畢業論文數控車床應用與未來發展(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并進行切槽、鉆、擴、鉸孔等工作，而近年來研制出的數控車削中心和數控車銑中心，使得在一次裝夾中可以完成更多得加工工序，提高了加工質量和生產效率，因此特別適宜復雜形狀的回轉體零件的加工。數控車床由床身、主軸箱、刀架進給系統、冷卻潤滑系統及數控系統組成。與普通車床所不同的是數控車床的進給系統與普通車床有質的區別，它沒有傳統的走刀箱溜板箱和掛輪架，而是直接用伺服電機或步進電機通過滾珠絲杠驅動溜板和刀具，實現進給運動。數控系統由NC單元及輸入輸出模塊，操作面板組成。 從機械結構上看，數控車床還沒有脫離普通車床的結構形式，即由床身、主軸箱、刀架進給系統，液壓、冷卻、潤滑系統等部分組成。與普通車床所不同的是數控車床的進給系統與普通車床有質的區別，它沒有傳統的走刀箱、溜板箱和掛輪架，而是直接用伺服電機通過滾珠絲杠驅動溜板和刀具，實現運動，因而大大簡化了進給系統的結構。由于要實現CNC，因此。 (1)主軸箱 數控車床主軸箱的構造，主軸伺服電機的旋轉通過皮帶輪送刀主軸箱內的變速齒輪，以此來確定主軸的特定轉速。在主軸箱的前后裝有夾緊卡盤，可將工件裝夾在此。(2)主軸伺服電機 主軸伺服電機有交流和直流。直流伺服電機可靠性高，容易在寬范圍內控制轉矩和速度，因此被廣泛使用，然而，近年來小型、高速度、更可靠的交流伺服電機作為電機控制技術的發展成果越來越多地被人們利用起來。(3)夾緊裝置這套裝置通過液壓自動控制卡爪的開/合。(4)往復拖板在往復拖板上裝有刀架，刀具可以通過拖板實現主軸的方向定位和移動，從而同Z軸伺服電機共同完成長度方向的切削。(5)刀架 此裝置可以固定刀具和索引刀具，使刀具在與主軸垂直方向上定位，并同Z軸伺服電機共同完成截面方向的切削。(6)控制面板 控制面板包括CRT操作面板（執行NC數據的輸入/輸出）和機床操作面板（執行機床的手動操作）。數控車床的數控系統是由CNC裝置、輸入/輸出設備、可編程控制器（PLC）、主軸驅動裝置和進給驅動裝置以及位置測量系統等幾部分組成,如圖24所示。 圖24 CNC系統構成數控車床通過CNC裝置控制機床主軸轉速、各進給軸的進z給速度以及其他輔助功能。（1）傳動鏈短 數控車床刀架的兩個方向運動分別由兩臺伺服電機驅動。伺服電機直接與絲杠聯結帶動刀架運動，伺服電機與絲杠也可以按控制指令無級變速，它與主軸之間無須再用多級齒輪副來進行變速。隨著電機寬調速技術的發展，目標是取消變速齒輪副，目前還要通過一級齒輪副變幾個轉速范圍。因此，床頭箱內的結構已比傳統車床簡單得多。（2）剛性高 與控制系統的高精度控制相匹配，以便為了拖動輕便，數控車床的潤滑都比較充分，大部分采用油霧自動潤滑。適應高精度的加工。（3）輕拖動刀架移動一般采用滾珠絲杠副，為了提高數控車床導軌的耐磨性，一般采用鑲鋼導軌，這樣機床精度保持的時間就比較長，也可延長使用壽命。另外，數控車床還具有加工冷卻充分、防護嚴密等結構特點，自動運轉時都處于全封閉或半封閉狀態。數控車床一般還配有自動排屑裝置。數控車床品種繁多，按數控系統功能和機械構成可分為簡易數控車床（經濟型數控車床）、多功能數控車床和數控車削中心。(1）簡易數控車床（經濟型數控車床）。是低檔次數控車床，一般是用單板機或單片機進行控制，機械部分是在普通車床的基礎上改進設計的。(2）多功能數控車床。也稱全功能型數控車床，由專門的數控系統控制，具備數控車床的各種結構特點。(3)數控車削中心。在數控車床的基礎上增加其他的附加坐標軸。（CJK6153）的主要技術規格。床身最大工具回轉直徑：ф530mm。滑板最大工件回轉直徑：ф280mm，機床頂尖距1000mm，刀架最大X向行程：260mm，刀架最大Z向行程：1000mm。手動4級變頻調速25~2000轉/分。（CJK6153）的潤滑與冷卻該機床的潤滑分床頭箱的潤格及其它部件的潤滑兩個部分。有齒輪變速的床頭箱均采用油潤滑，由擺線泵進行強迫潤滑，擺線泵吸油時，先通過精制過濾器，再進過磁性濾清器而后送到各潤滑部件或經分油器對主軸軸承及所有其它運轉零件進行強迫潤滑和噴油潤滑。機床上其它部件的潤滑，如尾架、道軌及絲杠螺母等均采用油潤滑，采用間歇潤滑泵對X軸、Z軸的各導軌潤滑面及滾珠絲杠螺母、尾架套筒外圓等部位進行自動間歇式潤滑。在呈透明狀態的油箱內，帶有一個液位報警開關，當箱內油液低于規定值時，機床會發出潤滑報警。 該機床冷卻系統采用泵冷卻。冷卻裝置的日常維修主要是冷卻水的補給更換及過濾器的清洗。在冷卻箱內未灌入冷卻液前，嚴禁啟動冷卻泵，以免使冷卻泵燒壞。當冷卻水減少時，應及時補給。冷卻水發生污染變質時，應全部更換，冷卻液應注意選擇防銹性能好的，以免機床生銹。要學好數控車床的編程，必須了解數控車床的操作要點，現有教材大多沒把數控車床的操作與編程作為一個整體來講。機床坐標系是機床固有的坐標系，是制造和調整機床的基礎，也是設置工件坐標系的基礎。機床坐標系在出廠前已經調整好，一般不允許隨意變動。參考點也是機床上的一個固定不變的極限點，其位置由機械擋塊或行程開關來確定。通過回機械零點來確認機床坐標系。回機械零點前先要開機，數控車床開機前先要熟悉數控車床的面板。面板的形式同數控系統密切相關。數控車床的開機有難有易。對于配圖產系統的車床。開機大都比較簡單，一般打開電源后，直接啟動數控系統即可。開機后，通過回零，使工作臺回到機床原點（或參考點，該點為與機床原點有一固定距離的點）。數控車床的回零（回參考點）步驟為：開關置于“回零”位置。按手動軸進給方向鍵+X、+Z至回零指示燈亮。開機后必須先回零（回參考點），若不作此項工作，則螺距誤差補償、背隙補償等功能將無法實現。設定機床機械原點同編程中的G54指令直接有關。工件坐標系是編程時使用的坐標系，又稱編程坐標系，該坐標系是人為設定的。建立工件坐標系是數控車床加工前的必不可少的一步。不同的系統，其方法各不相同。實驗：（1）轉動刀架至基準刀（如1號刀）。（2）在MDA狀態下，輸入T1D0，使刀補為0。（3）機床回參考點。（4）用試切法確定工件坐標原點。先切削試件的端面。Z方向不動。若該點即為Z方向原點，則在參數下的零點偏置于目錄的G54中，輸入該點的Z向機械坐標值A的負值，即Z=A。若Z向原點在端面的左邊處，則在G54中輸入Z=（A+），回車即可。同理試切外圓，X方向不動。Z方向退刀，記下X方向的機床坐標A，量直徑，得到半徑R，在G54的X中輸入X=（A+R），回車即可。實驗：（1）用手動方式，試切端面。（2）在Z軸不動的情況下，沿X軸退刀，且停止主軸旋轉。然后在錄入方式下輸入G50 Z ，運行該句即可。，用手動方式車外圓，在X軸不動的情況下沿Z軸退刀，且停止主軸旋轉，測量工件直徑X，在錄入方式下輸入G50X，運行該句即可。實驗：（1）車外圓，沿Z向退刀，測得直徑，按InputX輸入直徑值，回車即可。（2）車端面，沿X向退刀，測得端面與工件坐標系原點間的距離，按InputＺ輸入該距離值，回車即可。實驗： 確定了工件坐標系后，可用G50指令確定第1把刀（基準刀）在工件坐標系中的位置。實驗：加工一個零件常需要幾把不同的刀具，由于刀具安裝及刀具本身的偏差，每把刀轉到切削位置時，其刀尖所處的位置并不重合，為使用戶在編程時無需