数控车床概述教案.docx

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1、课 题： 数控车床概述课 型： 理论课教学目的与要求： 1、驾驭数控车床的概念2、理解数控车床的分类重点难点： 数控车床的组成构造和工作原理教 具： 多媒体教学方法与手段：概念感知- -融会贯穿,实例讲解法， 施行步骤：引入：同学们上堂课我们学习了编程指令，对于编程指令功能令大家要记住，以便可以对简洁零件进展编程。正题：数控车床概述、数控车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。装备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等困难工件。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在困难零件的批量消费中发挥了良好的经济效果。数控车床数控车床又称为

2、 车床，即计算机数字限制车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在困难零件的批量消费中发挥了良好的经济效果。 数控车床是目前国内运用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。 数控机床数控机床的技术程度凹凸及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济开展和工业制造整体程度的重要标记之一。数控车床是数控

3、机床的主要品种之一，它在数控机床中占有特别重要的位置，几十年来始终受到世界各国的普遍重视并得到了快速的开展。三、数控车床的分类 数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进展分类。按车床主轴位置分类数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。(1)立式数控车床立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于程度面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型困难零件。(2)卧式数控车床卧式数控车床又分为数控程度导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨构造可以使车床具有更大的刚性，并易于解除切屑。按加工零件的根本类型分：(1)卡盘式数控车床。

4、这类车床没有尾座，合适车削盘类(含短轴类)零件。夹紧方式多为电动或液动限制，卡盘构造多具有可调卡爪或不淬火卡爪(即软卡爪)。(2)顶尖式数控车床。这类车床配有一般尾座或数控尾座，合适车削较长的零件及直径不太大的盘类零件。按刀架数量分：(1)单刀架数控车床数控车床。一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧动转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。(2)双刀架数控车床。这类车床的双刀架配置平行分布，也可以是互相垂直分布。按功能分类： （1）经济型数控车床：采纳步进电动机和单片机对一般车床的车削进给系统进展改造后形成的简易型数控车床。本钱较低，自动化程度和功能都比拟差，车削加工精度也不高，适用于要求不高

5、的回转类零件的车削加工。(2)一般数控车床：依据车削加工要求在构造上进展特地设计，装备通用数控系统而形成的数控车床。数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比拟高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时限制两个坐标轴，即x轴和z轴。(3)车削加工中心：在一般数控车床的根底上，增加了C轴和动力头，更高级的机床还带有刀库，可限制X、Z和C三个坐标轴，联动限制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增加，除可以进展一般车削外，还可以进展径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。其它分类方法:按数控系统

6、的不同限制方式等指标，数控车床可以分很多种类，如直线限制数控车床，两主轴限制数控车床等;按特殊或特地工艺性能可分为螺纹数控车床、活塞数控车床、曲轴数控车床等多种。数控车床的组成构造和工作原理1、 机床构造 数控机床一般由输入输出设备、装置（或称单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程限制器及电气限制装置、协助装置、机床本体及测量反应装置组成。如下图是数控机床的组成框图。电 气 回 路辅 助 装 置主轴伺服单元操 作 面 板主轴驱动装置进给驱动装置测量反应装置进给伺服单元输入/输出设 备计算机数 控装 置机 床 本 体、机床本体数控机床的机床本体与传统机床相像，由主轴传动装置、进给传动

7、装置、床身、工作台以及协助运动装置、液压气动系统、光滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的构造以及操作机构等方面都已发生了很大的变更，这种变更的目的是为了满意数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。、单元单元是数控机床的核心，单元由信息的输入、处理和输出三个局部组成。单元承受数字化信息，经过数控装置的限制软件和逻辑电路进展译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。 输入/输出设备输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后开展成盒式磁带，再开展成键盘、磁盘等便

8、携式硬件，极大便利了信息输入工作，现通用网络通讯串行通信的方式输入。输出指输出内部工作参数（含机床正常、志向工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比拟、比照，可扶植推断机床工作是否维持正常。伺服单元伺服单元由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床挪动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床挪动部件挪动一个微小间隔 。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服

9、系统。驱动装置驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简洁的机械连接部件驱动机床，使工作台准确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动， 最终加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和沟通伺服电机等。伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，装置的指令要靠伺服驱动系统付诸施行，所以，伺服驱动系统是数控机床的重要组成局部。可编程限制器可编程限制器 (， ) 是一种以微处理器为根底的通用型自动限制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的是为理解决消费设备的逻辑及开关限制， 故把称它为可编程逻辑限制器( ， )。当用于限制机

10、床依次动作时，也可称之为编程机床限制器( ， )。己成为数控机床不行缺少的限制装置。和协调协作，共同完成对数控机床的限制。测量反应装置测量装置也称反应元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反应给装置，供装置与指令值比拟产生误差信号，以限制机床向消退该误差的方向挪动。2、工作原理运用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序; 然后将加工程序输入到数控装置，依据程序的要求，经过数控系统信息处理、 安排，使各坐标挪动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。3

11、、数控车床的分类数控车床的品种和规格繁多。，一般可以用下面三种方法分类。、按限制系统分目前市面上占有率较大的有法拉克、华中、广数、西门子、三菱等、按运动方式分类点位限制数控机床点位/直线限制数控机床 连续限制数控机床、按限制方式分类按限制方式分类可以分为开环限制数控机床、闭环限制数控机床和半闭环限制数控机床。五、数控车床的运用条件数控车床的正常运用必需满意如下条件，机床所处位置的电源电压波动小，环境温度低于30摄示度，相对温度小于80%。1. 机床位置环境要求机床的位置应远离振源、应避开阳光干脆照耀和热辐射的影响，避开潮湿和气流的影响。如机床旁边有振源，则机床四周应设置防振沟。否则将干脆影响机

12、床的加工精度及稳定性，将使电子元件接触不良，发生故障，影响机床的牢靠性。2. 电源要求一般数控车床安装在机加工车间，不仅环境温度变更大，运用条件差，而且各种机电设备多，致使电网波动大。因此，安装数控车床的位置，须要电源电压有严格限制。电源电压波动必需在允许范围内，并且保持相对稳定。否则会影响数控系统的正常工作。3. 温度条件数控车床的环境温度低于30摄示度，相对温度小于80%。一般来说，数控电控箱内部设有排风扇或冷风机，以保持电子元件，特殊是中央处理器工作温度恒定或温度差变更很小。过高的温度和湿度将导致限制系统元件寿命降低，并导致故障增多。温度和湿度的增高，灰尘增多会在集成电路板产生粘结，并导

13、致短路。4. 按说明书的规定运用机床用户在运用机床时，不允许随意变更限制系统内制造厂设定的参数。这些参数的设定干脆关系到机床各部件动态特征。只有间隙补偿参数数值可依据实际状况予以调整。用户不能随意更换机床附件，如运用超出说明书规定的液压卡盘。制造厂在设置附件时，充分考虑各项环节参数的匹配。盲目更换造成各项环节参数的不匹配，甚至造成估计不到的事故。运用液压卡盘、液压刀架、液压尾座、液压油缸的压力，都应在许用应力范围内，不允许随意进步。典型的数控车床组成 如图1-1-1所示为典型的全功能数控车床。车床的主要组成局部有限制、床身、主轴箱、进给运动装置、刀架、卡盘与卡爪、尾座、电源限制箱、液压和光滑系

14、统以及其它设置。下面以典型的全功能卧式数控车床为例，简介数控车床的组成。1限制系统现代数控车削限制系统中，除了具有一般的直线、圆弧插补功能外，还具有同步运行螺纹切削功能，外圆、端面、螺纹切削固定循环功能，用户宏程序功能。另外，还有一些进步加工精度的功能，如，恒线速度限制功能，刀具形态、刀具磨损和刀尖半径补偿功能，存储型螺距误差补偿功能，刀具途径模拟功能。图 1-1-3典型数控车床限制器面板数控车削系统以其高质量、低本钱、高性能、较全的功能特点，在市场的占有率远远超过其他的数控系统。 0是目前广泛运用的数控车床限制系统，它以高品质、高牢靠性、高性价比在国内得到广泛应用，0可实现四轴二联动，目前多

15、用于全功能数控车床。0 用于二轴二联动车床。位于限制器面板，它允许操作员便利、直观地访问程序和机床信息。通过限制器屏幕，操作员可以阅读程序、活动代码、刀具偏置和工件偏置、机床位置、报警信息、错误消息、主轴转速()及功率。限制器面板上限制开关、按键、按钮用于操作员对机床的手动操控。、限制器面板如图1-1-3所示。2进给运动装置车床的两个主要进给轴是X轴和Z轴。X轴用于限制横溜板，限制刀具横向进给挪动，变更工件的直径；Z轴用于限制拖板，会沿长度方向挪动刀具来限制工件的长度。全功能车床进给伺服系统，通常为高精度数字式闭环伺服系统，采纳高速微处理器及软件伺服限制，采纳高辨别率位置检测器进展位置检测，能

16、实现高速、高精度的进给运动限制。闭环进给伺服系统通常采纳沟通伺服电机来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠又驱动刀架刀具沿导轨进给运动。各轴向运动限制分别采纳单独的驱动电机、滚珠丝杠、导轨。3床身 床身用于支撑和对正机床的X轴、Z轴及刀具部件。此外，床身可以汲取由于金属切削而引起的冲击与振动。床身的设计有两种方式，即平床身或斜床身。如图1-1-1，大多数全功能车床采纳斜床身设计，这种设计有利于切屑和冷却液从切削区落到切屑传送带。4主轴箱主轴箱包含用于旋转卡盘和工件的主轴，以及传递齿轮或皮带。主轴电机驱动主轴箱主轴，数控车床的主传动与进给传动采纳了各自独立的伺服电机，使传动链变得简洁、牢靠。由于采纳了高性能的

17、主传动及主轴部件，车床主运动具有传递功率大、刚度高、抗振性好及热变形小的优点。全功能车床主轴实现无级变速限制，具有恒线速度、同步运行等限制功能。6卡盘与卡爪卡盘安装在主轴上，并装备有一套卡爪来夹持工件(见图1-1-1)。可以将卡盘设计成有两个卡爪、3个卡爪、4个卡爪、6个卡爪形式。三爪卡盘一般通过自定心沿径向对正零件。自定心卡盘的各卡爪同时夹紧和松开，可以自动找工件轴心与主轴线对齐；四个卡爪卡盘装夹工件时，通常要手动找正工件，各卡爪可以单独限制，分别实现夹紧和松开，适用于不规则零件的夹持。卡爪可以是淬硬钢(即硬卡爪)或低碳钢(即软卡爪)。硬卡爪有各种标准设计；软卡爪须要镗孔工序，以与所夹持工件

18、的直径相匹配。与主轴相连接的夹具或可设计成弹簧夹头，弹簧夹头用于夹持棒料。棒料可以是圆形、方形或六边形等。采纳了液压卡盘的数控车床，夹紧力调整便利牢靠，同时也降低了操作工人的劳动强度。6刀架图1-1-4数控车床的自动回转刀架数控车床都采纳了自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工，大大进步了加工精度和加工效率。刀架是用于安放刀具的部件。当程序须要某一把刀具时，必需将它转位到切削位置。因此，其根本功能是夹持刀具并实现刀具的快速转位，实现换刀功能。如图1-1-4，数控车床多采纳自动回转刀架来夹持各种不同用处的刀具，它们可能是外圆加工刀具，也可能是内孔加工刀具，转塔刀架可以夹持4

19、把、6把、8把、12把以致更多的刀具。回转刀架上的工位数越多，加工的工艺范围越大，但同时刀位之间的夹角越小，则在加工过程中刀具与工件的干预越大。7尾座如图1-1-5，尾座用于支撑刚性较低的工件，如轴、长的空心铸件及小型零件等。尾座可以设计成手动操作或由程序吩咐操作。尾座一般利用顶尖来支撑工件的一端。车床项尖有多种款式，以适用于各种车削加工的须要。最常用的顶尖是活动顶尖，它可以在轴承中旋转，从而可以减小摩擦。图1-1-5 车床尾座尾座可以沿Z轴滑动并支撑工件。尾座可以由操作员手动或自动定位并紧固在床身上。顶尖是单独的部件，它要锁紧到尾座轴中。 尾座的一般设置过程如下：(1)松开锁紧螺钉；(2)将

20、尾座滑动到须要的位置；(3)允许尾座轴回缩来装、卸工件；(4)拧紧尾座锁紧螺钉；(5)检验主轴顶尖是否对中；8.电源限制箱电源限制箱上通常安装有电源开关及各种电器元件，其中包括保险和复位按钮。为平安起见，这些元件均安装在电器限制柜内部。通常要对电源限制箱加锁以防止未得到受权的人员操作。假如须要进展电器方面的维护，须要与获得受权的人员联络。9.其它设置(1)自动棒料进给器 此配置用于削减将工件材料装卡到卡盘时的操作时间。棒料进给器的目的是在加工循环完毕时快速、自动地装卡棒料。(2)零件接收器零件接收器的目的是当零件被切断后快速接收到它，以避开损坏零件、刀具和(或)机床部件。此配置一般装备在棒料进

21、给类型的车床。(3)第二刀架主刀架和第二刀架均彼此独立地工作，可以同时切削两个零件，以减小循环时间。(4)对刀器对刀器是机床上的一个传感装置，可自动标记设置中的每一把刀具。操作员可依据须要手动将刀具沿X轴和Z轴方向挪动到对刀器并与其接触，限制器会自动在偏置存储内存中记录此间隔 值。这种装置可以削减机床设置时间，进步所加工零件的质量。图1-1-6车削中心的动力刀具对工件加工 (5)动力刀头此配置安装动力刀夹进展主动切削，协作主机完成铣、钻、镗等各种困难工序，动力刀头安装在动力转塔刀架。图1-1-6所示为工件随主轴准停定位后，车削中心的动力刀具对工件直径方向铣平面和键槽、钻径向孔以及动力刀具轴向加

22、工工件的示意图。 (6)切屑传送带切屑传送带用于将加工工件时产生的金属切屑从车床的工作区运走。可削减须要清理和维护车床工作区的时间。数控车削的主要加工对象 精度要求高的零件由于数控车床刚性好，制造精度高，并且能便利地进展人工补偿和自动补偿，所以能加工精度要求较高的零件，甚至可以以车代磨。数控车床刀具的运动是通过高精度插补运算和伺服驱动束实现的，并且工件的一次装夹可完成多道工序的加丁，因此进步丁加工工件的形态精度和位置精度。 外表粗糙度好的回转体数控车床能加工出外表粗糙度小的零件，不但是因为机床的刚性和制造精度高，还由于它具有恒线速度切削功能。运用数控车床的恒线速度切削功能，就可选用最佳线速度来

23、切削端面，这样切出的粗糙度既小又一样。 超精细、超低外表粗糙度的零件轮廓精度要求超高和外表粗糙度超低的零件，合适于在高精度、高功能的数控车床上加工。超精加工的轮廓精度可达0.1m，外表的粗糙度可达0.02m，超精加工所用数控系统的最小设定单位应到达0.01m。超精车削零件的材质以前主要是金属，现已扩大到塑料和陶瓷。 外表形态困难的回转体零件由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，局部车床数控装置还有某些非圆曲线插补功能，所以可以车削由随意直线和平面曲线组成的形态困难的回转体零件和难以限制尺寸的零件，如具有封闭内成型面的壳体零件。 带一些特殊类型螺纹的零件数控车床不但能车任何等节距的直、锥和端面螺纹，而且能车增节距、减节距，以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹和变径螺纹。数控车床可利用精细螺纹切削功能，采纳机夹硬质合金螺纹车刀，运用较高的转速，车削精度较高的螺纹。课堂小结： 同学们，通过今日的上机我们学习了编程指令，数控机床的加工编程指令有很多有用的方法，同学们可以多试一些类型加工。板书板书板书板书板书