第一篇：數控機床第4章教案

第4章 數控車床

第一講 數控車床概述 課 題：1.項目的引出

2.數控車床的組成及布局 課堂類型：講授

教學目的：1.了解典型的回轉體零件加工方法及所需要的加工設備。

2.掌握數控車床的組成、布局及特點。

教學重點：1.典型的回轉體零件加工工藝及適合選用的加工設備。

2.數控車床的組成及布局。

教學難點：數控車床刀架相對導軌的布局形式 教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

以典型的回轉體零件工藝分析和所需要的加工設備入手引入本次課程

二、教學內容

數控車床集萬能型、精密型和專用型三類普通車床的特點于一身，是理想的回轉體零件的自動化加工機床，而且數控車床是目前使用較為廣泛的數控機床。

本節引出的各教學項目，均為較典型的回轉體零件。從了解每個零件的工藝特征入手，進而了解數控車床的分類方式；學會針對回轉體零件的特點，選擇適于加工該零件的數控車床。4.1 項目的引出 4.1.1 項目一

分析如圖4-1所示零件——軸的工藝特征，主要加工面為圓柱面、圓弧面、端面、外螺紋面、倒角及切槽等，而且要滿足工件圖樣上尺寸精度、形狀精度、位置精度及表面粗糙度的要求。該零件適于采用臥式數控車床，需要兩次安裝，分別加工零件的兩側。

圖4-1 軸

4.1.2 項目二

分析圖4-2所示的不銹鋼套筒的工藝特征，主要加工面為內外圓柱面、圓弧 面、端面、切槽等。該零件適于采用臥式數控車床加工，而且需要兩次安裝，分別加工零件兩側的內、外輪廓。

圖4-2 不銹鋼套筒 4.1.3 項目三

分析如圖4-3所示的蝸輪透蓋的工藝特征，主要加工面為內外圓柱面、內圓弧面、端面、切槽等。該零件適于采用臥式數控車床加工，而零件上的6×Φ9 孔和2×M8-7H螺孔適于在數控鉆床或普通鉆床上加工。

圖4-3 蝸輪透蓋

4.1.4 項目四

分析圖4-4所示的齒輪毛坯的工藝特征，主要加工面為內外圓柱面、圓錐面、端面、倒角及切端面槽等，適于采用立式數控車床加工。

圖4-4 齒輪毛坯

4.1.5 項目五

分析圖4-5所示的連接件的工藝特征，該零件除了加工圓柱面、圓弧面、端面、倒角、切槽之外，還要加工徑向孔、與工件中心不同心的軸向孔及端面圓弧 槽等。適于采用車削中心，工件一次安裝完成全部加工。

圖4-5 連接件

4.2 數控車床概述

項目一至項目五中形狀不同的軸類、盤類和套類等回轉體零件，有的在普通車床上無法完成全部加工，有的在普通車床上很難完成加工，有的在普通車床上加工效率較低。而這些零件分別適于采用數控車床、車削中心和車銑復合中心進行加工。

普通車床是靠手工操作機床來完成各種切削加工的，而數控車床是將編制好的加工程序輸入到數控系統中，由數控系統通過車床 X、Z坐標軸的伺服電動機去控制車床進給運動部件的動作順序、移動量和進給速度，再配以主軸的轉速和轉向，可以加工各種軸類、盤類和套類等回轉體零件，包括零件上高精度的曲面、內外螺紋面及端面螺紋等。隨著數控應用技術的發展，在數控車床的基礎上又先后出現了車削中心和車銑復合中心。

4.2.1 數控車床的組成及布局

1.數控車床的組成及特點

圖4-6為臥式車床外觀圖，圖4-7為數控車床外觀圖。結合學習機械制造基礎課程和車工實習得到的感性認識，對比臥式車床和數控車床的外觀圖可以發現，數控車床在結構上仍然是由主軸箱、刀架、進給傳動系統、床身和尾座等主要部件組成，而且兩者都有冷卻系統和潤滑系統，只是數控車床的進給系統與臥式車床的進給系統在結構上存在著本質上的差別。

圖4-6 臥

式車床外觀

圖4-7 數控車床外觀圖

圖4-8所示的數控車床，其進給傳動系統的結構較普通車床大為簡化。數控車床也有加工各種螺紋的功能，一般是采取用主軸電動機經同步齒形帶1驅動主軸4旋轉，為了使主軸的旋轉與刀架的移動保持同步關系，主軸箱內安裝有脈沖編碼器2，主軸的運動通過同步齒形帶3，以1∶1的速比傳到脈沖編碼器2。當主軸旋轉時，脈沖編碼器便發出檢測脈沖信號給數控系統，使主軸電動機的旋轉與刀架的切削進給保持同步關系，即實現加工螺紋時主軸轉一轉，刀架Z向移動一個導程的運動關系。

圖4-8 數控車床的傳動結構

中高檔的數控車床一般都采用全封閉式的防護裝置，主要是為了防止水霧、油霧飛濺而污染環境，保證機床工作過程的安全性;導軌上安裝有導軌防護罩，起防塵和減小導軌副磨損的作用。經濟型的數控車床一般是采用半封閉式的防護裝置，其導軌無防護罩。

2.數控車床的布局

數控車床的刀架和導軌的布局形式與臥式車床相比發生了很大的變化，而且刀架和導軌的布局形式會直接影響數控車床的使用性能、機床的結構和外觀。此外，數控車床上都設有封閉的防護裝置。

（1）床身導軌的布局 如圖4-9所示，根據數控車床床身導軌與水平面的相對位置不同，可以有多種布局形式：

圖4-9（a）為平床身平滑板，水平床身的工藝性好，便于導軌面的加工。水平床身導軌配上水平放置的刀架可提高刀架的運動精度，一般可用于大型數控車床或小型精密數控車床的布局。但是水平床身由于下部空間小，故排屑困難。從結構尺寸上看，刀架水平放置使得滑板橫向尺寸較長，從而加大了機床寬度方向的結構尺寸。

圖4-9（b）為斜床身斜滑板，圖4-9（c）為平床身斜滑板，水平床身配上傾斜放置的滑板，并配置傾斜式的導軌防護罩，這種布局形式一方面有水平床身工藝性好的特點，另一方面機床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小，且排屑方便。

圖4-9（d）為前斜床身平滑板，水平床身配上傾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板的布局形式被中、小型數控車床所普遍采用。這是由于此兩種布局形式排屑容易，熱鐵屑不會堆積在導軌上，也便于安裝自動排屑器;操作方便，易于安裝機械手，以實現單機自動化;機床占地面積小，外形簡潔、美觀，容易實現封閉式防護。

斜床身導軌傾斜的角度分別為30°、45°、60°、75°和90°（稱為立式床身）。傾斜角度小，排屑不便;傾斜角度大，導軌的導向性差，受力情況也差。導軌傾斜角度的大小還會直接影響機床外形尺寸高度與寬度的比例。綜合考慮以上諸因素，小型數控車床床身的傾斜度多采用30°和45°;中規格的數控車床床身的傾斜度以60°為宜;而大型數控車床床身的傾斜度多采用75°。

圖4-9（e）為立式床身立滑板

圖4-9 數控車床床身導軌的布局形式

（2）刀架的布局

刀架作為數控車床的重要部件，其布局形式對機床整體布局及工作性能影響很大。回轉刀架在機床上的布局有兩種形式。一種是用于加工盤類零件的回轉刀架，其回轉軸垂直于主軸；另一種是用于加工軸類和盤類零件的回轉刀架，其回轉軸平行于主軸。

目前兩坐標聯動數控車床多采用12工位的回轉刀架，也有采用6工位、8工位、10工位回轉刀架的。

床身上安裝有兩個獨立的滑板和回轉刀架的數控車床稱為雙刀架四坐標數控車床。其上每個刀架的切削進給是分別控制的，既擴大了加工范圍，又提高了加工效率。

雙刀架四坐標數控車床的結構復雜，且需要配置專門的數控系統實現對兩個獨立刀架的控制。這種機床適于加工曲軸、飛機零件等形狀復雜、批量較大的零件。

第二講 數控車床概述；數控車床的結構 課 題：1.數控車床的用途 2.數控車床的分類

3.MJ-50數控車床的用途、布局及技術參數 課堂類型：講授

教學目的：1.掌握數控車床的用途。

2.掌握數控車床的分類方法。

3.掌握M J-50數控車床的布局特點及主要技術參數

教學重點：1.按機床主軸布局形式對數控車床分類；按數控系統控制的軸數對數控車床分類。

2.典型臥式數控車床的布局及主要技術參數。

教學難點：按不同的方法對數控車床進行分類 教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

以數控車床的用途引入本次課程

二、教學內容

4.2.2 數控車床的用途

數控車床按照加工程序能自動完成內外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等的切削加工，所以數控車床特別適于加工形狀復雜的軸類或盤類零件。

數控車床加工零件的尺寸精度可以達到IT5～IT6，加工表面的粗糙度可以達到 Ra 1.6μm以下。

數控車床具有加工靈活、通用性強、能適應產品的品種和規格頻繁變化的特點，被廣泛應用于機械制造業，例如汽車制造廠、發動機制造廠等。

4.2.3 數控車床的分類

隨著數控車床制造技術的不斷發展，形成了多品種、多規格的局面。對數控車床的分類主要有兩種方法。

1.按機床主軸布局形式分類

（1）臥式數控車床

主軸軸線處于水平位置的數控車床。臥式數控車床的刀架布局結構有前置和后置兩種。

①刀架前置的數控車床布局如圖4-10所示，其上的刀架為四方形回轉刀架，結構簡單，外形類似普通車床的方刀架，安裝刀具的數目最多為4把，床身導軌為平導軌，刀架前置使操作者觀察切削情況和測量工件不方便。

項目三中如圖4-3所示的蝸輪透蓋零件，形狀較為簡單，各工序使用的刀具均少于4把，因此適于選用刀架前置的

數控車床進行加工。

圖4-10 刀架前置的數控車床

②刀架后置的數控車床布局如圖4-11所示，其上刀架為后置回轉刀架，一般可以安裝8把或12把刀具。中高檔的數控車床一般都采用后置刀架的布局結構，床身導軌為傾斜導軌（或是水平床身配上傾斜放置的滑板），刀架后置方便了操作者觀察工件和測量工件。

項目一中如圖4-1所示的軸零件，需要使用外圓粗車刀、外圓精車刀、粗切槽刀、精切槽刀及螺紋車刀等5把刀具；項目二中如圖4-2所示的不銹鋼套筒零件，加工零件的兩側都需要5把以上的刀具，因此軸零件和不銹鋼套筒零件均適于選用刀架后置的數控車床進行加工。

圖4-11 刀架后置的數控車床

（2）立式數控車床

主軸軸線處于垂直位置的數控車床。圖4-12所示為立式數控車床，主軸垂直向上，垂直刀架的下端安裝有回轉刀盤。刀架沿垂直導軌的移動為 Z軸進給，刀架沿水平導軌的移動為 X軸進給。

項目四中如圖4-4所示的齒輪毛坯零件，屬于直徑尺寸較大的盤類零件，且上端面及內孔都帶有錐度，因此適于選用立式數控車床進行加工。

圖4-12 立式數控車床

2.按數控系統控制的軸數分類（1）兩軸控制的數控車床

機床上只有一個回轉刀架，可實現 X、Z兩坐標軸控制，圖4-10和圖4-11所示即是兩軸控制的數控車床。

（2）雙刀架四軸控制的數控車床

機床上有兩個獨立的回轉刀架，可實現四軸控制。圖4-13為雙刀架臥式數控車床的刀架配置示意圖，圖4-13（a）所示為兩個獨立的回轉刀架，一個為后置刀架，另一個為前置刀架，每個刀架可以分別控制 X坐標軸和Z坐標軸的進給運動。

圖4-13（b）所示為兩個回轉刀架相對于主軸回轉中心的布局位置，其中后置回轉刀架有12個刀位，前置回轉刀架有8個刀位。

（3）三軸控制的車削中心

圖4-14所示的車削中心是在數控車床的基礎上發展起來的，其主要特征是在數控車床的回轉刀架上增設了多種自驅動刀具并對主軸進行伺服控制，自驅動刀具有鉆削頭、銑削頭等。

圖4-13 雙刀架臥式數控車床的刀架配置示意圖

圖4-15為車削中心回轉刀架外觀圖，其上安裝有平行于主軸軸線的自驅動刀具1和垂直于主軸軸線的自驅動刀具2。機床工作時除了轉塔刀架控制 X坐標軸和 Z坐標軸的進給運動之外，主軸的 C軸可以做分度運動或圓周進給運動，自驅動刀具可以進行鉆削加工和銑削加工。

圖4-14 車削中心

圖4-15 車削中心回轉刀架外觀圖

項目五中如圖4-5所示的連接件，其上Ф62 mm的外圓表面上均布6個Ф6 mm孔；右端面上有均布的4段圓弧槽和4個Ф6mm孔，該零件在普通車床上無法完成全部加工。如果選用車削中心，便可利用 Z軸自驅動銑刀，銑削零件右端面上的圓弧槽及Ф6 mm軸向孔；利用 X軸自驅動銑削刀具可以加工6個Ф6 mm的徑向孔。

（4）五軸聯動車銑復合中心 如下圖所示，機床配置雙車主軸、一個銑軸、一個轉塔刀架和一個盤式刀庫。車銑復合中心主要用于航空、軍工、汽車、船舶等行業中復雜零件的加工。

目前，我國使用最多的是中小規格兩軸聯動的臥式數控車床。

五軸聯動車銑復合中心

4.3 數控車床的結構

4.3.1 MJ-50數控車床的用途、布局及技術參數

MJ-50型數控車床是典型的臥式數控車床。

1.MJ-50數控車床的用途

MJ-50數控車床主要用來加工軸類零件的內外圓柱面、圓錐面、螺紋表面、成形回轉體表面等。對于盤類零件可進行鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔等加工。機床還可以完成車端面、切槽、倒角等加工。

2.MJ-50數控車床的布局

MJ-50數控車床為兩軸聯動的臥式車床，圖4-16為車床的外觀圖。

圖4-16 MJ-50數控車床外觀圖

3.MJ-50數控車床的主要技術參數

（1）機床的主要技術參數

允許最大工件回轉直徑

500 mm

最大切削直徑

310 mm

最大切削長度

650 mm

主軸轉速范圍

35～3500 r/min（連續無級）主軸通孔直徑

mm

刀架有效行程

X軸 182 mm;Z軸 675 mm

快速移動速度

X軸10 m/min;Z軸15 m/mim

安裝刀具數

10把

刀具規格

車刀25 mm×25 mm;鏜刀桿 12 mm～ 45 mm

分度時間

單步0.8 s;180° 2.2 s

尾座套筒行程

mm

主軸調速電動機功率

11/15 kW（連續/30 min超載）

進給伺服電動機功率

X軸0.9 kW（交流）;Z軸1.8 kW（交流）

（2）數控系統的主要技術規格

FANUC-0TE系統的主要技術規格見教材中表4-1。

第三講 數控車床的結構

課 題：1.數控車床主傳動系統及主軸箱結構

2.數控車床進給傳動系統及傳動裝置 課堂類型：講授

教學目的：1.掌握數控車床的主傳動系統及主軸箱傳動結構。

2.掌握數控車床的X、Z坐標軸進給傳動系統及傳動結構。

教學重點：1.數控車床的主軸箱傳動結構。

2.數控車床的X、Z坐標軸進給裝置傳動結構。

教學難點：數控車床的X、Z坐標軸進給傳動系統及傳動裝置結構。教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

以分析MJ—50數控車床傳動系統圖中主運動傳動關系引入本次課程

二、教學內容

4.3.2 主傳動系統及主軸箱結構

1.主運動傳動系統 MJ-50數控車床的傳動系統如圖4-17所示，其中主運動傳動系統見右圖，由功率為11 kW的主軸調速電動機驅動，經一級1∶1的帶傳動帶動主軸旋轉，使主軸在35～3500 r/mim的轉速范圍內實現無級調速，主軸箱內部省去了齒輪傳動變速機構，因此減少了齒輪傳動對主軸精度的影響，并且維修方便

主運動傳動系統圖

2.主軸箱結構

（1）主軸箱結構

MJ-50數控車床主軸箱結構如圖4-18所示。主軸電動機通過帶輪將運動傳給主軸。

主軸有前、后兩個支承，前支承由一個圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和一對角接觸球軸承組成，圓錐孔雙列圓柱滾子承受徑向載荷，兩個角接觸球軸承用來承受雙向的軸向載荷和徑向載荷。前支承軸承的間隙用螺母8來調整。

主軸的后支承為圓錐孔雙列圓柱滾子軸承，軸承間隙由螺母1和6來調整。主軸的支承形式為前端定位，主軸受熱膨脹向后伸長。主軸所采用的支承結構適應高速大載荷的需要。主軸的運動經過同步帶輪16和3以及同步帶2帶動脈沖編碼器4，使其與主軸同速運轉。

圖4-18 MF-50數控車床主軸箱結構簡圖

（2）液壓卡盤結構

如圖4-19（a）所示，液壓卡盤固定安裝在主軸前端。

圖4-19 液壓卡盤結構簡圖

圖4-19（b）為卡盤內楔形機構示意圖，當液壓缸內的壓力油推動活塞和拉桿向卡盤方向移動時，滑套4向右移動，由于滑套上楔形槽的作用，使得卡爪座11帶著卡爪12沿徑向向外移動，則卡盤松開。反之液壓缸內的壓力油推動活塞 和拉桿向主軸后端移動時，通過楔形機構，使卡盤夾緊工件。卡盤體9用螺釘固定安裝在主軸前端。

圖4-19 液壓卡盤結構簡圖

4.3.3 進給傳動系統及傳動裝置

1.進給傳動系統的特點

數控車床的進給傳動系統是控制 X、Z坐標軸的伺服系統的主要組成部分，它將伺服電動機的旋轉運動轉化為刀架的直線運動，而且對移動精度要求很高，X軸最小移動量為0.0005mm（直徑編程），Z軸最小移動量為0.001 mm。采用滾珠絲杠螺母傳動副，可以有效地提高進給系統的靈敏度、定位精度和防止爬行。

2.進給傳動系統

數控車床的進給系統采用伺服電動機驅動，通過滾珠絲杠螺母帶動刀架移動，所以刀架的快速移動和進給運動均為同一傳動路線。

如圖4-17所示，MJ-50數控車床的進給傳動系統分為 X軸進給傳動和Z軸進給傳動。X軸進給由功率為0.9 kW的交流伺服電動機驅動，經20/24的同步帶輪傳動到滾珠絲杠上，螺母帶動回轉刀架移動，滾珠絲杠螺距為6 mm。

Z軸進給也是由交流伺服電動機驅動，經24/30的同步帶輪傳動到滾珠絲杠，其上螺母帶動滑板移動。該滾珠絲杠螺距為10 mm，電動機功率為1.8 kW。3.進給系統傳動裝置（1）X軸進給傳動裝置

圖4-20是MJ-50數控車床 X軸進給傳動裝置的結構簡圖。如圖4-20（a）所示，AC伺服電動機15經同步帶傳動帶動滾珠絲杠6回轉，其上螺母7帶動刀架21沿滑板1的導軌移動（如圖4-20（b）所示），實現 X軸的進給運動。圖中5和8是緩沖塊，在出現意外碰撞時起保護作用。

圖4-20 MJ-50數控車床 X軸進給傳動裝置的結構簡圖

圖4-20中，A—A剖面圖表示滾珠絲杠前支承的軸承座4用螺釘20固定在滑板上。滑板導軌如 B—B剖面圖所示為矩形導軌，鑲條17、18、19用來調整刀架與滑板導軌的間隙。

圖4-20（b）中22為導軌護板，26、27為機床參考點限位開關和撞塊。鑲條23、24、25用于調整滑板與床身導軌的間隙。

因為滑板頂面導軌與水平面傾斜30°，回轉刀架的自身重力使其下滑，滾珠絲杠和螺母不能以自鎖阻止其下滑，故機床依靠AC伺服電動機的電磁制動來實現自鎖。

（2）Z軸進給傳動裝置

圖4-21是MJ-50數控車床 Z軸進給傳動裝置簡圖。

如圖4-21（a）所示AC伺服電動機14經同步帶傳動到滾珠絲杠5，由螺母4帶動滑板連同刀架沿床身13的矩形導軌移動（見圖4-21（b）），實現Z軸的進給運動。

圖4-21 MJ-50數控車床 Z軸進給傳動裝置簡圖

如圖4-21（b）所示電動機軸與同步帶輪12之間用錐環無鍵連接，局部放大視圖中19和20是錐面相互配合的內、外錐環，當擰緊螺釘17時，法蘭18的端面壓迫外錐環20，使其向外膨脹，內錐環19受力后向電動機軸收縮，從而使電動機軸與同步帶輪連接在一起。這種連接方式無須在被連接件上開鍵槽，而且兩錐環的內、外圓錐面壓緊后，連接配合面無間隙，對中性較好。

滾珠絲杠的左支承由三個角接觸球軸承組成，由調整螺母16進行預緊。如圖4-21（a）所示，滾珠絲杠的右支承為一個圓柱滾子軸承，只用于承受徑向載荷，軸承間隙用調整螺母8來調整。滾珠絲杠的支承形式為左端固定，右端浮動。3和6為緩沖擋塊，起超程保護作用。

如圖4-21（b）所示，Z軸進給裝置的脈沖編碼器1與滾珠絲杠5相連接，可直接檢測絲杠的回轉角度，從而提高系統對Z向進給的精度控制。

局部放大視圖

圖4-21 MJ-50數控車床 Z軸進給傳動裝置簡圖

第四講 數控車床的結構；車削中心 課 題：1.數控車床自動回轉刀架

2.數控車床尾座

3.車削中心 課堂類型：講授

教學目的：1.掌握數控車床自動回轉刀架傳動結構及換刀過程。

2.掌握數控車床尾座的功用及結構。3.了解車削中心的工藝范圍。

4.掌握車削中心C軸的控制功能。

教學重點：1.數控車床自動回轉刀架傳動結構。

2.車削中心C軸的控制功能。

教學難點：車削中心C軸的功能與伺服控制。教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

以數控車床自動回轉刀架的功能引入本次課程

二、教學內容

4.3.4 自動回轉刀架

自動回轉刀架是數控車床上的重要功能部件，在機床加工過程中完成自動換刀的任務。

數控車床的自動回轉刀架轉位換刀過程為：當接收到數控系統的換刀指令 后，刀盤松開→刀盤旋轉到指令要求的刀位→刀盤夾緊并發出轉位結束信號。

圖4-22為MJ-50數控車床回轉刀架結構簡圖，該回轉刀架的夾緊與松開、刀盤的轉位均由液壓系統驅動、PLC順序控制來實現。

在機床自動工作狀態下，當指定換刀的刀號后，數控系統可以通過內部的運算判斷，實現刀盤就近轉位換刀，即刀盤可正轉也可反轉。但當手動操作機床時，從刀盤方向觀察，只允許刀盤順時針轉動換刀。

圖4-22 MJ-50數控車床回轉刀架結構簡圖

4.3.5 機床尾座

MJ-50數控車床出廠時一般配置標準尾座，圖4-23為尾座結構簡圖。尾座體的移動由滑板帶動移動。尾座體移動后，由手動控制的液壓缸將其鎖緊在床身上。

在調整機床時，可以手動控制尾座套筒移動。頂尖1與尾座套筒2用錐孔連接，尾座套筒可帶動頂尖一起移動。在機床自動工作循環中，可通過加工程序由數控系統控制尾座套筒的移動。

尾座套筒移動的行程，靠調整套筒外部連接的行程桿10上面的移動擋塊6來完成。如圖4-23所示，移動擋塊6處于右端極限位置時，套筒的行程最長。當套筒伸出到位時，行程桿上的移動擋塊6壓下確認開關9，向數控系統發出尾座套筒到位信號。當套筒退回時，行程桿上的固定擋塊7壓下確認開關8，向數 控系統發出套筒退回的確認信號。

圖4-23 MJ-50數控車床尾座結構簡圖

4.4 車削中心

在數控車床上限于回轉體表面的加工，實際上有許多回轉體工件，除了加工內、外回轉表面之外，還有銑平面、銑鍵槽、鉆軸向孔、鉆徑向孔及加工軸向或徑向螺紋孔等工序內容。如項目五涉及的連接件，其加工過程既有車削加工又有銑削加工和鉆削加工。另有些情況下，由于零件的加工精度要求很高，不允許多次定位裝夾，同時需要車、銑、鉆等多工序加工，所以為了滿足這些零件的加工要求，在數控車床的基礎上又發展了車削中心。

車削中心的主要特征是主軸可以分度（稱為 C軸）和做圓周進給;在回轉刀架上除了安裝車削刀具外，同時可以安裝鉆削和銑削等自驅動刀具。

4.4.1 車削中心的工藝范圍

在車削中心上，工件一次安裝，能自動完成車削、銑平面、銑鍵槽、銑螺旋槽及鉆軸向孔、徑向孔、攻螺紋等工藝內容，有效地提高了生產效率，進而提高了數控車削的柔性化和自動化水平。圖4-24所示為車削中心除了對工件進行車削工序的加工外，還可以進行銑削、軸向或徑向鉆削和攻螺紋等加工。

圖4-24（a）為銑端面槽，加工中主軸不轉，裝在回轉刀架上的銑刀軸帶著銑刀旋轉。當端面槽為直線槽時，刀架帶銑刀做 X向進給或 Z向進給；當端面槽為圓弧槽時，則銑刀旋轉，主軸帶動工件做圓周進給；當端面圓周上分布多個槽時，則銑刀旋轉，主軸帶動工件做圓周進給和分度，逐個槽銑削。

圖4-24（b）為端面鉆孔、攻螺紋，且孔的中心與主軸中心重合，主軸或刀具旋轉，刀架做Z向進給。

圖4-24（c）為銑扁方，機床主軸不轉，回轉刀架上的銑刀軸旋轉，同時做 Z向進給或 X向進給，如果用單刀銑削多個面，需要主軸帶動工件分度。

圖4-24（d）為端面分度鉆孔及攻螺紋，裝有鉆頭或絲錐的刀軸旋轉并隨刀架做 Z向進給，每加工完一個孔，主軸帶工件分度。

圖4-24（e）、圖4-24（f）、圖4-24（g）所示為徑向或在斜面上鉆孔、銑槽、攻螺紋等。

圖4-24 車削中心可以完成的銑削、鉆削等加工

如圖4-25所示的連接套、活塞及醫用器件都適于在車削中心上加工。

圖4-25 車削中心加工的典型零件

4.4.2 C軸功能與伺服控制

與數控車床相比，車削中心的加工工藝范圍更寬，一是由于車削中心的回轉刀架上安裝有自驅動刀具，能對工件進行銑削、鉆削和攻螺紋等工步的加工，二是主軸具備 C軸坐標功能，即機床主軸的旋轉除實現車削的主運動外，還可做分度運動或圓周進給運動，而且在數控裝置伺服系統的控制下，可以實現C軸和X軸的聯動，或C軸和Z軸的聯動。圖4-26所示為 C軸功能與伺服控制。如圖4-26（a）所示，當 C軸定向時，刀具沿X軸進給銑削端面上的槽，刀具沿Z軸進給銑削圓柱面上的槽。

如圖4-26（b）所示，當主軸做圓周進給時，C軸與Z軸聯動，可以銑削零件上的螺旋槽。

如圖4-26（c）所示，C軸與X軸聯動，可以銑削零件端面上的圓弧槽。如圖4-26（d）所示，C軸與X軸聯動，可以在圓柱體表面上銑削平面。

圖4-26 C軸功能與伺服控制

車削中心在加工過程中，自驅動刀具的伺服電動機與驅動主軸旋轉的主軸電動機是互鎖的。也就是說，當 C軸進行分度或圓周進給時，脫開主軸電動機，接合自驅動刀具的伺服電動機;當進行普通車削時，脫開自驅動刀具的伺服電動機，接合主軸電動機。

車削中心的主傳動系統包括了主軸的旋轉運動和C軸的傳動控制，目前C軸的傳動控制多采用帶C軸功能的主軸電動機直接進行分度和定位。

第五講 車削中心；其他車削類數控機床介紹 課 題：1.自驅動刀具的

2.數控立式輪轂車床

3.倒置式數控車床 課堂類型：講授

教學目的：1.了解車削中心自驅動刀具的變速傳動裝置結構。

2.掌握車削中心自驅動刀具附件的傳動結構。3.了解數控立式輪轂車床的布局及特點。4.了解倒置式數控車床的布局、特點和應用。

教學重點：1.車削中心自驅動刀具的典型結構。

2.倒置式數控車床布局及特點。

教學難點：1.車削中心自驅動刀具附件的傳動結構。

2.倒置式數控車床布局及特點。教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

以車削中心自驅動刀具的組成引入本次課程

二、教學內容

4.4.3 自驅動刀具的典型結構 自驅動刀具是指那些具備獨立驅動源的刀具。車削中心的自驅動刀具一般是由動力源、變速傳動裝置和刀具附件組成的，刀具附件包括鉆削附件和銑削附件等。

自驅動刀具的主軸伺服電動機，通過變速傳動機構驅動刀具主軸旋轉，并自動控制主軸無級變速。

1.變速傳動裝置

車削中心自驅動刀具的傳動裝置如圖4-27所示。

圖4-27 自驅動刀具的傳動裝置

2.自驅動刀具附件

自驅動刀具附件有分別用于銑削、鉆削和攻螺紋等許多種，圖4-28所示為高速鉆孔附件，軸套的A部裝入回轉刀架的刀具孔中。刀具主軸3的右端裝有錐齒輪1，它與圖4-27中的中央錐齒輪1嚙合。

圖4-28 高速鉆孔附件 圖4-29所示為銑削附件，圖4-29（a）是中間傳動裝置，錐齒輪1與圖4-27中的中央錐齒輪1嚙合，運動經軸2左端的錐齒輪副

3、橫軸4和圓柱齒輪5傳至圖4-29（b）中的齒輪6，銑主軸7上裝銑刀8，使銑刀旋轉。

在4-29（a）中 A—A處可以安裝銑主軸或其他鉆孔或攻螺紋刀具主軸。可以分別進行平行于 Z軸的加工和平行于X軸的加工。

圖4-29 銑削附件

4.5 其他車削類數控機床介紹 4.5.1 數控立式輪轂車床

1.機床的布局及結構特點

如圖4-30所示的車床為數控立式輪轂車床。該車床采用單主軸、雙刀架結構，工件安裝在工作臺上隨主軸一起旋轉，適于加工徑向尺寸較大的汽車輪轂零件。

圖4-30 數控立式輪轂車床圖

圖4-31 轉塔刀架及工作臺的布局結構 如圖4-31所示，該車床左側和右側的轉塔刀架，各有6個刀位，可安裝12把外圓車削刀、鏜孔刀、切槽刀等，工件安裝在工作臺上用卡爪夾緊，工作臺為雙工位旋轉交換工作臺，使裝卸工件的時間與切削時間重合，具有較高的生產效率和加工精度。

2.機床的主要技術參數

最大回轉直徑

750 mm 最大工件高度

295 mm

主軸轉速范圍

50～2500 r/min

主軸最大扭矩

570 N·m

主電機功率

37/45 kW

輪轂卡盤規格

16～22 in

X/Z軸快移速度

15/15 m/min

X/Z軸行程

575/525 mm

X/Z軸定位精度

0.012/0.016 mm

X/Z軸重復定位精度

0.006/0.008 mm

加工精度

IT6～IT7

加工工件表面粗糙度

Ra 1.6μm

控制系統

FANUC 18i-T

4.5.2 倒置式數控車床

1.倒置式數控車床的布局

圖4-32為VL3倒置式數控車床的外觀圖，倒置式車床的布局既不同于臥式車床也不同于立式車床，主要特征是采用倒立式主軸，即主軸的安裝位置垂直向下，由主軸移動完成工件的裝卸。

圖4-32 倒置式數控車床的外觀圖

如圖4-33所示，為提高加工效率，VL3倒置式數控車床帶有環形數控輸送帶，毛坯放置在V形架內，通過環形數控輸送帶送至上下料工位。主軸2移動，由主軸前端的卡盤抓取并夾緊工件，主軸將工件運至圖示的加工區。

機床工作時，主軸隨高架拖板移動實現 X軸和Z軸的進給運動。上下料工位在加工區后方，在環形數控輸送帶的前端，可以安全地取出成品件，并放入毛坯件。加工結束時，再由主軸將工件放回上下料工位，并更換下一個毛坯。圖 4-34所示為主軸移動到上下料工位裝卸工件。

圖4-33 倒置式車床工件自動裝卸

圖4-34 主軸在上下料工位裝卸工件

2.倒置式數控車床的特點及應用

（1）生產效率高、占地面積小

（2）操作方便、排屑理想

（3）適用范圍廣，既可用在小批量、品種多的生產中，又適合用于大批量生產。

（4）應用舉例

某生產傳動機構的公司，選用兩臺VL3倒置式數控車床配上一個機械手和一個給工件打標記的工位，組成如圖4-35所示的小型生產系統，自動加工齒輪的前、后兩個面。圖中VL3倒置式數控車床的中間是機械手。

圖4-35 兩臺倒置式數控車床組成的小型生產系統

第二篇：認識數控機床教案

《數控機床維護常識》電子教案

本電子教案是浙江省教育廳職成教教研室組編的《數控機床維護常識》教材的配套教學資源，該教材由北京高等教育出版社2010年1月出版。

【課題編號】 — 項目一 【課題名稱】

認識數控機床 【教學目標與要求】

一、知識目標

1.認識各種類型的數控機床在生產中的作用。2.讀懂機床上的安全標識和安全提示。3.能夠正確進行開、關機床的安全操作。

二、能力目標

1.能分清各種不同類型的數控機床及其功能、特點。2.能夠進行常用數控機床的開、關機操作。

三、素質目標

1.通過識讀數控機床的銘牌，了解名稱、特點和主要功能。2.能識讀車間安全生產標識，自覺遵守安全提示，達到安全生產要求。

3.了解數控機床正確開、關的操作規程。

四、教學要求

1.能分清各種類型的數控機床，了解該機床在生產中的作用。2.能自覺遵守車間安全生產操作規程和各種安全提示標記。3.掌握常用數控機床的開、關機操作要領。【教學重點】

1.能分清各種常用數控機床的種類，從機床銘牌中了解機床的主要參數。

2.掌握開環、閉環、二軸、二軸半、三軸等名詞的含義。3.掌握數控機床開、關機的順序和注意事項。【難點分析】

1.點位控制與點位直線控制的區別，閉環與半閉環控制的區別，二軸半聯動與三軸聯動的區別。

2.急停按鈕在開、關機床中的作用。【分析學生】

1.學生往往對機床的維護要求不太重視，認為這是維護工人的事，自己是一名操作者，只要能開、關操作機床就可以了。通過學習，要提高學生對維護機床重要性的認識。

2.對車間安全標志重視不夠，應當通過上崗要求考核掌握最常用的安全提示標志，熟悉安全操作規程，做一名具備上崗安全知識的合格工人。【教學思路設計】

1.通過視頻教學分清各種不同的數控機床，到車間參觀生產活 動，加深對不同類型數控機床的認識。

2.理論學習并到車間現場指認數控機床，考核學生對安全標志的認識。

3.示范開、關數控機床的操作順序。【教學安排】

4學時 【教學過程】

一、了解數控機床的類型 1.按能否自動換刀分類

1)普通數控機床——數控車床、數控銑床、數控鉆床、數控磨床、數控齒輪加工機床等，其共同特點是刀具的更換仍需靠人工完成。

2)加工中心——自動換刀數控機床，其外形與數控銑床相似，但比數控銑床多一個可以自動換刀的刀庫。一般常用斗笠式圓形刀庫，可存放12、18或24把不同的刀具。還有鏈條式刀庫，可存放幾十把到幾百把不等刀具供加工中心選用。學校的加工中心設備常見斗笠式刀庫。

2.按運動方式分類——即刀具的運動軌跡特點。

1)點位控制——只控制刀具點位坐標，與刀具運動路徑無關。如圖1-7所示。

2)點位直線控制——不僅控制刀具點位坐標，還要控制刀具直線運動軌跡。如圖1-8所示。

3)輪廓控制——控制刀具按已知軌跡運動。如圖1-9所示。3.按控制方式分類

1)開環——機床工作臺的運動位置沒有反饋給控制系統，一般選用步進電動機作為動力。其特點是控制系統比較簡單，但精度較低。用于經濟型數控機床。

2)閉環——機床的工作臺裝有直線位置檢測裝置，及時將檢測到的實際位移反映到數控裝置的比較器中與指令位置比較，可及時做補充位移，消除誤差值。一般選用伺服電動機作為動力。其特點是精度高，但結構比較復雜，用于精度要求較高的數控機床。見圖1-12.3)半閉環——將開環中的動力換成伺服電動機，在絲桿前安裝角位移檢測裝置。位移有反饋比較，但精度沒有閉環控制系統高。見圖1-11。

4.按聯動軸分類

幾個坐標軸可以同時協調運動，稱為聯動。1)二軸聯動——如數控車床X、Z兩軸同時移動。

2)三軸聯動——如數控銑床X、Y、Z三軸同時移動，可加工出球面輪廓。

3)二軸半聯動——即三個坐標中，當其中任兩個坐標軸固定時，另一個坐標軸可以進給運動。用于加工曲面的分層加工。聯動軸數越多，機床控制系統越復雜、精度越高、價格越高。選擇機床時需注意三軸控制系統與二軸半控制系統對加工過程的影響。

4)多軸聯動——控制四軸以上坐標軸聯動，如加工螺旋推進器葉片形狀需要用多軸聯動控制系統。

二、識讀數控機床上的安全操作標識及注意事項 1.機床的安全操作

1)操作前認真閱讀數控機床的操作資料。

2)按操作規程要求檢查機床，并作好維護和開機前各項準備。3)開機前關閉工作區滑門。

4)注意急停紅色按鈕位置，以便出現緊急情況下使用。詳細內容見教材中內容。

2.識讀安全標識

見表1-18及教材P011、012、013。

三、安全開、關機操作 1.開機

1)開機前需檢查電、氣、油等壓力是否正常。2)開機過程中，按安全操作順序操作。

3)調試機床時要先空運行30分鐘，速度由低向高逐漸提高，確定機器正常工作后，方可試切加工工件。

2.關機

1)在做好準備工作后方可切斷總開關。2)按照關機順序要求操作。3)關機后切斷總電源，整理現場。4)做好機床使用記錄。

四、小結

1.數控機床的類型很多，有多種分類方法，要記住聯動軸數的含 義與功用。

2.熟悉加工車間常用安全標志的含義。3.熟悉數控機床的安全操作規程要求。

第三篇：數控機床編程教案9doc

教師姓名：孫震 授課形式：講授 授課時數：2 授課日期及班級：06模具班

授課章節名稱及教學內容：

十二.固定循環功能

數控銑床的固定循環功能主要用于孔的加工,包括鉆孔、鏜孔和攻螺紋等.使用一個程序段就可以完成一個孔加工的全部動作.繼續加工孔時,如果孔加工動作無需變更,則程序中所有模態數據都可以不寫,因此可以大大簡化程序.5.4.數控銑床的操作和操作面板簡介 5.4.1系統面板功能

FANUC OI-M系統數控銑床的操作面板由CRT顯示器和MDI鍵盤組成.1.字母/數字鍵: 用于輸入字母或數字.用上檔鍵SHIFT可以切換輸入.2.編輯鍵

[INSERT]插入鍵,把輸入區的數據插入到當前光標之后的位置.[CAN]取消鍵,消除輸入區內的數據.[DELTE]刪除鍵,刪除光標所在的數據;或者刪除一個程序或者刪除全部程序.[ALTER]替換鍵,用輸入的數據替換光標所在位置的數據.3.頁面切換鍵 [RESET]復位鍵 [POS]位置顯示頁面 [OFSET/SET]參數輸入頁面 [SYSTM]系統參數頁面 [MESGE]信息頁面

[CUSTM/GRAPM]圖形參數設置頁面 [HELP]幫助頁面 4.翻頁鍵 [↑]向上翻頁 [↓]向下翻頁

5輸入鍵: [INSPUT],將數據輸入到參數頁面.6.光標移動鍵 5.4.2.機床面板功能

機床操作面板主要用于控制機床運行狀態,由模式選擇按鈕、運行控制開關等多個部分組成.1.模式選擇鍵

[REF]: 返回參考點模式

[JOG]: 手動模式,手動移動機床各進給軸 [HND]: 手輪模式,通過手輪移動機床各進給軸.[INC]: 增量進給模式,手動增量移動機床各進給軸.[MDI]: 手動數據輸入模式 [EDIT]: 編輯模式,用于編輯程序

[DNC]: 通過接口協議,在PC機和機床之間傳輸程序并執行.[AUTO]: 自動加工模式,自動運行加工程序.2.機床各軸移動方向鍵,在JOG/HND/INC方式下有效.3.機床主軸控制開關

4.主軸轉速倍率調節旋鈕: 調節主軸所設定或編程的轉速,范圍50%～120%.5.手搖脈沖發生器.6.增量進給倍率選擇按鈕: 移動機床時,每進一步的距離,選擇X1為0.001毫米;X10為0.01毫米;X100為0.1毫米;X1000為1毫米.7.進給倍率調節旋鈕: 調節進給速度,范圍0%～120%.8.程序控制開關

[程序運行開始]:在自動或MDI方式下有效.[程序運行停止]:在程序運行中按下此鍵可停止程序運行.6.單段運行開關.在.單段運行模式下,每按一次程序啟動鍵,執行一個程序段指令.7.程序段跳讀鍵: 按下此鍵,在自動方式下,可跳過程序段前帶有/號的程序段.8.程序空運行鍵:按下此鍵,各進給軸以固定的速度運動.9.程序編輯鎖定開關.置于1位置,可編輯或修改程序.10.機床鎖定開關,按下此鍵,機床各軸被鎖住,只是程序在運行.11.緊急停止旋鈕 用于緊急情況下切斷電源,機床停止所有動作.5.4.3.操作過程

數控機床的操作程序要求嚴格,必須按程式化、規范化的要求進行,開關機床尤其如此.1.手動操作

1).手動移動機床各進給軸 2).手動控制主軸 2.返回參考點 3.自動運行 4.零件程序編輯 5.手動數據輸入 6.參數設置 5.4.5.銑削加工編程實例

加工程序: O1000;[程序名] S800 M03;[主軸正轉,轉速800] G90 G54 G00 X0 Y0 Z50.0;[確定工件坐標系] X-65.0 Y-95.0;[定位在起刀點上方] Z5.0;[進刀到安全高度] G01 Z-10.0 F120;[下刀] G41 D01 X-45.0 Y-75.0 [進刀并建立刀具半徑

補償] Y-40.0;[加工直線P1-P2] X-25.0;[加工直線P2-P3] G03 X-20.0 Y-15.0 R65.0;[加工圓弧R65] G02 X20.0 R-25.0;[加工圓弧25] G03 X25.0 Y-40.0 R65.0;G01 X45.0 Y-40.0;Y-75.0;X0,Y-65.0;X-65.0 Y-95.0;[G40 G00 Z100.0;[M05;M30;例5-3連桿零件的銑削加工

備注：

課后作業：教材30頁2題。

退刀返回起刀點] 抬刀刀安全高度]

第四篇：數控機床第6章教案

第6章 加工中心

第一講 加工中心概述 課 題：1.項目的引出 2.加工中心概述 課堂類型：講授

教學目的：1.了解加工中心的特點和用途

2.掌握加工中心的分類。

3.掌握加工中心的結構。

教學重點：1．加工中心的分類。

2．加工中心的結構。

教學難點：1．加工中心的分類。

2．加工中心的結構。教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

由加工中心加工的典型工件和與數控銑床進行比較引出本節內容。

二、教學內容

6.1.1 項目一

如圖6-1（a）、圖6-1（b）所示，這兩個工件形狀、工序較為復雜，需要多把刀具才能完 成該工件的加工。它們分別是在立式加工中心、臥式加工中心上加工的工件。加工中心在 現代制造業中應用十分廣泛。本章將分別介紹立式加工中心和臥式加工中心的典型結構。

圖6-1 加工中心加工的工件

6.2.1 加工中心的特點和用途

加工中心又稱多工序自動換刀數控機床，是當今世界上產量最大，在現代機械制造業 最廣泛使用的一種功能較全的金屬切削加工設備。

加工中心集中了金屬切削設備的優勢，具備多種工藝手段，能實現工件一次裝夾后的 銑、鏜、鉆、鉸、锪、攻絲等綜合加工，對中等加工難度的批量工件，其生產效率是普通設備 的5～10倍。加工中心對形狀較復雜，精度要求高的單件加工或中小批量生產更為適用。而且還節省工裝，調換工藝時能體現出相對的柔性。

加工中心控制系統功能較多，機床運動至少用三個運動坐標軸，多的達十幾個。其控制功能最少要兩軸聯動控制，以實現刀具運動直線插補和圓弧插補，多 的可進行五軸聯動，完成更復雜曲面的加工。

加工中心的突出特征是設有刀庫，刀庫中存放著各種刀具或檢具，在加工過程中由程 序自動選用和更換，這是它與數控銑床、數控鏜床的主要區別。

加工中心在機械制造領域承擔精密、復雜的多任務加工，按給定的工藝指令自動加工出所需幾何形狀的工件，完成大量人工直接操作普通設備所不能勝任的加工工作，現代化機械制造工廠已經離不開加工中心。

加工中心既可以單機使用，也能在計算機輔助控制下多臺同時使用，構成柔性生產線，還可以與工業機器人、立體倉庫等組合成無人化工廠。

加工中心的造價較高，使用成本也高。在正常情況下加工中心能創造高產值，但無論設備自身原因造成的意外停機還是人為原因的事故停機，都會造成較大的浪費。

6.2.2 加工中心的分類

現代加工中心機床單臺的綜合功能極強，而且不同類型的機床功能相交叉，目前大致 按以下幾種方式分類: 1.按主軸在加工時的空間位置分

（1）臥式加工中心。臥式加工中心的主軸軸線為水平設置。臥式加工中心又分為固 定立柱式和固定工作臺式。固定立柱式臥式加工中心的立柱不動，主軸箱在立柱上做上 下移動，而裝夾工件的工作臺在平面上做兩個坐標的移動，如圖6-2（a）所示。固定工作臺 式（也稱動柱式）臥式加工中心，裝夾工件的工作臺固定不動，以立柱和主軸箱的一同移動 來實現三個坐標的運動及定位，如圖6-2（b）所示。

圖6-2 臥式加工中心

臥式加工中心具有3～5個運動坐標，常見的是三個直線運動坐標加一個回轉運動坐 標（回轉工作臺），它能在工件一次裝夾后完成除安裝面和頂面以外的其余四個面的加工，最適合加工箱體類工件。

（2）立式加工中心。立式加工中心主軸的軸線為垂直設置。立式加工中心多為固定立柱式，工作臺為十字滑臺方式，一般具有三個直線運動坐標，也可以在工作臺上安裝一個水平軸（第四軸）的數控轉臺，用來加工螺旋線類工件。立式加工中心適合于加工盤類工件，配合各種附件后，可滿足各種工件的加工，如圖6-3所示。

（3）五面加工中心。五面加工中心具有立式和臥式加工中心的功能，通過回轉工作臺 的旋轉或主軸頭的旋轉，能在工件一次裝夾后，完成除安裝面以外的所有五個面的加工。這種加工方式可以使工件的形位誤差降到最低，省去二次裝夾的時間，提高了生產效率，降低了加工成本。如圖6-4所示。大型龍 門式加工中心的主軸多為垂直設置主軸頭并能旋轉，尤其適用于加工大型或 形狀復雜的工件。

圖6-3立式加工中心 圖6-4 五面加工中心

2.按功能特征分

（1）鏜銑加工中心。鏜銑加工中心以鏜、銑加工為主，適用于加工箱體、殼體以及各種 復雜零件的特殊曲線和曲面輪廓的多工序加工。“加工中心”一詞一般就是特指鏜銑加工中心，而其他功能的加工中心前面要加定語，如車削加工中心、電加工中心等。

（2）鉆削加工中心。鉆削加工中心以鉆削加工為主，刀庫形式以轉塔頭形式為主。適 用于中小零件的鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲及連續輪廓的銑削等多工序加工。

（3）復合加工中心。復合加工中心除用各種刀具進行切削外，還可使用激光頭進行打 孔、清角，用磨頭磨削內孔，用智能化在線測量裝置檢測、仿形等。

3.按運動坐標數和同時控制的坐標數分

加工中心有三軸二聯動、三軸三聯動、四軸三聯動、五軸四聯動、六軸五聯動、多軸聯 動直線+回轉+主軸擺動等。三軸、四軸??是指加工中心具有的運動坐標數，聯動是指 控制系統可以同時控制運動的坐標數，從而實現刀具相對工件的位置和速度控制。如圖6-5 所示為五軸聯動加工中心。

圖6-5 五軸聯動加工中心

圖6-6雙工作臺加工中心

4.按工作臺的數量和功能分

加工中心按工作臺的數量和功能可分為 單工作臺加工中心、雙工作臺加工中心和多 工作臺加工中心，如圖6-6所示為雙工作臺加工中心。5.按主軸種類分

加工中心按主軸種類可分為單軸、雙軸、三軸和可換主軸箱的加工中心。6.按加工精度分

加工中心按加工精度可分為普通加工中 心和高精度加工中心。普通加工中心，分辨率為1 μm，最大進給速度為15～25 m/min，定位精度為10 μm左右。高精度加工中心，分辨率為0.1 μm，最大進給速度為15～100 m/min，定位精度為2 μm左右。定位精度介于 2～10 μm 之間的，以5 μm較多，可稱精密級。

7.按自動換刀裝置分

（1）轉塔頭加工中心。轉塔頭加工中心有立式和臥式兩種，用轉塔的轉位來換主軸頭，以 實現自動換刀。主軸數一般為6～12個，換刀時間短，主軸轉塔頭定位精度要求較高。（2）刀庫+主軸換刀加工中心。這種加工中心是無機械手式主軸換刀，利用工作臺運動及刀庫轉動，并由主軸箱上下運動進行選刀和換刀。

（3）刀庫+機械手+主軸換刀加工中心。這種加工中心結構多種多樣，由于機械手卡爪可同時分別抓住刀庫上所選的刀和主軸上的刀，換刀時間短，并且選刀時間與機加工時間重合，因此得到廣泛應用。

（4）刀庫+機械手+雙主軸轉塔頭加工中心。這種加工中心在主軸上的刀具進行切削時，通過機械手將下一步所用的刀具換在轉塔頭的非切削主軸上。當主軸上的刀具切削完畢后，轉塔頭即回轉，完成換刀動作，換刀時間短。6.2.3 加工中心的結構

加工中心結構和外形各不同，但主要由以下幾大部分組成:（1）基礎部件

一般指床身、立柱和工作臺，它們是組成加工中心的結構基礎。這些大件是鑄鐵件或 焊接的鋼結構件，在加工中心中重量和體積最大。由于它們要承受加工中心的靜負荷以 及在加工時的切削負載，因此應是剛度很高的部件。

（2）主軸部件

一般由主軸箱、主軸電機、主軸和主軸軸承等零件組成，其啟動、停止和速度變化等均 由數控系統控制，并通過裝在主軸上的刀具參與切削運動，是切削加工的功率輸出部件。主軸是加工中心的關鍵部件，其結構特征直接關系 到加工中心的使用性能。

（3）數控系統

單臺加工中心的數控系統由數控裝置、可編程序控制器、伺服驅動裝置及電動機等部 分組成。它們是加工中心加工過程控制和執行順序動作的控制中心。

（4）自動換刀系統 由刀庫、機械手等部件組成，刀庫是存放加工過程中所要使用的全部刀具的裝置。當需要換刀時，根據數控系統的指令，由機械手或其他裝置將刀具從刀庫中取出裝入主軸孔中。刀庫有盤式、鼓式和鏈式等多種形式，容量從幾把到幾百把。機械手的結構根據刀庫與主軸的相對位置及結構的不同也有多種形式，如單臂式、雙臂式、回轉式和軌道式等，有的加工中心不用機械手而利用主軸箱或刀庫的移動來實現直接換刀。

（5）輔助系統

包括潤滑、冷卻、排屑、防護、液壓和隨機檢測系統等。輔助系統雖不直接參與切削運 動，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保證作用，也是加工中心不可缺少的部分。

（6）自動托盤交換系統 為縮短非切削時間，有的加工中心配有兩個自動交換工件的托盤，一個在工作臺上加 工，另一個位于工作臺外進行裝卸工件。當完成一個托盤上工件的加工后，便自動交換托 盤，進行新的工件加工，以減少輔助時間，提高加工效率。

第二講 立式加工中心（此講也可根據學校的實際情況，以現有的典型機床為例進行現場教學）

課 題：1.FV-800型立式加工中心的用途、布局及技術參數。2.FV-800型立式加工中心的傳動系統。3.FV-800型立式加工中心的主要結構。課堂類型：講授

教學目的：1.FV-800型立式加工中心的用途、布局及技術參數。2.FV-800型立式加工中心的傳動系統。3.FV-800型立式加工中心的主要結構。

教學重點：1.了解FV-800型立式加工中心的用途、布局及技術參數。

2.掌握FV-800型立式加工中心的主運動傳動系統和進給傳動系統。3.FV-800型立式加工中心的主軸箱和換刀裝置結構。

教學難點：1.掌握FV-800型立式加工中心的主運動傳動系統和進給傳動系統。2.FV-800型立式加工中心的主軸箱和換刀裝置結構。教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

由加工中心的分類及用途引入本講內容。

二、教學內容

6.3.1 機床的用途、布局及技術參數 1.機床的用途

在FV-800型立式加工中心上，工件一次裝夾后，可以自動連續地完成銑、鉆、鉸、擴、锪、攻螺紋等多種工序的加工。所以適合中小型板類、盤類、箱體類、模具等零件的多品種 小批量和單一產品的成批生產。使用該機床加工中小批量的復雜零件，一方面可以節省在普通機床上加工所需的大量的工藝裝備，縮短了生產準備周期;另一方面能夠確保工件的加工質量，提高生產率。此外，該型號數控機床突出人性化設計，操作者操作起來較為舒適，一定程度上降低了勞動者的勞動強度。

2.機床的特點（1）強力切削

主軸電動機采用FANUC αP15型交流主軸電動機，主軸電動機額定功率為9 kW。電動機 的運動經過齒輪帶將扭矩傳遞到主軸上。主軸轉速的恒功率范圍寬，低轉速扭矩 大，機床的基礎部件及主要傳動部件剛度高，可實現強力切削。此外，主軸采用無齒輪傳動，主軸運轉時噪音低，振動小，熱變形小。

（2）高速定位

進給采用交流伺服電動機，通過聯軸器與滾珠絲杠副相連，采用直線導軌，使X軸和Y 軸獲得24 m/min的快速移動速度，Z 軸獲得15 m/min的快速移動速度。該機床在高速運動時振動小，低速運動時無爬行現象，導軌潤滑好，在高精度的切削狀態下具有較好的穩定性。

（3）高速切削

該機床采用FANUC αP15型主軸電動機，并經過同步齒形帶將扭矩傳遞給主軸。該 機床的主軸轉速范圍為50～8000 r/min，且X軸和Y 軸最高移動速度為24 m/min，Z軸最高移動速度為15 m/min，這樣可以實現在較高的轉速下和較快的進給速度下高速切削，可大大地縮短加工運行時間，提高了加工效率。

（4）隨機換刀

刀庫采用直流伺服電機作為動力源，經過蝸輪副使刀庫旋轉。機械手的回轉、取刀、裝刀機構均采用液壓氣動裝置驅動。自動換刀機構結構簡單，換刀可靠，換刀速度快，點對點的換刀時間達到7.5s，可大大地縮短加工輔助時間，提高了加工效率。由于刀庫安裝在立柱上，不會對主軸箱的移動精度造成影響，保證了加工精度。此刀庫的換刀形式采用機械臂進行換刀，刀具采用隨機換刀方式，雖然刀具號與刀庫號不一致，但該系統具有記憶性，保證換刀的準確性。每次換刀時，刀庫的正轉和反轉角度均不超過180°，一定程度上縮短換刀時間，提高了換刀效率。

（5）CNC控制

該數控機床采用集成度很高的FANUC 0i MA型數控系統進行控制，控制系統體積小，集成度高，故障率低，可靠性高，運算速度快;系統人機對話界面布局合理，操作簡單方便，突出人性化;電器柜內布線合理，結構緊湊。機床具有自診斷功能和自我保護功能。此機床還可通過外部接口與計算機相連，可實現機床內部信號與外部信號的傳輸與控制，可以作為柔性生產線上的一個生產單元。

3.機床的布局

FV-800型立式數控加工中心的總體布局如圖6-7所示 4.機床的主要技術參數 以友嘉FV-800型立式數控加工中心為例，介紹該機床的主要技術參數，參看表6-1。6.3.2 機床傳動系統 1.主運動傳動系統

主軸電動機通過一對同步帶輪將運動傳遞給主軸，使主軸可以在50～8000 r/min轉速范圍內實現無級調速。該電動機的功率、扭矩特性曲線，如圖6-8所示。

圖6-8 功率、扭矩特性曲線

電動機轉速范圍為50～8000 r/min，主軸的計算轉速為1000 r/min，其中在50～ 1000 r/min轉速范圍內為恒扭矩區域;在1000～8000 r/min轉速范圍內為恒功率區域。扭矩隨主軸轉速的升高而逐漸減小。在恒扭矩區域中，連續運轉的最大扭矩為73 N·m，電動機在30 min超載時的最大輸出扭矩為88 N·m;在恒功率區域里，連續運轉的最大功率為7.5 kW，電動機在30 min超載時的最大輸出功率為9 kW。2.進給傳動系統

FV-800型立式加工中心 X軸、Y軸和Z軸三個坐標軸的進給運動分別由交流伺服電動機直接帶動滾珠絲杠旋轉，均采用直線導軌，如圖6-9所示。為了保證各軸的進給傳動系統有較高的傳動精度，電機與滾珠絲杠間采用錐環無鍵連接和高精度十字聯軸器的連接結構。以Z軸進給裝置為例，分析電動機軸與滾珠絲杠之間的連接結構。圖6-10為Z軸進給裝置中電動機與絲杠連接的局部視圖。交流伺服電動機與軸套之間采用錐環無鍵連接結構，該連接結構可以實現無間隙傳動，使兩連接件間的同心度好，傳遞動力平穩，而且加工工藝性好，安裝與維修方便。由于主軸箱垂直運動，為防止滾珠絲杠因不 能自鎖而使主軸箱下滑，Z軸電動機帶有制動器。

高精度十字聯軸器由三件組成，其中和電動機軸連接的軸套端面有與中心對稱的凸鍵，和絲杠連接的軸套上開有與中心對稱的且相互垂直的凹鍵和鍵槽，它們之間相互配合，用來傳遞運動和扭矩。為了保證十字聯軸器的傳動精度，在裝配時，凸鍵與凹鍵的徑向配合面經過研磨配合，以便消除正反向間隙和使傳遞動力平穩。

6.3.3 機床的主要結構 1.主軸箱（1）主軸結構

圖6-11為FV-800型立式數控加工中心主軸箱結構簡圖。主軸的前支承配了兩個高精度的角接觸球軸承，用以承受徑向載荷和軸向載荷，前端軸承大口向下，后面一個軸承大口朝上。主軸后支承為一對球軸承，它只能承受徑向載荷，因此軸承外圈不需要定位。該主軸選擇的軸承類型和配置形式，能夠滿足主軸高速轉動和承受較大軸向載荷的要求。主軸中可以通冷卻液，在鉆孔過程中，采用 可通冷卻液的鉆頭，可以達到較好的冷卻效果，保證孔的加工精度，這對于深孔鉆削尤為重要。

（2）主軸準停裝置

機床的切削扭矩由主軸上的端面鍵來傳遞，每次機械手自動裝取刀具時，必須保證刀 柄上的鍵槽對準主軸的端面鍵，這就要求主軸具有準確的定位功能。為了滿足主軸這一功能而設計的裝置稱為主軸準停裝置或稱為主軸定向裝置。本機采用的是電氣式主軸準停裝置，即采用磁力傳感器檢測定向。如圖6-12所示。在主軸上安裝一個發磁體，使之與主軸一起旋轉，在距離發磁體外1～2 mm 處固定一個磁力傳感器。磁力傳感器經過放大器與主軸控制單元連接，當主軸需要定向準停時，便控制主軸停止到預定的位置。

2.換刀裝置

加工中心自動換刀，是連接兩工步間的重要環節。當上一道工序完成以后，主軸在“準停”位置上，由自動換刀裝置進行換刀，其動作過程如下:（1）刀套向下翻轉90°

FV-800型立式數控加工中心的刀庫共有24把刀，刀庫位于立柱左側，刀具在刀庫中 的安裝方向與主軸垂直，如圖6-13所示。換刀之前，刀庫將待換刀具送到換刀位置上，一般旋轉的角度應小于180°，之后把帶有刀具的刀套向下翻轉90°，使得刀具軸線與主軸軸 線平行。

（2）機械手轉75°

在機床切削時，機械手的手臂與主軸中心到換刀位置的刀具中心的連線成75°，該位 置為機械手的原位置，機械手換刀的第一個動作是順時針轉75°（從主軸前端觀察），兩手爪分別抓住刀庫上 和主軸上的刀柄。

（3）刀具松開

機械手抓住主軸刀具的刀柄后，刀具自動夾緊機構松開刀具。（4）機械手拔刀

機械手下降，同時拔出兩把刀具。（5）交換兩刀具位置

機械手帶著兩把刀具順時針轉180°，使主軸刀具與刀庫刀具交換位置。（6）機械手插刀

機械手上升，分別把刀具插入主軸錐孔和刀套中。（7）刀具夾緊

刀具插入主軸錐孔后，刀具的自動夾緊機構夾緊刀具。（8）驅動機械手轉180°的液壓缸復位

驅動機械手旋轉180°的液壓缸復位，為下次換刀做準備。（9）機械手反轉75°

機械手反轉75°，回到原始位置。（10）刀套向上翻轉90°

刀套帶著刀具向上翻轉90°，為下一次選刀做準備。

第三講 臥式加工中心（此講也可根據學校的實際情況，以現有的典型機床為例進行現場教學）

課 題：1.MH-630型臥式加工中心的用途、布局及技術參數。2.MH-630型臥式加工中心的傳動系統。3.MH-630型臥式加工中心的主要結構。課堂類型：講授

教學目的：1.MH-630型臥式加工中心的用途、布局及技術參數。2.MH-630型臥式加工中心的傳動系統。3.MH-630型臥式加工中心的主要結構。

教學重點：1.了解MH-630型臥式加工中心的用途、布局及技術參數。

2.掌握MH-630型臥式加工中心的主運動傳動系統和進給傳動系統。3.MH-630型臥式加工中心的主軸箱和換刀裝置結構。

教學難點：1.掌握MH-630型臥式加工中心的主運動傳動系統和進給傳動系統。2.MH-630型臥式加工中心的主軸箱和換刀裝置結構。教 具：多媒體課件 教學過程：

一、引入新課題

由加工中心的分類及用途引入本講內容。

二、教學內容

6.4.1 機床的用途、布局及技術參數 1.機床的用途

臥式加工中心適用于箱體類零件、大型零件的加工。臥式加工中心工藝性能好，工件安裝方便，利用分度工作臺和回轉工作臺可以加工四個面或多個面。在臥式加工中心上可以進行銑削、鉆削、鏜削等加工，臥式加工中心一般都具有較大的刀庫，刀具數量多，能夠完成較復雜的加工過程。

2.臥式加工中心規格

以MH-630型臥式數控加工中心為例介紹，其規格見表6-4。3.外觀及行程范圍示意圖

如圖6-14所示為外觀及行程范圍示意圖。6.4.2 機床傳動系統 1.主運動傳動系統

主軸電動機通過齒輪傳動將運動傳遞給主軸，使主軸可以在46～4500 r/min轉速范 圍內實現無級調速。

主軸電機采用FANUC AC#12S 11 kW/15 kW型交流電機，該電動機30 min 超載時的最大輸出功率為15 kW，連續運轉時的最大輸出功率為11 kW，主軸計算轉速為171r/min。其中在46～171r/min轉速范圍內為恒扭矩區域;在46～171 r/min轉速范圍內為恒功率區域。該電動機的功率、扭矩特性曲線，如圖6-15所示。

2.進給傳動系統（1）X軸傳動機構

X軸傳動機構示意圖，如圖6-16所示。X 軸采用FANUC AC#20S 3.5 kW交流伺服電動機作為動力源，其轉速為2000 r/min。電動機通過聯軸器直接帶動滾珠絲杠從而帶動工作臺在導軌上進行左、右往復運動。交流伺服電動機與滾珠絲杠采用聯軸器直接連接，具有誤差小和噪音低的優點。X 軸采用光學尺檢測方式，減小系統誤差，提高系統精度。X 軸行程為1000 mm，為了避免工作臺 超出最大行程并確保安全，此機床設有零位置檢測機構，利用微動開關和定位塊控制避免過行程。當工作臺到達最大行程時，定位塊觸及微動開關，微動開關將信號傳至NC控制器，使機床停止，確保機床安全。開機時，應將 X軸返回參考點。

圖6-15功率、扭矩特性曲線

圖6-16 X 軸傳動機構示意圖

（2）Y軸傳動機構

Y軸傳動機構與X 軸傳動機構近似，也采用FANUC AC#20S 3.5 kW交流伺服電動機，如圖6-17所示，電動機通過聯軸器直接帶動滾珠絲杠從而帶動主軸箱在立柱上進行上、下往復運動。Y 軸行程為800 mm，機械部件與 X 軸相似。換刀時，主軸箱應該上升到換刀原點。

（3）Z軸傳動機構

Z軸傳動機構與X軸傳動機構近似。Z 軸采用FANUC AC#30S 4.0 kW 交流伺服電動機作為動力源，其轉速為2000 r/min。電動機通過聯軸器直接帶動滾珠絲杠從而帶動立柱在底座滑道上進行前、后往復運動。交流伺服電動機與滾珠絲杠采用聯軸器直接連接，開機時，應將 Z 軸返回參考點。

6.4.3 機床的主要結構 1.主軸箱

（1）主軸箱傳動機構

圖6-18為MH-630型臥式加工中心主軸箱結構簡圖。主軸的前支承配了兩個高精度的角接觸球軸承和一個雙列圓柱軸承，前端軸承可以承受較大的軸向載荷和徑向載荷，雙列圓柱軸承只能承受徑向載荷。該主軸選擇的軸承類型和配置形式，能夠滿足主軸高 速轉動和承受大的軸向載荷和徑向載荷的要求。主軸中可以通冷卻液，采用可通冷卻液的鉆頭進行深孔鉆削時，可以達到較好的冷卻效 果，保證孔的加工精度。

圖6-17 Y軸傳動機構示意圖

圖6-18 MH-630型臥式加工中心主軸箱結構簡圖

主軸采用FANUC AC#12S型交流電動機作為動力源，經過三級變速齒輪帶動主軸 旋轉，分為高擋、中擋和低擋三個擋位，高擋對應轉速為1536～4500 r/min，用指令M43指定,傳遞路線為Z1-Z2-Z3-Z6-Z9;中擋對應轉速為516～1546 r/min，用指令M42指定, 傳遞路線為Z1-Z2-Z3-Z4-Z5-Z6-Z9;低擋對應轉速為46～512 r/min，用指令M41指定,傳遞路線為Z1-Z2-Z3-Z4-Z5-Z6-Z7-Z8。在每一擋位中主軸轉速可實現無級變速，由指令S控制。

（2）主軸鎖退刀機構 主軸刀具放松時，由主軸后端的鎖退刀液壓缸帶動推拉桿，使頂端鎖刀爪放松刀柄，刀具脫離主軸鼻端;并由主軸吹氣以清潔刀套推拔孔及刀柄。主軸刀具鎖緊由蝶形彈簧將拉桿向上拉，并帶動鎖刀爪抓緊刀具柄端，使刀具固定在主軸 鼻端。

2.液壓配重機構 如圖6-19所示。該機床配重裝置采用液壓缸與鏈條組合方式，具有慣性小、系統穩定性 良好的特點。使得配重機構的動作過程平穩。液壓缸驅動滑輪，滑輪組與鏈條帶動主軸箱，使 主軸箱平衡，防止在運動過程中滾珠絲杠副承受主軸箱重量，從而增加了滾珠絲杠副的壽命。

3.工作臺

（1）工作臺的動作分為交換、旋轉、移動三種。其結構如圖6-20所示。①交換

工件加工完畢，與將要加工的工件進行交換時，要確定以下三點: 第一，X 軸回到交換工作臺原點;第二，Y軸和Z 軸回到原點位置;第三，工作臺在角度旋轉的零位置上。滿足上述三點后，才能進行工作臺的交換。交換動作為:控制工作臺交換的升降活塞 上升使兩個離合銷分開，換完工作臺后再下降，兩離合銷嚙合。

②旋轉

如圖6-20所示。控制旋轉的液壓油缸上升，從離合齒處分開。如圖6-20所示,伺服電動機驅動蝸輪、蝸桿減速后，帶動工作臺旋轉。旋轉至所需角度時，液壓油缸下降，上下離合齒嚙合，修正 旋轉角度后定位。

③移動

工作臺的左右移動，由交流伺服電動機帶動滾珠絲杠副，滾珠絲杠副與工作臺相連，從而帶動工作臺運動。

4.換刀裝置（1）主換刀臂

主換刀臂作用是將預備刀套內的刀具與主軸錐孔內的刀具進行交換。主換刀臂的主要動作分為刀具推出、刀具拉回、75°旋轉、180°旋轉四大部分。

①刀具推出拉回機構

刀具的推出與拉回由活塞桿帶動換刀臂做前后往復移動，并由換刀臂上的爪塞頂緊活動爪而夾持刀具，脫離和進入主軸錐孔。主換刀臂的進出均由后端的行程開關負責。

此機床采用液壓輔助夾持刀具，可確保刀具夾持穩定、安全，如圖6-22所示。

②主換刀臂旋轉機構

主換刀臂的旋轉由75°旋轉液壓油缸和180°旋轉液壓油缸分別驅動齒條，與主換刀 臂心軸后端齒輪嚙合帶動換刀臂旋轉。行程開關檢測液壓油缸行程，從而確保動作的安全執行，如圖6-23所示。

（2）副換刀臂

副換刀臂的動作是將交換后的刀具從預備刀套移動回儲刀倉中，再將新的預備刀具從儲刀倉移動到預備刀套中。其主要動作可以分為移動、旋轉和刀具的推出與拉回。

①副換刀臂的移動與旋轉

副換刀臂的移動由液壓缸推動搖臂以固定軸為軸心進行旋轉，從而帶動副刀臂在儲刀倉與預備刀套之間做往復運動。在搖臂移動的同時，由于軌道的引導作用，使搖臂內的心軸旋轉，帶動副換刀臂做正反180°旋轉，如圖6-24所示。

②刀具推出拉回機構 刀具的推出與拉回由活塞桿帶動副換刀臂做前后往復運動，并由副換刀臂上的爪塞頂緊活動爪而夾持刀具，使刀具脫離和進入刀套內。副換刀臂的推出、拉回由行程開關進行檢測，副換刀臂采用液壓輔助夾持刀具，可確保刀具夾持穩定、安全，如圖6-25所示。

（3）鏈式刀庫機構鏈式刀庫外形，如圖6-26所示。①儲刀庫傳動機構

儲刀庫傳動機構由伺服電動機帶動減速齒輪，經過齒輪組、蝸輪及蝸桿減速后帶動鏈 輪旋轉，驅動刀套及鏈條做正反往復運動。此機構采用隨機、就近選刀控制方式，以縮短換刀時間，鏈輪的位置由行程開關檢測。經過長時間使用后，因為鏈條與鏈輪磨損，使鏈條變得松弛，為消除此誤差，該機構設有張力輪以供調整。在儲刀庫運轉過程中，人員不得進入儲刀庫范圍內，以免發生危險。

②儲刀庫定位機構

為避免儲刀庫因鏈輪左右兩側刀具重量不平衡而產生自走現象，此機床設有定位機構來加以預防。定位機構主要由液壓缸、定位塊等組成，如圖6-27所示。其動作如下:當選刀指令下達后，儲刀庫以任意及最近方式選刀，選定刀具后液壓缸驅動定位塊向下插入兩刀套之間，從而修正刀套位置并定位。儲刀庫的定位取消由行程開關控制。

第五篇：數控機床編程教案4doc

教師姓名：孫震

授課形式：講授

授課時數：2

授課日期及班級：06模具班

授課章節名稱及教學內容：

3.1.8 數控加工路線的確定

在數控加工中,刀具的刀位點相對工件運動的軌跡稱為加工路線.編程時,加工路線確定的原則有以下幾點:

1).加工路線應保證被加工零件的精度和表面粗糙度,且效率較高.2).使數值計算簡單,減少編程工作量.3).應使加工路線最短,這樣既可以減少程序段,又可減少空刀時間.1.車削加工路線的確定

1)最短的切削加工路線.(圖3-25)

2).大余量毛坯的階梯加工路線.(圖3-26)

3).完整輪廓的連續切削進給路線在安排可以一次進給或多次進給的精加工工序時,零件的完整輪廓應由最后一次進給連續加工而成,這時,加工刀具的進退刀位置要考慮妥當,盡量不要在連續輪廓中安排切入和切出或換刀停頓,以免因切削力的突然變化而造成彈性變形,致使光滑連接輪廓上產生

表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等缺陷.4).特殊的加工路線:在數控車削加工中,一般情況下,Z軸進給方向運動都是沿負方向進行,但有時按常規的負方向安排進給路線并不合理,甚至可能車壞工件(圖3-27和圖3-28)

5).車螺紋時的加工路線

2.銑削加工路線的確定

1)順銑和逆銑當工件表面無硬皮、機床的進給機構無間隙時,應選用順銑,因為順銑加工后,零件的表面質量好,刀齒磨損小,精銑時,特別是零件材料為AL合金,應盡量采用順銑.當工件表面有硬皮、機床的進給機構有間隙時, 應選用逆銑,按照逆銑安排加工路線.因為逆銑時,刀齒是從已加工表面切入,不會崩刃;銑床進給機構間隙不會引起振動和爬行.2).銑削外輪廓的加工路線銑削平面零件的外輪廓時,一般是采用立銑刀側刃切削.刀具切入零件時,應避免沿零件的外輪廓的法向切入,以免在刀具切入處產生刻痕.3)銑削內輪廓的加工路線銑削封閉的內輪廓表面時,同銑削外輪廓一樣,刀具不能沿零件的外輪廓的法向切入.此時刀具可以沿一過渡圓弧切入和切除工件輪廓.4).銑削內槽的加工路線.(圖3-330

5).銑削曲面的加工路線.(圖3-34)

3.孔加工路線的確定

1).確定XY平面內的加工路線.2)確定Z向的加工路線.3.1.9 工藝文件的制訂

1.數控加工工序卡

2.數控加工刀具卡

3.2圖形的數學處理

3.2.1 基點計算

3.2.2 節點計算(略)

3.2.3刀位點軌跡的計算(略)

3.2.4 零件輪廓為列表曲線的數學處理(略).3.2.5略

3.2.6輔助計算

螺紋大徑與小徑的計算.3.3 典型零件的數控加工工藝分析

3.3.1軸類零件的數控加工工藝

1.零件圖分析

該零件表面有圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及螺紋等表面組成.其中多個直徑尺寸有嚴格的尺寸精度和表面粗糙度要求;球面?50的尺寸公差還兼有控制該球面形狀誤差的作用.零件材料為45鋼,無熱處理和硬度要求.通過以上分析,采取以下幾點工藝措施:

1).對圖樣上給定的幾個精度高的尺寸,編程時采取其基本尺寸即可.2).在工件的輪廓曲線上,有三處為過象限圓弧,因此在加工時應進行機械間隙補償,以保證輪廓曲線的準確性.3).為便于裝夾,毛坯件左端應預先車出夾持部分,右端面也應先車出并鉆好中心孔.毛坯選擇D60棒料.2.確定裝夾方案

確定毛坯件軸線和左端大端面(設計基準)為定位基準.左端采用三爪自定心卡盤夾緊、右端采用活動頂尖支撐的裝夾方式.3.確定加工順序

加工順序按由粗到精的原則確定,即先從右到左進行粗車(留0.20精車余量),然后從右到左進行精車,最后車螺紋

4.數值計算

5.選擇刀具

1).粗車、精車均選用35°涂層硬質合金外圓車刀,副偏角48°,刀尖半徑0.4.2).車螺紋用硬質合金外圓刀.6.選擇切削用量

1).粗車時,背吃刀量2㎜;精車背吃刀量0.2㎜.2).主軸轉速

車直線和圓弧輪廓時的主軸轉速,查表取粗車時的切削速

度90米/分,精車時的切削速度120米/分;計算出粗車時主軸轉速500轉/分,精車時1200轉/分.車螺紋時主軸轉速,按公式NP≦1200,取主軸轉速320轉/分.3).進給速度粗車時,選0.3㎜/r;精車時選0.05㎜/r;.7.數控加工工藝文件制訂.3.3.2平面凸輪零件的數控銑工藝

1.零件圖樣工藝分析

圖樣分析主要分析凸輪輪廓形狀、尺寸和技術要求、定位基準及毛坯等.本例零件是一種平面槽形凸輪,其輪廓由直線和圓弧組成.零件毛坯材料為鑄鐵,切削加工性能好.該零件在數控銑加工前,是一個經過加工,含有兩個直徑為?35和?12的基準孔,厚度為18的圓盤.圓盤底面及兩孔可作為定位基準,無須另做工藝孔定位.凸輪槽內外輪廓面對底面有垂直度要求,只要提高裝夾精度,使底面與銑刀軸線垂直,即可保證.2.確定裝夾方案

采用 一面兩孔 定位,設計 一面兩銷 專用夾具.用一塊320X320X40的墊塊,在墊塊上分別精鏜35和12的兩個定位銷的安裝孔.孔距為80,墊塊平面度為0.05,加工前先固定墊塊,使兩定位銷孔的中心連線與機床的X軸平行,墊快的平面要保證與工作臺平行,并用百分表檢查.3.確定加工路線

加工路線包括平面內進給路線和深度進給兩部分路線.備注：

課后作業：教材

17頁1-3題。