X21M項目1 任務1

1、數(shù)控銑床 加工一個典型零件 機床加工演示 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 題 引 導 數(shù)控銑床的基礎知識授課老師： XXX授課時間： XXX任 務 一 概 述基本組成工作原理銑床種類目錄 CONTENTS加工范圍任務一 數(shù)控銑床的基礎知識概述數(shù)控銑床(Numerical Control Milling Machine)適合于各種箱體類和板類零件的加工。它的機械結構除基礎部件外，還包括主傳動系統(tǒng)和進給傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)工件回轉、定位的裝置和附件，實現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣動、冷卻等系統(tǒng)和排屑、防護等裝置，特殊功能裝置，如刀具破損監(jiān)視、精度檢測和

2、監(jiān)控裝置，為完成自動化控制功能的各種反饋信號裝置及元件。 銑削加工是機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，還可以加工復雜型面的零件，如凸輪、樣板、模具、螺旋槽等。同時也可以對零件進行鉆、擴、鉸和鏜孔加工。任務一 數(shù)控銑床的基礎知識基本組成機床基礎件輔助部分控制部分驅動部分具體見表1-1任務一 數(shù)控銑床的基礎知識基本組成表1-1 數(shù)控銑床的基本組成序號組成部分說明圖例1機床基礎件通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個機床的基礎和框架。 2控制部分數(shù)控銑床運動控制的中心，執(zhí)行數(shù)控加工程序控制機床進行加工。 3驅動部分數(shù)控銑床執(zhí)行機構的驅動部件，包括主軸變頻電動機和進給伺

3、服電動機。 4輔助部分如液壓、氣動、潤滑、冷卻系統(tǒng)和排屑、防護等裝置。 任務一 數(shù)控銑床的基礎知識基本組成數(shù)控銑床各組成部分機床演示任務一 數(shù)控銑床的基礎知識基本組成要求1、學生使用HY-35N（學生機）的虛擬機床，進行數(shù)控銑床的熟悉。實 訓任務一 數(shù)控銑床的基礎知識工作原理數(shù)控銑床又稱為CNC銑床，是利用計算機數(shù)字控制（Computer Numerical Control，CNC）的銑床。操作時，將編好的加工程序輸入到機床專用的計算機中，再由計算機控制機床各坐標軸的伺服電動機去控制銑床各部件運動的先后順序、速度和移動量，并與選定的主軸轉速相配合，銑削出形狀不同的工件。數(shù)控機床的加工過程如圖1

4、-1所示。任務一 數(shù)控銑床的基礎知識工作原理圖1-1 數(shù)控機床的加工過程結合銑床講解任務一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類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)任務一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類1按銑床主軸位置分類 按機床主軸的布置形式及機床的布局特點分類，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 一般可進行三坐標聯(lián)動加工，目前三坐標數(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床工作臺面垂直，工件裝夾方便，加工時便于觀察，但不便于排屑

5、。u 一般采用固定式立柱結構，工作臺不升降。主軸箱做上下運動，并通過立柱內的重錘平衡主軸箱的質量。為保證機床的剛性，主軸中心線距立柱導軌面的距離不能太大，因此，這種結構主要用于中小尺寸的數(shù)控銑床。u 此外，還有的機床主軸可以繞X、Y、Z坐標軸中其中一個或兩個做數(shù)控回轉運動的四坐標和五坐標數(shù)控立式銑床。通常，機床控制的坐標軸越多，尤其是要求聯(lián)動的坐標軸越多，機床的功能、加工范圍及可選擇的加工對象也越多。但隨之而來的就是機床結構更加復雜，對數(shù)控系統(tǒng)的要求更高，編程難度更大，設備的價格也更高。數(shù)控立式銑床也可以附加數(shù)控轉盤，采用自動交換臺，增加靠模裝置來擴大它的功能、加工范圍及加工對象，進一步提高生

6、產效率。 任務一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類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床工作臺面平行，加工時不便于觀察，但排屑順暢。為了擴大加工范圍和擴充功能，一般配有數(shù)控回轉工作臺或萬能數(shù)控轉盤來實現(xiàn)四坐標、五坐標加工，這樣不但工件側面上的連續(xù)輪廓可以加工出來，而且可以實現(xiàn)在一次安裝過程中，通過轉盤改變工位，進行“四面加工”。 尤其是萬能數(shù)控轉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加工，這樣可以省去很多專用夾具或專用角度的成形銑刀。雖然臥式數(shù)控銑床在增加了數(shù)控轉盤后很容易做到對工件進

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，而多是在配備自動換刀裝置(ATC)后成為臥式加工中心。 任務一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類1按銑床主軸位置分類3） 數(shù)控龍門銑床對于大尺寸的數(shù)控銑床，一般采用對稱的雙立柱結構，以保證機床的整體剛性和強度，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移動和龍門架移動兩種形式。主要用于大、中等尺寸，大、中等質量的各種基礎大件，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、機車、造船、機床、印刷、輕紡和模具等

8、制造行業(yè)。 任務一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類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)濟型數(shù)控銑床經(jīng)濟型數(shù)控銑床一般采用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，如SE.MENS802S等采用開環(huán)控制，可以實現(xiàn)三坐標聯(lián)動。這種數(shù)控銑床成本較低，功能簡單，加工精度不高，適用于一般復雜零件的加工，一般有工作臺升降式和床身式兩種類型。如圖1-5所示任務一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類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，一般可以實現(xiàn)四坐標以上的聯(lián)動，加工適應性強，應用最廣泛，如圖1-6所示 2）全功能數(shù)控

9、銑床任務一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類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)控加工的一個發(fā)展方向，技術已經(jīng)比較成熟，已逐漸得到廣泛的應用。這種數(shù)控銑床采用全新的機床結構、功能部件和功能強大的數(shù)控系統(tǒng)，并配以加工性能優(yōu)越的刀具系統(tǒng)，加工時主軸轉速一般在800040000r/min，切削進給速度可達1030m/min，可以對大面積的曲面進行高效率、高質量的加工，如圖1-7。目前這種機床價格昂貴，使用成本比較高。任務一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類3按控制方式分類數(shù)控銑床按控制方式分類實際上是根據(jù)其不同的控制方式進行的，及機床有無檢測反饋裝置分類。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)控車床沒有反饋裝置，它適應于精度和速度要求不高的場合。其優(yōu)點是結構簡單、成本低、技術容易掌握，故在中、小型控制系統(tǒng)的數(shù)控銑床得到應用，尤其適用于舊機床改造的簡易數(shù)控銑床。如圖1-8所示圖1-8 開環(huán)控制系統(tǒng)框圖任務一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類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)控銑床的控制檢測元件安裝在電動機或絲杠的端頭。這種數(shù)控銑床的閉環(huán)路內不包括機械傳動環(huán)節(jié)，同時它又采用了如脈沖編碼器這樣高分辨率的測量元件，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、用伺服電動機，結構簡單，工作穩(wěn)定，使用維修方便，目前應用比較廣泛圖1-9 半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖任務一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類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)控銑床在其運動部件上安裝了位移測量裝置，將檢測到的實際位移反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的原指令位移值進行比較，直至差值消除為止，達到精度要求。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控銑床加工精度高，但結構復雜，維修困難，成本高。用于加工精度要求很高的場合。圖1-10 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖任務一 數(shù)控銑床的基礎知識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一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類u 平

12、面類零件的特點是：加工面為平面或加工面可以展開為平面。如圖1-12所示的三個零件均屬平面類零件。圖中的曲線輪廓面A和圓臺側面B，展開后均為平面，C為斜平面。這類零件的數(shù)控銑削相對比較簡單，一般只用三坐標數(shù)控銑床的兩軸聯(lián)動就可以加工出來。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 平面類零件任務一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類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，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數(shù)控銑床上采用行切加工法實現(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一 數(shù)控銑床的基礎知識銑床種類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）始終為點接觸。這類零件在數(shù)控銑床的加工中也較為常見，通常采用兩軸半聯(lián)動數(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