第2章 數(shù)控機(jī)床及裝備.ppt

1、第2章 數(shù)控機(jī)床及裝備,2.1 數(shù)控機(jī)床及坐標(biāo)系 2.2 常用坐標(biāo)系 2.3 數(shù)控加工常用裝備,2.1 數(shù)控機(jī)床及坐標(biāo)系,2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系為右手直角笛卡兒坐標(biāo)系。規(guī)定基本的直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸用X、Y、Z表示，圍繞X 、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸分別用A、B、C表示。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直角坐標(biāo)系的直線軸X、Y、Z三者的關(guān)系及其方向由右手定則判斷，即拇指、食指、中指分別表示X , Y,Z軸及其方向，A、B、C的正方向用右手螺旋法則判定，即分別用右手握著直線軸X 、Y、Z，其中拇指指向X、Y、Z的正方向，則其余四指握拳方向分別代表回轉(zhuǎn)軸A、B、C的正方向。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定上面的法則適用于工

2、件固定，刀具移動(dòng)時(shí)，如果工件移動(dòng)，刀具固定時(shí)，正方向反向，并加“ ”，表示，如圖2一1所示。,下一頁,返回,2.1 數(shù)控機(jī)床及坐標(biāo)系,2.1.2 坐標(biāo)軸及方向的確定 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:機(jī)床某部件運(yùn)動(dòng)的正方向，是增大工件與刀具之間距離的方向，坐標(biāo)軸確定順序?yàn)?先確定Z軸，再確定X軸，最后確定Y軸。 Z坐標(biāo)軸是由傳遞主切削動(dòng)力的主軸所決定的，一般平行于數(shù)控機(jī)床主軸軸線的坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)軸，Z坐標(biāo)軸的正向?yàn)榈毒唠x開工件的方向。圖2-2所示為數(shù)控車床的Z坐標(biāo)軸。,下一頁,上一頁,返回,2.1 數(shù)控機(jī)床及坐標(biāo)系,X坐標(biāo)軸通常平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。確定X軸的方向時(shí)，要考慮兩種情況: 如果工件做旋轉(zhuǎn)

3、運(yùn)動(dòng)，則刀具離開工件的方向?yàn)閄坐標(biāo)軸的正方向。如圖2-2所示數(shù)控車床的X坐標(biāo)軸。 如果刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則分為兩種情況:當(dāng)Z坐標(biāo)軸水平時(shí)，觀察者沿刀具主軸向工件看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方，如圖2-3所示為臥式數(shù)控銑床的X坐標(biāo)軸;當(dāng)Z坐標(biāo)軸垂直時(shí)，觀察者面對(duì)刀具主軸向立柱看時(shí)，十X運(yùn)動(dòng)方向指向右方，如圖2-4所示為立式數(shù)控銑床的X坐標(biāo)軸。,下一頁,上一頁,返回,2.1 數(shù)控機(jī)床及坐標(biāo)系,在確定X,Z坐標(biāo)軸的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)軸的方向，按照右手直角笛卡兒坐標(biāo)系來確定Y坐標(biāo)軸的方向。圖2-3所示為數(shù)控銑床的Y坐標(biāo)軸。 此外，如果在基本的直角坐標(biāo)軸X, Y, Z之外，還有其他軸線平行于X,

4、Y, Z，則附加的直角坐標(biāo)系指定為U, V, W和P, Q, R，如圖2-5所示為數(shù)控銑床的附加坐標(biāo)系。,上一頁,返回,2.2 常用坐標(biāo)系,數(shù)控加工中常用到兩個(gè)坐標(biāo)系和一個(gè)參考點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系，刀具參考點(diǎn)。 2.2.1 機(jī)床坐標(biāo)系 機(jī)床坐標(biāo)系是以機(jī)床原點(diǎn)(或零點(diǎn))為基準(zhǔn)而建立的坐標(biāo)系，機(jī)床原點(diǎn)的位置隨機(jī)床生產(chǎn)廠家的不同而不同，是機(jī)床設(shè)計(jì)和調(diào)整的基準(zhǔn)點(diǎn)。 手動(dòng)機(jī)床返回參考點(diǎn)包括以下幾個(gè)步驟: 打開電源；選擇機(jī)床回參考點(diǎn)的模式；選擇第一根軸(車床是X軸，銑床是Z軸)回參考點(diǎn)；對(duì)其他軸回參考點(diǎn)；檢查達(dá)位顯示器是否亮；檢查位置顯示屏；如果需要，將顯示屏顯示數(shù)值設(shè)置為0。,下一頁,返回,2.

5、2 常用坐標(biāo)系,2.2.2 工件坐標(biāo)系 工件坐標(biāo)系是以工件原點(diǎn)為基準(zhǔn)而建立的坐標(biāo)系，是用于確定與機(jī)床坐標(biāo)系、刀具參考點(diǎn)以及圖紙尺寸的關(guān)系的，由編程人員確定。從理論上講，工件原點(diǎn)的位置可以任意確定，但由于實(shí)際機(jī)床操作中的限制，只能考慮最有利于加工的可能方案，而且工件原點(diǎn)的位置會(huì)直接影響工件的安裝調(diào)試和加工效率，如圖2-6、圖2-7所示。 決定如何選擇工作原點(diǎn)的三個(gè)因素 加工精度 調(diào)試操作的便利性 工作狀況的安全性,返回,上一頁,下一頁,2.2 常用坐標(biāo)系,2.2.3 刀具的參考點(diǎn) 在銑削和相關(guān)操作中，刀具參考點(diǎn)通常都是刀具中心線和切削刃(邊)最低位置的交點(diǎn)。 車削和鏜削中，因?yàn)榇蟛糠值毒叨加幸粋€(gè)

6、固定半徑的切削刃，所以最常見的刀具參考點(diǎn)是切削刀片上的一個(gè)虛構(gòu)切削點(diǎn)。 在銑削和車削中使用的鉆頭和另外一些點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之類的刀具，參考點(diǎn)通常是刀具沿Z軸方向上運(yùn)動(dòng)最遠(yuǎn)的尖端。如圖2-8所示為一些常見的刀具參考點(diǎn)。,返回,上一頁,2.3 數(shù)控加工常用裝備,2.3.1 機(jī)床的選擇 選擇機(jī)床時(shí)，主要考慮以下因素: 機(jī)床規(guī)格應(yīng)與工件的外形尺寸相適應(yīng)，即大件用大機(jī)床、小件用小機(jī)床。 機(jī)床精度應(yīng)與工件加工精度要求相適應(yīng)，機(jī)床精度過低，不能保證加工精度;機(jī)床精度過高，又會(huì)增加工件的制造成本，應(yīng)根據(jù)工件的加工精度要求合理選擇機(jī)床的精度。 機(jī)床的生產(chǎn)效率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)，單件小批生產(chǎn)用通用機(jī)床或數(shù)控機(jī)床，大批

7、大量生產(chǎn)應(yīng)選高效專用機(jī)床。 與現(xiàn)有條件相適應(yīng)，要根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及設(shè)備負(fù)荷狀況、外協(xié)條件等確定，避免“閉門造車”。,下一頁,返回,2.3 數(shù)控加工常用裝備,2.3.2 夾具及選擇 基本要求 夾具應(yīng)能保證在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)定向安裝，以保持零件安裝方向與機(jī)床坐標(biāo)系及編程坐標(biāo)系方向的一致性;能協(xié)調(diào)零件定位面與機(jī)床坐標(biāo)系之間保持一定的坐標(biāo)尺寸聯(lián)系。這是數(shù)控加工的特點(diǎn)決定的，也是數(shù)控夾具最基本的一點(diǎn)。 常用夾具種類 通用夾具。一般為可裝夾各種零件的機(jī)床附件或通用裝夾工具。如各種虎鉗、頭、三爪卡盤、四爪卡盤、頂尖和花盤等通用夾具。如圖2-9、圖2-10、圖2-11,圖2-12、圖2-13、圖2-14、圖2-l5、圖

8、2-16、圖2-17及圖2-18所示。,上一頁,返回,下一頁,2.3 數(shù)控加工常用裝備,組合夾具是由一套結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，尺寸已經(jīng)格式化的通用元件、組合元件所構(gòu)成?？梢愿鶕?jù)工件的加工要求組成各種功能的夾具。組合夾具有槽系組合夾具，孔系組合夾具。 專用夾具。是特別為某一項(xiàng)或類似的兒項(xiàng)工件設(shè)計(jì)制造的夾具，具有結(jié)構(gòu)合理，剛性強(qiáng)，裝夾穩(wěn)定可靠，操作方便，能提高安裝精度和裝夾速度等優(yōu)點(diǎn)。 可調(diào)夾具?？烧{(diào)夾是組合夾具和專用夾具的結(jié)合?？烧{(diào)夾具能有效地克服組合夾具和專用夾具的不足，既能滿足加工精度的要求，又有一定的柔性。,下一頁,返回,上一頁,2.3 數(shù)控加工常用裝備,多工位夾具?？梢酝瑫r(shí)裝夾多個(gè)工件，可減少

9、換刀次數(shù)，也便于一面加工，一面裝卸工件，有利于縮短準(zhǔn)備時(shí)間，提高生產(chǎn)率，較適宜于中批量生產(chǎn)。 氣動(dòng)或液壓夾具適用于生產(chǎn)批量較大，采用其他夾具又特別費(fèi)工、費(fèi)力的工件，能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率。 真空夾具適用于有較大定位平面或具有較大可密封面積的工件。,下一頁,返回,上一頁,2.3 數(shù)控加工常用裝備,數(shù)控夾具的選用原則 在單件小批量生產(chǎn)或研制時(shí)，優(yōu)先選用萬能組合夾具、可調(diào)夾具和其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和降低生產(chǎn)成本。 小批或成批生產(chǎn)時(shí)可考慮采用專用夾具，但應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。 為提高數(shù)控加工的效率，在生產(chǎn)批量較大時(shí)可考慮采用多工位夾具和氣動(dòng)液壓夾具。 2.3.3 刀具及選擇 數(shù)

10、控加工對(duì)刀具的要求 強(qiáng)度高；精度高；切削速度和進(jìn)給速度高；可靠性好；使用壽命；斷屑及排屑性能好；數(shù)控刀具的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)刀具尺寸的預(yù)調(diào)。,上一頁,返回,下一頁,2.3 數(shù)控加工常用裝備,刀具的選用原則 盡可能選擇通用的標(biāo)準(zhǔn)刀具；盡量使用不重磨刀片；大力推廣標(biāo)準(zhǔn)的模塊化刀夾，刀具及其刀柄等附件的可靠性及適應(yīng)性要高；同一批刀具的切削性能和使用壽命要穩(wěn)定；不斷推進(jìn)可調(diào)式刀具的開發(fā)和應(yīng)用。 數(shù)控車削刀具的選擇 數(shù)控車刀一般分為三類，即尖形車刀、圓弧車刀和成型車刀。 圖2-21給出了常見車刀的種類、形狀和用途。 數(shù)控銑削刀具的選擇 銑刀類型應(yīng)與被加工工件尺寸與表面形狀相適應(yīng)。,上一頁,下一頁,返回,2

11、.3 數(shù)控加工常用裝備,面銑刀的參數(shù)選擇 標(biāo)準(zhǔn)可轉(zhuǎn)位面銑刀直徑為 mm。粗銑時(shí)銑刀直徑應(yīng)小些，因?yàn)榇帚姷那邢髁^大，小直徑銑刀可以減少切削扭矩。精銑時(shí)銑刀直徑應(yīng)大些，盡量包容工件的整個(gè)加工寬度，以提高加工精度和加工效率，減小相鄰兩次進(jìn)給之間的接刀痕跡。具體參數(shù)選擇見表2-1 立銑刀主要參數(shù)的選擇 根據(jù)工件材料和銑刀直徑選取前、后角都為正值，其具體數(shù)值見表2-2。為了使端面切削刃有足夠的強(qiáng)度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱邊，其寬度為0. 41. 2 mm，前角為 圖2-25所示為常見的立銑刀種類及相關(guān)參數(shù),上一頁,下一頁,返回,2.3 數(shù)控加工常用裝備,加工中心刀具的選擇。 在加工中心上，各種

12、刀具分別安裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀工作。因此，必須有一套連接普通刀具的接桿，以便使鉆、鎖、擴(kuò)、鉸、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具，迅速、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫上去。 目前，我國的加工中心采用，TSG工具系統(tǒng)，其柄部有直柄(三種規(guī)格)和錐柄(四種規(guī)格)兩類，共包括16種不同用途的刀具,上一頁,下一頁,返回,2.3 數(shù)控加工常用裝備,2.3.4 量具及選擇 卡尺 機(jī)械加工中常見的卡尺有普通游標(biāo)卡尺（如圖2-26）、帶表卡尺（如圖2-27）、帶表深度卡尺和電子數(shù)顯片卡尺（如圖2-28） 百分表 百分表是將測(cè)頭的位移，通過機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樤诒肀P的角位移，并由指針在刻度盤上顯示出相應(yīng)的

13、示值，如圖2-29所示。 百分表可用來精確測(cè)量零件圓度、圓跳動(dòng)、平面度、平行度和直線度等形位誤差，也可用來找正工件，如圖2-30所示。 可分為杠桿百分表（圖2-31），內(nèi)徑百分表（圖2-32）,上一頁,下一頁,返回,2.3 數(shù)控加工常用裝備,外徑千分尺 外徑千分尺常簡(jiǎn)稱為千分尺，它是比游標(biāo)卜尺更精密的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器，常見的一種如圖2-33所示。 測(cè)量光滑的孔或軸用的量規(guī)叫光滑量規(guī)。光滑量規(guī)根據(jù)用于測(cè)量?jī)?nèi)外尺寸的不同，分卡規(guī)和塞規(guī)兩種。 卡規(guī) 卡規(guī)用來測(cè)量圓柱形、長(zhǎng)方形、多邊形等工件的尺寸，常用形式如圖2-34 塞規(guī) 塞規(guī)是用來測(cè)量工件的孔、槽等內(nèi)尺寸的，常用形式如圖2-35所示。,上一頁,返回,圖2-1 右手直角笛卡兒坐標(biāo)系,返回,圖2-2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸,返回,圖2-3 臥式數(shù)控銑床,返回,圖2-4 立式數(shù)控銑床,返回,圖2-5 數(shù)控銑床的附加坐標(biāo)系,返回,圖2-6 立式數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系,返回,圖2-7 臥式數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系,返回,圖2-8 常見的刀具參考點(diǎn),返回,圖2-9 三爪卡盤,返回,圖2-10 四爪卡盤,返回,圖2-11 花盤,返回,圖2-12 頂尖,返回,圖2-13 圓柱心軸,返回,圖2-14 花鍵心軸,返回,圖2-15 自定心中心架,返回,圖2-16 虎鉗,返回,圖2-17 數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái),返回,圖2-18 數(shù)控氣動(dòng)立臥工作回轉(zhuǎn)臺(tái),返回,圖2-2