机电系数控机床应用与未来分析毕业论文dfxz.docx
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1、数控钻床 数控机床床应用与与未来发发展摘 要要 随着数数控加工工的日益益成熟越越来越多多的零件件产品都都用数控控机床来来加工,因此如如何改进进数控加加工的工工艺问题题就越来来越重要要。在数数控机床床上由于于机床空空间及机机床的其其他局限限了数控控加工的的灵活性性,这样样就要求求我们要要懂得如如何改进进加工工工艺,提提高数控控机床的的应用范范围和加加工性能能。从而而达到提提高生产产效率和和产品质质量。数控加工工作为一一种高效效率高精精度的生生产方式式,尤其其是形状状复杂精精度要求求很高的的模具制制造行业业,以及及成批大大量生产产的零件件。因此此数控加加工在航航空业、电电子行业业还有其其他各行行业
2、都广广泛应用用。然而而在数控控加工从从零件图图纸到做做出合格格的零件件需要有有一个比比较严谨谨的工艺艺过程,必必须合理理安排加加工工艺艺才能快快速准确确的加工工出合格格的零件件来,否否则不但但浪费大大量的时时间,而而且还增增加劳动动者的劳劳动强度度,甚至至还会加加工出废废品来。一般数控控机床的的加工工工艺和普普通机床床的加工工工艺是是大同小小异的,只只是数控控机床能能够通过过程序自自动完成成普通机机床的加加工动作作,减轻轻了劳动动者的劳劳动强度度,同时时能比较较精准的的加工出出合格的的零件。由由于数控控加工整整个加工工过程都都是自动动完成的的,因此此要求我我们在加加工零件件之前就就必须把把整个
3、加加工过程程有一个个比较合合理的安安排,其其中不能能出任何何的差错错,否则则就会产产生严重重的后果果。目 录摘要.(1)前言.(3)第一章 数控控车床的的基本组组成和工工作原理理.(55)1.1 任务准准备.(5) 1.1.11 机床床结构.(6)1.2 工作原原理.(8)1.3 数控车车床的分分类.(7)1.4 数控车车床的性性能指标标.(88)1.5 数控车车床的特特点.(10)第二章 数控控车床编编程与操操作.(113)2.1 数控车车床概述述.(133) 2.11.1数数控车床床的组. (13) 2.11.2数数控车床床的机械械构成. (13)2.1.3数控控系统. (144) 2.1
4、1.4数数控车床床的特点点.(115) 2.11.5数数控车床床的分类类. (115)2.1.6数控控车床(CCJK661533)的主主要技术术. (115)2.1.7数控控车床(CCJK661533)的润润滑. (166)2.2 数控车车床的编编程方法法.(177)2.2.1设定定数控车车床的机机床坐标标系. (118)2.2.2设定定数控车车床的工工件坐标标系. (119)第三章 数控控车床加加工工艺艺分析.(233)3.1 零件图图样分析析. .(233)3.2 工艺分分析.(24)3.3 车孔的的关键技技术.(24)3.4 解决排排屑问题题.(255)3.5 加工方方法.(25)第四章
5、 当前前数控机机床技术术发展趋趋势.(229)4.1 是精密密加工技技术有所所突破.(229)4.2 是技术术集成和和技术复复合趋势势明显.(229)结束语.(331) 参考文文献.(333)致谢.(35)前 言高速加工工技术发发展迅速速,在高高档数控控机床中中得到广广泛应用用。应用用新的机机床运动动学理论论和先进进的驱动动技术,优优化机床床结构,采采用高性性能功能能部件,移移动部件件轻量化化,减少少运动惯惯性。在在刀具材材料和结结构的支支持下,从从单一的的刀具切切削高速速加工,发发展到机机床加工工全面高高速化,如如数控机机床主轴轴的转速速从每分分钟几千千转发展展到几万万转、几几十万转转;快速
6、速移动速速度从每每分钟十十几米发发展到几几十米和和超过百百米;换换刀时间间从十几几秒下降降到100秒、33秒、11秒以下下,换刀刀速度加加快了几几倍到十十几倍。应应用高速速加工技技术达到到缩短切切削时间间和辅助助时间,从从而实现现加工制制造的高高质量和和高效率率。第一章 数控控车床的的基本组组成和工工作原理理1.1任任务准备备1.1.1 机机床结构构数控机床床一般由由输入输输出设备备、CNNC装置置(或称称CNCC单元)、伺伺服单元元、驱动动装置(或或称执行行机构)、可可编程控控制器PPLC及及电气控控制装置置、辅助助装置、机机床本体体及测量量反馈装置置组成。如下图是数控机床的组成框图。电 气
7、 回 路辅 助 装 置PLC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馈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 图1-1机床床机构机床本本体数控机床床的机床床本体与与传统机机床相似似,由主主轴传动动装置、进进给传动动装置、床床身、工工作台以以及辅助助运动装装置、液液压气动动系统、润润滑系统统、冷却却装置等等组成。但但数控机机床在整整体布局局、外观观造型、传传动系统统、刀具具系统的的结构以以及操作作机构等等方面都都已发生生了很大大的变化化,这种种变化的的目的是是为了满满足数控控机床的的要求和和充分发发挥数控控机床的的特点。CNCC单元CNC单单元是数数控机
8、床床的核心心,CNNC单元元由信息息的输入入、处理理和输出出三个部部分组成成。CNNC单元元接受数数字化信信息,经经过数控控装置的的控制软软件和逻逻辑电路路进行译译码、插插补、逻逻辑处理理后,将将各种指指令信息息输出给给伺服系系统,伺伺服系统统驱动执执行部件件作进给给运动。输入/输出设备输入装置置将各种种加工信信息传递递于计算算机的外外部设备备。在数数控机床床产生初初期,输输入装置置为穿孔孔纸带,现现已淘汰汰,后发发展成盒盒式磁带带,再发发展成键键盘、磁磁盘等便便携式硬硬件,极大方便便了信息息输入工工作,现现通用DDNC网网络通讯讯串行通通信的方方式输入入。输出指输输出内部部工作参参数(含含机
9、床正正常、理理想工作作状态下下的原始始参数,故故障诊断断参数等等),一一般在机机床刚工工作状态态需输出出这些参参数作记记录保存存,待工工作一段段时间后后,再将将输出与与原始资资料作比比较、对对照,可可帮助判判断机床床工作是是否维持持正常。伺服单单元伺服单元元由驱动动器、驱驱动电机机组成,并并与机床床上的执执行部件件和机械械传动部部件组成成数控机机床的进进给系统统。它的的作用是是把来自自数控装装置的脉脉冲信号号转换成成机床移移动部件件的运动动。对于于步进电电机来说说,每一一个脉冲冲信号使使电机转转过一个个角度,进进而带动动机床移移动部件件移动一一个微小小距离。每每个进给给运动的的执行部部件都有有
10、相应的的伺服驱驱动系统统,整个个机床的的性能主主要取决决于伺服服系统。驱动装装置驱动装置置把经放放大的指指令信号号变为机机械运动动,通过过简单的的机械连连接部件件驱动机机床,使使工作台台精确定定位或按按规定的的轨迹作作严格的的相对运运动, 最后加加工出图图纸所要要求的零零件。和和伺服单单元相对对应,驱驱动装置置有步进进电机、直直流伺服服电机和和交流伺伺服电机机等。伺服单元元和驱动动装置可可合称为为伺服驱驱动系统统,它是是机床工工作的动动力装置置,CNNC装置置的指令令要靠伺伺服驱动动系统付付诸实施施,所以以,伺服服驱动系系统是数数控机床床的重要要组成部部分。可编程程控制器器可编程控控制器 (P
11、CC,Prrogrrammmablle Conntroolleer) 是一种种以微处处理器为为基础的的通用型型自动控控制装置置,专为为在工业业环境下下应用而而设计的的。由于于最初研研制这种种装置的的目的是是为了解解决生产产设备的的逻辑及及开关控控制, 故把称称它为可可编程逻逻辑控制制器( PLCC, PProggrammmabble Loogicc Coontrrolller)。当PPLC用用于控制制机床顺顺序动作作时,也也可称之之为编程程机床控控制器( PMMC, Proograammaablee MMachhinee CConttrolllerr )。PPLC己己成为数数控机床床不可缺缺少
12、的控控制装置置。CNNC和PPLC协协调配合合,共同同完成对对数控机机床的控控制。测量反反馈装置置测量装置置也称反反馈元件件,包括括光栅、旋旋转编码码器、激激光测距距仪、磁磁栅等。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馈给CNC装置,供CNC装置与指令值比较产生误差信号,以控制机床向消除该误差的方向移动。1.2工工作原理理使用数控控机床时时,首先先要将被被加工零零件图纸纸的几何何信息和和工艺信信息用规规定的代代码和格格式编写成成加工程程序; 然后将将加工程程序输入入到数控控装置,按按照程序序的要求求,经过过数控系系统信息息处理、 分配,使使各坐标标移动若若干个最
13、最小位移移量,实实现刀具具与工件件的相对对运动,完完成零件件的加工工。1.3数数控车床床的分类类数控车床床的品种种和规格格繁多,一一般可以以用下面面三种方方法分类类。按控制制系统分分目前市面面上占有有率较大大的有法法拉克、华华中、广广数、西西门子、三三菱等。按运动动方式分分类点位控控制数控控机床点位/直线控控制数控控机床连续控控制数控控机床按控制制方式分分类 按控制制方式分分类可以以分为开开环控制制数控机机床、闭闭环控制制数控机机床和半半闭环控控制数控控机床。1.4数数控车床床的性能能指标主要规规格尺寸寸数控车床床主要有有床身与与刀架最最大回转转直径、最最大车削削长度、最最大车削削直径等等。主
14、轴系系统 数控车车床主轴轴采用直直流或交交流电动动机驱动动,具有有较宽调调速范围围和较高高回转精精度,主主轴本身身刚度与与抗振性性比较好好。现在在数控机机床主轴轴普遍达达到50000100000rrmiin甚至至更高的的转速,对对提高加加工质量量和各种种小孔加加工极为为有利;主轴可可以通过过操作面面板上的的转速倍倍率开关关调整转转速;在在加工端端面时主主轴具有有恒线切切削速度度(恒线线速单位位:mmm/miin),是是衡量车车床的重重要性能能指标之之一。进给系系统 该该系统有有进给速速度范围围、快速速(空行行程)速速度范围围、运动动分辨率率(最小小移动增增量)、定定位精度度和螺距距范围等等主要
15、技技术参数数。进给速度度是影响响加工质质量、生生产效率率和刀具具寿命的的主要因因素,直直接受到到数控装装置运算算速度、机机床动特特性和工工艺系统统刚度限限制。数数控机床床的进给给速度可可达到110330mminn其中最最大进给给速度为为加工的的最大速速度,最最大快进进速度为为不加工工时移动动的最快快速度,进进给速度度可通过过操作面面板上的的进给倍倍率开关关调整。脉冲当量量(分辨辨率)是是CNCC重要的的精度指指标。有有其两个个方面的的内容,一一是机床床坐标轴轴可达到到的控制制精度(可以控控制的最最小位移移增量),表示示CNCC每发出出一个脉脉冲时坐坐标轴移移动的距距离,称称为实际际脉冲当当量或
16、外外部脉冲冲当量;二是内内部运算算的最小小单位,称称之为内内部脉冲冲当量,一一般内部部脉冲当当量比实实际脉冲冲当量设设置得要要小,为为的是在在运算过过程中不不损失精精度,数数控系统统在输出出位移量量之前,自自动将内内部脉冲冲当量转转换成外外部脉冲冲当量。实际脉冲冲当量决决定于丝丝杠螺距距、电动动机每转转脉冲数数及机械械传动链链的传动动比,其其计算公公式为数控机床床的加工工精度和和表面质质量取决决于脉冲冲当量数数的大小小。普通通数控机机床的脉脉冲当量量,般为为0.0001mmm,简简易数控控机床的的脉冲当当量一般般为0.01mmm,精精密或超超精密数数控机床床的脉冲冲当量一一般为00.00001
17、mmm,脉脉冲当量量越小,数数控机床床的加工工精度和和表面质质量越高高。 定位精精度和重重复定位位精度,定定位精度度是指数数控机床床各移动动轴在确确定的终终点所能能达到的的实际位位置精度度,其误误差称为为定位误误差。定定位误差差包括伺伺服系统统、检测测系统、进进给系统统等的误误差,还还包括移移动部件件导轨的的几何误误差等。它它将直接接影响零零件加工工的精度度。重复复定位精精度是指指在数控控机床上上,反复复运行同同一程序序代码,所所得到的的位置精精度的一一致程度度。重复复定位精精度受伺伺服系统统特性、进进给传动动环节的的间隙与与刚性以以及摩擦擦特性等等因素的的影响。一一般情况况下,重重复定位位精
18、度是是呈正态态分布的的偶然性性误差,它它影响一一批零件件加工的的一致性性,是一一项非常常重要的的精度指指标。一一般数控控机床的的定位精精度为00.0001mmm,重复复定位精精度为00.0005mmm。刀具系系统数控车床床包括刀刀架工位位数、工工具孔直直径、刀刀杆尺寸寸、换刀刀时间、重重复定位位精度各各项内容容。加工工中心刀刀库容量量与换刀刀时间直直接影响响其生产产率,换换刀时间间是指自自动换刀刀系统,将将主轴上上的刀具具与刀库库刀具进进行交换换所需要要的时间间,换刀刀一般可可在520ss的时间间内完成成。 数控机机床性能能指标还还有电机机、冷却却系统、机机床外形形尺寸、机机床重量量等。1.5
19、数数控车床床的特点点与普通车车床相比比,数控控车床具具有以下下几个特特点:适应性性强由于数控控机床能能实现多多个坐标标的联动动,所以以数控机机床能加加工形状状复杂的的零件,特特别是对对于可用用数学方方程式和和坐标点点表示的的零件,加加工非常常方便。更更换加工工零件时时,数控控机床只只需更换换零件加加工的NNC程序序。加工质质量稳定定对于同一一批零件件,由于于使用同同一机床床和刀具具及同一一加工程程序,刀刀具的运运动轨迹迹完全相相同这就就保证了了零件加加工的一一致性好好,且质质量稳定定。效率高高数控机床床的主轴轴转速及及进给范范围比普普通机床床大。目目前数控控机床最最高进给给速度可可达到1100
20、mm/miin以上上,最小小分辨率率达0.01uum。一一般来说说,数控控机床的的生产能能力约为为普通机机床的三三倍,甚甚至更高高。数控控机床的的时间利利用率高高达900,而而普通机机床仅为为30500。精度高高数控机床床有较高高的加工工精度,一一般在00.0005mmm0.1mmm之间。数数控机床床的加工工精度不不受零件件复杂程程度的影影响,机机床传动动链的反反向齿轮轮间隙和和丝杠的的螺距误误差等都都可以通通过数控控装置自自动进行行补偿。因因此,数数控机床床的定位位精度比比较高。减轻劳劳动强度度在输入程程序并启启动后,数数控机床床就自动动地连续续加工,直直至完毕毕。这样样就简化化了工人人的操
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