《机械制造基础》教学ppt课件—09数控加工技术

,*,西南科技大学,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,第九章,数控加工技术,掌握数控机床的组成和工作原理。,了解数控机床的常用类型。,掌握数控机床的刀具以及夹具装置。,熟悉数控加工的工艺设计过程。,了解数控程序的组成和编制方法。,第九章 数控加工技术 掌握数控机床的组成和工作原理。,9.1,数控机床概述,9.1.1,数控机床的组成,1,机床数控系统,机床数控系统是数控机床的核心，由信息的输入、处理和输出,3,个部分组成。,机床数控系统接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、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做进给运动。,2,位置反馈系统,位置反馈系统（检测传感部分）用于检测伺服电动机的转角位移和数控机床执行机构（工作台）的位移，由光栅、旋转编码器、激光测距仪及磁栅等元件组成。,3,伺服系统,伺服系统由驱动器、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。,伺服系统把来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。,4,机床部件,机床部件包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件。这些部件具有高刚度、高抗震性及较小热变形，并且采用高传动效率、高精度、无间隙的传动装置和运动部件。,9.1 数控机床概述9.1.1 数控机床的组成1机床数控,9.1.2,数控机床的特点,在普通机床上加工零件时，主要由操作者根据零件图纸的要求，不断改变刀具与工件之间的相对运动轨迹，由刀具对工件进行切削而加工出符合要求的零件。,在数控机床上加工零件时，是将被加工零件的加工顺序、工艺参数和机床运动要求用数控语言编制出加工程序，输入机床后自动完成零件的加工。,数控机床具有以下典型特点。,（,1,）具有高度柔性、适应性强。,（,2,）生产准备周期短。,（,3,）工序高度集中。,（,4,）生产效率和加工精度高、质量稳定。,（,5,）能完成复杂型面的加工。,（,6,）技术含量高。,（,7,）减轻劳动强度、改善劳动条件。,9.1.2 数控机床的特点,9.1.3,数控机床的类型,1,按工艺用途分类,数控机床按其工艺用途可以划分为以下,4,大类。,（,1,）金属切削类。金属切削类数控机床指采用车、铣、镗、钻、铰、磨及刨等各种切削工艺的数控机床。又可分为普通数控机床和数控加工中心两类。,普通数控机床。普通数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床及数控磨床等，每一类又有很多品种。,数控加工中心。数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，可以实现多种不同的加工操作。相对于普通数控机床，在数控加工中心上加工零件有以下特点。,被加工零件经过一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具。,自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能，连续地对工件各加工面自动地进行钻孔、锪孔、铰孔、镗孔、攻螺纹及铣削等多工序加工。,加工中心能集中地、自动地完成多种工序，避免了人为的操作误差、减少了工件装夹、测量和机床的调整时间，提高了加工效率和加工精度，具有良好的经济效益。,能完成许多普通设备不能完成的加工，对形状较复杂、精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。,9.1.3 数控机床的类型1按工艺用途分类,机械制造基础教学ppt课件09数控加工技术,（,2,）金属成形类。金属成形类数控机床指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床，常用的有数控弯管机、数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机及数控旋压机等。,（,3,）特种加工类。特种加工类数控机床主要有数控电火花线切割机、数控激光与火焰切割机等。,（,4,）测量、绘图类。测量、绘图类数控机床主要有数控绘图机、数控坐标测量机及数控对刀仪等。,（2）金属成形类。金属成形类数控机床指采用挤、压、冲、拉等成,2,按控制运动的方式分类,（,1,）点位控制数控机床。这类机床只控制运动部件从一点准确地移动到另一点，在移动过程中并不进行加工，对两点间的移动速度和运动轨迹没有严格要求,。,（,2,）直线控制数控机床。这类机床不仅要控制点的准确定位，而且要控制刀具（或工作台）以一定的速度沿与坐标轴平行的方向进行切削加工,。,（,3,）轮廓控制数控机床。这类机床能够对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间运动轨迹能满足零件轮廓的要,求。,2按控制运动的方式分类,9.1.4,数控机床的技术指标,1,主要精度指标,数控机床加工的高精度性是描述数控机床性能的一个重要项目。,（,1,）定位精度。指数控机床工作台等移动部件在到达确定的终点后的位置精度。移动部件的实际位置与理想位置之间的误差称为定位误差，包括伺服系统、检测系统、进给系统等的误差。,（,2,）重复定位精度。指在同一台数控机床上应用相同程序加工一批零件时得到的连续结果的一致程度。重复定位精度受进给系统的间隙与刚性、摩擦特性等因素的影响。,（,3,）分度精度。分度精度是指分度工作台在分度时，实际回转角度与指令回转角度的差值。分度精度既影响零件加工部位在空间的角度位置，也影响孔系加工的同轴度等。,（,4,）分辨率与脉冲当量。分辨率是指数控机床可以分辨的最小位移间隔。对测量系统而言，分辨率是可以测量的最小位移；对控制系统而言，分辨率是可以控制的最小位移增量，即数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床移动部件上的移动量，一般称为脉冲当量。,脉冲当量是设计数控机床的原始数据之一，其数值的大小决定数控机床的加工精度和表面质量。脉冲当量越小，数控机床的加工精度和加工表面质量越高。,（,5,）加工精度。近年来，伴随着数控机床的发展和机床结构特性的提高，数控机床的性能与质量都有了大幅度的提高。中等规格的加工中心，其定位精度普通级达到（,0.0050.008,）,mm/300mm,，精密级达到（,0.0010.003,）,mm/,全程；普通级加工中心的加工精度达到,1.5m,，超精密级数控车床的加工圆度已经达到,0.1m,，表面粗糙度为,Ra0.3 m,。,9.1.4 数控机床的技术指标1主要精度指标,2.,数控机床的可控轴数与联动轴数,可控轴数是指数控系统能够控制的坐标轴数目。该指标与数控系统的运算能力、运算速度以及内存容量等有关。目前，高档数控系统的可控轴数已多达,24,轴。,数控机床的联动轴数是指机床数控装置控制的坐标轴同时达到空间某一点的坐标数目。目前有两轴联动、三轴联动、四轴联动及五轴联动等。,3.,数控机床的运动性能指标,（,1,）主轴转速。,目前，随着刀具、轴承、冷却、润滑及数控系统等相关技术的发展，数控机床主轴转速已普遍提高。以中等规格的数控机床为例，数控车床从过去的,1000,2000r/min,提高到,4000,6000r/min,，加工中心从过去的,2000,3000r/min,提高到现在的,10000r/min,以上。,（,2,）进给速度和加速度。,数控机床的进给速度和切削速度一样，是影响零件加工质量、加工效率和刀具寿命的主要因素。目前国内数控机床的进给速度可达,10,15m/min,，国外一般可达,15,30m/min,。,（,3,）坐标行程。,数控机床坐标轴,x,、,y,、,z,的行程大小，构成数控机床的空间加工范围，即加工零件的大小。,（,4,）刀库容量和换刀时间。,刀库容量是指刀库能存放加工所需要的刀具数量。目前常见的中小型加工中心多为,16,60,把，大型加工中心达,100,把以上。,2.数控机床的可控轴数与联动轴数,9.2,数控加工装备,9.2.1,数控刀具,1,数控刀具的要求,（,1,）高可靠性和较高的刀具耐用度。,（,2,）高精度和高重复定位精度。,（,3,）刀具尺寸可以预调和快速换刀。,（,4,）可靠的断屑及排屑措施。,（,5,）刀具标准化、模块化、通用化及复合化。,（,6,）具有一个比较完善的工具系统和刀具管理系统。,（,7,）应有刀具在线监控及尺寸补偿系统。,2,数控刀具的分类,整体式刀具：由整块材料根据不同用途磨削而成的刀具。,镶嵌式刀具：将刀片以焊接或机夹的方式镶嵌在刀体上的刀具。,减震式刀具：当刀具的工作臂较长时，为了减小刀具在切削时的震动所采用的一种特殊结构的刀具。,内冷式刀具：切削液通过主轴传递到刀体内部，由喷嘴喷射到刀具切削部位的刀具。,特殊式刀具：例如，具有强力夹紧，可逆攻丝功能的刀具。,3,数控机床的工具系统,工具系统还包括实现刀具快速轮换所必需的定位、夹紧、抓拿、刀具保护等机构。,9.2 数控加工装备9.2.1 数控刀具1数控刀具的要求,9.2.2,数控夹具,1,常用数控夹具,（,1,）基础件。基础件主要用作夹具体，它包括各种规格尺寸和形状的基础板、基础角铁等。,（,2,）支承件。支承件主要用作不同高度的支承和各种定位支承平面，是夹具体的骨架。它包括各种垫片、垫板、方形和矩形支承、角度支承、角铁、菱形板、,V,形块、螺孔板及伸长板等。,9.2.2 数控夹具1常用数控夹具,（,3,）定位件。定位件主要用于确定元件与元件、元件与工件之间的相对位置尺寸，以保证夹具的装配精度和工件的加工精度。,（,4,）导向件。导向件主要用来确定刀具与工件的相对位置，加工时起到引导刀具的作用。它包括各种钻模板、钻套、铰套和导向支承等。,（3）定位件。定位件主要用于确定元件与元件、元件与工件之间的,（,5,）压紧件。压紧件主要为各种压板。它用来将工件夹紧在夹具上，保证工件定位后的正确位置在外力作用下不变动。,（,6,）紧固件。紧固件主要用来把夹具上的各种元件连接紧固成一整体，并可通过压板把工件夹紧在夹具上，包括各种螺栓、螺钉、螺母和垫圈等。,（5）压紧件。压紧件主要为各种压板。它用来将工件夹紧在夹具上,2,数控加工对工件装夹的要求,在确定工件装夹方案时，要根据工件上已选定的定位基准确定工件的定位夹紧方式，并选择合适的夹具。因此要从以下几方面进行考虑。,（,1,）减少刀具干涉。为适应数控工序中的多个表面加工，要避免夹具结构（包括夹具上的组件）对刀具运动轨迹的干涉。,（,2,）保证最小的夹紧变形。要防止工件夹紧变形而影响加工精度，粗、精加工可采用不同的夹紧力。,（,3,）夹具装卸工件方便。装夹工件的辅助时间对加工效率影响较大，所以要求配套夹具装卸工件的时间短、定位可靠。,（,4,）便于多件同时装夹。对小型工件或加工时间较短的工件，可以考虑在工作台上多件夹紧或多工位加工，以提高加工效率。,（,5,）夹具结构应力求简单。夹具的标准化、通用化和自动化对加工效率的提高及加工费用的降低有很大影响。,2数控加工对工件装夹的要求,9.2.3,数控量具,1,游标卡尺,2,千分尺,9.2.3 数控量具1游标卡尺,3,百分表,百分表是利用齿条齿轮或杠杆齿轮传动，将测杆的直线位移变为指针的角位移的计量器具。它主要用于测量制件的尺寸和形状、位置误差等。其分度值为,0.01mm,，测量范围为,0,3mm,、,0,5mm,和,0,10mm,。,4,万能角度尺,万能角度尺又称为角度规、游标角度尺和万能量角器，它是利用游标读数原理来直接测量工件角度或进行划线的一种量具。它适用于机械加工中的内、外角度测量，可测,0,320,的外角及,40,130,的内角。,3百分表,5,量块,量块是由两个相互平行的测量面之间的距离来确定其工作长度的高精度量具，用于对其他量具进行检验校正，也可以用于精密机床和精密加工的调整，配以附件后还可以用比较法对工件外圆、内孔进行直接精密测量。,5量块,6,三坐标测量机,将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸、形状和位置。,7,数控精密测量,（,1,）在线在机测量。将精密测量技术和仪器装置集成于高档数控机床内和先进数字化流水生产线中，实现了对复杂、高精度型面轮廓工件加工质量的实时检测与监控。,（,2,）远程测量。建立测量仪器的网络化远程服务平台，包括远程产品质量统计分析