数控加工工艺系统某汽车制造数控机床视频集锦2

数控加工工艺系统

一数控机床概述1.1数控机床的特点一、数控机床的加工特点：①适应性强②精度高，质量稳定③生产效率高④能实现复杂的运动⑤良好的经济效益⑥有利于生产管理的现代化二、数控机床的使用特点：1、数控机床对操作维修人员的要求对操作人员：具有一定的工艺知识和操作经验，熟悉数控机床结构特点、工作原理，熟练操作计算机，需通过程序编制的专业考核。对维修人员：了解数控机床的机械结构，懂得数控机床的电气原理及电子电路，具有较宽的机、电、气、液专业知识，需进行专业培训。2、数控机床对夹具和刀具的要求对夹具要求：定位可靠、良好的冷却排屑性能；单件生产，采用通用夹具；批量生产，使用专用夹具。对刀具要求：①较高的精度、耐用度，几何尺寸稳定、变化小；②能实现机外预调和快速换刀，加工高精度孔时要经试切削确定其尺寸；③刀具的柄部应满足柄部标准的规定；④很好地控制切屑地折断和排出；⑤具有良好的冷却功能。1.2组成和工作原理数控机床由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置、伺服驱动及位置检测、辅助控制装置、机床本体等几部分组成。1.3数控机床的分类1、按加工类型分类①金属切削类数控机床金属切削类数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、数控磨床、数控镗铣床等。加工中心MC是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。②特种加工类数控机床数控特种加工机床有数控电火花线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床等。③板材加工类数控机床金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机和数控压力机等。2、按驱动装置的特点分类①开环控制数控机床②闭环环控控制制数数控控机机床床③半闭闭环环控控制制数数控控机机床床3．．按按加工工路路线线分类类数控控机机床床按按其其刀刀具具与与工工件件相相对对运运动动的的方方式式，，可可以以分分为为点点位位控控制制、、直直线线控控制制和和轮轮廓廓控控制制。。（1））点位位控控制制：刀刀具具与与工工件件相相对对运运动动时时，，只只控控制制从从一一点点运运动动到到另另一一点点的的准准确确性性，，而而不不考考虑虑两两点点之之间间的的运运动动路路径径和和方方向向。。多多应应用用于于数数控控钻钻床床、、数数控控冲冲床床、、数数控控坐坐标标镗镗床床和和数数控控点点焊焊机机等等。。（2））直线线控控制制：刀刀具具与与工工件件相相对对运运动动时时，，除除控控制制从从起起点点到到终终点点的的准准确确定定位位外外，，还还要要保保证证平平行行坐坐标标轴轴的的直直线线切切削削运运动动。。由由于于只只作作直直线线进进给给运运动动，，因因此此不不能能加加工工复复杂杂的的工工件件轮轮廓廓。。用用于于简简易易数数控控车车床床、、数数控控铣铣床床、、数数控控磨磨床床。。（3））轮廓廓控控制制：刀刀具具与与工工作作相相对对运运动动时时，，能能对对两两个个或或两两个个以以上上坐坐标标轴轴的的运运动动同同时时进进行行控控制制。。因因此此可可以以加加工工平平面面曲曲线线轮轮廓廓或或空空间间曲曲面面轮轮廓廓。。有有数数控控车车床床、、数数控控铣铣床床、、数数控控磨磨床床、、加加工工中中心心等等。。4．．按按可可控控制制联联动动的的坐标标轴轴分类类可控控制制联联动动的的坐坐标标轴轴，，是是指指数数控控装装置置控控制制几几个个伺伺服服电电动动机机，，同同时时驱驱动动机机床床移移动动部部件件运运动动的的坐坐标标轴轴数数目目。。（1））两坐标标联动：：数数控控机床床能同同时控控制两两个坐坐标轴轴联动动（如如图1-22所所示）），即即数控控装置置同时时控制制X和和Z方方向运运动，，可用用于加加工各各种曲曲线轮轮廓的的回转转体类类零件件。或或机床床本身身有X、Y、Z三个个方向向的运运动，，数控控装置置中只只能同同时控控制两两个坐坐标（（如图图1-23所示示），，实现现两个个坐标标轴联联动，，但在在加工工中能能实现现坐标标平面面的变变换，，用于于加工工图1-24（（a））所示示的零零件沟沟槽。。（2））三坐标标联动：：能能同时时控制制三个个坐标标轴联联动，，可用用于加加工曲曲面零零件，，如图图1-24（b）所所示。。（3））两轴半半坐标联联动：：数数控机机床本本身有有三个个坐标标能作作三个个方向向的运运动，，但只只能同同时控控制两两个坐坐标，，而第第三个个坐标标只能能作等等距周周期移移动，，可加加工空空间曲曲面，，如图图1-24（c）所所示零零件。。数控控装置置在ZX坐坐标平平面内内控制制X、、Z两两坐标标联动动，加加工垂垂直面面内的的轮廓廓表面面，控控制Y坐标标作定定期等等距移移动，，即可可加工工出零零件的的空间间曲面面。（4））多坐标标联动：：能同同时控控制四四个以以上坐坐标轴轴联动动，多多坐标标数控控机床床的结结构复复杂、、精度度要求求高、、程序序编制制复杂杂，主主要应应用于于加工工形状状复杂杂的零零件。。五轴轴联动动铣床床加工工曲面面形状状零件件，如如图1-24(d)所示示。图1-24空空间间平面面和曲曲面的的数控控加工工(a)零件件沟槽槽面加加工(b)三三坐标标联动动曲面面加工工(c)两坐坐标联联动加加工曲曲面(d)五轴轴联动动5．按按数控控装置置的类类型分分类（1））硬件数数控：早早期的的数控控装置置基本本上都都属于于硬件件数控控（NC））类型型，主主要由由固化化的数数字逻逻辑电电路处处理数数字信信息，，于20世世纪60年年代投投入使使用。。由于于其功功能少少、线线路复复杂和和可靠靠性低低等缺缺点已已经淘淘汰。。（2））计算机机数控控：用计计算机机处理理数字字信息息的计计算机机数控控（CNC）系系统，，于20世世纪70年年代初初期投投入使使用。。随着着微电电子技技术的的迅速速发展展，微微处理理器功功能越越来越越强，，价格格越来来越低低，现现在数数控系系统的的主流流是微微机数数控系系统（（MNC））。6．按按数控控系统统的功能水水平分类数控系系统一一般分分为高高级型型、普普及型型和经经济型型三个个档次次。数数控系系统并并没有有确切切的档档次界界限，，其参参考评评价指指标包包括：：CPU性性能、、分辨辨率、、进给给速度度、联联动轴轴数、、伺服服水平平、通通信功功能和和人机机对话话界面面等。。（1））高级型型数控系系统该该档次次的数数控系系统采采用32位位或更更高性性能的的CPU，，联动动轴数数在5轴以以上，，分辨辨率≤≤0.1μμm，，进给给速度度≥24m／min（分分辨率率为1μm时））或≥≥10m／／min（（分辨辨率为为0.1μμm））。。（2））普及型型数控系系统该该档次次的数数控系系统采采用16位位或更更高性性能的的CPU，，联动动轴数数在5轴以以下，，分辨辨率在在1μμm以以内，，进给给速度度≤24m／min。（3））经济型型数控系系统该该档次次的数数控系系统采采用8位CPU或单单片机机控制制，联联动轴轴数在在3轴轴以下下，分分辨率率为0.01㎜㎜，进进给速速度在在6～～8m／min。1.4数数控控机床床的发发展趋趋势1、高高可靠靠性提提高元元器件件和系系统的的可靠靠性采采用抗抗干扰扰技术术，提提高数数控系系统对对环境境的适适应能能力使使数控控系统统模块块化、、通用用化和和标准准化提提高自自诊断断及保保护功功能2、高高柔性性化柔性：：指机机床适适应加加工对对象变变化的的能力力3、高高精度度化利利用数数控系系统的的补偿偿功能能采用用高分分辨率率，高高响应应性的的绝对对位置置传感感技术术提高高数控控机床床机械械本体体结构构刚性性和热热稳定定性4、高高速度度化机械方方面：：提高高切削削速度度和减减少辅辅助时时间数控系系统：：CPU5、复复合化化工序复复合化化功能复复合化化6、制制造系系统自自动化化加工单单元柔性制制造单单元柔性制制造系系统（（FMS））二数数控控机床床的自自动换换刀装装置2.1自自动换换刀装装置的的形式式一、回转刀刀架换换刀二、更换主主轴换换刀三、带刀库库的自自动换换刀系系统一、回转刀刀架换刀数控车车床的的回转转刀架架1、刀刀架抬抬起2、刀刀架转转位3、刀刀架压压紧4、转转位液液压缸缸复位位二、更换主主轴换刀换主轴轴换刀刀三、带刀库库的自动动换刀刀系统统刀库与与机床床为整整体式式刀库与与机床床为分分体式式2.2刀刀库库一、刀刀库的的功能能二、刀库的的形式式三、刀库的的容量量二、刀刀库的的形式式直线刀刀库:a圆盘刀刀具:bcdefg链式刀刀库:hI其它刀刀库:jk三、刀库的的容量量加工工工件与与刀具具数量量的关关系2.3刀刀具系系统及及刀具具选择择一、刀刀具系系统二、刀具的的选择择方式式三、刀具识识别装装置二、刀具的的选择择方式式1、顺序选选择刀刀具2、任意选选择刀刀具a）刀刀具编编码方方式b）刀刀座编编码方方式c）刀刀具和和刀座编编码方式刀具编编码的的结构构刀座编编码的的结构构三、刀具识识别装装置1、接触式式刀具识识别装装置2、非接触触式刀具识识别装装置a）非非接触触式磁磁性识识别法法b）非非接触触式光光电识识别法法接触式式刀具具识别别装置置的原原理非接触触式磁磁性识识别原原理图图光导纤纤维刀刀具识识别原原理图图2.4刀刀具交交换装装置一、刀具交换方式式1、无机械手换刀2、机械手换刀二、自动换刀动作作顺序钩刀机械手的的换刀过程三、自动换刀特殊殊机构1.主轴准停机构2.主轴内部部刀具自动夹紧松开开机构三主运动动及进给运动动3.1主轴轴驱动及其结结构一、数控控机床对主传动的要求求1.数控控机床要有宽宽的调速范围围、静刚度；；

2.尽尽可能实现现无级变速；；

3.加加工中心要要求主轴具有有高精度的准准停控制；4.旋旋转精度和运运动精度、耐耐磨性、热变变形等。二、主传动动的调速方式1.带有二二级齿轮变速速

2.带带传动的主传传动

3.有有主轴电动动机直接驱动动三、主轴的的支撑3.2机机床进给传动动机构一、数控机床床对进给运动动的要求：●减少运动件的的磨擦阻力：：丝杠和导轨轨结构的滚动动化是减少摩摩擦的重要措措施之一；●提高传动精度度和刚度；（（油的压缩刚刚度很低，必必须限制油缸缸的最大行程程）●减少运动惯量量；●稳定性好、寿寿命长：低速速下不产生爬爬行，适应外外加载荷的变变化而不发生生共振。●使用维修方便便。二、进给传动动机构●联轴器。●减速机构：a：：齿轮传动机机构b：同步齿齿形带三、转换装置●滚珠丝杠螺母母副：提高进进给系统的灵灵敏度、定位位精度和防止止爬行。a：滚珠丝杠杠的工作原理理；

b：轴轴向间隙的消消除；

c：：滚珠丝杠的的支撑；d：滚珠丝杠杠的保护。●制动装置●齿侧间隙补偿偿机构●键连接间隙补补偿机构四、导向装置●对机床导轨的的要求

a：：导向精度高高

b：耐磨磨性好c：足够的刚刚度

d：低低速运动平稳稳性

e：结结构简单、工工艺性好四数数控机床床刀具4.1.数控控加工工工艺系统统的组成成数控加工工工艺系统是由由数控机床、夹夹具、刀具和工工件等组成。4.2、、数控刀刀具的主主要种类类1．数控控加工刀刀具的种类数控加工工刀具可可分为常规刀具具和模块块化刀具具两大类。。模块化化刀具是是发展方方向。模块化刀刀具优点点：减少少换刀停停机时间间，提高高生产加加工时间间；加快快换刀及及安装时时间，提提高小批批量生产产的经济济性；提提高刀具具的标准准化和合合理化的的程度；；提高刀刀具的管管理及柔柔性加工工的水平平；扩大大刀具的的利用率率，充分分发挥刀刀具的性性能；有有效地消消除刀具具测量工工作的中中断现象象，可采采用线外外预调。。（１）从从结构上可分为①整体式式②镶嵌式式可分分为焊接接式和机机夹式。。③减振式式当刀刀具的工工作臂长长与直径径之比较较大时，，为了减减少刀具具的振动动，提高高加工精精度，多多采用此此类刀具具；④内冷式式切削削液通过过刀体内内部由喷喷孔喷射射到刀具具的切削削刃部；；⑤特殊型型式如如复合刀刀具等。。（２）从从制造所所采用的的材料上可分为为①高速钢钢刀具：：高速钢钢通常是是型坯材材料，韧韧性较硬硬质合金金好，硬硬度、耐耐磨性和和红硬性性较硬质质合金差差，不适适于切削削硬度较较高的材材料，也也不适于于进行高高速切削削。高速速钢刀具具使用前前需生产产者自行行刃磨，，且刃磨磨方便，，适于各各种特殊殊需要的的非标准准刀具。。②硬质合合金刀具具：硬质质合金刀刀片切削削性能优优异，在在数控车车削中被被广泛使使用。硬硬质合金金刀片有有标准规规格系列列产品。。③陶瓷刀刀具④立方氮氮化硼刀刀具⑤金刚石石刀具（３）从从切削工艺艺上可分为为①车削刀刀具：分分外圆、、内孔、、外螺纹纹、内螺螺纹，切切槽、切切端面、、切端面面环槽、、切断等等。从切削方方式上分分为三类类：圆表表面切削削刀具、、端面切切削刀具具和中心心孔类刀刀具。②钻削刀刀具分分小孔、、短孔、、深孔、、攻螺纹纹、铰孔孔等。③镗削刀刀具分分粗镗、、精镗等等刀具。。④铣削刀刀具分分面铣、、立铣、、三面刃刃铣等刀刀具。●面铣刀刀（也叫叫端铣刀刀）面面铣刀刀的圆周周表面和和端面上上都有切切削刃，，端部切切削刃为为副切削削刃。●立铣刀刀立立铣刀是是数控机机床上用用得最多多的一种种铣刀。。立铣刀刀的圆柱柱表面和和端面上上都有切切削刃，，它们可可同时进进行切削削，也可可单独进进行切削削。●模具铣铣刀模模具铣铣刀由立立铣刀发发展而成成，可分分为圆锥锥形立铣铣刀、圆圆柱形球球头立铣铣刀和圆圆锥形球球头立铣铣刀三种种。它的的结构特特点是球球头或端端面上布布满切削削刃，圆圆周刃与与球头刃刃圆弧连连接，可可以作径径向和轴轴向进给给。●键槽铣铣刀●成形铣铣刀2．数数控加工工刀具的的特点为了达到到高效、、多能、、快换、、经济的的目的，，数控加加工刀具具与普通通金属切切削刀具具相比应应具有以以下特点点：●刀片及及刀柄高高度的通通用化、、规格化化、系列列化。●刀片或或刀具的的耐用度度及经济济寿命指指标的合合理性。。●刀具或或刀片几几何参数数和切削削参数的的规范化化、典型型化。●刀片或或刀具材材料及切切削参数数与被加加工材料料之间应应相匹配配。●刀具应应具有较较高的精精度，包包括刀具具的形状状精度、、刀片及及刀柄对对机床主主轴的相相对位置置精度、、刀片及及刀柄的的转位及及拆装的的重复精精度●刀柄的的强度要要高、刚刚性及耐耐磨性要要好。●刀片、、刀柄的的定位基基准及自自动换刀刀系统要要优化。。数控机床床上用的的刀具应应满足安安装调整方便便、刚性性好、精精度高、、耐用度度好等要求。。五数数控机床床夹具5.1类类型型和特点点应用机床床夹具，，有利于于保证工工件的加加工精度度、稳定定产品质质量；有有利于提提高劳动动生产率率和降低低成本；；有利于于改善工工人劳动动条件，，保证安安全生产产；有利利于扩大大机床工工艺范围围，实现现“一机机多用””。一．机床床夹具的的类型夹具是一一种装夹夹工件的的工艺装装备，它它广泛地地应用于于机械制制造过程程的切削削加工、、热处理理、装配配、焊接接和检测测等工艺艺过程中中。在金属切切削机床床上使用用的夹具具统称为为机床夹夹具。在在现代生生产中，，机床夹夹具是一一种不可可缺少的的工艺装装备，它它直接影影响着工工件加工工的精度度、劳动动生产率率和产品品的制造造成本等等。（１）按按夹具的的使用特点点分类根据夹具具在不同同生产类类型中的的通用特特性，机机床夹具具可分为为通用夹夹具、专专用夹具具、可调调夹具、、组合夹夹具和拼拼装夹具具五大类类。①通用夹具具已经标准准化的可可加工一一定范围围内不同同工件的的夹具，，称为通通用夹具具，其结结构、尺尺寸已规规格化，，而且具具有一定定通用性性，如三三爪自定定心卡盘盘、四爪爪单动卡卡盘、台台虎钳、、万能分分度头、、顶尖、、中心架架和磁力力工作台台等。这这类夹具具适应性性强，可可用于装装夹一定定形状和和尺寸范范围内的的各种工工件。这些夹具具已作为为机床附附件由专专门工厂厂制造供供应，只只需选购购即可。。其缺点点是夹具具的精度度不高，，生产率率也较低低，且较较难装夹夹形状复复杂的工工件，故故一般适适用于单单件小批批量生产产中。②专用夹具具专为某一一工件的的某道工工序设计计制造的的夹具，，称为专专用夹具具。在产产品相对对稳定、、批量较较大的生生产中，，采用各各种专用用夹具，，可获得得较高的的生产率率和加工工精度。。专用夹夹具的设设计周期期较长、、投资较较大。专用夹具具一般在在批量生生产中使使用。除除大批大大量生产产之外，，中小批批量生产产中也需需要采用用一些专专用夹具具，但在在结构设设计时要要进行具具体的技技术经济济分析。。③可调夹具具某些元件件可调整整或更换换，以适适应多种种工件加加工的夹夹具，称称为可调调夹具。。可调夹夹具是针针对通用用夹具和和专用夹夹具的缺缺陷而发发展起来来的一类类新型夹夹具。对对不同类类型和尺尺寸的工工件，只只需调整整或更换换原来夹夹具上的的个别定位元件件和夹紧紧元件便可使用用。④组合夹具具采用标准准的组合合元件、、部件，，专为某某一工件件的某道道工序组组装的夹夹具，称称为组合合夹具。。组合夹夹具是一一种模块块化的夹夹具。标标准的模模块元件件具有较较高精度度和耐磨磨性，可可组装成成各种夹夹具。夹夹具用毕毕可拆卸卸，清洗洗后留待待组装新新的夹具具。由于于使用组组合夹具具可缩短短生产准准备周期期，元件件能重复复多次使使用，并并具有减减少专用用夹具数数量等优优点，因因此组合合夹具在在单件，，中、小小批量多多品种生生产和数数控加工工中，是是一种较较经济的的夹具。。（２）按按使用机床床分类夹具按使使用机床床不同，，可分为为车床夹夹具、铣铣床夹具具、钻床床夹具、、镗床夹夹具、齿齿轮机床床夹具、、数控机机床夹具具、自动动机床夹夹具、自自动线随随行夹具具以及其其他机床床夹具等等。（３）按按夹紧的的动力源分类夹具按夹夹紧的动动力源可可分为手手动夹具具、气动动夹具、、液压夹夹具、气气液增力力夹具、、电磁夹夹具以及及真空夹夹具等。。二．数控控加工夹夹具的特点作为机床床夹具，，首先要要满足机机械加工工时对工工件的装装夹要求求。同时时，数控控加工的的夹具还还有它本本身的特特点。这这些特点点是：（1）数数控加工工适用于于多品种种、中小小批量生生产，为为能装夹夹不同尺尺寸、不不同形状状的多品品种工件件，数控控加工的的夹具应应具有柔性，经过适适当调整整即可夹夹持多种种形状和和尺寸的的工件。。（2）传传统的专专用夹具具具有定定位、夹夹紧、导导向和对对刀四种种功能，，而数控控机床上上一般都都配备有有接触试试测头、、刀具预预调仪及及对刀部部件等设设备，可可以由机机床解决决对刀问问题。数数控机床床上由程程序控制制的准确确的定位位精度，，可实现现夹具中中的刀具具导向功功能。因因此数控控加工中中的夹具具一般不需需要导向向和对刀刀功能，只要求求具有定定位和夹夹紧功能能，就能能满足使使用要求求，这样样可简化化夹具的的结构。。（3）为为适应数数控加工工的高效效率，数数控加工工夹具应应尽可能能使用气气动、液液压、电电动等自自动夹紧紧装置快速夹紧紧，以缩短短辅助时时间。（4）夹夹具本身身应有足足够的刚度，以适应应大切削削用量切切削。数数控加工工具有工工序集中中的特点点，在工工件的一一次装夹夹中既要要进行切切削力很很大的粗粗加工，，又要进进行达到到工件最最终精度度要求的的精加工工，因此此夹具的的刚度和和夹紧力力都要