模塊一認(rèn)識數(shù)控機(jī)床

1、模塊一 認(rèn)識數(shù)控機(jī)床任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的類型一、學(xué)習(xí)目標(biāo)【職業(yè)知識目標(biāo)】1.掌握各類數(shù)控機(jī)床的組成2.熟悉數(shù)控機(jī)床常見類型【職業(yè)技能目標(biāo)】1.能辨別數(shù)控機(jī)床屬于哪種類型2.能說明數(shù)控機(jī)床各部分的名稱【職業(yè)素養(yǎng)目標(biāo)】1.在學(xué)習(xí)過程中，體現(xiàn)出小組團(tuán)結(jié)協(xié)作意識，愛崗敬業(yè)的精神；2.培養(yǎng)學(xué)生綜合的職業(yè)素養(yǎng)、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和較強(qiáng)的語言表達(dá)能力；3.培養(yǎng)7s或10S管理習(xí)慣和理念。友情提示：建議完成本部分學(xué)習(xí)任務(wù)為2學(xué)時二、任務(wù)準(zhǔn)備場景描述：1.工作對象（設(shè)備）：各種類型數(shù)控機(jī)床若干。2.工具材料：教師準(zhǔn)備好學(xué)生要填寫的考核表格序號姓名項目任務(wù)評價總成績自我評價教師評價12345任務(wù)流程：工作準(zhǔn)備知識準(zhǔn)

2、備實施過程教學(xué)評價拓展訓(xùn)練三、知識鏈接1.數(shù)控機(jī)床的類型數(shù)控機(jī)床的分類如下：（1）按工藝用途分類常用的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、數(shù)控雕刻機(jī)等。（2）按運(yùn)動方式分類點位控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控裝置要求精確地控制刀具相對于工件從一個坐標(biāo)點到另一個坐標(biāo)點的定位精度。數(shù)控機(jī)床的點位控制系統(tǒng)控制刀具相對于工件的定位點的坐標(biāo)位置，而對定位移動的軌跡并無要求，因為刀具在定位移動過程中不進(jìn)行切削加工。如數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床等。二維輪廓控制：數(shù)控機(jī)床不僅要求具有準(zhǔn)確的定位功能，而且要求從一點到另一點按直線運(yùn)動進(jìn)行切削加工。其路線一般是由各軸線平行的直線段組成；運(yùn)動時的

3、速度是可以控制的，對于不同的刀具和工件，可以選擇不同的切削用量。如數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。三維輪廓控制：又稱連續(xù)控制或多坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控機(jī)床，其數(shù)控系統(tǒng)控制幾個坐標(biāo)軸同時協(xié)調(diào)運(yùn)動(即坐標(biāo)軸聯(lián)動)，使工件相對于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動，進(jìn)行連續(xù)切削加工。這類數(shù)控機(jī)床不僅能控制機(jī)床移動部件的起點與終點坐標(biāo)，而且能按需要嚴(yán)格控制刀具移動軌跡，以加工任意斜率的直線、圓弧、拋物線及其他函數(shù)關(guān)系的曲線或曲面。數(shù)控系統(tǒng)控制幾個坐標(biāo)按需要的函數(shù)關(guān)系同時協(xié)調(diào)運(yùn)功，稱之為坐標(biāo)聯(lián)動。按照聯(lián)動軸數(shù)分為2軸聯(lián)動、2.5軸聯(lián)動、3軸聯(lián)動、4軸聯(lián)動、5軸聯(lián)動等數(shù)控機(jī)床。2.5軸聯(lián)動是3個主要坐標(biāo)控制軸(X、Y、Z)中，任意

4、兩個軸聯(lián)動，而另一軸是點位或點位直線控制。這一類數(shù)控機(jī)床包括：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機(jī)床。（3）按控制方式分類按伺服系統(tǒng)控制的類型數(shù)控機(jī)床可分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的工作原理如圖1.1所示。開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)沒有測量反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號流是單向的，控制指令直接通過步進(jìn)驅(qū)動裝置控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，然后通過機(jī)械傳動系統(tǒng)（滾珠絲杠螺母副）轉(zhuǎn)化成刀架或工作臺的軌跡方向位移距離，加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件，其精度主要取決于步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)的性能。工作臺步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給脈沖步進(jìn)電動機(jī)功率放大器數(shù)控裝置齒輪副圖1.1 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖半閉環(huán)

5、控制系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)工作原理如圖1.2所示，半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置測量裝置（編碼器）安裝在伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動軸上或絲桿的端部，即反饋信號取自電動機(jī)軸或絲桿上，而不是機(jī)床的最終運(yùn)動部件。由于伺服電動機(jī)采樣的是旋轉(zhuǎn)角度而不是檢測工作臺的實際位置，故絲杠的螺距誤差和齒輪或同步帶輪等引起的誤差都難以消除。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，因此系統(tǒng)控制性能較穩(wěn)定。工作臺數(shù)控裝置伺服放大器伺服電機(jī)位置檢測裝置齒輪副反饋脈沖圖1.2半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖閉環(huán)控制系統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)工作原理如圖1.3所示。這類數(shù)控機(jī)床裝有位置測量反饋裝置（光柵尺）。加工中直接安裝在機(jī)床移動部件上的位移測量裝置隨時不

6、斷地測量機(jī)床移動部件的實際位移，并將測量到的實際位移值反饋到CNC單元中，具有很高的位置控制精度。工作臺數(shù)控裝置伺服放大器伺服電機(jī)齒輪副位置檢測裝置反饋脈沖圖1.3 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖控制方式數(shù)控機(jī)床不同開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)沒有反饋環(huán)節(jié)，精度相對較低，應(yīng)用的是步進(jìn)電動機(jī)；半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)具有反饋環(huán)節(jié)，反饋信號取自電動機(jī)軸或絲桿上，不是機(jī)床的最終部件上，是速度反饋；全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)具有位置測量反饋裝置，直接安裝在機(jī)床移動部件上，是位置反饋。 1.數(shù)控機(jī)床有哪些分類形式？2.數(shù)控機(jī)床有哪幾種類型？請寫在表格里。3.按控制方式分的數(shù)控機(jī)床類型有哪些？各自的特點是什么？ 3、G75指令主要適合加工哪些類型的槽？

7、4、用G75指令切槽，是怎樣實現(xiàn)進(jìn)退刀的？有什么好處？5、G75指令格式中各參數(shù)值的單位是什么？課堂互動2.數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、主軸和進(jìn)給伺服單元及檢測裝置、伺服驅(qū)動和反饋裝置、輔助控制裝置以及機(jī)床本體等部分，數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。如圖1.4所示。進(jìn)給伺服單元輸入和輸出機(jī)床本體主軸單元數(shù)控裝置圖1.4 （a） 數(shù)控車床的組成 （b） 數(shù)控銑床的組成 1.信息輸入或輸出:信息傳輸是通過輸入/輸出裝置進(jìn)行的，其作用是進(jìn)行數(shù)控加工或運(yùn)動控制程序、加工與控制數(shù)據(jù)、機(jī)床參數(shù)以及坐標(biāo)軸位置、檢測開關(guān)的狀態(tài)等數(shù)據(jù)的輸入、輸出。2.數(shù)控裝置：是數(shù)控系統(tǒng)的核心，由輸入/輸出

8、接口線路、控制器、運(yùn)算器和存儲器等部分組成。數(shù)控裝置的作用是將輸入裝置輸入的數(shù)據(jù)，通過內(nèi)部的邏輯電路或控制軟件進(jìn)行編譯、運(yùn)算和處理，并輸出各種信息和指令，以控制機(jī)床的各部分進(jìn)行規(guī)定的動作。3.進(jìn)給伺服單元：由伺服放大器（亦稱驅(qū)動器）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)及反饋裝置等部分組成。在數(shù)控機(jī)床上，目前一般都采用交流伺服電動機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也有用直流伺服電動機(jī)的；在先進(jìn)的高速加工機(jī)床上，使用直線電動機(jī)。檢測裝置是閉環(huán)（半閉環(huán)）數(shù)控機(jī)床的檢測環(huán)節(jié)，其作用是通過現(xiàn)代化的測量元件：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵尺、磁尺和激光測量儀等，將執(zhí)行元件（如刀架或工作臺等）的實際位移的速度和位移量檢測出來，反饋到伺服驅(qū)動

9、裝置或數(shù)控裝置，并補(bǔ)償進(jìn)給的速度或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動誤差，以達(dá)到提高運(yùn)動機(jī)構(gòu)精度的目的。4.機(jī)床本體：就是數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)件，包括床身、箱體、立柱、導(dǎo)軌、工作臺、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、刀具交換機(jī)構(gòu)等5.輔助控制裝置： 是介于數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械、液壓部件之間的控制部件。輔助運(yùn)動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置、排屑、防護(hù)系統(tǒng)等部分組成。其主要作用是接受數(shù)控裝置輸出的主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和啟停指令；刀具選擇交換；冷卻、潤滑裝置的啟停指令；工件和機(jī)床部件的松開、夾緊工作臺轉(zhuǎn)位等輔助指令信號，以及機(jī)床上檢測開關(guān)的狀態(tài)等信號，經(jīng)必要的編譯、邏輯判斷、功率放大后直接驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行元件，帶動機(jī)床機(jī)械部件、液壓氣動等

10、輔助裝置完成指令規(guī)定的動作。1.數(shù)控機(jī)床有哪幾部分組成？2.數(shù)控機(jī)床各組成部分的作用有哪些？ 3、G75指令主要適合加工哪些類型的槽？4、用G75指令切槽，是怎樣實現(xiàn)進(jìn)退刀的？有什么好處？5、G75指令格式中各參數(shù)值的單位是什么？課堂互動 四、實施步驟（教學(xué)流程）學(xué)生自評互評、教師點評學(xué)生講臺講解學(xué)生分組討論圖例教師講解提示五、評價方式學(xué)生自評、小組之間互評，最后教師點評，成績列入平時考核成績。六、拓展訓(xùn)練：10S管理簡介1.10S管理內(nèi)容有：整理(SEIRI)、整頓(SEITON)、清掃(SEIS0)、清潔(SEIKETSU)、素養(yǎng)(SHITSUKE)、安全(SAFETY)、 節(jié)約（SAVI

11、NG)、速度（SPEED）、服務(wù)(SERVICE)、堅持（Shikoku）因其日語的羅馬拼音均以“S”開頭，因此簡稱“10S”2.現(xiàn)場管理10S簡明概要 （1）整理(SEIRI) 將工作場所的所有物品分為必要與非必需要的，除必要的留下外，其余都除掉。（2）整頓(SEITON) 把需要的物品加以定位擺放并放置整齊，加以標(biāo)示。（3）清掃(SEISO)  將工作場所內(nèi)看得見與看不見的地方打掃干凈，對設(shè)備工具等進(jìn)行保養(yǎng)，創(chuàng)造順暢的工作環(huán)境。（4）清潔(SEIKETS)  維持上面3S的成果，使職工身處干凈、衛(wèi)生的環(huán)境而甚覺無比自豪和產(chǎn)生無比干勁。（5）

12、素養(yǎng)(SHITSUKE)  培養(yǎng)每位成員養(yǎng)成良好的習(xí)慣，并按規(guī)則做事和積極主動、誠信工作和誠信做人的精神。 （6）安全(SAFETY)  保障員工的人身安全和生產(chǎn)的正常運(yùn)行，做到“不傷害自己，不傷害他人，不被他人和機(jī)器傷害”，減少內(nèi)部安全事故的發(fā)生。（7）節(jié)約(SAVING)  減少庫存，排除過剩生產(chǎn)，避免半成品成品庫存過多，壓縮采購量、消除重復(fù)采購，降低生產(chǎn)成本。（8）速度(SPEED)  選擇合適的工作方式，充分發(fā)揮機(jī)器設(shè)備的作用，共享工作成果，集中精力從而達(dá)到提高工作效率的目的。（9）服務(wù)(SERVICE) 將服務(wù)意識與工廠企業(yè)文化完美結(jié)

13、合起來，灌輸?shù)矫恳粋€員工腦子里，使他們在日常的行為準(zhǔn)則里潛移默化的體現(xiàn)出“為工廠，為他人”的自我服務(wù)意識。（10）堅持(SHIKOKU) 也屬于工廠員工自我素質(zhì)和修養(yǎng)的范疇，就是通過對工人的言傳身教，使員工自覺樹立在任何困難和挑戰(zhàn)面前都要形成永不放棄，永不拋棄的堅持到底的頑強(qiáng)拼搏的工作意志。任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點一、學(xué)習(xí)目標(biāo)【職業(yè)知識目標(biāo)】1.掌握數(shù)控車床和數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特點2.熟悉數(shù)控機(jī)床的特點【職業(yè)技能目標(biāo)】1.能說明數(shù)控車床和銑床的結(jié)構(gòu)特點2.能知道數(shù)控機(jī)床的特點【職業(yè)素養(yǎng)目標(biāo)】1.在學(xué)習(xí)過程中，體現(xiàn)出小組團(tuán)結(jié)協(xié)作意識，愛崗敬業(yè)的精神；2.培養(yǎng)學(xué)生綜合的職業(yè)素養(yǎng)、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和

14、較強(qiáng)的語言表達(dá)能力；3.培養(yǎng)10S管理習(xí)慣和理念。友情提示：建議完成本部分學(xué)習(xí)任務(wù)為2學(xué)時二、任務(wù)準(zhǔn)備場景描述：1.工作對象（設(shè)備）：數(shù)控車床和數(shù)控銑床若干。2.工具材料：教師準(zhǔn)備好學(xué)生要填寫的考核表格序號姓名項目任務(wù)評價總成績自我評價教師評價12345任務(wù)流程：工作準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備實施過程教學(xué)評價拓展訓(xùn)練三、知識鏈接（一）數(shù)控機(jī)床的特點1.數(shù)控機(jī)床的設(shè)計特點 采用了高性能的主軸及伺服傳動系統(tǒng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)得到簡化，傳動鏈較短；為了使連續(xù)性自動化加工，機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動態(tài)剛度及耐磨性，熱變形小；更多地采用高效率、高精度的傳動部件，如滾珠絲杠、直線滾動導(dǎo)軌等；加工中心帶有刀庫、自動換刀裝置；采用輔助裝

15、置，冷卻、排屑、防護(hù)、潤滑、儲運(yùn)等裝置。2.數(shù)控機(jī)床的加工特點 主要有以下幾個方面： （1）加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定 數(shù)控加工是用數(shù)字程序控制實現(xiàn)自動加工，在加工過程中排除了人為誤差因素，數(shù)控機(jī)床傳動系統(tǒng)及機(jī)床結(jié)構(gòu)都有很高的剛度和熱穩(wěn)定性，可以提高零件加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。 （2）生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)效益好 數(shù)控機(jī)床加工零件粗加工時可以進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，移動部件的空行程時間短，工件裝夾時間短，更換零件時幾乎不需要調(diào)整機(jī)床，有效地縮短了加工時問。同時，由于數(shù)控機(jī)床對市場需求響應(yīng)快，生產(chǎn)效率高，使總成本下降，可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 （3）對加工對象的適應(yīng)性強(qiáng) 數(shù)控機(jī)床改變加工零件時，只需改變加工程序

16、，特別適合于單件、小批量、加工難度和精度要求較高的零件的加工。 （4）自動化程度高，勞動強(qiáng)度低 數(shù)控機(jī)床加工是自動進(jìn)行的，工件加工過程不需要人工干預(yù)，且自動化程度較高，大大改善了操作者的勞動強(qiáng)度。 （5）有利于現(xiàn)代化管理 數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用，使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼處理、傳遞信息，使用了計算機(jī)控制方法，使機(jī)械加工的大量前期準(zhǔn)備工作與機(jī)械加工過程聯(lián)為一體，使零件的計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)、計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)和計算機(jī)輔助制造(CAM)的一體化成為現(xiàn)實，宜于實現(xiàn)現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理。 （6）具有很強(qiáng)的通信功能 數(shù)控機(jī)床通常具有RS232接口，有的還備有DNC接口，可與CADCAM軟件的設(shè)計與制

17、造相結(jié)合。高檔機(jī)床還可與MAP(制造自動化協(xié)議)相連，接入工廠的通信網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)于FMS、CIMS的應(yīng)用要求。 當(dāng)然，數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用中也有其不足之處： 初期投資大；維護(hù)費用高；對操作者的技能水平及管理人員的素質(zhì)要求較高。因此，應(yīng)合理地選擇與使用數(shù)控機(jī)床，提高經(jīng)濟(jì)效益。3.數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點 為了保證高精度、高效率的加工，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下特點。 （1）高剛度和高抗振性 由于數(shù)控機(jī)床經(jīng)常在高速和連續(xù)重載切削條件下工作，所以要求機(jī)床的床身、工作臺、主軸、立柱、刀架等主要部件均需有很高的剛度，工作中應(yīng)無變形和振動。例如，床身各部分合理分布加強(qiáng)筋，以承受重載與重切削力；工作臺與拖板應(yīng)具有足夠的剛性

18、，以承受工件重量，并使工作平穩(wěn)；主軸在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)具有較高的徑向扭矩和軸向推力；立柱在床身上移動時應(yīng)平穩(wěn)，且能承受大的切削力；刀架在切削加工中應(yīng)平穩(wěn)而無振動等。 （2）高靈敏度 數(shù)控機(jī)床在加工過程中，要求運(yùn)動部件具有高的靈敏度。導(dǎo)軌部件通常采用滾動導(dǎo)軌、塑料導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等，以減少摩擦力，在低速運(yùn)動時無爬行現(xiàn)象。由電動機(jī)驅(qū)動，經(jīng)滾珠絲杠或靜壓絲杠帶動數(shù)控機(jī)床的工作臺、刀架等部件的移動，主軸既要在高剛度、高速下回轉(zhuǎn)，又要有高靈敏度，因而多數(shù)采用滾動軸承和靜壓軸承。（3）熱變形小 為保證部件的運(yùn)動精度，要求機(jī)床的主軸、工作臺、刀架等運(yùn)動部件的發(fā)熱量要小，以防止產(chǎn)生熱變形。為此，立柱一般采取雙壁框

19、式結(jié)構(gòu)，在提高剛度的同時使零件結(jié)構(gòu)對稱，防止因熱變形而產(chǎn)生傾斜偏移。通常采用恒溫冷卻裝置，減!p主軸軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的熱量。為減少電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱的影響，在電動機(jī)上安裝有散熱裝置和熱管消熱裝置。 （4）高精度保持性 在高速、強(qiáng)力切削下滿載工作時，為保證機(jī)床長期具有穩(wěn)定的加工精度，要求數(shù)控機(jī)床具有較高的精度保持性。除了應(yīng)正確選擇有關(guān)零件的材料，以防止使用中的變形和快速磨損外，還要求采取一些工藝性措施，如淬火、磨削導(dǎo)軌、粘貼抗磨塑料導(dǎo)軌等，以提高運(yùn)動部件的耐磨性。 （5）高可靠性 數(shù)控機(jī)床應(yīng)能在高負(fù)荷下長時間無故障地連續(xù)工作，因而對機(jī)床部件和控制系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求。柔性制造系統(tǒng)中的數(shù)控機(jī)床

20、可在24小時運(yùn)轉(zhuǎn)中實現(xiàn)無人管理，可靠性顯得更為重要。為此除保證運(yùn)動部件不出故障外，頻繁動作的刀庫、換刀機(jī)構(gòu)、托盤、工件交換裝置等部件，必須保證能長期而可靠地工作。 （6）工藝復(fù)合化和功能集成化 所謂“工藝復(fù)合化”，簡單地說，就是“一次裝夾、多工序加工”。“功能集成化”主要是指數(shù)控機(jī)床的自動換刀機(jī)構(gòu)和自動托盤交換裝置的功能集成化。隨著數(shù)控機(jī)床向柔性化和無人化發(fā)展，功能集成化的水平更高地體現(xiàn)在工件自動定位、機(jī)內(nèi)對刀、刀具破損監(jiān)控、機(jī)床與工件精度檢測和補(bǔ)償?shù)裙δ苌稀?由于生產(chǎn)率發(fā)展的需要，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，兩者相互促進(jìn)，相互推動，發(fā)展了不少不同于普通機(jī)床的、完全新穎的機(jī)械結(jié)構(gòu)和部

21、件。數(shù)控機(jī)床的特點數(shù)控機(jī)床的設(shè)計特點數(shù)控機(jī)床的加工特點數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點 數(shù)控機(jī)床的設(shè)計特點數(shù)控機(jī)床的加工特點數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點 3、G75指令主要適合加工哪些類型的槽？4、用G75指令切槽，是怎樣實現(xiàn)進(jìn)退刀的？有什么好處？5、G75指令格式中各參數(shù)值的單位是什么？課堂互動（二）數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)及特點1.數(shù)控臥式車床的基本構(gòu)成與特點 數(shù)控臥式車床由數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體組成。機(jī)床本體包括床身、主軸箱、刀架、尾座、縱橫向驅(qū)動裝置、冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)等。數(shù)控機(jī)床的各機(jī)械部件相互協(xié)調(diào)，組成一個復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，在數(shù)控系統(tǒng)的指令控制下，自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面和圓柱螺紋

22、、錐螺紋等的切削加工，并能進(jìn)行切槽、切斷、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔等工作。 數(shù)控臥式車床具有的結(jié)構(gòu)特點： 1)采用高性能的主軸部件。具有傳遞功率大、剛度高、抗震性好及熱變形小等優(yōu)點。 2)進(jìn)給伺服傳動采用高性能傳動件，具有傳動鏈短、結(jié)構(gòu)簡單、傳動精度高等特點。 3)高檔數(shù)控車床有較完善的刀具自動變換和管理系統(tǒng)，工件在車床上一次安裝后，能自動地完成工件多道加工工序。（1）按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床一般是在普通車床基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計的，一般采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)伺服系統(tǒng)。此類車床結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但無刀尖圓弧半徑自動補(bǔ)償和恒線速切削等功能，如圖2.1所示。 圖2.1 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床

23、全功能型數(shù)控車床 全功能型數(shù)控車床，一般采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以進(jìn)行多個坐標(biāo)軸的控制，具有高剛度、高精度和高效率等特點，如圖2.2所示。圖2.2 全功能型數(shù)控車床車削中心車削中心是在全功能型數(shù)控車床基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。它的主體是全功能型數(shù)控車床，并配置刀庫、換刀裝置、分度裝置、銑削動力頭和機(jī)械手等，可實現(xiàn)多工序的車、銑復(fù)合加工。在工件一次裝夾后，它可完成對回轉(zhuǎn)體類零件的車、銑、鉆、鉸、攻螺紋等多種加工工序，其功能全面，加工質(zhì)量和速度都很高，但價格也較貴，如圖2.3所示。圖2.3 車削中心FMC車床FMC(Flexible Manufacturing Cell)車床實際上是一個由數(shù)控車床、機(jī)

24、器人等構(gòu)成的柔性加工單元。它能實現(xiàn)工件搬運(yùn)、裝卸的自動化和加工調(diào)整準(zhǔn)備的自動化，如圖2.4所示。圖2.4 FMC車床 （2）按主軸的配置形式分類臥式數(shù)控車床 即主軸軸線處于水平位置的數(shù)控車床，如圖2.1和圖2.2所示。立式數(shù)控車床 即主軸軸線處于垂直位置的數(shù)控車床，如圖2.5所示。此外，還有具有兩根主軸的車床，稱為雙軸臥式數(shù)控車床或雙軸立式數(shù)控車床，如圖2.6所示。 圖2.5 立式數(shù)控車床圖2.6 雙主軸車床（3）按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類兩軸控制的數(shù)控車床 機(jī)床上只有一個回轉(zhuǎn)刀架，可實現(xiàn)兩坐標(biāo)軸控制。四軸控制的數(shù)控車床 機(jī)床上有兩個獨立的回轉(zhuǎn)刀架，可實現(xiàn)四軸控制。（4）其他分類方法按加工零件的

25、基本類型分為卡盤式數(shù)控車床、頂尖式數(shù)控車床；按數(shù)控系統(tǒng)的不同控制方式分為直線控制數(shù)控車床、輪廓控制數(shù)控車床等；按性能可分為多主軸車床、雙主軸車床、縱切式車床、刀塔式車床、排刀式車床等。2.數(shù)控車床的組成 數(shù)控車床一般由以下幾個部分組成: （1）車床主機(jī)主機(jī)是數(shù)控車床的機(jī)械部件，主要包括床身、主軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)等。（2）數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控車床的控制核心，其主體是一臺計算機(jī) (包括CPU、存儲器、CRT等)。（3）伺服驅(qū)動系統(tǒng) 伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控車床切削工作的動力部分，主要實現(xiàn)主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動，由伺服驅(qū)動電路和伺服驅(qū)動裝置兩大部分組成。驅(qū)動裝置主要有主軸電動機(jī)、進(jìn)給系統(tǒng)的步進(jìn)電動

26、機(jī)或交、直流伺服電動機(jī)等。（4）輔助裝置 輔助裝置是數(shù)控車床中一些為加工服務(wù)的配套部分，如液壓、氣動裝置，冷卻、照明、潤滑、防護(hù)和排屑裝置等。從總體上看，數(shù)控車床其結(jié)構(gòu)由床身、主軸箱、刀架、進(jìn)給傳動系統(tǒng)、液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)等部分組成。數(shù)控車床采用伺服電動機(jī)(步進(jìn)電動機(jī))經(jīng)滾珠絲杠傳到滑板和刀架，以連續(xù)控制刀具實現(xiàn)縱向(Z向)和橫向(X向)進(jìn)給運(yùn)動。數(shù)控車床主軸安裝有脈沖編碼器，主軸的運(yùn)動通過同步齒形帶1:1的傳到脈沖編碼器。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，脈沖編碼器便發(fā)出檢測脈沖信號給數(shù)控系統(tǒng)，使主軸電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)與刀架的切削進(jìn)給保持同步關(guān)系，就可以實現(xiàn)螺紋加工時主軸旋轉(zhuǎn)1周，刀架Z向移動一個導(dǎo)程的運(yùn)動關(guān)系。其

27、結(jié)構(gòu)大為簡化，精度和自動化程度大大提高。3. 數(shù)控車床的布局形式 數(shù)控車床的主軸、尾座等部件相對于床身的布局形式與臥式車床基本一致，而刀架和導(dǎo)軌的布局形式發(fā)生了根本的變化，這是因為其直接影響數(shù)控車床的使用性能及機(jī)床的結(jié)構(gòu)和外觀所致。數(shù)控車床上都設(shè)有封閉的防護(hù)裝置。(1)床身和導(dǎo)軌的布局 (1)床身和導(dǎo)軌的布局 數(shù)控車床的床身導(dǎo)軌與水平面的相對位置有多種形式，如圖2.7所示，它有四種布局形式:圖2.7(a)為水平床身，圖2.7(b)為斜床身，圖2.7(C)為平床身斜滑板，圖2.7(d)為立床身。（a） （b） （c） （d）圖 2.7數(shù)控車床布局(a)水平床身 (b)斜床身 (c)平床身斜滑板

28、(d)立床身水平床身 水平床身配置水平滑板，其工藝性能好，便于導(dǎo)軌面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的運(yùn)動精度，一般用于大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床的布局。但是水平床身由于下部空間小，故排屑困難。從結(jié)構(gòu)尺寸來看，刀架水平放置使得滑板橫向尺寸較大，從而加大了機(jī)床寬度方向的結(jié)構(gòu)尺寸。斜床身 斜床身配置斜滑板，這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌傾斜角度多采用30°、45°、60°、75°和90°。傾斜角度小，排屑不便；傾斜角度大，導(dǎo)軌的導(dǎo)向性及受力情況差。導(dǎo)軌傾斜角度的大小還直接影響機(jī)床外形尺寸高度和寬度的比例。綜合考慮上面的諸因素，中小規(guī)格的數(shù)控車床，其

29、床身的傾斜度以60°為宜。平床身斜滑板水平床身配置傾斜放置的滑板，通常配置有傾斜式的導(dǎo)軌防護(hù)罩，一方面具有水平床身工藝性好的特點，另一方面機(jī)床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小，且排屑方便。一般被中小型數(shù)控車床所普遍采用。立床身立床身配置90°的滑板，即導(dǎo)軌傾斜角度為90°的滑板結(jié)構(gòu)稱為立床身。 數(shù)控臥式車床按其導(dǎo)軌類型可分為平床身數(shù)控車床和斜床身數(shù)控車床。（1）斜床身數(shù)控車床斜床身數(shù)控車床的導(dǎo)軌是傾斜布置的，如圖1.1所示。其特點是主機(jī)床身采用整體鑄造成形，床身導(dǎo)軌采用45°或60°傾斜布局，具備較高的剛性和抗熱變形性，排屑方便，加工精度較高

30、，能進(jìn)行復(fù)雜的軸類及盤類零件的車削加工。圖1.1 GVL46BC斜床身數(shù)控車床(2)平床身數(shù)控車床 它的床身導(dǎo)軌為水平，其工藝性好，便于導(dǎo)軌面的加工。平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的運(yùn)動精度，一般可用于大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床的布局。平床身下部空間小，故排屑困難。從結(jié)構(gòu)尺寸上看，刀架水平放置使得滑板橫向尺寸較長，從而加大了機(jī)床寬度方向的結(jié)構(gòu)尺寸。但是，相對于斜床身數(shù)控車床來說，平床身數(shù)控車床價格比較便宜。本書以大連機(jī)床集團(tuán)制造的CKA6150為例進(jìn)行詳細(xì)介紹。圖1.2 CKA6150平床身數(shù)控臥式車床整體外觀 CKA6150數(shù)控臥式車床為縱(Z)、橫(X)兩坐標(biāo)控制的數(shù)控臥式車床。床

31、身上最大回轉(zhuǎn)直徑為500mm，能夠?qū)Ω鞣N加工范圍內(nèi)的軸類和盤類零件自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、切槽、倒角等工序的切削加工，并能完成公制直螺紋、端面螺紋及英制直螺紋和錐螺紋等各種車削加工。CKA6150數(shù)控臥式車床可選用FANUC、西門子、大連數(shù)控、華中世紀(jì)星等國內(nèi)外知名公司的數(shù)控系統(tǒng)，對工件進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)加工。適于多品種、中小批量零件的加工，對復(fù)雜、高精度零件尤能顯示其優(yōu)越性。其整體外觀見圖2.2所示。2數(shù)控臥式車床主要部件的作用與特點111109876CKA6150數(shù)控臥式車床的基本組成如圖23所示。121615141354321圖2.3 CKA6150數(shù)控臥式車床的基本組成

32、1-前床腿 2-主電動機(jī) 3-床身 4-主軸箱 5-電氣柜 6-全封閉防護(hù) 7-卡盤 8-床鞍及橫向驅(qū)動9-刀架10-尾座 11-操縱箱12-集中潤滑站 13-冷卻水箱14-后床腿15-縱向驅(qū)動16-接屑盤(1)床身 床身固定在前后床腿上，是整個機(jī)床的基礎(chǔ)。在床身上安裝機(jī)床的各部件，并使它們在工作時保持準(zhǔn)確的位置。床身也是機(jī)床的基本支承體。 CKA6150的床身采用HT300材料進(jìn)行整體鑄造成型，床身導(dǎo)軌為一大山型導(dǎo)軌和一平導(dǎo)軌組合，供床鞍縱向移動用，使床鞍獲得良好的導(dǎo)向性。另外一小山型導(dǎo)軌和一平導(dǎo)軌供尾座移動用。導(dǎo)軌均采用中頻淬火磨削工藝，淬硬層深23mm，硬度達(dá)52 HRC以上，直接提高了

33、導(dǎo)軌的耐用度。前后床腿為整臺機(jī)床的支承與基礎(chǔ)，所有機(jī)床部件均安裝于其上，主電動機(jī)與冷卻箱置于前后床腿內(nèi)部。床身左端安裝床頭箱，右端安裝移動尾座。床身兩導(dǎo)軌中間留有供排屑的通道，鐵屑可通過排屑通道排到前后床腿之間的接屑盤上。（2）主軸箱 主軸箱固定在床身的左上部，其主要功能是支撐主軸，使主軸帶動工件按規(guī)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)主運(yùn)動。數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)必須通過變速才能獲得不同的轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)不同的加工要求。在變速的同時，主軸還要求能夠輸出一定的功率和足夠的轉(zhuǎn)矩，以滿足切削的需求。 數(shù)控臥式車床的主軸系統(tǒng)一般有三種方式：伺服主軸、變頻主軸、傳統(tǒng)主軸等。（3）卡盤 液壓卡盤是數(shù)控車床加工時夾緊工件的重要附

34、件，對一般回轉(zhuǎn)類零件還可采用普通手動卡盤；對零件被夾持部位不是圓柱形的零件，則需要采用專用的卡盤；用棒料直接加工時需要采用彈簧卡盤。另外，加工不平衡工件時，用戶在使用的卡具上應(yīng)增加平衡塊。 卡盤通常都配備有未經(jīng)淬火的卡爪，即所謂軟爪。軟爪分為內(nèi)夾和外夾兩種形式，卡盤閉合時夾緊工件的軟爪為內(nèi)夾式軟爪，卡盤張開時撐緊工件的軟爪為外夾式軟爪。液壓卡盤的夾緊、松開由雙連腳踏開關(guān)控制。夾緊力的大小可根據(jù)工件壁厚情況來調(diào)整，在未夾緊工件情況下調(diào)整減壓閥，可使夾緊力在一定范圍變化。（4）縱橫向驅(qū)動裝置 工件最終的尺寸精度和輪廓精度都直接受到進(jìn)給運(yùn)動的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。CKA6150數(shù)控臥式車床

35、的進(jìn)給系統(tǒng)是采用伺服系統(tǒng)經(jīng)滾珠絲杠傳動到滑板和刀架實現(xiàn)的。縱橫向驅(qū)動裝置都是由各自的伺服系統(tǒng)通過同步齒形帶驅(qū)動滾珠絲杠螺母副，實現(xiàn)縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動。 （5）刀架數(shù)控車床的刀架是機(jī)床的重要組成部分，用來夾持切削用刀具，并實現(xiàn)自動交換，適應(yīng)不同的工序加工。因此，數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的結(jié)構(gòu)直接影響著機(jī)床的切削性能和加工效率。 CKA6150數(shù)控臥式車床配置的是立式四工位回轉(zhuǎn)刀架(如圖24所示)或臥式六工位回轉(zhuǎn)刀架(如圖2.5所示)。 圖2.4 CKA6150數(shù)控臥式車床立式四工位回轉(zhuǎn)刀架 圖2.5 CKA6150數(shù)控臥式車床臥式六工位回轉(zhuǎn)刀架 （6）尾座 尾座安裝在床身的尾座導(dǎo)軌上，可沿此導(dǎo)軌作縱向調(diào)

36、整移動并夾緊在需要的位置上。它的作用是利用套筒安裝頂尖，用來支承較長工件的一端。尾座還可以相對于底座作橫向位置調(diào)整，便于車削小錐度的長錐體。尾座套筒內(nèi)也可以安裝鉆頭、鉸刀等孑L加工工具。 CKA6150數(shù)控臥式車床的尾座(如圖2.6所示)安裝在床身的小山型導(dǎo)軌和一平導(dǎo)軌上，分為上下兩體結(jié)構(gòu)，尾座整體移動通過松開尾座上體兩個鎖緊大螺釘及扳動尾座尾部的扳手，從而松開尾座下端與床身內(nèi)部結(jié)合的壓板，壓板松開后用手推動尾座體，實現(xiàn)尾座的整體移動。尾座上下體設(shè)有尾座中心調(diào)整機(jī)構(gòu)。當(dāng)尾座移動到所需位置時，手動將尾座下 圖2.6 CKA6150數(shù)控臥式車床尾座體壓板固定，鎖住尾座。手動尾座套筒移動是通過手動轉(zhuǎn)

37、動手輪，使套筒向前移動達(dá)到行程150mm。尾座上體套筒直徑75mm，套筒內(nèi)設(shè)計為不可旋轉(zhuǎn)的主軸，故尾座套筒頂緊工件后，頂尖是不隨著工件的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的，即頂尖與工件的中心孔相對運(yùn)動；當(dāng)需要尾座頂尖隨工件旋轉(zhuǎn)時，可使用活頂尖。尾座材料采用一級鑄鐵，并經(jīng)過時效處理。尾座和床頭箱頂尖水平面的位置偏移可通過橫向調(diào)節(jié)螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)。 液壓尾座的套筒移動由腳踏開關(guān)來控制，通過液壓驅(qū)動實現(xiàn)動作，如圖2.7為CKA6150數(shù)控臥式車床液壓尾座。尾架的頂緊、退回由一個三位四通電磁換向閥、一個單向閥和一個減壓閥來控制。頂緊力的大小由減壓閥來調(diào)節(jié)，壓力隨著加_丁的需要進(jìn)行調(diào)整。為了保證機(jī)床在工件被夾緊后再開始切削加工，

38、在進(jìn)油路上加上一個壓力繼電器，壓力繼電器發(fā)出信號后機(jī)床才能開始切削加工。圖2.7 CKA6150數(shù)控臥式車床液壓尾座（7）冷卻及排屑系統(tǒng) 為保證加工零件的表面質(zhì)量，需要對切削區(qū)域進(jìn)行冷卻，機(jī)床的冷卻系統(tǒng)由冷卻泵、出水管、回水管、開關(guān)與噴嘴等組成。冷卻泵將切削液打到出水管，經(jīng)噴嘴噴至切削區(qū)，然后流回冷卻池，這樣不斷循環(huán)。這里要注意的是必須定期清洗冷卻池、更換切削液，保證切削液的質(zhì)量和良好的冷卻效果。 CKA6150數(shù)控臥式車床的冷卻裝置安裝在后床腿內(nèi)，切削液由冷卻泵經(jīng)管路送至床鞍，再由床鞍至滑板，終由刀架上的噴嘴噴出。機(jī)床配置的立式四工位刀架為內(nèi)冷卻刀架，如果噴嘴的方向不合適，可進(jìn)行調(diào)整。注意，

39、調(diào)整噴嘴方向一定要在停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行。當(dāng)機(jī)床采用臥式六工位刀架時，冷卻系統(tǒng)為外循環(huán)，安裝在床鞔舌部的冷卻軟管將切削液送至切削部位，切削液流量的大小可通過旋轉(zhuǎn)安裝在冷卻支桿上的錐閥來進(jìn)行控制。用過的冷卻液流回油盤，經(jīng)油盤底部的過濾小孔再流回后床腿內(nèi)。為提高冷卻泵的使用壽命防止冷卻管路堵塞，在后床腿內(nèi)放置一塊磁鐵用來吸附細(xì)小鐵末。該磁鐵應(yīng)與冷卻液槽一起定期進(jìn)行清洗。本機(jī)床所用的冷卻泵為AYB-25三相電泵，冷卻液為乳化液，用戶可根據(jù)加工件的不同要求，自行配制或選用不同牌號的乳化液。冷卻液從油盤注入，使其流入水箱，并保證切削液有足夠的深度。一般情況下，切削液可以使用兩個月，超過兩個月時應(yīng)及時添加或更換

40、。 為了順利進(jìn)行數(shù)控車床的自動加工和減少數(shù)控車床的發(fā)熱，數(shù)控車床應(yīng)具有合適的排屑裝置。在數(shù)控車床的切屑中往往混合著冷卻液，排屑裝置應(yīng)從其中分離出切屑，并將它們送人切屑收集箱內(nèi)，而冷卻液則被回收到冷卻液箱。排屑裝置的安裝位置一般盡可能靠近刀具切削區(qū)域，車床的排屑裝置裝在旋轉(zhuǎn)工件下方，以簡化機(jī)床和排屑裝置結(jié)構(gòu)、減小機(jī)床占地面積、提高排屑效率。切屑一般都排人切屑收集箱或小車中，有的直接排人車間的排屑系統(tǒng)。 CKA6150數(shù)控臥式車床的切屑主要集中在前后床腿之間的接油盤里，每班工作結(jié)束后，應(yīng)將加工過程中的切屑全部從機(jī)床中清理干凈。清理鐵屑時，應(yīng)使用專用鉤子或其他合適工具，并佩戴勞保手套，防止鐵屑扎傷或

41、劃傷身體。（8）潤滑系統(tǒng)數(shù)控臥式車床的潤滑系統(tǒng)主要包括機(jī)床導(dǎo)軌、尾座、滾珠絲杠及主軸箱等部位的潤滑，其形式有電動間歇潤滑泵和定量式集中潤滑泵等。其中電動間歇潤滑泵用得較多，其自動潤滑時間和每次泵油量可根據(jù)潤滑要求進(jìn)行調(diào)整或用參數(shù)設(shè)定。CKA6150臥式數(shù)控車床的主軸箱單獨配置了潤滑油箱，潤滑油箱設(shè)置在床頭下部左側(cè)前床腿內(nèi)，潤滑油經(jīng)過齒輪泵打到主軸箱內(nèi)的潤滑分配器上，然后被分配到各個需要的潤滑點處，最終通過床頭底端的回油管流回油箱，形成循環(huán)潤滑系統(tǒng)。 床鞍的橫向和縱向?qū)к壖皾L珠絲杠的潤滑通過設(shè)置在機(jī)床右后部的集中潤滑站(如圖2.8所示)通過管路分配到各個潤滑點。圖2.8 CKA6150數(shù)控臥式車

42、床集中潤滑站縱橫向滾珠絲杠兩端軸承采用NBU長效潤滑脂潤滑，平時不需要添加，待機(jī)床大修時再更換。尾座用配備的油槍手動加油潤滑方式在每個班次前進(jìn)行潤滑。（9）防護(hù)裝置 CKA6150提供多種形式的安全防護(hù)裝置，如卡盤防護(hù)、拉門互鎖開關(guān)、后防護(hù)、防護(hù)門等安全防護(hù)裝置。 機(jī)床防護(hù)門可防止鐵屑和冷卻液的飛濺，保護(hù)操作者的人身安全；門上安裝有防彈玻璃，方便操作者觀察工件的切削狀態(tài)；系統(tǒng)操縱箱安裝在右側(cè)防護(hù)門前面，并可在90°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，方便操作。機(jī)床的防護(hù)門上設(shè)置有安全門開關(guān)，當(dāng)防護(hù)門打開時，就切斷了機(jī)床的主傳動系統(tǒng)；只有防護(hù)門關(guān)上時才能起動機(jī)床。 卡盤防護(hù)罩與機(jī)床的控制電路有互鎖功能，當(dāng)沿主

43、軸的順時針方向轉(zhuǎn)動卡盤防護(hù)罩時，卡盤防護(hù)罩即打開，連鎖的開關(guān)會切斷機(jī)床的控制電路，將電動機(jī)的電源切斷，即可進(jìn)行卡盤、工件的裝卸；當(dāng)沿主軸的逆時針方向轉(zhuǎn)動卡盤防護(hù)罩時，關(guān)閉卡盤防護(hù)罩至其固定銷的位置，通過其他相應(yīng)的操作，方可起動電動機(jī)轉(zhuǎn)動。 機(jī)床后防護(hù)上有可以拆卸的門，將門拆下可以對床鞍后部進(jìn)行維修和清理，也可以輔助測量工件時使用。1.臥式數(shù)控車床有哪幾部分組成？2.數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點 3、G75指令主要適合加工哪些類型的槽？4、用G75指令切槽，是怎樣實現(xiàn)進(jìn)退刀的？有什么好處？5、G75指令格式中各參數(shù)值的單位是什么？課堂互動 （三）加工中心（數(shù)控銑床）的結(jié)構(gòu)及特點1. 數(shù)控銑床和加工中心的分

44、類（1）數(shù)控銑床的分類銑床通常按主軸的軸線方向來分，若垂直于水平面則稱之為數(shù)控立式銑床；若平行于水平面則稱之為數(shù)控臥式銑床；還有立臥兩用的數(shù)控銑床。而數(shù)控立式銑床是數(shù)控銑床中數(shù)量最多的一種，應(yīng)用范圍最為廣泛。小型數(shù)控銑床一般都采用工作臺移動、升降及主軸轉(zhuǎn)動方式，與普通立式升降臺銑床機(jī)構(gòu)相似；中型數(shù)控立式銑床一般采用縱向和橫向工作臺移動方式，且主軸沿垂直滑板上下運(yùn)動；大型數(shù)控立式銑床，因要考慮到擴(kuò)大行程、縮小占地面積及剛性等技術(shù)問題，往往采用龍門架移動式，其主軸可以在龍門架的橫向和垂直溜板上運(yùn)動，而龍門架則沿床身作縱向運(yùn)動。數(shù)控銑床常見的類型主要有數(shù)控立式銑床、數(shù)控臥式銑床和數(shù)控龍門銑床等。a.

45、按主軸的軸線布置形式數(shù)控銑床分1）數(shù)控立式銑床如圖2.9所示，數(shù)控立式銑床主軸與機(jī)床工作臺面垂直，一般采用固定式立柱結(jié)構(gòu)，工作臺不升降，主軸箱作上下運(yùn)動，主軸中心線與立柱導(dǎo)軌面的距離不能太大，以保證機(jī)床的剛性。中型數(shù)控立銑的縱向和橫向移動一般由工作臺完成，且工作臺還可手動升降，主軸除完成主運(yùn)動外，還能沿垂直方向伸縮。數(shù)控立式銑床工件安裝方便，加工時便于觀察，但不便于排屑。 圖2.9 立式數(shù)控銑床 圖2.10 臥式數(shù)控銑床 圖2.11 立、臥兩用數(shù)控銑床 圖2.12龍門式數(shù)控銑床2）數(shù)控臥式銑床如圖2.10所示，數(shù)控臥式銑床其主軸水平布置，與機(jī)床工作臺面平行。為了擴(kuò)大加工范圍和使用功能，通常采用

46、增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn)45軸加工。這樣不但工件側(cè)面上的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓可以加工出來，而且可以實現(xiàn)在一次安裝中，通過轉(zhuǎn)盤改變工位，進(jìn)行“四面加工”。尤其是萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤可以把工件上各種不同角度的加工面擺成水平面來加工，可以省去許多專用夾具或?qū)Ｓ媒嵌?。目前單純的?shù)控臥式銑床現(xiàn)在已比較少。立、臥兩用數(shù)控銑床目前正在逐漸增多，它的主軸方向可以變換，能達(dá)到在一臺機(jī)床上既可以進(jìn)行立式加工，又可以進(jìn)行臥式加工。其使用范圍更廣、功能更全，選擇的加工對象和余地更大，給用戶帶來很多方便，特別是當(dāng)生產(chǎn)批量小，品種較多，又需要立、臥兩種方式加工時，用戶只需要一臺這樣的機(jī)床就行了。如圖2.11所示。 立、臥兩用數(shù)控

47、銑床的主軸方向的更換有手動與自動兩種。采用數(shù)控萬能主軸頭的立、臥兩用數(shù)控銑床，其主軸頭可以任意轉(zhuǎn)換方向，可以加工出與水平面呈各種不同角度的工件表面。當(dāng)立、臥兩用數(shù)控銑床增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤后，就可以實現(xiàn)對工件的“五面加工”，即除了工件與轉(zhuǎn)盤貼面的定位面外，其他表面都可以在一次安裝中進(jìn)行加工。因此，其加工性能非常優(yōu)越。3）數(shù)控龍門銑床對于大尺寸的數(shù)控銑床，一般采用對稱的雙立柱結(jié)構(gòu)龍門銑床，如圖2.12所示，保證機(jī)床的整體剛性和強(qiáng)度，數(shù)控龍門銑床有工作臺移動和龍門架移動兩種形式，它適用于加工整體結(jié)構(gòu)件零件、大型箱體零件和大型模具等。b. 按照數(shù)控系統(tǒng)控制的坐標(biāo)軸數(shù)量分類1)2.5坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控銑床。機(jī)床只能

48、進(jìn)行X、Y、Z三個坐標(biāo)中的任意兩個坐標(biāo)軸聯(lián)動加工。2)3坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控銑床。機(jī)床能進(jìn)行X、Y、Z三個坐標(biāo)軸聯(lián)動加工。目前3坐標(biāo)數(shù)控立式銑床仍占大多數(shù)。3)4坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控銑床。機(jī)床主軸可以繞X、Y、Z三個坐標(biāo)軸和其中一個軸作數(shù)控擺角運(yùn)動。4)5坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控銑床。 機(jī)床主軸可以繞X、Y、Z三個坐標(biāo)軸和其中兩個軸作數(shù)控擺角運(yùn)動。一般來說，機(jī)床控制的坐標(biāo)軸越多，特別是要求聯(lián)動的坐標(biāo)軸越多，機(jī)床的功能、加工范圍及可選擇的加工對象也越多。但隨之而來的是機(jī)床的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，對數(shù)控系統(tǒng)的要求更高，編程的難度更大，設(shè)備的價格也更高。（2）加工中心的分類加工中心是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上加上刀庫及自動換刀裝置或多個工作臺，

49、集數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的功能于一身的一種由計算機(jī)來控制的高效、高自動化程度的機(jī)床。加工中心按照換刀的形式可分為帶刀庫、機(jī)械手的加工中心、無機(jī)械手的加工中心和回轉(zhuǎn)刀架式的加工中心。按其運(yùn)動坐標(biāo)數(shù)和控制坐標(biāo)的聯(lián)動數(shù)可分為三軸二聯(lián)動、三軸三聯(lián)動、四軸三聯(lián)動、五軸四聯(lián)動和六軸五聯(lián)動加工中心等。常用分類方法是按機(jī)床結(jié)構(gòu)分，一般可分為立式加工中心、臥式加工中心、龍門式加工中心和五面體加工中心。 1）立式加工中心 立式加工中心指主軸軸心線為垂直狀態(tài)設(shè)置的加工中心，其結(jié)構(gòu)形式多為固定立柱式，工作臺為長方形，無分度回轉(zhuǎn)功能，主要適合加工板材類、殼體類工件，也可用于模具加工。一般具有3個直線運(yùn)動坐標(biāo)，如果

50、在工作臺上安裝一個水平軸的數(shù)控回轉(zhuǎn)臺，還可加工螺旋線類零件，如圖2.14所示。立式加工中心裝夾方便，便于操作，易于觀察加工情況，調(diào)試程序容易，結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，價格相對較低，應(yīng)用廣泛。 圖2.14 立式加工中心 圖2.15 臥式加工中心2）臥式加工中心臥式加工中心是指主軸軸心線為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心，如圖2.15所示。臥式加工中心一般具有35個運(yùn)動坐標(biāo)，常見的是3個直線運(yùn)動坐標(biāo)加一個回轉(zhuǎn)運(yùn)動坐標(biāo)。它能夠使工件在一次裝夾后完成除安裝面和頂面以外的其余4面的加工，最適合加工箱體類零件及小型模具型腔。臥式加工中心與立式加工中心比較，加工時排屑容易，對加工有利，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，價格也較高

51、。適用于批量生產(chǎn)。 3）龍門式加工中心如圖2.16所示為一種龍門式加工中心外形圖。龍門式加工中心主軸多為垂直設(shè)置，除帶有自動換刀裝置以外，還帶有可更換的主軸頭附件，數(shù)控裝置的軟件功能比較齊全，能夠一機(jī)多用，尤其適用于大型或形狀復(fù)雜的工件，如航天工業(yè)中飛機(jī)的梁、框板及大型汽輪機(jī)上的某些零件的加工。 圖2.16 龍門式加工中心 圖2.17 五面體加工中心圖2.18 虛軸加工中心 4）萬能加工中心(復(fù)合加工中心) 它具有立式和臥式加工中心的功能，工件一次裝夾后能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面等五個面的加工，也叫五面加工中心。常見的五面加工中心有兩種形式，一種是主軸可以旋轉(zhuǎn)90°，既可以像立

52、式加工中心那樣工作，也可以像臥式加工中心那樣工作；另一種是主軸不改變方向，而工作臺可以帶著工件旋轉(zhuǎn)90°，完成對工件五個表面的加工。 復(fù)合加工中心主要適用復(fù)雜外形、復(fù)雜曲線的小型工件加工，例如，加工螺旋槳葉片及各種復(fù)雜模具。但是由于五面加工中心存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，占地面積大等缺點，所以它的使用和生產(chǎn)在數(shù)量上遠(yuǎn)不如其他類型的加工中心,如圖2.17所示。5)虛軸加工中心 虛軸加工中心改變了以往傳統(tǒng)機(jī)床的結(jié)構(gòu)，通過連桿的運(yùn)動，實現(xiàn)主軸多自由度的運(yùn)動，完成對工件復(fù)雜曲面的加工,如圖2.18所示。2. 數(shù)控銑床和加工中心的組成（1）數(shù)控銑床的組成數(shù)控銑床適合于各種箱體類和板類零件的加工。

53、銑床基礎(chǔ)件稱為銑床大件，它是床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺等的總稱。銑床的其他零部件，或固定在基礎(chǔ)件上，或工作時在它的導(dǎo)軌上運(yùn)動。它的機(jī)械結(jié)構(gòu)，除基礎(chǔ)部件外，還包括：主傳動系統(tǒng)；進(jìn)給傳動系統(tǒng)；實現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件；實現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣動、潤滑、冷卻等系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置；特殊功能裝置，如刀具破損監(jiān)視、精度檢測和監(jiān)控裝置；為完成自動化控制功能的各種反饋信號裝置及元件。數(shù)控銑床是由普通銑床發(fā)展而來的一種數(shù)字控制機(jī)床，其加工能力很強(qiáng)，加工靈活，通用性強(qiáng)，數(shù)控銑床的最大特點是高柔性，即具有靈活、通用、萬能性，可以加工不同形狀的工件。數(shù)控銑床能夠銑削加工各

54、種平面、斜面輪廓和立體輪廓零件，如各種形狀復(fù)雜的凸輪、樣板、模具、葉片、螺旋槳等。此外，配上相應(yīng)的刀具還可進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪、鏜孔和攻螺紋等。數(shù)控銑床的組成及結(jié)構(gòu)如圖2.19所示。圖2.19 XK5040A 數(shù)控銑床的組成1底座 2強(qiáng)電柜 3變壓器箱 4垂直升降進(jìn)給伺服電動機(jī) 5按鈕板 6床身 7數(shù)控柜8、11保護(hù)開關(guān) 9擋鐵 10操縱臺 12橫向溜板 13縱向進(jìn)給伺服電動機(jī) 14橫向進(jìn)給伺服電動機(jī) 15升降臺 16縱向工作臺1)主軸部件 主軸部件是切削加工的功率輸出部件。它由主軸箱、主軸電動機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸的啟、停和變轉(zhuǎn)速等動作均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并且通過裝在主軸上的刀具參與切削運(yùn)動。2)進(jìn)給伺服系統(tǒng) 它由進(jìn)給電機(jī)和進(jìn)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，按照程序設(shè)定的進(jìn)給速度實現(xiàn)刀具和工件之間的相對運(yùn)動，包括直線進(jìn)給運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 3)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)部分是由CNC裝置、可編程控制器、伺服驅(qū)動裝置以及操作面板等組成。它是執(zhí)行順序控制動作和完成加工過程的控制中心。 4)輔助裝置 輔助裝置包括潤滑、冷卻、排屑、防護(hù)、液壓、氣動和檢測系統(tǒng)等部分。這些裝置雖然不直接參與切削運(yùn)動，但對數(shù)控銑床的加工效率、加工