-數(shù)控銑床和加工中心的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)課件

1、數(shù)控銑床和加工中心的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)工匠精神視頻短片圖片等工匠精神匠心鐵魂 標(biāo)清(270P).qlv數(shù)控銑床的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控銑床是由普通銑床發(fā)展而來的一種數(shù)字控制機(jī)床，其加工能力很強(qiáng)，加工靈活，通用性強(qiáng)，數(shù)控銑床的最大特點(diǎn)是高柔性，即具有靈活、通用、萬能性，可以加工不同形狀的工件。1.數(shù)控銑床的用途數(shù)控銑床能夠銑削加工各種平面、斜面輪廓和立體輪廓零件，如各種形狀復(fù)雜的凸輪、樣板、模具、葉片、螺旋槳等。此外，配上相應(yīng)的刀具還可進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪、鏜孔和攻螺紋等。圖1.2數(shù)控銑床的組成1-X向?qū)к壏雷o(hù) 2-Y軸伺服驅(qū)動(dòng) 3-Z向?qū)к壏雷o(hù) 4-立柱 5-冷卻水箱 6-底座 7-Y向?qū)к壏雷o(hù) 8-工

2、作臺(tái) 9-十字滑臺(tái) 10-X軸伺服驅(qū)動(dòng) 11-操縱臺(tái) 12-主軸箱 13-主軸總成 14-Z軸伺服驅(qū)動(dòng)（1）銑床主體 銑床主體是數(shù)控銑床的機(jī)械部件，包括床身、主軸箱、工作臺(tái)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。（2）控制部分(CNC裝置) 控制部分是數(shù)控銑床的控制核心，實(shí)際上是一臺(tái)機(jī)床專用計(jì)算機(jī)，由印刷電路板、各種電器元件、監(jiān)視器、鍵盤等組成。（3）驅(qū)動(dòng)裝置 驅(qū)動(dòng)裝置是數(shù)控銑床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)等。（4）輔助裝置 輔助裝置是指數(shù)控銑床的一些配套部件，包括液壓和氣動(dòng)裝置、冷卻和潤(rùn)滑系統(tǒng)、排屑裝置等。數(shù)控機(jī)床組成和工作原理 （1）數(shù)控機(jī)床組成數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、CNC裝置（或稱CN

3、C單元）、伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置（或稱執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機(jī)床本體及測(cè)量反饋裝置組成。如下圖是數(shù)控機(jī)床的組成框圖。 圖 數(shù)控機(jī)床的組成（2）工作原理使用數(shù)控機(jī)床時(shí)，首先要將被加工零件圖紙的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫成加工程序; 然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，按照程序的要求，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)信息處理、分配，使各坐標(biāo)移動(dòng)若干個(gè)最小位移量，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成零件的加工。3.數(shù)控銑床的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控銑床在結(jié)構(gòu)上要比普通銑床復(fù)雜得多，與其他數(shù)控機(jī)床(如數(shù)控車床)相比，數(shù)控銑床在結(jié)構(gòu)上有下列特點(diǎn):（1）數(shù)控銑床的運(yùn)動(dòng)特征 為了將工件中各種復(fù)雜的形狀輪

4、廓連續(xù)加工出來，必須控制刀具沿設(shè)定的直線、圓弧或空間的直線、圓弧軌跡運(yùn)動(dòng)。這就要求數(shù)控銑床的伺服系統(tǒng)能在多坐標(biāo)方向同時(shí)協(xié)調(diào)動(dòng)作并保持預(yù)定的相互關(guān)系，即要求機(jī)床能實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。 （2）數(shù)控銑床的主軸特性 在數(shù)控銑床的主軸套筒內(nèi)一般都設(shè)有自動(dòng)夾刀、退刀裝置，能在數(shù)秒鐘內(nèi)完成裝刀與卸刀，使換刀較為方便。 加工中心的組成 1.加工中心的用途加工中心(Machining Center)是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種高度自動(dòng)化的加工設(shè)備，它是一種帶有刀庫和自動(dòng)換刀裝置(ATC)的數(shù)控機(jī)床，又稱為自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床或多工序數(shù)控機(jī)床。工件經(jīng)一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改

5、變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其他輔助功能，連續(xù)地對(duì)工件各表面自動(dòng)進(jìn)行銑(車)、鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、攻螺紋等多種工序的加工，適用于加工凸輪、箱體、支架、蓋板、模具等各種復(fù)雜型面的零件。圖1.4 加工中心的組成l-底座 2-立柱 3-X軸伺服驅(qū)動(dòng) 4-Y軸伺服驅(qū)動(dòng) 5-Z軸伺服驅(qū)動(dòng) 6-十字滑臺(tái)與工作臺(tái) 7-操作箱 8-斗簽式刀庫 9-主軸 10-主軸箱 11-Z向防護(hù)罩 12-水箱 13-排屑裝置 14-整體防護(hù) 15-電器柜 16-X向?qū)к壏雷o(hù) 17-Y向?qū)к壏雷o(hù) 18-氣動(dòng)與潤(rùn)滑3.加工中心的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）具有刀庫和自動(dòng)換刀裝置,加工中心是由數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)床自動(dòng)更換刀具。

6、（2）加工中心一般帶有自動(dòng)分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或可自動(dòng)轉(zhuǎn)角度的主軸箱，從而使工件在一次裝夾后，自動(dòng)完成多個(gè)平面或多個(gè)角度位置的多工序加工。（3）有的加工中心具有自適應(yīng)控制功能，在加工過程中能隨著加工條件的變化而自動(dòng)調(diào)整最佳切削參數(shù)，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其他輔助功能，從而可得到更好的加工質(zhì)量?！局R(shí)拓展】 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸通常分兩類：一類是直線坐標(biāo)軸X、Y、Z,另一類是指分別圍繞這些直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的A、B、C坐標(biāo)軸。（1）二軸聯(lián)動(dòng) 主要用于數(shù)控車床加工曲線旋轉(zhuǎn)面或數(shù)控銑床等加工曲線柱面。（2）二軸半聯(lián)動(dòng) 主要用于三軸以上控制的機(jī)床，其中二軸聯(lián)動(dòng)，另一個(gè)軸作周期性進(jìn)給。（

7、3）三軸聯(lián)動(dòng) 一般分成兩類，一類就是X、Y、Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，比較多的用于數(shù)控銑床、加工中心等；另一類是除了同時(shí)控制X、Y、Z中的兩個(gè)直線坐標(biāo)軸外，還同時(shí)控制圍繞其中某一直線坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。如車削加工中心，它除了縱向(Z軸)、橫向(X軸)兩個(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外，還需同時(shí)控制圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)的主軸(C軸)聯(lián)動(dòng)。（4）四軸聯(lián)動(dòng) 同時(shí)控制X、Y、Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸與某一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)。（5）五軸聯(lián)動(dòng) 除同時(shí)控制X、Y、Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外，還同時(shí)控制圍繞這些直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的A、B、C坐標(biāo)軸中的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸，形成同時(shí)控制五個(gè)軸聯(lián)動(dòng)。這時(shí)刀具可以被定在空間的任意方向。數(shù)控銑床和加工中心的分類及主要

8、加工對(duì)象數(shù)控銑床的分類 數(shù)控銑床常見的類型主要有數(shù)控立式銑床、數(shù)控臥式銑床和數(shù)控龍門銑床等。1.數(shù)控立式銑床數(shù)控立式銑床主軸與機(jī)床工作臺(tái)面垂直，一般采用固定式立柱結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)不升降，主軸箱作上下運(yùn)動(dòng)，主軸中心線與立柱導(dǎo)軌面的距離不能太大，以保證機(jī)床的剛性。2.數(shù)控臥式銑床數(shù)控臥式銑床其主軸與機(jī)床工作臺(tái)面平行。一般配有數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，便于加工零件的不同側(cè)面。目前單純的數(shù)控臥式銑床現(xiàn)在已比較少。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)龍門銑床，保證機(jī)床的整體剛性和強(qiáng)度，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，它適用于加工整體結(jié)構(gòu)件零件、大型箱體零件和大型模具等。加工中心

9、的分類加工中心品種繁多，形態(tài)各異，分類方法有多種。按照換刀的形式可分為帶刀庫、機(jī)械手的加工中心、無機(jī)械手的加工中心和回轉(zhuǎn)刀架式的加工中心。按其運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)數(shù)和控制坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)數(shù)可分為三軸二聯(lián)動(dòng)、三軸三聯(lián)動(dòng)、四軸三聯(lián)動(dòng)、五軸四聯(lián)動(dòng)和六軸五聯(lián)動(dòng)加工中心等。常用分類方法是按機(jī)床結(jié)構(gòu)分，一般可分為立式加工中心、臥式加工中心、龍門式加工中心和五面體加工中心。 1.立式加工中心 立式加工中心指主軸軸心線為垂直狀態(tài)設(shè)置的加工中心，如圖1.3所示為一種立式加工中心外形圖。其結(jié)構(gòu)形式多為固定立柱式，工作臺(tái)為長(zhǎng)方形，無分度回轉(zhuǎn)功能，主要適合加工板材類、殼體類工件，也可用于模具加工。一般具有3個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，如果在工作臺(tái)

10、上安裝一個(gè)水平軸的數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)，還可加工螺旋線類零件。2.臥式加工中心臥式加工中心是指主軸軸心線為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心，如圖1.5所示。臥式加工中心一般具有35個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，常見的是3個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)加一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。 臥式加工中心 3.龍門式加工中心龍門式加工中心 4.五面體加工中心這類加工中心具有立式加工中心和臥式加工中心的功能，工件一次安裝后能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面等5個(gè)面的加工。但是由于復(fù)合加工中心存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、占地面積大等缺點(diǎn)，所以它的生產(chǎn)和使用遠(yuǎn)不如其他類型的加工中心廣泛，適于加工復(fù)雜箱體類零件和具有復(fù)雜曲線的工件，如螺旋槳葉片及各種復(fù)雜模具。數(shù)控銑床加工的主要對(duì)象根

11、據(jù)數(shù)控銑床的特點(diǎn)，從銑削加工角度考慮，適合數(shù)控銑削的主要加工對(duì)象有以下幾類。1.平面輪廓零件這類零件的加工面平行或垂直于定位面，如各種蓋板、凸輪以及飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件中的框、肋等。平面類零件加工中簡(jiǎn)單，一般只需用三坐標(biāo)數(shù)控銑床的兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，就可以把它們加工出來。2.變斜角類零件加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角零件，變斜角類零件的變斜角加工面不能展開為平面，但在加工中，加工面與銑刀圓周的瞬時(shí)接觸為一條線?！鞠嚓P(guān)鏈接】 變斜角零件多為飛機(jī)上的零件，如飛機(jī)上的整體梁、框、椽條和肋板等，如圖1.7為飛機(jī)外形，圖1.8所示為變斜角梁椽條，在第2肋到第5肋的斜角從310均勻變化為232，從第5肋到第8肋均勻變化為120，最后從第9肋到第12肋均勻變化為0。 波音737飛機(jī)外形 飛機(jī)變斜角梁椽條3.曲面類輪廓零件 加工面為空間曲面的零件如模具、葉片、螺旋槳等。曲面類零件不能展開為平面。加工時(shí)，銑刀與加工面始終為點(diǎn)接觸，一般采用球頭刀在三坐標(biāo)數(shù)控銑床上加工。當(dāng)曲面較復(fù)