金工实习课件项目9.ppt
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1、9.19.1特种加工数控机床磨削加工项目项目9 9 数控机床与特种加工数控机床与特种加工9.29.29.39.3数控机床熟悉数控车、铣床的组成及加工特点;熟悉数控车、铣床的组成及加工特点;了解电火花加工的工作原理、特点及其在模具制了解电火花加工的工作原理、特点及其在模具制造中的应用;造中的应用;了解数控电火花线切割机床的工作原理及主要特了解数控电火花线切割机床的工作原理及主要特点。点。项目项目9 9 数控机床与特种加工数控机床与特种加工数控机床的组成及加工特点;数控机床的组成及加工特点;典型的特种加工数控机床的工作原理及特点。典型的特种加工数控机床的工作原理及特点。项目项目9 9 数控机床与特
2、种加工数控机床与特种加工典型的特种加工数控机床的工作原理。典型的特种加工数控机床的工作原理。项目项目9 9 数控机床与特种加工数控机床与特种加工9.1数数 控控 机机 床床数控即数字控制(numerical control,NC),在机床领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。数控机床即采用了数控技术的机床。在数控机床上加工零件时,一般是先编写零件加工程序单,即用程序规定零件加工的路线和工艺参数(如主轴转速、切削速度等),数控系统根据加工程序自动控制机床运动,把零件加工出来。所以,数控机床是一种灵活性极强的、高效能的全自动化加工机床。9.1数数 控控 机机 床床 数控机床的
3、组成9.1.19.1.1数控机床有很多种类,但任何一种数控机床都是由控制介质、数控系统、伺服系统、辅助控制系统和机床本体等若干基本部分组成的,如图9-1所示。图9-1 数控机床的组成9.1数数 控控 机机 床床控制介质控制介质1.数控系统的工作不需要操作工人直接操纵机床,但机床又必须执行人的意图,这就需要在人与机床之间建立某种联系,这种联系的中间媒介物即称为控制介质。在控制介质上存储着加工零件所需要的全部操作信息和刀具相对工件的位移信息,因此,控制介质就是将零件加工信息传送到数控装置的信息载体。9.1数数 控控 机机 床床控制介质的形式是多种多样的,它随着数控装置类型的不同而不同,常用的有穿孔
4、带、穿孔卡、磁带、磁盘和USB接口介质等。控制介质上记载的加工信息要经过输入装置传送给数控装置,常用的输入装置有光电纸带输入机、磁带录音机、磁盘驱动器和USB接口等。此外,还有一部分数控机床采用数码拨盘、数码插销或利用键盘直接输入程序和数据。随着CAD/CAM技术的发展,有些数控设备利用CAD/CAM软件在其他计算机上编程,然后通过计算机与数控系统通信(如局域网),将程序和数据直接传送给数控装置。9.1数数 控控 机机 床床数控系统数控系统2.数控装置是一种控制系统,也是数控机床的中心环节。它能自动阅读输入载体上事先给定的数字并译码,使机床进给并加工零件。数控系统通常由输入装置、控制器、运算器
5、和输出装置四部分组成,如图9-2所示。图9-2 数控装置结构9.1数数 控控 机机 床床输入装置接受由穿孔带阅读机输出的代码,经识别与译码后分别输入到各个相应的寄存器,这些指令与数据将作为控制与运算的原始数据。控制器接受输入装置的指令,通过控制器、运算器与输入装置对机床执行各种操作(如控制工作台沿某一坐标轴的运动、主轴变速和切削液的开关等),控制整机的工作循环(如控制阅读机的起动或停止、控制运算器的运算和控制输出信号等)。9.1数数 控控 机机 床床运算器接受控制器的指令,将输入装置送来的数据进行某种运算,并不断向输出装置送出运算结果,使伺服系统执行所要求的运动。对于加工复杂零件的轮廓控制系统
6、,运算器的重要功能是进行插补运算。所谓插补运算就是将每个程序段输入的工件轮廓上的某起点和终点的坐标数据送入运算器,经过运算之后在起点和终点之间进行“数据密化”,并按控制器的指令向输出装置送出计算结果。输出装置根据控制器的指令将运算器送来的计算结果输送到伺服系统,经过功率放大驱动相应的坐标轴,使机床完成刀具相对工件的运动。9.1数数 控控 机机 床床目前均采用微型计算机作为数控装置。微型计算机的中央处理器(CPU)又称微处理器,是一种大规模集成电路,它将运算器、控制器集成在一块集成电路芯片中。在微型计算机中,输入与输出电路采用大规模集成电路,即所谓的I/O接口。微型计算机拥有较大容量的寄存器,并
7、采用高密度的存储介质,如半导体存储器和磁盘存储器等。存储器可分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)两种类型,前者用于存放系统的控制程序,后者存放系统运行时的工作参数或用户的零件加工程序。9.1数数 控控 机机 床床伺服系统伺服系统3.伺服系统是数控系统的执行部分,由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成。伺服系统接受数控系统的指令信息,并按照指令信息的要求带动机床本体的移动部件运动或使其执行部分动作,以加工出符合要求的工件。指令信息是脉冲信息的体现,每个脉冲使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量。机械加工中一般常用的脉冲当量为001mm/脉冲、0005mm/脉冲、0001mm/脉冲,目前
8、所使用的数控系统脉冲当量一般为0001mm/脉冲。9.1数数 控控 机机 床床伺服系统是数控机床的关键部件,它直接影响数控加工的速度、位置、精度等。开环系统的伺服机构常用步进电动机和电液脉冲马达,闭环系统常用脉宽调速直流电动机和电液伺服驱动装置等。9.1数数 控控 机机 床床辅助控制系统辅助控制系统4.辅助控制系统是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。它接受数控装置输出的主运动变速、刀具选择交换、辅助装置动作等指令信号,经过必要的编译、逻辑判断、功率放大后直接驱动相应的电器以及液压、气动和机械部件,以完成各种规定的动作。此外,有些开关信号经过辅助控制系统传输给数控装置进行处理。
9、9.1数数 控控 机机 床床机床本体机床本体5.机床本体是数控机床的主体,由机床的基础大件(如床身、底座)和各种运动部件(如工作台、床鞍、主轴等)组成,是完成各种切削加工的机械部分。9.1数数 控控 机机 床床 数控机床的加工特点9.1.29.1.2数控机床按照程序自动加工零件,而普通机床要由工人手工操作来加工零件,这是数控机床与普通机床加工零件的区别。在数控机床上加工零件只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此,数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂、要求精度高的零件。9.1数数 控控 机机 床床数控加工是一种程序控制过程,具有以下几个特点:(1)数控加工的加工精度高,加
10、工质量稳定可靠,加工误差一般能控制在001 mm左右。数控机床的传动系统与机床结构都具有很高的刚度和热稳定性,而且提高了制造精度,特别是数控机床的自动加工方式避免了生产者的人为操作误差,同一批加工零件的尺寸一致性好,产品合格率高,加工质量十分稳定。此外,数控机床进给传动链的反向间隙与四缸螺距误差等均可由数控装置进行补偿,因此,数控机床能达到比较高的加工精度。9.1数数 控控 机机 床床(2)数控机床加工零件的适应性强,灵活性好,能加工形状复杂的零件。在数控机床上加工工件时,只需要简单的夹具,不需要制作成批的工装夹具,更不需要反复调整机床,因此特别适合单件、小批量工件及试制新产品的加工。(3)数
11、控机床的自动化程度高,可以减轻工人的体力劳动强度。数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的,操作者除了操作键盘、装卸零件、安装刀具、完成关键工序的中间测量以及观察机床的运行之外,不需要进行繁重的重复性手工操作,劳动强度与紧张程度均可大为减轻,劳动条件也得到相应的改善。9.1数数 控控 机机 床床(4)数控加工的生产率高。零件加工所需要的时间包括机动时间和辅助时间两部分。数控机床主轴转速和进给量的范围比普通机床的范围大,每一道工序都能选用最合适的切削用量;良好的结构刚性允许数控机床进行大切削用量的强力切削,有效地节省了机动时间。数控机床移动部件的快速移动和定位均采用了加速和减速措施,因而
12、选用了很高的空行程运动速度,消耗在快进、快退和定位的时间要比一般机床少得多。此外,数控机床在更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床。9.1数数 控控 机机 床床(5)数控加工有利于生产管理的现代化。用数控机床加工零件,能准确地计算零件的加工工时,并有效地简化检验工作和夹具、半成品的管理工作。这些都有利于使生产管理现代化,便于实现计算机辅助制造。数控机床及其加工技术是计算机辅助制造系统的基础。目前,在机械行业中,随着市场经济的发展,产品更新周期越来越短,中、小批量的生产所占有的比例越来越大,对机械产品的精度和质量要求也在不断提高。所以,普通机床越来越难以满足加工要求。同时,由于技术水平的提高,数
13、控机床的价格在不断下降,因此,数控机床在机械行业中的使用将越来越普遍。9.1数数 控控 机机 床床 数控机床的分类9.1.39.1.3数控机床的种类很多,功能各异,可从不同的角度对其进行分类。一般按机械运动的轨迹可分为点位控制系统数控机床、直线控制系统数控机床和连续控制系统数控机床。按伺服系统的类型可分为开环伺服系统数控机床、闭环伺服系统数控机床和半闭环伺服系统数控机床。按控制坐标可分为两坐标数控机床、三坐标数控机床和多坐标数控机床。但从用户角度考虑,按机床加工方式或能完成的主要加工工序来分类可能会更合适。目前常用的金属切削机床,如车床、铣床、磨床、钻床、镗床、齿轮加工机床,均开发了相应的数控
14、机床。9.1数数 控控 机机 床床数控车床及其主要结构数控车床及其主要结构1.数控车床主要用来加工各种形状不同的轴类与盘类、套类等回转零件,是目前应用数量最大的数控机床。为了适应右手操作的习惯,其主轴箱布置在左上部。图9-3所示为TNDCK6136型数控车床的外形及其主要结构。图9-3 TNDCK6136型数控车床的外形及其主要结构1数控系统;2主轴箱;3卡盘;4机械式转塔刀架;5刀架滑板;6防护罩;7床身;8导轨9.1数数 控控 机机 床床数控车床主要由以下几部分组成:(1)底座。底座是车床的基础,用于支撑车床的各部件、联结电气柜、支撑防护罩和安装排屑装置。(2)床身。床身固定在机床底座上,
15、是机床的基本支撑件,在床身上安装着车床的各主要部件。床身的作用是支撑各主要部件并使它们在工作中保持准确的相对位置。(3)主轴箱。主轴箱固定在床身的左上部,在数控操作面板之后。主轴箱中的主轴通过卡盘等夹具装夹工件。主轴箱的功能是支撑并转动主轴,使主轴带动工件按照规定的转速旋转,以实现机床的主运动。9.1数数 控控 机机 床床(4)刀架滑板。刀架滑板由纵向(Z向)滑板和横向(X向)滑板组成。纵向滑板安装在床身导轨上,沿床身实现纵向运动;横向滑板安装在纵向滑板上,沿纵向滑板上的导轨实现横向(X向)运动。刀架滑板的作用是使安装在其上的刀具在加工中实现纵向进给和横向进给运动。(5)机械式转塔刀架。机械式
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