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YCF正版可修改PPT（中职）数控车工第1章电子教案第第1章章 数控车工入门知识数控车工入门知识本章概述本章概述 本章主要讲述了数控车床的发展历程，从产生到发展，还简本章主要讲述了数控车床的发展历程，从产生到发展，还简述了数控车床的分类述了数控车床的分类;最后讲解了数控车床的组成及特点和数最后讲解了数控车床的组成及特点和数控车床的工作过程及加工对象控车床的工作过程及加工对象.教学目标教学目标1.了解数控机床的产生和发展历程。了解数控机床的产生和发展历程。2.了解车床的分类。了解车床的分类。3.掌握数控车床的组成及特点。掌握数控车床的组成及特点。4.了解车床的工作原理。了解车床的工作原理。5.掌握数控车床的主要加工对象。掌握数控车床的主要加工对象。下一页第第1章章 数控车工入门知识数控车工入门知识1.1数控机床的发展历程数控机床的发展历程1.2数控车床的分类数控车床的分类1.3数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点1.4数控车床的工作过程及加工对象数控车床的工作过程及加工对象1.5练习练习1.1数控机床的发展历程数控机床的发展历程1.1.11.1.1数控与数控机床的概念数控与数控机床的概念数控数控(Numerical Control,NC)(Numerical Control,NC)技术是指用数字、文字和符号技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控数控也称为计算机数控(Computer Numerical Control,CNC)(Computer Numerical Control,CNC)国外一般都称为国外一般都称为CNCCNC，很少再用，很少再用NCNC这个概念了。这个概念了。数控技术的机床，就是采用了数控技术的车床数控技术的机床，就是采用了数控技术的车床;或者说是装备或者说是装备了数控系统的机床。从数控车床应用来说就是将加工零件过了数控系统的机床。从数控车床应用来说就是将加工零件过程所需的如主轴开和停、刀具移动和切削加工、松夹工件、程所需的如主轴开和停、刀具移动和切削加工、松夹工件、换刀具位、主轴变速、开停切削等各种操作和工序步骤，以换刀具位、主轴变速、开停切削等各种操作和工序步骤，以及刀具与工件之间的速度、方向等相对位移量都用数字化的及刀具与工件之间的速度、方向等相对位移量都用数字化的代码来表示，将这些代码输人数控系统，数控系统对输人的代码来表示，将这些代码输人数控系统，数控系统对输人的代码进行处理与运算后发出各种指令控制伺服系统或其他辅代码进行处理与运算后发出各种指令控制伺服系统或其他辅助装置，使机床自动完成各种动作从而加工出所需的零件。助装置，使机床自动完成各种动作从而加工出所需的零件。返回下一页上一页1.1数控机床的发展历程数控机床的发展历程1.1.21.1.2数控机床的产生数控机床的产生在现代机械制造业中，按年生产数量的多少，可分为单件小在现代机械制造业中，按年生产数量的多少，可分为单件小批生产、中批生产和大批生产，三种生产方式要相应采用不批生产、中批生产和大批生产，三种生产方式要相应采用不同的设备，以求获得良好的经济效益。同的设备，以求获得良好的经济效益。在机械制造中，有在机械制造中，有15%15%一一50%50%属于单件小批量生产，一般多采属于单件小批量生产，一般多采用普通机床加工。这对一般工人的技术水平要求较高，且手用普通机床加工。这对一般工人的技术水平要求较高，且手工操作机床，生产效率难以提高。特别是对一些精密复杂的工操作机床，生产效率难以提高。特别是对一些精密复杂的零件，在普通机床加工时，困难较多，有的甚至难以实现，零件，在普通机床加工时，困难较多，有的甚至难以实现，为了解决对复杂零件加工的自动化问题，过去人们采用带靠为了解决对复杂零件加工的自动化问题，过去人们采用带靠模的仿形机床进行加工，但模具的制造、安装、调整都要付模的仿形机床进行加工，但模具的制造、安装、调整都要付出大量的手工劳动，而且加工零件的精度要直接受到模具自出大量的手工劳动，而且加工零件的精度要直接受到模具自身精度的影响。身精度的影响。上一页返回下一页1.1数控机床的发展历程数控机床的发展历程实际上，数控机床的产生与计算机的诞生密切相关。实际上，数控机床的产生与计算机的诞生密切相关。19461946年，年，世界上第一台电子计算机产生了，人们开始设想能否用电子世界上第一台电子计算机产生了，人们开始设想能否用电子计算机来协助人类解决复杂零件的加工问题。计算机来协助人类解决复杂零件的加工问题。19521952年试制成年试制成功了世界上第一台由电子计算机控制的三坐标立式铣床。后功了世界上第一台由电子计算机控制的三坐标立式铣床。后来，经过改进并发展自动编程技术研究，于来，经过改进并发展自动编程技术研究，于19551955年进人实用年进人实用阶段，投产了阶段，投产了100100台类似产品，这对于加工复杂曲线、曲面和台类似产品，这对于加工复杂曲线、曲面和美国飞机工业的发展起了重要的作用。美国飞机工业的发展起了重要的作用。人们把电子计算机以数字指令方式控制机床动作的技术称为人们把电子计算机以数字指令方式控制机床动作的技术称为数字控制技术，简称数控，采用数控技术的机床，称为数控数字控制技术，简称数控，采用数控技术的机床，称为数控机床。国际信息联盟第五技术委员会对数控机床做了如下定机床。国际信息联盟第五技术委员会对数控机床做了如下定义义:数控机床是一个装有程序控制系统的机床。该系统能够逻数控机床是一个装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。使用号码或其他符号编码指令规定的程序。定义中的控制系统就是数控系统。定义中的控制系统就是数控系统。下一页上一页返回1.1数控机床的发展历程数控机床的发展历程我国自我国自19581958年由清华大学和北京机床研究所联合研制国内第年由清华大学和北京机床研究所联合研制国内第一台一台101101数控机床以来，数控技术发展较快。特别是改革开放数控机床以来，数控技术发展较快。特别是改革开放以来，由于引进国外的数控和伺服系统，使我国数控机床在以来，由于引进国外的数控和伺服系统，使我国数控机床在品种、数量和质量方面都得到迅速发展。品种、数量和质量方面都得到迅速发展。19861986年，我国数控年，我国数控机床开始进人国际市场，从机床开始进人国际市场，从2020世纪世纪9090年代起，数控机床已向年代起，数控机床已向高档方向发展。如高档方向发展。如图图1-11-1所示为我国第一台数控车床。所示为我国第一台数控车床。1.1.31.1.3数控机床的发展数控机床的发展数控机床自诞生已有数控机床自诞生已有5050多年的时间了。随着电子元器件的更多年的时间了。随着电子元器件的更新换代，数控系统也不断发展，特别是超大规模成电路技术新换代，数控系统也不断发展，特别是超大规模成电路技术和微处理器引人数控系统，以及直流伺服和交流伺服驱动技和微处理器引人数控系统，以及直流伺服和交流伺服驱动技术的成熟，大大推动了数控机床的发展。今天的数控机床已术的成熟，大大推动了数控机床的发展。今天的数控机床已发展成为一种高度机电一体化的产品。发展成为一种高度机电一体化的产品。上一页 下一页返回1.1数控机床的发展历程数控机床的发展历程为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求，数控机床未来仍然继续向术对数控技术提出的更高的要求，数控机床未来仍然继续向开放式、基于开放式、基于PCPC的第六代方向、高速化和高精度化、智能化的第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向发展。等方向发展。1.1.开放式开放式为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国及日本构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国及日本发展开放式数控的计划等。发展开放式数控的计划等。2.2.基于基于PCPC的第六代方向的第六代方向基于基于PCPC所具有的开放性、低成本、软硬件资源丰富等特点，所具有的开放性、低成本、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PCPC机作机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。由原有的系统承担数控的任务。PCPC机所具有的友好的人机界机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通信、远程诊断和维修面，将普及到所有的数控系统。远程通信、远程诊断和维修将更加普遍。将更加普遍。上一页下一页返回1.1数控机床的发展历程数控机床的发展历程3.3.高速化、高效化高速化、高效化机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。2020世纪世纪9090年代以年代以来，随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料来，随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统件以及高性能控制系统(含监控系统含监控系统)和防护装置等一系列技和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，欧、美、日各国争相开发应用新术领域中关键技术的解决，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元元(电主轴，转速电主轴，转速15 00015 000一一100 OOOr/min)100 OOOr/min)、高速且高力、高速且高力p/p/减减速度的进给运动部件速度的进给运动部件(快移速度快移速度6060一一120m/min120m/min，切削进给速度，切削进给速度高达高达60m/min)60m/min)、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。出现了新的突破，达到了新的技术水平。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、军事等工业的加工零件品更新换代周期加快，模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。不但复杂而且品种增多。下一页上一页返回1.1数控机床的发展历程数控机床的发展历程4.4.高精度化高精度化精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。从精密加工发展到超精密加工而提高装配效率的需要。从精密加工发展到超精密加工(特高特高精度加工精度加工)，是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微，是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级米级到亚微米级，乃至纳米级(10nm)(10nm)，其应用范围日趋广，其应用范围日趋广泛。超精密加工主要包括超精密切削泛。超精密加工主要包括超精密切削(车、铣车、铣)、超精密磨削、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工超精密研磨抛光以及超精密特种加工(三束加工及微细电火花三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等加工、微细电解加工和各种复合加工等)。随着现代科学技术。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。以适应现代科技的发展。上一页 下一页返回1.1数控机床的发展历程数控机床的发展历程随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高，随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了满足用户机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了满足用户的需要，近的需要，近1010多年来，普通级数控机床的加工精度已由正负多年来，普通级数控机床的加工精度已由正负10um10um提高到正负提高到正负5um5um，精密级加工中心的加工精度则从正负，精密级加工中心的加工精度则从正负3-3-5um5um提高到正负提高到正负1-1.5um1-1.5um。5.5.高可靠性高可靠性数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠，因为是商上，但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠，因为是商品，受性能价格比的约束。对于每天工作两班的无人工厂而品，受性能价格比的约束。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在言，如果要求在1616小时内连续正常工作，无故障率小时内连续正常工作，无故障率P(t)=99%P(t)=99%以上的话，则数控机床的平均无故障运行时间以上的话，则数控机床的平均无故障运行时间MTBFMTBF就必须大就必须大于于3 0003 000小时。小时。MTBFMTBF大于大于3 0003 000小时，对于由不同数量的数控小时，对于由不同数量的数控机床构成的无人化工厂差别就大多了，我们只对一台数控机机床构成的无人化工厂差别就大多了，我们只对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10:110:1的话的话(数控的数控的可靠比主机高一个数量级可靠比主机高一个数量级)。此时数控系统的。此时数控系统的MTBFMTBF就要大于就要大于33 33 333.3333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBFMTBF就必就必须大于须大于1010万小时。万小时。上一页 下一页返回1.1数控机床的发展历程数控机床的发展历程 6.6.智能化智能化随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高，智能化的内容包括在数控系统中的智能化程度将不断提高，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面。各个方面。应用自适应控制技术数控系统能检测过程中一些重要信息，应用自适应控制技术数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。引入专家系统指导加工将熟练工人和专家的经验，加工的一引入专家系统指导加工将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。建立具有人工智能的专家系统。引入故障诊断专家系统引入故障诊断专家系统智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载，而自动调智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。整参数，使驱动系统获得最佳的运行。上一页返回1.2数控车床的分类数控车床的分类数控车床可分为卧式和立式两大类。卧式车床又有水平导轨数控车床可分为卧式和立式两大类。卧式车床又有水平导轨和倾斜导轨两种。档次较高的数控卧车一般都采用倾斜导轨。和倾斜导轨两种。档次较高的数控卧车一般都采用倾斜导轨。按刀架数量分类，又可分为单刀架数控车床和双刀架数控车，按刀架数量分类，又可分为单刀架数控车床和双刀架数控车，前者是两坐标控制，后者是四坐标控制。双刀架卧车多数采前者是两坐标控制，后者是四坐标控制。双刀架卧车多数采用倾斜导轨。用倾斜导轨。数控车床与普通车床一样，也是用来加工零件旋转表面的。数控车床与普通车床一样，也是用来加工零件旋转表面的。一般能够自动完成外圆柱面圆锥面、球面以及螺纹的加工，一般能够自动完成外圆柱面圆锥面、球面以及螺纹的加工，还能加工一些复杂的回转面，如双曲面等。车床和普通车床还能加工一些复杂的回转面，如双曲面等。车床和普通车床的工件安装方式基本相同，为了提高加工效率，数控车床多的工件安装方式基本相同，为了提高加工效率，数控车床多采用液压、气动和电动卡盘。采用液压、气动和电动卡盘。数控车床的外形与普通车床相似，即由床身、主轴箱、刀架、数控车床的外形与普通车床相似，即由床身、主轴箱、刀架、进给系统、冷却和润滑系统等部分组成。数控车床的进给系进给系统、冷却和润滑系统等部分组成。数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，传统普通车床有进给箱和交换齿统与普通车床有质的区别，传统普通车床有进给箱和交换齿轮架，而数控车床是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板轮架，而数控车床是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架实现进给运动，因而进给系统的结构大为简化。和刀架实现进给运动，因而进给系统的结构大为简化。下一页返回1.2数控车床的分类数控车床的分类 数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进行分类。数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进行分类。1.2.11.2.1按车床主轴位置分类按车床主轴位置分类(1)(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，其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。这类机床主水平面，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复杂零件，如要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件，如图图1-21-2所示。所示。(2)(2)卧式数控车床卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控卧式数控车床卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑，如并易于排除切屑，如图图1-31-3所示。所示。1.2.2 1.2.2 按加工零件的基本类型分类按加工零件的基本类型分类(1)(1)卡盘式数控车床这类车床没有尾座，适合车削盘类卡盘式数控车床这类车床没有尾座，适合车削盘类(含短轴类含短轴类)零零件。夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不件。夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火卡爪淬火卡爪(即软卡爪即软卡爪)。(2)(2)顶尖式数控车床这类车床配有普通尾座或数控尾座，适合车削较顶尖式数控车床这类车床配有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的零件及直径不太大的盘类零件。长的零件及直径不太大的盘类零件。上一页 下一页返回1.2数控车床的分类数控车床的分类1.2.31.2.3按刀架数量分类按刀架数量分类 (1)(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，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。如四工位卧动转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。(2)(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，也可以是相互垂直分布。相互垂直分布。1.2.41.2.4按功能分类按功能分类(1)(1)经济型数控车床采用步进电动机和单片机对普通车床的进给经济型数控车床采用步进电动机和单片机对普通车床的进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。的回转类零件的车削加工。(2)(2)普通数控车床根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配普通数控车床根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配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较高，适用于一般回转类零件的车削加工。程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X X轴和轴和z z轴。轴。上一页 下一页返回1.2数控车床的分类数控车床的分类(3)(3)车削加工中心在普通数控车床的基础上，增加了车削加工中心在普通数控车床的基础上，增加了C C轴和动轴和动力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制X,ZX,Z和和C C三个坐标三个坐标轴，联动控制轴可以是轴，联动控制轴可以是(X,Z),(X,C)(X,Z),(X,C)或或(Z,C)(Z,C)。由于增加了。由于增加了C C轴轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中进行一般车削外，可以进行径向和轴向铣削、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，其他分心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工，其他分类方法类方法:按数控系统的不同控制方式等指标，数控车床可以分很多种按数控系统的不同控制方式等指标，数控车床可以分很多种类，如直线控制数控车床，两主轴控制数控车床等类，如直线控制数控车床，两主轴控制数控车床等;按特殊或按特殊或专门工艺性能可分为螺纹数控车床、活塞数控车床、曲轴数专门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。控车床等多种。上一页返回1.3数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点1.3.11.3.1数控车床的组成数控车床的组成虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。如伺服系统三大部分组成。如图图1-41-4所示，是数控车床的基本组所示，是数控车床的基本组成方框图。成方框图。1.1.车床主体车床主体除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。(1)(1)主轴数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精主轴数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度度;其功率大小、回转速度影响到加工的效率其功率大小、回转速度影响到加工的效率;其同步运行、其同步运行、自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。下一页返回1.3数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点(2)(2)主轴箱具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的主轴箱具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化传动机构已经大大简化;具有无级自动调速具有无级自动调速(包括定向准停包括定向准停)的的数控车床，起机械传动变速和变向作用的机构已经不复存在数控车床，起机械传动变速和变向作用的机构已经不复存在了，其主轴箱也成了了，其主轴箱也成了“轴承座轴承座”及及“润滑箱润滑箱”的代名词的代名词;对于对于改造式改造式(具有具有手动操作和自动控制加工双重功能手动操作和自动控制加工双重功能)数控车床，数控车床，则基本上保留其原有的主轴箱。则基本上保留其原有的主轴箱。(3)(3)导轨数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。导轨数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。除部分数控车床性，是影响零件加工质量的重要因素之一。除部分数控车床仍沿用传统的滑动导轨仍沿用传统的滑动导轨(金属型金属型)外，定型生产的数控车床已外，定型生产的数控车床已较多地采用贴塑导轨。这种新型滑动导轨的摩擦系数小，其较多地采用贴塑导轨。这种新型滑动导轨的摩擦系数小，其耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好，润滑条件也比较优越。耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好，润滑条件也比较优越。上一页 下一页返回1.3数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点(4)(4)机械传动机构除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，数机械传动机构除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，数控车床已在原普通车床传动链的基础上，作了大幅度的简化。控车床已在原普通车床传动链的基础上，作了大幅度的简化。如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至丝杠间增设了丝杠间增设了(少数车床未增设少数车床未增设)可消除其侧隙的齿轮副。可消除其侧隙的齿轮副。螺旋传动机构数控车床中的螺旋副，是将驱动电动机所输出螺旋传动机构数控车床中的螺旋副，是将驱动电动机所输出的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副，如构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副，如图图1-51-5所所示。示。滚珠丝杠副的摩擦队力小，可消除轴向间隙及预紧，故传动滚珠丝杠副的摩擦队力小，可消除轴向间隙及预紧，故传动效率及精度高，运动稳定，动作灵敏。但结构较复杂，制造效率及精度高，运动稳定，动作灵敏。但结构较复杂，制造技术要求较高，所以成本也较高。另外，自行调整其间隙大技术要求较高，所以成本也较高。另外，自行调整其间隙大小时，难度亦较大。小时，难度亦较大。上一页 下一页返回1.3数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点齿轮副在较多数控车床的驱动机构中，其驱动电动机与进给齿轮副在较多数控车床的驱动机构中，其驱动电动机与进给丝杠间设置有一个简单的齿轮箱丝杠间设置有一个简单的齿轮箱(架架)。齿轮副的主要作用是，。齿轮副的主要作用是，保证车床进给运动的脉冲当量符合要求，避免丝杠可能产生保证车床进给运动的脉冲当量符合要求，避免丝杠可能产生的轴向窜动对驱动电动机的不利影响。的轴向窜动对驱动电动机的不利影响。(5)(5)自动转动刀架除了车削中心采用随机换刀自动转动刀架除了车削中心采用随机换刀(带刀库带刀库)的自动的自动换刀装置外，数控车床一般带有固定刀位的自动转位刀架，换刀装置外，数控车床一般带有固定刀位的自动转位刀架，有的车床还带有各种形式的双刀架。有的车床还带有各种形式的双刀架。(6)(6)检测反馈装置检测反馈装置是数控车床的重要组成部分，检测反馈装置检测反馈装置是数控车床的重要组成部分，对加工精度、生产效率和自动化程度有很大影响。检测装置对加工精度、生产效率和自动化程度有很大影响。检测装置包括位移检测装置和工件尺寸检测装置两大类，其中工件尺包括位移检测装置和工件尺寸检测装置两大类，其中工件尺寸检测装置又分为机内尺寸检测装置和机外尺寸检测装置两寸检测装置又分为机内尺寸检测装置和机外尺寸检测装置两种。工件尺寸检测装置仅在少量的高档数控车床上配用。种。工件尺寸检测装置仅在少量的高档数控车床上配用。上一页 下一页返回1.3数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点(1)(1)对刀装置除了极少数专用性质的数控车床外，普通数控车对刀装置除了极少数专用性质的数控车床外，普通数控车床几乎都采用了各种形式的自动转位刀架，以进行多刀车削。床几乎都采用了各种形式的自动转位刀架，以进行多刀车削。这样，每把刀的刀位点在刀架上安装的位置，或相对于车床这样，每把刀的刀位点在刀架上安装的位置，或相对于车床固定原点的位置，都需要对刀、调整和测量，并以确认，以固定原点的位置，都需要对刀、调整和测量，并以确认，以保证零件的加工质量。保证零件的加工质量。2.2.数控装置和伺服系统数控装置和伺服系统数控车床与普通车床的主要区别就在于是否具有数控装置和数控车床与普通车床的主要区别就在于是否具有数控装置和伺服系统这两大部分。如果说，数控车床的检测装置相当于伺服系统这两大部分。如果说，数控车床的检测装置相当于人的眼睛，那么，数控装置相当于人的大脑，伺服系统则相人的眼睛，那么，数控装置相当于人的大脑，伺服系统则相当于人的双手。这样，就不难看出这两大部分在数控车床中当于人的双手。这样，就不难看出这两大部分在数控车床中所处的重要位置了。所处的重要位置了。上一页 下一页返回1.3数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点(1)(1)数控装置数控装置的核心是刘算机及其软件，它在数控车数控装置数控装置的核心是刘算机及其软件，它在数控车床中起床中起“指挥指挥”作用作用:数控装置接收由加工程序送来的各种信数控装置接收由加工程序送来的各种信息，并经处理和调配后，向驱动机构发出执行命令息，并经处理和调配后，向驱动机构发出执行命令;在执行过在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有程中，其驱动、检测等机构同时将有划言息反馈给数控装划言息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。置，以便经处理后发出新的执行命令。(2)(2)伺服系统伺服系统准确地执行数控装置发出的命令，通过伺服系统伺服系统准确地执行数控装置发出的命令，通过驱动电路和执行元件驱动电路和执行元件(如步进电机等如步进电机等)，完成数控装置所要求，完成数控装置所要求的各种位移。的各种位移。1.3.2 1.3.2 数控车床的特点数控车床的特点1.1.数控车床的结构特点数控车床的结构特点与普通车床相比，数控车床除具有数控系统和伺服系统外，与普通车床相比，数控车床除具有数控系统和伺服系统外，数控车床的结构还具有以下特点。数控车床的结构还具有以下特点。(1)(1)运动传动链如运动传动链如图图1-61-6所示，数控车床上有沿纵、横两个坐所示，数控车床上有沿纵、横两个坐标轴方向的运动是通过伺服系统完成，即由驱动电机、进给标轴方向的运动是通过伺服系统完成，即由驱动电机、进给丝杠、床鞍及中滑板，免去了普通车床的主轴电机、主轴箱丝杠、床鞍及中滑板，免去了普通车床的主轴电机、主轴箱一挂轮箱、进给箱、溜板箱、床鞍及中滑板的冗长的传动链，一挂轮箱、进给箱、溜板箱、床鞍及中滑板的冗长的传动链，用伺服电机直接与丝杠连接带动用伺服电机直接与丝杠连接带动上一页 下一页返回1.3数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点刀架运动，伺服电机与丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副刀架运动，伺服电机与丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副连接。另外，对于无级自动调速的数控车床连接。另外，对于无级自动调速的数控车床.其卞轴箱中较复其卞轴箱中较复杂的传动锌也变得极为简单了。杂的传动锌也变得极为简单了。(2)(2)数控车床的刀架移动一般采用滚珠丝杠副，轻拖动滚珠丝数控车床的刀架移动一般采用滚珠丝杠副，轻拖动滚珠丝杠副是数控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杠两端安装的杠副是数控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杠两端安装的滚动轴承是专用轴承，它的压力角比常用的向心推力球轴承滚动轴承是专用轴承，它的压力角比常用的向心推力球轴承要大得多。这种专用轴承配对安装，是选配的，最好在轴承要大得多。这种专用轴承配对安装，是选配的，最好在轴承出厂时就是成对的。出厂时就是成对的。(3)(3)运动副的耐磨性好，摩擦损失小，润滑充分，拖动轻便要运动副的耐磨性好，摩擦损失小，润滑充分，拖动轻便要实现高精度的加工，各运动部件在频繁的运行过程中，必须实现高精度的加工，各运动部件在频繁的运行过程中，必须动作灵敏，低速运行时无爬行。因此，对其移动副和螺旋副动作灵敏，低速运行时无爬行。因此，对其移动副和螺旋副的结构、材料等各方面均有较高要求，并多采用油雾自动润的结构、材料等各方面均有较高要求，并多采用油雾自动润滑形式。滑形式。上一页 下一页返回1.3数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点(4)(4)总体结构刚性好，抗振性好数控车床的总体结构主要指机总体结构刚性好，抗振性好数控车床的总体结构主要指机械结构，如床身、拖板、刀架等部件。只有刚性好，才能与械结构，如床身、拖板、刀架等部件。只有刚性好，才能与数控系统的高精度控制功能相匹配，否则数控系统的优势将数控系统的高精度控制功能相匹配，否则数控系统的优势将难以发挥。难以发挥。(5)(5)数控车床的冷却效果好于普通车床，具有加工冷却充分、数控车床的冷却效果好于普通车床，具有加工冷却充分、防护较严密等特点，运转时一般都处于全封闭或半封闭状态。防护较严密等特点，运转时一般都处于全封闭或半封闭状态。(6)(6)数控车床一般还配有自动排屑装置。数控车床一般还配有自动排屑装置。2.2.数控车床的加工特点数控车床的加工特点数控车床加工和普通车床加工有很多相似的地方，但是数控数控车床加工和普通车床加工有很多相似的地方，但是数控加工有其独特的特点。加工有其独特的特点。上一页 下一页返回1.3数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点(1)(1)加工精度高，加工质量稳定数控机床的加工过程是由计算加工精度高，加工质量稳定数控机床的加工过程是由计算机根据预先输人的程序进行控制的，只要信息指令正确，又机根据预先输人的程序进行控制的，只要信息指令正确，又能保证数控车床精度，就能避免因操作者技术水平的差异而能保证数控车床精度，就能避免因操作者技术水平的差异而引起的产品质量的不同。数控车床本身的重复精度较高，在引起的产品质量的不同。数控车床本身的重复精度较高，在加工同一批零件时，能保证加工的一致性并有稳定的质量。加工同一批零件时，能保证加工的一致性并有稳定的质量。另外，数控车床的加工过程不受人的体力、情绪变化的影响。另外，数控车床的加工过程不受人的体力、情绪变化的影响。(2)(2)加工能力强，柔性程度高在数控机床上加工零件，主要取加工能力强，柔性程度高在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序。加工不同的零件时，只要重新编制或修改加决于加工程序。加工不同的零件时，只要重新编制或修改加工程序就可以迅速达到加工要求，而不需调整机床或机床附工程序就可以迅速达到加工要求，而不需调整机床或机床附件适应加工零件的要求，大大缩短了更换机床硬件的技术准件适应加工零件的要求，大大缩短了更换机床硬件的技术准备时间，因此，适合多品种、单件或小批量生产。对于形状备时间，因此，适合多品种、单件或小批量生产。对于形状复杂的工件，普通机床几乎不可能完成，数控机床通过编制复杂的工件，普通机床几乎不可能完成，数控机床通过编制较复杂的程序就可以达到目的，还可用计算机辅助编程或计较复杂的程序就可以达到目的，还可用计算机辅助编程或计算机辅助加工，完成一些普通机床很难加工或根本无法加工算机辅助加工，完成一些普通机床很难加工或根本无法加工的精密复杂零件的加工。的精密复杂零件的加工。上一页 下一页返回1.3数控车床的组成及特点数控车床的组成及特点(3)(3)降低劳动强度，改善劳动条件数控车床加工过程是按事先降低劳动强度，改善劳动条件