2022年数控技术分析方案机械制造及其自动化.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 数控技术试验报告专业 班级： 10 机制 1 班 同学 姓名：学 号：指导 老师：名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 试验一 数控机床组成试验一、 试验目的<1）明白数控机床的布局、基本结构及其功用；<2）明白数控机床的结构特点及其进展；<3）明白数控机床的基本运动；<4）明白数控机床的基本操作；<5）明白数控机床的加工过程；<6）明白数控机床的加工对象及其用途；二、 试验内容<1）介绍数控机床的简况；<2）介绍数控机床的布局,基本组成及其功用；<3）观看数控机床的基本操作及加工；三、 试验设备数控钻床一台本试验主要以 ZXK7540 数控立式钻床为例,着重介绍该机床的布局,结构及其运动；该机床 的主要技术规格：（1）工作台尺寸40mm 800×290<mm）（2）最大钻孔直径（3）最大立铣直径 25mm - 1 - / 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - （4）最大端铣直径 80mm （5）主轴孔锥度 MT4 （6）主轴最大行程 200mm （7）主轴端面至工作台面最大距离 445mm （8）三轴快速移动速度 5m/min （9）主轴转速 67-1780r/min （10） 主电机功率 3Kw 四、 数控铣床概述数控铣床是在一般铣床的基础上运用现代运算机技术和自动掌握、和吉 M 测量技术进展而来的 ,数控铣床与一般铣床的加工工艺基本相同 ,其结构也有些相像之处 ,数控铣床是靠程序掌握的自动加工机床 ,因而其结构也与一般铣床有很大区分 .主要是掌握和检测方面；如下图为数控铣床的掌握系统见图 1-1；图 1-1 数控机床的组成数控机床的工作过程见图 1-2；- 2 - / 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1-2 数控系统工作过程主要用来切削回转类零件的数控机床称为数控车床；数控车床集中了一般卧式车床、转塔车床、多刀车床、自动和半自动车床等车削功能,是数控机床中应用最广的品种之一；1 数控机床的性能特点数控机床与一般机床相比,增加了功能,提高了效率,简化了机械结构；其性能对比如表1-1 所示；表 1-1 数控机床与一般机床的相比主要性能数控机床一般机床对异形复杂零件的加工性相宜不相宜对加工精度的保证性易保证较困难对精度补偿和优化掌握能实现不能实现对加工质量的稳固性稳固不稳固对加工对象更换的便利性便利差些加工效率高低对机床操作治理可多机看管只能一人一机经费投资大较小对工人的文化素养要求高较低2 数控机床的结构特点数控机床与同类的一般机床在形状结构上虽然大体相像,但其内部结构却有很大的差异；为了保证稳固的加工质量,提高加工才能和切削效率等,在数控机床的结构设计中,必需具备如下特点：<1）结构刚度高、抗振性好有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的一般机床高50%；从提高数控机床抗振性角度动身,应削减机床内部振源,提高静态刚度,增加构件或结构的阻尼以达到抑制振动产生的目 的；<2）实行排除传动齿轮侧隙的措施 数控机床进给系统的传动齿轮副中如存在侧隙,在开环系统中就会造成进给运动的位移值 滞后于指令值；反向运动时,就会显现反向死区,影响加工精度；在闭环系统中,虽然侧隙带 来的滞后量可以得到反馈信号的补偿,但反向时会使伺服系统产生振荡而不稳固；为了提高数 控机床伺服系统的性能,在设计时必需实行相应措施,使侧隙减小到答应的范畴内,图 1-3 所 示为圆柱齿轮传动侧隙排除方法；- 3 - / 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - <a） <b ） <c ）图 1-3 圆柱齿轮传动侧隙排除方法1）偏心轴套调整法<图 1-3<a）利用偏心环2 缩小两个啮合齿轮中心距的方法来排除圆柱齿轮正反转时的齿侧隙；2）轴向垫片调整法 <图 1-3<b）将啮合齿轮的节圆直径沿着齿宽方向制成稍有锥度,这样就可有轴向垫片 3 使齿轮轴向移位来排除其齿侧隙；3）双片薄齿轮调整法 <图 1-3<c）两个啮合着的圆柱齿轮,一个制成宽齿轮,另一个有两片能相对转位的薄齿轮组成,再附加某些措施使宽齿轮的齿面两侧分别与两薄片齿轮的不同齿侧贴紧；这样利用错齿排除齿侧隙,反向时就不会显现死区；<3）采纳传动效率很高的精密滚珠丝杠螺母副图 1-4 所示为滚珠丝杠螺母副；它是回转运动与直线运动相互转换的传动机构,由丝杠 a、螺母 b 和其间的滚珠 c 组成；在丝杠 a 和螺母 b 上都有圆弧形的螺旋槽,这两个圆弧形的螺旋槽对起来就形成螺旋滚道,在滚道内装有很多滚珠 c；当丝杠 a 回转时,滚珠 c 相对于螺母 b 上的滚道按箭头 d 方向滚动；因此,丝杠 a 于螺母 b 之间基本上是滚动摩擦；为了防止滚珠从螺母中掉出来,在螺母 b 的螺旋槽两端应有挡珠器拦住,并有回路管道使它的两端连接起来,使滚珠 c 从螺旋槽的一端滚出螺母体后,沿着回路管道重新返回到滚道另一端,以进行循环不断的流淌；- 4 - / 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 滚珠丝杠螺母副的摩擦缺失小,传动效率高,可达0.900.96；可通过预紧来排除间隙,从而提高传动刚度；这种传动副的摩擦阻力小,动静摩擦力微小,能保证运动平稳,不易产生低速爬行现象；传动副的缺失小,寿命长,精度保持性好；图 1-4 滚珠丝杠螺母副<4）采纳了摩擦系数很小的滚动导轨副如图 1-5、图 1-6 滚动导轨副是在导轨工作面之间放置滚珠、滚柱或滚针等滚动体,形成滚动摩擦；其摩擦系数小 <0.00250.005 ）,动静摩擦力相差很小；运动轻巧敏捷,所需功率小,摩擦发热少,磨损小,精度保持性好,移动精度和定位精度都较高；图 1-5 滚珠导轨副图 1-6 滚柱导轨副目前在数控机床中普遍采纳滚动导轨支撑块结构,并且已经做成独立的标准组件；图 1-7 为滚动导轨支撑块结构；其结构特点是刚度高,承载才能大,便于拆装,可直接装在任意行程长- 5 - / 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 度的运动部件上；图 1-7 滚动导轨支撑块<5）采纳了性能优良的主轴调速电机如直流或沟通主轴电动机,见图1-8；这类电机有以下特点：输出功率大,恒功率输出的速度范畴宽、在大的调速范畴内速度稳固,在断续负载下电动机转速波动小,升降速时间短,电机温升低,振动、噪声小,过载才能强,牢靠性高,寿命长,安装保护便利等；现代数控机床更是向高速、高精度方向进展,为此,其主轴和电机常采纳一体化设计电主轴,见图 1-9；<6）采纳了增大功率的伺服进给电动机和先进刀具,以满意高速,强力切削的要求；图 1-8 沟通伺服电动机 图 1-9 电主轴- 6 - / 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3数控机床的进展趋势具有精密、柔性、高效的数控机床,随着社会需求的多样化和其相关技术的进步,将会向更广的领域和更深的层次进展；<1）向高精度进展近十年来已经取得了明显的提高,如一般级中等规格数控机床的定位精度已从 80 岁月初期的± 0.012mm/300mm ,提高到 90 岁月初期的±0.0020.005mm/ 全程,加工精度已由原先的±10 m 提高到±5 m；精密级从±5 m 提高到±1.5 m；<2）向高速度进展主轴转速已从10002000r/min 提高到50007000r/min ,数控车床刀架的转位时间已从过去的 13s 削减到 0.40.6s；<3）向高柔性进展柔性是指机床适应加工对象变化的才能；在提高单机柔性的同时,正努力向单元柔性和系统柔性进展；<4）向高度自动化进展数控机床已从自动编程、自动换刀、自动上下料、自动加工向自动检测、自动诊断、自动监控、自动对刀、自动传输、自动调度等方面进展；<5）向复合化进展一台具有自动换刀装置、自动交换工作台和自动转换主轴头的镗铣加工中心,不仅一次装卡便可以完成镗铣钻铰攻丝和检验等工序,而且仍可以完成箱体件五个面粗精加工的全部工序；五 数控铣床结构剖析目前使用的数控铣床分为两大类：数控卧式铣床,数控立式铣床；XK5040A为常用的数控立式铣床；其结构图如图1-10 所示；其整体布局见图1-11；- 7 - / 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - - 8 - / 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 床身结构床身内部布局合理,具有良好的刚性,底座上设有 切削液储液褴设在机床座内部；2 铣头部分4 个调剂螺栓,便于机床进行水平调整,铣头部分由有级 或无级 > 变速箱和铣头两个部件组成；铣头主轴支承在高精度轴承上保证主轴具有高回转精度和良好的刚性；主轴装有快速换刀螺母,前端锥采纳1$0505 锥度；主轴采纳机械无级变速,其调剂范畴宽,传动平稳,操作便利；刹车机构能使主轴快速制动,可节约帮助时间,刹车时通过制动手柄撑开止动环使主轴立刻制动；启动主电动机时,应留意松开主轴制动手柄；铣头部件仍装有伺服电机、内齿带轮、滚珠丝杠副及主轴套简,它们形成垂直方向 线运动；z 方向 >进给传动链,使主轴作垂向直刀具的夹紧装置有电动、液动和气动三种：<1）电动的简洁、敏捷；<2）液动的复杂,夹紧力大； <3）气动的便利、敏捷、结构简洁；铣床夹具- 9 - / 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 老虎钳；3 工作台 工作台与床鞍支承在升降台较宽的水平导轨上,工作台的纵向进给是由安装在工作台右 端的伺服电机驱动的；通过内齿带轮带动精密滚珠丝杠剐,从而使工作台获得纵向进 给；工作台左端装有手轮和刻度盘,以便进行手动操作；床鞍的纵横向导轨面均采纳了TuRcllE B 贴塑面,从而提高了导轨的耐磨性耐磨性、运动的平稳性和精度的保持性,排除了低速爬行现象；4 升降台 横向进路部分 > 升降台前方装有沟通伺服电机驱动床鞍作横向进给运动,其传动原理与工作台 的纵向进给相同；此外在横向滚珠丝杠前端仍装有进给手轮,可实现手动进 给；升降台左侧装有锁紧手柄,轴的前端装有长手柄可带动锥齿轮及升降台丝杆 旋转,从而获得升降台的升降运动；5> 冷却与润滑装置 冷却系统；机床的冷却系统是由冷却泵、出水管、回水管、开关及喷嘴组 成,冷却泵安装在机床底座的内腔里,冷却泵将切削液从底座内储液池打至出水 管,然后经喷嘴喷出,对切削区进行冷却；润滑系统及方式；润滑系统是由手动润捐油泵、分油器、节流阀等组成；机床采纳周期润滑方式,用手动润滑油泵,通过分油器对主轴套筒、纵横向导轨 及三向滚珠丝杆进行润滑,以提高机床的使用寿命；- 10 - / 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5伺服系统 数控车床伺服系统多采纳无刷直流电动机或沟通电动机,目前调频异步沟通电动机已占优 势；它与直流电动机相比,由于无电刷,而结构简洁,工作牢靠；伺服系统见图 1-13；图 1-13 数控机床伺服传动系统 6掌握系统六 摸索题（ 11） 数控机床与一般机床在性能上有什么不同？答：数控机床与加普通机床相比,具有以下不同：1、适合于复杂工异形精零件的加工2、度高加工稳定3、柔可靠高生4性劳高条代5、产件率动管6好有于现7利理化8、投资产大,备使工用费用高9、生准作复杂10、修理困难（ 12） 数控机床为保证达到高性能在结构上实行了哪些措施？答：为了保证达到高性能数控机床在结构上实行的措施有： 1、基础部件的结构特点：数控机床的基础件主要包括床身、立柱、工作台等支承件,既要 能够承担粗加工时大吃刀、大走刀的最大切削力、又要能够保证精加工时的高精度；因此,现- 11 - / 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 行生产的数控机床采纳的主要措施有：铸件采纳全封闭截面,合理布置内部隔板和肋条,含砂 造型或填充混凝土等材料,导轨面加宽,车床采纳倾斜的床身和导轨仍利于排屑,床身、立柱 采纳钢质焊接结构； 2、 主传动系统的结构特点：主传动系统实现各种刀具和工件所需的切削功率,且在尽可能 大的转速范畴内保证恒功率输出,同时为使数控机床能获得正确的切削速度,主传动须在较宽 的范畴内实现无级变速；现行数控机床采纳高性能的直流或沟通无级调速主轴电机,较一般机 床的机械分级变速传动链大为简化；对加工精度有直接影响的主轴组件的精度、刚度、抗振性 和热变形性能要求,可以通过主轴组件的结构设计和合理的轴承组合及选用高精度专用轴承加 以保证；为提高生产率和自动化程度,主轴应有刀具或工件的自动夹紧、放松、切屑清理及主 轴准停机构；最近日本又开发研制了新型的陶瓷主轴,重量轻,热膨胀率低,用在加工中心 上,具有高的刚性和精度；3、进给系统结构特点：数控机床的进给系统是由伺服电机驱动,通过滚珠丝杠带动刀具或工件 完成各坐标方向的进给运动；为确定进给系统的传动精度和工作稳固性,在设计机械装置时,以“ 无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度” 为原就,详细措施有：采纳低摩擦、轻拖动、高效率 的滚珠丝杠和直线滚动导轨；采纳大扭矩、宽调速的伺服电机直接与丝杠相联接,缩短和简 对滚动导轨和丝杠预 化进给传动链；通过消隙装置排除齿轮、丝杠、联轴器的传动间隙；加载荷,预拉伸；（ 13） 数控机床有那几部分组成？答：编程及程序载体、输入装置、机床的床身等机械部件；CNC 装置及强电掌握装置、伺服驱动系统及位置检测系统、（ 14） MDI 编程有什么特点？答：数控车床 MDI 操作就是指命令行形式的程序执行方法,即当场输入一段程序指令后,立刻 就可令其执行；其一般使用手动模式,其特点是操作简洁、便利；- 12 - 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