数控技术在机械领域的应用及其优势毕业论文.doc
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1、前 言此论文是结合我在本专业的学习积累与实训实践编写的。近年来,数控技术的迅速发展带动了机械加工技术的飞速发展,使传统的制造工艺发生了显著的和本质的变化。许多企业逐步用数控机床替代了普通机床,并在不断地改进设备,不但使企业生产更有效益,而且还为企业节省了不少人力资源,从而加快了企业的发展。本书以数控车床为例,结合最新的研究成果,介绍了数控技术在机械领域的应用及其优势。此论文的编写指导思想是编者通过两年来对本专业技术知识的学习总结。本书共分七章,内容包括数控车床的结构、特点、用途、分类、选用、安装、操作等。此论文由太原理工大学阳泉学院数控技术专业谷小风主编,由太原理工大学阳泉学院马树焕主审。目
2、录摘 要.IAbstract.II1. 数控车床的用途、结构.11.1数控车床的用途.11.2 数控车床的结构.12. 数控车床的分类、基本组成及其工作原理.32.1 数控车床的分类.32.2 数控车床的基本组成及其工作原理.43. 数控车床的工作过程.94. 数控车床的选用与安装.104.1 数控车床的选用原则.104.2 数控车床的安装方法.115. 数控车床的操作.195.1 数控车床的安全操作规程.195.2 车床的主要技术参数.195.3 操作面板说明及操作简介.205.4 车床的程序编制实例.25结 论.30参考文献.30致 谢.31ii阳泉职业技术学院毕业论文摘 要数控机床是集机
3、械、电器、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一,数控车床是数控机床的主要品种之一它在数控机床中站有非常重要的位子,几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。我国数控车床从二十世纪七十年代初进入市场,至今通过各大机床厂家的不懈努力,通过采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施,使得我国的机床制造水平有了很大的提高,其产量在金属切削机床中占有较大的比例
4、。目前,国产数控车床的品种、规格较为齐全,质量基本稳定可靠,已进入实用和全面发展阶段。根据不同的市场定位和需求,数控车床可分为经济型数控车床和全功能型数控车床。关键词: 全功能型 机械 高柔性化 工作母机 金属切削机床 Abstract NC machine tools is set mechanical, electrical, hydraulic, pneumatic, microelectronics and information technology as one of a number of mechanical and electrical integration product
5、s. Mechanical equipment is in a high-precision, high efficiency and high automation and flexible advantages of the Machine Tools. CNC machine tools and the level of technology in metal cutting machine tools and the total yield is the percentage of ownership of a countrys national economic developmen
6、t and industrial manufacturing overall level of one of the important symbols, CNC lathes NC machine tools is one of the main varieties It stands in the NC machine tools in a very important position, the past several decades has been the worlds attention and generally have achieved rapid development.
7、Chinas CNC lathes from the 20th century the early 1970s to enter the market, so far the major machine tool manufacturers through the unremitting efforts, through well-known foreign machine tool manufacturers and cooperation, joint ventures, technology transfer, the prototype measures such as digesti
8、on and absorption, making Chinas machine tool Manufacturing level has been greatly improved, with its output in the metal-cutting machine tools in a large proportion. At present, the variety of domestic CNC lathes, more complete specifications, quality basic stability of reliable, and has entered a
9、practical stage of comprehensive development. According to different market positioning and demand, CNC lathes can be divided into economic CNC lathes and full-featured CNC lathes. Key words: full-featured high-mechanical flexible metal-cutting machine tools Machine Tools.阳泉职业技术学院毕业论文第一章 数控车床的用途、结构1
10、. 1 数控车床的用途主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、成型回转体表面等。对于盘类零件可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等加工。机床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。1. 2 数控车床的结构窗体顶端现代数控车床都具有X、Z两轴的联动功能、刀具位置和刀尖圆弧半径的补偿功能、以及加工固定循环功能。数控车床的结构(1)数控车床简介数控车床的组成:数控系统、床身、主轴、进给系统、回转刀架、操作面板和辅助系统等。数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件车削加工。卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。卧式数控车床按功能可进一步分为
11、经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心 (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车削进给系统进行改造后形成的简易型数控车床。成本较低,自动化程度和功能都比较差,车削加工精度也不高,适用于要求不高的回转类零件的车削加工。(1.2)普通数控车床:根据车削加工要求在结构上进行专门设计,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x轴和z轴。(1.3)车削加工中心:在普通数控车床的基础上,增加了C轴和动力头,更高级的机床还带有刀库,可控制X、Z和C三个坐标轴,联动控制轴可以是
12、(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C轴和铣削动力头,这种数控车床的加工功能大大增强,除可以进行一般车削外,还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。(2)液压卡盘和液压尾架液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件,对一般回转类零件可采用普通液压卡盘;对零件被夹持部位不是圆柱形的零件,则需要采用专用卡盘;用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件,需要采用安装在液压尾架上的活顶尖对零件尾端进行支撑,才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾架。(3)数控车床的刀架数控车床可以配备两种刀架:
13、 (3.1)专用刀架 由车床生产厂商自己开发,所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低,但缺乏通用性。(3.2)通用刀架 根据一定的通用标准(如VDI,德国工程师协会)而生产的刀架,数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。通用刀架(4)铣削动力头数控车床刀架上安装铣削动力头后可以大大扩展数控车床的加工能力。如:利用铣削动力头进行轴向钻孔和铣削轴向槽。(5)数控车床的刀具在数控车床或车削加工中心上车削零件时,应根据车床的刀架结构和可以安装刀具的数量,合理、科学地安排刀具在刀架上的位置,并注意避免刀具在静止和工作时,刀具与机床、刀具与工件以及刀具相互之间的干涉现象。数控车
14、床上常用的刀具。第二章 数控车床的分类、基本组成及其工作原理2.1 数控车床的分类数控车床的分类方法较多,但通常都以和普通车床相似的方法进行分类。(1)按车床主轴位置分类1)立式数控车床 立式数控车床简称为数控车床,其车床主轴垂直于水平面,并有一个直径很大的圆形工作台,供装夹工件用。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。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倾斜导轨卧式车床。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。(2)按加工零件的基本类型分类1)卡盘式数控车床 这类车床未设置尾座,适合车削盘类(含短轴类)零件。其夹紧方式多为电动
15、或液动控制,卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火(即软卡爪)。2)顶尖式数控车床 这类数控车床配置有普通尾座或数控尾座,适合车削较长的轴类零件及直径不太大的盘、套类零件。(3)按刀架数量分类1)单刀架数控车床 普通数控车床一般都配置有各种形式的单刀架,如四工位卧式自动转位刀架或多工位转塔式自转位刀架。如图1所示。图1 四工位自动转位刀架(2)双刀架数控车床 这类车床其双刀架的配置(即移动导轨分布)可以是如图2a所示的平行分布,也可以是图2b所示的相互垂直分布,以及同轨结构。图2 组合形式的自动转位刀架2.2. 数控车床的组成及其工作原理 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
16、大部分组成。图3是数控车床的基本组成方框图。图3 数控车床的基本组成方框图 (1) 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外,目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。 1)主轴与主轴箱a)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;其功率大小、回转速度影响到加工的效率;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。b)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;具有无级自动调速(包括定向准停)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了,其主轴箱也成了轴承座及润滑箱的代名词;对于改造式(具有手动
17、操作和自动控制加工双重功能)数控车床,则基本上保留其原有的主轴箱。2)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(金属型)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,其耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好,润滑条件也比较优越。3)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。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,并在驱动电动机至丝杠间
18、增设了(少数车床未增设)可消除其侧隙的齿轮副。a)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。构成螺旋传动机构的部件,一般为滚珠丝杠副,如图4所示。如图4 滚珠丝杠副1一螺母 2一丝杠 3一滚珠 4一滚珠循环装置 滚珠丝杠副的摩擦阻力小,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。b)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(架)。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,
19、避免丝杠可能产生的轴向窜动对驱动电动机的不利影响。4)自动转动刀架 除了车削中心采用随机换刀(带刀库)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,有的车床还带有各种形式的双刀架。5)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种。工件尺寸检测装置仅在少量的高档数控车床上配用。6)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。这样,每把刀的刀位点在刀架上安装的位
20、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,以保证零件的加工质量。(2) 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。a)数控装置 数控装置的核心是计算机及其软件,它在数控车床中起“指挥”作用: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;在执行过程中,其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置,以便经处理后发出新的执行命令。b)伺服系
21、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(如步进电机等),完成数控装置所要求的各种位移。第三章 数控车床的工作过程1.数控车床的工作过程数控车床的工作过程如图5所示。图5 数控车床的工作过程 (1)首先根据零件加工图样进行工艺分析,确定加工方案、工艺参数和位移数据。(2)用规定的程序代码和格式规则编写零件加工程序单;或用自动编程软件进行CAD/CAM工作,直接生成零件的加工程序文件。(3)将加工程序的内容以代码形式完整记录在信息介质(如穿孔带或磁带)上。(4)通过阅读机把信息介质上的代码转变为电信号,并输送给数控装置。由手工编写的程序,可以通过数控机床的操作面板输入程序
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