數(shù)控機(jī)床概述和數(shù)控機(jī)床編程及加工

自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的結(jié)構(gòu)原理及選用圖4-1端子盤定位的電動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架結(jié)構(gòu)1、蝸輪2、刀座3、4、鼠齒盤5、粗定位銷6、四方刀架體7、刀架螺母8、轉(zhuǎn)動(dòng)銷9、芯軸10、軸套電動(dòng)機(jī)得到轉(zhuǎn)位指令開始旋轉(zhuǎn)，電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿帶動(dòng)蝸輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。芯軸9與蝸輪固定聯(lián)結(jié)，所以隨同蝸輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)刀架螺母7與四方刀架體固定聯(lián)結(jié)，此時(shí)上、下端齒盤聯(lián)結(jié)在一起制約了刀架體的轉(zhuǎn)動(dòng)迫使螺母上升，直至鼠齒盤3，與鼠齒盤4分離，此時(shí)蝸輪同芯軸9帶動(dòng)軸套10轉(zhuǎn)動(dòng)，軸套10通過轉(zhuǎn)動(dòng)銷8帶動(dòng)刀架體6旋轉(zhuǎn)，完成尋刀運(yùn)動(dòng)。此時(shí)若某刀位的霍爾管得到信號(hào)（尋刀完畢）通知電機(jī)反轉(zhuǎn)，此時(shí)蝸輪亦反轉(zhuǎn)。刀架體反轉(zhuǎn)粗定位銷與被固定鼠齒盤上的爪齒擋住刀架體不能再旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)銷子8打滑刀架體向下運(yùn)動(dòng)直至端子盤3、4緊密接觸，刀架電機(jī)電流增大發(fā)出信號(hào)電機(jī)停轉(zhuǎn)，完成刀架整個(gè)轉(zhuǎn)位過程。數(shù)控機(jī)床中常用的齒輪消隙機(jī)構(gòu)及電機(jī)軸與絲杠軸的聯(lián)結(jié)方式一、

園柱直齒輪時(shí)1、雙齒輪片結(jié)構(gòu)2、偏心套1）、齒輪2）、偏心套3）、齒輪3、調(diào)節(jié)中心距二、雙齒輪條消除齒輪間隙機(jī)構(gòu)

1、2為正齒輪與齒條齒合，3、4為左右螺旋齒輪，5上有一對(duì)旋向相反的螺旋齒輪，當(dāng)零件與向前移動(dòng)是會(huì)迫使34齒輪分別向相反的方向旋轉(zhuǎn)，令園柱齒輪1、2左右邊貼緊齒條傳動(dòng)齒面固定零件與達(dá)到消除齒條間隙的目的。

三電機(jī)軸與絲杠軸的聯(lián)結(jié)方式1、無鍵聯(lián)結(jié)2、應(yīng)用（在數(shù)控機(jī)床中）在伺服電機(jī)軸上裝齒輪，同步帶輪，在滾珠絲杠軸端安裝齒輪或同步帶輪選擇脹結(jié)套應(yīng)滿足：傳遞扭矩Mt≥M承受軸向力Ft≥Fx

承受徑向力式中M需要傳遞的扭矩KNmFx：需要承受的軸向力KNMt：脹緊套的額定扭矩KNmFt:脹緊套的額定軸向力KNd﹒l：

脹緊套內(nèi)徑和內(nèi)環(huán)寬度mmPf：脹緊套與軸結(jié)合面上的壓力N/mm2B：采用n組脹緊套時(shí)的額定負(fù)荷MmMm=m﹒Mt

式中m負(fù)荷系數(shù)見表1

c、結(jié)合面的表面粗糙度及公差配合，見表2d、擰緊脹緊套螺釘?shù)姆椒ǖ谝徊揭?/3Mt的值對(duì)角擰緊所有螺釘以防偏斜；第二步以1/2Mt對(duì)角擰緊全部螺釘加力；第三步以Mt值全部擰緊螺釘。e、結(jié)構(gòu)裝配圖同步帶傳動(dòng)是綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的新型帶傳動(dòng)。它的傳動(dòng)效率可進(jìn)99.5﹪，傳動(dòng)功率可從幾瓦到數(shù)百千瓦，一級(jí)帶傳動(dòng)速比可達(dá)到10，線速度可達(dá)到40m/s同步帶傳動(dòng)已在各種儀器輕工業(yè)以及通用機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用。同步帶由帶背、抗拉層及帶齒三部分組成，抗拉層其位置在同步帶的節(jié)線部位保證帶的節(jié)矩不變，常用的抗拉元件有鋼絲繩及由玻璃纖維組成的繩索。帶齒帶背有用聚氨脂和氯丁膠材料，它應(yīng)有良好柔韌性抗彎曲疲勞性能，耐磨損不易老化的性能。同步帶按齒形分（梯形齒）周節(jié)制同步帶、模數(shù)制同步帶、園弧齒同步帶、我國研制同步帶的早期由于有齒輪滾刀可加工帶輪用得較多，現(xiàn)在已很少應(yīng)用，目前在機(jī)床用得較多的為HTD型園弧齒同步帶。園弧齒同步帶的齒形圖

同步帶輪設(shè)計(jì)與計(jì)算園弧齒同步帶的規(guī)定代號(hào):例：1000——5M——30帶寬30mm節(jié)距5mm接線長(zhǎng)1000mm園弧齒同步帶的齒形尺寸，見表1

園弧齒同步帶,帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算舉例例題：某機(jī)械中采用園弧齒同步帶傳動(dòng)，斷續(xù)使用，每天平均工作3-4小時(shí)，電機(jī)為普通三相異步電動(dòng)機(jī)，功率N=22KW，小帶輪轉(zhuǎn)速970r/min減速比I=2.5中心距A=750mm，試選擇同步帶計(jì)算帶輪1、

決定計(jì)算功率Nj=N﹒K=N﹒(K0+K1+K2)計(jì)算功率Nj為給定功率乘以功率修正系數(shù)K，K由三部分即工作情況系數(shù)K0,張緊輪影響系數(shù)K1和增速傳動(dòng)系數(shù)K2組成根據(jù)手冊(cè)查K0=1.7K1=0K2=02、

選擇園弧齒輪同步帶的節(jié)距Pb根據(jù)Nj和小輪N1查手冊(cè)的諾模圖選節(jié)距代為14M，Pb=14MM

3、

確定主從動(dòng)輪的齒數(shù)和節(jié)園直徑取小帶輪齒數(shù)Z1=38小帶輪的節(jié)園直徑大帶輪齒數(shù)大帶輪齒數(shù)帶輪的節(jié)園直徑驗(yàn)算線速度vmax

v＜vmax=40m/s

4、

確定同步帶的節(jié)長(zhǎng)lp齒數(shù)Zb和中心距A按求節(jié)長(zhǎng)的近似公式計(jì)算：代入按園弧齒節(jié)線系列尺寸選定lp=2450，Zb=175，重算中心距A=748.7mm,5、小帶輪齒合齒數(shù)Zm代入6、確定同步帶的寬度bs確定齒寬系數(shù)KwKz小帶輪齒合齒數(shù)系數(shù)依據(jù)Zm=17由表得Kz=1KL帶長(zhǎng)系數(shù)，Lp=2450，Pb=14，KL=1N0基準(zhǔn)傳動(dòng)功率，依據(jù)Z1=38，N1=970r/mm,Pb=14,查表得N0代入按Kw查表取bs=85mm同步帶規(guī)格為：2450-14M-85園弧帶輪齒形尺寸14M節(jié)距的標(biāo)準(zhǔn)帶寬與帶輪寬的關(guān)系,其余節(jié)距均可查設(shè)計(jì)手冊(cè)同步帶輪的公差與表面粗糙度齒頂園跳動(dòng):d頂≤120δ=0.13d頂＞130

δ=0.13+0.0005（d節(jié)-180）齒頂園端面跳動(dòng):d頂≤80δ=0.18＜d頂＜200δd節(jié)

d頂＞200

δ=0.25+0.0005（d節(jié)-250）齒向公差:δ=0.001bf（帶寬）帶輪孔直徑公差:H7帶輪齒面粗糙度:Ra0.0025-0.005（▽6）一般推薦在小帶輪的兩側(cè)裝上擋圖，大帶輪可不裝擋圖。根據(jù)工作狀況及有關(guān)參數(shù)畫出帶輪工作圖。（d節(jié)、d頂、z、孔徑、齒寬）

阻尼，剛度，慣量，固有頻率對(duì)伺服進(jìn)給系統(tǒng)的影響

伺服進(jìn)給系統(tǒng)是由電器，液壓機(jī)械等環(huán)節(jié)組成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。影響伺服系統(tǒng)的因素非常之多。從理論上說完全可以根據(jù)系統(tǒng)的要求提出一系列的假定來建立數(shù)學(xué)模型及其相應(yīng)的傳遞函數(shù)，從而計(jì)算出系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)。但到目前為止，理論計(jì)算往往不能作為最后的根據(jù)。所以在設(shè)計(jì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)時(shí)要輔以必要的實(shí)驗(yàn)分析，特別是現(xiàn)有的進(jìn)給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是非常有價(jià)值的實(shí)用數(shù)據(jù)。

一、阻尼對(duì)數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)的影響伺服系統(tǒng)的阻尼包括伺服驅(qū)動(dòng)裝置的電感、電阻、電動(dòng)機(jī)的機(jī)械部件，以及機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨擦阻尼及導(dǎo)軌的粘性阻尼。阻尼在伺服系統(tǒng)中的作用。①、阻尼大的系統(tǒng)抗擾動(dòng)的能力強(qiáng)，換句話說就是伺服剛度高難度。②、阻尼大的系統(tǒng)定位精度低，也就是說它定位的離散度大，這也可以從上一節(jié)所講的公式中得到驗(yàn)證

（F0↑δk↑）δk：定位誤差F0：靜磨擦力K：傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度F0↑失動(dòng)量↑

它的作用是互相矛盾的，必須加以辯證的使用。

一、剛度對(duì)伺服系統(tǒng)的影響系統(tǒng)的剛度低除了可引起定位誤差和失動(dòng)量的增加之外，還會(huì)降低系統(tǒng)的固有頻率。在設(shè)計(jì)伺服進(jìn)給系統(tǒng)時(shí)必須綜合地考慮剛度和慣量對(duì)固有頻率的影響，必要時(shí)還要做實(shí)驗(yàn)分析：當(dāng)采用伺服電機(jī)時(shí)其固有頻率一般都低于機(jī)械傳動(dòng)的固有頻率。為了避免產(chǎn)生共振，一般要求機(jī)械傳動(dòng)的固有頻率高于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率2-3倍。二、慣性對(duì)伺服系統(tǒng)的影響在數(shù)控系中滾珠絲杠往往要頻繁地啟動(dòng)、變速、停止制動(dòng)。如果動(dòng)態(tài)響應(yīng)不快往往會(huì)影響生產(chǎn)效率。而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，它是慣性的度量，也就是說轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)困難，也就是說會(huì)增大時(shí)間常數(shù)，系統(tǒng)的靈敏度下降。另外，機(jī)械零件的慣量增加會(huì)降低機(jī)械部件的固有頻率容易產(chǎn)生共振。所以一般要求計(jì)算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL要小于伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。JL≤(1/4～1/2)JmJL值取得過大系統(tǒng)的靈敏度會(huì)過低。X軸總裝圖總裝圖Z絲杠絲杠絲杠螺母座從動(dòng)帶輪主動(dòng)帶輪C650實(shí)例總裝圖Z絲杠Z絲杠928-1Z絲杠928-2總裝圖總裝圖數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計(jì)算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識(shí)別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的CNC裝置對(duì)程序經(jīng)過處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動(dòng)機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對(duì)程序及首件試加工。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的基本原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗(yàn)及試切數(shù)控機(jī)床OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運(yùn)動(dòng)控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機(jī)床控制兩大部分組成。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動(dòng)G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補(bǔ)G01X(U)_Z(W)_√G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補(bǔ)G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補(bǔ)G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點(diǎn)G27

G28Z軸返回程序零點(diǎn)G28

G92定義絕對(duì)坐標(biāo)系G92X_Z_√2G04延時(shí)G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開關(guān)1有效M20√M21自定義開關(guān)1無效M21√8M22自定義開關(guān)2有效M22√M23自定義開關(guān)2無效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC軟件介紹在程序管理界面下，可進(jìn)行有關(guān)數(shù)控加工程序文件的各種操作，如讀入程序、編輯修改及查錯(cuò)編譯等。每一個(gè)工件程序由若干個(gè)程序段組成；每一個(gè)程序段完成一個(gè)加工步驟；每一個(gè)程序指令有程序段號(hào)和若干個(gè)指令代碼組成，指令代碼在程序段中的位置可以是任意的，同組指令在同一程序段中不能重復(fù)使用；最后一個(gè)程序段由指令代碼M02作為程序結(jié)束標(biāo)志。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹

在運(yùn)行加工程序之前，必須通過參數(shù)設(shè)置對(duì)機(jī)床和刀具進(jìn)行調(diào)整，使其與加工要求相符，這樣才能正確地進(jìn)行加工或模擬加工。OpenSoftCNC軟件系統(tǒng)的參數(shù)主要有以下內(nèi)容：①基本設(shè)置設(shè)置可修改的基本參數(shù)。②刀具設(shè)置設(shè)置刀具編號(hào)、類型和刀具補(bǔ)償?shù)葏?shù)。③軸參設(shè)置設(shè)置和查看坐標(biāo)軸參數(shù)。④工件坐標(biāo)設(shè)置設(shè)置G54—G59等工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)坐