現代數控機床技術參數的選用

1、15數控機床的選用數控機床是機床體系分類中的一個類別，隨著技術發(fā)展的不斷進步，CNC機床的數量、種類增長很快，下面是對各種CNC機床進行簡單的羅列： 數控銑床和加工中心；數控車床和車削中心；數控鉆床；數控鏜床；數控電加工機床；數控沖床；數控火焰切割機；數控刨床；數控激光加工機床；數控外圓磨床；數控焊接機床 數控彎板機。數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控機床、金屬成型類數控設備、數控特種加工設備。本書僅對金屬切削類數控機床進行重點介紹，因為它們是數控類機床中應用最多的機床。151普通數控機床和傳統(tǒng)的通用機床一樣，從切削工藝角度看：普通數控機床是指采用車、銑：鉆、鏜、磨

2、、刨等各種切削工藝的數控機床，如數控車床、數控銑床、數控磨床等。而且切削工藝與相應的傳統(tǒng)的通用機床相似。每一類中又有很多品種，例如數控銑床中就有立銑、臥銑、工具銑、龍門銑等，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數控車床圖1-5-1 全功能數控車床HM-077外形和結構組成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CNC車床，能自動控制完成對軸類與盤類零件內外圓柱面、圓錐面、圓弧面、螺紋等切削加工，并能進行切槽、鉆孔、擴孔和

3、鉸孔等工作。數控車床具有加工精度穩(wěn)定性好、加工靈活、通用性強，能適應多品種、小批生產自動化的要求，特別適合加工形狀復雜的軸類或盤類零件。CNC車床由機床主軸帶動工件旋轉實現主運動，刀具并不旋轉，切削刀具安裝的轉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）兩個方向的導軌，相對工件進給移動。數控車床的進給系統(tǒng)與傳統(tǒng)通用車床的進給系統(tǒng)在結構上存在著本質上的差別。傳統(tǒng)臥式車床主軸的運動經過掛輪架、進給箱、溜板箱傳到刀架，實現縱向和橫向進給運動，傳動路線長，傳動精度低。而數控車床是采用伺服電動機，經滾珠絲杠傳到滑板和刀架，實現Z向(縱向)和X向(橫向)進給運動，傳動路線短，傳動精度

4、高。如圖1-5-1所示為典型的全功能數控車床HM-077外形和結構組成。2數控銑床圖1-5-2立式數控銑床數控銑床是機床設備中應用非常廣泛的加工機床，CNC銑床常主要設計為輪廓加工，也可以設計為輪廓加工和孔加工功能同時具有銑鏜數控機床。它可以進行平面銑削、型腔銑削、外形輪廓銑削、三維及三維以上復雜型面銑削，還可進行鉆削、鏜削、螺紋切削等孔加工。加工中心、柔性制造單元等都是在數控銑床的基礎上產生和發(fā)展起來的。數控銑床如同傳統(tǒng)的通用銑床一樣，按主軸在空間所處的狀態(tài)，分有立式和臥式以及立、臥兩用數控銑床。主軸在空間處于垂直狀態(tài)的，稱為立式數控銑床；主軸在空間處于水平狀態(tài)的，稱為臥式數控銑床。主軸可作

5、垂直和水平轉換的，稱為立臥兩用數控銑床。如圖1-5-2，是立式數控銑床。如圖1-5-3，是臥式數控銑床。數控銑床能被CNC控制的坐標進給運動多為三坐標軸，即有三個沿導軌方向的直線運動，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臥式數控銑床如若數控銑床三個沿導軌方向運動中，只能其中兩個方向的運動可以聯(lián)動，稱兩軸半數控銑床，即在X、Y、Z三個坐標軸中，任意兩軸可以聯(lián)動。一般情況下，兩軸半控制的數控銑床上只能用來加工平面曲線的輪廓。如若數控銑床三個沿導軌方向運動能同時聯(lián)動，即數控銑床能進行X、Y、Z三個坐標軸聯(lián)動加工，稱為三軸數控銑床。目前3坐標數控立式銑床仍

6、占大多數，可以加工空間曲面。對于有特殊要求的數控銑床，還可以加進一個繞軸回轉的進給運動，即增加一個數控分度頭或數控回轉工作臺，這時機床的數控系統(tǒng)為四坐標的數控系統(tǒng)，可用來加工螺旋槽、葉片等立體曲面零件。152 加工中心機床（MC） 加工中心（Machining Center，簡稱MC）是適應省力、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控機床。相對那些普通數控機床更具有靈活性和適應性，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，主體是數控車床，機床上配備有轉塔式刀庫或由換刀機械手和鏈式刀庫組成的大容量

7、刀庫。車削加工中心還配置有銑削動力頭。鏜銑加工中心 鏜銑加工中心，它將數控銑床、數控鏜床、數控鉆床的功能聚集在一臺加工設備上，且增設有自動換刀裝置。鏜銑加工中心是機械加工行業(yè)應用最多的一類數控設備，其工藝范圍主要是銑削、鉆削和鏜削。復合加工中心 在一臺設備上可以完成車削、銑削、鏜削和鉆削等多種工序加工的加工中心稱之為復合加工中心，可代替多臺機床實現多工序的加工。復合加工中心多以車、銑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控機床多加裝了刀具庫和自動換刀裝置而構成的數控機床，刀庫容量一般為幾十甚至上百把刀具。數控系統(tǒng)能控制機床自動地更換刀具。圖

8、1-5-4 加工中心裝配了托盤交換裝置它與普通數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。如CNC鏜銑加工中心，對工件連續(xù)進行的鉆削、鏜削、背鏜、加工螺紋、锪孔以及輪廓銑削等加工都可編制為同一個CNC程序。又如車削加工中心，幾乎可以完成回轉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，又稱它為多工序數控機床。加工中心機床實現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差，減少了機床臺數和占地面積，有利于提高了加工精度。由于電子技術的迅速發(fā)展，加工中心的功能日趨完善。

9、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、C、的旋轉運動以及許多其他功能來增強轉換加工面的靈活性。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。本書主要對鏜銑加工中心的應用介紹，下面提到的加工中心一般是指鏜銑加工中心。圖1-5-5 JCS-018A型加工中心3鏜、銑加工中心兩種類型設計加工中心有兩種基本設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

10、平狀態(tài)的，稱為臥式加工中心。（主軸可作垂直和水平轉換的，稱為立臥式加工中心或復合加工中心）。如圖1-5-5是JCS018A型立式加工中心外觀圖。機床床能進行X、Y、Z三個坐標軸聯(lián)動加。機床有刀庫，可裝各類鉆、銑類刀具并自動換刀。對立式CNC加工中心來說，最適合加工的工件類型是有上端面結構或周邊輪廓加工任務的零件，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坐標軸（回轉工作臺）。臥式加工中心適宜加工箱體類零件，一次裝夾可對工件的多個面進行銑削、鉆削、鏜削、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

11、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，結構比立式加工中心復雜，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。圖1-5-6 臥式加工中心臥式加工中心調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。153 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MC具有更高的制造柔性和生產率。柔性制造系統(tǒng)（FMS）： FMS(Flexible Manufacturing Sy

12、stem)是在成組技術、數控技術、計算機技術、自動檢測和自動控制技術迅速發(fā)展的基礎上產生的綜合技術產物。主要由多工位的數控加工系統(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。生產全部過程由中央計算機進行調度，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節(jié)、配合，具有很強適應性的制造系統(tǒng)。數控機床是各種制造單元或工位中的主要加工設備。154計算機集成制造系統(tǒng)CIMS計算機集成制造系統(tǒng)CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)是采用現代計算機術將制造工廠全部活動(設計、制造、裝配、市場調查與決策、銷售、管理等)所需的

13、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)、產品設計與制造工程設計自動化系統(tǒng)、制造自動化系統(tǒng)、質量保證系統(tǒng)以及計算機網絡和數據庫系統(tǒng)等6個分系統(tǒng)組成： (1)管理信息系統(tǒng) 這個系統(tǒng)包括預測、經營決策、各級生產計劃、生產技術準備、銷售、供應、財務、成本、設備、工具、人力資源等管理信息功能，通過信息的集成，以達到縮短產品生產周期、減少占用流動資金、提高企業(yè)的應變能力的目的。 (2)產品設計與制造工程設計自動化系統(tǒng) 它是用計算機來輔助產品設計、制造準備和產品性能測試等階段的工作，就是CADCAPPCAM系統(tǒng)。其目的使產品的開發(fā)更高效、優(yōu)質、自動化地進行。(3)制造自動化系統(tǒng) 常用的是F

14、MS系統(tǒng)。這個系統(tǒng)根據產品的工程技術信息、車間層的加工指令，完成對零件毛壞加工的作業(yè)調度、制造等工作。(4)質量保證系統(tǒng) 包括質量決策、質量檢測與數據采集、質量評估、控制與跟蹤等功能。系統(tǒng)保證從產品設計、制造、檢驗到售后服務的整個過程。 (5)計算機網絡 它是支持CIMS各個分系統(tǒng)的開放型網絡通信系統(tǒng)，采用國際標準和工業(yè)標準規(guī)定的網絡協(xié)議進行互聯(lián)，以分布方式，滿足各應用分系統(tǒng)對網絡支持服務的不同需求，支持資源共享、分布處理、分布數據庫和實時控制。(6)數據庫系統(tǒng) 它是支持CIMS各分系統(tǒng)的數據庫，以實現企業(yè)數據的共享和信息集成。 由上述可知，CIMS是建立在多項先進技術基礎上的高技術制造系統(tǒng)。155 數控機床主要技術參數的選用數控機床的主要技術參數包括工作臺面積、各坐標軸行程、主軸轉速范圍、切削進給速度范圍、刀庫容量、換刀時間、定位精度、重復定位精度等?？煞殖沙叽鐓怠⒔涌趨?、運動參數、動力參數、精度參數、其它參數幾個方面來認識。尺寸參數。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。包括：工作臺T型槽數；