安装工作台上）半闭环控制数控机床（半闭环控制精度较闭环控制精度差，但稳定性好成本低，调试维修也较容易，测量私服电机或丝杆的转角）六按加工方式分类金属切削类数控机床(数控车床、加工中心、数控钻床、数控磨床、数控镗床)金属成型类数控机床（数控折弯、弯管、回转头压力机）数控特种加工机床（数控线切割、电火花、数控激光切割机）其他数控机床（火焰切割机、数控三坐标测量机）7按功能水品分类高、中、低档•坐标系的确定原则•1刀具相对静止的工件而运动的原则•2标准坐标系的规定（右手笛卡尔坐标系）•一般规定远离工件的方向为机床的坐标系的正方向•数控机床坐标系•1.右手直角坐标系。如图1-4所示。图1-4右手直角笛卡尔坐标系•2.机床坐标系•图1-5是几台常见的数控机床的坐标系。图1-5常见的数控机床的坐标系a）数控机床b）数控铣床c）数控镗铣床返回本章目录1-6数控机床的插补原理•计算机数控系统最主要的任务就是根据被加工零件的的外形轮廓尺寸，计算出各运动坐标轴的进给指令，分别驱动各坐标轴协调运动，从而获得刀具相对于工件的理想运动轨迹。•其任务是根据速度的要求，在轮廓起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值•插补的精度是以脉冲当量的数值来衡量的，脉冲当量是数控机床的一个基本参数。•插补一般配备有直线和圆弧插补，在一些高档的数控机床上还配备有拓展功能或宏程序中配有抛物线、螺旋线、渐开线、椭圆等插补计算功能。数控机床的维护•一、数控使用中应注意事项1、数控机床的使用环境2、电源要求3、数控机床应有操作规程4、数控机床部易长期封存不用5、持上岗证6、压缩空气符合标准7、正确选择刀具8、校验个坐标轴9、关键部件部要随意拆动10、防止碰撞11、部要随意改变参数•二、数控系统的维护1、严格遵守操作规程和日常维护2、尽量少开数控柜和强电柜的门3、定时清扫数控的散热通风系统4、定期检查和更换直流电动机电刷5、经常监视数控系统的电网电压6、定期更换存储器用电池7、数控系统长期不用时的维护第二章数控机床的机械机构2-1概述•数控机床的机械特点•1、高刚度（在高速重负荷条件下工作，床身、立柱、工作台有较高的刚度）•2、高灵敏度（定位精度、运动平稳性）•3、高抗震性（高进度、高的表面质量）•4、热变形小（主轴、工作台、刀架运动过程中会产生热量，保证运动进度，减小运动部件的发热量）•5、高精度保持性（保持长期使用部丧失精度）•6、高可靠性（柔性制造系统FMS）2-2数控机床的主传动系统•数控机床的主传动系统包括主轴电动机、传动系统和主轴组件一、主轴变速方式1、无级变速数控机床一般采用直流或交流主轴伺服电动机实现无极变速2、分段无级变速数控机床在实际生产过程中，并不需要在整个变速范围内为恒功率。一般在中、高速段为恒功率、在低速段为恒转矩传动。3、内装主轴电动机•二、主轴组件•1、主轴的支承•2、数控车床的主轴组件•3、加工中心的主轴组件主轴箱的结构主轴组件的结构1）刀具自动夹紧装置2）刀具拉紧结构3）御荷装置4）主轴准停装置2-3数控机床的进给传动系统一、通常是由比较、放大原件、驱动单元、机械传动装置和检测反馈原件等部分组成，其中机械传动装置是位置控制环中一个重要环节。常用的是丝杆螺母副滚珠丝杆螺母副的工作原理与特点1）传动效率高2）给予适当预紧3)运动平稳，无爬行现象，传动精度高4）有可逆性5)磨损小，使用寿命长缺点制造工艺复杂不能自锁二、滚珠丝杆螺母副的循环方式1）滚珠在循环过程中有时与丝杆脱离接触的称为外循环2）始终与丝杆保持接触的称为内循环三、滚珠丝杆螺母副间隙的消除双螺母消隙1、垫片调隙2、螺纹调隙3、齿差调隙单螺母消隙1、单螺母变位导程预加负荷2、单螺母螺钉预紧滚珠丝杠螺母副的预紧力滚珠丝杆的支承与制动滚珠丝杆的防护一般采用螺纹钢带、伸缩套筒、锥形套筒以及折叠式塑料或人造革等形式的防护罩。2-4数控机床常用导轨一、导轨按照运动轨迹可分为直线运动导轨和圆周运动导轨。二、按工作性质可分为主动导轨、进给运动导轨和调整导轨。三、按受力情况可分为开式导轨和闭式导轨常用导轨1、塑料导轨2、滚动导轨3、静压导轨2-5自动换刀装置•ATC自动换刀装置数控机床向着在一台机床一吃装夹即可完成多到工序或全部工序的方向发展自动换刀装置应具备换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具储备量、占地面积晓、安全可靠等特点。刀具的选着方式，按数控刀具选择指令，从刀库中将所需要的刀具转到取刀位置，称为自动选刀。两种方式1、顺序选刀2、任意选刀刀库与机械手换刀、刀库类型1、鼓式刀库2、链式刀库3、格子盒式刀库•机械手•1、单臂单爪会回转工作台•2、单臂双爪摆动式机械手•3、单臂双爪回转机械手•4、双机械手•5、双臂往复交叉式机械手•6、双臂端面夹紧式机械3-1数控加工工艺概述•一、基本特点•工艺规程是工人在加工时的指导性文件，工艺方案的好坏不仅影响机床效率的发挥，而且直接影响到工件的加工质量。•主要内容•1、选择合适在数控机床上加工的零件，确定工序内容。•2、分析被加工零件的图样，明确加工内容及技术要求。•3、确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。（划分工序、安排加工工序、处理与与非数控加工工序的衔接）•4、加工工序的设计（零件的定位基准、确定夹具方案、划分工序、选择刀具和辅具、确定切削用量）•5、数控加工程序的调整（对刀点、换刀点、确定刀具补偿和加工路线）•6、分配数控加工中的容差•7、处理数控机床上的部分工艺指令3-2数控加工工艺文件•数控加工工艺文件主要包括数控加工工序卡、数控刀具调整单、机床调整单、零件加工程序单。数控加工工序卡1、工艺分析2、数值计算3、刀具选择4、参数选择5、编制加工程序工序卡编制一毛坯直径45X150，尼龙料•一工艺分析该工件毛坯材质为尼龙料，有一定的塑性，在切削过程中尺寸和位置精度保持性较差，该工件由三个阶梯轴组成，有较高的尺寸精度要求。二数值计算三刀具选择1、90度硬质合金外圆粗车刀2、90度硬质合金外圆精车刀3、硬质合金切断刀（刀宽3MM）四、参数选择编辑程序第一节加工中心概述•加工中心机床又称多工序自动换刀数控机床。•一、加工中心的特点•1.具有至少三个轴的点位／直线切削控制能力•2.具有自动刀具交换装置(ATC)•3.具有分度工作台和数控转台•4.除自动换刀功能外，加工中心机床具有选择各种进给速度和主轴转速的能力及各种辅助功能，以保证加工过程的自动化进行。•二、加工中心的分类•l.按加工范围分类•2.按机床结构分类•3.按数控系统分类•4.按精度分类第一节加工中心概述•三、加工中心的发展•1.高速化•(1)主轴转速的高速化•1)选用陶瓷轴承•2)主轴轴承采用预紧量可调装置•3)改进主轴轴承润滑、冷却方式•①油气润滑方式•②喷注润滑。这是近年开始采用的新型润滑方式，其原理如图3-1所示。•(2)进给速度的高速化•(3)自动换刀的高速化•(4)自动托盘交换装置的高速化第一节加工中心概述图3-1喷注润滑1-主轴2-主轴电动机3-油温自动控制箱4-油箱5-给油泵6-节流阀7-流量计8-排油泵第一节加工中心概述•2．进一步提高精度•(1)机床总体方面•(2)主轴箱方面•(3)X、Y、Z轴进给方面•3.功能更加完善•(1)愈来愈完善的自诊断功能•(2)新式刀具破损检测装置•(3)加工中心复合化趋势•(4)功能更趋完善的数控装置•(5)MAP的利用，柔性制造系统技术的高级化发展返回本章目录第二节立式加工中心•一、立式加工中心基本布局结构形式•中型加工中心应用最普遍的形式是单柱水平刀库布局(图3-2),它是立式加工中心的基本布局方式。图3-2单柱水平刀库布局1-切屑箱2-X轴伺服电机3-Z轴伺服电机4-主轴电动机5-主轴箱6-刀库7-数据柜8-操纵面板9-驱动电柜10-工作台11-滑座12-立柱13-床身14-冷却水箱15-间歇润滑油箱16-机械手第二节立式加工中心•垂直刀闸式布局多用在小型和经济型立式加工中心(图3-3)。图3-3垂直刀闸式布局第二节立式加工中心•龙门型布局(图3-4)因其结构刚性好，容易实现热对称性设计，用在小型精密加工中心上，特别是多用在大型、重型立式加工中心上。图3-4龙门型布局第二节立式加工中心•二、JCS-018立式加工中心•这种小型立式加工中心适用于扁平类，盘类，模具等零件的多品种小批量生产，机床外型见图3-5。图3-5JCS-018立式加工中心外型1-床身2-冷却液箱3-驱动电柜4-操纵面板5-主轴箱6-刀库7-机械手8-工作台9-滑座10-X轴伺服电机11-切屑箱12-主轴电动机13-Z轴伺服电动机14-刀库电动机15-立柱16-数控柜17-Y轴伺服电动机18-润滑油箱第二节立式加工中心•1.机床组成•2.主要参数•3.主要机械结构•(1)主轴箱图3-6为主轴箱的结构图。•1)主轴电动机•如图3—7所示。图中，实线为电动机的特性，虚线为主轴的特性。•2)传动带•电动机的最大输出功率为7.5kW，该机床选用了多联V带。这种V带有双联和三联两种，每种都有3种不同的截面，如图3-8所示。•3)主轴前支承•4)刀具夹紧机构。如图3—6所示。第二节立式加工中心图3-6JCS-018主轴箱的结构图1-拉钉2-拉杆3-带轮4-碟形弹簧5-锁紧螺母6-调整垫7-螺旋弹