數(shù) 控 技 術(shù) 編 程

數(shù) 控 技 術(shù) 編 程,第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)及主軸部件,第三節(jié) 數(shù)控機床的進給系統(tǒng),第四節(jié) 數(shù)控機床回轉(zhuǎn)工作臺,第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動換刀系統(tǒng),第六節(jié) 數(shù)控加工用輔助裝置,第二章 數(shù)控機床的結(jié)構(gòu),第一節(jié) 數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)要求,為了提高數(shù)控機床的生產(chǎn)效率，擴大其工藝范圍，對于數(shù)控機床的進給運動除了沿坐標(biāo)軸X、Y、Z三個方向的直線進給運動之外，常常還需要有繞X、Y、Z軸的圓周進給運動。,通常數(shù)控機床的圓周進給運動，可以實現(xiàn)精確的自動分度改變工件相對于主軸的位置，以便分別加工各個表面，這對箱體零件的加工帶來了便利。對于自動換刀的多工序數(shù)控機床來說，回轉(zhuǎn)工作臺已成為一個不可缺少的部件。,第二章第四節(jié)數(shù)控機床回轉(zhuǎn)工作臺,一、 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺二、 分度工作臺,數(shù)控機床中常用的回轉(zhuǎn)工作臺有數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺和分度工作臺。,一、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺,數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鏜床和銑床。從外形上看它與分度工作臺沒有多大差別，但在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功用上則有較大的不同。如圖所示數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺由傳動系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪夾緊裝置等組成。,數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺（圖）是由電液步進電動機1驅(qū)動，經(jīng)齒輪2和4帶動蝸輪8，通過蝸桿10使工作臺回轉(zhuǎn)。為了盡量消除反向間隙和傳動間隙，通過調(diào)整偏心環(huán)3來消除齒輪2和4嚙合側(cè)隙。齒輪4與蝸桿9是靠楔形拉緊圓柱銷5（A一A剖面）來連接。這種連接方式能消除軸與套的配合間隙。蝸桿9采用螺距漸厚蝸桿，通過移動蝸桿的軸向位置來調(diào)節(jié)間隙。,（圖）測蝸桿的左右兩側(cè)具有不同的螺距因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍能保持正確的嚙合。調(diào)整時松開螺母7的鎖緊螺釘8使壓塊6與調(diào)整套松開。然后轉(zhuǎn)動調(diào)整套11帶動蝸桿9作軸向移動。調(diào)整后鎖緊調(diào)整套11和楔形圓柱銷5。蝸桿的左右兩端都有雙列滾針軸承支承，左端為自由端可以伸縮以消除溫度變化的影響，右端裝有兩個推球軸承能軸向定位。,（圖）當(dāng)工作臺靜止時，必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部裝有八對夾緊塊12及13，散在底座上均布著八個小液壓缸14，夾緊液壓缸14的上腔通入壓力油，使活塞向下運動，通過鋼球17撐開夾緊塊12及13，將蝸輪夾緊。當(dāng)工作臺需要回轉(zhuǎn)時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，夾緊液壓缸14上腔的油流回油箱，鋼球17在彈簧16的作用下向上抬起，夾緊塊12和13松開蝸輪，這時蝸輪和回轉(zhuǎn)工作臺可按照控制系統(tǒng)的指令作回轉(zhuǎn)運動?；剞D(zhuǎn)工作臺的導(dǎo)軌面由大型滾柱軸承支承，并由圓錐滾子軸承及圓錐孔雙列圓柱滾子軸承保持準(zhǔn)確的回轉(zhuǎn)中心。,（圖）數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的導(dǎo)軌面由大型滾柱軸承支承，并由圓錐滾柱軸承及雙列向心圓核滾子軸承保持回轉(zhuǎn)中心的準(zhǔn)確。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)有零點，當(dāng)它作回零運動時首先由安裝在蝸輪上的擋塊碰撞限位開關(guān)。使工作臺減速，然后通過感應(yīng)塊和無觸點開關(guān)的作用使工很自準(zhǔn)確的停在零點位置上。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，可由光柵18進行讀數(shù)控制，因此能夠達到較高的分度精度。,如圖為一個完整的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。,二、分度工作臺,分度工作臺是按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，在需要分度時工作臺連同工件回轉(zhuǎn)規(guī)定的角度，有時也可采用手動分度。分度工作臺只能夠完成分度運動而不能實現(xiàn)圓周運動，并且它的分度運動只能完成一定的回轉(zhuǎn)度數(shù)如 90、60或45等。,1鼠牙盤式分度工作臺,鼠牙盤式分度工作臺主要由工作臺面底座、夾緊液壓缸、分度液壓缸和鼠牙盤等零件組成，其結(jié)構(gòu)如圖所示。鼠牙盤是保證分度精度的關(guān)鍵零件，在每個齒盤的端面有數(shù)目相同的三角形齒。當(dāng)兩個齒盤嚙合時，能自動確定周向和徑向的相對位置。,機床需要進行分度工作時（圖），數(shù)控裝置就發(fā)出指令，電磁鐵控制液壓閥（圖中未示出），使壓力油經(jīng)孔23進入到工作臺7中央的夾緊液壓缸下腔10推動活塞6向上移動，經(jīng)推力軸承5和13將工作臺7抬起，上下兩個鼠齒盤4和3脫離嚙合，與此同時：在工作臺7向上移動過程中帶動內(nèi)齒輪12向上套人齒輪11，完成分度前的準(zhǔn)備工作。,當(dāng)工作臺7上升時（圖） ，推桿2在彈簧力的作用下向上移動，使推桿1能在彈簧作用下向右移動，離開微動開關(guān)S2，使S2復(fù)位，,控制電磁閥（圖中未示出）使壓力油經(jīng)油孔21進入分度油缸左腔19，推動齒條活塞8向右移動，帶動與齒條相嚙合的齒輪11作逆時針方向轉(zhuǎn)動。由于齒輪11已經(jīng)與內(nèi)齒輪12相嚙合，分度臺也將隨著轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度?；剞D(zhuǎn)角度的近似值將由微動開關(guān)和檔塊17控制，開始回轉(zhuǎn)時，擋塊14離開推桿15使微動開關(guān)S1復(fù)位，通過電路互鎖，始終保持工作臺處于上升位置。,當(dāng)工作臺轉(zhuǎn)到預(yù)定位置附近，擋塊17通過16使微動開關(guān)S3工作（圖）。控制電磁閥開啟使壓力油經(jīng)油孔22進入到壓緊液壓缸上腔9。活塞3帶動工作臺7下降，上鼠齒盤4與下鼠齒盤3在新的位置重新嚙合，并定位壓緊。液壓缸下腔10的回油經(jīng)節(jié)流間可限制工作臺的下降速度，保護齒面不受沖擊。,當(dāng)分度工作臺下降時（圖） ，通過推桿2及1的作用啟動微動開關(guān)S2，分度液壓缸右腔18通過油孔20進壓力油，活塞齒條8退回。齒輪11順時針方向轉(zhuǎn)動時帶動擋塊17及14回到原處為下一次分度工作作好準(zhǔn)備。此時內(nèi)齒輪12已同齒輪11脫開，工作臺保持靜止?fàn)顟B(tài)。,鼠齒盤式分度工作臺的優(yōu)點是：定位剛度好，重復(fù)定位精度高，分度精度可達（0.5-3）結(jié)構(gòu)簡單。缺點是：鼠齒盤制造精度要求很高，且不能任意角度分度，它只能分度能除盡鼠齒盤齒數(shù)的角度。這種工作臺不僅可與數(shù)控機床做成一體，也可作為附件使用，廣泛應(yīng)用于各種加工和測量裝置中。,2.定位銷式分度工作臺,如圖所示是自動換刀數(shù)控臥式鏡銑床的分度工作臺。,分度工作臺（圖）1位于長方形工作臺10的中間，在不單獨使用分度工作臺1時，兩個工作臺可以作為一個整體工作臺來使用。,這種工作臺的定位分度主要靠定位銷和定位孔來實現(xiàn)。在工作臺1的底部均勻分布著八個削邊圓柱定位銷7，在工作臺底座21上制有一個定位孔襯套6以及供定位銷移動的環(huán)形槽。其中只能有一個定位銷7進入定位襯套6中，其余七個定位銷則都在環(huán)形槽中。因為八個定位銷在圓周上均勻分布，之間間隔為45度，因此工作臺只能作二、四、八等分的分度運動。,分度時（圖） ，數(shù)控裝置發(fā)出指令，由電磁閥控制下底座13上的六個均勻分布鎖緊液壓缸8（圖中只示出一個）中的壓力油經(jīng)環(huán)形槽流向油箱，活塞11被彈簧12頂起，工作臺1處于松開，與此同時，間隙消除液壓缸5卸荷，壓力油經(jīng)管道18流入中央液壓缸17，使活塞16上升,通過螺柱15由支座4把止推軸承20向上抬起，頂在底座21上，通過螺釘3、錐套2使工作臺1抬起。固定在工作臺面上的定位銷7從定位套6中拔出，作好分度前的準(zhǔn)備工作。,工作臺1抬起之后，數(shù)控裝置在發(fā)出指令使液壓馬達轉(zhuǎn)動，驅(qū)動兩對減速齒輪（圖中未示出），帶動固定在工作臺1下面的大齒輪9回轉(zhuǎn)，進行分度。,在大齒輪9上每45間隔設(shè)置一擋塊。分度時，工作臺先快速回轉(zhuǎn)，當(dāng)定位銷即將進入規(guī)定位置時，擋塊碰撞第一個限位開關(guān)貨發(fā)出信號使工作臺減速，當(dāng)擋塊碰撞第二個限位開關(guān)時，工作臺停上回轉(zhuǎn)，此刻相應(yīng)的定懂銷7正好對準(zhǔn)定位孔襯套6。分度工作臺的回轉(zhuǎn)速度由液壓馬達和液壓系統(tǒng)中的單向節(jié)流間來調(diào)節(jié)。,完成分度后（圖），數(shù)控裝置發(fā)出信號使中央液壓缸17卸荷，工作臺1靠自重下降。相應(yīng)的定位銷專插入定位孔襯套6中，完成定位工作。定位完畢后消除間隙液壓缸5通入壓力油，活塞向上頂住工作臺1消除徑向間隙。然后使鎖緊液壓缸8的上腔通入壓力油，推動活塞桿11下降，通過活塞桿上的T形頭壓緊工作臺。至此分度工作全部完成，機床可以進行下面工序的加工。,工作臺的回轉(zhuǎn)軸支承是滾針軸承19和徑向有1：12錐度的加長型圓錐孔雙列圓位級子軸承14 （圖）。軸承19裝在支座4內(nèi)，能隨支座4作上升或下降移動。當(dāng)工作臺抬起時，支座4所受推力的一部分由推力軸承20承受，這就有效地減少了分度工作臺回轉(zhuǎn)時的摩擦力矩，使轉(zhuǎn)動更加靈活。軸承14內(nèi)環(huán)由螺釘3固定在支座4上，并可以帶著滾柱在加長的外環(huán)內(nèi)作15mm的軸向移動。當(dāng)工作臺回轉(zhuǎn)時它就是回轉(zhuǎn)中心。,第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)及主軸部件,第三節(jié) 數(shù)控機床的進給系統(tǒng),第四節(jié) 數(shù)控機床回轉(zhuǎn)工作臺,第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動換刀系統(tǒng),第六節(jié) 數(shù)控加工用輔助裝置,第二章 數(shù)控機床的結(jié)構(gòu),第一節(jié) 數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)要求,一、 數(shù)控加工使用的刀具二、 自動換刀系統(tǒng),第二章第五節(jié)數(shù)控加工使用的刀具及自動換刀系統(tǒng),一、數(shù)控加工使用的刀具,數(shù)控機床所用刀具的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化、編程前刀具的選用以及加工前刀具的預(yù)調(diào)整等都尤為重要。數(shù)控機床能否發(fā)揮其最大效益，數(shù)控加工用刀具的正確選擇和使用成為非常重要的因素。用回轉(zhuǎn)型刀具的數(shù)控加工，使用的刀具類型繁多，但通常都是由連接主軸刀柄、中間接桿和適用刀具三部分組成。,回轉(zhuǎn)型標(biāo)準(zhǔn)的連接主軸刀柄與主軸孔大多數(shù)是錐度為7:24的錐面。如圖。,為了便于適用的標(biāo)準(zhǔn)化刀具在加工前對其軸向尺寸進行預(yù)調(diào)整和加工不同零件時便于快速更換，可采用可調(diào)整長度的中間接桿。如圖。,二、自動換刀系統(tǒng),為了進一步減少非切削時間，數(shù)控機床正朝著在一臺數(shù)控機床的一次裝夾中完成多工序加工的方向發(fā)展，這類機床必須帶有自動換刀系統(tǒng)，通常稱為數(shù)控加工中心機床，簡稱加工中心。自動換刀系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足換刀時間短、刀具重復(fù)定位精度高、足夠的刀具儲存量、刀庫占地面積小以及安全可靠等基本要求。,1、自動換刀裝置的形式,各類數(shù)控機床的自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機床的型式、工藝范圍及刀具的種類和數(shù)量等。這種裝置主要可以分為以下幾種形式：（1）回轉(zhuǎn)刀架換刀這是一種最簡單的自動換刀裝置?；剞D(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的強度和剛性，以承受粗加工時的切削抗力，且更有必要選擇可靠的刀具定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位之后，具有盡可能高的重復(fù)定位精度。,回轉(zhuǎn)刀架的全部動作由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥進行控制，它的動作分為四個步驟，如圖：,1)刀架抬起，2）刀架轉(zhuǎn)位，3）刀架壓緊，4）轉(zhuǎn)位油缸復(fù)位。,（2）主軸頭轉(zhuǎn)位換刀在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機床中，使主軸頭轉(zhuǎn)位是一種比較簡單的換刀方式。如圖。,車削加工中心要求在已完成加工的回轉(zhuǎn)表面上再加工出一些小平面、凹槽、鉆孔和螺紋等，在一次裝夾中全部加工。,要求轉(zhuǎn)塔頭能在各個工位提供多種軸線的回轉(zhuǎn)運動，如圖為十工位轉(zhuǎn)塔頭。,較先進的轉(zhuǎn)塔頭的轉(zhuǎn)位時間可以小于1s，重復(fù)定位精度為0.002mm。,（3）帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)由刀庫和刀具交換機構(gòu)組成，目前它是加工中心機床上應(yīng)用最廣泛的換刀方法。,為了縮短換刀時間，還出現(xiàn)了另一種帶刀庫的多主軸換刀系統(tǒng)，如圖。,2、刀庫及刀具的選擇方式,（1）刀庫 刀庫是自動換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局及具體結(jié)構(gòu)對數(shù)控機床的設(shè)計有很大的影響。,根據(jù)刀庫所需要的容量和取刀方式，可以將刀庫設(shè)計成多種形式，如圖。,在設(shè)計多工序自動換刀數(shù)控機床時，應(yīng)當(dāng)合理地確定刀庫的容量。如圖。,（2）刀具的選擇方式1）順序選擇方式，2）刀具編碼方式，如圖。,3）刀座編碼方式（可分為永久性編碼和臨時性編碼兩種），如圖。,3、刀具交換裝置刀具的交換方式通常分為由刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)刀具交換和采用機械手交換刀具兩類。,由刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)刀具交換的換刀時間比較長，但該自動換刀方式的最大優(yōu)點是省去了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的換刀機械手，提高了換刀的可靠性。,采用機械手進行刀具交換的方式應(yīng)用得最為廣泛，這是因為機械手換刀有很大的靈活性，而且可以減少換刀時間。,雙臂機械手中最常見的幾種結(jié)構(gòu)如圖：,如圖為雙刀庫機械手換刀裝置，特點是用兩個單臂機械手進行工作，因而機械手的工作行程縮短，節(jié)省了換刀時間，而且刀庫布局合理。,第二節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)及主軸部件,第三節(jié) 數(shù)控機床的進給系統(tǒng),第四節(jié) 數(shù)控機床回轉(zhuǎn)工作臺,第五節(jié) 數(shù)控加工使用的刀具及自動換刀系統(tǒng),第六節(jié) 數(shù)控加工用輔助裝置,第二章 數(shù)控機床的結(jié)構(gòu),第一節(jié) 數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)要求,一、 數(shù)控加工用夾具二、 刀具預(yù)調(diào)儀,在數(shù)控加工中，工藝裝備是不可缺少的重要輔助裝置，包括夾具和預(yù)調(diào)儀。,第二章第六節(jié)數(shù)控加工用輔助裝置,一、數(shù)控加工用夾具,數(shù)控加工中的夾具除了一般要求外，還必須注意一些特殊要求：,（1）由于數(shù)控加工中的零件多為多品種小批量生產(chǎn)，不宜用專用夾具，而盡可能適用標(biāo)準(zhǔn)化的通用或組合夾具，以減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，降低生產(chǎn)成本。（2）夾具的定位和夾緊必須可靠，以滿足數(shù)控加工的精度要求和安全生產(chǎn)。（3）盡可能在一次裝夾中進行多個表面的多工序加工，減少零件的重新安裝次數(shù)。（4）夾緊件的位置必須考慮避讓與刀具的碰撞。,組合夾具是數(shù)控加工中較常用的工具裝備，它是用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的元件拼裝而成的。還可以用標(biāo)準(zhǔn)模塊來組裝夾具。標(biāo)準(zhǔn)模塊是一些四周帶T形槽或網(wǎng)格孔系的平板、長方體或立方體。,在由數(shù)控加工中心機床組成的自動生產(chǎn)線或柔性制造系統(tǒng)（FMS）中，普遍使用隨行夾具，也稱工件托盤。操作者將零件裝夾到隨行夾具之后，自動傳送系統(tǒng)便將帶有工件的隨行夾具依次送入每一個加工工位。加工完畢之后，由操作者拆卸工件，清理隨行夾具之后重新裝上新的待加工零件。,二、刀具預(yù)調(diào)儀,刀具預(yù)調(diào)儀可以把加工前刀具的準(zhǔn)備工作盡量不占用機床的工時，即把測定和調(diào)整刀具相對于刀架或刀柄基準(zhǔn)尺寸的工作預(yù)先在刀具預(yù)調(diào)儀