數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)知識(shí)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 簡(jiǎn)單、價(jià)格低的系統(tǒng)稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控。主要用于車(chē)床、線切割機(jī)床、以及老機(jī)床改造等。它是屬于低檔數(shù)控的一種，目前在我國(guó)，這類(lèi)數(shù)控有一定批量的生產(chǎn)。區(qū)別于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控，則把功能比較齊全的數(shù)控系統(tǒng)，稱(chēng)為全功能數(shù)控，或稱(chēng)標(biāo)淮型數(shù)控。第三節(jié) 典型的數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床的種類(lèi)很多，幾乎各種類(lèi)型的機(jī)床，都有成功的數(shù)控產(chǎn)品。下面介紹幾種典型的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，其中數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控鉆、鏜床、數(shù)控磨床、數(shù)控電加工機(jī)床及一些特殊類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床。由于每一類(lèi)機(jī)床，品種都很多，功能和應(yīng)用范圍也有差別。受篇幅限制，這里不能一一列舉，只能選擇其中的主要品種進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，以此了解數(shù)控機(jī)床的概貌。一、數(shù)控車(chē)床數(shù)控車(chē)床是目前使用最為廣泛的數(shù)控機(jī)床，主要用于軸類(lèi)和盤(pán)類(lèi)回轉(zhuǎn)體零件的加工，能自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆、擴(kuò)、鉸孔等工作，特別適宜復(fù)雜形狀零件的加工。在車(chē)床上由程序確定主軸轉(zhuǎn)速是很必要的，應(yīng)該有刀具補(bǔ)償功能，由程序選定刀具并控制轉(zhuǎn)塔刀架。對(duì)于工件輪廓形狀不太復(fù)雜，有一個(gè)轉(zhuǎn)塔刀架的數(shù)控車(chē)床，常常采用手工編制程序。只有在加工復(fù)雜輪廓或同時(shí)有兩把刀具進(jìn)行加工時(shí)，才采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編制程序。二、數(shù)控銑床主要用于各類(lèi)較復(fù)雜的平面、曲面和殼體類(lèi)零件的加工。如各類(lèi)模具、烊板、葉片、凸輪、連桿和箱體等。銑削輪廓外形需要軌跡控制，而銑削框形面可以用直線控制。銑削平面零件只要二軸軌跡控制。，第三軸作逐行進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)。三軸軌跡控制，則是切深運(yùn)動(dòng)也與其他兩軸聯(lián)動(dòng)，這樣可以進(jìn)行空間銑削。 用于數(shù)控銑床的CNC系統(tǒng)必須具備刀具半徑補(bǔ)償和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能，當(dāng)數(shù)控銑床用于三維曲面模具加工時(shí)，加工程序只能采用計(jì)算機(jī)輔助編程才能實(shí)現(xiàn)。三、數(shù)控仿形銑床數(shù)控仿形銑床主要用于各種復(fù)雜型腔模具或工件的銑加工，特別對(duì)不規(guī)則的三維曲面和復(fù)雜邊界構(gòu)成的工件更顯示其優(yōu)越性。新型的數(shù)控仿形銑一般包括三個(gè)部分:1. 數(shù)控(CNC)功能它具備一臺(tái)數(shù)控銑床應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控功能。有用戶(hù)宏程序，三軸聯(lián)動(dòng)，以及刀具半徑及長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)取＿€可以有手動(dòng)數(shù)據(jù)輸人(MDI)，前后臺(tái)編輯等。2. 仿形功能在機(jī)床上裝有仿形儀，可以選用多種仿形方式，如筆式手動(dòng)、雙向、單向鉗位、輪廓、部分輪廓、三向，NTC(Numerical Tracer Control 數(shù)字仿型)等。還可以有多種離模方式：如切線離模，法向離模， Z軸快退等。3. 數(shù)字化功能在仿形加工的同時(shí)，要采集仿形指運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，并處理成加工所需的標(biāo)準(zhǔn)指令，存人存儲(chǔ)器，以后也可以利用存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工。所以要求有大量的數(shù)據(jù)處理的功能。四、加工中心加工中心和數(shù)控車(chē)床一樣，是目前世界上產(chǎn)量最高、應(yīng)用最廣泛的數(shù)控機(jī)床。它主要用于箱體類(lèi)零件和復(fù)雜曲面零件的加工，能進(jìn)行銑鏜、鉆、攻絲等工序。因?yàn)樗哂凶詣?dòng)換刀功能，工件一次裝卡后，能自動(dòng)地完成或者接近完成工件各面的所有加工工序。箱體類(lèi)零件的加工中心一般是在鏜、銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，可稱(chēng)為鏜銑類(lèi)加工中心，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱(chēng)為加工中心。另外還有一類(lèi)加工中心，是以軸類(lèi)零件為主要加工對(duì)象。是在車(chē)床基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。一般具有C軸控制，除可進(jìn)行車(chē)削、鏜削之外，還可進(jìn)行端面和周面上任意部位的鉆削、銑削和攻絲加工。在具有插補(bǔ)功能的條件下，可以實(shí)現(xiàn)各種曲面銑削加工。這類(lèi)加工中心也設(shè)有刀庫(kù)，根據(jù)加工工件的需要，配置相應(yīng)的動(dòng)力或非動(dòng)力刀具。這類(lèi)加工中心，習(xí)慣上稱(chēng)為車(chē)削中心。大多數(shù)加工中心帶有軌跡控制。通常在同一系統(tǒng)內(nèi)可以用增量數(shù)據(jù)輸人(銑削外形)，也可以用絕對(duì)數(shù)據(jù)輸入(定位)，并可實(shí)現(xiàn)多軸同時(shí)移動(dòng)，以縮小定位時(shí)間。主軸轉(zhuǎn)速由程序設(shè)定并可以定向停止。切削進(jìn)給量和更換刀具也由程序來(lái)確定。具有自動(dòng)排屑功能，具備大流量冷卻系統(tǒng)和刀具內(nèi)部冷卻裝置，用以提高切削用量和增加刀具的耐用度。具備全封閉防護(hù)罩及安全裝置，防止鐵屑和冷卻液飛濺，保證操作者安全。五、數(shù)控鉆床及鏜床由于加工中心的發(fā)展，絕大多數(shù)數(shù)控鉆床已被加工中心所取代，但有些以鉆為主要工序的零件仍需應(yīng)用數(shù)控鉆床來(lái)加工。如：加工印刷電路板等，故數(shù)控鉆床還有一定的需要量，它是能自動(dòng)進(jìn)行鉆孔的數(shù)控機(jī)床。大多數(shù)鉆床用點(diǎn)位控制，同時(shí)沿兩軸或三個(gè)軸移動(dòng)可以減少定位時(shí)間。有時(shí)也采用直線控制，為的是進(jìn)行平行于機(jī)床軸線的鉆削加工。坐標(biāo)鉆床一般用作精密鏜孔。鏜銑床具備直線或軌跡控制。多軸同時(shí)移動(dòng)使定位更快捷。自動(dòng)程編可減少程編時(shí)間和程編差錯(cuò)，特別是對(duì)于有復(fù)雜而規(guī)則的孔系的工件，如果用手工程編，則應(yīng)該有固定加工循環(huán)。采用G代碼(G81~G89)，一個(gè)鉆孔循環(huán)可以包括:①快速接近；②以給定進(jìn)給量鉆孔到要求深度；③主軸停止旋轉(zhuǎn)，刀具退出；④刀具抬起，快速定位，淮備下一個(gè)鉆孔循環(huán)。鉆削中心是一種可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲及連續(xù)輪廓控制銑削的數(shù)控機(jī)床。用于電氣及機(jī)械行業(yè)中小型零件的加工。六、數(shù)控磨床近年來(lái)，由于磨具、磨料的發(fā)展，磨削技術(shù)在金屬加工中用得相當(dāng)廣泛。數(shù)控磨床要實(shí)行多品種，中小批量零件的自動(dòng)加工，需要具備以下功能：I) 零件搬運(yùn)的自動(dòng)化及工件識(shí)別功能。2) 砂輪自動(dòng)交換及砂輪形狀精度、安裝精度的檢查功能。3) 修整的數(shù)控化功能。4) 監(jiān)視功能(砂輮工作壽命，加工精度機(jī)械控制功能)。5）適應(yīng)控制功赴(砂輪周轉(zhuǎn)速度，砂輪切入等)。6）具備自動(dòng)磨削、自動(dòng)成型修正砂輪、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)測(cè)量、及安全聯(lián)鎖、安全保護(hù)（當(dāng)砂輪沖擊工件或砂輪沖壓電機(jī)超過(guò)指定負(fù)載時(shí)，砂輪架即快退、停止、并報(bào)警。）等功能。對(duì)于高精度的數(shù)控磨床還需要CNC系統(tǒng)具有更高的分辨率。現(xiàn)在用的最多的是數(shù)控外圓磨床、數(shù)控平面成型磨床及數(shù)控坐標(biāo)磨床。七、數(shù)控電加工機(jī)床數(shù)控電加工機(jī)床是模具加工的重要設(shè)備。主要可以分為兩大類(lèi)，數(shù)控線切割機(jī)床和數(shù)控電火花加工機(jī)床。(一)數(shù)控線切割機(jī)床在我國(guó)早期成功使用的最廣泛的數(shù)控機(jī)床，就是數(shù)控線切割機(jī)床。線切割機(jī)床是加工各類(lèi)模具和精密零件的一種重要生產(chǎn)設(shè)備。目前機(jī)械、電器、電機(jī)、儀表、輕工及國(guó)防等部門(mén)已廣泛使用。它包括主機(jī)、脈沖電源及數(shù)控系統(tǒng)三個(gè)部分。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜、使用方便，在模具行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。數(shù)控系統(tǒng)一般是采用單板機(jī)系統(tǒng)，稱(chēng)之為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控線切割機(jī)床。新開(kāi)發(fā)的數(shù)控線切割機(jī)床，是慢走絲數(shù)控電火花線切割機(jī)床，這類(lèi)機(jī)床都采用半閉環(huán)控制，設(shè)有精度補(bǔ)償裝置：數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存容量大，控制功能更智能化。X，Y，U，V，四軸控制，切割精度可達(dá)177。；切割表面粗糙度可達(dá)R。，最大切割速度達(dá)250mm/min；切割錐度可達(dá)177。30176。(二)數(shù)控電火花成形機(jī)床數(shù)控電火花成形機(jī)床有主軸頭、電源、以及數(shù)控系統(tǒng)等部分。主軸頭有電源伺服主軸頭。力矩電機(jī)主軸頭。直流電機(jī)伺服主軸頭等。電源主要有兩種，晶體管電源和可控硅電源。近年還發(fā)展了中、精加工低損耗電源，微機(jī)控制電源，超光電源等。八、柔性制造單元(FMC)柔性制造單元是數(shù)控機(jī)床的擴(kuò)展。一般來(lái)說(shuō)，可以是一臺(tái)加工中心加上多工位交換工作臺(tái)，也可以是車(chē)削加工中心或其它CNC加工設(shè)備，加上掙搬運(yùn)機(jī)器人等自動(dòng)物料(工件、刀具、夾具)存儲(chǔ)運(yùn)輸系統(tǒng)。組成柔性加工單元。對(duì)于先進(jìn)的柔性制造單元，還裝備了包括加工精度、切削狀態(tài)和加工過(guò)程的自動(dòng)監(jiān)控。因此，作為FMC的數(shù)控系統(tǒng)，要求能滿(mǎn)足一臺(tái)或多臺(tái)數(shù)控機(jī)床和工件裝置的集成控制需要，實(shí)現(xiàn)加工，成型或聯(lián)接等作業(yè)，自動(dòng)完成產(chǎn)品制造過(guò)程中所需要的一些或全部加工操作，能對(duì)設(shè)計(jì)針對(duì)的工件組進(jìn)行可變批量或混流方式的加工生產(chǎn)。九、數(shù)控重型機(jī)床一般來(lái)說(shuō)，金屬切削機(jī)床的重量為10t以上者屬大型機(jī)床、30t以上者屬重型機(jī)床、100t以上者屬超重型機(jī)床。現(xiàn)代數(shù)控重型機(jī)床主要品種包括單柱和雙柱數(shù)控立車(chē)、數(shù)控刨臺(tái)式鏜銑床、數(shù)控落地銑鏜床、數(shù)控龍門(mén)鏜銑床、數(shù)控臥式車(chē)床、數(shù)控立式滾齒機(jī)等，以及在這些品種為基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的加工中心、車(chē)削中心、柔性制造單元。這些數(shù)控重型機(jī)床，除了有一般重型機(jī)床的特點(diǎn)外，由于數(shù)控是一種自動(dòng)化加工，因此還有以下特點(diǎn)；1）數(shù)控重型機(jī)床的工件都較大，要求所配置的CNC系統(tǒng)具有更大的最大指令值，也就是要有更大的內(nèi)存容量和數(shù)據(jù)處理能力。2）大型工件加工時(shí)間更長(zhǎng)。要求數(shù)控系統(tǒng)有更高的可靠性。3）一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控重型機(jī)床都采用大功率的主軸及伺服單元。4）在數(shù)控重型機(jī)床上，要求裝備更多的監(jiān)控及檢測(cè)系統(tǒng)，以保證正常的加工。避免出現(xiàn)廢品。5）重型機(jī)床一般都有巨大的床身及傳動(dòng)鏈。因此，在重型機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中