數(shù)控車工入門知識

1、第1章 數(shù)控車工入門知識,本章概述 本章主要講述了數(shù)控車床的發(fā)展歷程，從產(chǎn)生到發(fā)展，還簡述了數(shù)控車床的分類;最后講解了數(shù)控車床的組成及特點和數(shù)控車床的工作過程及加工對象. 教學目標 1.了解數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展歷程。 2.了解車床的分類。 3.掌握數(shù)控車床的組成及特點。 4.了解車床的工作原理。 5.掌握數(shù)控車床的主要加工對象。,下一頁,第1章 數(shù)控車工入門知識,1.1數(shù)控機床的發(fā)展歷程 1.2數(shù)控車床的分類 1.3數(shù)控車床的組成及特點 1.4數(shù)控車床的工作過程及加工對象 1.5練習,1.1數(shù)控機床的發(fā)展歷程,1.1.1數(shù)控與數(shù)控機床的概念 數(shù)控(Numerical Control,NC)技術(shù)

2、是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設(shè)備動作控制的技術(shù)。數(shù)控一般是采用通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C實現(xiàn)數(shù)字程序控制，因此數(shù)控也稱為計算機數(shù)控(Computer Numerical Control,CNC )國外一般都稱為CNC，很少再用NC這個概念了。 數(shù)控技術(shù)的機床，就是采用了數(shù)控技術(shù)的車床;或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。從數(shù)控車床應(yīng)用來說就是將加工零件過程所需的如主軸開和停、刀具移動和切削加工、松夾工件、換刀具位、主軸變速、開停切削等各種操作和工序步驟，以及刀具與工件之間的速度、方向等相對位移量都用數(shù)字化的代碼來表示，將這些代碼輸人數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)對輸人的代碼進行處理與運算后發(fā)出

3、各種指令控制伺服系統(tǒng)或其他輔助裝置，使機床自動完成各種動作從而加工出所需的零件。,返回,下一頁,上一頁,1.1數(shù)控機床的發(fā)展歷程,1.1.2數(shù)控機床的產(chǎn)生 在現(xiàn)代機械制造業(yè)中，按年生產(chǎn)數(shù)量的多少，可分為單件小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)，三種生產(chǎn)方式要相應(yīng)采用不同的設(shè)備，以求獲得良好的經(jīng)濟效益。 在機械制造中，有15%一50%屬于單件小批量生產(chǎn)，一般多采用普通機床加工。這對一般工人的技術(shù)水平要求較高，且手工操作機床，生產(chǎn)效率難以提高。特別是對一些精密復雜的零件，在普通機床加工時，困難較多，有的甚至難以實現(xiàn)，為了解決對復雜零件加工的自動化問題，過去人們采用帶靠模的仿形機床進行加工，但模具的制造、安

4、裝、調(diào)整都要付出大量的手工勞動，而且加工零件的精度要直接受到模具自身精度的影響。,上一頁,返回,下一頁,1.1數(shù)控機床的發(fā)展歷程,實際上，數(shù)控機床的產(chǎn)生與計算機的誕生密切相關(guān)。1946年，世界上第一臺電子計算機產(chǎn)生了，人們開始設(shè)想能否用電子計算機來協(xié)助人類解決復雜零件的加工問題。1952年試制成功了世界上第一臺由電子計算機控制的三坐標立式銑床。后來，經(jīng)過改進并發(fā)展自動編程技術(shù)研究，于1955年進人實用階段，投產(chǎn)了100臺類似產(chǎn)品，這對于加工復雜曲線、曲面和美國飛機工業(yè)的發(fā)展起了重要的作用。 人們把電子計算機以數(shù)字指令方式控制機床動作的技術(shù)稱為數(shù)字控制技術(shù)，簡稱數(shù)控，采用數(shù)控技術(shù)的機床，稱為數(shù)控

5、機床。國際信息聯(lián)盟第五技術(shù)委員會對數(shù)控機床做了如下定義:數(shù)控機床是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。定義中的控制系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)。,下一頁,上一頁,返回,1.1數(shù)控機床的發(fā)展歷程,我國自1958年由清華大學和北京機床研究所聯(lián)合研制國內(nèi)第一臺101數(shù)控機床以來，數(shù)控技術(shù)發(fā)展較快。特別是改革開放以來，由于引進國外的數(shù)控和伺服系統(tǒng)，使我國數(shù)控機床在品種、數(shù)量和質(zhì)量方面都得到迅速發(fā)展。1986年，我國數(shù)控機床開始進人國際市場，從20世紀90年代起，數(shù)控機床已向高檔方向發(fā)展。如圖1-1所示為我國第一臺數(shù)控車床。 1.1.3數(shù)控機床的發(fā)展 數(shù)控機床自

6、誕生已有50多年的時間了。隨著電子元器件的更新?lián)Q代，數(shù)控系統(tǒng)也不斷發(fā)展，特別是超大規(guī)模成電路技術(shù)和微處理器引人數(shù)控系統(tǒng)，以及直流伺服和交流伺服驅(qū)動技術(shù)的成熟，大大推動了數(shù)控機床的發(fā)展。今天的數(shù)控機床已發(fā)展成為一種高度機電一體化的產(chǎn)品。,上一頁,下一頁,返回,1.1數(shù)控機床的發(fā)展歷程,為了滿足市場和科學技術(shù)發(fā)展的需要，為了達到現(xiàn)代制造技術(shù)對數(shù)控技術(shù)提出的更高的要求，數(shù)控機床未來仍然繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向發(fā)展。 1.開放式 為適應(yīng)數(shù)控進線、聯(lián)網(wǎng)、普及型個性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速發(fā)展的要求，最重要的發(fā)展趨勢是體系結(jié)構(gòu)的開放性，設(shè)計生產(chǎn)開放式的

7、數(shù)控系統(tǒng)，例如美國及日本發(fā)展開放式數(shù)控的計劃等。 2.基于PC的第六代方向 基于PC所具有的開放性、低成本、軟硬件資源豐富等特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔數(shù)控的任務(wù)。PC機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠程通信、遠程診斷和維修將更加普遍。,上一頁,下一頁,返回,1.1數(shù)控機床的發(fā)展歷程,3.高速化、高效化 機床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生

8、產(chǎn)有廣泛的適用性。20世紀90年代以來，隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅(qū)動進給部件以及高性能控制系統(tǒng)(含監(jiān)控系統(tǒng))和防護裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決，歐、美、日各國爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機床，加快機床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元(電主軸，轉(zhuǎn)速15 000一100 OOOr/min)、高速且高力p/減速度的進給運動部件(快移速度60一120m/min，切削進給速度高達60m/min )、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達到了新的技術(shù)水平。 根據(jù)高效率、大批量生產(chǎn)需求和電子驅(qū)動技術(shù)的飛速發(fā)展，高速直線電

9、機的推廣應(yīng)用，開發(fā)出一批高速、高效的高速響應(yīng)的數(shù)控機床以滿足汽車、農(nóng)機等行業(yè)的需求。還由于新產(chǎn)品更新?lián)Q代周期加快，模具、航空、軍事等工業(yè)的加工零件不但復雜而且品種增多。,下一頁,上一頁,返回,1.1數(shù)控機床的發(fā)展歷程,4.高精度化 精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是為了提高普通機電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，減少其裝配時的工作量從而提高裝配效率的需要。從精密加工發(fā)展到超精密加工(特高精度加工)，是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級( 10nm)，其應(yīng)用范圍日趨廣泛。超精密加工主要包括超精密切削(車、銑)、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工(三束加工

10、及微細電火花加工、微細電解加工和各種復合加工等)。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，對超精密加工技術(shù)不斷提出了新的要求。新材料及新零件的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機床，完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù)，以適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展。,上一頁,下一頁,返回,1.1數(shù)控機床的發(fā)展歷程,隨著高新技術(shù)的發(fā)展和對機電產(chǎn)品性能與質(zhì)量要求的提高，機床用戶對機床加工精度的要求也越來越高。為了滿足用戶的需要，近10多年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由正負10um提高到正負5um，精密級加工中心的加工精度則從正負3-5um提高到正負1-1.5um。 5.高可靠性 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性

11、在一個數(shù)量級以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是適度可靠，因為是商品，受性能價格比的約束。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率P(t)=99%以上的話，則數(shù)控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3 000小時。MTBF大于3 000小時，對于由不同數(shù)量的數(shù)控機床構(gòu)成的無人化工廠差別就大多了，我們只對一臺數(shù)控機床而言，如主機與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1的話(數(shù)控的可靠比主機高一個數(shù)量級)。此時數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33 333. 3小時，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的MTBF就必須大于10萬小時。,上一頁,下一頁,返回,1.1數(shù)控機床的發(fā)展歷

12、程,6.智能化 隨著人工智能在計算機領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面。 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。 引入專家系統(tǒng)指導加工將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。 引入故障診斷專家系統(tǒng) 智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置可以通過自動識別負載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運行。,上一頁,返回,1.2數(shù)控車床的分類,數(shù)控車床可分為臥式和立式兩大類。臥式車床又有水平導軌和傾斜導軌兩種。檔次較高的數(shù)

13、控臥車一般都采用傾斜導軌。按刀架數(shù)量分類，又可分為單刀架數(shù)控車床和雙刀架數(shù)控車，前者是兩坐標控制，后者是四坐標控制。雙刀架臥車多數(shù)采用傾斜導軌。 數(shù)控車床與普通車床一樣，也是用來加工零件旋轉(zhuǎn)表面的。一般能夠自動完成外圓柱面圓錐面、球面以及螺紋的加工，還能加工一些復雜的回轉(zhuǎn)面，如雙曲面等。車床和普通車床的工件安裝方式基本相同，為了提高加工效率，數(shù)控車床多采用液壓、氣動和電動卡盤。 數(shù)控車床的外形與普通車床相似，即由床身、主軸箱、刀架、進給系統(tǒng)、冷卻和潤滑系統(tǒng)等部分組成。數(shù)控車床的進給系統(tǒng)與普通車床有質(zhì)的區(qū)別，傳統(tǒng)普通車床有進給箱和交換齒輪架，而數(shù)控車床是直接用伺服電機通過滾珠絲杠驅(qū)動溜板和刀架實

14、現(xiàn)進給運動，因而進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡化。,下一頁,返回,1.2數(shù)控車床的分類,數(shù)控車床品種繁多，規(guī)格不一，可按如下方法進行分類。 1.2.1按車床主軸位置分類 (1)立式數(shù)控車床立式數(shù)控車床簡稱為數(shù)控立車，其車床主軸垂直于水平面，一個直徑很大的圓形工作臺，用來裝夾工件。這類機床主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對較小的大型復雜零件，如圖1-2所示。 (2)臥式數(shù)控車床臥式數(shù)控車床又分為數(shù)控水平導軌臥式車床和數(shù)控傾斜導軌臥式車床。其傾斜導軌結(jié)構(gòu)可以使車床具有更大的剛性，并易于排除切屑，如圖1-3所示。 1.2.2 按加工零件的基本類型分類 (1)卡盤式數(shù)控車床這類車床沒有尾座，適合車削盤類(含短

15、軸類)零件。夾緊方式多為電動或液動控制，卡盤結(jié)構(gòu)多具有可調(diào)卡爪或不淬火卡爪(即軟卡爪)。 (2)頂尖式數(shù)控車床這類車床配有普通尾座或數(shù)控尾座，適合車削較長的零件及直徑不太大的盤類零件。,上一頁,下一頁,返回,1.2數(shù)控車床的分類,1.2.3按刀架數(shù)量分類 (1)單刀架數(shù)控車床數(shù)控車床一般都配置有各種形式的單刀架，如四工位臥動轉(zhuǎn)位刀架或多工位轉(zhuǎn)塔式自動轉(zhuǎn)位刀架。 (2)雙刀架數(shù)控車床這類車床的雙刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。 1.2.4按功能分類 (1)經(jīng)濟型數(shù)控車床采用步進電動機和單片機對普通車床的進給系統(tǒng)進行改造后形成的簡易型數(shù)控車床，成本較低，但自動化程度和功能都比較差，車削加工

16、精度也不高，適用于要求不高的回轉(zhuǎn)類零件的車削加工。 (2)普通數(shù)控車床根據(jù)車削加工要求在結(jié)構(gòu)上進行專門設(shè)計并配備通用數(shù)控系統(tǒng)而形成的數(shù)控車床，數(shù)控系統(tǒng)功能強，自動化程度和加工精度也比較高，適用于一般回轉(zhuǎn)類零件的車削加工。這種數(shù)控車床可同時控制兩個坐標軸，即X軸和z軸。,上一頁,下一頁,返回,1.2數(shù)控車床的分類,(3)車削加工中心在普通數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，增加了C軸和動力頭，更高級的數(shù)控車床帶有刀庫，可控制X,Z和C三個坐標軸，聯(lián)動控制軸可以是(X,Z),(X,C)或(Z,C)。由于增加了C軸和銑削動力頭，這種數(shù)控車床的加工功能大大增強，除可以進行一般車削外，可以進行徑向和軸向銑削、曲面銑削、中

17、心線不在零件回轉(zhuǎn)中心的孔和徑向孔的鉆削等加工，其他分類方法: 按數(shù)控系統(tǒng)的不同控制方式等指標，數(shù)控車床可以分很多種類，如直線控制數(shù)控車床，兩主軸控制數(shù)控車床等;按特殊或?qū)ｉT工藝性能可分為螺紋數(shù)控車床、活塞數(shù)控車床、曲軸數(shù)控車床等多種。,上一頁,返回,1.3數(shù)控車床的組成及特點,1.3.1數(shù)控車床的組成 雖然數(shù)控車床種類較多，但一般均由車床主體、數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)三大部分組成。如圖1-4所示，是數(shù)控車床的基本組成方框圖。 1.車床主體 除了基本保持普通車床傳統(tǒng)布局形式的部分經(jīng)濟型數(shù)控車床外，目前大部分數(shù)控車床均已通過專門設(shè)計并定型生產(chǎn)。 (1)主軸數(shù)控車床主軸的回轉(zhuǎn)精度，直接影響到零件的加工精度

18、;其功率大小、回轉(zhuǎn)速度影響到加工的效率;其同步運行、自動變速及定向準停等要求，影響到車床的自動化程度。,下一頁,返回,1.3數(shù)控車床的組成及特點,(2)主軸箱具有有級自動調(diào)速功能的數(shù)控車床，其主軸箱內(nèi)的傳動機構(gòu)已經(jīng)大大簡化;具有無級自動調(diào)速(包括定向準停)的數(shù)控車床，起機械傳動變速和變向作用的機構(gòu)已經(jīng)不復存在了，其主軸箱也成了“軸承座”及“潤滑箱”的代名詞;對于改造式(具有手動操作和自動控制加工雙重功能)數(shù)控車床，則基本上保留其原有的主軸箱。 (3)導軌數(shù)控車床的導軌是保證進給運動準確性的重要部件。它在很大程度上影響車床的剛度、精度及低速進給時的平穩(wěn)性，是影響零件加工質(zhì)量的重要因素之一。除部分

19、數(shù)控車床仍沿用傳統(tǒng)的滑動導軌(金屬型)外，定型生產(chǎn)的數(shù)控車床已較多地采用貼塑導軌。這種新型滑動導軌的摩擦系數(shù)小，其耐磨性、耐腐蝕性及吸震性好，潤滑條件也比較優(yōu)越。,上一頁,下一頁,返回,1.3數(shù)控車床的組成及特點,(4)機械傳動機構(gòu)除了部分主軸箱內(nèi)的齒輪傳動等機構(gòu)外，數(shù)控車床已在原普通車床傳動鏈的基礎(chǔ)上，作了大幅度的簡化。如取消了掛輪箱、進給箱、溜板箱及其絕大部分傳動機構(gòu)，而僅保留了縱、橫進給的螺旋傳動機構(gòu)，并在驅(qū)動電動機至絲杠間增設(shè)了(少數(shù)車床未增設(shè))可消除其側(cè)隙的齒輪副。 螺旋傳動機構(gòu)數(shù)控車床中的螺旋副，是將驅(qū)動電動機所輸出的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成刀架在縱、橫方向上直線運動的運動副。構(gòu)成螺旋傳動機

20、構(gòu)的部件，一般為滾珠絲杠副，如圖1 -5所示。 滾珠絲杠副的摩擦隊力小，可消除軸向間隙及預(yù)緊，故傳動效率及精度高，運動穩(wěn)定，動作靈敏。但結(jié)構(gòu)較復雜，制造技術(shù)要求較高，所以成本也較高。另外，自行調(diào)整其間隙大小時，難度亦較大。,上一頁,下一頁,返回,1.3數(shù)控車床的組成及特點,齒輪副在較多數(shù)控車床的驅(qū)動機構(gòu)中，其驅(qū)動電動機與進給絲杠間設(shè)置有一個簡單的齒輪箱(架)。齒輪副的主要作用是，保證車床進給運動的脈沖當量符合要求，避免絲杠可能產(chǎn)生的軸向竄動對驅(qū)動電動機的不利影響。 (5)自動轉(zhuǎn)動刀架除了車削中心采用隨機換刀(帶刀庫)的自動換刀裝置外，數(shù)控車床一般帶有固定刀位的自動轉(zhuǎn)位刀架，有的車床還帶有各種形

21、式的雙刀架。 (6)檢測反饋裝置檢測反饋裝置是數(shù)控車床的重要組成部分，對加工精度、生產(chǎn)效率和自動化程度有很大影響。檢測裝置包括位移檢測裝置和工件尺寸檢測裝置兩大類，其中工件尺寸檢測裝置又分為機內(nèi)尺寸檢測裝置和機外尺寸檢測裝置兩種。工件尺寸檢測裝置僅在少量的高檔數(shù)控車床上配用。,上一頁,下一頁,返回,1.3數(shù)控車床的組成及特點,(1)對刀裝置除了極少數(shù)專用性質(zhì)的數(shù)控車床外，普通數(shù)控車床幾乎都采用了各種形式的自動轉(zhuǎn)位刀架，以進行多刀車削。這樣，每把刀的刀位點在刀架上安裝的位置，或相對于車床固定原點的位置，都需要對刀、調(diào)整和測量，并以確認，以保證零件的加工質(zhì)量。 2.數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng) 數(shù)控車床與普

22、通車床的主要區(qū)別就在于是否具有數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)這兩大部分。如果說，數(shù)控車床的檢測裝置相當于人的眼睛，那么，數(shù)控裝置相當于人的大腦，伺服系統(tǒng)則相當于人的雙手。這樣，就不難看出這兩大部分在數(shù)控車床中所處的重要位置了。,上一頁,下一頁,返回,1.3數(shù)控車床的組成及特點,(1)數(shù)控裝置數(shù)控裝置的核心是劉算機及其軟件，它在數(shù)控車床中起“指揮”作用:數(shù)控裝置接收由加工程序送來的各種信息，并經(jīng)處理和調(diào)配后，向驅(qū)動機構(gòu)發(fā)出執(zhí)行命令;在執(zhí)行過程中，其驅(qū)動、檢測等機構(gòu)同時將有劃言息反饋給數(shù)控裝置，以便經(jīng)處理后發(fā)出新的執(zhí)行命令。 (2)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)準確地執(zhí)行數(shù)控裝置發(fā)出的命令，通過驅(qū)動電路和執(zhí)行元件(如步進電

23、機等)，完成數(shù)控裝置所要求的各種位移。 1.3.2 數(shù)控車床的特點 1.數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點 與普通車床相比，數(shù)控車床除具有數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)外，數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)還具有以下特點。 (1)運動傳動鏈如圖1-6所示，數(shù)控車床上有沿縱、橫兩個坐標軸方向的運動是通過伺服系統(tǒng)完成，即由驅(qū)動電機、進給絲杠、床鞍及中滑板，免去了普通車床的主軸電機、主軸箱一掛輪箱、進給箱、溜板箱、床鞍及中滑板的冗長的傳動鏈，用伺服電機直接與絲杠連接帶動,上一頁,下一頁,返回,1.3數(shù)控車床的組成及特點,刀架運動，伺服電機與絲杠間也可以用同步皮帶副或齒輪副連接。另外，對于無級自動調(diào)速的數(shù)控車床.其卞軸箱中較復雜的傳動鋅也變得極為簡

24、單了。 (2)數(shù)控車床的刀架移動一般采用滾珠絲杠副，輕拖動滾珠絲杠副是數(shù)控車床的關(guān)鍵機械部件之一，滾珠絲杠兩端安裝的滾動軸承是專用軸承，它的壓力角比常用的向心推力球軸承要大得多。這種專用軸承配對安裝，是選配的，最好在軸承出廠時就是成對的。 (3)運動副的耐磨性好，摩擦損失小，潤滑充分，拖動輕便要實現(xiàn)高精度的加工，各運動部件在頻繁的運行過程中，必須動作靈敏，低速運行時無爬行。因此，對其移動副和螺旋副的結(jié)構(gòu)、材料等各方面均有較高要求，并多采用油霧自動潤滑形式。,上一頁,下一頁,返回,1.3數(shù)控車床的組成及特點,(4)總體結(jié)構(gòu)剛性好，抗振性好數(shù)控車床的總體結(jié)構(gòu)主要指機械結(jié)構(gòu)，如床身、拖板、刀架等部件

25、。只有剛性好，才能與數(shù)控系統(tǒng)的高精度控制功能相匹配，否則數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)勢將難以發(fā)揮。 (5)數(shù)控車床的冷卻效果好于普通車床，具有加工冷卻充分、防護較嚴密等特點，運轉(zhuǎn)時一般都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。 (6)數(shù)控車床一般還配有自動排屑裝置。 2.數(shù)控車床的加工特點 數(shù)控車床加工和普通車床加工有很多相似的地方，但是數(shù)控加工有其獨特的特點。,上一頁,下一頁,返回,1.3數(shù)控車床的組成及特點,(1)加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定數(shù)控機床的加工過程是由計算機根據(jù)預(yù)先輸人的程序進行控制的，只要信息指令正確，又能保證數(shù)控車床精度，就能避免因操作者技術(shù)水平的差異而引起的產(chǎn)品質(zhì)量的不同。數(shù)控車床本身的重復精度較高，在加工

26、同一批零件時，能保證加工的一致性并有穩(wěn)定的質(zhì)量。另外，數(shù)控車床的加工過程不受人的體力、情緒變化的影響。 (2)加工能力強，柔性程度高在數(shù)控機床上加工零件，主要取決于加工程序。加工不同的零件時，只要重新編制或修改加工程序就可以迅速達到加工要求，而不需調(diào)整機床或機床附件適應(yīng)加工零件的要求，大大縮短了更換機床硬件的技術(shù)準備時間，因此，適合多品種、單件或小批量生產(chǎn)。對于形狀復雜的工件，普通機床幾乎不可能完成，數(shù)控機床通過編制較復雜的程序就可以達到目的，還可用計算機輔助編程或計算機輔助加工，完成一些普通機床很難加工或根本無法加工的精密復雜零件的加工。,上一頁,下一頁,返回,1.3數(shù)控車床的組成及特點,(

27、3)降低勞動強度，改善勞動條件數(shù)控車床加工過程是按事先編制的程序自動完成的，一般情況下，操作者通常進行面板操作、工件的裝卸、刀具的準備、關(guān)鍵工序的中間測量以及觀察機床的運行，不需要進行繁重的重復性的手工操作，體力勞動和緊張程度大為減輕，相應(yīng)地改善了勞動條件。 (4)加工生產(chǎn)率高，加工成本低數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度變化范圍較大，全功能數(shù)控車床還可無級調(diào)速，具有恒轉(zhuǎn)速和恒線速度等功能，加工時每道工序、工步、走刀都可選擇最佳切削用量，使切削參數(shù)最優(yōu)化，充分發(fā)揮工藝系統(tǒng)的潛能。數(shù)控車床移動部件空行程運動速度快，更換工件幾乎不需重新調(diào)整機床，且加工精度比較穩(wěn)定，一般只做首件檢驗和工序間關(guān)鍵尺寸的抽樣

28、檢驗，使安裝時間減少，這樣大大減少了安裝、停機檢驗等輔助生產(chǎn)時間，提高了加工生產(chǎn)率，降低了加工成本，且生產(chǎn)批量越大，加工成本越低。,上一頁,下一頁,返回,1.3數(shù)控車床的組成及特點,(5)良好的經(jīng)濟效益改變數(shù)控車床加工對象時，只需重新編寫加工程序，不需要制造、更換新機床;對于形狀復雜和精度較高的零件，應(yīng)用數(shù)控車床，可相應(yīng)地減少普通車床的類型和臺數(shù)，有效地節(jié)省了設(shè)備投資，有利于企業(yè)更好地發(fā)展再生產(chǎn)。在單件、小批量生產(chǎn)情況下，使用數(shù)控車床加工可以減少調(diào)整、加工、檢驗時間，直接節(jié)省生產(chǎn)費用。數(shù)控加工質(zhì)量穩(wěn)定，可以減少甚至避免廢品的產(chǎn)生，使生產(chǎn)成本進一步下降。此外，數(shù)控車床加工便于實現(xiàn)工序集中管理，簡

29、化物流，降低管理成本，實現(xiàn)高效生產(chǎn)，能夠獲得良好的經(jīng)濟效益。,上一頁,下一頁,返回,1.3數(shù)控車床的組成及特點,3.數(shù)控車床的應(yīng)用特點 數(shù)控車床的應(yīng)用特點如下。 適用于分期進行的輪番生產(chǎn); 適用于多品種、中、小批量的生產(chǎn); 應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的趨勢已逐步形成; 適于新工人的培養(yǎng)，普通車床加工復雜和精密零件時，需要老工人豐富的實踐經(jīng)驗和熟練操作技巧，應(yīng)用數(shù)控車床進行加工，可以使新工人擺脫技術(shù)上的很多束縛，利于人才培養(yǎng)，適應(yīng)高速發(fā)展的需要; 有利于生產(chǎn)和技術(shù)管理水平的提高，數(shù)控車削加工有賴于各種數(shù)字化信息指令，數(shù)控車床為提高生產(chǎn)管理水平提供了科學和準確的依據(jù);同時，加工程序的標準化和生產(chǎn)過程自動化，

30、使管理工作特別適合采用計算機的先進管理。,上一頁,返回,1.4數(shù)控車床的工作過程及加工對象,1.4.1數(shù)控車床的工作過程 數(shù)控車床的工作過程如圖1-7所示。 首先根據(jù)零件加工圖樣進行工藝分析，確定加工方案、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù); 用規(guī)定的程序代碼和格式規(guī)則編寫零件加工程序單，或用自動編程軟件進行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件; 將加工程序的內(nèi)容以代碼形式完整記錄在信息介質(zhì)(如穿孔帶或磁帶)上; 通過閱讀機把信息介質(zhì)上的代碼轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并輸送給數(shù)控裝置。由手工編寫的程序，可以通過數(shù)控機床的操作面板輸入程序，由編程軟件生成的程序，通過計算機的串行通信接口直接傳輸?shù)綌?shù)控機床的數(shù)控單元

31、(MCU);,下一頁,返回,1.4數(shù)控車床的工作過程及加工對象,數(shù)控裝置將所接收的信號進行一系列處理后，再將處理結(jié)果以脈沖信號形式向伺服系統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行的命令; 伺服系統(tǒng)接到執(zhí)行的信息指令后，立即驅(qū)動車床進給機構(gòu)嚴格按照指令的要求進行位移，使車床自動完成相應(yīng)零件的加工。 1.4.2數(shù)控車床加工的主要對象 數(shù)控車床的功能與普通車床相近，主要用來加工軸、盤套等回轉(zhuǎn)體零件表面。通過數(shù)控加工程序的運行，數(shù)控車床可自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進行車槽、鉆孔、擴孔、鉸孔等工作。特別是在車削復雜回轉(zhuǎn)表面和特殊螺紋時有其突出的優(yōu)點。其加工對象主要有以下幾類。,上一頁,下一

32、頁,返回,1.4數(shù)控車床的工作過程及加工對象,1.精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件 由于數(shù)控車床的剛性好，制造和對刀精度高，以及能精確地進行刀具位置的人工補償和自動補償，所以，能夠加工尺寸精度高的零件。在有些場合可以以車代磨。此外，由于數(shù)控車削時刀具運動是通過高精度插補運算和伺服驅(qū)動來實現(xiàn)的，且機床的剛性好，制造精度高，所以，它能加工對母線直線度、圓度、圓柱度等要求高的零件。對圓弧以及其他曲線輪廓的形狀，加工出的形狀與圖紙上目標幾何形狀的接近程度比用仿形車削高得多。,上一頁,下一頁,返回,1.4數(shù)控車床的工作過程及加工對象,2.表面粗糙度要求高的回轉(zhuǎn)體零件 數(shù)控車床剛性好、制造精度高，具有恒線速度切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均勻的零件。在材質(zhì)、精度、余量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進給量和切削速度。在普通車床上車削錐面和端面時，由于轉(zhuǎn)速恒定不變，在切削加工中，隨切削直徑的不斷變化，加工中線速度也不斷變化，致使車削后的表面粗糙度不一致，只有某一直徑處粗糙度值最小。使用數(shù)控車床的恒線速度切削功能，在切削圓錐面和端面時，選用最佳的切削線