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自動數(shù)控車床的工作原及操作要點
1)車床主體除了基本保持普通車床傳統(tǒng)布局形式的部分經(jīng)濟型數(shù)控車床外,目前大部分數(shù)控車床均已通過專門設(shè)計并定型生產(chǎn)。
1)主軸與主軸箱
a)主軸數(shù)控車床主軸的回轉(zhuǎn)精度,直接影響到零件的加工精度;其功率大小、回轉(zhuǎn)速度影響到加工的效率;其同步運行、自動變速及定向準(zhǔn)停等要求,影響到車床的自動化程度。
b)主軸箱具有有級自動調(diào)速功能的數(shù)控車床,其主軸箱內(nèi)的傳動機構(gòu)已經(jīng)大大簡化;具有無級自動調(diào)速(包括定向準(zhǔn)停)的數(shù)控車床,起機械傳動變速和變向作用的機構(gòu)已經(jīng)不復(fù)存在了,其主軸箱也成了"軸承座"及"潤滑箱"的代名詞;對于改造式(具有手動操作和自動控制加工雙重功能)數(shù)控車床,則基本上保留其原有的主軸箱。
2)導(dǎo)軌數(shù)控車床的導(dǎo)軌是保證進給運動準(zhǔn)確性的重要部件。它在很大程度上影響車床的剛度、精度及低速進給時的平穩(wěn)性,是影響零件加工質(zhì)量的重要因素之一。除部分數(shù)控車床仍沿用傳統(tǒng)的滑動導(dǎo)軌(金屬型)外,定型生產(chǎn)的數(shù)控車床已較多地采用貼塑導(dǎo)軌。這種新型滑動導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小,其耐磨性、耐腐蝕性及吸震性好,潤滑條件也比較*。
3)機械傳動機構(gòu)除了部分主軸箱內(nèi)的齒輪傳動等機構(gòu)外,數(shù)控車床已在原普通車床傳動鏈的基礎(chǔ)上,作了大幅度的簡化。如取消了掛輪箱、進給箱、溜板箱及其絕大部分傳動機構(gòu),而僅保留了縱、橫進給的螺旋傳動機構(gòu),并在驅(qū)動電動機至絲杠間增設(shè)了(少數(shù)車床未增設(shè))可消除其側(cè)隙的齒輪副。
a)螺旋傳動機構(gòu)數(shù)控車床中的螺旋副,是將驅(qū)動電動機所輸出的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成刀架在縱、橫方向上直線運動的運動副。構(gòu)成螺旋傳動機構(gòu)的部件,一般為滾珠絲杠副。滾珠絲杠副的摩擦阻力小,可消除軸向間隙及預(yù)緊,故傳動效率及精度高,運動穩(wěn)定,動作靈敏。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,制造技術(shù)要求較高,所以成本也較高。另外,自行調(diào)整其間隙大小時,難度亦較大。
b)齒輪副。在較多數(shù)控車床的驅(qū)動機構(gòu)中,其驅(qū)動電動機與進給絲杠間設(shè)置有一個簡單的齒輪箱(架)。齒輪副的主要作用是,保證車床進給運動的脈沖當(dāng)量符合要求,避免絲杠可能產(chǎn)生的軸向竄動對驅(qū)動電動機的不利影響。
4)自動轉(zhuǎn)動刀架除了車削中心采用隨機換刀(帶刀庫)的自動換刀裝置外,數(shù)控車床一般帶有固定刀位的自動轉(zhuǎn)位刀架,有的車床還帶有各種形式的雙刀架。
5)檢測反饋裝置檢測反饋裝置是數(shù)控車床的重要組成部分,對加工精度、生產(chǎn)效率和自動化程度有很大影響。檢測裝置包括位移檢測裝置和工件尺寸檢測裝置兩大類,其中工件尺寸檢測裝置又分為機內(nèi)尺寸檢測裝置和機外尺寸檢測裝置兩種。工件尺寸檢測裝置僅在少量的數(shù)控車床上配用。
6)對刀裝置除了極少數(shù)性質(zhì)的數(shù)控車床外,普通數(shù)控車床幾乎都采用了各種形式的自動轉(zhuǎn)位刀架,以進行多刀車削。這樣,每把刀的刀位點在刀架上安裝的位置,或相對于車床固定原點的位置,都需要對刀、調(diào)整和測量,并以確認,以保證零件的加工質(zhì)量。
(2)數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)數(shù)控車床與普通車床的主要區(qū)別就在于是否具有數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)這兩大部分。如果說,數(shù)控車床的檢測裝置相當(dāng)于人的眼睛,那么,數(shù)控裝置相當(dāng)于人的大腦,伺服系統(tǒng)則相當(dāng)于人的雙手。這樣,就不難看出這兩大部分在數(shù)控車床中所處的重要位置了。a)數(shù)控裝置數(shù)控裝置的核心是計算機及其軟件,它在數(shù)控車床中起“指揮”作用:數(shù)控裝置接收由加工程序送來的各種信息,并經(jīng)處理和調(diào)配后,向驅(qū)動機構(gòu)發(fā)出執(zhí)行命令;在執(zhí)行過程中,其驅(qū)動、檢測等機構(gòu)同時將有關(guān)信息反饋給數(shù)控裝置,以便經(jīng)處理后發(fā)出新的執(zhí)行命令。
數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)(數(shù)控系統(tǒng))的自動化機床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼,或其他符號編碼指令(刀具移動軌跡信息)規(guī)定的程序。具體地講,把數(shù)字化了的刀具移動軌跡的信息輸入到數(shù)控裝置,經(jīng)過譯碼、運算,從而實現(xiàn)控制刀具與工件相對運動,加工出所需要的零件的機床,即為數(shù)控機床。
1.數(shù)控機床工作原理按照零件加工的技術(shù)要求和工藝要求,編寫零件的加工程序,然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置,通過數(shù)控裝置控制機床的主軸運動、進給運動、更換刀具,以及工件的夾緊與松開,冷卻、潤滑泵的開與關(guān),使刀具、工件和其它輔助裝置嚴(yán)格按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進行工作,從而加工出符合圖紙要求的零件。2.數(shù)控機床結(jié)構(gòu)數(shù)控機床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體四個部分組成,如圖所示。數(shù)控機床的加工過程
1)控制介質(zhì)
控制介質(zhì)以指令的形式記載各種加工信息,如零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)和刀具運動等,將這些信息輸入到數(shù)控裝置,控制數(shù)控機床對零件切削加工。
2)數(shù)控裝置
數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心,其功能是接受輸入的加工信息,經(jīng)過數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件和邏輯電路進行譯碼、運算和邏輯處理,向伺服系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的脈沖,并通過伺服系統(tǒng)控制機床運動部件按加工程序指令運動。
3)伺服系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)由伺服電機和伺服驅(qū)動裝置組成,通常所說數(shù)控系統(tǒng)是指數(shù)控裝置與伺服系統(tǒng)的集成,因此說伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)。數(shù)控裝置發(fā)出的速度和位移指令控制執(zhí)行部件按進給速度和進給方向位移。每個進給運動的執(zhí)行部件都配備一套伺服系統(tǒng),有的伺服系統(tǒng)還有位置測量裝置,直接或間接測量執(zhí)行部件的實際位移量,并反饋給數(shù)控裝置,對加工的誤差進行補償。
4)機床本體
數(shù)控機床的本體與普通機床基本類似,不同之處是數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡單、剛性好,傳動系
統(tǒng)采用滾珠絲杠代替普通機床的絲杠和齒條傳動,主軸變速系統(tǒng)簡化了齒輪箱,普遍采用變頻調(diào)速和伺服控制。數(shù)控車床的刀具
(1)對刀具的要求數(shù)控車床能兼作粗、精加工。為使粗加工能以較大切削深度、較大進給速度地加工,要求粗車刀具強度高、耐用度好。精車首先是保證加工精度,所以要求刀具的精度高、耐用度好。為減少換刀時間和方便對刀,應(yīng)可能多地采用機夾刀。數(shù)控車床還要求刀片耐用度的一致性好,以便于使用刀具壽命管理功能。在使用刀具壽命管理時,刀片耐用度的設(shè)定原則是以該批刀片中耐用度zui低的刀片作為依據(jù)的。在這種情況下,刀片耐用度的一致性甚至比其平均壽命更重要。
(2)數(shù)控車床的刀具數(shù)控車削用的車刀一般分為三類,即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。這類車刀的刀尖(同時也為其刀位點)由直線形的主、副切削刃構(gòu)成,如90º內(nèi)、外圓車刀,左、右端面車刀,切槽(斷)車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。用這類車刀加工零件時,其零件的輪廓形狀主要由一個獨立的刀尖或一條直線型主切削刃位移后得到,它與另兩類車刀加工時所得到零件輪廓形狀的原理是截然不同的。圓弧形車刀是較為特殊的數(shù)控加工用車刀。其特征是,構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或線輪廓度誤差很小的圓弧;該圓弧刃每一點都是圓弧形車刀的刀尖,因此,刀位點不在圓弧上,而在該圓弧的圓心上;車刀圓弧半徑理論上與被加工零件的形狀無關(guān),并可按需要靈活確定或測定后確認。當(dāng)某些尖形車刀或成型車刀(如螺紋車刀)的刀尖具有一定的圓弧形狀時,也可作為這類車刀使用。圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)、外表面,特別適宜于車削各種光滑連接(凹形)的成型面。成型車刀俗稱樣板車刀,其加工零件的輪廓形狀*由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中,常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋車刀等。在數(shù)控加工中,應(yīng)盡量少用或不用成型車刀,當(dāng)確有必要選用時則應(yīng)在工藝準(zhǔn)備文件或加工程序單上進行詳細說明。為了適應(yīng)數(shù)控機床自動化加工的需要(如刀具的對刀或預(yù)調(diào)、自動換刀或轉(zhuǎn)刀、自動檢測及管理工作等),并不斷提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率,節(jié)省刀具費用,應(yīng)多使用模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化刀具。
2.數(shù)控車床的卡盤液壓卡盤是數(shù)控車削加工時夾緊工件的重要附件,對一般回轉(zhuǎn)類零件可采用普通液壓卡盤;對零件被夾持部位不是圓柱形的零件,則需要采用卡盤;用棒料直接加工零件時需要采用彈簧卡盤。
3.數(shù)控車床的尾座對軸向尺寸和徑向尺寸的比值較大的零件,需要采用安裝在液壓尾架上的活*對零件尾端進行支撐,才能保證對零件進行正確的加工。尾架有普通液壓尾架和可編程液壓尾座。4.數(shù)控車床的刀架刀架是數(shù)控車床非常重要的部件。數(shù)控車床根據(jù)其功能,刀架上可安裝的刀具數(shù)量—般為8把、10把、12把或16把,有些數(shù)控車床可以安裝更多的刀具。刀架的結(jié)構(gòu)形式一般為回轉(zhuǎn)式,刀具沿圓周方向安裝在刀架上,可以安裝徑向車刀、軸向車刀、鉆頭、鏜刀。車削加工中心還可安裝軸向銑刀、徑向銑刀。少數(shù)數(shù)控車床的刀架為直排式,刀具沿一條直線安裝。數(shù)控車床可以配備兩種刀架:
(1)刀架由車床生產(chǎn)廠商自己開發(fā),所使用的刀柄也是的。這種刀架的優(yōu)點是制造成本低,但缺乏通用性。
(2)通用刀架根據(jù)一定的通用標(biāo)準(zhǔn)而生產(chǎn)的刀架,數(shù)控車床生產(chǎn)廠商可以根據(jù)數(shù)控車床的功能要求進行選擇配置。5.數(shù)控車床的銑削動力頭數(shù)控車床刀架上安裝銑削動力頭可以大大擴展數(shù)控車床的加工能力。
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