X21M項(xiàng)目1 任務(wù)1

1、數(shù)控銑床 加工一個(gè)典型零件 機(jī)床加工演示 數(shù)控銑床與數(shù)控銑床與普通銑床有什普通銑床有什么區(qū)別？么區(qū)別？問(wèn) 題 引 導(dǎo) 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)授課老師： XXX授課時(shí)間： XXX任 務(wù) 一 概 述基本組成工作原理銑床種類目錄 CONTENTS加工范圍任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)概述數(shù)控銑床(Numerical Control Milling Machine)適合于各種箱體類和板類零件的加工。它的機(jī)械結(jié)構(gòu)除基礎(chǔ)部件外，還包括主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件，實(shí)現(xiàn)某些部件動(dòng)作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣動(dòng)、冷卻等系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置，特殊功能裝置，如刀具破損監(jiān)視、精度檢測(cè)和

2、監(jiān)控裝置，為完成自動(dòng)化控制功能的各種反饋信號(hào)裝置及元件。 銑削加工是機(jī)械加工中最常用的加工方法之一，它主要用于加工平面和曲面輪廓的零件，還可以加工復(fù)雜型面的零件，如凸輪、樣板、模具、螺旋槽等。同時(shí)也可以對(duì)零件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸和鏜孔加工。任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)基本組成機(jī)床基礎(chǔ)件輔助部分控制部分驅(qū)動(dòng)部分具體見(jiàn)表1-1任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)基本組成表1-1 數(shù)控銑床的基本組成序號(hào)組成部分說(shuō)明圖例1機(jī)床基礎(chǔ)件通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。 2控制部分?jǐn)?shù)控銑床運(yùn)動(dòng)控制的中心，執(zhí)行數(shù)控加工程序控制機(jī)床進(jìn)行加工。 3驅(qū)動(dòng)部分?jǐn)?shù)控銑床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸變頻電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給伺

3、服電動(dòng)機(jī)。 4輔助部分如液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置。 任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)基本組成數(shù)控銑床各組成部分機(jī)床演示任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)基本組成要求1、學(xué)生使用HY-35N（學(xué)生機(jī)）的虛擬機(jī)床，進(jìn)行數(shù)控銑床的熟悉。實(shí) 訓(xùn)任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)工作原理數(shù)控銑床又稱為CNC銑床，是利用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（Computer Numerical Control，CNC）的銑床。操作時(shí)，將編好的加工程序輸入到機(jī)床專用的計(jì)算機(jī)中，再由計(jì)算機(jī)控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的伺服電動(dòng)機(jī)去控制銑床各部件運(yùn)動(dòng)的先后順序、速度和移動(dòng)量，并與選定的主軸轉(zhuǎn)速相配合，銑削出形狀不同的工件。數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程如圖1

4、-1所示。任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)工作原理圖1-1 數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程結(jié)合銑床講解任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類1按銑床主軸位置分立式數(shù)控銑床臥式數(shù)控銑床數(shù)控龍門銑床2按銑床系統(tǒng)功能分經(jīng)濟(jì)型銑床全功能型銑床高速數(shù)控銑床3按控制方式分開環(huán)控制系統(tǒng)半閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類1按銑床主軸位置分類 按機(jī)床主軸的布置形式及機(jī)床的布局特點(diǎn)分類，可分為數(shù)控立式銑床、數(shù)控臥式銑床和數(shù)控龍門銑床等。1） 立式數(shù)控銑床u 一般可進(jìn)行三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，目前三坐標(biāo)數(shù)控立式銑床占大多數(shù)。如圖1-2 所示，數(shù)控立式銑床主軸與機(jī)床工作臺(tái)面垂直，工件裝夾方便，加工時(shí)便于觀察，但不便于排屑

5、。u 一般采用固定式立柱結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)不升降。主軸箱做上下運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)立柱內(nèi)的重錘平衡主軸箱的質(zhì)量。為保證機(jī)床的剛性，主軸中心線距立柱導(dǎo)軌面的距離不能太大，因此，這種結(jié)構(gòu)主要用于中小尺寸的數(shù)控銑床。u 此外，還有的機(jī)床主軸可以繞X、Y、Z坐標(biāo)軸中其中一個(gè)或兩個(gè)做數(shù)控回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的四坐標(biāo)和五坐標(biāo)數(shù)控立式銑床。通常，機(jī)床控制的坐標(biāo)軸越多，尤其是要求聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸越多，機(jī)床的功能、加工范圍及可選擇的加工對(duì)象也越多。但隨之而來(lái)的就是機(jī)床結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求更高，編程難度更大，設(shè)備的價(jià)格也更高。數(shù)控立式銑床也可以附加數(shù)控轉(zhuǎn)盤，采用自動(dòng)交換臺(tái)，增加靠模裝置來(lái)擴(kuò)大它的功能、加工范圍及加工對(duì)象，進(jìn)一步提高生

6、產(chǎn)效率。 任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類1按銑床主軸位置分類2） 臥式數(shù)控銑床 臥式數(shù)控銑床與通用臥式銑床相同，其主軸軸線平行于水平面。如圖1-3所示，數(shù)控臥式銑床的主軸與機(jī)床工作臺(tái)面平行，加工時(shí)不便于觀察，但排屑順暢。為了擴(kuò)大加工范圍和擴(kuò)充功能，一般配有數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或萬(wàn)能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來(lái)實(shí)現(xiàn)四坐標(biāo)、五坐標(biāo)加工，這樣不但工件側(cè)面上的連續(xù)輪廓可以加工出來(lái)，而且可以實(shí)現(xiàn)在一次安裝過(guò)程中，通過(guò)轉(zhuǎn)盤改變工位，進(jìn)行“四面加工”。 尤其是萬(wàn)能數(shù)控轉(zhuǎn)盤可以把工件上各種不同的角度或空間角度的加工面擺成水平來(lái)加工，這樣可以省去很多專用夾具或?qū)Ｓ媒嵌鹊某尚毋姷丁ｋm然臥式數(shù)控銑床在增加了數(shù)控轉(zhuǎn)盤后很容易做到對(duì)工件進(jìn)

7、行“四面加工”，使其加工范圍更加廣泛，但從制造成本上考慮，單純的數(shù)控臥式銑床現(xiàn)在已比較少，而多是在配備自動(dòng)換刀裝置(ATC)后成為臥式加工中心。 任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類1按銑床主軸位置分類3） 數(shù)控龍門銑床對(duì)于大尺寸的數(shù)控銑床，一般采用對(duì)稱的雙立柱結(jié)構(gòu)，以保證機(jī)床的整體剛性和強(qiáng)度，這就是數(shù)控龍門銑床。如圖1-4所示，數(shù)控龍門銑床有工作臺(tái)移動(dòng)和龍門架移動(dòng)兩種形式。主要用于大、中等尺寸，大、中等質(zhì)量的各種基礎(chǔ)大件，板件、盤類件、殼體件和模具等多品種零件的加工，工件一次裝夾后可自動(dòng)高效、高精度的連續(xù)完成銑、鉆、鏜和鉸等多種工序的加工，適用于航空、重機(jī)、機(jī)車、造船、機(jī)床、印刷、輕紡和模具等

8、制造行業(yè)。 任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類2按數(shù)控銑床系統(tǒng)功能分類 按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類，數(shù)控銑床可分為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床、全功能數(shù)控銑床和高速數(shù)控銑床等。1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床一般采用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，如SE.MENS802S等采用開環(huán)控制，可以實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。這種數(shù)控銑床成本較低，功能簡(jiǎn)單，加工精度不高，適用于一般復(fù)雜零件的加工，一般有工作臺(tái)升降式和床身式兩種類型。如圖1-5所示任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類2按數(shù)控銑床系統(tǒng)功能分類 全功能數(shù)控銑床采用半閉環(huán)控制或閉環(huán)控制，其數(shù)控系統(tǒng)功能豐富，一般可以實(shí)現(xiàn)四坐標(biāo)以上的聯(lián)動(dòng)，加工適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用最廣泛，如圖1-6所示 2）全功能數(shù)控

9、銑床任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類2按數(shù)控銑床系統(tǒng)功能分類 3）高速數(shù)控銑床 高速銑削是數(shù)控加工的一個(gè)發(fā)展方向，技術(shù)已經(jīng)比較成熟，已逐漸得到廣泛的應(yīng)用。這種數(shù)控銑床采用全新的機(jī)床結(jié)構(gòu)、功能部件和功能強(qiáng)大的數(shù)控系統(tǒng)，并配以加工性能優(yōu)越的刀具系統(tǒng)，加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速一般在800040000r/min，切削進(jìn)給速度可達(dá)1030m/min，可以對(duì)大面積的曲面進(jìn)行高效率、高質(zhì)量的加工，如圖1-7。目前這種機(jī)床價(jià)格昂貴，使用成本比較高。任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類3按控制方式分類數(shù)控銑床按控制方式分類實(shí)際上是根據(jù)其不同的控制方式進(jìn)行的，及機(jī)床有無(wú)檢測(cè)反饋裝置分類。它分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)、

10、閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控銑床。1）開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控銑床 如圖所示，這類數(shù)控車床沒(méi)有反饋裝置，它適應(yīng)于精度和速度要求不高的場(chǎng)合。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、技術(shù)容易掌握，故在中、小型控制系統(tǒng)的數(shù)控銑床得到應(yīng)用，尤其適用于舊機(jī)床改造的簡(jiǎn)易數(shù)控銑床。如圖1-8所示圖1-8 開環(huán)控制系統(tǒng)框圖任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類3按控制方式分類2）半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控銑床 如圖1-9所示，半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控銑床的控制檢測(cè)元件安裝在電動(dòng)機(jī)或絲杠的端頭。這種數(shù)控銑床的閉環(huán)路內(nèi)不包括機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，同時(shí)它又采用了如脈沖編碼器這樣高分辨率的測(cè)量元件，因而又可獲得穩(wěn)定的控制和較高的精度與速度。 半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控銑床采

11、用伺服電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，使用維修方便，目前應(yīng)用比較廣泛圖1-9 半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類3按控制方式分類3）閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控銑床 如圖1-10所示，這類數(shù)控銑床在其運(yùn)動(dòng)部件上安裝了位移測(cè)量裝置，將檢測(cè)到的實(shí)際位移反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的原指令位移值進(jìn)行比較，直至差值消除為止，達(dá)到精度要求。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控銑床加工精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困難，成本高。用于加工精度要求很高的場(chǎng)合。圖1-10 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)加工范圍第二類第三類變斜角類零件平面類零件立體曲面類零件第一類數(shù)控銑削主要適合加工任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類u 平

12、面類零件的特點(diǎn)是：加工面為平面或加工面可以展開為平面。如圖1-12所示的三個(gè)零件均屬平面類零件。圖中的曲線輪廓面A和圓臺(tái)側(cè)面B，展開后均為平面，C為斜平面。這類零件的數(shù)控銑削相對(duì)比較簡(jiǎn)單，一般只用三坐標(biāo)數(shù)控銑床的兩軸聯(lián)動(dòng)就可以加工出來(lái)。目前數(shù)控銑床加工的絕大多數(shù)零件屬于平面類零件。圖1-12（d）所示為較復(fù)雜典型平面類零件。 平面類零件第一類圖1-12 平面類零件任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類u變斜角類零件是指加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件，如圖1-13所示。其加工面不能展開為平面，但在加工中，銑刀圓周與加工面接觸的瞬間為一直線。從截面(1)至截面(2)變化時(shí)，其與水平面間的夾角從310均勻變化為232，從截面(2)到截面(3)均勻變化為120，最后到截面(4)，斜角均勻變化為0。u變斜角類零件的加工面不能展開為平面。這類零件也可在三坐標(biāo)數(shù)控銑床上采用行切加工法實(shí)現(xiàn)近似加工。 變斜角類零件第一類圖1-13 變斜角類零件第二類任務(wù)一 數(shù)控銑床的基礎(chǔ)知識(shí)銑床種類u加工面為空間曲面的零件稱為曲面類零件，如圖1-14 a）所示。這類零件的特點(diǎn)是：一是加工面不能展開成平面，二是加工面與加工刀具（銑刀）始終為點(diǎn)接觸。這類零件在數(shù)控銑床的加工中也較為常見(jiàn)，通常采用兩軸半聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床加工精度要求不高的曲面；精度要求高的曲面需用三