15數(shù)控機床的選用

1、1. 5數(shù)控機床的選用數(shù)控機床是機床體系分類中的一個類別，隨著技術(shù)發(fā)展的不斷進步，CNCM床的數(shù)量、種類增長很快，下面是對各種CNCM床進行簡單的羅列：數(shù)控銃床和加工中心；數(shù)控車床和車削中心；數(shù)控鉆床；數(shù)控像床；數(shù)控電加工機床；數(shù)控沖床；數(shù)控火焰切割機；數(shù)控刨床；數(shù)控激光加工機床；數(shù)控外 圓磨床；數(shù)控焊接機床 數(shù)控彎板機。數(shù)控機床也有種種的分類方法： 如按用途分類，可分為金屬切削類數(shù)控機床、 金屬成型 類數(shù)控設(shè)備、數(shù)控特種加工設(shè)備。本書僅對金屬切削類數(shù)控機床進行重點介紹， 因為它們是 數(shù)控類機床中應(yīng)用最多的機床。1. 5. 1普通數(shù)控機床和傳統(tǒng)的通用機床一樣，從切削工藝角度看：普通數(shù)控機床是指

2、采用車、銃：鉆、像、磨、刨等各種切削工藝的數(shù)控機床，如數(shù)控車床、數(shù)控銃床、數(shù)控磨床等。而且切削工藝與相應(yīng)的傳統(tǒng)的通用機床相似。每一類中又有很多品種，例如數(shù)控銃床中就有立銃、臥銃、工具銃、龍門銃等，雖然這類機床的工藝性能和傳統(tǒng)的通用機床相似，但不同的是它能自動化加工更為復(fù)雜形狀的零件，并且能進行精度、效率更高，更具有柔性的加工。1. 數(shù)控車床CNC車床，能自動控制完成對軸類與盤類零件內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、螺紋等圖1-5-1全功能數(shù)控車床HM-077外形和結(jié)構(gòu)組成1-主軸電機2-主軸箱3-排屑器4-卡盤5-防護罩6-尾座7-刀架8-床鞍滑板9-床身10-操作面板切削加工，并能進行切槽、鉆孔、

3、擴孔和皎孔等工作。數(shù)控車床具有加工精度穩(wěn)定性好、加 工靈活、通用性強，能適應(yīng)多品種、小批生產(chǎn)自動化的要求，特別適合加工形狀復(fù)雜的軸類或盤類零件。CNC車床由機床主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)主運動，刀具并不旋轉(zhuǎn)，切削刀具安裝的轉(zhuǎn)塔 刀架或四方刀架上，沿平行主軸軸向（Z）和垂直主軸軸線的橫向（X）兩個方向的導(dǎo)軌，相對工件進給移動。數(shù)控車床的進給系統(tǒng)與傳統(tǒng)通用車床的進給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上存在著本質(zhì)上的差別。傳統(tǒng)臥式車床主軸的運動經(jīng)過掛輪架、 進給箱、溜板箱傳到刀架，實現(xiàn)縱向和橫向進給運動， 傳動 路線長，傳動精度低。而數(shù)控車床是采用伺服電動機，經(jīng)滾珠絲杠傳到滑板和刀架，實現(xiàn)Z向（縱向）和X向（橫向）進給運動，傳動

4、路線短，傳動精度高。如圖1-5-1所示為典型的全功能數(shù)控車床HM-077外形和結(jié)構(gòu)組成。2. 數(shù)控銖床數(shù)控銃床是機床設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛的加工機床，oNca床常主要設(shè)計為輪廓加工，也可以設(shè)計為輪廓加工和孔加工功能同時具有銃錘數(shù)控機床。它可以進行平面銃削、型腔銃削、圖1-5-2立式數(shù)控銃床外形輪廓銃削、三維及三維以上復(fù)雜型面銃削，還可進行鉆削、像削、螺紋切削等孔加工。加工中心、柔性制造單元等都是在數(shù)控銃床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。數(shù)控銃床如同傳統(tǒng)的通用銃床一樣，按主軸在空間所處的狀態(tài)，分有立式和臥式以及立、 臥兩用數(shù)控銃床。主軸在空間處于垂直狀態(tài)的，稱為立式數(shù)控銃床；主軸在空間處于水平狀態(tài)的，稱為

5、臥式數(shù)控銃床。主軸可作垂直和水平轉(zhuǎn)換的， 稱為立臥兩用數(shù)控銃床。 如圖1-5-2 , 是立式數(shù)控銃床。如圖 1-5-3 ,是臥式數(shù)控銃床。數(shù)控銃床能被 CNC控制的坐標(biāo)進給運動多為三坐標(biāo)軸，即有三個沿導(dǎo)軌方向的直線運動，如左右、前后、上下方向，又用X、Y、Z分別對這三個直線運動的方向命名。圖1-5-3臥式數(shù)控銃床如若數(shù)控銃床三個沿導(dǎo)軌方向運動中，只能其中 兩個方向的運動可以聯(lián)動，稱兩軸半數(shù)控銃床，即在 X、Y、Z三個坐標(biāo)軸中，任意兩軸可以聯(lián)動。一般情 況下，兩軸半控制的數(shù)控銃床上只能用來加工平面曲 線的輪廓。如若數(shù)控銃床三個沿導(dǎo)軌方向運動能同時聯(lián)動， 即數(shù)控銃床能進行 X、Y、Z三個坐標(biāo)軸聯(lián)動

6、加工，稱 為三軸數(shù)控銃床。目前 3坐標(biāo)數(shù)控立式銃床仍占大多 數(shù)，可以加工空間曲面。對于有特殊要求的數(shù)控銃床，還可以加進一個繞這時機床的數(shù)控系統(tǒng)為四坐軸回轉(zhuǎn)的進給運動，即增加一個數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺, 標(biāo)的數(shù)控系統(tǒng)，可用來加工螺旋槽、葉片等立體曲面零件。1. 5. 2 加工中心機床（MC加工中心（Machining Center ，簡稱 MC是適應(yīng)省力、省時和節(jié)能的時代要求而迅速 發(fā)展起來的自動換刀數(shù)控機床。相對那些普通數(shù)控機床更具有靈活性和適應(yīng)性，并且效率更高，工藝能力更強，自動化程度更高。1. 各種加工中心加工中心種類較多，根據(jù)加工方式分有：?車削加工中心車削加工中心以車削為主，主體是

7、數(shù)控車床，機床上配備有轉(zhuǎn)塔式刀庫或由換刀機械手和鏈?zhǔn)降稁旖M成的大容量刀庫。車削加工中心還配置有銃削動力頭。?悅銃加工中心像銃加工中心，它將數(shù)控銃床、數(shù)控像床、數(shù)控鉆床的功能聚集在一臺加工設(shè)備上，且增設(shè)有自動換刀裝置。 像銃加工中心是機械加工行業(yè)應(yīng)用最多的一類數(shù) 控設(shè)備，其工藝范圍主要是銃削、鉆削和像削。?復(fù)合加工中心在一臺設(shè)備上可以完成車削、銃削、像削和鉆削等多種工序加工的加工中心稱之為復(fù)合加工中心，可代替多臺機床實現(xiàn)多工序的加工。復(fù)合加工中心多以車、銃加工的加工中心為多。2. 加工中心特點加工中心機床的一個最為明顯的特征是：加工中心是一種比普通數(shù)控機床多加裝了刀具刀庫容量般為幾十甚至上百把刀

8、具。數(shù)控系統(tǒng)能控庫和自動換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機床, 制機床自動地更換刀具。它與普通數(shù)控機床相比 另一個更為重要的特征是： 它利用機床刀庫的多刀具和 自動換刀能力，具有把幾個 不同的操作組合在一次裝夾 中并連續(xù)加工的能力，即集 中工序加工。三.、躊諾.置圖1-5-4加工中心裝配了托盤交換裝置如CNG1銃加工中心，對工件連續(xù)進行的鉆削、像削、背校、加工螺紋、德孔以及輪廓 銃削等加工都可編制為同一個CNO序。又如車削加工中心，幾乎可以完成回轉(zhuǎn)體零件的所有加工工序。加工中心因為連續(xù)、自動、多工序加工，又稱它為多工序數(shù)控機床。加工中心機床實現(xiàn)一次裝夾多工序的加工方式，有效地避免了零件多次裝夾造成的定位誤

9、差，減少了機床臺數(shù)和占地面積，有利于提高了加工精度。由于電子技術(shù)的迅速發(fā)展，加工中心的功能日趨完善。比如：因為自動換刀縮短手動換刀的時間；因為利用了托盤交換系統(tǒng)、交換工作臺的方法，讓工件能在機外裝卸從而縮短工 件裝夾的輔助時間；利用附加軸A、B、G的旋轉(zhuǎn)運動以及許多其他功能來增強轉(zhuǎn)換加工面的靈活性。如圖1-5-4所示的加工中心裝配了托盤交換裝置能實現(xiàn)工件的自動交換，從而使工件裝夾的輔助工作不占機床的加工時間。本書主要對像銃加工中心的應(yīng)用介紹，下面提到的加工中心一般是指像銃加工中心。3. 鯉、銖加工中心兩種類型設(shè)計加工中心有兩種基本設(shè)計即立式加工中 心和臥式加工中心。按主軸在空間所處的狀 態(tài)，加

10、工中心的主軸在空間處于垂直狀態(tài)的， 稱為立式加工中心；主軸在空間處于水平狀態(tài) 的，稱為臥式加工中心。（主軸可作垂直和水平轉(zhuǎn)換的，稱為立臥式加工中心或復(fù)合加工中 心）。如圖1-5-5是JCSH018A型立式加工中心 外觀圖。機床床能進行 X、Y、Z三個坐標(biāo)軸聯(lián)圖1-5-5 JCS-018A型加工中心動加。機床有刀庫，可裝各類鉆、銃類刀具并自動換刀。對立式CNCrn工中心來說，最適合加工的工件類型是有上端面結(jié)構(gòu)或周邊輪廓加工任務(wù)的零件，如盤蓋、板類零件。工件可安裝在工作臺或夾具上。某臥式加工中心外形如圖 1-5-6所示，主軸水平放置。一般臥式加工中心配備一個旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)軸（回轉(zhuǎn)工作臺）。臥式加工中心

11、適宜加工箱體類零件，一次裝夾可對工件的多個面進行銃削、鉆削、篷削、攻螺紋等工序加工， 特別適合孔與定位基面或孔與孔之間相對位置精度要求較高的零件的加工，容易保證其加工精度。臥式加工中心的刀庫一般比立式加工中心 容量大，結(jié)構(gòu)比立式加工中心復(fù)雜，占地面積比立式加工中心大，它比立式加工中心的柔性強。臥式加工中心的制造成本比立式加工中心高，市場擁有量較少。臥式加工中心調(diào)試程序及試切時不便觀察，加工時不便監(jiān)視，零件裝夾和測量不方便。但加工時排屑容易，對加工有利。1. 5. 3柔性制造?柔性制造單元 （FMC）:是由加工中心（MC）與自動交換裝置、刀具和工件的自動測量裝置、工況監(jiān)控功能而發(fā)展起來的，它比

12、MC具有更高的制造柔性和生產(chǎn)率。?柔性制造系統(tǒng)（FMS：FMS（Flexible Manufacturing System）是在成組技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、計算機技術(shù)、自動檢測和自動控制技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的綜合技術(shù)產(chǎn)物。主要由多工位的數(shù)控加工系統(tǒng)、自動化的物料輸送和存儲系統(tǒng)、計算機控制信息系統(tǒng)組成。生產(chǎn)全部過程由中央計算機進行調(diào)度，若干臺計算機進行工位控制，形成一個各種制造單元相對獨立而又能靈活調(diào)節(jié)、配合,具有很強適應(yīng)性的制造系統(tǒng)。數(shù)控機床是各種制造單元或工位中的主要加工設(shè)備。1. 5. 4計算機集成制造系統(tǒng)CIMS計算機集成制造系統(tǒng) CIMS（Computer Integrated Manuf

13、acturing System）是采用現(xiàn)代計算 機術(shù)將制造工廠全部活動（設(shè)計、制造、裝配、市場調(diào)查與決策、銷售、管理等）所需的各種分散自動化系統(tǒng)的有機集成。CIMS通常由管理信息系統(tǒng)、產(chǎn)品設(shè)計與制造工程設(shè)計自動化系統(tǒng)、制造自動化系統(tǒng)、質(zhì)量保證系統(tǒng)以及計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等6個分系統(tǒng)組成：(1) 管理信息系統(tǒng) 這個系統(tǒng)包括預(yù)測、經(jīng)營決策、各級生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、銷 售、供應(yīng)、財務(wù)、成本、設(shè)備、工具、人力資源等管理信息功能，通過信息的集成，以達到 縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、減少占用流動資金、提高企業(yè)的應(yīng)變能力的目的。(2) 產(chǎn)品設(shè)計與制造工程設(shè)計自動化系統(tǒng)它是用計算機來輔助產(chǎn)品設(shè)計、制造準(zhǔn)備和產(chǎn)品性

14、能測試等階段的工作，就是CAD /CAPP/CAM系統(tǒng)。其目的使產(chǎn)品的開發(fā)更高效、 優(yōu)質(zhì)、自動化地進行。(3) 制造自動化系統(tǒng)常用的是FMS系統(tǒng)。這個系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品的工程技術(shù)信息、車間層的加工指令，完成對零件毛壞加工的作業(yè)調(diào)度、制造等工作。(4) 質(zhì)量保證系統(tǒng) 包括質(zhì)量決策、質(zhì)量檢測與數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量評估、控制與跟蹤等功 能。系統(tǒng)保證從產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢驗到售后服務(wù)的整個過程。(5) 計算機網(wǎng)絡(luò) 它是支持CIMS各個分系統(tǒng)的開放型網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，采用國際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行互聯(lián)，以分布方式，滿足各應(yīng)用分系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)支持服務(wù)的不同需求，支持資源共享、分布處理、分布數(shù)據(jù)庫和實時控制。(6) 數(shù)

15、據(jù)庫系統(tǒng) 它是支持CIMS各分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，以實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)的共享和信息集 成。由上述可知，CIMS是建立在多項先進技術(shù)基礎(chǔ)上的高技術(shù)制造系統(tǒng)。1. 5. 5數(shù)控機床主要技術(shù)參數(shù)的選用數(shù)控機床的主要技術(shù)參數(shù)包括工作臺面積、各坐標(biāo)軸行程、主軸轉(zhuǎn)速范圍、切削進給速度范圍、刀庫容量、換刀時間、定位精度、重復(fù)定位精度等?？煞殖沙叽鐓?shù)、接口參數(shù)、 運動參數(shù)、動力參數(shù)、精度參數(shù)、其它參數(shù)幾個方面來認識。 尺寸參數(shù)。包括：工作臺面積(長、寬)、承重；主軸端面到工作臺的距離；交換工作臺尺寸數(shù)量及交換時間；作用：影響到加工工件的尺寸范圍大小重量編程范圍及刀具、工件、機床之間的干涉。 接口參數(shù)。包括：工作臺T型槽數(shù)；槽