數控車的工藝與工裝削

1、摘要世界制造業(yè)轉移，中國正在逐步成為世界加工廠。美國、德國、韓國等國家已經進入工業(yè)化發(fā)展的高技術密集時代與微電子時代，鋼鐵、機械、化工等重工業(yè)正逐漸向發(fā)展中國家轉移。我國目前經濟發(fā)展已經過了發(fā)展初期，正處于重化工業(yè)發(fā)展中期。未來 10 年將是中國機械行業(yè)發(fā)展最佳時期。美國、德國的重化工業(yè)發(fā)展期延續(xù)了18 年以上，美國、德國、韓國四國重化工業(yè)發(fā)展期平均延續(xù)了12 年，我們估計中國的重化工業(yè)發(fā)展期將至少延續(xù)10 年，直到 2015 年。因此，在未來10 年中，隨著中國重化工業(yè)進程的推進，中國企業(yè)規(guī)模、產品技術、質量等都將得到大幅提升，國產機械產品國際競爭力增強， 逐步替代進口， 并加速出口。目前，

2、機械行業(yè)中部分子行業(yè)如船舶、鐵路、集裝箱及集裝箱起重機制造等已經受益于國際間的產業(yè)轉移，并將持續(xù)受益；電站設備、工程機械、床等將受益于產業(yè)轉移，加快出口進程數控機床的產生在機械制造工業(yè)中并不是所有的產品零件都具有很大的批量，單件與小批量生產的零件（批量在 10100 件）約占機械加工總量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、機床、重型機械以及國防工業(yè)更是如此。為了滿足多品種，小批量的自動化生產，迫切需要一種靈活的，通用的，能夠適用產品頻繁變化的柔性自動化機床。數控機床就是在這樣的背景下誕生與發(fā)展起來的。它為單件、小批量生產的精密復雜零件提供了自動化的加工手段。根據國家標準，對機床數字控制的定

3、義：用數字控制的裝置（簡稱數控裝置） ，在運行過程中，不斷地引入數字數據，從而對某一生產過程實現自動控制，叫數字控制，簡稱數控。用計算機控制加工功能，稱計算機數控（computerized numerical，縮寫）。數控機床即使采用了數控技術的機床，或者說裝備了數控系統(tǒng)的機床。從應用來說，數控機床就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、松加工件、進刀與退刀、開車與停車、選擇刀具、供給切削液等）和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數字化的代碼來表示，通過控制介質將數字信息送入專用的或通用的計算機，計算機對輸入的信息進行處理與運算，發(fā)出各種指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，是機床自

4、動加工出所需要的零件。第1頁共20頁數控機床的發(fā)展2.1 數控系統(tǒng)的發(fā)展從年第一臺數控機床問世后，數控系統(tǒng)已經先后經歷了兩個階段和六代的發(fā)展，其六代是指電子管、晶體管、集成電路、小型計算機、微處理器和基于工控機的通用 CNC系統(tǒng)。其中前三代為第一階段，稱作為硬件連接數控，簡稱系統(tǒng)；后三代為第二階段，乘坐計算機軟件數控，簡稱系統(tǒng)。2.2 機床的發(fā)展趨勢數控機床總的發(fā)展趨勢是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。數控機床的分類3.1 按加工工藝方法分類金屬切削類數控機床與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應的數控機床有數控車床、數控銑床、數控鉆床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。盡

5、管這些數控機床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機床的動作和運動都是數字化控制的，具有較高的生產率和自動化程度。特種加工類數控機床除了切削加工數控機床以外，數控技術也大量用于數控電火花線切割機床、數控電火花成型機床、數控等離子弧切割機床、數控火焰切割機床以及數控激光加工機床等。板材加工類數控機床常見的應用于金屬板材加工的數控機床有數控壓力機、數控剪板機和數控折彎機等。近年來，其它機械設備中也大量采用了數控技術，如數控多坐標測量機、自動繪圖機及工業(yè)機器人等。3.2 按控制運動軌跡分類點位控制數控機床第2頁共20頁位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數控系

6、統(tǒng)只控制行程終點的坐標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯系。可以幾個坐標同時向目標點運動，也可以各個坐標單獨依次運動。直線控制數控機床直線控制的簡易數控車床，只有兩個坐標軸，可加工階梯軸。直線控制的數控銑床，有三個坐標軸，可用于平面的銑削加工?，F代組合機床采用數控進給伺服系統(tǒng)，驅動動力頭帶有多軸箱的軸向進給進行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數控機床。數控鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標方向的進給運動的速度能在一定范圍內進行調整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應該稱為點位/ 直線控制的數控機床。輪廓控制數控機床輪廓控制數控機床能夠對兩個或兩個以上運動的

7、位移及速度進行連續(xù)相關的控制，使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機床移動部件的起點與終點坐標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。3.3 按驅動裝置的特點分類開環(huán)控制數控機床這類控制的數控機床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數控系統(tǒng)每發(fā)出一個進給指令，經驅動電路功率放大后，驅動步進電機旋轉一個角度，再經過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉，通過絲杠螺母機構轉換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數所決定的。此類數控機床的信息流是單向的，即進給脈沖發(fā)出去

8、后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數控機床。閉環(huán)控制數控機床接對工作臺的實際位移進行檢測，將測量的實際位移值反饋到數控裝置中，與輸入的指令位移值進行比較，用差值對機床進行控制，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終實現移動部件的精確運動和定位。半閉環(huán)控制數控機床半閉環(huán)控制數控機床是在伺服電動機的軸或數控機床的傳動絲杠上裝有角位移電第3頁共20頁流檢測裝置，通過檢測絲杠的轉角間接地檢測移動部件的實際位移，然后反饋到數控裝置中去，并對誤差進行修正。通過測速元件A 和光電編碼盤 B 可間接檢測出伺服電動機的轉速，從而推算出工作臺的實際位移量，將此值與指令值進行比較，用差值來實現控制。由于

9、工作臺沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數控機床?；旌峡刂茢悼貦C床將以上三類數控機床的特點結合起來，就形成了混合控制數控機床?；旌峡刂茢悼貦C床特別適用于大型或重型數控機床，因為大型或重型數控機床需要較高的進給速度與相當高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調試比較復雜。數控車的工藝與工裝削數控車床加工工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數控車床是一次裝夾，連續(xù)自動加工完成所有車削工序，因而應注意以下幾個方面。4.1.合理選擇切削用量對于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時間、刀具壽命

10、和加工質量。經濟有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。4.2.合理選擇刀具1) 粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進給量的要求。2) 精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。3) 為減少換刀時間和方便對刀，應盡量采用機夾刀和機夾刀片。4.3.合理選擇夾具1) 盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具；2) 零件定位基準重合，以減少定位誤差。4.4.確定加工路線加工路線是指數控機床加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡和方向。1) 應能保證加工精度和表面粗糙要求；2) 應盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。第4頁共20頁4.5.加工路線與加工余

11、量的聯系目前，在數控車床還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數控車床加工時，則需注意程序的靈活安排。4.6.夾具安裝要點目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實現的，液壓卡盤夾緊要點如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。結語制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對21 世紀我國數控技術與產業(yè)的發(fā)展至關重要。本文在對數控技術和產業(yè)發(fā)展趨勢的分析，對我國數控領域存在的問題進行研究的基礎上，對21 世紀我國數控技術和產業(yè)的發(fā)展途徑進行了探討，提出了以科技創(chuàng)新為先導，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務