宏程序在数控加工中编程和应用dbjg.docx
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1、烟台工程程职业技技术学院院数控技术术系数控维维护专业 008 级毕业设计计(论文文)题目:宏宏程序在在数控加加工中编编程与应应用姓名林伟伟学号指导教师师(签名名)二零一零零年十月十五日烟台工程程职业技技术学院院毕业设设计(论论文)诚信承诺诺书本人慎重重承诺:我所撰写写的设计计(论文文)轴轴类零件件的程序序设计与与数控加加工是是在老师师的指导导下自主主完成,没没有剽窃窃或抄袭袭他人的的论文或或成果。如如有剽窃窃、抄袭袭,本人人愿意为为由此引引起的后后果承担担相应责责任。毕业论文文(设计计)的研研究成果果归属学学校所有有。学生(签签名):20100年10月15日目录摘要4一、数控控系统与与数控机机
2、床技术术发展趋趋势5数控技技术的发发展趋势势5二、数控控机床主主轴结构构6高速加加工对机机床主轴轴的要求求6主轴的的结构7三、数控控机床主主轴的故故障分析析与维修修9四、数控控机床运运行中主主轴的异异常及案案例 133主轴发发热现象象 133主轴出出现异常常噪音或或振动13切削时时主轴出出现停转转或旋转转不稳现现象13结论15谢语15参考文献献16数控机床床主轴部部件及其其维护林伟摘要随着电子子技术和和自动化化技术的的发展,数控技技术的应应用越来来越广泛泛。数控控机床的的主轴技技术也是是相当的的重要,但但往往也也会出现现故障,外此给给操作人人员带来来便,为了发发挥数控控机床的的使用效效率,本文
3、中中介绍了了数控机机床主轴轴部件及及其对它它的故障障分析和和解决的的方法,结合原原理图来来加以说说明。关键词:数控技技术,主主轴部件件,故障障诊断。一、数控控系统与与数控机机床技术术发展趋趋势数控技技术的发发展趋势势数控技术术的应用用不但给给传统制制造业带带来了革革命性的的变化,使使制造业业成为工工业化的的象征,而而且随着着数控技技术的不不断发展展和应用用领域的的扩大,他他对国计计民生的的一些重重要行业业的发展展起着越越来越重重要的作作用。从从目前世世界上数数控技术术发展的的趋势来来看,主主要有如如下几个个方面:1.高精精度、高高速度的的发展趋趋势尽管十多多年前就就出现高高精度高高速度的的趋势
4、,但但是科学学技术的的发展是是没有止止境的,高高精度、高高速度的的内涵也也在不断断变化,目目前正在在向着精精度和速速度的极极限发展展。效率、质质量是先先进制造造技术的的主体。高高速、高高精加工工技术可可极大地地提高效效率,提提高产品品的质量量和档次次,缩短短生产周周期和提提高市场场竞争能能力。为为此日本本先端技技术研究究会将其其列为5大现代代制造技技术之一一,国际际生产工工程学会会将其确确定为21世纪的的中心研研究方向向之一。在在轿车工工业领域域,年产产30万辆的的生产节节拍是40秒/辆,而而且多品品种加工工是轿车车装备必必须解决决的重点点问题之之一;在在航空和和宇航工工业领域域,其加加工的零
5、零部件多多为薄壁壁和薄筋筋,刚度度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料掏空的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。2. 轴轴联动加加工和复复合加工工机床快快速发展展采用5轴轴联动对对三维曲曲面零件件的加工工,可用用刀具最最佳几何何形状进进行切削削,不仅仅光洁度度高,而而且效率率也大幅幅度提高高。一般般认为,1台5轴联动动机床的的效率可可以等于于2台3轴联动动机床,特特别是使使用立方方氮化硼
6、硼等超硬硬材料铣铣刀进行行高速铣铣削淬硬硬钢零件件时,5轴联动动加工可可比3轴联动动加工发发挥更高高的效益益。但过过去因5轴联动动数控系系统、主主机结构构复杂等等原因,其其价格要要比3轴联动动数控机机床高出出数倍,加加之编程程技术难难度较大大,制约约了5轴联动动机床的的发展。当当前由于于电主轴轴的出现现,使得得实现5轴联动动加工的的复合主主轴头结结构大为为简化,其其制造难难度和成成本大幅幅度降低低,数控控系统的的价格差差距缩小小。因此此促进了了复合主主轴头类类型5轴联动动机床和和复合加加工机床床(含55面加工工机床)的的发展。3.智能能化、开开放式、网网络化成成为当代代数控系系统发展展的主要要
7、趋势21世纪纪的数控控装备将将是具有有一定智智能化的的系统,智智能化的的内容包包括在数数控系统统中的各各个方面面:为追追求加工工效率和和加工质质量方面面的智能能化,如如加工过过程的自自适应控控制,工工艺参数数自动生生成;为为提高驱驱动性能能及使用用连接方方便的智智能化,如如前馈控控制、电电机参数数的自适适应运算算、自动动识别负负自动选选定模型型、自整整定等;简化编编程、简简化操作作方面的的智能化化,如智智能化的的自动编编程、智智能化的的人机界界面等;还有智智能诊断断、智能能监控方方面的内内容、方方便系统统的诊断断及维修修等。为为解决传传统的数数控系统统封闭性性和数控控应用软软件的产产业化生生产
8、存在在的问题题。目前许多多国家对对开放式式数控系系统进行行研究,数数控系统统开放化化已经成成为数控控系统的的未来之之路。所所谓开放放式数控控系统就就是数控控系统的的开发可可以在统统一的运运行平台台上,面面向机床床厂家和和最终用用户,通通过改变变、增加加或剪裁裁结构对对象(数数控功能能),形形成系列列化,并并可方便便地将用用户的特特殊应用用和技术术诀窍集集成到控控制系统统中,快快速实现现不同品品种、不不同档次次的开放放式数控控系统,形形成具有有鲜明个个性的名名牌产品品。目前前开放式式数控系系统的体体系结构构规范、通通信规范范、配置置规范、运运行平台台、数控控系统功功能库以以及数控控系统功功能软件
9、件开发工工具等是是当前研研究的核核心。网网络化数数控装备备是近两两年国际际著名机机床博览览会的一一个新亮亮点。数数控装备备的网络络化将极极大地满满足生产产线、制制造系统统、制造造企业对对信息集集成的需需求,也也是实现现新的制制造模式式如敏捷捷制造、虚虚拟企业业、全球球制造的的基础单单元。国国内外一一些著名名数控机机床和数数控系统统制造公公司都在在近两年年推出了了相关的的新概念念和样机机,反映映了数控控机床加加工向网网络化方方向发展展的趋势势。二、数控控机床主主轴结构构高速加加工对机机床主轴轴的要求求高速加工工对机床床主轴系系统不仅仅要求转转速高,输输出的扭扭矩和功功率要大大,还要要求具有有较高
10、的的主轴回回转精度度和在高高速运转转中保持持具有良良好的刚刚度、抗抗震性及及热稳定定性。目目前,国国际上工工业发达达国家生生产的高高速加工工中心主主轴最高高转速高高达20000010000000r/mmin,国内内中小型型加工中中心、数数控铣床床的主轴轴最高转转速也达达4000060000r/minn。实际际应用中中主要有有两类高高速主轴轴:一类类是具有有零传动动的高速速电主轴轴,这类类主轴因因采用电电机和机机床主轴轴一体化化的结构构,并经经过精确确的动平平衡校正正,因此此具有良良好的回回转精度度和稳定定性,但但对输出出的扭矩矩和功率率有所限限制;另另一类是是以变频频主轴电电机与机机械变速速机
11、构相相结合的的主轴,这这类主轴轴输出的的扭矩和和功率要要大得多多,但相相对来说说回转精精度和平平稳性要要差一点点,因此此对于这这类主轴轴来说,如何正确地设计机床主轴及其组件对机床加工精度的影响是至关重要的。主轴的的结构1.主轴轴轴承主要有三三种形式式:前支撑撑采用双双列短圆圆柱滚子子轴承和和60角接触触双列向向心推力力球轴承承组合。后后支撑采采用成对对向心推推力球轴轴承。此配置可可提高主主轴的综综合刚度度,并可可以满足足强力切切削的要要求。前轴承承采用高高精度双双列向心心推力球球轴承,向向心推力力球轴承承具有良良好的高高速性,但但它的承承载能力力小,只只适于高高速、轻轻载、精精密的数数控机床床
12、的主轴轴。双列列和单列列圆锥滚滚子轴承承,这种种轴承径径向和轴轴向的刚刚度都很很高,能能承受重重载荷,尤其其是可承承受较强强的动载载荷。安安装、调调整性能能好,但但主轴转转速受到到限制,主主轴的精精度也受受到影响响,所以以只能用用在中等等精度、低低速、重重载的数数控主轴轴上。2.主轴轴拉杆自自动装刀刀系统在加工中中心和高高速数控控铣床中中刀具安安装势必必采用自自动装刀刀机构。由由预紧弹弹簧控制制轴向拉拉力,再再由气压压、液压压或机械械螺杆等等执行机机构实现现松刀和和夹刀动动作的拉拉杆机构构 (如图 5)。执行行机构有有与主轴轴一同旋旋转的随随动单元元,也有有不随主主轴旋转转的分离离型结构构,前
13、者者结构比比较紧凑凑,复杂杂程度高高,后者者结构简简单,成成本低,但但占用空空间较大大。另外外,为了了提高刀刀具重复复安装精精度,减减少刀具具锥柄和和主轴锥锥孔非正正常接合合,在自自动装刀刀系统中中必须设设置主轴轴准停机机构和用用以清洁洁刀具锥锥柄、主主轴锥面面的吹气气或喷液液的机构构。图 5 KX7714主主轴结构构1.压缩缩空气管管 2.活塞 3.双沟锁锁紧螺母母 4.碟形弹弹簧 5.拉杆6.主轴轴7.主轴轴套筒 8.主轴内内冷却环环 9.刀具拉拉钉 100.挡油油法兰3.主轴轴准停装装置在换刀时时,刀柄柄上的键键槽要对对准主轴轴的端面面键。这这就是准准确定位位功能。由于主轴轴在固定定的圆
14、周周位置上上换刀,使使得刀柄柄与主轴轴相对位位置的一一致性,同同时也减减少了被被加工孔孔的尺寸寸的分散散度。主轴准停停是当主主轴要停停车换刀刀时,发发出降速速信号,主主轴箱自自动改变变传动路路线,使使主轴转转换到最最低速运运转。经经数秒延延时后,接接通无触触电开关关,当凸凸轮上的的感应片片对准触触点开关关时,发发出准停停信号,立立即切断断主电机机电源,脱脱开与主主轴相连连的传动动链系,以以排除传传动系统统中大部部分旋转转零件的的惯性对对主轴准准停的影影响。使使主轴作作低速惯惯性空转转,再经经过短暂暂延时,接接通压力力油,使使活塞带带着定位位滚子向向上运动动,并压压紧凸轮轮块的外外表面。当当凸轮
15、的的V形缺口口对准滚滚子时,滚滚子进槽槽,使主主轴准确确停止,同同时限位位开关发发出已准准停信号号。如果果在规定定时间内内没发出出已完成成准停信信号,这这时要重重新发出出定位信信号,并并重复上上述动作作。然后后活塞退退回到释释放位置置,行程程开关发发出相应应信号。三、数控控机床主主轴的故故障分析析与维修修开机后后,不论论输入指指令,主主轴仅仅仅出现底底速旋转转,实际际转速无无法达到到指定值值。分析与处处理过程程:在数数控机床床上,主主轴转速速的控制制,一般般是数控控系统根根据不同同的S代码,输输出不同同的主轴轴转速模模拟量值值,通过过主轴驱驱动器实实现主轴轴变速的的。在本机床床上,检检查主轴轴
16、驱动器器无报警警,而主主轴出现现底速旋旋转,可可以基本本确认主主轴驱动动器无故故障。根据故障障现象,为为了确定定故障部部位,利利用万用用表测量量系统的的主轴模模拟量输输出,发发现在不不同的SS*指令下下,其值值改变,由由此确认认数控系系统工作作正常。分析主轴轴驱动器器的控制制特点,主主轴的旋旋转除需需要模拟拟量输入入外,作作为最基基本的输输入信号号还需要要给定旋旋转方向向。在确认主主轴驱动动器模拟拟量输入入正确的的前提下下,进一一步检查查主轴转转向信号号,发现现其输入入模拟量量的极性性与主轴轴转向的的输入信信号不一一致;交交换模拟拟量的极极性后重重新开机机,故障障排除,主主轴可以以正常旋旋转。
17、主轴在在高速旋旋转时,出现异异常振动动的故障障维修。分析与处处理过程程:数控机机床的振振动与机机械系统统的设计计、安装装、调整整以及机机械系统统的固有有频率、主主轴系统统的固有有频率等等因数有有关,其其原因通通常比较较复杂。但在本机机床上,由由于故障障前交流流主轴驱驱动系统统工作正正常,可可以在高高速下旋旋转:而而主轴在在超过30000r/minn时,在在任意转转速下振振动均存存在,可可以排除除机械共共振的原原因。检查机床床机械传传动系统统的安装装与连接接,未发发现异常常,而在在脱开主主轴电动动机与主主轴机床床的连接接后,从从控制面面板上观观察主轴轴转速、转转矩显示示,发现现其值有有较大的的变
18、化,因因此初步步判定故故障在主主轴驱动动系统的的电器部部分。通通过对主主轴驱动动部分的的电器原原理图的的分析(如图1-1所示),再仔细细检查机机床的主主轴驱动动系统连连接,最最终发现现该机床床的主轴轴驱动器器的接地地线连接接不良,将将接地线线重新连连接后,机机床恢复复正常。图1-11主轴驱驱动部分分的电器器原理图图在自动动加工时时,发现现机床不不执行螺螺纹加工工程序。分析与处处理过程程:数控控车床加加工螺纹纹,其实实质是主主轴的转转角与Z轴进给给之间进进行的插插补。主主轴的角角度位移移是通过过主轴编编码器进进行测量量的。在本机床床上,由由于主轴轴能正常常旋转与与变速,分分析故障障原因主主要有以
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