金屬切削機(jī)床概論模塊六課件

模塊六數(shù)控機(jī)床任務(wù)引入任務(wù)分析相關(guān)知識(shí)任務(wù)實(shí)施知識(shí)鏈接學(xué)習(xí)小結(jié)生產(chǎn)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)?zāi)K六數(shù)控機(jī)床任務(wù)引入任務(wù)引入什么是數(shù)控機(jī)床?與傳統(tǒng)加工設(shè)備相比，數(shù)控機(jī)床有何特點(diǎn)?適用于加工何種類型的零件?數(shù)控機(jī)床由哪幾個(gè)部分組成?各部分的基本功能是什么?返回任務(wù)引入什么是數(shù)控機(jī)床?與傳統(tǒng)加工設(shè)備相比，數(shù)控機(jī)床有何特點(diǎn)任務(wù)分析數(shù)控機(jī)床(NumericalControlMachineTools)是指采用數(shù)字形式信息控制的機(jī)床。它把機(jī)械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來(lái)。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。本模塊主要學(xué)習(xí)有關(guān)數(shù)控機(jī)床的知識(shí)。返回任務(wù)分析數(shù)控機(jī)床(NumericalControlMac相關(guān)知識(shí)(一)數(shù)控機(jī)床的基本組成及其工作原理

1.數(shù)控機(jī)床的基本組成數(shù)控機(jī)床通常由加工程序、輸入裝備、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、輔助控制裝置、反饋系統(tǒng)及機(jī)床等幾個(gè)部分組成。如圖6-1所示是數(shù)控機(jī)床的組成框圖。數(shù)控機(jī)床的功能強(qiáng)弱主要由數(shù)控系統(tǒng)裝置(GNG)來(lái)決定，因此它是數(shù)控機(jī)床的核心部分。下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(一)數(shù)控機(jī)床的基本組成及其工作原理下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)

1)加工程序數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，不需要人工直接去操作機(jī)床，而是按數(shù)控加工程序自動(dòng)執(zhí)行的。其加工程序上存儲(chǔ)有加工零件的全部操作信息。數(shù)控加工程序就是根據(jù)被加工零件圖紙要求的形狀、尺寸、精度、材料及其他技術(shù)要求，確定零件的加工工藝規(guī)程、工藝參數(shù);然后根據(jù)數(shù)控機(jī)床編程手冊(cè)規(guī)定的格式和代碼編寫加工程序單。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的零件，通常采用手工編程;對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，目前大多采用MasterCAM,Pro/Engineer,UG和CATIA等CAD/CAM軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助編程。加工程序可儲(chǔ)存在控制介質(zhì)(也稱信息載體、程序載體)上。數(shù)控機(jī)床中，常用的控制介質(zhì)有穿孔紙帶、穿孔卡片、磁帶和磁盤等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)1)加工程序上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)加工信息(程序)是以代碼的形式按規(guī)定的格式存儲(chǔ)的。目前國(guó)際上通常使用EIA(美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì))代碼和ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)代碼，我國(guó)規(guī)定以ISO代碼作為標(biāo)準(zhǔn)代碼。

2)輸入裝置輸入裝置的作用是將控制介質(zhì)上的有關(guān)加工信息傳遞并存入控制系統(tǒng)內(nèi)。根據(jù)控制介質(zhì)的不同，相應(yīng)有不同的輸入裝置。如使用穿孔帶時(shí)，配有光電閱讀機(jī);使用磁帶時(shí)，配有錄放機(jī);對(duì)于軟磁盤，配有磁盤驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)卡等。有時(shí)為了用戶方便，數(shù)控機(jī)床可以同時(shí)具備集中輸入裝置?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床，還可以通過手動(dòng)方式(MDI方式)，將零件加工程序，用數(shù)控系統(tǒng)的操作面板上的按鍵，直接鍵入數(shù)控系統(tǒng);或者可以由計(jì)算機(jī)編程后，用通信方式傳送到數(shù)控系統(tǒng)中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)加工信息(程序)是以代碼的形式按規(guī)定的格式存儲(chǔ)的。目相關(guān)知識(shí)

3)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，它主要包括微型計(jì)算機(jī)(CPU、存儲(chǔ)器、各種I/0接口)、通用輸入/輸出(I/0)外圍設(shè)備(如CRT/LED顯示器、鍵盤、操作控制面板等)及相應(yīng)的軟件。它具有的主要功能有如下幾點(diǎn)。

(1)多軸聯(lián)動(dòng)、多坐標(biāo)控制。

(2)實(shí)現(xiàn)多種函數(shù)的插補(bǔ)(直線、圓弧、拋物線、螺旋線、極坐標(biāo)、樣條等)。

(3)多種程序輸入功能以及編輯和修改功能。

(4)信息轉(zhuǎn)換功能:包括EIA/ISO代碼轉(zhuǎn)換，公制/英制轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、絕對(duì)值/增量值轉(zhuǎn)換等。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)3)數(shù)控系統(tǒng)上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(5)補(bǔ)償功能:刀具半徑補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、傳動(dòng)間隙補(bǔ)償、螺距誤差補(bǔ)償?shù)取?/p>

(6)多種加工方式選擇?？蓪?shí)現(xiàn)各種加工循環(huán)，重復(fù)加工，凹凸模加工和鏡像加工等。

(7)顯示功能，用數(shù)碼顯示器LED可顯示刀具在各坐標(biāo)軸上的位置，CRT(陰極射線管)顯示器可顯示字符、軌跡、平面圖形和動(dòng)態(tài)三維圖形。

(8)自診斷功能。

(9)通信和聯(lián)網(wǎng)功能。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(5)補(bǔ)償功能:刀具半徑補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、相關(guān)知識(shí)

4)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。它接受數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴(yán)格按照指令信息的要求驅(qū)動(dòng)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件，完成指令的規(guī)定運(yùn)動(dòng)。伺服系統(tǒng)由伺服電動(dòng)機(jī)以及驅(qū)動(dòng)控制單元組成。它與數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給機(jī)械部件構(gòu)成進(jìn)給伺服系統(tǒng)，一般來(lái)說數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)，要有好的快速響應(yīng)性能和高的伺服精度。

5)檢測(cè)反饋裝置對(duì)于半閉環(huán)、閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床，還帶有檢測(cè)反饋裝置，其作用是將數(shù)控機(jī)床的各坐標(biāo)軸的位移指令檢測(cè)值反饋到機(jī)床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對(duì)反饋回來(lái)的實(shí)際位移值與設(shè)定值進(jìn)行比較后，向伺服系統(tǒng)發(fā)出指令，糾正所產(chǎn)生的誤差。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)4)伺服系統(tǒng)上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)常用的檢測(cè)反饋裝置有測(cè)速發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器、感應(yīng)同步器、光柵、磁性檢測(cè)元件、霍爾檢測(cè)元件等組成的系統(tǒng)。

6)輔助控制裝置輔助控制裝置的主要作用是接受數(shù)控裝置輸出的主運(yùn)動(dòng)換向、變速、啟停、刀具的選擇和交換，以及其他輔助裝置等指令信號(hào)，經(jīng)過必要的編譯、邏輯判別和運(yùn)算，經(jīng)功率放大后直接驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電器帶動(dòng)機(jī)床機(jī)械部件、液壓氣動(dòng)等輔助裝置完成指令規(guī)定的動(dòng)作。此外，還有行程開關(guān)和監(jiān)控檢測(cè)等開關(guān)信號(hào)也要經(jīng)過輔助控制裝置送到數(shù)控裝置進(jìn)行處理。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)常用的檢測(cè)反饋裝置有測(cè)速發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼相關(guān)知識(shí)由于可編程控制器(PLC)具有響應(yīng)快、性能可靠、易于使用、編程和修改，并可直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床電器，現(xiàn)已廣泛作為數(shù)控機(jī)床的輔助控制裝置。數(shù)控機(jī)床所用PLC有內(nèi)裝型和獨(dú)立型兩種。內(nèi)裝型PLC從屬于CNC裝置，PLC硬件電路可與CNC裝置其他電路制作在同一塊印刷板上，也可以作成獨(dú)立的電路板。獨(dú)立型PLC獨(dú)立CNC裝置，本身具有完備的硬、軟件功能，可以獨(dú)立完成所規(guī)定的控制任務(wù)。

7)機(jī)床機(jī)械部件數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件包括:主運(yùn)動(dòng)部件，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件如工作臺(tái)、拖板及其傳動(dòng)部件和床身立柱等支撐部件，此外，還有冷卻、潤(rùn)滑、排屑、轉(zhuǎn)位和夾緊等輔助裝置。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)由于可編程控制器(PLC)具有響應(yīng)快、性能可相關(guān)知識(shí)對(duì)于加工中心類的數(shù)控機(jī)床，還有存放刀具的刀庫(kù)，交換刀具的機(jī)械手等部件。數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件的組成與普通機(jī)床相似，但其傳動(dòng)系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單，并且數(shù)控機(jī)床的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)剛度要求更高，傳動(dòng)裝置的間隙要求盡可能小，滑動(dòng)面的摩擦系數(shù)要小，并有恰當(dāng)?shù)淖枘?，以適應(yīng)對(duì)數(shù)控機(jī)床高定位精度和良好的控制性能要求，而且其傳動(dòng)和變速系統(tǒng)要便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

2.數(shù)控機(jī)床的工作原理使用機(jī)床加工零件時(shí)，通常都需要對(duì)機(jī)床的各種動(dòng)作進(jìn)行控制，一是控制動(dòng)作的先后次序，二是控制機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件的位移量。采用普通機(jī)床加工時(shí)，這種開車、停車、走刀、換向、主軸變速和開關(guān)切削液等操作都是由人工直接控制的。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)對(duì)于加工中心類的數(shù)控機(jī)床，還有存放刀具的刀庫(kù)，交換刀相關(guān)知識(shí)采用自動(dòng)機(jī)床和仿形機(jī)床加工時(shí)，上述操作和運(yùn)動(dòng)參數(shù)則是通過設(shè)計(jì)好的凸輪、靠模和擋塊等裝置以模擬量的形式來(lái)控制的，它們雖能加工比較復(fù)雜的零件，且有一定的靈活性和通用性，但是零件的加工精度受凸輪、靠模制造精度的影響，而且工序準(zhǔn)備時(shí)間也很長(zhǎng)。采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，只需要將零件圖形和工藝參數(shù)、加工步驟等以數(shù)字信息的形式，編成程序代碼輸入到機(jī)床控制系統(tǒng)中，再由其進(jìn)行運(yùn)算處理后轉(zhuǎn)成驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)的指令信號(hào)，從而控制機(jī)床各部件協(xié)調(diào)動(dòng)作，自動(dòng)地加工出零件來(lái)。當(dāng)更換加工對(duì)象時(shí)，只需要重新編寫程序代碼，輸入給機(jī)床，即可由數(shù)控裝置代替人的大腦和雙手的大部分功能，控制加工的全過程，制造出任意復(fù)雜的零件，如圖6-2所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)采用自動(dòng)機(jī)床和仿形機(jī)床加工時(shí)，上述操作和運(yùn)動(dòng)參數(shù)則是相關(guān)知識(shí)從圖6-2可以看出，數(shù)控加工過程總體上可分為數(shù)控程序編制和機(jī)床加工控制兩大部分。數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)一般都能按照數(shù)字程序指令控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)主軸自動(dòng)啟停、換向和變速，能自動(dòng)控制進(jìn)給速度、方向和加工路線，進(jìn)行加工，能選擇刀具并根據(jù)刀具尺寸調(diào)整吃刀量及行走軌跡，能完成加工中所需要的各種輔助動(dòng)作。(二)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類數(shù)控加工是一種可編程的柔性加工方法其設(shè)備費(fèi)用相對(duì)較高，故數(shù)控加工主要應(yīng)用于加工零件比較復(fù)雜、精度要求較高，以及產(chǎn)品更換頻繁、生產(chǎn)周期要求短的場(chǎng)合。

1.數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)從圖6-2可以看出，數(shù)控加工過程總體上可分相關(guān)知識(shí)數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化的重要的設(shè)備，與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有如下特點(diǎn)。

1)適應(yīng)性強(qiáng)用數(shù)控機(jī)床加工零件，當(dāng)產(chǎn)品改型時(shí)只需重新制作信息載體或重新編制手動(dòng)輸入程序，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)新零件的加工。它不同于普通機(jī)床，不需要制作、更換工夾具和模具，更不需要重新調(diào)整機(jī)床。為單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的方便。因而生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，靈活性強(qiáng)。

2)加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定數(shù)控系統(tǒng)每輸出一個(gè)脈沖，機(jī)床移動(dòng)部件的位移量稱為脈沖當(dāng)量，數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量一般為0.001mm，高精度的數(shù)控機(jī)床可達(dá)0.0001mm，其運(yùn)動(dòng)分辨率遠(yuǎn)高于普通機(jī)床。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化的重要的設(shè)備，與普相關(guān)知識(shí)另外，數(shù)控機(jī)床具有位置檢測(cè)裝置，可將移動(dòng)部件實(shí)際位移量或絲杠、伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角反饋到數(shù)控系統(tǒng)，并進(jìn)行補(bǔ)償。因此，可獲得比機(jī)床本身精度還高的加工精度。數(shù)控機(jī)床加工零件的質(zhì)量由機(jī)床保證，無(wú)人為操作誤差的影響，所以同一批零件的尺寸一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。

3)自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低數(shù)控機(jī)床對(duì)工件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的，工件加工過程中不需要人的干預(yù)，加工完畢后自動(dòng)停車，使操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度大為減輕。加上數(shù)控機(jī)床一般都具有較好的安全防護(hù)、自動(dòng)排屑、自動(dòng)冷卻和自動(dòng)潤(rùn)滑裝置，操作者的勞動(dòng)條件也大為改善。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)另外，數(shù)控機(jī)床具有位置檢測(cè)裝置，可將移動(dòng)部件實(shí)際位移相關(guān)知識(shí)

4)生產(chǎn)效率高工件加工所需要的時(shí)間主要包括切削時(shí)間和輔助時(shí)間兩部分。數(shù)控機(jī)床能有效地減少這部分時(shí)間。數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，使它能選用最有利的切削用量;由于數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛性好，能使用大切削用量的強(qiáng)力切削，提高了機(jī)床的切削效率節(jié)省了切削時(shí)間，數(shù)控機(jī)床的移動(dòng)部件空行程運(yùn)動(dòng)速度快，工件裝夾時(shí)間短，輔助功能比普通機(jī)床少。對(duì)某些復(fù)雜零件的加工，如果采用帶有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控加工中心，可實(shí)現(xiàn)在一次裝夾下進(jìn)行多工序的連續(xù)加工，減少了半成品的周轉(zhuǎn)時(shí)間，生產(chǎn)率的提高更為明顯。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)4)生產(chǎn)效率高上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)5)具有加工復(fù)雜形狀零件的能力能完成普通機(jī)床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜零件加工。例如，采用二軸聯(lián)動(dòng)或二軸以上聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，可加工母線為曲線的旋轉(zhuǎn)體曲面零件、凸輪零件和各種復(fù)雜空間曲面類零件。

6)有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化用數(shù)控機(jī)床加工零件，能準(zhǔn)確計(jì)算出零件的加工工時(shí)，并有效地簡(jiǎn)化檢驗(yàn)、工裝和半成品的管理工作，減少因誤操作造成廢品和損壞刀具的可能性。有利于生產(chǎn)管理水平的提高，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)5)具有加工復(fù)雜形狀零件的能力上一頁(yè)下一頁(yè)返相關(guān)知識(shí)

7)數(shù)控機(jī)床價(jià)格高，維修較難數(shù)控機(jī)床配有數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)，機(jī)床加工精度受切削用量大、連續(xù)加工發(fā)熱多的影響，其設(shè)計(jì)要求比通用機(jī)床更嚴(yán)格，制造要求更精密，因此制造成本較高。數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)較復(fù)雜，一些元件、部件的精度較高，以及一些進(jìn)口機(jī)床的技術(shù)開發(fā)受到條件的限制，因此，數(shù)控機(jī)床的調(diào)試和維修都較困難。

2.數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類方法很多，通常從以下不同角度進(jìn)行分類。

1)按工藝用途分類目前，數(shù)控機(jī)床的品種規(guī)格已達(dá)500多種，按其工藝用途可以劃分為以下四大類。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)7)數(shù)控機(jī)床價(jià)格高，維修較難上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(1)金屬切削類。它又可分為兩類:①普通數(shù)控機(jī)床。包括數(shù)控車床，數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床和數(shù)控鎖床等。②數(shù)控加工中心。圖6-3和6-4所示分別為立式加工中心、臥式加工中心的外觀圖。立式加工中心最適宜加工高度方向尺寸相對(duì)較小的工件，一般情況下，除底部加工中心不能加工外，其余五個(gè)面都可以用不同的刀具進(jìn)行輪廓和表面加工。臥式加工中心適宜加工有多個(gè)加工面的大型零件或高度尺寸較大的零件。(2)金屬成型類。指采用擠、沖、壓、拉等成型工藝的數(shù)控機(jī)床。常用有數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控沖剪機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控壓力機(jī)及數(shù)控旋壓機(jī)等。這類機(jī)床起步晚，但目前發(fā)展很快。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(1)金屬切削類。它又可分為兩類:①普通數(shù)控機(jī)床。包相關(guān)知識(shí)(3)特種加工類。主要有數(shù)控電火花線切割機(jī)、數(shù)控電火花成型機(jī)、數(shù)控激光與火焰切割機(jī)等。

(4)測(cè)量、繪圖類。主要有數(shù)控繪圖機(jī)、數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、數(shù)控對(duì)刀儀等。

2)按控制運(yùn)動(dòng)的方式分類

(1)點(diǎn)位控制機(jī)床。它的特點(diǎn)是刀具相對(duì)工件的移動(dòng)過程中，不進(jìn)行切削加工，對(duì)定位過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡沒有嚴(yán)格要求，只要求從一坐標(biāo)點(diǎn)到另一坐標(biāo)點(diǎn)的精確定位。如數(shù)控坐標(biāo)鎖床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)和數(shù)控測(cè)量機(jī)等都采用此類系統(tǒng)。它如圖6-5(a)所示，這類機(jī)床的數(shù)控功能主要用于控制加工部位的相對(duì)位置精度，而其加工切削過程還得靠手工控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(3)特種加工類。主要有數(shù)控電火花線切割機(jī)、相關(guān)知識(shí)(2)直線控制機(jī)床。這類控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是除了控制起點(diǎn)與終點(diǎn)之間的準(zhǔn)確位置外，而且要求刀具由一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡為一條直線，并能控制位移的速度，因?yàn)檫@類數(shù)控機(jī)床的刀具在移動(dòng)過程中要進(jìn)行切削加工。直線控制系統(tǒng)的刀具切削路徑只沿著平行于某一坐標(biāo)軸方向運(yùn)動(dòng)，或者沿著與坐標(biāo)軸成一定角度的斜線方向進(jìn)行直線切削加工。如圖6-5(b)所示。采用這類控制系統(tǒng)的機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。同時(shí)具有點(diǎn)位控制功能和直線控制功能的點(diǎn)位/直線控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用在數(shù)控鎖銑床、加工中心機(jī)床上。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(2)直線控制機(jī)床。這類控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是除了控制起點(diǎn)相關(guān)知識(shí)

(3)輪廓控制機(jī)床。它又稱連續(xù)控制機(jī)床。其特點(diǎn)是能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制。加工時(shí)不僅要控制起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，而且要控制兩點(diǎn)之間每一點(diǎn)的位置和速度，使機(jī)床加工出符合圖紙要求的復(fù)雜形狀(任意形狀的曲線或曲面)的零件。它要求數(shù)控機(jī)床的輔助功能比較齊全。CNC裝置一般都具有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能。如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控加工中心、數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控繪圖機(jī)等都采用此類控制系統(tǒng)。這類數(shù)控機(jī)床絕大多數(shù)具有兩坐標(biāo)或兩坐標(biāo)以上的聯(lián)動(dòng)功能，不僅有刀具半徑補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能，而且還具有機(jī)床軸向運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償，絲杠、齒輪的間隙補(bǔ)償?shù)纫幌盗泄δ?，如圖6-5(c)所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(3)輪廓控制機(jī)床。它又稱連續(xù)控制機(jī)床。其特點(diǎn)是能相關(guān)知識(shí)

3)按機(jī)床所用進(jìn)給伺服系統(tǒng)不同分類按機(jī)床所用進(jìn)給伺服系統(tǒng)不同，數(shù)控機(jī)床可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)型、閉環(huán)伺服系統(tǒng)型和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)型。

(1)開環(huán)伺服系統(tǒng)。這種控制方式不帶位置測(cè)量元件。數(shù)控裝置根據(jù)信息載體上的指令信號(hào)，經(jīng)控制運(yùn)算發(fā)出指令脈沖，使伺服驅(qū)動(dòng)元件轉(zhuǎn)過一定的角度，并通過傳動(dòng)齒輪、滾珠絲杠螺母副，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如工作臺(tái))移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。圖6-6為開環(huán)控制系統(tǒng)的框圖。這種控制方式?jīng)]有來(lái)自位置測(cè)量元件的反饋信號(hào)，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作情況不進(jìn)行檢查，指令流向?yàn)閱蜗?，因此被稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)3)按機(jī)床所用進(jìn)給伺服系統(tǒng)不同分類上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)是最典型的開環(huán)控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便，工作穩(wěn)定，成本較低。由于開環(huán)系統(tǒng)的精度主要取決于伺服元件和機(jī)床傳動(dòng)元件的精度、剛度和動(dòng)態(tài)特性，因此控制精度較低。目前在國(guó)內(nèi)多用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，以及對(duì)舊機(jī)床的改造。

(2)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)不是直接測(cè)量工作臺(tái)的位移量，而是通過旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼盤或分解器等角位移測(cè)量元件，測(cè)量伺服機(jī)構(gòu)中電動(dòng)機(jī)或絲杠的轉(zhuǎn)角，來(lái)間接測(cè)量工作臺(tái)的位移。這種系統(tǒng)中滾珠絲杠螺母副和工作臺(tái)均在反饋環(huán)路之外，其傳動(dòng)誤差等仍會(huì)影響工作臺(tái)的位置精度，故稱為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖6一7為半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)是最典型的開環(huán)控制系統(tǒng)。這種控制相關(guān)知識(shí)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)介于開環(huán)和閉環(huán)之間，由于角位移測(cè)量元件比直線位移測(cè)量元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此裝有精密滾珠絲杠螺母副和精密齒輪的半閉環(huán)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。目前已經(jīng)把角位移測(cè)量元件與伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成一個(gè)部件，使用起來(lái)十分方便。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的加工精度雖然沒有閉環(huán)系統(tǒng)高，但是由于采用了高分辨率的測(cè)量元件，這種控制方式仍可獲得比較滿意的精度和速度。系統(tǒng)調(diào)試比閉環(huán)系統(tǒng)方便，穩(wěn)定性好，成本也比閉環(huán)系統(tǒng)低，目前，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。

(3)閉環(huán)伺服系統(tǒng)。這是一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，其中包含功率放大和反饋，使輸出變量的值響應(yīng)輸入變量的值。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)介于開環(huán)和閉環(huán)之間，由于角位移測(cè)量元相關(guān)知識(shí)數(shù)控裝置發(fā)出指令脈沖后，當(dāng)指令值送到位置比較電路時(shí)，此時(shí)若工作臺(tái)沒有移動(dòng)，即沒有位置反饋信號(hào)時(shí)，指令值使伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過齒輪、滾珠絲杠螺母副等傳動(dòng)元件帶動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)。裝在機(jī)床工作臺(tái)上的位置測(cè)量元件，測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位移量，最后，反饋到數(shù)控裝置的比較器中與指令信號(hào)進(jìn)行比較，并用比較后的差值進(jìn)行控制。若兩者存在差值，經(jīng)放大器放大后，再控制伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至差值為零時(shí)，工作臺(tái)才停止移動(dòng)，這種系統(tǒng)稱為閉環(huán)伺服系統(tǒng)。圖6-8為閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖。閉環(huán)伺服系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是精度高、速度快。主要用在精度要求較高的數(shù)控鎖銑床、數(shù)控超精車床、數(shù)控超精鎖床等機(jī)床上。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)數(shù)控裝置發(fā)出指令脈沖后，當(dāng)指令值送到位置比較電路時(shí)，相關(guān)知識(shí)近些年出現(xiàn)了一種采用混合控制的數(shù)控機(jī)床，它是將上述3種形式有選擇地集中起來(lái)，特別適用于大型數(shù)控機(jī)床，因?yàn)榇笮蛿?shù)控機(jī)床需要較高的進(jìn)給速度和返回速度，又需要相當(dāng)高的精度，如采用全閉環(huán)控制，機(jī)床傳動(dòng)鏈和工作臺(tái)全置于控制環(huán)中，十分復(fù)雜，難以調(diào)試穩(wěn)定?，F(xiàn)在采用半閉環(huán)和閉環(huán)混合控制方式的數(shù)控機(jī)床越來(lái)越多。

4)按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類按數(shù)控系統(tǒng)功能水平不同，數(shù)控機(jī)床可分為低、中、高三擋。這種分類方式，在我國(guó)使用廣泛。低、中、高擋的界線是相對(duì)的，不同時(shí)期的劃分標(biāo)準(zhǔn)有所不同。就目前的發(fā)展水平來(lái)看，數(shù)控系統(tǒng)可以根據(jù)表6.1的一些功能和指標(biāo)進(jìn)行區(qū)分。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)近些年出現(xiàn)了一種采用混合控制的數(shù)控機(jī)床，它是將上述相關(guān)知識(shí)其中，中、高擋一般稱為全功能數(shù)控或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控。另外，在我國(guó)還有經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的提法。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床屬于低擋數(shù)控機(jī)床，是由單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)組成的數(shù)控系統(tǒng)，或其他功能簡(jiǎn)單、價(jià)格低的數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床主要用于車床、線切割機(jī)床以及舊機(jī)床改造等。

(三)數(shù)控機(jī)床的主要性能指標(biāo)

1.數(shù)控機(jī)床的精度指標(biāo)

1)定位精度和重復(fù)定位精度定位精度是指數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)等移動(dòng)部件實(shí)際運(yùn)動(dòng)位置與指令位置的一致程度，其不一致的差量即為定位誤差。引起定位誤差的因素包括伺服系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)及導(dǎo)軌誤差等。定位誤差直接影響加工零件的尺寸精度。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)其中，中、高擋一般稱為全功能數(shù)控或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控。另外，相關(guān)知識(shí)重復(fù)定位精度是指在相同操作方法和條件下，多次完成規(guī)定操作后得到結(jié)果的一致程度。重復(fù)定位精度一般是呈正態(tài)分布的偶然性誤差，它會(huì)影響批量加工零件的一致性，是一項(xiàng)非常重要的性能指標(biāo)。一般數(shù)控機(jī)床的定位精度為0.018mm，重復(fù)定位精度為0.008mm2)分辨率與脈沖當(dāng)量分辨率是指可以分辨的最小位移間隔。對(duì)測(cè)量系統(tǒng)來(lái)講，分辨率是可以測(cè)量的最小位移量;對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)講，分辨率是可以控制的最小位移量。脈沖當(dāng)量是指數(shù)控裝置每發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，機(jī)床移動(dòng)部件所產(chǎn)生的位移量。脈沖當(dāng)量是設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的原始數(shù)據(jù)之一，其數(shù)值大小決定數(shù)控機(jī)床的加工精度和表面質(zhì)量。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)重復(fù)定位精度是指在相同操作方法和條件下，多相關(guān)知識(shí)目前，簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量一般為0.01mm;普通數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量一般為0.001mm;精密或超精密數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量為0.0001mm脈沖當(dāng)量越小，數(shù)控機(jī)床的加工精度和表面質(zhì)量越高。

3)分度精度分度精度是指分度工作臺(tái)在分度時(shí)，實(shí)際回轉(zhuǎn)角度與指令回轉(zhuǎn)角度的差值。分度精度即影響零件加工部位在空間的角度位置，也影響孔系加工的同軸度等。

2.數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)主要包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、坐標(biāo)行程、擺角范圍、刀庫(kù)容量及換刀時(shí)間等。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)目前，簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量一般為0.01mm;相關(guān)知識(shí)1)主軸轉(zhuǎn)速數(shù)控機(jī)床主軸一般采用直流或交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，選用高速精密軸承支承，具有較寬的調(diào)速范圍和較高的回轉(zhuǎn)精度、剛度及抗振性。目前，數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速已普遍達(dá)到50000一10000r/min甚至更高，高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速最高可達(dá)100000r/min，這對(duì)提高零件加工質(zhì)量和各種小孔加工極為有利。

2)進(jìn)給速度進(jìn)給速度是影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和刀具壽命的主要因素，它受數(shù)控裝置的運(yùn)算速度、機(jī)床動(dòng)態(tài)特性及剛度等因素限制。目前，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度可達(dá)10一30m/min，不加工時(shí)的快進(jìn)速度可達(dá)20一100m/min上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)1)主軸轉(zhuǎn)速上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)3)坐標(biāo)行程數(shù)控機(jī)床X,Y,Z坐標(biāo)軸的行程大小構(gòu)成數(shù)控機(jī)床的空間加工范圍，即加工零件的大小。坐標(biāo)行程是直接體現(xiàn)機(jī)床加工能力的指標(biāo)參數(shù)。數(shù)控機(jī)床有最大回轉(zhuǎn)直徑、最大車削長(zhǎng)度和最大車削直徑的指標(biāo)參數(shù);數(shù)控銑床有工作臺(tái)尺寸和工作臺(tái)行程等指標(biāo)參數(shù)。

4)刀庫(kù)容量和換刀時(shí)間刀庫(kù)容量和換刀時(shí)間對(duì)數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率有直接影響。刀庫(kù)容量是指刀架位數(shù)或刀庫(kù)能存放刀具的數(shù)量，目前常見的小型加工中心的刀庫(kù)容量為16一60把，大型加工中心可達(dá)100把以上。換刀時(shí)間指將正在使用的刀具與裝在刀庫(kù)上的下一工序需用的刀具交換所需要的時(shí)間，目前國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床一般換刀時(shí)間為5一10s，國(guó)外數(shù)控機(jī)床換刀時(shí)間僅為2一3s.上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)3)坐標(biāo)行程上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)5)擺角范圍具有擺角坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床，其擺角大小也直接影響加工零件空間部位的能力。然而擺角太大會(huì)造成機(jī)床的剛度下降，給機(jī)床設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。

3.數(shù)控機(jī)床的可控軸數(shù)與聯(lián)動(dòng)軸數(shù)數(shù)控機(jī)床的可控軸數(shù)是指機(jī)床數(shù)控裝置能夠控制的坐標(biāo)軸數(shù)目。一般數(shù)控機(jī)床可控軸數(shù)和數(shù)控裝置的運(yùn)算處理能力、運(yùn)算速度及內(nèi)存容量等有關(guān)。機(jī)床上的運(yùn)動(dòng)越多，可控軸數(shù)就越多，功能就越強(qiáng)，機(jī)床的復(fù)雜程度和技術(shù)含量也就越高。目前，世界上的數(shù)控裝置的可控制軸數(shù)最高已達(dá)到40軸，我國(guó)數(shù)控裝置的最高可控軸數(shù)為9軸。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)5)擺角范圍上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)數(shù)控機(jī)床的聯(lián)動(dòng)軸數(shù)是指機(jī)床數(shù)控裝置控制的坐標(biāo)軸同時(shí)達(dá)到空間某一點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)目。目前有兩軸聯(lián)動(dòng)、三軸聯(lián)動(dòng)、四軸聯(lián)動(dòng)和五軸聯(lián)動(dòng)(如圖6-9所示)等。三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床通常是X,Y,Z三個(gè)直線坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，可以加工空間復(fù)雜曲面，多用于數(shù)控銑床;四軸或五軸聯(lián)動(dòng)是指同時(shí)控制X,Y,Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸以及與一個(gè)或者兩個(gè)圍繞這些直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)軸，可以加工葉輪和螺旋槳等零件;而兩軸半聯(lián)動(dòng)是特指可控軸數(shù)為三軸，而聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為兩軸的數(shù)控機(jī)床。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)數(shù)控機(jī)床的聯(lián)動(dòng)軸數(shù)是指機(jī)床數(shù)控裝置控制的坐標(biāo)軸同時(shí)相關(guān)知識(shí)(四)數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床是高精度和高生產(chǎn)率的自動(dòng)化機(jī)床，其加工過程中的動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)位置及輔助功能，都是通過數(shù)字信息自動(dòng)控制的，操作者在加工過程中無(wú)法干預(yù)，不能像在普通機(jī)床上加工零件那樣，對(duì)機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)和裝配的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行人為補(bǔ)償，所以數(shù)控機(jī)床幾乎在任何方面均要求比普通機(jī)床設(shè)計(jì)得更為完善，制造得更為精密。為滿足高精度、高效率、高自動(dòng)化程度的要求，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已形成自己的獨(dú)立體系，在這一結(jié)構(gòu)的完善過程中，數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)了不少完全新穎的結(jié)構(gòu)及元件。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)有許多特點(diǎn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(四)數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu)上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)1.數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸組件。與普通機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)相比，數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單。這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，省去了繁雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些用二級(jí)或三級(jí)齒輪變速系統(tǒng)來(lái)擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的范圍。

1)對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)是指產(chǎn)生主切削運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)，它是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分之一。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動(dòng)已不能滿足要求，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)提出了更高的要求。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)1.數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)

(1)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)要有較寬的調(diào)速范圍并盡可能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。為適應(yīng)各種工序和不同材料加工的要求，需要較寬的變速范圍，且要求在整個(gè)速度范圍內(nèi)均能夠提供切削所需的功率或扭矩。特別是對(duì)于具有自動(dòng)換刀裝置的加工中心，為適應(yīng)各種刀具、各種材料的加工，對(duì)主軸的調(diào)速范圍要求更高。

(2)轉(zhuǎn)速高，功率大。它能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大功率切削和高速切削，實(shí)現(xiàn)高效率加工。

(3)較高的回轉(zhuǎn)精度和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。應(yīng)減少傳動(dòng)鏈，提高主軸部件剛度和抗振性、熱穩(wěn)定性，變速時(shí)自動(dòng)加減速時(shí)間應(yīng)短,調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。應(yīng)能對(duì)主軸負(fù)載進(jìn)行檢測(cè)控制，有過載報(bào)警功能。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(1)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)要有較寬的調(diào)速范圍并盡可相關(guān)知識(shí)

(4)有旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)功能。要求主軸能與其他進(jìn)給軸同時(shí)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制，如在車螺紋、攻絲等加工時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速與直線坐標(biāo)軸進(jìn)給速度之間應(yīng)保持一定的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。

(5)具有恒線速切削功能。如利用車床和磨床進(jìn)行工件端面加工時(shí)，為了保證端面加工時(shí)粗糙度的一致性，要求刀具切削的線速度為恒定值，這就要求主軸轉(zhuǎn)速能隨著車削直徑的改變而自動(dòng)變化。

(6)主軸準(zhǔn)?？刂乒δ堋Ｔ诩庸ぶ行纳献詣?dòng)換刀時(shí)或執(zhí)行某些特定的加工動(dòng)作時(shí)，要求主軸需停在一個(gè)固定不變的方位上，這就需要主軸有高精度的準(zhǔn)?？刂乒δ堋?/p>

上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(4)有旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)功能。要求主軸能與其他進(jìn)給相關(guān)知識(shí)2)主軸調(diào)速方法數(shù)控機(jī)床的主軸調(diào)速是按照控制指令自動(dòng)執(zhí)行的，為了能同時(shí)滿足對(duì)主傳動(dòng)的調(diào)速和輸出扭矩的要求，數(shù)控機(jī)床常用機(jī)電結(jié)合的方法，即同時(shí)采用電動(dòng)機(jī)和機(jī)械齒輪變速兩種方法。其中齒輪減速以增大輸出扭矩，并利用齒輪換擋來(lái)擴(kuò)大調(diào)速范圍。

(1)電動(dòng)機(jī)調(diào)速。用于主軸驅(qū)動(dòng)的調(diào)速電動(dòng)機(jī)主要有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。①直流電動(dòng)機(jī)主軸調(diào)速。通常在數(shù)控機(jī)床中，為擴(kuò)大調(diào)速范圍，對(duì)直流主軸電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，采用改變電樞電壓(降壓調(diào)速)或改變勵(lì)磁電流(弱磁調(diào)速)的方法實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，降壓調(diào)速可獲得恒轉(zhuǎn)矩，弱磁調(diào)速可獲得恒功率輸出。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)2)主軸調(diào)速方法上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)②交流電動(dòng)機(jī)主軸調(diào)速。大多數(shù)交流進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)采用永磁式同步電動(dòng)機(jī)，但主軸交流電動(dòng)機(jī)則多采用鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，這是因?yàn)槭苡来朋w的限制，永磁同步電動(dòng)機(jī)的容量不允許做得太大，而且其成本也很高。另外，數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不必像進(jìn)給系統(tǒng)那樣，需要如此高的動(dòng)態(tài)性能和調(diào)速范圍。鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便宜、可靠，配上矢量變換控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置則完全可以滿足數(shù)控機(jī)床主軸的要求。交流電動(dòng)機(jī)目前廣泛采用矢量控制的變頻調(diào)速方法，變頻器應(yīng)同時(shí)有調(diào)頻兼調(diào)壓的功能以適應(yīng)負(fù)載特性的要求。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)②交流電動(dòng)機(jī)主軸調(diào)速。大多數(shù)交流進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)采用相關(guān)知識(shí)(2)機(jī)械齒輪變速。采用電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，使主軸齒輪箱的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，但其低速段輸出扭矩常常無(wú)法滿足機(jī)床強(qiáng)力切削的要求。如單純片面追求無(wú)級(jí)調(diào)速，勢(shì)必要增大主軸電動(dòng)機(jī)的功率，從而使主軸電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置的體積、質(zhì)量及成本大大增加。因此數(shù)控機(jī)床常采用1一4擋齒輪變速與無(wú)級(jí)調(diào)速相結(jié)合的方式，即所謂分段無(wú)級(jí)變速。采用機(jī)械齒輪減速，增大了輸出扭矩，并利用齒輪換擋擴(kuò)大了調(diào)速范圍。

3)主軸驅(qū)動(dòng)方式數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)及其控制方式主要有四種配置方式，如圖6-10所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(2)機(jī)械齒輪變速。采用電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，使主軸齒輪箱相關(guān)知識(shí)

(1)帶有變速齒輪的主傳動(dòng)。這是大、中型數(shù)控機(jī)床采用較多的一種變速方式。如圖6-10(a)所示。它采用少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，使主軸實(shí)現(xiàn)分段無(wú)級(jí)變速，擴(kuò)大了輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低速時(shí)對(duì)輸出扭矩的要求。一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用此種傳動(dòng)方式以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需要的扭矩。其特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)。①在帶有齒輪變速的分段無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)中，主軸的正、反向啟動(dòng)與停止、制動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)的，主軸變速則由電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)變速與齒輪有級(jí)變速相配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。②變擋時(shí)，滑移齒輪的位移大都采用液壓撥叉或直接由液壓缸帶動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種配置適合于大中型機(jī)床，確保主軸低速時(shí)輸出大扭矩、高速時(shí)輸出恒功率特性的要求。另外一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用這種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需的扭矩。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(1)帶有變速齒輪的主傳動(dòng)。這是大、中型數(shù)控機(jī)床采相關(guān)知識(shí)(2)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)。如圖6-10(b)所示。帶傳動(dòng)主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，可克服齒輪傳動(dòng)時(shí)引起振動(dòng)和噪聲的缺點(diǎn)，它只能適用于低扭矩特性的要求。數(shù)控機(jī)床上常用的有多楔帶和同步齒形帶。多楔帶如圖6-11(a)所示，它能夠滿足主傳動(dòng)要求的高速、大轉(zhuǎn)矩和不打滑。但多楔帶安裝時(shí)需較大的張緊力，使得主軸和電動(dòng)機(jī)承受較大的徑向負(fù)載。同步齒形帶的結(jié)構(gòu)如圖6-11(b)所示，它的工作面及帶輪外圓均制成齒形，通過帶齒與輪齒相嵌合，做無(wú)相對(duì)滑動(dòng)的嚙合傳動(dòng)。按齒形不同又可分為梯形齒同步帶(如圖6-12(a))和圓弧齒同步帶(如圖6-12(b))兩種。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(2)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)。如圖6-10(b)所示。帶相關(guān)知識(shí)其中梯形齒多用在轉(zhuǎn)速不高或小功率動(dòng)力傳動(dòng)中，而圓弧齒多用在數(shù)控加工中心等要求較高的數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)中。同步齒形帶采用受載后無(wú)彈性變形的材料作強(qiáng)力層，其強(qiáng)度高，厚度小，質(zhì)量輕。同步帶的特點(diǎn)有:①傳動(dòng)效率高，可達(dá)99%以上;②無(wú)滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確;③傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小;④使用范圍較廣，速度可達(dá)50m/s，速比可達(dá)10左右，傳遞功率由幾瓦至數(shù)千瓦;⑤維修保養(yǎng)方便，不需要潤(rùn)滑。不足之處是，同步帶安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本較高。同步帶主要在小型數(shù)控機(jī)床和數(shù)控車床上使用。該傳動(dòng)方式傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝調(diào)試方便，避免了齒輪傳動(dòng)引起的振動(dòng)和噪聲。只適用于低扭矩特性要求的主軸，調(diào)速范圍比(恒功率調(diào)速范圍與恒扭矩調(diào)速范圍之比)受電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍比的約束。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)其中梯形齒多用在轉(zhuǎn)速不高或小功率動(dòng)力傳動(dòng)中，而圓弧齒相關(guān)知識(shí)

(3)用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸。如圖6-10(c)所示。高速時(shí)，通過皮帶直接驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn);低速時(shí)，另一個(gè)電動(dòng)機(jī)通過齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。

(4)調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸。如圖6-10(d)所示，這種主傳動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸，即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子直接裝在主軸上，因而大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高主軸剛度。但主軸輸出扭矩小，電機(jī)的發(fā)熱對(duì)主軸精度影響較較大。如圖6-13所示。隨著電氣傳動(dòng)技術(shù)(變頻調(diào)速技術(shù)、電動(dòng)機(jī)矢量控制技術(shù)等)的迅速發(fā)展和日趨完善，高速數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)已得到極大的簡(jiǎn)化，取消了帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，機(jī)床主軸由內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，從而把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的“零傳動(dòng)”，稱為“主軸單元”或“電主軸”。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(3)用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸。如圖6-10相關(guān)知識(shí)電主軸，如圖6-14所示，是一種智能型功能部件，不但轉(zhuǎn)速高、功率大，還有一系列控制主軸溫升與振動(dòng)等機(jī)床運(yùn)行參數(shù)的功能，以確保其高速運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性與安全。近年來(lái)，出現(xiàn)了一種新式的內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸，即主軸與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子合為一體。其優(yōu)點(diǎn)是主軸組件結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，慣量小，可提高啟動(dòng)、停止的響應(yīng)特性，并利于控制振動(dòng)和噪聲。缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量易使主軸產(chǎn)生熱變形。因此，溫度控制和冷卻是使用內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸的關(guān)鍵問題。日本研制的立式加工中心主軸組件，其內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速可達(dá)20000r/min.上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)電主軸，如圖6-14所示，是一種智能型功能部件，不相關(guān)知識(shí)4)主傳動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的主軸部件一般包括主軸、主軸軸承和傳動(dòng)件等。對(duì)于加工中心，主軸部件還包括刀具自動(dòng)夾緊裝置、主軸準(zhǔn)停裝置和主軸孔的切屑消除裝置。(1)主軸軸承的配置形式。目前主軸軸承的配置形式主要有三種，如圖6-15所示。①前支承采用雙列圓柱滾子軸承和雙列60°角接觸球軸承組合，后支承采用成對(duì)角接觸球軸承，如圖6-15(a)所示。此種配置形式使主軸的綜合剛度大幅度提高，可以滿足強(qiáng)力切削的要求，因此普遍應(yīng)用于各類數(shù)控機(jī)床的主軸中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)4)主傳動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)②采用高精度雙列角接觸球軸承，如圖6-15(b)所示。角接觸球軸承具有良好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000r/min，但它的承載能力小，因而適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機(jī)床主軸。在加工中心的主軸中，為了提高承載能力，有時(shí)應(yīng)用3個(gè)或4個(gè)角接觸球軸承組合的前支承，并用隔套實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。③采用雙列和單列圓錐軸承，如圖6-15(c)所示。這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較強(qiáng)的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)整性能好。但這種軸承配置限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和精度，因此適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機(jī)床主軸。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)②采用高精度雙列角接觸球軸承，如圖6-15相關(guān)知識(shí)隨著材料工業(yè)的發(fā)展，在數(shù)控機(jī)床主軸中有使用陶瓷滾珠軸承的趨勢(shì)。這種軸承的特點(diǎn)是:滾珠質(zhì)量輕，離心力小，動(dòng)摩擦力矩小;因溫升引起的熱膨脹小，使主軸的預(yù)緊力穩(wěn)定;彈性變形量小，剛度高，壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是成本較高。在主軸的結(jié)構(gòu)上，要處理好卡盤或刀具的裝夾、主軸的卸荷、主軸軸承的定位和間隙的調(diào)整、主軸組件的潤(rùn)滑和密封以及工藝上的一系列問題。為了盡可能減少主軸組件溫升引起的熱變形對(duì)機(jī)床工作精度的影響，通常利用潤(rùn)滑油的循環(huán)系統(tǒng)把主軸組件的熱量帶走，使主軸組件和箱體保持恒定的溫度。在某些數(shù)控銑鎖床上采用專用的制冷裝置，比較理想地實(shí)現(xiàn)了溫度控制。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)隨著材料工業(yè)的發(fā)展，在數(shù)控機(jī)床主軸中有使用陶瓷滾珠軸相關(guān)知識(shí)近年來(lái)，某些數(shù)控機(jī)床的主軸軸承采用高級(jí)油脂潤(rùn)滑，每加一次油脂可以使用7年一10年，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了成本且維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單。但需防止?jié)櫥秃陀椭旌?，通常采用迷宮式密封方式。對(duì)于數(shù)控車床主軸，因?yàn)樵谒膬啥税惭b著動(dòng)力卡盤和夾緊液壓缸，主軸剛度必須進(jìn)一步提高，并應(yīng)設(shè)計(jì)合理的聯(lián)結(jié)端，以改善動(dòng)力卡盤與主軸端部的連接剛度。

(2)主軸的自動(dòng)裝夾和切屑消除裝置。在帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床中，為實(shí)現(xiàn)刀具在主軸上的自動(dòng)裝卸，其主軸必須設(shè)計(jì)有刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。自動(dòng)換刀立式銑鎖床主軸的刀具夾緊機(jī)構(gòu)如圖6-16所示。刀夾1以錐度為7:24的錐柄在主軸3前端的錐孔中定位，并通過擰緊在錐柄尾部的拉釘2拉緊在錐孔中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)近年來(lái)，某些數(shù)控機(jī)床的主軸軸承采用高級(jí)油脂潤(rùn)滑，每加相關(guān)知識(shí)夾緊刀夾時(shí)，液壓缸上腔接通回油，彈簧11推活塞6上移，處于圖示位置，拉桿4在蝶形彈簧5作用下向上移動(dòng);由于此時(shí)裝在拉桿前端徑向孔中的鋼球12,進(jìn)入主軸孔中直徑較小d2處，如圖6-16所示，被迫徑向收攏而卡進(jìn)拉釘2的環(huán)形凹槽內(nèi)，因而刀桿被拉桿拉緊，依靠摩擦力緊固在主軸上。切削扭矩則由端面鍵13傳遞。換刀前需將刀夾松開時(shí)，壓力油進(jìn)入液壓缸上腔，活塞6推動(dòng)拉桿4向下移動(dòng)，蝶形彈簧被壓縮;當(dāng)鋼球12隨拉桿一起下移至進(jìn)入主軸孔直徑較大的d。處時(shí)，它就不再能約束拉釘?shù)念^部，緊接著拉桿前端內(nèi)孔的臺(tái)肩端面a碰到拉釘，把刀夾頂松。此時(shí)行程開關(guān)10發(fā)出信號(hào)，換刀機(jī)械手隨即將刀夾取下。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)夾緊刀夾時(shí)，液壓缸上腔接通回油，彈簧11推活塞6上移相關(guān)知識(shí)與此同時(shí)，壓縮空氣由管接頭9經(jīng)活塞和拉桿的中心通孔吹入主軸裝刀孔內(nèi)，把切屑或臟物清除十凈，以保證刀具的安裝精度。機(jī)械手把新刀裝上主軸后，液壓缸7接通回油，蝶形彈簧又拉緊刀夾。刀夾拉緊后，行程開關(guān)g發(fā)出信號(hào)。自動(dòng)清除主軸孔中切屑和灰塵是換刀操作中的一個(gè)不容忽視的問題。如果在主軸錐孔中掉進(jìn)了切屑或其他污物，在拉緊刀桿時(shí)，主軸錐孔表面和刀桿的錐柄就會(huì)被劃傷，甚至使刀桿發(fā)生偏斜，破壞了刀具的正確定位，影響加工零件的精度，甚至使零件報(bào)廢。為了保持主軸錐孔的清潔，常用壓縮空氣吹屑。如圖6-16所示的活塞6的中心鉆有壓縮空氣通道，當(dāng)活塞向左移動(dòng)時(shí)，壓縮空氣經(jīng)拉桿4吹出，將主軸錐孔清理十凈。噴氣頭中的噴氣小孔要有合理的噴射角度，并均勻分布，以提高其吹屑效果。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)與此同時(shí)，壓縮空氣由管接頭9經(jīng)活塞和拉桿的中心通孔吹相關(guān)知識(shí)

(3)主軸準(zhǔn)停裝置。加工中心的主軸部件上設(shè)有準(zhǔn)停裝置，其作用是使主軸每次都準(zhǔn)確地停在固定不變的周向位置上，以保證自動(dòng)換刀時(shí)主軸上的端面鍵能對(duì)準(zhǔn)刀柄上的鍵槽，同時(shí)使每次裝刀時(shí)刀柄與主軸的相對(duì)位置不變，提高刀具的重復(fù)安裝精度，從而可提高孔加工時(shí)孔徑的一致性。目前，主軸準(zhǔn)停裝置很多，主要分為機(jī)械式和電氣式兩種。JCS一018加工中心采用電氣準(zhǔn)停裝置，其原理如圖6-17所示。在帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的多楔帶輪1的端面上裝有一個(gè)厚墊片4,墊片上裝有一個(gè)體積很小的永久磁鐵3，在主軸箱箱體的對(duì)應(yīng)于主軸準(zhǔn)停的位置上，裝有磁傳感器2。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(3)主軸準(zhǔn)停裝置。加工中心的主軸部件上設(shè)有準(zhǔn)停裝相關(guān)知識(shí)當(dāng)機(jī)床需要停車換刀時(shí)，數(shù)控裝置發(fā)出主軸停轉(zhuǎn)的指令，主軸電動(dòng)機(jī)立即降速，在主軸以最低轉(zhuǎn)速慢轉(zhuǎn)幾圈、永久磁鐵3對(duì)準(zhǔn)磁傳感器2時(shí)，磁傳感器發(fā)出準(zhǔn)停信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大后，由定向電路控制主軸電動(dòng)機(jī)停在規(guī)定的周向位置上。

2.數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)的主要組成部分，它將伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部件的直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括減速裝置、絲杠螺母副及導(dǎo)向元件等。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是保證刀具與工件相對(duì)位置的重要部件，被加工工件的輪廓精度和位置精度都受到進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)當(dāng)機(jī)床需要停車換刀時(shí)，數(shù)控裝置發(fā)出主軸停轉(zhuǎn)的指令，主相關(guān)知識(shí)

1)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的性能特點(diǎn)

(1)運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力小。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的摩擦阻力一方面會(huì)降低傳動(dòng)效率，產(chǎn)生摩擦熱;另一方面還直接影響系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性;動(dòng)、靜摩擦阻力之差會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，因此必須有效地減少運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦阻力。進(jìn)給系統(tǒng)中的摩擦阻力主要來(lái)自絲杠螺母副和導(dǎo)軌，所以，改善絲杠和導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)是降低摩擦阻力的目標(biāo)之一。在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，普遍采用滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和塑料導(dǎo)軌等高效執(zhí)行部件來(lái)減小摩擦阻力，提高運(yùn)動(dòng)精度，避免低速爬行現(xiàn)象。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)1)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的性能特點(diǎn)上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)

(2)傳動(dòng)系統(tǒng)的精度和剛度高。一般來(lái)說，數(shù)控機(jī)床直線運(yùn)動(dòng)的定位精度和分辨率都要達(dá)到微米級(jí)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的定位精度要達(dá)到角秒級(jí)。伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩很大(特別是啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)的力矩)，如果傳動(dòng)部件的剛度不足，必然會(huì)使傳動(dòng)部件產(chǎn)生變形，影響定位精度、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和快速響應(yīng)特性。因此必須提高進(jìn)給系統(tǒng)的精度和剛度。進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)的精度和剛度，主要取決于絲杠螺母副、蝸桿螺母副及其支承結(jié)構(gòu)的剛度。加大滾珠絲杠的直徑，對(duì)滾珠絲杠螺母副、蝸桿螺母副、支承部件進(jìn)行預(yù)緊，對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸等，都是提高系統(tǒng)剛度的有效措施。此外，在傳動(dòng)鏈中設(shè)置減速齒輪，可以減小脈沖當(dāng)量，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度分析可以提高傳動(dòng)精度，消除傳動(dòng)間隙。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(2)傳動(dòng)系統(tǒng)的精度和剛度高。一般來(lái)說，數(shù)控相關(guān)知識(shí)

(3)減小運(yùn)動(dòng)部件慣性，產(chǎn)生適當(dāng)阻尼。進(jìn)給系統(tǒng)中傳動(dòng)元件的慣量對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)和制動(dòng)特性都有直接影響，尤其是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的零件，其慣性的影響更大。因此，在滿足部件強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能減小執(zhí)行部件的質(zhì)量、直徑，合理配置零件的結(jié)構(gòu)，以減小運(yùn)動(dòng)部件的慣量，提高快速性。另外，系統(tǒng)中還應(yīng)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)淖枘?，盡管阻尼會(huì)降低伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性，但也是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性所必須的。

2)滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的新型理想傳動(dòng)裝置，在數(shù)控機(jī)床上得到廣泛的使用。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間傳動(dòng)件，以減少摩擦，如圖6-18所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(3)減小運(yùn)動(dòng)部件慣性，產(chǎn)生適當(dāng)阻尼。進(jìn)給系統(tǒng)中傳相關(guān)知識(shí)圖中絲杠和螺母上都磨有圓弧形的螺旋槽，這兩個(gè)圓弧形的螺旋槽對(duì)合起來(lái)就形成螺旋線滾道，在滾道內(nèi)裝有滾珠。當(dāng)絲杠回轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠相對(duì)于螺母上的滾道滾動(dòng)，因此絲杠與螺母之間基本上為滾動(dòng)摩擦。為了防止?jié)L珠從螺母中滾出來(lái)，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能循環(huán)流動(dòng)。滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)。

(1)傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。傳動(dòng)效率可達(dá)o.92一o.96，比常規(guī)的滑動(dòng)絲杠螺母副效率提高3一4倍，因此伺服電機(jī)所需傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。

(2)靈敏度高，傳動(dòng)平穩(wěn)。滾珠絲杠螺母副的動(dòng)、靜摩擦因數(shù)相差極小，無(wú)論是靜止、低速還是高速，摩擦阻力幾乎不變。因此傳動(dòng)靈敏，隨動(dòng)性高，不易產(chǎn)生爬行。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)圖中絲杠和螺母上都磨有圓弧形的螺旋槽，這兩個(gè)圓弧形的相關(guān)知識(shí)

(3)磨損小，使用壽命長(zhǎng)。使用壽命主要取決于材料表面的抗疲勞強(qiáng)度。滾珠絲杠螺母副制造精度高，其循環(huán)運(yùn)動(dòng)比滾動(dòng)軸承低，所以磨損小，精度保持性好，使用壽命長(zhǎng)。

(4)運(yùn)動(dòng)具有可逆性，反向定位精度高。不僅可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，也可將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過預(yù)緊消除軸向間隙，保證反向無(wú)空回死區(qū)，從而提高軸向剛度和反向定位精度。

(5)制造工藝復(fù)雜，成本高。螺旋槽需要加工成弧形，且對(duì)精度和表面粗糙度要求很高，螺旋滾道必須磨削，因此制造工藝復(fù)雜，成本高。

(6)不能自鎖。滾珠絲杠螺母副摩擦阻力小，運(yùn)動(dòng)具有可逆性，因而不能自鎖，為了避免系統(tǒng)慣性或垂直安裝時(shí)對(duì)運(yùn)動(dòng)可能造成的影響，因此需要附加制動(dòng)機(jī)構(gòu)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(3)磨損小，使用壽命長(zhǎng)。使用壽命主要取決于相關(guān)知識(shí)

3.數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置為完成對(duì)零件的多工序加工而設(shè)置的存儲(chǔ)及更換刀具的裝置稱為自動(dòng)換刀裝置(AutomaticToolChanger,ATG。自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)具備換刀時(shí)間短、刀具重復(fù)定位精度高、足夠的刀具儲(chǔ)備量、占地面積小和安全可靠等特性。自動(dòng)換刀裝置是加工中心區(qū)別于其他數(shù)控機(jī)床的特征結(jié)構(gòu)。自動(dòng)換刀裝置具有根據(jù)工藝要求自動(dòng)更換所需刀具的功能，即自動(dòng)換刀(ATG)機(jī)能。各類數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機(jī)床的類型、工藝范圍和使用刀具的種類和數(shù)量。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)3.數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)

1)自動(dòng)換刀裝置的形式自動(dòng)換刀裝置主要由刀庫(kù)、機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件組成的一套獨(dú)立、完整的裝置。當(dāng)需換刀時(shí)，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)指令，由機(jī)械手(或通過別的方式)將刀具從刀庫(kù)取出裝入主軸中。盡管換刀過程、選刀方式、刀庫(kù)結(jié)構(gòu)、機(jī)械手類型等各不相同，但都是在數(shù)控裝置及可編程序控制器控制下，由電機(jī)、液壓或氣動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)和機(jī)械手實(shí)現(xiàn)刀具的選擇與交換。當(dāng)機(jī)構(gòu)中裝入接觸式傳感器，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具和工件誤差的測(cè)量。根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式，自動(dòng)換刀裝置可分為:排式刀架式、回轉(zhuǎn)刀架式、轉(zhuǎn)塔式和帶刀庫(kù)式。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)1)自動(dòng)換刀裝置的形式上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)

(1)排式刀架自動(dòng)換刀裝置。如圖6-19所示，它一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料或盤類零件為主。當(dāng)一把刀具完成車削任務(wù)后，橫向滑板只要按程序沿X軸移動(dòng)預(yù)先設(shè)定的距離后，第二把刀就到達(dá)加工位置，這樣就完成了機(jī)床的換刀動(dòng)作。這種結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn):刀具布置和機(jī)床調(diào)整等方面都較為方便;可根據(jù)具體工件的車削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具;換刀迅速省時(shí)，有助于提高機(jī)床的生產(chǎn)效率。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(1)排式刀架自動(dòng)換刀裝置。如圖6-19所示，它一相關(guān)知識(shí)

(2)回轉(zhuǎn)刀架自動(dòng)換刀裝置。如圖6-20所示，數(shù)控車床上使用的回轉(zhuǎn)刀架是一種最簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置，根據(jù)不同加工對(duì)象，可以設(shè)計(jì)成四方刀架和六角刀架等多種形式。回轉(zhuǎn)刀架上分別安裝著4把、6把或更多的刀具，并按數(shù)控裝置的指令換刀。回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有良好的強(qiáng)度和剛性，以承受粗加工時(shí)的切削抗力。由于車削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置，對(duì)于數(shù)控車床來(lái)說，加工過程中刀尖位置不進(jìn)行人工調(diào)整，因此更有必要選擇可靠的定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每一次轉(zhuǎn)位之后，具有盡可能高的重復(fù)定位精度(一般為0.001一0.005)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(2)回轉(zhuǎn)刀架自動(dòng)換刀裝置。如圖6-20所示，數(shù)控相關(guān)知識(shí)

(3)轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置。一般數(shù)控機(jī)床常采用轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置。如數(shù)控車床的轉(zhuǎn)塔刀架，數(shù)控鉆鎖床的多軸轉(zhuǎn)塔頭等。在轉(zhuǎn)塔的各個(gè)主軸頭上，預(yù)先安裝有各工序所需要的旋轉(zhuǎn)刀具，當(dāng)發(fā)出換刀指令時(shí)，各種主軸頭依次地轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主運(yùn)動(dòng)，使相應(yīng)的主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，而其他處于不同加工位置的主軸都與主運(yùn)動(dòng)脫開，如圖6-21所示。轉(zhuǎn)塔式換刀方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于省去了自動(dòng)松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運(yùn)等一系列復(fù)雜的操作，縮短了換刀時(shí)間，提高了換刀可靠性，它適用于工序較少，精度要求不高的數(shù)控機(jī)床。(4)帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置。如圖6-22所示，它是目前鎖銑加工中心機(jī)床上應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)換刀裝置，由刀庫(kù)、選刀機(jī)構(gòu)、刀具交換機(jī)構(gòu)、自動(dòng)裝卸機(jī)構(gòu)等組成。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(3)轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置。一般數(shù)控機(jī)床常采用轉(zhuǎn)塔式相關(guān)知識(shí)它的整個(gè)換刀過程較復(fù)雜，首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄上，在機(jī)外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)后，按一定的方式放入刀庫(kù)。換刀時(shí)，先在刀庫(kù)中進(jìn)行選刀，并由機(jī)械手從刀庫(kù)和主軸上取出刀具，或直接通過主軸以及刀庫(kù)的配合運(yùn)動(dòng)來(lái)取刀;然后，進(jìn)行刀具交換，再將新刀具裝入主軸，把舊刀具放回刀庫(kù)。存放刀具的刀庫(kù)具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側(cè)面或上方，也可以作為獨(dú)立部件安裝在機(jī)床以外。帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置與轉(zhuǎn)塔主軸頭比較，有以下優(yōu)點(diǎn):主軸的結(jié)構(gòu)剛性好，利于精密加工和重切削加工;可采用大容量的刀庫(kù)，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的多工序加工，從而提高了機(jī)床的適應(yīng)性和加工效率。缺點(diǎn)是:需要增加刀具的自動(dòng)夾緊、放松機(jī)構(gòu)、刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)及定位機(jī)構(gòu)，還要有清潔刀柄及刀孔、刀座的裝置，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜;換刀過程動(dòng)作多、換刀時(shí)間長(zhǎng)，影響換刀工作可靠性的因素也較多。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)它的整個(gè)換刀過程較復(fù)雜，首先把加工過程中需要使用的全相關(guān)知識(shí)

2)換刀方式換刀的方式通常有兩種。

(1)無(wú)機(jī)械手換刀方式。無(wú)機(jī)械手換刀方式是依靠刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具交換的。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，換刀的可靠性較高。缺點(diǎn)是刀庫(kù)因結(jié)構(gòu)所限容量不多，且刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)換刀時(shí)，機(jī)床不工作，因而影響到機(jī)床的生產(chǎn)效率。這種換刀系統(tǒng)多為中、小型加工中心采用。例如XH754型的臥式加工中心，換刀采用的是主軸移動(dòng)式，如圖6-23所示。其換刀動(dòng)作可分解為:①主軸準(zhǔn)停，主軸箱沿Y軸上升。這時(shí)刀庫(kù)上刀位的空擋正對(duì)著交換位置，裝卡刀具的卡爪打開，如圖6-23(a)所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)2)換刀方式上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)②主軸箱上升到極限位置，被更換的刀具刀桿進(jìn)入刀庫(kù)空刀位，即被刀具定位卡爪鉗住，與此同時(shí)，主軸內(nèi)刀桿自動(dòng)夾緊裝置放松刀具，如圖6-23(b)所示。③刀庫(kù)伸出，從主軸錐孔中將刀拔出，如圖6-23(c)所示。④刀庫(kù)轉(zhuǎn)位，按照程序指令要求，將選好的刀具轉(zhuǎn)到最下面的位置，同時(shí)，壓縮空氣將主軸錐孔吹凈，如圖6-23(d)所示。⑤刀庫(kù)退回，同時(shí)將新刀插入主軸錐孔，主軸內(nèi)刀具夾緊裝置將刀桿拉緊，如圖6-23(e)所示。⑥主軸下降到加工位置并啟動(dòng)，開始下一步的加工，如圖6-23(f)所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)②主軸箱上升到極限位置，被更換的刀具刀桿進(jìn)入相關(guān)知識(shí)

圖6-24所示是目前在XH713,XH714,XH715等中小型立式加工中心上廣泛采用的刀庫(kù)移動(dòng)—主軸升降式換刀方式。其換刀過程為:①分度:由低速力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)刀盤的分度運(yùn)動(dòng)，將刀盤上接受刀具的空刀座轉(zhuǎn)到換刀所需的預(yù)定位置，如圖6-24(a)所示。②接刀:氣缸活塞桿推出，將刀盤接受刀具的空刀座送至主軸下方并卡住刀柄定位槽，如圖6-24(b)所示。③卸刀:主軸松刀，銑頭上移至第一參考點(diǎn)，刀具留在空刀座內(nèi)，如圖6-24(c)所示。④再分度:再次通過分度運(yùn)動(dòng)，將刀盤上選頂?shù)牡毒咿D(zhuǎn)到主軸正下方，如圖6-24(d)所示。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)圖6-24所示是目前在XH713,XH714相關(guān)知識(shí)⑤裝刀:銑頭下移，主軸夾刀，刀庫(kù)氣缸活塞桿縮回，刀盤復(fù)位，完成換刀動(dòng)作，如圖6一24(e),(f)所示。

(2)帶機(jī)械手換刀方式。帶機(jī)械手換刀方式是依靠機(jī)械手實(shí)現(xiàn)換刀動(dòng)作的，當(dāng)主軸上的刀具完成一個(gè)工步后，機(jī)械手把這一工步刀具送回刀庫(kù)，并把下一工步所需要的刀具從刀庫(kù)中取出來(lái)裝入主軸以便繼續(xù)進(jìn)行加工。其優(yōu)點(diǎn)是換刀時(shí)間短，主軸剛度好，加工區(qū)空間大。機(jī)械手換刀是目前最為常見的一種換刀方式。對(duì)帶機(jī)械手換刀的立式加工中心(如XHIK716，其換刀動(dòng)作如圖6-25所示，可分解如下:上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)⑤裝刀:銑頭下移，主軸夾刀，刀庫(kù)氣缸活塞桿縮回，刀盤相關(guān)知識(shí)①主軸箱回到最高處(Z坐標(biāo)零點(diǎn))，同時(shí)實(shí)現(xiàn)“主軸準(zhǔn)?！薄＜粗鬏S停止回轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確停止在一個(gè)固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個(gè)固定的方位，使刀柄上的鍵槽能恰好對(duì)正端面鍵。②機(jī)械手抓住主軸上和刀庫(kù)上的刀具，如圖6-25(a)所示。③活塞桿推動(dòng)機(jī)械手下行，從主軸和刀庫(kù)上取出刀具，如圖6-25(b)所示。④機(jī)械手回轉(zhuǎn)1800，交換刀具位置，如圖6-25(c)所示。⑤將更換后的刀具裝入主軸和刀庫(kù)，如圖6-25(d所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)①主軸箱回到最高處(Z坐標(biāo)零點(diǎn))，同時(shí)實(shí)現(xiàn)“相關(guān)知識(shí)⑥機(jī)械手放開主軸和刀庫(kù)上的刀具后復(fù)位。限位開關(guān)發(fā)出“換刀完畢”的信號(hào)，主軸自由，可以開始加工或使其他程序動(dòng)作。

3)刀庫(kù)在自動(dòng)換刀裝置中，刀庫(kù)是最主要的部件之一，它是用來(lái)儲(chǔ)存加工刀具及輔助工具的地方。根據(jù)刀庫(kù)容量和取刀方式，刀庫(kù)有如下幾種形式。

(1)鼓輪(盤)式刀庫(kù)，如圖6-26所示。它是中小型加工中心上較常用的一種刀庫(kù)形式，結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單。由于刀具環(huán)形排列，空間利用率低，因此出現(xiàn)了采用在盤中雙環(huán)或多環(huán)排列，以增加空間利用率。但這樣使刀庫(kù)的外徑過大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也很大，選刀時(shí)間也較長(zhǎng)。因此鼓輪(盤)式刀庫(kù)一般用于刀具容量較少的刀庫(kù)，在鉆削中心上應(yīng)用較多。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)⑥機(jī)械手放開主軸和刀庫(kù)上的刀具后復(fù)位。限位開關(guān)發(fā)出相關(guān)知識(shí)

(2)鏈?zhǔn)降稁?kù)，如圖6-27所示。它是大型加工中心上較常用的一種刀庫(kù)形式，適用于刀庫(kù)容量較大的場(chǎng)合。鏈?zhǔn)降稁?kù)多為軸向取刀，在傳動(dòng)鏈條上有許多刀座，在刀座上裝夾各種刀具，鏈條由鏈輪驅(qū)動(dòng)，鏈條的長(zhǎng)度取決于刀具的數(shù)量。

(3)格子盒式刀庫(kù)，如圖6-28所示。格子盒式結(jié)構(gòu)的刀庫(kù)，為減少換刀時(shí)間，換刀機(jī)械手通常利用前一把刀具加工工件的時(shí)間，預(yù)先取出要更換的刀具(所配數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具備該項(xiàng)功能)。刀庫(kù)占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，在相同的空間內(nèi)可以容納的刀具數(shù)目較多。但由于它的選刀和取刀動(dòng)作復(fù)雜，現(xiàn)已較少用于單機(jī)加工中心，多用于FMS(柔性制造系統(tǒng))的集中供刀系統(tǒng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)(2)鏈?zhǔn)降稁?kù)，如圖6-27所示。它是大型加相關(guān)知識(shí)數(shù)控刀具系統(tǒng)在數(shù)控加工中具有極其重要的意義，正確選擇和使用與數(shù)控機(jī)床相匹配的刀具系統(tǒng)充分發(fā)揮機(jī)床的功能和優(yōu)勢(shì)、保證加工精度以及控制加工成本的關(guān)鍵。數(shù)控加工用夾具基本上沿用了傳統(tǒng)加工的裝夾方式，只是在自動(dòng)化水平、精度和速度等方面有所提高。上一頁(yè)返回相關(guān)知識(shí)數(shù)控刀具系統(tǒng)在數(shù)控加工中具有極其重要的意義任務(wù)實(shí)施數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)組成及工作原理實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)了解常見數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心及電加工機(jī)床結(jié)構(gòu)、組成及工作原理。

(2)了解數(shù)控機(jī)床各組成部分的作用及工作過程。

(3)了解數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心及電加工機(jī)床的特點(diǎn)及主要作用。

2.實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、工具量具及材料設(shè)備裝置:CK0625數(shù)控車床、XKA714數(shù)控銑床、TH5640A加工中心、K012625型數(shù)控線切割各一臺(tái)。下一頁(yè)返回任務(wù)實(shí)施數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)組成及工作原理實(shí)驗(yàn)下一頁(yè)返回任務(wù)實(shí)施工具量具:卡尺、外圓車刀、端面車刀、立銑刀。材料:Φ25一Φ

35尼龍棒、石蠟塊。

3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求

(1)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師演示數(shù)控車床加工過程，介紹數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)、組成及工作過程，使學(xué)生了解數(shù)控車床組成、工作原理、加工特點(diǎn)。

(2)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師演示數(shù)控銑床加工過程，介紹數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)、組成及工作過程，使學(xué)生了解數(shù)控銑床組成、工作原理、加工特點(diǎn)。

(3)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師演示數(shù)控線切割加工過程，介紹其的結(jié)構(gòu)、組成及工作過程，使學(xué)生了解數(shù)控線切割機(jī)床的組成、工作原理、加工特點(diǎn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)實(shí)施工具量具:卡尺、外圓車刀、端面車刀、立銑刀。任務(wù)實(shí)施

(4)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師演示數(shù)控電火花加工過程，介紹其結(jié)構(gòu)、組成及工作過程，使學(xué)生了解數(shù)控電火花機(jī)床組成、工作原理、加工特點(diǎn)。

4.注意事項(xiàng)

(1)嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)章制度及設(shè)備操作規(guī)程。

(2)嚴(yán)禁在不了解機(jī)床操作的情況下擅自操作設(shè)備，防止發(fā)生意外。上一頁(yè)返回任務(wù)實(shí)施(4)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師演示數(shù)控電火花加工過程，介紹其結(jié)知識(shí)鏈接數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著市場(chǎng)需求個(gè)性化與多樣化，未來(lái)先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是向精密化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、清潔化、集成化、全球化的方向發(fā)展。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)這些先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)，而數(shù)控技術(shù)水平高低和數(shù)控設(shè)備擁有量是體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平、衡量國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。一、現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

21世紀(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)新時(shí)代，制造業(yè)作為我國(guó)新世紀(jì)的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)將面臨著劇大的挑戰(zhàn)和經(jīng)歷一場(chǎng)深刻的技術(shù)變革。下一頁(yè)返回知識(shí)鏈接數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展下一頁(yè)返回知識(shí)鏈接在傳統(tǒng)制造技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)制造技術(shù)代表了制造技術(shù)發(fā)展的前沿，對(duì)制造業(yè)的發(fā)展將產(chǎn)生巨大影響。當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展大致有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

1.信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合隨著信息技術(shù)向制造技術(shù)的注入和融合，促進(jìn)著制造技術(shù)的不斷發(fā)展。它使制造技術(shù)的技術(shù)含量提高，使傳統(tǒng)制造技術(shù)發(fā)生質(zhì)的變化。促進(jìn)了加工制造的精密化、快速化，自動(dòng)化技術(shù)的柔性化、智能化，整個(gè)制造過程的網(wǎng)絡(luò)化、全球化。相繼出現(xiàn)的各種先進(jìn)制造模式，如CIMS,并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造、虛擬企業(yè)與虛擬制造等，均以信息技術(shù)的發(fā)展為支撐。上一頁(yè)下一頁(yè)返回知識(shí)鏈接在傳統(tǒng)制造技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)制造技術(shù)代表了制知識(shí)鏈接

2.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造、輔助工程分析(GAD/GAM/GAE)制造信息的數(shù)字化，將實(shí)現(xiàn)CAD/LAPP/CAM/CAE的一體化，使產(chǎn)品向無(wú)圖紙制造方向發(fā)展。在發(fā)達(dá)國(guó)家的大型企業(yè)中，已廣泛使用CAD/CAM，實(shí)現(xiàn)100%數(shù)字化設(shè)計(jì)。將數(shù)字化技術(shù)注入產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)，提高了企業(yè)產(chǎn)品自主開發(fā)能力和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也提高了企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力和快速響應(yīng)能力。通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部并行工程，通過Internet建立跨地區(qū)的虛擬企業(yè)，實(shí)現(xiàn)資源共享，優(yōu)化配置，也使制造業(yè)向互聯(lián)網(wǎng)輔助制造方向發(fā)展。

3.加工制造技術(shù)向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展上一頁(yè)下一頁(yè)返回知識(shí)鏈接2.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造、輔助工程分析(GAD知識(shí)鏈接

(1)超精密加工技術(shù)。超精密加工技術(shù)是為了獲得被加工件的形狀、尺寸精度和表面粗糙度均優(yōu)于亞微米級(jí)的一門高新技術(shù)。超精加工技術(shù)的加工精度由紅外波段向可見光和不可見光的紫外波段趨進(jìn)，目前加工精度達(dá)到0.025um，表面粗糙度達(dá)0.045um，已進(jìn)入納米級(jí)加工時(shí)代。美國(guó)為了適應(yīng)航空、航天等尖端技術(shù)的發(fā)展，已研制出多種數(shù)控超精密加工車床，最大的加工直徑可達(dá)1.63m,定位精度為28納米(10-9m).(2)超高速切削。目前鋁合金超高速切削的切削速度已超過1600m/min，鑄鐵為1500m/min，超耐熱鎳合金為300m/min,欽合金200m/min。超高速切削的發(fā)展已轉(zhuǎn)移到一些難加工材料的切削加工。上一頁(yè)下一頁(yè)返回知識(shí)鏈接(1)超精密加工技術(shù)。超精密加工技術(shù)是為了獲得知識(shí)鏈接現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床主軸的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到10000-20000r/min，采用高速內(nèi)裝式主軸電動(dòng)機(jī)后，使主軸直接與電動(dòng)機(jī)連接成一體，可將主軸轉(zhuǎn)速提高到40000一SOOOOr/min(3)新一代制造裝備的發(fā)展。市場(chǎng)竟?fàn)幒托庐a(chǎn)品、新技術(shù)、新材料的發(fā)展推動(dòng)著新型加工設(shè)備的研究與開發(fā)，如“并聯(lián)析架式結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床”(或俗稱“六腿”機(jī)床)，突破了傳統(tǒng)機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案，采用可以伸縮的六個(gè)“腿”連接定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，每個(gè)“腿”均由各自的伺服電動(dòng)機(jī)和精密滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，控制這六條“腿”的伸縮就可以控制裝有主軸頭的動(dòng)平臺(tái)的空間位置和姿勢(shì)，滿足刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的要求。上一頁(yè)下一頁(yè)返回知識(shí)鏈接現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床主軸的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到10000-20知識(shí)鏈接

4.工藝研究由“經(jīng)驗(yàn)”走向“定量分析”先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和模擬技術(shù)的應(yīng)用，使工藝研究由“經(jīng)驗(yàn)判斷”走向“定量分析”，加工工藝由技藝發(fā)展為工程科學(xué)。

5.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)中獲得越來(lái)越多的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirtualRealityTechnology)主要包括虛擬制造技術(shù)和虛擬企業(yè)兩個(gè)部分。虛擬制造技術(shù)將從根本上改變了設(shè)計(jì)、試制、修改設(shè)計(jì)、規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。在產(chǎn)品真正制出之前，首先在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型(SoftPrototype)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品(HardPrototype)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)其性能和可制造性進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本。上一頁(yè)下一頁(yè)返回知識(shí)鏈接4.工藝研究由“經(jīng)驗(yàn)”走向“定量分析”上一頁(yè)知識(shí)鏈接虛擬企業(yè)是為了快速響應(yīng)某一市場(chǎng)需求，通過信息高速公路，將產(chǎn)品涉及的不同企業(yè)臨時(shí)組建成為一個(gè)沒有圍墻、超越空間約束、靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系、統(tǒng)一指揮的合作經(jīng)濟(jì)實(shí)體。虛擬企業(yè)的特點(diǎn)是企業(yè)的功能上的不完整、地域上的分散性和組織結(jié)構(gòu)上的非永久性，即功能的虛擬化、組織的虛擬化、地域的虛擬化。二、數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展隨著先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，要求現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床向高速度、高精度、高可靠性、智能化和更完善的功能方向發(fā)展。上一頁(yè)下一頁(yè)返回知識(shí)鏈接虛擬企業(yè)是為了快速響應(yīng)某一市場(chǎng)需求，通過信息高速公知識(shí)鏈接

1.高速度、高精度化高速化是指數(shù)控機(jī)床的高速切削和高速插補(bǔ)進(jìn)給，目標(biāo)是在保證加工精度的前提下，提高加工速度。這不僅要求數(shù)控系統(tǒng)的處理速度快，同時(shí)還要求數(shù)控機(jī)床具有大功率和大轉(zhuǎn)矩的高速主軸、高速進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、高性能的刀具、穩(wěn)定的高頻動(dòng)態(tài)剛度。高精度包括高進(jìn)給分辨率、高定位精度