數(shù)控技術實驗報告1機械設計制造及其自動化

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上數(shù)控技術實驗報告專業(yè) 班級： 10機制1班 學生 姓名： 學 號： 指導 老師： 實驗一 數(shù)控機床組成實驗一、 實驗目的（1）了解數(shù)控機床的布局、基本結構及其功用。（2）了解數(shù)控機床的結構特點及其發(fā)展。（3）了解數(shù)控機床的基本運動。（4）了解數(shù)控機床的基本操作。（5）了解數(shù)控機床的加工過程。（6）了解數(shù)控機床的加工對象及其用途。二、 實驗內容（1）介紹數(shù)控機床的概況。（2）介紹數(shù)控機床的布局，基本組成及其功用。（3）觀察數(shù)控機床的基本操作及加工。三、 實驗設備數(shù)控鉆床一臺 本實驗主要以ZXK7540數(shù)控立式鉆床為例，著重介紹該機床的布局，結構及其運動。該機床的主要技術

2、規(guī)格：（1） 工作臺尺寸 800290（mm）（2） 最大鉆孔直徑 40mm（3） 最大立銑直徑 25mm（4） 最大端銑直徑 80mm （5） 主軸孔錐度 MT4（6） 主軸最大行程 200mm（7） 主軸端面至工作臺面最大距離 445mm （8） 三軸快速移動速度 5m/min（9） 主軸轉速 67-1780r/min （10） 主電機功率 3Kw四、 數(shù)控銑床概述數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎上運用現(xiàn)代計算機技術和自動控制、和吉米測量技術發(fā)展而來的,數(shù)控銑床與普通銑床的加工工藝基本相同,其結構也有些相似之處,數(shù)控銑床是靠程序控制的自動加工機床,因而其結構也與普通銑床有很大區(qū)別.主要是控制和檢

3、測方面。如下圖為數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)見圖1-1。圖1-1 數(shù)控機床的組成數(shù)控機床的工作過程見圖1-2。圖1-2 數(shù)控系統(tǒng)工作過程主要用來切削回轉類零件的數(shù)控機床稱為數(shù)控車床。數(shù)控車床集中了普通臥式車床、轉塔車床、多刀車床、自動和半自動車床等車削功能，是數(shù)控機床中應用最廣的品種之一。1 數(shù)控機床的性能特點數(shù)控機床與普通機床相比，增加了功能，提高了效率，簡化了機械結構。其性能對比如表1-1所示。表1-1 數(shù)控機床與普通機床的相比主要性能數(shù)控機床普通機床對異形復雜零件的加工性適宜不適宜對加工精度的保證性易保證較困難對精度補償和優(yōu)化控制能實現(xiàn)不能實現(xiàn)對加工質量的穩(wěn)定性穩(wěn)定不穩(wěn)定對加工對象更改的方便性方便

4、差些加工效率高低對機床操作管理可多機看管只能一人一機經費投資大較小對工人的文化素質要求高較低2 數(shù)控機床的結構特點數(shù)控機床與同類的普通機床在外形結構上雖然大體相似，但其內部結構卻有很大的差異。為了保證穩(wěn)定的加工質量，提高加工能力和切削效率等，在數(shù)控機床的結構設計中，必須具備如下特點：（1）結構剛度高、抗振性好 有標準規(guī)定數(shù)控機床的剛度系數(shù)應比類似的普通機床高50%。從提高數(shù)控機床抗振性角度出發(fā)，應減少機床內部振源，提高靜態(tài)剛度，增加構件或結構的阻尼以達到抑制振動產生的目的。（2）采取消除傳動齒輪側隙的措施 數(shù)控機床進給系統(tǒng)的傳動齒輪副中若存在側隙，在開環(huán)系統(tǒng)中則會造成進給運動的位移值滯后于指令

5、值；反向運動時，則會出現(xiàn)反向死區(qū)，影響加工精度。在閉環(huán)系統(tǒng)中，雖然側隙帶來的滯后量可以得到反饋信號的補償，但反向時會使伺服系統(tǒng)產生振蕩而不穩(wěn)定。為了提高數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的性能，在設計時必須采取相應措施，使側隙減小到允許的范圍內，圖1-3所示為圓柱齒輪傳動側隙消除方法。 （a） （b） （c）圖1-3 圓柱齒輪傳動側隙消除方法1）偏心軸套調整法（圖1-3（a）利用偏心環(huán)2縮小兩個嚙合齒輪中心距的方法來消除圓柱齒輪正反轉時的齒側隙。2）軸向墊片調整法（圖1-3（b）將嚙合齒輪的節(jié)圓直徑沿著齒寬方向制成稍有錐度，這樣就可有軸向墊片3使齒輪軸向移位來消除其齒側隙。3）雙片薄齒輪調整法（圖1-3（c）兩

6、個嚙合著的圓柱齒輪，一個制成寬齒輪，另一個有兩片能相對轉位的薄齒輪組成，再附加某些措施使寬齒輪的齒面兩側分別與兩薄片齒輪的不同齒側貼緊。這樣利用錯齒消除齒側隙，反向時就不會出現(xiàn)死區(qū)。（3）采用傳動效率很高的精密滾珠絲杠螺母副 圖1-4所示為滾珠絲杠螺母副。它是回轉運動與直線運動相互轉換的傳動機構，由絲杠a、螺母b和其間的滾珠c組成。在絲杠a和螺母b上都有圓弧形的螺旋槽，這兩個圓弧形的螺旋槽對起來就形成螺旋滾道，在滾道內裝有許多滾珠c。當絲杠a回轉時，滾珠c相對于螺母b上的滾道按箭頭d方向滾動。因此，絲杠a于螺母b之間基本上是滾動摩擦。為了防止?jié)L珠從螺母中掉出來，在螺母b的螺旋槽兩端應有擋珠器擋

7、住，并有回路管道使它的兩端連接起來，使?jié)L珠c從螺旋槽的一端滾出螺母體后，沿著回路管道重新返回到滾道另一端，以進行循環(huán)不斷的流動。 滾珠絲杠螺母副的摩擦損失小，傳動效率高，可達0.900.96；可通過預緊來消除間隙，從而提高傳動剛度；這種傳動副的摩擦阻力小，動靜摩擦力極小，能保證運動平穩(wěn)，不易產生低速爬行現(xiàn)象；傳動副的損失小，壽命長，精度保持性好。圖1-4 滾珠絲杠螺母副（4）采用了摩擦系數(shù)很小的滾動導軌副 如圖1-5、圖1-6滾動導軌副是在導軌工作面之間放置滾珠、滾柱或滾針等滾動體，形成滾動摩擦。其摩擦系數(shù)?。?.00250.005），動靜摩擦力相差很小。運動輕便靈活，所需功率小，摩擦發(fā)熱少，

8、磨損小，精度保持性好，移動精度和定位精度都較高。圖1-5 滾珠導軌副圖1-6 滾柱導軌副 目前在數(shù)控機床中普遍采用滾動導軌支撐塊結構，并且已經做成獨立的標準組件。圖1-7為滾動導軌支撐塊結構。其結構特點是剛度高，承載能力大，便于拆裝，可直接裝在任意行程長度的運動部件上。圖1-7 滾動導軌支撐塊（5）采用了性能優(yōu)良的主軸調速電機 如直流或交流主軸電動機，見圖1-8。這類電機有以下特點：輸出功率大，恒功率輸出的速度范圍寬、在大的調速范圍內速度穩(wěn)定，在斷續(xù)負載下電動機轉速波動小，升降速時間短，電機溫升低，振動、噪聲小，過載能力強，可靠性高，壽命長，安裝維護方便等?，F(xiàn)代數(shù)控機床更是向高速、高精度方向發(fā)

9、展，為此，其主軸和電機常采用一體化設計電主軸，見圖1-9。（6）采用了增大功率的伺服進給電動機和先進刀具，以滿足高速，強力切削的要求。圖1-8 交流伺服電動機 圖1-9 電主軸3數(shù)控機床的發(fā)展趨勢具有精密、柔性、高效的數(shù)控機床，隨著社會需求的多樣化和其相關技術的進步，將會向更廣的領域和更深的層次發(fā)展。（1）向高精度發(fā)展近十年來已經取得了明顯的提高，如普通級中等規(guī)格數(shù)控機床的定位精度已從80年代初期的0.012mm/300mm，提高到90年代初期的0.0020.005mm/全程，加工精度已由原來的10m提高到5m；精密級從5m提高到1.5m。（2）向高速度發(fā)展主軸轉速已從10002000r/mi

10、n提高到50007000r/min，數(shù)控車床刀架的轉位時間已從過去的13s減少到0.40.6s。（3）向高柔性發(fā)展柔性是指機床適應加工對象變化的能力。在提高單機柔性的同時，正努力向單元柔性和系統(tǒng)柔性發(fā)展。（4）向高度自動化發(fā)展數(shù)控機床已從自動編程、自動換刀、自動上下料、自動加工向自動檢測、自動診斷、自動監(jiān)控、自動對刀、自動傳輸、自動調度等方面發(fā)展。（5）向復合化發(fā)展一臺具有自動換刀裝置、自動交換工作臺和自動轉換主軸頭的鏜銑加工中心，不僅一次裝卡便可以完成鏜銑鉆鉸攻絲和檢驗等工序，而且還可以完成箱體件五個面粗精加工的全部工序。五 數(shù)控銑床結構剖析目前使用的數(shù)控銑床分為兩大類：數(shù)控臥式銑床，數(shù)控立

11、式銑床。XK5040A為常用的數(shù)控立式銑床。其結構圖如圖1-10所示。其整體布局見圖1-11。1 床身結構 床身內部布局合理，具有良好的剛性，底座上設有4個調節(jié)螺栓，便于機床進行水平調整，切削液儲液襤設在機床座內部。2 銑頭部分銑頭部分由有級(或無級)變速箱和銑頭兩個部件組成。銑頭主軸支承在高精度軸承上保證主軸具有高回轉精度和良好的剛性；主軸裝有快速換刀螺母，前端錐采用1$0505錐度；主軸采用機械無級變速，其調節(jié)范圍寬，傳動平穩(wěn)，操作方便。剎車機構能使主軸迅速制動，可節(jié)省輔助時間，剎車時通過制動手柄撐開止動環(huán)使主軸立即制動。啟動主電動機時，應注意松開主軸制動手柄。銑頭部件還裝有伺服電機、內齒

12、帶輪、滾珠絲杠副及主軸套簡，它們形成垂直方向(z方向)進給傳動鏈，使主軸作垂向直線運動。刀具的夾緊裝置有電動、液動和氣動三種：（1）電動的簡單、靈活；（2）液動的復雜，夾緊力大；（3）氣動的方便、靈活、結構簡單。銑床夾具老虎鉗 。3 工作臺工作臺與床鞍支承在升降臺較寬的水平導軌上，工作臺的縱向進給是由安裝在工作臺右端的伺服電機驅動的。通過內齒帶輪帶動精密滾珠絲杠剮，從而使工作臺獲得縱向進給。工作臺左端裝有手輪和刻度盤，以便進行手動操作。床鞍的縱橫向導軌面均采用了TuRcllE B貼塑面，從而提高了導軌的耐磨性耐磨性、運動的平穩(wěn)性和精度的保持性，消除了低速爬行現(xiàn)象。 4升降臺(橫向進路部分) 升

13、降臺前方裝有交流伺服電機驅動床鞍作橫向進給運動，其傳動原理與工作臺的縱向進給相同。此外在橫向滾珠絲杠前端還裝有進給手輪，可實現(xiàn)手動進給。升降臺左側裝有鎖緊手柄，軸的前端裝有長手柄可帶動錐齒輪及升降臺絲桿旋轉，從而獲得升降臺的升降運動。(5)冷卻與潤滑裝置 冷卻系統(tǒng)。機床的冷卻系統(tǒng)是由冷卻泵、出水管、回水管、開關及噴嘴組成，冷卻泵安裝在機床底座的內腔里，冷卻泵將切削液從底座內儲液池打至出水管，然后經噴嘴噴出，對切削區(qū)進行冷卻。 潤滑系統(tǒng)及方式。潤滑系統(tǒng)是由手動潤捐油泵、分油器、節(jié)流閥等組成。機床采用周期潤滑方式，用手動潤滑油泵，通過分油器對主軸套筒、縱橫向導軌及三向滾珠絲桿進行潤滑，以提高機床的

14、使用壽命。5伺服系統(tǒng)數(shù)控車床伺服系統(tǒng)多采用無刷直流電動機或交流電動機，目前調頻異步交流電動機已占優(yōu)勢。它與直流電動機相比，由于無電刷，而結構簡單，工作可靠。伺服系統(tǒng)見圖1-13。圖1-13 數(shù)控機床伺服傳動系統(tǒng)6控制系統(tǒng) 六 思考題（11） 數(shù)控機床與普通機床在性能上有什么不同？答：數(shù)控機床與普通機床相比，具有以下不同： 1、適合于復雜異形零件的加工 2、加工精度高 3、加工穩(wěn)定可靠 4、高柔性 5、高生產率 6、勞動條件好 7、有利于管理現(xiàn)代化 8、投資大，使用費用高 9、生產準備工作復雜 10、維修困難（12） 數(shù)控機床為保證達到高性能在結構上采取了哪些措施？答：為了保證達到高性能數(shù)控機床

15、在結構上采取的措施有： 1、基礎部件的結構特點：數(shù)控機床的基礎件主要包括床身、立柱、工作臺等支承件，既要能夠承受粗加工時大吃刀、大走刀的最大切削力、又要能夠保證精加工時的高精度。因此，現(xiàn)行生產的數(shù)控機床采用的主要措施有：鑄件采用全封閉截面，合理布置內部隔板和肋條，含砂造型或填充混凝土等材料，導軌面加寬，車床采用傾斜的床身和導軌還利于排屑，床身、立柱采用鋼質焊接結構。 2、 主傳動系統(tǒng)的結構特點：主傳動系統(tǒng)實現(xiàn)各種刀具和工件所需的切削功率，且在盡可能大的轉速范圍內保證恒功率輸出，同時為使數(shù)控機床能獲得最佳的切削速度，主傳動須在較寬的范圍內實現(xiàn)無級變速。現(xiàn)行數(shù)控機床采用高性能的直流或交流無級調速主

16、軸電機，較普通機床的機械分級變速傳動鏈大為簡化。對加工精度有直接影響的主軸組件的精度、剛度、抗振性和熱變形性能要求，可以通過主軸組件的結構設計和合理的軸承組合及選用高精度專用軸承加以保證。為提高生產率和自動化程度，主軸應有刀具或工件的自動夾緊、放松、切屑清理及主軸準停機構。最近日本又開發(fā)研制了新型的陶瓷主軸，重量輕，熱膨脹率低，用在加工中心上，具有高的剛性和精度。 3、進給系統(tǒng)結構特點：數(shù)控機床的進給系統(tǒng)是由伺服電機驅動，通過滾珠絲杠帶動刀具或工件完成各坐標方向的進給運動。為確定進給系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，在設計機械裝置時，以“無間隙、低摩擦、低慣量、高剛度”為原則，具體措施有： 采用低摩擦、輕拖動、高效率的