第一篇:認(rèn)識數(shù)控機(jī)床教案
《數(shù)控機(jī)床維護(hù)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(shù)控機(jī)床維護(hù)常識》教材的配套教學(xué)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(rèn)識數(shù)控機(jī)床 【教學(xué)目標(biāo)與要求】
一、知識目標(biāo)
1.認(rèn)識各種類型的數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)中的作用。2.讀懂機(jī)床上的安全標(biāo)識和安全提示。3.能夠正確進(jìn)行開、關(guān)機(jī)床的安全操作。
二、能力目標(biāo)
1.能分清各種不同類型的數(shù)控機(jī)床及其功能、特點。2.能夠進(jìn)行常用數(shù)控機(jī)床的開、關(guān)機(jī)操作。
三、素質(zhì)目標(biāo)
1.通過識讀數(shù)控機(jī)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(chǎn)標(biāo)識,自覺遵守安全提示,達(dá)到安全生產(chǎn)要求。
3.了解數(shù)控機(jī)床正確開、關(guān)的操作規(guī)程。
四、教學(xué)要求
1.能分清各種類型的數(shù)控機(jī)床,了解該機(jī)床在生產(chǎn)中的作用。2.能自覺遵守車間安全生產(chǎn)操作規(guī)程和各種安全提示標(biāo)記。3.掌握常用數(shù)控機(jī)床的開、關(guān)機(jī)操作要領(lǐng)。【教學(xué)重點】
1.能分清各種常用數(shù)控機(jī)床的種類,從機(jī)床銘牌中了解機(jī)床的主要參數(shù)。
2.掌握開環(huán)、閉環(huán)、二軸、二軸半、三軸等名詞的含義。3.掌握數(shù)控機(jī)床開、關(guān)機(jī)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(qū)別,閉環(huán)與半閉環(huán)控制的區(qū)別,二軸半聯(lián)動與三軸聯(lián)動的區(qū)別。
2.急停按鈕在開、關(guān)機(jī)床中的作用?!痉治鰧W(xué)生】
1.學(xué)生往往對機(jī)床的維護(hù)要求不太重視,認(rèn)為這是維護(hù)工人的事,自己是一名操作者,只要能開、關(guān)操作機(jī)床就可以了。通過學(xué)習(xí),要提高學(xué)生對維護(hù)機(jī)床重要性的認(rèn)識。
2.對車間安全標(biāo)志重視不夠,應(yīng)當(dāng)通過上崗要求考核掌握最常用的安全提示標(biāo)志,熟悉安全操作規(guī)程,做一名具備上崗安全知識的合格工人?!窘虒W(xué)思路設(shè)計】
1.通過視頻教學(xué)分清各種不同的數(shù)控機(jī)床,到車間參觀生產(chǎn)活 動,加深對不同類型數(shù)控機(jī)床的認(rèn)識。
2.理論學(xué)習(xí)并到車間現(xiàn)場指認(rèn)數(shù)控機(jī)床,考核學(xué)生對安全標(biāo)志的認(rèn)識。
3.示范開、關(guān)數(shù)控機(jī)床的操作順序?!窘虒W(xué)安排】
4學(xué)時 【教學(xué)過程】
一、了解數(shù)控機(jī)床的類型 1.按能否自動換刀分類
1)普通數(shù)控機(jī)床——數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)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(shù)控機(jī)床,其外形與數(shù)控銑床相似,但比數(shù)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(xué)校的加工中心設(shè)備常見斗笠式刀庫。
2.按運(yùn)動方式分類——即刀具的運(yùn)動軌跡特點。
1)點位控制——只控制刀具點位坐標(biāo),與刀具運(yùn)動路徑無關(guān)。如圖1-7所示。
2)點位直線控制——不僅控制刀具點位坐標(biāo),還要控制刀具直線運(yùn)動軌跡。如圖1-8所示。
3)輪廓控制——控制刀具按已知軌跡運(yùn)動。如圖1-9所示。3.按控制方式分類
1)開環(huán)——機(jī)床工作臺的運(yùn)動位置沒有反饋給控制系統(tǒng),一般選用步進(jìn)電動機(jī)作為動力。其特點是控制系統(tǒng)比較簡單,但精度較低。用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。
2)閉環(huán)——機(jī)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(shù)控裝置的比較器中與指令位置比較,可及時做補(bǔ)充位移,消除誤差值。一般選用伺服電動機(jī)作為動力。其特點是精度高,但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,用于精度要求較高的數(shù)控機(jī)床。見圖1-12.3)半閉環(huán)——將開環(huán)中的動力換成伺服電動機(jī),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(huán)控制系統(tǒng)高。見圖1-11。
4.按聯(lián)動軸分類
幾個坐標(biāo)軸可以同時協(xié)調(diào)運(yùn)動,稱為聯(lián)動。1)二軸聯(lián)動——如數(shù)控車床X、Z兩軸同時移動。
2)三軸聯(lián)動——如數(shù)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(lián)動——即三個坐標(biāo)中,當(dāng)其中任兩個坐標(biāo)軸固定時,另一個坐標(biāo)軸可以進(jìn)給運(yùn)動。用于加工曲面的分層加工。聯(lián)動軸數(shù)越多,機(jī)床控制系統(tǒng)越復(fù)雜、精度越高、價格越高。選擇機(jī)床時需注意三軸控制系統(tǒng)與二軸半控制系統(tǒng)對加工過程的影響。
4)多軸聯(lián)動——控制四軸以上坐標(biāo)軸聯(lián)動,如加工螺旋推進(jìn)器葉片形狀需要用多軸聯(lián)動控制系統(tǒng)。
二、識讀數(shù)控機(jī)床上的安全操作標(biāo)識及注意事項 1.機(jī)床的安全操作
1)操作前認(rèn)真閱讀數(shù)控機(jī)床的操作資料。
2)按操作規(guī)程要求檢查機(jī)床,并作好維護(hù)和開機(jī)前各項準(zhǔn)備。3)開機(jī)前關(guān)閉工作區(qū)滑門。
4)注意急停紅色按鈕位置,以便出現(xiàn)緊急情況下使用。詳細(xì)內(nèi)容見教材中內(nèi)容。
2.識讀安全標(biāo)識
見表1-18及教材P011、012、013。
三、安全開、關(guān)機(jī)操作 1.開機(jī)
1)開機(jī)前需檢查電、氣、油等壓力是否正常。2)開機(jī)過程中,按安全操作順序操作。
3)調(diào)試機(jī)床時要先空運(yùn)行30分鐘,速度由低向高逐漸提高,確定機(jī)器正常工作后,方可試切加工工件。
2.關(guān)機(jī)
1)在做好準(zhǔn)備工作后方可切斷總開關(guān)。2)按照關(guān)機(jī)順序要求操作。3)關(guān)機(jī)后切斷總電源,整理現(xiàn)場。4)做好機(jī)床使用記錄。
四、小結(jié)
1.數(shù)控機(jī)床的類型很多,有多種分類方法,要記住聯(lián)動軸數(shù)的含 義與功用。
2.熟悉加工車間常用安全標(biāo)志的含義。3.熟悉數(shù)控機(jī)床的安全操作規(guī)程要求。
第二篇:認(rèn)識數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動零部件教案
項目三
機(jī)械傳動裝置及零部件
課題二 進(jìn)給傳動裝置及零部件
任務(wù)一 認(rèn)識數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動零部件 【課題名稱】
聯(lián)軸器和離合器 【教學(xué)目標(biāo)與要求】
一、知識目標(biāo)
1)了解聯(lián)軸器和離合器的功用及區(qū)別。2)熟悉各種聯(lián)軸器和離合器的工作特點。
二、能力目標(biāo)
能分清聯(lián)軸器和離合器的不同工作特點及應(yīng)用場合。
三、素質(zhì)目標(biāo)
了解聯(lián)軸器和離合器的功用及應(yīng)用場合。
四、教學(xué)要求
了解聯(lián)軸器與離合器的區(qū)別和種類,了解各種常用的聯(lián)軸器與離合器的結(jié)構(gòu)?!窘虒W(xué)重點】
聯(lián)軸器與離合器的功用與區(qū)別?!倦y點分析】
摩擦片離合器的結(jié)構(gòu)圖比較復(fù)雜,學(xué)生識圖可能有困難?!痉治鰧W(xué)生】
聯(lián)軸器與離合器的結(jié)構(gòu)裝配圖比較復(fù)雜,學(xué)生有困難,應(yīng)先讀懂裝配圖,才有可能講好工作過程?!窘虒W(xué)思路設(shè)計】
區(qū)分功能—看懂結(jié)構(gòu)圖—講解工作過程—總結(jié)特點 【教學(xué)安排】
2學(xué)時(90分鐘)【教學(xué)過程】
一、聯(lián)軸器和離合器
聯(lián)軸器和離合器都是用來連接兩軸,并用來傳遞扭矩。在許多場合由于條件所限,軸都需要由幾根短軸連接而成,不可做成一長根。
聯(lián)軸器與離合器的區(qū)別是聯(lián)軸器只能在停止轉(zhuǎn)動之后才能連接或拆開,而離合器可在運(yùn)轉(zhuǎn)中隨時連接或脫開。
1.聯(lián)軸器
聯(lián)軸器的種類很多,可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩大類。(1)剛性聯(lián)軸器
凸緣聯(lián)軸器是剛性聯(lián)軸器的一種,用鍵把軸和半聯(lián)軸器連接在一起,再用螺栓把半聯(lián)軸器連成一體。兩半聯(lián)軸器連接的對中性要求很高,不允許有徑向和軸向的誤差或角位移,所以稱之為剛性連接,只適合于對中性較好的場合。
(2)撓性聯(lián)軸器
允許兩軸之間有少量的裝配誤差,如軸向、徑向和角度誤差,對兩軸的安裝要求較低些。常用的撓性聯(lián)軸器種類有以下幾種:
1)十字滑塊聯(lián)軸器 兩半聯(lián)軸器之間有十字形滑塊,滑塊可以在半聯(lián)軸器的槽中作少量的滑動,以消除兩軸的徑向誤差。
2)齒式聯(lián)軸器 兩軸上分別安裝帶有圓弧的外齒輪,用兩個與外齒輪齒數(shù)相同的內(nèi)齒輪與之相嚙合并連成一體,由于齒頂為圓形,允許軸作一定范圍的角位移。該聯(lián)軸器可以傳遞較大的扭矩。
3)萬向聯(lián)軸器 該聯(lián)軸器允許兩軸之間有較大的角偏位,最大可達(dá)45°角,如載重汽車的傳動軸與變速箱和差速器的連接就是應(yīng)用萬向聯(lián)軸器來配對使用。
4)彈性套柱銷聯(lián)軸器與彈性柱銷聯(lián)軸器 前者彈性好,可以起到減振的作用,保護(hù)電動機(jī)不受振動的影響,但結(jié)構(gòu)略為復(fù)雜。與凸緣聯(lián)軸器相比,這兩種聯(lián)軸器不用螺栓連接,而改用具有一定彈性的尼龍柱銷或彈性套,起到彈性作用。
聯(lián)軸器的種類很多,且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,使用時應(yīng)根據(jù)工作中所傳遞扭矩的大小和極限速度的大小來選擇類型和規(guī)格。
2.離合器
(1)嵌合式離合器
嵌合式離合器由兩半離合器和圓套組成,右側(cè)從動軸的半離合器可以沿軸向滑動,可隨時接合或分開,端面上有齒槽,起傳遞扭矩的作用,以矩形或梯形為常用。
(2)摩擦片式離合器
摩擦片式離合器有單片式和多片式之分,前者僅有一個摩擦面,靠摩擦產(chǎn)生的摩擦力來傳遞扭矩;后者分為內(nèi)摩擦片和外摩擦片,交替排放,分別固定在主、從動軸上,靠擠壓后產(chǎn)生的摩擦力來傳遞扭矩。多片式離合器傳遞的摩擦力大,在機(jī)床和汽車上應(yīng)用較多。
二、小結(jié)
聯(lián)軸器和離合器都是用于傳遞兩軸運(yùn)動的,聯(lián)軸器固定后在轉(zhuǎn)動中不能隨意脫開;離合器可在工作中隨意接合并脫離,其種類很多,可按工作條件選擇。
三、布置作業(yè)
任務(wù)二 認(rèn)識螺旋傳動 【課題名稱】
螺旋傳動 【教學(xué)目標(biāo)與要求】
一、知識目標(biāo)
了解螺旋傳動的類型、運(yùn)動計算和常用材料。
二、能力目標(biāo)
能計算螺旋傳動的位移。
三、素質(zhì)目標(biāo) 了解螺旋傳動的作用。
四、教學(xué)要求
1)了解螺旋傳動的類型、特點及應(yīng)用場合。
2)會計算螺旋傳動的位移,并正確選擇螺旋副的材料與結(jié)構(gòu)?!窘虒W(xué)重點】
1)螺旋代號的含義及螺紋的特點。2)螺旋傳動的應(yīng)用場合?!倦y點分析】
雙螺旋傳動的位移計算和調(diào)整螺旋的應(yīng)用?!痉治鰧W(xué)生】
螺旋傳動是螺紋的應(yīng)用實例,其牙型角越小,產(chǎn)生的摩擦力越小,越有利于傳遞運(yùn)動,所以常用梯形螺紋或矩形螺紋,應(yīng)根據(jù)傳遞運(yùn)動或動力的不同而選擇不同的牙型角?!痉治鰧W(xué)生】
該內(nèi)容比較簡單,學(xué)生接觸也較多,但對于各種牙型角的作用了解不多,應(yīng)著重從牙型角的不同對應(yīng)用場合的影響來講授?!窘虒W(xué)思路設(shè)計】
以講授法為主,在螺旋傳動中增加位移計算?!窘虒W(xué)安排】
1學(xué)時(45分鐘)【教學(xué)過程】
一、螺旋傳動的類型及應(yīng)用
1)傳力螺旋 以傳遞動力為主,如千斤頂。
2)傳導(dǎo)螺旋 傳遞運(yùn)動精度較高,如車床的絲杠進(jìn)給機(jī)構(gòu)。3)調(diào)整螺旋 靠螺紋微調(diào)螺旋來控制軸向位移。
4)滾珠螺紋 在滑動摩擦的螺紋中加入滾珠,使之變成滾動摩擦,其特點是起動摩擦系數(shù)極小,傳動精度很高,是高精度機(jī)床傳動中必不可少的重要零件。
二、螺旋傳動的運(yùn)動計算
螺旋傳動的運(yùn)動計算主要是計算螺桿或螺母的位移。1)單螺旋傳動 位移l?Ph??2π 2)雙螺旋傳動 分為兩種情況: ① A與B螺紋旋向相同,其位移為: l?(PhA?PhB)?2π
即兩螺紋同向時,其位移變小。如螺距相等,其位移為0。應(yīng)用兩螺距差的微小位移來進(jìn)行刀具的微調(diào),也稱差動螺旋。
② A與B螺紋旋向相反,其位移為:
l?(PhA?PhB)?2π
即兩螺紋反向時,其位移變大,可應(yīng)用于快速移動,如修理小汽車時的提升機(jī)構(gòu)。
三、滑動螺紋的結(jié)構(gòu)和材料
將螺母固定在移動零件上,當(dāng)螺桿的轉(zhuǎn)動來控制螺母作直線移動。把左右兩個螺母向外擠,減小螺紋連接的間隙,保證螺紋傳動最小正、反間隙。
螺旋傳動的滑動表面摩擦系數(shù)較大,所以螺母和螺桿選用兩種不同的金屬,如螺母選用錫青銅或鑄鐵材料,這是最好的配合材料。
四、小結(jié)
1)螺旋傳動用于傳遞運(yùn)動或動力,常用梯形螺紋。雙螺紋傳動又稱差動螺旋和復(fù)式螺旋傳動。
2)螺旋傳動的螺母常用錫青銅或鑄鐵制成,以降低傳動的磨損。
五、布置作業(yè)
第三篇:認(rèn)識與維護(hù)數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)教案
【課題編號】 — 項目四 【課題名稱】
認(rèn)識與維護(hù)數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng) 【教學(xué)目標(biāo)與要求】
一、知識目標(biāo)
1.了解數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的各組成單元,及數(shù)控系統(tǒng)、電氣元件和伺服電動機(jī)的種類和功能。
2.熟悉常用數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)方法。
二、能力目標(biāo)
1.能認(rèn)識數(shù)控電氣控制系統(tǒng)的組成單元。
2.從銘牌上能分清不同的數(shù)控控制系統(tǒng)及常用元器件,了解各元器件的功能。
3.熟悉數(shù)控電氣控制系統(tǒng)的工作環(huán)境要求。
三、素質(zhì)目標(biāo)
1.能分清各種不同的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)。2.初步了解各種電氣元件在數(shù)控機(jī)床中的作用。
3.掌握數(shù)控機(jī)床的工作環(huán)境要求,熟悉電氣控制系統(tǒng)的操作規(guī)程。
四、教學(xué)要求
1.了解數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的組成單元。
2.能夠認(rèn)識各種常用數(shù)控系統(tǒng)和常用電氣元件的功能。3.熟悉電氣控制系統(tǒng)的操作規(guī)程及工作環(huán)境。【教學(xué)重點】
1.變頻器的作用。數(shù)控系統(tǒng)的種類。伺服電動機(jī)與步進(jìn)電動機(jī)的區(qū)別。
2.數(shù)控電氣控制系統(tǒng)的操作規(guī)程和工作環(huán)境要求?!倦y點分析】
1.各電氣元件在數(shù)控機(jī)床中的作用。2.電氣控制系統(tǒng)工作環(huán)境的要求?!痉治鰧W(xué)生】
1.對工作環(huán)境學(xué)生不重視,沒有認(rèn)識到工作條件對電氣元件的影響,會縮短工作壽命或者使元件失效而導(dǎo)致機(jī)器無法工作。
2.對各種系統(tǒng)的特點不理解,因此對系統(tǒng)的選擇沒有興趣。【教學(xué)思路設(shè)計】
以理論教學(xué)為主,配備多媒體教學(xué)手段,將各種元件通過電化設(shè)備展示給學(xué)生。此外,注意例舉重視維護(hù)數(shù)控機(jī)床對延長機(jī)器使用壽命的實例。【教學(xué)安排】
4學(xué)時 【教學(xué)過程】
一、認(rèn)識數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) 1.數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的組成單元 1)數(shù)控單元
由系統(tǒng)主機(jī)和附加面板組成 2)電氣控制單元
含數(shù)控系統(tǒng)、變頻器、PMC模塊、開關(guān)電源放大器。見圖4—4.3)執(zhí)行元件
見圖4—5 4)主軸單元
由變頻器、編碼器、三相異步電機(jī)組成,見圖4—6。
5)刀架單元
常用立式、臥式電動刀架,見圖4—7。6)元器件
見表4—1。
2.控制系統(tǒng)
常用有FANUC、SINUMERIK、華中數(shù)控系統(tǒng)和凱恩帝數(shù)控系統(tǒng)。見表4—
4、5。
3.常用電氣元件
見表4—6 4.伺服電動機(jī)
常用有FANUC和西門子系列,見表4—8。
二、熟悉數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)常用元件功能
1.數(shù)控系統(tǒng)
是數(shù)控機(jī)床的核心。由硬件和軟件兩部分組成。將各種控制指令通過可編程邏輯控制器控制驅(qū)動系統(tǒng)。
2.常用電氣元件
1)低壓斷路器
又稱漏電開關(guān),見圖4—10。2)熔斷器
斷路和過載保護(hù),見圖4—11。
3)接觸器
接通或斷開負(fù)載電器,常用交流接觸器,見圖4—12。
4)繼電器
按信號的變化接通或斷開電路,見圖4—13。5)開關(guān)電源
將交流電變成直流電,供數(shù)控系統(tǒng)使用。6)變壓器
將380V工業(yè)電壓變成數(shù)控機(jī)床電壓。7)驅(qū)動器
又稱伺服放大器,放大指令信息,驅(qū)動機(jī)床進(jìn)給軸,見圖4—15。
8)變頻器
模擬控制主軸電壓,見圖4—16。
9)I/O模塊
CNC與機(jī)床之間的信息傳遞和變換的中轉(zhuǎn)站。3.電動機(jī)
常用有主軸電動機(jī),進(jìn)給軸電動機(jī)和冷卻電動機(jī),是動作指令的執(zhí)行單元,見圖4—
19、20。
三、維護(hù)保養(yǎng)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) 1.電氣元件使用環(huán)境與要求
1)運(yùn)行環(huán)境
防過熱、過潮、粉塵、腐蝕氣體、振動。2)電源要求
電壓波動小于10%。3)操作規(guī)程。2.維護(hù)與保養(yǎng)要點 1)嚴(yán)格遵循操作規(guī)程。2)定期清理通風(fēng)散熱系統(tǒng)。
3)監(jiān)護(hù)電網(wǎng)電壓波動,保養(yǎng)與維護(hù)電源。4)防塵。
5)定期更換存儲器電池。
四、小結(jié)
1.數(shù)控機(jī)床電氣控制部分是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分,而數(shù)控系統(tǒng)是核心部分。
2.要認(rèn)識各電氣元件的名稱、功能及在數(shù)控機(jī)床中的作用。3.做好電氣控制的維護(hù)和保養(yǎng),保證數(shù)控機(jī)床正常工作和延長使 用壽命的重要措施,嚴(yán)格執(zhí)行數(shù)控機(jī)床電氣控制的操作規(guī)程要求。
第四篇:數(shù)控機(jī)床第4章教案
第4章 數(shù)控車床
第一講 數(shù)控車床概述 課 題:1.項目的引出
2.數(shù)控車床的組成及布局 課堂類型:講授
教學(xué)目的:1.了解典型的回轉(zhuǎn)體零件加工方法及所需要的加工設(shè)備。
2.掌握數(shù)控車床的組成、布局及特點。
教學(xué)重點:1.典型的回轉(zhuǎn)體零件加工工藝及適合選用的加工設(shè)備。
2.數(shù)控車床的組成及布局。
教學(xué)難點:數(shù)控車床刀架相對導(dǎo)軌的布局形式 教 具:多媒體課件 教學(xué)過程:
一、引入新課題
以典型的回轉(zhuǎn)體零件工藝分析和所需要的加工設(shè)備入手引入本次課程
二、教學(xué)內(nèi)容
數(shù)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(zhuǎn)體零件的自動化加工機(jī)床,而且數(shù)控車床是目前使用較為廣泛的數(shù)控機(jī)床。
本節(jié)引出的各教學(xué)項目,均為較典型的回轉(zhuǎn)體零件。從了解每個零件的工藝特征入手,進(jìn)而了解數(shù)控車床的分類方式;學(xué)會針對回轉(zhuǎn)體零件的特點,選擇適于加工該零件的數(shù)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(shù)控車床,需要兩次安裝,分別加工零件的兩側(cè)。
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(nèi)外圓柱面、圓弧 面、端面、切槽等。該零件適于采用臥式數(shù)控車床加工,而且需要兩次安裝,分別加工零件兩側(cè)的內(nèi)、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(nèi)外圓柱面、內(nèi)圓弧面、端面、切槽等。該零件適于采用臥式數(shù)控車床加工,而零件上的6×Φ9 孔和2×M8-7H螺孔適于在數(shù)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(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、倒角及切端面槽等,適于采用立式數(shù)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(shù)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(zhuǎn)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(shù)控車床、車削中心和車銑復(fù)合中心進(jìn)行加工。
普通車床是靠手工操作機(jī)床來完成各種切削加工的,而數(shù)控車床是將編制好的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中,由數(shù)控系統(tǒng)通過車床 X、Z坐標(biāo)軸的伺服電動機(jī)去控制車床進(jìn)給運(yùn)動部件的動作順序、移動量和進(jìn)給速度,再配以主軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向,可以加工各種軸類、盤類和套類等回轉(zhuǎn)體零件,包括零件上高精度的曲面、內(nèi)外螺紋面及端面螺紋等。隨著數(shù)控應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上又先后出現(xiàn)了車削中心和車銑復(fù)合中心。
4.2.1 數(shù)控車床的組成及布局
1.數(shù)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(shù)控車床外觀圖。結(jié)合學(xué)習(xí)機(jī)械制造基礎(chǔ)課程和車工實習(xí)得到的感性認(rèn)識,對比臥式車床和數(shù)控車床的外觀圖可以發(fā)現(xiàn),數(shù)控車床在結(jié)構(gòu)上仍然是由主軸箱、刀架、進(jìn)給傳動系統(tǒng)、床身和尾座等主要部件組成,而且兩者都有冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng),只是數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)與臥式車床的進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上存在著本質(zhì)上的差別。
圖4-6 臥
式車床外觀
圖4-7 數(shù)控車床外觀圖
圖4-8所示的數(shù)控車床,其進(jìn)給傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較普通車床大為簡化。數(shù)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(jī)經(jīng)同步齒形帶1驅(qū)動主軸4旋轉(zhuǎn),為了使主軸的旋轉(zhuǎn)與刀架的移動保持同步關(guān)系,主軸箱內(nèi)安裝有脈沖編碼器2,主軸的運(yùn)動通過同步齒形帶3,以1∶1的速比傳到脈沖編碼器2。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時,脈沖編碼器便發(fā)出檢測脈沖信號給數(shù)控系統(tǒng),使主軸電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)與刀架的切削進(jìn)給保持同步關(guān)系,即實現(xiàn)加工螺紋時主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),刀架Z向移動一個導(dǎo)程的運(yùn)動關(guān)系。
圖4-8 數(shù)控車床的傳動結(jié)構(gòu)
中高檔的數(shù)控車床一般都采用全封閉式的防護(hù)裝置,主要是為了防止水霧、油霧飛濺而污染環(huán)境,保證機(jī)床工作過程的安全性;導(dǎo)軌上安裝有導(dǎo)軌防護(hù)罩,起防塵和減小導(dǎo)軌副磨損的作用。經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車床一般是采用半封閉式的防護(hù)裝置,其導(dǎo)軌無防護(hù)罩。
2.數(shù)控車床的布局
數(shù)控車床的刀架和導(dǎo)軌的布局形式與臥式車床相比發(fā)生了很大的變化,而且刀架和導(dǎo)軌的布局形式會直接影響數(shù)控車床的使用性能、機(jī)床的結(jié)構(gòu)和外觀。此外,數(shù)控車床上都設(shè)有封閉的防護(hù)裝置。
(1)床身導(dǎo)軌的布局 如圖4-9所示,根據(jù)數(shù)控車床床身導(dǎo)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(dǎo)軌面的加工。水平床身導(dǎo)軌配上水平放置的刀架可提高刀架的運(yùn)動精度,一般可用于大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)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(jié)構(gòu)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(jī)床寬度方向的結(jié)構(gòu)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(dǎo)軌防護(hù)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(jī)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(shù)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(dǎo)軌上,也便于安裝自動排屑器;操作方便,易于安裝機(jī)械手,以實現(xiàn)單機(jī)自動化;機(jī)床占地面積小,外形簡潔、美觀,容易實現(xiàn)封閉式防護(hù)。
斜床身導(dǎo)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(dǎo)軌的導(dǎo)向性差,受力情況也差。導(dǎo)軌傾斜角度的大小還會直接影響機(jī)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(shù)控車床床身的傾斜度多采用30°和45°;中規(guī)格的數(shù)控車床床身的傾斜度以60°為宜;而大型數(shù)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(shù)控車床床身導(dǎo)軌的布局形式
(2)刀架的布局
刀架作為數(shù)控車床的重要部件,其布局形式對機(jī)床整體布局及工作性能影響很大。回轉(zhuǎn)刀架在機(jī)床上的布局有兩種形式。一種是用于加工盤類零件的回轉(zhuǎn)刀架,其回轉(zhuǎn)軸垂直于主軸;另一種是用于加工軸類和盤類零件的回轉(zhuǎn)刀架,其回轉(zhuǎn)軸平行于主軸。
目前兩坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控車床多采用12工位的回轉(zhuǎn)刀架,也有采用6工位、8工位、10工位回轉(zhuǎn)刀架的。
床身上安裝有兩個獨(dú)立的滑板和回轉(zhuǎn)刀架的數(shù)控車床稱為雙刀架四坐標(biāo)數(shù)控車床。其上每個刀架的切削進(jìn)給是分別控制的,既擴(kuò)大了加工范圍,又提高了加工效率。
雙刀架四坐標(biāo)數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且需要配置專門的數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)對兩個獨(dú)立刀架的控制。這種機(jī)床適于加工曲軸、飛機(jī)零件等形狀復(fù)雜、批量較大的零件。
第二講 數(shù)控車床概述;數(shù)控車床的結(jié)構(gòu) 課 題:1.數(shù)控車床的用途 2.數(shù)控車床的分類
3.MJ-50數(shù)控車床的用途、布局及技術(shù)參數(shù) 課堂類型:講授
教學(xué)目的:1.掌握數(shù)控車床的用途。
2.掌握數(shù)控車床的分類方法。
3.掌握M J-50數(shù)控車床的布局特點及主要技術(shù)參數(shù)
教學(xué)重點:1.按機(jī)床主軸布局形式對數(shù)控車床分類;按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)對數(shù)控車床分類。
2.典型臥式數(shù)控車床的布局及主要技術(shù)參數(shù)。
教學(xué)難點:按不同的方法對數(shù)控車床進(jìn)行分類 教 具:多媒體課件 教學(xué)過程:
一、引入新課題
以數(shù)控車床的用途引入本次課程
二、教學(xué)內(nèi)容
4.2.2 數(shù)控車床的用途
數(shù)控車床按照加工程序能自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等的切削加工,所以數(shù)控車床特別適于加工形狀復(fù)雜的軸類或盤類零件。
數(shù)控車床加工零件的尺寸精度可以達(dá)到IT5~I(xiàn)T6,加工表面的粗糙度可以達(dá)到 Ra 1.6μm以下。
數(shù)控車床具有加工靈活、通用性強(qiáng)、能適應(yīng)產(chǎn)品的品種和規(guī)格頻繁變化的特點,被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè),例如汽車制造廠、發(fā)動機(jī)制造廠等。
4.2.3 數(shù)控車床的分類
隨著數(shù)控車床制造技術(shù)的不斷發(fā)展,形成了多品種、多規(guī)格的局面。對數(shù)控車床的分類主要有兩種方法。
1.按機(jī)床主軸布局形式分類
(1)臥式數(shù)控車床
主軸軸線處于水平位置的數(shù)控車床。臥式數(shù)控車床的刀架布局結(jié)構(gòu)有前置和后置兩種。
①刀架前置的數(shù)控車床布局如圖4-10所示,其上的刀架為四方形回轉(zhuǎn)刀架,結(jié)構(gòu)簡單,外形類似普通車床的方刀架,安裝刀具的數(shù)目最多為4把,床身導(dǎo)軌為平導(dǎo)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(shù)控車床進(jìn)行加工。
圖4-10 刀架前置的數(shù)控車床
②刀架后置的數(shù)控車床布局如圖4-11所示,其上刀架為后置回轉(zhuǎn)刀架,一般可以安裝8把或12把刀具。中高檔的數(shù)控車床一般都采用后置刀架的布局結(jié)構(gòu),床身導(dǎo)軌為傾斜導(dǎo)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(cè)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(shù)控車床進(jìn)行加工。
圖4-11 刀架后置的數(shù)控車床
(2)立式數(shù)控車床
主軸軸線處于垂直位置的數(shù)控車床。圖4-12所示為立式數(shù)控車床,主軸垂直向上,垂直刀架的下端安裝有回轉(zhuǎn)刀盤。刀架沿垂直導(dǎo)軌的移動為 Z軸進(jìn)給,刀架沿水平導(dǎo)軌的移動為 X軸進(jìn)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(nèi)孔都帶有錐度,因此適于選用立式數(shù)控車床進(jìn)行加工。
圖4-12 立式數(shù)控車床
2.按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類(1)兩軸控制的數(shù)控車床
機(jī)床上只有一個回轉(zhuǎn)刀架,可實現(xiàn) X、Z兩坐標(biāo)軸控制,圖4-10和圖4-11所示即是兩軸控制的數(shù)控車床。
(2)雙刀架四軸控制的數(shù)控車床
機(jī)床上有兩個獨(dú)立的回轉(zhuǎn)刀架,可實現(xiàn)四軸控制。圖4-13為雙刀架臥式數(shù)控車床的刀架配置示意圖,圖4-13(a)所示為兩個獨(dú)立的回轉(zhuǎn)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(biāo)軸和Z坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動。
圖4-13(b)所示為兩個回轉(zhuǎn)刀架相對于主軸回轉(zhuǎn)中心的布局位置,其中后置回轉(zhuǎn)刀架有12個刀位,前置回轉(zhuǎn)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(shù)控車床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,其主要特征是在數(shù)控車床的回轉(zhuǎn)刀架上增設(shè)了多種自驅(qū)動刀具并對主軸進(jìn)行伺服控制,自驅(qū)動刀具有鉆削頭、銑削頭等。
圖4-13 雙刀架臥式數(shù)控車床的刀架配置示意圖
圖4-15為車削中心回轉(zhuǎn)刀架外觀圖,其上安裝有平行于主軸軸線的自驅(qū)動刀具1和垂直于主軸軸線的自驅(qū)動刀具2。機(jī)床工作時除了轉(zhuǎn)塔刀架控制 X坐標(biāo)軸和 Z坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動之外,主軸的 C軸可以做分度運(yùn)動或圓周進(jìn)給運(yùn)動,自驅(qū)動刀具可以進(jìn)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(zhuǎn)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(qū)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(qū)動銑削刀具可以加工6個Ф6 mm的徑向孔。
(4)五軸聯(lián)動車銑復(fù)合中心 如下圖所示,機(jī)床配置雙車主軸、一個銑軸、一個轉(zhuǎn)塔刀架和一個盤式刀庫。車銑復(fù)合中心主要用于航空、軍工、汽車、船舶等行業(yè)中復(fù)雜零件的加工。
目前,我國使用最多的是中小規(guī)格兩軸聯(lián)動的臥式數(shù)控車床。
五軸聯(lián)動車銑復(fù)合中心
4.3 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)
4.3.1 MJ-50數(shù)控車床的用途、布局及技術(shù)參數(shù)
MJ-50型數(shù)控車床是典型的臥式數(shù)控車床。
1.MJ-50數(shù)控車床的用途
MJ-50數(shù)控車床主要用來加工軸類零件的內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋表面、成形回轉(zhuǎn)體表面等。對于盤類零件可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔等加工。機(jī)床還可以完成車端面、切槽、倒角等加工。
2.MJ-50數(shù)控車床的布局
MJ-50數(shù)控車床為兩軸聯(lián)動的臥式車床,圖4-16為車床的外觀圖。
圖4-16 MJ-50數(shù)控車床外觀圖
3.MJ-50數(shù)控車床的主要技術(shù)參數(shù)
(1)機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)
允許最大工件回轉(zhuǎn)直徑
500 mm
最大切削直徑
310 mm
最大切削長度
650 mm
主軸轉(zhuǎn)速范圍
35~3500 r/min(連續(xù)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(shù)
10把
刀具規(guī)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(diào)速電動機(jī)功率
11/15 kW(連續(xù)/30 min超載)
進(jìn)給伺服電動機(jī)功率
X軸0.9 kW(交流);Z軸1.8 kW(交流)
(2)數(shù)控系統(tǒng)的主要技術(shù)規(guī)格
FANUC-0TE系統(tǒng)的主要技術(shù)規(guī)格見教材中表4-1。
第三講 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)
課 題:1.數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)及主軸箱結(jié)構(gòu)
2.數(shù)控車床進(jìn)給傳動系統(tǒng)及傳動裝置 課堂類型:講授
教學(xué)目的:1.掌握數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)及主軸箱傳動結(jié)構(gòu)。
2.掌握數(shù)控車床的X、Z坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動系統(tǒng)及傳動結(jié)構(gòu)。
教學(xué)重點:1.數(shù)控車床的主軸箱傳動結(jié)構(gòu)。
2.數(shù)控車床的X、Z坐標(biāo)軸進(jìn)給裝置傳動結(jié)構(gòu)。
教學(xué)難點:數(shù)控車床的X、Z坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動系統(tǒng)及傳動裝置結(jié)構(gòu)。教 具:多媒體課件 教學(xué)過程:
一、引入新課題
以分析MJ—50數(shù)控車床傳動系統(tǒng)圖中主運(yùn)動傳動關(guān)系引入本次課程
二、教學(xué)內(nèi)容
4.3.2 主傳動系統(tǒng)及主軸箱結(jié)構(gòu)
1.主運(yùn)動傳動系統(tǒng) MJ-50數(shù)控車床的傳動系統(tǒng)如圖4-17所示,其中主運(yùn)動傳動系統(tǒng)見右圖,由功率為11 kW的主軸調(diào)速電動機(jī)驅(qū)動,經(jīng)一級1∶1的帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn),使主軸在35~3500 r/mim的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速,主軸箱內(nèi)部省去了齒輪傳動變速機(jī)構(gòu),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(yùn)動傳動系統(tǒng)圖
2.主軸箱結(jié)構(gòu)
(1)主軸箱結(jié)構(gòu)
MJ-50數(shù)控車床主軸箱結(jié)構(gòu)如圖4-18所示。主軸電動機(jī)通過帶輪將運(yùn)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(diào)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(diào)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(jié)構(gòu)適應(yīng)高速大載荷的需要。主軸的運(yùn)動經(jīng)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(yùn)轉(zhuǎn)。
圖4-18 MF-50數(shù)控車床主軸箱結(jié)構(gòu)簡圖
(2)液壓卡盤結(jié)構(gòu)
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(jié)構(gòu)簡圖
圖4-19(b)為卡盤內(nèi)楔形機(jī)構(gòu)示意圖,當(dāng)液壓缸內(nèi)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(nèi)的壓力油推動活塞 和拉桿向主軸后端移動時,通過楔形機(jī)構(gòu),使卡盤夾緊工件??ūP體9用螺釘固定安裝在主軸前端。
圖4-19 液壓卡盤結(jié)構(gòu)簡圖
4.3.3 進(jìn)給傳動系統(tǒng)及傳動裝置
1.進(jìn)給傳動系統(tǒng)的特點
數(shù)控車床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)是控制 X、Z坐標(biāo)軸的伺服系統(tǒng)的主要組成部分,它將伺服電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為刀架的直線運(yùn)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(jìn)給系統(tǒng)的靈敏度、定位精度和防止爬行。
2.進(jìn)給傳動系統(tǒng)
數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)采用伺服電動機(jī)驅(qū)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(jìn)給運(yùn)動均為同一傳動路線。
如圖4-17所示,MJ-50數(shù)控車床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)分為 X軸進(jìn)給傳動和Z軸進(jìn)給傳動。X軸進(jìn)給由功率為0.9 kW的交流伺服電動機(jī)驅(qū)動,經(jīng)20/24的同步帶輪傳動到滾珠絲杠上,螺母帶動回轉(zhuǎn)刀架移動,滾珠絲杠螺距為6 mm。
Z軸進(jìn)給也是由交流伺服電動機(jī)驅(qū)動,經(jīng)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(jī)功率為1.8 kW。3.進(jìn)給系統(tǒng)傳動裝置(1)X軸進(jìn)給傳動裝置
圖4-20是MJ-50數(shù)控車床 X軸進(jìn)給傳動裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。如圖4-20(a)所示,AC伺服電動機(jī)15經(jīng)同步帶傳動帶動滾珠絲杠6回轉(zhuǎn),其上螺母7帶動刀架21沿滑板1的導(dǎo)軌移動(如圖4-20(b)所示),實現(xiàn) X軸的進(jìn)給運(yùn)動。圖中5和8是緩沖塊,在出現(xiàn)意外碰撞時起保護(hù)作用。
圖4-20 MJ-50數(shù)控車床 X軸進(jìn)給傳動裝置的結(jié)構(gòu)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(dǎo)軌如 B—B剖面圖所示為矩形導(dǎo)軌,鑲條17、18、19用來調(diào)整刀架與滑板導(dǎo)軌的間隙。
圖4-20(b)中22為導(dǎo)軌護(hù)板,26、27為機(jī)床參考點限位開關(guān)和撞塊。鑲條23、24、25用于調(diào)整滑板與床身導(dǎo)軌的間隙。
因為滑板頂面導(dǎo)軌與水平面傾斜30°,回轉(zhuǎn)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(jī)床依靠AC伺服電動機(jī)的電磁制動來實現(xiàn)自鎖。
(2)Z軸進(jìn)給傳動裝置
圖4-21是MJ-50數(shù)控車床 Z軸進(jìn)給傳動裝置簡圖。
如圖4-21(a)所示AC伺服電動機(jī)14經(jīng)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(dǎo)軌移動(見圖4-21(b)),實現(xiàn)Z軸的進(jìn)給運(yùn)動。
圖4-21 MJ-50數(shù)控車床 Z軸進(jìn)給傳動裝置簡圖
如圖4-21(b)所示電動機(jī)軸與同步帶輪12之間用錐環(huán)無鍵連接,局部放大視圖中19和20是錐面相互配合的內(nèi)、外錐環(huán),當(dāng)擰緊螺釘17時,法蘭18的端面壓迫外錐環(huán)20,使其向外膨脹,內(nèi)錐環(huán)19受力后向電動機(jī)軸收縮,從而使電動機(jī)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(huán)的內(nèi)、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(diào)整螺母16進(jìn)行預(yù)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(diào)整螺母8來調(diào)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(hù)作用。
如圖4-21(b)所示,Z軸進(jìn)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(zhuǎn)角度,從而提高系統(tǒng)對Z向進(jìn)給的精度控制。
局部放大視圖
圖4-21 MJ-50數(shù)控車床 Z軸進(jìn)給傳動裝置簡圖
第四講 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu);車削中心 課 題:1.數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架
2.數(shù)控車床尾座
3.車削中心 課堂類型:講授
教學(xué)目的:1.掌握數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架傳動結(jié)構(gòu)及換刀過程。
2.掌握數(shù)控車床尾座的功用及結(jié)構(gòu)。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(xué)重點:1.數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架傳動結(jié)構(gòu)。
2.車削中心C軸的控制功能。
教學(xué)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(xué)過程:
一、引入新課題
以數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架的功能引入本次課程
二、教學(xué)內(nèi)容
4.3.4 自動回轉(zhuǎn)刀架
自動回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床上的重要功能部件,在機(jī)床加工過程中完成自動換刀的任務(wù)。
數(shù)控車床的自動回轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)位換刀過程為:當(dāng)接收到數(shù)控系統(tǒng)的換刀指令 后,刀盤松開→刀盤旋轉(zhuǎn)到指令要求的刀位→刀盤夾緊并發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束信號。
圖4-22為MJ-50數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)簡圖,該回轉(zhuǎn)刀架的夾緊與松開、刀盤的轉(zhuǎn)位均由液壓系統(tǒng)驅(qū)動、PLC順序控制來實現(xiàn)。
在機(jī)床自動工作狀態(tài)下,當(dāng)指定換刀的刀號后,數(shù)控系統(tǒng)可以通過內(nèi)部的運(yùn)算判斷,實現(xiàn)刀盤就近轉(zhuǎn)位換刀,即刀盤可正轉(zhuǎn)也可反轉(zhuǎn)。但當(dāng)手動操作機(jī)床時,從刀盤方向觀察,只允許刀盤順時針轉(zhuǎn)動換刀。
圖4-22 MJ-50數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)簡圖
4.3.5 機(jī)床尾座
MJ-50數(shù)控車床出廠時一般配置標(biāo)準(zhǔn)尾座,圖4-23為尾座結(jié)構(gòu)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(diào)整機(jī)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(jī)床自動工作循環(huán)中,可通過加工程序由數(shù)控系統(tǒng)控制尾座套筒的移動。
尾座套筒移動的行程,靠調(diào)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(dāng)套筒伸出到位時,行程桿上的移動擋塊6壓下確認(rèn)開關(guān)9,向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出尾座套筒到位信號。當(dāng)套筒退回時,行程桿上的固定擋塊7壓下確認(rèn)開關(guān)8,向數(shù) 控系統(tǒng)發(fā)出套筒退回的確認(rèn)信號。
圖4-23 MJ-50數(shù)控車床尾座結(jié)構(gòu)簡圖
4.4 車削中心
在數(shù)控車床上限于回轉(zhuǎn)體表面的加工,實際上有許多回轉(zhuǎn)體工件,除了加工內(nèi)、外回轉(zhuǎn)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(nèi)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(shù)控車床的基礎(chǔ)上又發(fā)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(jìn)給;在回轉(zhuǎn)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(qū)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(nèi)容,有效地提高了生產(chǎn)效率,進(jìn)而提高了數(shù)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(jìn)行車削工序的加工外,還可以進(jìn)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(zhuǎn),裝在回轉(zhuǎn)刀架上的銑刀軸帶著銑刀旋轉(zhuǎn)。當(dāng)端面槽為直線槽時,刀架帶銑刀做 X向進(jìn)給或 Z向進(jìn)給;當(dāng)端面槽為圓弧槽時,則銑刀旋轉(zhuǎn),主軸帶動工件做圓周進(jìn)給;當(dāng)端面圓周上分布多個槽時,則銑刀旋轉(zhuǎn),主軸帶動工件做圓周進(jìn)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(zhuǎn),刀架做Z向進(jìn)給。
圖4-24(c)為銑扁方,機(jī)床主軸不轉(zhuǎn),回轉(zhuǎn)刀架上的銑刀軸旋轉(zhuǎn),同時做 Z向進(jìn)給或 X向進(jìn)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(zhuǎn)并隨刀架做 Z向進(jìn)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(yī)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(shù)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(zhuǎn)刀架上安裝有自驅(qū)動刀具,能對工件進(jìn)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(biāo)功能,即機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)除實現(xiàn)車削的主運(yùn)動外,還可做分度運(yùn)動或圓周進(jìn)給運(yùn)動,而且在數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)的控制下,可以實現(xiàn)C軸和X軸的聯(lián)動,或C軸和Z軸的聯(lián)動。圖4-26所示為 C軸功能與伺服控制。如圖4-26(a)所示,當(dāng) C軸定向時,刀具沿X軸進(jìn)給銑削端面上的槽,刀具沿Z軸進(jìn)給銑削圓柱面上的槽。
如圖4-26(b)所示,當(dāng)主軸做圓周進(jìn)給時,C軸與Z軸聯(lián)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(lián)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(lián)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(qū)動刀具的伺服電動機(jī)與驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)的主軸電動機(jī)是互鎖的。也就是說,當(dāng) C軸進(jìn)行分度或圓周進(jìn)給時,脫開主軸電動機(jī),接合自驅(qū)動刀具的伺服電動機(jī);當(dāng)進(jìn)行普通車削時,脫開自驅(qū)動刀具的伺服電動機(jī),接合主軸電動機(jī)。
車削中心的主傳動系統(tǒng)包括了主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)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(jī)直接進(jìn)行分度和定位。
第五講 車削中心;其他車削類數(shù)控機(jī)床介紹 課 題:1.自驅(qū)動刀具的
2.數(shù)控立式輪轂車床
3.倒置式數(shù)控車床 課堂類型:講授
教學(xué)目的:1.了解車削中心自驅(qū)動刀具的變速傳動裝置結(jié)構(gòu)。
2.掌握車削中心自驅(qū)動刀具附件的傳動結(jié)構(gòu)。3.了解數(shù)控立式輪轂車床的布局及特點。4.了解倒置式數(shù)控車床的布局、特點和應(yīng)用。
教學(xué)重點:1.車削中心自驅(qū)動刀具的典型結(jié)構(gòu)。
2.倒置式數(shù)控車床布局及特點。
教學(xué)難點:1.車削中心自驅(qū)動刀具附件的傳動結(jié)構(gòu)。
2.倒置式數(shù)控車床布局及特點。教 具:多媒體課件 教學(xué)過程:
一、引入新課題
以車削中心自驅(qū)動刀具的組成引入本次課程
二、教學(xué)內(nèi)容
4.4.3 自驅(qū)動刀具的典型結(jié)構(gòu) 自驅(qū)動刀具是指那些具備獨(dú)立驅(qū)動源的刀具。車削中心的自驅(qū)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(qū)動刀具的主軸伺服電動機(jī),通過變速傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動刀具主軸旋轉(zhuǎn),并自動控制主軸無級變速。
1.變速傳動裝置
車削中心自驅(qū)動刀具的傳動裝置如圖4-27所示。
圖4-27 自驅(qū)動刀具的傳動裝置
2.自驅(qū)動刀具附件
自驅(qū)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(zhuǎn)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(yùn)動經(jīng)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(zhuǎn)。
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??梢苑謩e進(jìn)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(shù)控機(jī)床介紹 4.5.1 數(shù)控立式輪轂車床
1.機(jī)床的布局及結(jié)構(gòu)特點
如圖4-30所示的車床為數(shù)控立式輪轂車床。該車床采用單主軸、雙刀架結(jié)構(gòu),工件安裝在工作臺上隨主軸一起旋轉(zhuǎn),適于加工徑向尺寸較大的汽車輪轂零件。
圖4-30 數(shù)控立式輪轂車床圖
圖4-31 轉(zhuǎn)塔刀架及工作臺的布局結(jié)構(gòu) 如圖4-31所示,該車床左側(cè)和右側(cè)的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)效率和加工精度。
2.機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)
最大回轉(zhuǎn)直徑
750 mm 最大工件高度
295 mm
主軸轉(zhuǎn)速范圍
50~2500 r/min
主軸最大扭矩
570 N·m
主電機(jī)功率
37/45 kW
輪轂卡盤規(guī)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(fù)定位精度
0.006/0.008 mm
加工精度
IT6~I(xiàn)T7
加工工件表面粗糙度
Ra 1.6μm
控制系統(tǒng)
FANUC 18i-T
4.5.2 倒置式數(shù)控車床
1.倒置式數(shù)控車床的布局
圖4-32為VL3倒置式數(shù)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(shù)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(shù)控車床帶有環(huán)形數(shù)控輸送帶,毛坯放置在V形架內(nèi),通過環(huán)形數(shù)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(yùn)至圖示的加工區(qū)。
機(jī)床工作時,主軸隨高架拖板移動實現(xiàn) X軸和Z軸的進(jìn)給運(yùn)動。上下料工位在加工區(qū)后方,在環(huán)形數(shù)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(jié)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(shù)控車床的特點及應(yīng)用
(1)生產(chǎn)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(chǎn)中,又適合用于大批量生產(chǎn)。
(4)應(yīng)用舉例
某生產(chǎn)傳動機(jī)構(gòu)的公司,選用兩臺VL3倒置式數(shù)控車床配上一個機(jī)械手和一個給工件打標(biāo)記的工位,組成如圖4-35所示的小型生產(chǎn)系統(tǒng),自動加工齒輪的前、后兩個面。圖中VL3倒置式數(shù)控車床的中間是機(jī)械手。
圖4-35 兩臺倒置式數(shù)控車床組成的小型生產(chǎn)系統(tǒng)
第五篇:數(shù)控機(jī)床編程教案5
教師姓名:孫震
授課形式:講授
授課時數(shù):2
授課日期及班級:06模具班
授課章節(jié)名稱及教學(xué)內(nèi)容:
4.選擇刀具及切削用量
銑刀材料和幾何參數(shù)主要根據(jù)零件材料切削加工性、工件表面幾何形狀和尺寸大小選擇;
課后作業(yè):教材17頁1-3題。切削用量是依據(jù)零件材料特點、刀具性能及加工精度要求確定.通常為提高切削效率要盡量選用大直徑的銑刀;側(cè)吃刀量取刀具直徑的1/3-1/2,背吃刀量應(yīng)大于冷硬層的厚度;
3.3.3蓋板零件加工中心的加工工藝
蓋板是機(jī)械加工中常見的零件,加工表面有平面和孔,通常經(jīng)過銑平面、鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔以及攻螺紋等工步才能完成1.分析圖樣,選擇加工內(nèi)容
蓋板材料為鑄鐵,故毛坯為鑄件.4個側(cè)面為不加工表面,全部加工表面都集中在A、B面.最高精度為IT7級.從工序集中和便于定位考慮,選擇B面及位于B面上的全部孔在加工中心上加工,將A面作為定
位基準(zhǔn),并在前道工序中先加工好.2.選擇加工中心
3.設(shè)計工藝
1).選擇加工方法,B面表面粗糙度為Ra0.63um,采用粗銑+精銑;D60H7的孔為已鑄出毛坯孔,為達(dá)到IT7級精度和Ra0.8um的表面粗糙度,分三次鏜削,采用粗鏜+半精鏜+精鏜方案;對D12H8的孔,為防止鉆偏和達(dá)到要求的IT8級精度,按鉆中心孔+鉆孔+擴(kuò)孔+鉸孔方案進(jìn)行;D16的孔在D12的孔基礎(chǔ)上惚至尺寸即可;M16螺紋加工采用先鉆底孔后攻螺紋的加工方法,即按鉆中心孔+鉆底孔+倒角+攻螺紋方案加工.2).確定加工順序
按照先面后孔,先粗后精確定.3).確定裝夾方案和選擇夾具
該零件形狀簡單,4個側(cè)面較光整,加工面與非加工面之間的位置精度要求不高,可選用通用臺鉗,以底面和2個側(cè)面定位.4).選擇刀具
所需刀具有中心鉆、鏜刀、面銑刀、麻花鉆、絞刀、立銑刀及絲錐等,其規(guī)格根據(jù)加工尺寸選擇.粗銑刀直徑應(yīng)小一些,以減小切削力矩.精銑刀直徑應(yīng)選大一些,以減少接刀痕跡.5).確定加工路線
6).選擇切削用量.第四章數(shù)控車床編程
4.1概述
以FANUC-OT數(shù)控系統(tǒng)為例,介紹數(shù)控車床編程.4.1.1數(shù)控車床的布局和用途.1.數(shù)控車床的用途
數(shù)控車床主要用來加工軸類零件的內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋表面、成型回轉(zhuǎn)體表面等.對于盤類零件可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等加工.還可以進(jìn)行車端面、切槽、倒角等加工.2.數(shù)控車床的布局(圖4-1)
4.1.2.數(shù)控車床的主要技術(shù)參數(shù)
1.機(jī)床的主要參數(shù)
允許最大工件的回轉(zhuǎn)直徑460㎜最大切削直徑292㎜最大切削長度650㎜主軸轉(zhuǎn)速范圍50∽2000
床鞍定位精度X軸0.015/100㎜;Z軸0.025/100㎜.床鞍重復(fù)定位精度X軸±0.003㎜;Z軸±0.005㎜.刀架有效行程X軸215㎜;Z軸375㎜.快速移動速度X軸12米/分;Z軸16米/分.安裝刀具數(shù)12把
刀具規(guī)格車刀20X20自動潤滑15分/次卡盤最大夾緊力42140N尾座套筒行程90㎜
主軸電機(jī)功率11/15KW(變頻調(diào)速)
進(jìn)給伺服電機(jī)X軸AC0.6KW;Z軸AC1.0KW.2.數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)規(guī)格
控制軸數(shù)2軸
聯(lián)動軸數(shù)2軸
4.2數(shù)控車削加工程序的編制
4.2.1.數(shù)控車床的編程特點
1).在一個程序段中,可以采用絕對坐標(biāo)編程、增量坐標(biāo)編程或二者混合編程.2).X方向坐標(biāo)值表示工件直徑.3).為提高工件的徑向尺寸精度,X方向的脈沖當(dāng)量為Z
向的一半.4).由于車削加工常用棒料或鍛件作為毛坯,加工余量較大,所以為簡化編程,數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán),可進(jìn)行多次循環(huán)切削.5).編程時一般認(rèn)為車刀刀尖是一個點,而實際為了提高刀具壽命,車刀刀尖常磨成一個不大的圓弧..因此為提高工件的加工精度,編程時需要對刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償.6).不同組的G代碼可以編寫在同一程序段內(nèi),且均有效;相同組的G代碼若編寫在同一程序段內(nèi),后面的G代碼有效.4.2.2.編程坐標(biāo)系的設(shè)定
1.機(jī)床坐標(biāo)系的建立
機(jī)床要對工件的車削進(jìn)行程序控制,必須首先建立機(jī)床坐標(biāo)系.對于數(shù)控機(jī)床,應(yīng)該了解以下概念:
機(jī)床原點: 機(jī)床原點為機(jī)床上的一個固定點,數(shù)控車床一般將其定義在卡盤后端面的的中心.機(jī)床坐標(biāo)系:是以機(jī)床原點為坐標(biāo)原點建立的X、Z軸的二維坐標(biāo)系.Z軸與主軸中心線重合,為縱向進(jìn)刀方向;X軸與主軸垂直,為橫向進(jìn)刀方向.機(jī)床參考點: 是指刀架中心退離距機(jī)床原點最遠(yuǎn)的一個固定點.該點在機(jī)床出廠時已調(diào)試好.2.工件坐標(biāo)系的設(shè)定