2023年数控加工工艺精品讲义.pdf

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1、数控加工工艺教案 1/43 第一章 数控加工技术概括 备课人：学习本课程的目的 1.认识数控机床的产生；2.认识数控机床的发展;课程的主要内容:1-1 数控机床的产生与发展 1.数控机床的产生 1.1 数控加工技术的内容 （1）零件的加工工艺剖析依据零件的材质、几何容貌、加工精度等要求，确立数控机 床及刀具的选型（机床的数控轴数目、数控轴的控制形式，刀具的形式如球 形刀、平底刀、锥形刀及鼓形刀等，刀具的材质）、并制定相应的工艺方案。（2）零件的几何建模依据零件的实体模型、工程设计图纸或 CAD 文件等 成立零件待加工表面的曲面模型（参数化描绘）。*主要用到图形学、计算机协助图形学方面的知识，多

2、采纳贝齐尔（Bezier）曲面、B 样条曲面或非平均有理 B 样条（NURBS）曲面进行曲面描绘。*波及的主要问题有：曲面的拟合精度、曲面的裁剪、曲面片的拼接与偏置、曲面片的过渡与求交等。*清华大学（孙家广），浙江大学（石教英、谭建荣、柯映林），北京航空航天大学（唐荣锡、朱心雄），电子科技大学（叶尚辉）等。（3）加工过程规划加工环节规划（如粗加工，精加工环节），刀具轨迹规划（粗加工刀具轨迹规划，精加工刀具轨迹规划）等。*波及的重要问题：刀具轨迹的规划方法，工件加工精度的控制，刀具与工件的干预 查验（切触干预、刀底干预和刀杆干预），刀具的改换，刀具位姿的作业空间查验，加工路径长度的控制，机床进给

3、速率的选定等。（4）刀具轨迹的生成依据加工过程规划确立刀位数据（刀具的位姿数 数控加工工艺教案 2/43 据）。（5）加工过程坊真对（2）（4）过程进行计算机图形实体仿真、或刀具轨迹仿真。（6）机床运动指令生成由刀位数据以及其余的有关功能（如换刀、刀具主轴控制、加 工过程中的查验及冷却润滑等协助功能要求）生成机床的运动指令。（7）生成有效的加工代码依据机床运动指令生成相应的 G 代码与 M 代码。（8）数控系统接收、解说加工代码，形成机床伺服轴及其余功能零件的 运动控制信号。（9）伺服驱动系统接受运动控制信号，功率放大，驱动机床伺服轴运动。（10）机床主机在各伺服轴及有关功能零件的协调运动前提

4、下，驱动刀 具达成零件曲 数控加工工艺教案 3/43 2.数控机床的发展 P1、2 数控加工工艺教案 4/43 1-2 数控加工的特点及合用对象 学习本课程的目的 1.数控加工的特点及主要技术指标课程内容 1加工的特点:（1）拥有复杂形状加工能力因为刀具自由度许多、其运动能够随意控制，数控加工能够达成一般加工方法难以或没法达成的复杂型面零件的加工作业。（2）加工质量好采纳数字程序控制实现自动加工，清除了人工操作带来 的偏差要素。别的，加工偏差还可以够经过数控系统由软件进行赔偿与校订。所以，数控加工获取很好的加工质量。（3）加工效率高数控机床在达成软件编程后，可自动控制刀具及各样辅 助操作的运动

5、。零件在一次装卡后，刀具几乎能够达成不一样部位的加工作业。所以，加工的效率较高；特别是在加工复杂型面零件时，与一般机床对比拥有更高的效率。2合用的对象:（1）拥有复杂形状零件的加工如模具型腔、水轮机叶轮、航空发动机叶 片、飞翔器机 翼等容貌复杂、加工精度要求较高的零件。（2）惯例零件的加工需进行多种工序联合加工的零件，公差带小、交换 性高及精度要求高的零件，采纳一般机床加工需设计、制造复杂工装的零件等。2.数控编程技术的发展 （1）APT 数控加工语言 20 世纪 50 年月美国的麻省理工学院（MIT）设计 出第一种用于机械零件数控加工程序编制语言 APT；后来，MIT 又组织美国各大飞 体制

6、造公司共同开发了 APT-。到 60 年月，在 APT-的基础上开发出的 APT-进入实质应用。随后，结共计算机技术、图形学技术以及计算几何技术的发展，经过多次的改正充分和完美，又接踵发展成为 APT-、APT AC 和 APT-/SS。经过历次的版本更新，APT 由最先功能相对单调的数控加工编程语言发展成为集 设计制造一体化的数控编程加工系统。（2）APT 衍生数控加工语言在 APT 语言的基础上，世界各国依据自己的 数控加工工艺教案 5/43 需要开发了有必定特点和专用性更强的 APT 衍生语言。如美国的 ADAPT、德国的 EXAPT、日本的 HAPT、英国的 FAPT、法国的 IFAP

7、T 及我国的 EAPT 等。（3）CAD/CAM 数控加工系统 1972 年，美国洛克西德-加利福尼亚飞体制 造公司第一研制成功集计算机协助设计、画图仪及数控加工程序编制于一体的 CADCAM 系统。标记着 CAD/CAM 一体化时代的到来。1975 年，法国答索飞体制造公司引进了 CADCAM 系统，CALLBRB 增添了二维设计和画图功能。1978 年在进一步扩 充 和开发的基础上，推出了 CATIA 系统。此后此后，数控编程系统进入了 CAD/CAM 一体化时代。（4）应用较为宽泛的数控编程系统 APT-/SS、CADCAM、CATLA、EUKLID、UG、INTERGRAPH、PRO/

8、ENGINEERING以及 MASTERCAM等。国内也推出了 NPU/GNCP、INTECAD 等系统。3.数控编程的重点技术（1）复杂零件的几何建模目的：依据图纸或零件特点点数据成立知足精度要求的 零件的几何模型。（2）加工方案与加工参数的选择目的：选用适合的加工机床、加工刀具 组合以及合理的加工工艺。（3 刀具轨迹规划与路径生成目的：获取知足精度要求、拥有较高加工 效率、且能够同时知足工件及刀具与机床安全性的刀具运动路径和刀位数据。（4）数控加工过程仿真目的：对数控加工的过程进行计算机仿真模拟，对加工方案、加工工艺，特别是刀具路径以及安全性进行查验。（5）数控机床的后置办理目的：将生成的

9、刀位数据变换为详细的机床加 工数据。数控加工工艺教案 6/43 第三节 数控机床的工作原理及构成 备课人：边秀芳 教 学 方 法：板书、讲解 教课目的及要求：掌握数控机床的工作原理 数控机床的原理及构成 教 学 重 难 点：初步认识数控车床是如何工作的 导 入 新 课：同学们，大家好，我们学习的是数控机床，有没有人知道数控机 床是个什 么东西，大家必定会说，加工工件的机器。还有呢，此刻我们就正式开 始 学习数控机床的工作原理以及它的构成 讲解新课：一、数控机床的工作原理 数控机床的工作原理 图样程序数控装置伺服机构机床 本 体 工件（1）、依据零件图样进行各项准备。（2）、按规定格式编制 出加

10、工程序。（3）、将加工程序以代码形式完好记录在信息介质上。（4）、将代码转变成电信号输出。（5）、数控装置将结果以脉冲信号形式向伺服系统发出履行信号。（6）、伺服系统向履行电机驱动机床进给机构发出严格指令。二、数控机床的构成 控制装置数控装置伺服机构协助控制装机床本体检测装置图 1-1 数控机床构成表示图 1.控制介质 纸带、磁带、磁盘、键盘 控制介质上储存着加工零件所需要的所有操作信息和刀具相对工件的挪动信息.2、数控装置 数控装置是由专用计算机或通用计算机所构成。控制系统的主要作用是对输入的零件加工程序进行数字运算和逻辑运算，而后向伺 服系统发出控制信号。3、伺服机构 伺 服系统的主要作用

11、是依据数控系统发出的控制信号驱动履行元件运动。4、协助控制装置 协助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压零件之间的强电控制装 置。5、检测反应装置 检测反应装置将数控机床各个坐标轴的实质位移量、速度参数检测出来，变换成电信 号，并反应到机床的数控装置中。6、机床本体 机床本体是数控机床的主体，是用于达成各样切削加工的机械部分，包含主运动零件、进给运动履行零件和床身、立柱、支承零件等。数控加工工艺教案 7/43 第四节 数控机床的分类及应用 备课人:边秀芳 教课目的:1.掌握数控机床的分类方法 2.掌握数控机床的分类 .3.掌握数控机床坐标系 4.掌握数控机床机械构造特点 一、按工艺用途分类

12、1一般数控机床 最一般的数控机床有钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿轮加工机床。2数控加工中心 加工中心是在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置，构成一种带自动换刀装置的数控机床。二、按加工路线分类 1点位控制机床 刀具与工件相对挪动时，只控制从一点运动到另一点的正确性，而不考虑两点之间的路径和方向。2直线控制机床 刀具与工件相对挪动时，除控制从起点刀终点的正确立位外，还要保证平 数控加工工艺教案 8/43 行于坐标轴的直线切削运动。3轮廓控制机床 刀具与工件相对运动时，能对两个或两个以上坐标轴的运动同时进行控制。三、按可控制联动的坐标轴数分类 数控机床可控制联动的坐标轴数是指数控装置控制几

13、个伺服电动机同时驱动机床挪动零件运动的坐标轴数目。1两坐标联动 数控机床能同时控制两个坐标轴联动，即数控装置同时控制 X 和 Z 方向运 动，可用于加工各样曲线轮廓的展转体类零件。2三坐标联动 数控机床能同时控制三个坐标轴联动，此时，铣床称为三坐标数控铣床，可用于加工曲面零件。3两轴半坐标联动 数控机床自己有三个坐标能作三个方向的运动，但控制装置只好同时控制两个坐标联动，而第三个坐标只好作等距周期挪动。4多坐标联动 能同时控制四个以上坐标轴联动的数控机床，多坐标数控机床的构造复杂、精度要求高、程序编制复杂，主要应用于加工形状复杂的零件。四、按控制方式分类 1开环控制数控机床 开环控制数控机床系

14、统中没有检测反应装置，不检测运动的实质地点，没有地点反应信号。指令信息在控制系统中单方向传递，不反应。2全闭环控制数控机床 安装在工作台上的检测元件将工作台实质位移量反应到计算机中，与所要求的地点指令进行比较，用比较的差值进行控制，直到差值除去为止。数控加工工艺教案 9/43 3半闭环控制数控机床 半闭环控制系统采纳转角位移检测元件，测出伺服电动机或丝杠的转角，计算出工作台的实质位移量，反应到计算机中进行地点比较，用比较的差值进行控制。五、其余分类方式 1按加工方式分类 能够分为金属切削类数控机床、金属成形类数控机床、数控特种加工机床、其余种类数控机床等。2依照功能水均分类 可分为高、中、低档

15、三类。六、数控机床的应用范围 1适于加工的零件 （1）多品种、小批量生产的零件。（2）构造比较复杂的零件。（3）需要屡次改型的零件。（4）价值昂贵，不一样意报废的重点零件。（5）需要最小生产周期的急需零件。（6）周期性投产的零件。（7）新产品试制中的零件。2典型数控机床的加工应用 （1）数控车床 1）几何精度要求高、尺寸精度要求高的展转体零件。2）表面质量要求高的展转体零件。3）表面形状复杂的展转体零件。4）带特别螺纹的展转体零件。数控加工工艺教案 10/43 （2）数控铣床 1）平面轮廓类零件 2）变斜角类零件 3）空间曲面轮廓零件 （3）加工中心 1）箱体零件 2）盘、套、板类零件 3）整

16、体叶轮类零件 4）模具类零件 5）异形零件 第五节 数控机床坐标系 在数控编程时，为了描绘 机床的运动，简化程序编制的方法及保证纪录数据的交换性，数控机床的坐标系和运动方向均已标准化，ISO 和我国都制定了命名的标准。经过这一部分的学习，能够掌握机床坐标系、编程坐标系、加工坐标系的观点，具备实质着手设置机床加工坐标系的能力。机床坐标系确实定步骤及方法:（1）机床相对运动的规定 在机床上，我们一直以为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机 床上工件与刀具详细运动的状况下，就能够依照零件图样，确立机床的加工过程。（2）机床坐标系的规定 标准机床坐标系中 X、Y、Z 坐标轴的互相关系用右手

17、笛卡尔直角坐标系决定。在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确立数控机床上的成形运动和协助运动，一定先确立机床上运动的位移和运动的方向，这就需要经过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。比如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动，以下列图所示。在数控加工中就应当用机床坐标系来描绘。数控加工工艺教案 11/43 图立式数控铣床 标准机床坐标系中 X、Y、Z 坐标轴的互相关系用右手笛卡尔直角坐标系决定：笛卡尔直角坐标系 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为 90。则大拇指代表 X 坐标，食指代表 Y 坐标，中指代表 Z 坐标。2)大拇指的指向为 X 坐标的正方向，食指

18、的指向为 Y 坐标的正方向，中指的指向为 Z 坐标的正方向。3)环绕 X、Y、Z 坐标旋转的旋转坐标分别用 A、B、C 表示，依据右手螺旋定章，大拇指的指向为 X、Y、Z 坐标中随意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标 A、B、C 的正向,见上图。数控加工工艺教案 12/43 （3）运动方向的规定 增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，以下图为数控车床上两个运动的正方向。图 机床运动的方向 第七节 数控机床的保护 数控设施的正确操作和保护养护是正确使用数控设施的重点要素之一。正确的操作使用能够防备机床非正常磨损，防止突发故障；做好平时保护养护，可使设施保持优秀的技术状态，延缓劣化

19、进度，实时发现和消灭故障隐患，进而保证安全运行。一、前言 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控设施是以数控技术为代表的新技术对传统制造家产和新兴机械加工制造业的浸透形成的机电一体化产品，其技术范围覆盖制造业好多领域，是现代制造业的重点设施，是公司提升效率和竞争力的重点设施。数控设施的正确操作和保护养护是正确使用数控设施的重点要素之一。正确的操作使用能够防备机床非正 常磨损，防止突发故障；做好平时保护养护，可使设施保持优秀的技术状态，延缓劣化进度，实时发现和消灭故障隐患，进而保证安全运行。二、数控设施使用中应注意的问题 1 数控设施的使用环境 为提升数控设施的使用寿命，一

20、般要求要防止阳光的直接照耀和其余热辐射，数控加工工艺教案 13/43 要防止太湿润、粉尘过多或有腐化气体的场所。精细数控设施要远离振动大的设施，如冲床、锻压设施等。2 优秀的电源保证 为了防止电源颠簸幅度大(大于 10%)和可能的瞬时扰乱信号等影响，数控设施一般采纳专线供电(如从低压配电室分一路独自供数控机床使用)或增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电气扰乱。3 拟订有效操作规程 在数控机床的使用与管理方面，应拟订一系列吻合实质、卓有成效的操作规程。比如润滑、养护、合理使用及规范的交接班制度等，是数控设施使用及管理的主要内容。拟订和恪守操作规程是保证数控机床安全运行的重要举措之一。实践证

21、明，众多故障都可由恪守操作规程而减少。4 数控设施不宜长久封存 购置数控机床此后要充足利用，特别是投入使用的第一年，使其简单出故障的单薄环节尽早裸露，得以在保修期内得以清除。加工中，尽量减少量控机床主轴的启闭，以降低对离合器、齿轮等器件的磨损。没有加工任务时，数控机床也 要按期通电，最好是每周通电 12 次，每次空运行 1 小时左右，以利用机床自己的发热量 来降低机内的湿度，使电子元件不致受潮，同时也能实时发现有无电池电量不足报警，以防备系统设定参数的丢掉。三、数控机床的保护养护 数控机床种类多，各种数控机床因其功能，构造及系统的不一样，各具不一样的特征。其保护养护的内容和规则也各有其特点，详

22、细应依据其机床种类、型号及实质使用状况，并参照机床使用说明书要求，制定和成立必需的按期、定级养护制度。下边是一些常有、通用的平时保护养护重点。1 数控系统的保护 (1)严格恪守操作规程和平时保护制度 数控设施操作人员要严格恪守操作规程和平时保护制度，操作人员的技术业务素质的好坏是影响故障发生频次的重要要素。当机床发生故障时，操作者要注意保存现场，并向维修人员照实说明出现故障前后的状况，以利于剖析、诊疗出故障的原由，实时清除。(2)防备尘埃污物进入数控装置内部 在机加工车间的空气中一般都会有油雾、尘埃甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上，简单惹起元器件间绝缘电阻降落，甚至致使

23、元器件及电路板破坏。有的用户在夏季为了使数控系统能超负荷长久工作，采纳翻开数控柜的门来散热，这是一种极不行取的方法，其最后将致使数控系统的加快破坏，应当 尽量减少翻开数控柜和强电柜门。(3)防备系统过热 应当检查数控柜上的各个冷却电扇工作能否正常。每半年或每季度检查一次 数控加工工艺教案 14/43 风道过滤器能否有拥塞现象，若过滤网上尘埃聚集过多，不实时清理，会惹起数控柜内温度过高。(4)数控系统的输入/输出装置的按期保护 80 年月从前生产的数控机床，大多带有光电式纸带阅读机，假如读带部分被污染，将致使读入信息犯错。为此，一定按规定对光电阅读机进行保护。(5)直流电动机电刷的按期检查和改换

24、 直流电动机电刷的过分磨损，会影响电动机的性能，甚至造成电动机破坏。为此，应付电动机电刷进行按期检查和改换。数控车床、数控铣床、加工中心等，应每年检查一次。(6)按期检查和改换储存用电池 一般数控系统内对 CMOSRAM储存器件设有可充电电池保护电路，以保证系统不通电时期能保持其储存器的内容。在一般状况下，即便还没有无效，也应每年更 换一次，以保证系统正常工作。电池的改换应在数控系统供电状态下进行，以防改换时 RAM 内信息丢掉。(7)备用电路板的保护 备用的印制电路板长久不用时 第二章数控机床的机械构造 2-1 概括 为了达到数控机床高的运动精度、定位精度和高的自动化性能，其机械结 构的特点

25、主要表此刻以下几个方面。1 高刚度 数控机床要在高速和重担荷条件下工作，所以，机床的床身、立柱、主轴、工作台、刀架等主要零件，均需拥有很高的刚度，以减少工作中的变形和振动。比如，有的床身采纳双构造，并配置有斜向肋板及增强肋，使其拥有较高的抗 弯刚度和抗扭刚度；为提升主轴零件的刚度，除主轴零件在构造上采纳必需的 举措以外，加工中心还要采纳高刚度的轴承，并适合预紧；增添刀架底座尺寸，数控加工工艺教案 15/43 减少刀具的悬伸，以适应稳固的重切削等。2 高敏捷度 数控机床的运动零件应拥有较高的敏捷度。导轨零件往常用转动导轨、塑 料导轨、静压导轨等，以减少摩擦力，使其在低速运动时无爬行现象。工作台、

26、刀架等零件的挪动，由沟通或直流伺服电动机驱动，经滚珠丝杠传动，减少了 进给系统所需要的驱动扭矩，提升了定位精度和运动安稳性。3 高抗振性 数控机床的一些运动零件，除应拥有高刚度、高敏捷度外，还应拥有高抗 振性，即在高速重切削状况下减少振动，以保证加工零件的高精度和高的表面 质量。特别要注意的是防止切削时的谐振，所以对数控机床的动向特征提出了 更高的要求。4 热变形小 机床的主轴、工作台、刀架等运动零件在运动中会产生热量，加工中心从 而产生相应的热变形。而工艺过程的自动化和精细加工的发展，对机床的加工 精度和精度稳固性提出了愈来愈高的要求。为保证零件的运动精度，要求各运 动零件的发热量要少，以防

27、产生过大的热变形。为此，机床构造依据热对称的 原则设计，并改良主轴轴承、丝杠螺母副、高速运动导轨副的摩擦特征。如 MJ 50CNC 数控车床主轴箱壳体依照热对称原则设计，并在壳体外缘上铸有密 集的散热片构造，主轴轴承采纳高性能油脂润滑，并严格控制注入量，使主轴 温升很低。加工中心关于产生大批切屑的数控机床，一般都带有优秀的自动排 屑装置等。5 高精度保持性 数控加工工艺教案 16/43 为了加快数控机床投资的回收，一定使机床保持很高的开动比(比一般机 床高 23 倍)，所以一定提升机床的寿命和精度保持性，在保证尽可能地减少 电气和机械故障的同时，要求数控机床在长久使用过程中不丧失精度。6 高靠

28、谱性 数控机床在自动或牛自动条件下工作，特别在柔性制造系统(FMS)中的数 控机床，可在 24 小时运行中实现无人管理，这就要求机床拥有高的靠谱性。为此，要提升数控装置及机床构造的靠谱性，比如在工作过程中动作屡次换刀 机构、托盘、工件交换装置等零件，一定保证在长久工作中十分靠谱。加工中 心此外，引入机床机构故障诊疗系统和自适应控制系统、优化切削用量等，也 都有助于机床靠谱地工作。7 模块化 模块化设计思想的灵巧机床配置，使用户在数控机床的功能、规格方面有 更多的选择余地，做到既能知足用户的加工要求，又尽可能不为剩余的功能承 担额外的花费。数控机床往常由床身、立柱、主轴箱、工作台、刀架系统及电气

29、总成等部 件构成。假如把各样零件的基本单元作为基础，按不一样功能、规格和价钱设计 成多种模块，用户能够按需要选择最合理的功能模块配置成整机。这不单能降 低数控机床的设计和制造成本，并且能缩短设计和制造周期，加工中心最后赢 得市场。当前，模块化的观点已开始从功能模块向全模块化方向发展，它已不 限制于功能的模块化，而是扩展到零件和原资料的模块化。8 机电一体化 数控机床的机电一体化是对整体设计和构造设计提出的重要要求。它是指 数控加工工艺教案 17/43 在整个数控机床功能的实现以及整体布局方面一定综合考虑机械和电气双方 面的有机联合。新式数控机床的各系统已不再是各自不有关系的独立系统。最 具典型

30、的例子之一是数控机床的主轴系统已不再是纯真的齿轮和带传动的机 械传动，而更多的是由沟通伺服电动机为基础的电主轴。电气总成也已不再是 纯真游离于机床以外的独立零件，加工中心而是在布局上和机床构造有机地融 为一体。因为抗扰乱技术的发展，当前已把电力的强电模块与微电子的计算 机弱电模块组合成一体，既减小了体积，又提升了系统的靠谱性 22 数控机床的主传动系统 一、主传动的基本要乞降变速方式 数控机床和一般机床同样，主传动系统也一定经过变速，才能使主轴获取不一样的 传达，以适应不一样的加工要求并且，在变速的同时，还要求传达必定的功率和足 够的转矩，知足切削的需要。1、数控机床作为高度自动化的设施，它对

31、主传动系统的基本要求有以下几点：1)为了达到最正确的切削成效，一般都应在最正确的切削条件下工作，所以，主轴一 般都要求能自动实现无级变速。要求机床主轴系统一定拥有足够高的转速和足够大的功率，以适应高效、高速的 加工需要。2、主传动的变速方式 主传动的无极变速往常有以下三种方法：1)采纳沟通主轴驱动系统实现无级变速传动，在初期的数控机床或大型数控机床 （主轴功率超出 100KW）上，也有采纳直流主轴驱动系统的状况。2)在经济性、普及性数控机床上，为了降低成本，能够采纳变频带变频电动机或 一般沟通电动机实现无级变速的方式。3)在高速加工机床上，宽泛使用主轴和电动机一体化的新奇功能零件-电主轴。电主

32、轴的电动机转子和主轴一体，不必任何传动件，能够使主轴达到每分钟数万 转，甚至十几万转的高速。数控加工工艺教案 18/43 可是，不论采纳任何形式，数控机床的主传动系统构造都要比一般机床简单 得多 3)为了降低噪声、减少发热、减少振动，主传动系统应简化构造，减少传动件。4)在加工中心上，还一定拥有安装道具和刀具交换所需要的自动夹紧装置，以及 主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合。5)为了扩大机床的功能，实现对 C 轴的控制，主轴还需安装地点检测装置以便实 现对主轴地点的控制。3、对主传动的要求 1)转速高、功率大，能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。2)主

33、轴一定拥有较宽的调速范围，能快速靠谱地实现无级调速，2)主轴一定具 有较宽的调速范围，能快速靠谱地实现无级调速，使切削一直处于最正确运行状态。3)主轴一定拥有较高的展转精度，足够的刚度和抗振性，较好的热稳固性，动向响应好。4)有些数控机床还拥有自动换刀功能、主轴准停功能等。二、主轴调速方法 1电动机调速 用于主轴驱动的调速电动机主要分为直流和沟通两大类。（1）直流电动机调速 往常数控机床的调速范围较大，对直流电 机床的调速范 围较大，对直流电动机的调速同时采纳调压和调磁两种方法。如图 数控加工工艺教案 19/43 （2）沟通电动机调速当前数控机床沟通主轴驱动中均采纳笼型感觉电动机，宽泛 采纳矢

34、量控制变频调速的方法。2机械齿轮变速 三、主传动的配置方式 采纳电动机调速的主传动变速系统，往常有以下三种配置方式，以下图。主传动的配置方式 数控加工工艺教案 20/43 四、主轴轴承的配置方式 一般中、小型数控机床的主轴零件多半采纳转动轴承作为主轴支承，当前主要有以下三种配置方式，以下图 数控机床主轴轴承配置方式 五、典型主轴零件简介 MJ-50 型数控车床主轴箱的构造简图 数控加工工艺教案 21/43 六、主轴准停装置 1)作用:使主轴每次都正确地停止在固定的周向地点上以保证换刀时主轴上的端 面键能瞄准刀夹上的键槽，同时使每次装刀时刀夹与主轴的相对地点不变提升刀 具的重复安装精度,进而提升

35、孔加工时孔径的一致性.2)控制准停装置 电气控制准停装置见图所示 主轴准停装置构造原理图 数控加工工艺教案 22/43 2-3 数控机床的进给传动系统 对进给运动的要求 1减小摩擦阻力 2提升传动精度和刚度，除去传动空隙 3减小运动零件惯量 一、滚珠丝杠螺母副的工作原理、特点及种类 1滚珠丝杠螺母副的工作原理 滚珠丝杠螺母副构造原理图 2滚珠丝杠螺母副的特点 1）滚珠丝杠螺母副中是转动摩擦，摩擦损失小，传动效率高，可达 90%以上；2）丝杠螺母预紧后，能够很好地除去空隙，传动精度高，轴向刚性好；3）摩擦阻力小，不易产生低速爬行现象，能保证运动安稳；4）磨损小，使用寿命长，精度保持性好；数控加工

36、工艺教案 23/43 5）有可逆性，即能将旋转运动变换为直线运动，也可将直线运动 5）有可逆性，即能将旋转运动变换为直线运动，也可将直线运动变换为旋转运动；6）不可以自锁，立式使用时应增添制动装置。3滚珠丝杠螺母副的分类 滚珠丝杠螺母副往常可依据其特点进行分类，按制造方法分为：一般滚珠丝杠螺 母副和滚轧滚珠丝杠螺母副两类；按螺纹滚道型面分为：单圆弧型面和双圆弧型 面两类；按滚珠的循环方式分为：外循环式和内循环式两类；按螺母型式分为：单侧法兰盘双螺母型、单侧法兰盘单螺母型、双法兰盘双螺母型、圆柱双螺母型、圆柱单螺母型、简略螺母型和方螺母型等七类；按预加负载形式分为：单螺母无 预紧、单螺母变位导程

37、预紧、单螺母加大按预加负载形式分为：单螺母无预紧、单螺母变位导程预紧、单螺母加大钢球径向预紧、双螺母垫片预紧、双螺母齿差 预紧和双螺母螺纹预紧等六类。二、滚珠丝杠螺母副的构造 1螺纹滚道型面的形状 螺旋滚道型面的形状 2滚珠的循环方式 数控加工工艺教案 24/43 外循环方式原理图 a）插管式 b）螺旋槽式 内循环方式原理图 a)圆柱凸键反向器 b）扁圆镶块反向器 1凸键 2、3反向槽 3滚珠丝杠螺母副轴向空隙的调整和预紧方法 数控加工工艺教案 25/43 双螺母垫片调隙式构造图 双螺母齿差调隙式构造 1左螺母 2右螺母 3内齿轮 4外齿轮 5丝杠 6套筒 数控加工工艺教案 26/43 双螺母

38、螺纹调隙式构造 1左螺母 2 右螺母 3 平键 4丝杠 5内侧圆螺母 2-4 数控机床导轨 一、塑料导轨 塑料导轨就是在与床身导轨相当的滑动导轨上粘接上静、动摩擦系数基真同样，耐磨、吸振的塑料软带，或许在定、动导轨之间采纳注塑的方法制成塑料导轨。这类塑料导轨拥有优秀的摩擦特征、耐磨性和吸振性，所以在数控机床上宽泛使 用。塑料软带是以聚四氟乙烯为基体，加入青铜粉、二硫化钼和石墨等填补剂混 合烧结并做成软带状，国内已有牌号为 TSF 的导轨软带生产，以及配套用的 DJ 胶合剂。导轨软带使用的工艺简单，只需将导轨产，以及配套用的 DJ 胶合剂。导轨软带使用的工艺简单，只需将导轨粘贴面作半精加工至表面

39、粗拙度 3.2 m，冲洗粘贴面后，用胶合剂粘合，加压固化后，再经精加工即可。因为这 类导轨软带采纳了粘接方法，故习惯上称为“贴塑导轨”。导轨注塑的资料是以环 氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂，混淆为膏状为一组分和固化剂为另一组 数控加工工艺教案 27/43 分的双组分塑料，国内牌号为 HNT 二、转动导轨 1转动导轨块 转动导轨块构造表示图 2直线转动导轨 直线转动导轨构造表示图 特点：1）拥有自调整能力，安装基面同意偏差大；2）制造精度高；3）可高速运行，运行速度可大于 10m/s；4）能长时间保持高精度；5）可预加负载以提升刚度。二、静压导轨 数控加工工艺教案 28/43 静压导轨是将拥

40、有必定压力的油液经过节流器输送到导轨滑动面之间的油腔中，形成压力油膜，将运动件浮起，使导轨面间处于纯液体摩擦状态。依据承载的要 求不一样，静压导轨分为开式和闭式两种。开式静压导轨只好蒙受垂直方向的负载，蒙受推翻力矩的能力差；闭式静压导轨则拥有蒙受各方面载荷和推翻力矩的能力。静压导轨的导轨面之间处于纯液体摩擦状态，所以不产生磨损，精度保持性好，寿命长，并且导轨的摩擦系数小（一般为），机械效率高，能长久 保持导轨的导向精度。压力油膜承载能力大，刚度好，有优秀的吸振性，导轨运 行安稳，低速下不易产生爬行现象。2-5 自动换刀装置 当前，数控机床自动换刀装置的形式多种多样，换刀的原理及构造的复杂程 度

41、也不一样，但绝大部分数控机床都是利用刀库进行换刀。1刀库的形式 数控加工工艺教案 29/43 盘式刀库图 链式刀库 2选刀方式 常用的选刀方式有次序选刀和随意选刀两种。次序选刀方式是将刀具按加工工序的要求挨次放入刀库中，其控制及刀库运 动比较简单。数控加工工艺教案 30/43 随意选刀方式是早先把刀库中每把刀具（刀座）都编上代码，依照编码选刀，刀具在刀库中不用按工件的加工次序摆列。自动选刀有三种方式，即：刀具编码 方式、刀座编码方式和计算机记忆方刀有三种方式，即：刀具编码方式、刀座编 码方式和计算机记忆方式，其上当算机记忆方式当前用最广。3刀具交换装置 它是实现刀库与机床主轴之间传达和装卸刀具

42、装置。刀具的交换方式往常分 为无机械手换刀和有机械手换刀两大类。无机械手换刀的过程图 数控加工工艺教案 31/43 常用换刀机械手形式图 钩刀机械手换刀过程 a）抓刀 b）拔刀 c）换刀 d）插刀 e）复位 数控加工工艺教案 32/43 2-6 数控展转工作台与分度工作台 一、数控展转工作台 数控展转工作台 数控加工工艺教案 33/43 二、分度工作台 分度工作台：实现工作台的定角度展转运动，即分度、转位和定位工作。数控展转工作台：除了分度和转位的功能以外，还可以实现数控圆周进给运动 分度工作台 工作原理：依照控制系统的指令自动地进行，每次转位展转必定的角度，如 （1、5、10、15、30、4

43、5、90、180）。分类：按定位元件分 插销定位 反靠定位 齿盘定位 钢球定位 三、立式数控展转工作台 工作原理：实现圆周进给运动的工作台-立式数控展转工作台（数控转台）功能：除了能够实现圆周进给运动以外，还可以够达成分度运动。分类 开环工作台 闭环工作台 数控加工工艺教案 34/43 四、卧式数控展转工作台 工作原理：实现圆周进给运动的工作台-卧式数控展转工作台（数控转台）功能：除了能够实现圆周进给运动以外，还可以够达成分度运动。开环工作台 闭环工作台 数控加工工艺教案 35/43 2-8 金属切削数控机床 一、数控车床的分类 1.按数控系统的功能分类（1）经济型数控车床 （2）全功能型数控

44、车床 数控加工工艺教案 36/43 （3）车削中心 （4）FMC 车床 2.按主轴的配置形式分类（1）卧式数控车床 即主轴轴线处于水平地点的数控车床。（2）立式数控车床 即主轴轴线处于垂直地点的数控车床。数控加工工艺教案 37/43 别的，还有拥有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。3.按数控系统控制的轴数分类（1）两轴控制的数控车 床机床上只有一个展转刀架，可实现两坐标轴控制。（2）四轴控制的数控车床 机床上有两个独立的展转刀架，可实现四轴控制。4.其余分类方法 按加工零件的基本种类分为卡盘式数控车床、顶尖式数控车床；按数控系统的不一样控制方式分为直线控制数控车床、廓控制

45、数控车床等；按性能可分为多主轴车 数控加工工艺教案 38/43 床、双主轴车床、纵切式车床、刀塔式车床、排刀式车床等。5.数控车床的构成与布局（1）数控车床的构成 数控车床一般由以下几个部分构成 车床主机 数控系统 伺服驱动系统 协助装置 机外编程器 （2）数控车床的布局 床身和导轨的布局 数控车床的床身导轨与水平面的相对地点有多种形式，它有 4 种布局形式如图 （2）刀架的布局 数按车床的刀架分为转塔式和排刀式刀架两大类。转塔式刀架是广泛采纳的刀架形式，它经过转塔头的旋转、分度、定位来实现机床的自动换刀工作。转塔式展转刀架有两种形式一咱主要用于加工盘类零件，其展转轴线垂直于主轴；另一种主要用

46、于加工盘类零件和轴类零展转轴与主轴垂直件，其展转轴与主轴平行。两 数控加工工艺教案 39/43 坐标边境控制的数控车床，一般采纳 612 工位转塔式刀架，排刀式刀架主要用于小型数控车床合用于短轴或套类零件加工，数控加工工艺教案 40/43 数控加工工艺教案 41/43 二、数控铣床 1.数控铣床的分类 （1）依照数控铣床的主轴部署形式分类立式数控铣床 卧式数控铣床 数控加工工艺教案 42/43 立、卧两用数控铣床边 （2）依照数控系统控制的坐标轴数目分类 2.5 坐标联动数控铣床 机床只好 X、Y、Z 三个坐标中的随意两个坐标轴联动加工。3 坐标联动数控铣床 机床能 X、Y、Z 三个坐标轴联动加工。当前 3 坐标数控立式铣床仍占大多 数。4 坐标联动数控铣床 机床主轴能够绕 X、Y、Z 三个坐标轴和此中一个轴作数按摆角运动。数控加工工艺教案 43/43 5 坐标联动数控铣床 机床主轴能够绕 X、Y、Z 三个坐标轴和此中两个轴作数按摆角运动。2.数控铣床的布局 加工工件所需要的运动只是是相对运动，所以，对零件的运动分派能够有多 种方案。以下列图，为数控铣床整体布局表示图，可见同是用于铣削加工的铣床，依据工件的重 量和尺寸的不一样，能够有四种不一样的布局方案。