常用数控机床简介.ppt
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1、第7章 常用数控机床简介,本章知识点 1.数控车床的基本组成、特点与类型 2.数控铣床的基本组成、特点与类型 3.数控加工中心的基本组成、特点与类型,7.1 数控车床概述,7.1.1 数控车床的基本组成数控车床与普通车床在切削原理上没有区别,主要区别在于普通车床纯粹由操作者手动操作、控制;而数控车床是将编制好的加工程序输入到数控系统中,由数控系统通过车床X、Z坐标轴的伺服电动机去控制数控车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度,再配以主轴的转速和转向,自动加工出形状不同的轴类或盘类回转体零件。,上一页 下一页,返回,7.1 数控车床概述,数控车床是由床身、主传动系统、进给传动系统、自动回转
2、刀架等部分组成。如P262图7-1所示。1床身数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床基本一致,而床身结构和导轨的布局形式则发生了根本变化,这是因为其直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观所致。数控车床的床身结构和导轨有多种形式,主要有水平床身、倾斜床身、水平床身斜滑鞍及立床身等,其布局形式如图7-2所示:a)为平床身,b)为斜床身,c)为平床身斜滑板,d)为立床身。,上一页,下一页,返回,7.1 数控车床概述,水平床身的工艺性好,便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度,一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部空间小,故
3、排屑困难。从结构尺寸上看,刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长,从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。水平床身配上倾斜放置的滑板,并配置倾斜式导轨防护罩,这种布局形式一方面有水平床身工艺性好的特点,另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小,且排屑方便。,7.1 数控车床概述,水平床身配上倾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板布局形式被中、小型数控车床所普遍采用。这是由于此两种布局形式排屑容易,热铁屑不会堆积在导轨上,也便于安装自动排屑器;操作方便,易于安装机械手,以实现单机自动化;机床占地面积小,外形简洁、美观,容易实现封闭式防护。倾斜床身多采用30、45、60、75和90(称为立式床身)角,常用的有
4、45、60和75。,7.1 数控车床概述,2主传动系统及主轴部件数控车床的主传动系统一般采用直流或交流无级调速电动机,通过皮带传动带动主轴旋转,实现自动无级调速及恒切削速度控制。主轴部件是机床实现旋转的执行部件。如P264图7-3所示。,7.1 数控车床概述,3进给传动系统进给传动系统可分为横向进给传动系统和纵向进给传动系统。横向进给传动系统是带动刀架作横向(X轴)移动的装置,它控制工件的径向尺寸;纵向进给传动系统是带动刀架作纵向(Z轴)移动的装置,它控制工件的轴向尺寸。如P264图7-3所示,上一页,下一页,返回,7.1 数控车床概述,4自动回转刀架刀架是数控车床的重要部件,它安装各种切削加
5、工刀具,其结构直接影响机床的切削性能和工作效率。数控车床的刀架分为转塔式刀架和排式刀架两大类型。转塔式刀架是普遍采用的刀架形式,它通过转塔头的旋转、分度、定位来实现机床的自动换刀工作。转塔式回转刀架有两种形式,一种是回转轴与主轴垂直,主要用于加工盘类零件;一种是回转轴与主轴平行,主要用于加工盘类零件和轴类零件。排式刀架主要用于小型数控车床,适用于短轴或套类零件加工。如P265图7-5所示。,7.1 数控车床概述,7.1.2 数控车床的特点1全封闭防护由于车削时,锋利、发烫的切屑对操作者的安全将造成极大的威胁,数控车床都装有安全防护门,有效避免了切屑伤人等不安全的隐患;另外,数控车床的操作大多是
6、由按键操控,所以数控车床可以制造成全封闭结构,除了有安全保护作用外,还可以将原来的单向冲淋冷却方式改变成多方位强力喷淋,从而改善了刀具和工件的冷却效果。,上一页,下一页,返回,7.1 数控车床概述,2排屑方便配有自动排屑装置和切屑运输小车的数控车床,可以使排屑更加方便。3主轴转速较高,工件夹紧可靠因数控车床的总体结构刚性好、抗震性好,能够使主轴的转速更高,实现高速、强力切削,充分发挥数控的优势。4自动换刀数控车床都配有自动换刀刀架实现自动换刀,以提高生产效率和自动化程度。,上一页,下一页,返回,7.1 数控车床概述,5传动链短,主传动与进给传动分离,并由数控系统协调工作数控车床上沿纵、横两个坐
7、标轴方向的运动是通过伺服驱动系统完成的。比如,对于卧式数控车床的横向运动由伺服电动机滚珠丝杠床鞍及中滑板驱动,免去了普通车床的主轴电机主轴箱挂轮箱进给箱溜板箱床鞍及中滑板的冗长的传动过程。另外,大多数的数控车床已经大部分或全部取消了主轴箱内的齿轮传动系统,改由主轴伺服电机驱动,并能实现无级自动调速,因而省去了主轴箱内较为复杂的机械传动链。主传动与进给传动由数控系统协调工作互不影响,故数控车床的加工精度更高。,上一页,下一页,返回,7.1 数控车床概述,7.1.3 数控车床的类型1按数控系统的功能分类(1)经济型数控车床经济型数控车床一般是在普通车床基础上进行改造设计的,如图7-7所示。(2)全
8、功能型数控车床全功能型数控车床一般采用闭环或半闭环控制系统,具有高刚度、高精度和高效率等特点,如图7-8所示。(3)车削中心车削中心的主体是数控车床,配以动力刀座或机械手,可实现车、铣复合加工,如高效率车削、铣削凸轮槽和螺旋槽,如图7-9所示。,上一页,下一页,返回,7.1 数控车床概述,2按主轴的配置形式分类(1)卧式数控车床:主轴轴线处于水平位置的数控车床。如图7-7和7-8所示。(2)立式数控车床:主轴轴线处于垂直位置的数控车床。如P268图7-10所示。无论是卧式还是立式,一般只有一个主轴和一个刀架。另外,具有两根主轴的车床称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。如P268图7-12所
9、示。,上一页,下一页,返回,7.1 数控车床概述,3其他分类方法按数控系统的不同控制方式等指标,数控车床还可分为直线控制数控车床、轮廓控制数控车床等;按特殊或专门的工艺性能又可分为螺纹数控车床、活塞数控车床、曲轴数控车床等。另外,对于车削中心或柔性制造单元,还需增加其他的附加坐标轴来满足机床的功能。目前我国使用较多的是中小规格的两坐标连续控制的数控车床。,7.1 数控车床概述,7.1.4 数控车床的主要技术参数Ck6140数控车床,7.1 数控车床概述,7.1.5 数控车床的加工范围数控车床与普通卧式车床一样,也是用来加工轴类或盘类的回转体零件。但是由于数控车床是自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆
10、弧面、端面、螺纹等工序的切削加工,所以数控车床特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。如图7-12所示。1轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件因车床数控装置都具有直线和圆弧插补功能,还有部分车床数控装置具有某些非圆曲线插补功能,故能车削由任意平面曲线轮廓所组成的回转体零件,包括通过拟合计算处理后的、不能用方程描述的列表曲线类零件。难于控制尺寸的零件,如具有封闭内成型面的壳体零件。,上一页,下一页,返回,7.1 数控车床概述,2精度要求高的零件零件的精度要求主要指尺寸、形状、位置和表面等精度要求,其中的表面精度主要指表面粗糙度。3特殊的螺旋零件这些螺旋零件是指特大螺距(或导程)、变(增减)螺
11、距、等螺距与变螺距或圆柱与圆锥螺旋面之间作平滑过渡的螺旋零件,以及高精度的模数螺旋零件(如圆柱、圆弧蜗杆)和端面(盘形)螺旋零件等。,上一页,下一页,返回,7.1 数控车床概述,4以特殊方式加工的零件(1)能单机代双机高效加工零件如在一台六轴控制的数控车床上,有同轴线的左、右两个主轴和前、后两个刀架,既可同时车出两个相同的零件,也可同时车出两个多工序的不同零件。(2)在同样一台六轴控制、并配有自动装卸机械手的数控车床上,棒料装夹在左主轴的卡盘上,用后刀架先车出有较复杂内、外形轮廓的一端后,由装卸机械手将其车后的半成品转送至右主轴的卡盘上定位(径向和轴向)并夹紧,然后通过前刀架按零件的总长要求切
12、断,并进行其另外一端的内、外形加工,从而实现一个位置精度要求高、内外形均较复杂的特别零件全部车削过程的自动化加工。因此,数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产品的品种和规格变化频繁的特点,能满足新品种的开发和多品种、小批量、生产自动化的要求,被广泛应用于机械制造业。,上一页,下一页,返回,7.2 数控铣床概述,7.2.1 数控铣床的基本组成数控铣床是一种用途广泛的机床,分有立式和卧式两种。数控铣床多为三坐标、两轴联动的机床,也称两轴半控制,即在X、Y、Z三个坐标轴中,任意两轴都可以联动。一般情况下,在数控铣床上只能用来加工平面曲线的轮廓。对于有特殊要求的数控铣床,还可以加进一个回转的A坐标或
13、C坐标,即增加一个数控分度头或数控回转工作台。这时机床的数控系统为四坐标的数控系统,可用来加工螺旋槽、叶片等立体曲面零件。,下一页,返回,7.2 数控铣床概述,如图7-14所示,数控铣床数控铣床一般由数控系统、主传动系统、伺服进给传动系统、辅助装置、机床基础件等几大部分组成1主传动系统由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启、停和变转速等动作均由数控系统控制,并且通过装在主轴上的刀具参与切削运动,是切削加工的功率输出部件。如P273图7-15所示为主轴组件。2伺服进给传动系统由进给电机和进给执行机构组成,按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动,包括直线进给运动和旋转
14、运动。如P273图7-16所示。,上一页,下一页,返回,7.2 数控铣床概述,3控制系统控制系统部分是由数控装置、可编程控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成。它是执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心。4辅助装置辅助装置包括润滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动,但对数控铣床的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用,因此也是数控铣床中不可缺少的部分。如P275图7-17所示为各种辅助装置和附件。5机床基础件机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等,它是整个机床的基础和框架。如图7-18所示。它们主要承受机床的静载荷以及在加工时产生的切削负载,因此必须
15、有足够的刚度。这些大件可以是铸铁件,也可以是焊接而成的钢结构件,它们是机床中体积和重量最大的部件。,上一页,下一页,返回,7.2 数控铣床概述,7.2.2 数控铣床的特点1.半封闭或全封闭防护。2.主轴无级调速,转速范围宽。3.手动换刀,刀具装夹方便。4.一般三坐标两轴联动。5.应用广泛。,上一页,下一页,返回,7.2 数控铣床概述,7.2.3 数控铣床的类型1立式数控铣床其主轴垂直于水平面。它主要用于水平面内的型面加工,增加数控分度头后,可在圆柱表面上加工曲线沟槽。立式数控铣床是数控铣床中数量最多的一种,应用范围最广。如图7-19所示。,上一页,下一页,返回,7.2 数控铣床概述,2卧式数控
16、铣床它与通用卧式铣床相同,其主轴平行于水平面。它主要用于垂直平面内的各种型面加工,配置万能数控转盘还可以对工件侧面上的连续回转轮廓进行加工,能在一次安装后加工箱体零件的四个表面。如图7-20所示。3.龙门式数控铣床如图7-21所示为龙门式数控铣床,其主轴可以在龙门架的横向与垂直溜板上运动,而龙门架则沿床身作纵向运动。,上一页,下一页,返回,7.2 数控铣床概述,4立、卧两用数控铣床如图7-22所示,它既可以进行立式加工,又可以进行卧式加工,使用范围更大,功能更强,若采用万能主轴(主轴头可以任意转换方向),就可以加工出与水平面成各种角度的工件表面,若采用数控回转工作台,还能对工件实现除定位面外的
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