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介紹數(shù)控機床的分類與特點
關(guān)于什么是cnc:XXXXX對數(shù)控機床的定義是:數(shù)控機床是一種安裝了程序控制系統(tǒng)的機床。該系統(tǒng)能邏輯地處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。
高效率:對于生產(chǎn)效率,相對普通機床,數(shù)控機床的效率一般能提高2~3倍、甚至十幾倍。主要
體現(xiàn)在以下幾個方面:
數(shù)控機床特點:高速高精度高效率:數(shù)控機床是精密機械和自動化技術(shù)的綜合體。機床的數(shù)控裝置可以對機床運動中產(chǎn)生的位移、熱變形等導(dǎo)致的誤差,通過測量系統(tǒng)進行補償而獲得很高且穩(wěn)定的加工精度。由于數(shù)控機床實現(xiàn)自動加工,所以減少了操作人員失誤帶來的人為誤差,提高了同批零件的一致性。
裝夾多工序加工,省去了普通機床加工的多次變換工種、工序間的轉(zhuǎn)件以及劃線等工序。
.簡化了夾具及專用工裝等,由于是一次裝夾完成加工。所以普通機床多工序的夾具省
去了,即使偶爾必須用到專用夾具。由于數(shù)控機床的*功能夾具的結(jié)構(gòu)也可簡化。
減輕勞動力,數(shù)控機床的操作由體力型轉(zhuǎn)為智力型。 ,改善勞動條件,產(chǎn)品采用全封閉護罩,機床不會有水、油、鐵屑濺出,可有效保持工作環(huán)境的清潔。
有利于生產(chǎn)管理:. 程序化控制加工、更換品種方便;. 一機多工序加工,減化生產(chǎn)過程的管理,減少管理人員;
可實現(xiàn)無人化生產(chǎn)。
數(shù)控機床組成部分條件:數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心,它所想要完成的工作通過伺服系統(tǒng)帶動機床運動,測量及反饋系統(tǒng)把機床的工作狀態(tài)急時告訴數(shù)控裝置。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的作用是:由于數(shù)控裝置的容量有限,各種控制信息要靠數(shù)控裝置以外的其它計算機等攜帶 和傳輸,就像人的記憶有限,工作時常常要做些記錄,翻翻筆記本似的,作為數(shù)控機床的核心深揚公司選用的是世界三大系統(tǒng)制造商之一的日本原裝三菱數(shù)控系統(tǒng)。
4.數(shù)控機床到底控制的是?從數(shù)控機床最終要完成的任務(wù)看,主要以下三個方面:
主軸運動控制。
進給運動控制(也就是對工作臺運動的控制)。
輸入/輸出 控制,也就是對機床的各種狀態(tài)的控制.如:冷卻、潤滑、起停刀具自動交換等。
數(shù)控機床按工藝內(nèi)容分類:數(shù)控銑床隨著模具制造工藝要求的提高,立式數(shù)控銑床已成為主流,既工作臺不能上下移動,Z軸是通過主軸箱的上下運動實現(xiàn)的,根據(jù)我國目前的國情看該類機床將是傳統(tǒng)機床)的主要更新?lián)Q代產(chǎn)品。
加工中心:加工中心與數(shù)控銑床的區(qū)別在于,加工中心配有可自動換刀的裝置和刀庫系統(tǒng),在華南一帶也有將全封閉立式數(shù)控銑床和加工中心都統(tǒng)稱為加工中心,只是把前者叫做不帶刀庫的加工中心。
線切割機床 :這類機床在模具加工中是廣泛,也是*的一種數(shù)控機床,它是很難被其它加工工藝所取代的。
電火花成型機床:它是模具型腔加工的設(shè)備,由于是高速銑削技術(shù)的發(fā)展,成型機的市場面臨新的挑戰(zhàn),所以我公司的電火花成型機產(chǎn)品的發(fā)展是把性能價格比放在,不盲目擴張,而是發(fā)展中等規(guī)格的單軸數(shù)控電火花成型機床,廣泛應(yīng)用于廣東及東南亞市場.
數(shù)控機床的機械部分是由哪幾部分組成的:典型的數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)主要由基礎(chǔ)件、主軸傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)工作臺、自動換刀裝置以及其它機械功能部件組成。
基礎(chǔ)件主要是指床身、立柱、工作臺、主軸箱體等大件。除特殊情況有采用板焊材料、人造花崗巖材料外絕大部分都是用鑄鐵材料。由于中國臺灣機床的涌入,現(xiàn)在常聽 到一種叫“米漢納”的鑄鐵。讓廣大用戶摸不著頭實際就是個英文的譯音,是個外來語。不外乎是一種機械強度比較好的鑄鐵,也就是相當于我們常說的 HT250、HT300鑄鐵而已。我公司的鑄鐵均為HT300樹脂沙造型,各導(dǎo)軌采用中音頻淬火硬度度深度達5mm,其鑄件質(zhì)量*可以同那個叫“米漢 納”的叫板。
其它機械功能部件,主要指潤滑、冷卻、排屑和監(jiān)控機構(gòu)。
數(shù)控裝置具有哪些運算功能:數(shù)控裝置要接受處理指令信息。指令信息的內(nèi)容有邏輯動作控制以及形成幾何軌跡運動的進給坐標數(shù)值計算控制。其中邏輯動作控制主要是指主軸的起停、刀具的選擇、切削液的供給以及其它一些開關(guān)動作等。
數(shù)控裝置具有如下運算功能:輸入運算 在信息輸入過程中把十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù),刀具補償也在刀具選擇輸入時進行計算。運動軌跡運算(插補運算) 點位控制時,對運動軌跡沒有要求,往往不需要進行運動軌跡計算,只要作終點判別計算。而輪廓控制,即要求刀具相對于工件的運動軌跡時,常常要求兩個或兩個以上坐標的聯(lián)動,加工的任何時刻都要協(xié)調(diào),就要進行運動軌跡運算。準備運算 當輸人數(shù)時,要計算出增量值。當輸入增量值時,為了后續(xù)程序段的坐標值轉(zhuǎn)換,必須計算出現(xiàn)在運動終并加以保存。根據(jù)指令不同,以及滿足指令要求的處理方法不同就有不同的準備運算的內(nèi)容。
數(shù)控裝置的工作過程步驟:開機初始化 接通電源的一瞬間,先對整個數(shù)控裝置進行一系列的處理,為開機后正常工作做好準備。初始化的內(nèi)容有:對RAM作為工作寄存器的單元置人初始狀態(tài),一般的單元就是清零;對一些特殊的單元,例如各級中斷的保護區(qū)的返回地址寄存單元,置人該中斷服務(wù)程序入口地址及設(shè)置堆棧棧底地址等。對ROM進行奇偶校驗。如果檢查發(fā)現(xiàn)奇偶有錯,則初始化就停止進行,程序直接轉(zhuǎn)入ROM出錯處理,報警信號顯示主板出錯。為數(shù)控正常進行而設(shè)置一些所需的初始狀態(tài)。數(shù)控程序的輸入 通過紙帶或手動輸入,把程序送入數(shù)控裝置。手動數(shù)據(jù)輸入方式是在鍵盤監(jiān)控程序的控制下,由操作人員通過面板上的按鍵,把數(shù)控指令逐條輸入存儲器中。起動機床 數(shù)控程序輸入完畢后,即可按下操作面板上的起動按鈕,計算機轉(zhuǎn)入“自動”狀態(tài)。數(shù)控指令的譯碼處理 程序進入緩沖區(qū)中,緩沖區(qū)可以存放一個程序段的程序,然后對程序中的指令逐條譯碼處理并做語法檢查。若語法無錯誤,則根據(jù)指令的功能把它們存放在緩沖存儲區(qū)的專用單元中去。刀具軌跡計算 根據(jù)工件所在坐標系和各軸坐標值、刀具號和刀具半徑進行刀具運動軌跡的計算,計算出刀具向各坐標軸方向的移動量,或者說是增量值。插補運算 根據(jù)已知的沿各坐標軸的移動量的增量進行各軸的脈沖分配。計算出的脈沖量,再經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換成模擬量送給各坐標軸。位置控制 數(shù)控系統(tǒng)中伺服系統(tǒng)就是把數(shù)控裝置給的位移指令轉(zhuǎn)換成機床移動部件的位移,然后再經(jīng)過位置檢測元件把實際位移量反饋給數(shù)控裝置,數(shù)控裝置再通過軟件對位置進行調(diào)整,再一次向伺服系統(tǒng)輸出實際需要的進給量。
為了提高精度,還可以通過軟件進行螺距誤差和齒隙的補償。
經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)具有哪些特點?在整機中的位置和作用:經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)(國外又稱廉價系統(tǒng)),量大面廣、經(jīng)濟實惠、利用率高,一般應(yīng)具備以下幾個特點:
具有較高的性能價格比。
具有基本的功能,能滿足絕大多數(shù)的加工要求。
與高檔數(shù)控系統(tǒng)相比,價格較低。
具有緊湊、靈活的結(jié)構(gòu),操作方便。
失效率低,維修方便。
經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)在我國有很大的應(yīng)用潛力。后也有一些單位進行了經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā),北京機床研究所于1984年底推出商品化的經(jīng)濟型直流伺服數(shù)控系統(tǒng)——BS03A經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng),后又增加了B和C兩個型號。
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的控制中心,它的控制功能可分為兩大類:
運動控制功能。控制電動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向,通過機械接口轉(zhuǎn)化為對機床工作臺的移動速度、移動距離和移動方向的控制。
M(輔助)S(主軸速度)T(刀具)控制功能。根據(jù)程序中的指令,輸出相應(yīng)的信號給機床電氣接口,實現(xiàn)對刀具、主軸速度和其它輔助功能的控制。
機床生產(chǎn)廠家和設(shè)備改造單位在選定數(shù)控系統(tǒng)后,還需進行電氣接口和機械接口的設(shè)計。
調(diào)試數(shù)控機床:8 0 %以上的機床在安裝時必須在現(xiàn)場調(diào)試后才能符合其技術(shù)指標,這一步的正確與否在很大程序上決定了數(shù)控機床能否發(fā)揮正常的經(jīng)濟效率以及它本身的使用壽命。因 此,在新機床驗收時進行檢測,使機床一開始安裝就能保證達到其技術(shù)指標及預(yù)期的質(zhì)量和效率。新機床在使用半年后需再次進行檢測,之后可每年檢定一次,定期 檢測機床誤差并及時校正螺距、反向間隙等。
數(shù)控機床開機,調(diào)試應(yīng)按下列的步驟進行:
調(diào)試前準備 :機床調(diào)試前,應(yīng)首先調(diào)整機床床身水平位置,粗調(diào)機床主要幾何精度,再調(diào)整重新組裝的主要運動部件與主機的相對位置,如機械庫與主機換刀位置的校正等。之后,按照機床說明書要求加裝潤滑油、液壓油、切削液,接通外接氣源。
機床通電試車 :機床通電試車一般采用各部件分別通電試驗后,再作全面供電試驗,根據(jù)機床說明書檢查機床主要部件功能是否正常齊全,使機床各部件都能操作運動。
機床精度和功能的調(diào)試 :使用精密水平儀等檢測工具,主要通過調(diào)整墊鐵的方式精調(diào)機床主床身的水平,使機床幾何精度達到允許公差范圍;
對自動換刀裝置,調(diào)整好刀庫、機械手位置、行程參數(shù)等,再用指令進行動作檢查,要求準確無誤;
對帶有 APC 自動交換工作臺的機床,調(diào)整好相對位置后進行承載自動交換;
機床調(diào)整完畢后,仔細檢查數(shù)控系統(tǒng)和可編程控制器中參數(shù)設(shè)定值是否符合隨機指標中規(guī)定的數(shù)據(jù),然后試驗各主要操作功能、安全措施,常用指令執(zhí)行情況等。
檢查機床輔助功能及附件的正常工作。
機床試運行:試運行是指數(shù)控機床在帶有一定負載的條件下,經(jīng)過較長時間的自動運行,比較全面地檢查機床功能及工作可靠性的過程。在此過程中,除操作失誤引起的故障外,不允許機床有其它故障出現(xiàn)。
試運行中采用的程序叫考機程序,可以采用隨箱技術(shù)文件中的考機程序,也可自行編制一個考機程序。一般考機程序中應(yīng)包括:
每個坐標的全部運動;
數(shù)控系統(tǒng)主要功能;
主軸、及常用轉(zhuǎn)速;
快速及常用的進給速度;
自動交換工作臺的動作;
裝滿刀具的刀庫選刀及換刀動作。
數(shù)控程序編制的內(nèi)容及步驟:數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。如圖所示,編程工作主要包括:
分析零件圖樣和制定工藝方案 :對零件圖樣進行分析,明確加工的內(nèi)容和要求;確定加工方案;選擇適合的數(shù)控機床;選擇或設(shè)計刀具和夾具;確定合理的走刀路線及選擇合 理的切削用量等。這一工作要求編程人員能夠?qū)α慵D樣的技術(shù)特性、幾何形狀、尺寸及工藝要求進行分析,并結(jié)合數(shù)控機床使用的基礎(chǔ)知識,如數(shù)控機床的規(guī)格、 性能、數(shù)控系統(tǒng)的功能等,確定加工方法和加工路線。
數(shù)學(xué)處理 :在確定了工藝方案后,就需要根據(jù)零件的幾何尺寸、加工路線等,計算刀具中心運動軌跡,以獲得刀位數(shù)據(jù)。數(shù)控系統(tǒng)一般均具有直線插補與圓弧插補功能,對于加 工由圓弧和直線組成的較簡單的平面零件,只需要計算出零件輪廓上相鄰幾何元素交點或切點的坐標值,得出各幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心坐標值等,就能 滿足編程要求。當零件的幾何形狀與控制系統(tǒng)的插補功能不一致時,就需要進行較復(fù)雜的數(shù)值計算,一般需要使用計算機輔助計算,否則難以完成。
正確為數(shù)控機床選用刀具及編程:數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容,它不僅影響數(shù)控機床的加工效率,而且直接影響加工質(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展,使得 在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計數(shù)據(jù)成為可能,特別是DNC系統(tǒng)微機與數(shù)控機床的聯(lián)接,使得設(shè)計、工藝規(guī)劃及編程的整個過程全部在計算機上完成,一般不 需要輸出專門的工藝文件。
目前,許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能,這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題,如,刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等,編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù),就可以自動生成NC程序并傳輸至數(shù)控機床完成加工。
因此,數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的,這與普通機床加工形成鮮明的對比,同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則,在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點,能夠正確選擇刀刃具及切削用量。
數(shù)控加工常用刀具的種類及特點
數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點,一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上,因此已逐漸標準化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。
根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為:
整體式;
鑲嵌式,采用焊接或機夾式聯(lián)接,機夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種;
特殊型式,如復(fù)合式刀具、減震式刀具等。
根據(jù)制造刀具所用的材料可分為:
高速鋼刀具;
硬質(zhì)合金刀具;
金剛石刀具;
其他材料刀具,如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
從切削工藝上可分為:
車削刀具,分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀具等多種;
鉆削刀具,包括鉆頭、鉸刀、絲錐等;
鏜削刀具;
銑削刀具等。
數(shù)控刀具與普通機床上所用的刀具相比,有許多不同的要求,主要有以下特點:
剛性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及熱變形小;
互換性好,便于快速換刀;
壽命高,切削性能穩(wěn)定、可靠;
刀具的尺寸便于調(diào)整,以減少換刀調(diào)整時間;
刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑,以利于切屑的排除;
系列化、標準化,以利于編程和刀具管理。
數(shù)控加工刀具的選擇
刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應(yīng)根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選 擇總的原則是:安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提高刀具加工的剛性。
選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中,平面零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時,應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀;加工凸 臺、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時,可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀;對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑刀、環(huán)形 銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。
在進行自由曲面(模具)加工時,由于球頭刀具的端部切削速度為零,因此,為保證加工精度,切削行距一般采用頂端密距,故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀 具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀,因此,只要在保證不過切的前提下,無論是曲面的粗加工還是精加工,都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外,刀具的耐用度 和精度與刀具價格關(guān)系極大,必須引起注意的是,在大多數(shù)情況下,選擇好的刀具雖然增加了刀具成本,但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高,則可以使整個加 工成本大大降低。
在加工中心上,各種刀具分別裝在刀庫上,按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄,以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確 地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應(yīng)了解機床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍,以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心 采用TSG工具系統(tǒng),其刀柄有直柄(3種規(guī)格)和錐柄(4種規(guī)格)2種,共包括16種不同用途的刀柄。
在經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中,由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行,占用輔助時間較長,因此,必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原 則:①盡量減少刀具數(shù)量;②一把刀具裝夾后,應(yīng)完成其所能進行的所有加工步驟;③粗精加工的刀具應(yīng)分開使用,即使是相同尺寸規(guī)格的刀具;④先銑后鉆 ;⑤*行曲面精加工,后進行二維輪廓精加工;⑥在可能的情況下,應(yīng)盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能,以提高生產(chǎn)效率等。
加工過程中切削用量的確定
合理選擇切削用量的原則是:粗加工時,一般以提高生產(chǎn)率為主,但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本;半精加工和精加工時,應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下,兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床說明書、切削用量手冊,并結(jié)合經(jīng)驗而定。具體要考慮以下幾個因素:
切削深度ap。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下,ap就等于加工余量,這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度。
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