第一篇：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(xiàng)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(diǎn)。

教學(xué)重點(diǎn)：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(diǎn)：數(shù)控車床刀架相對(duì)導(dǎo)軌的布局形式 教 具：多媒體課件 教學(xué)過(guò)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(wàn)能型、精密型和專用型三類普通車床的特點(diǎn)于一身，是理想的回轉(zhuǎn)體零件的自動(dòng)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(xiàng)目，均為較典型的回轉(zhuǎn)體零件。從了解每個(gè)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(huì)針對(duì)回轉(zhuǎn)體零件的特點(diǎn)，選擇適于加工該零件的數(shù)控車床。4.1 項(xiàng)目的引出 4.1.1 項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)目一至項(xiàng)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(wú)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(lái)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(guò)車床 X、Z坐標(biāo)軸的伺服電動(dòng)機(jī)去控制車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作順序、移動(dòng)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(diǎn)

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(shí)習(xí)得到的感性認(rèn)識(shí)，對(duì)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(dòng)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(rùn)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(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較普通車床大為簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)經(jīng)同步齒形帶1驅(qū)動(dòng)主軸4旋轉(zhuǎn)，為了使主軸的旋轉(zhuǎn)與刀架的移動(dòng)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(dòng)通過(guò)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(shí)，脈沖編碼器便發(fā)出檢測(cè)脈沖信號(hào)給數(shù)控系統(tǒng)，使主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)與刀架的切削進(jìn)給保持同步關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)加工螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架Z向移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。

圖4-8 數(shù)控車床的傳動(dòng)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(guò)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(wú)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(huì)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(duì)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(dòng)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(zhǎng)，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(diǎn)，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(huì)堆積在導(dǎo)軌上，也便于安裝自動(dòng)排屑器;操作方便，易于安裝機(jī)械手，以實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化;機(jī)床占地面積小，外形簡(jiǎn)潔、美觀，容易實(shí)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(huì)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(duì)機(jī)床整體布局及工作性能影響很大?；剞D(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(dòng)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(gè)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(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)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(diǎn)及主要技術(shù)參數(shù)

教學(xué)重點(diǎn)：1.按機(jī)床主軸布局形式對(duì)數(shù)控車床分類；按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)對(duì)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(diǎn)：按不同的方法對(duì)數(shù)控車床進(jìn)行分類 教 具：多媒體課件 教學(xué)過(guò)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(dòng)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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，例如汽車制造廠、發(fā)動(dòng)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(duì)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(jiǎn)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(cè)量工件不方便。

項(xiàng)目三中如圖4-3所示的蝸輪透蓋零件，形狀較為簡(jiǎn)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(cè)量工件。

項(xiàng)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(xiàng)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(dòng)為 Z軸進(jìn)給，刀架沿水平導(dǎo)軌的移動(dòng)為 X軸進(jìn)給。

項(xiàng)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(gè)回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)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(gè)獨(dú)立的回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)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(gè)獨(dú)立的回轉(zhuǎn)刀架，一個(gè)為后置刀架，另一個(gè)為前置刀架，每個(gè)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(dòng)。

圖4-13（b）所示為兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀架相對(duì)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(gè)刀位，前置回轉(zhuǎn)刀架有8個(gè)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(lái)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(dòng)刀具并對(duì)主軸進(jìn)行伺服控制，自驅(qū)動(dòng)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(dòng)刀具1和垂直于主軸軸線的自驅(qū)動(dòng)刀具2。機(jī)床工作時(shí)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(dòng)之外，主軸的 C軸可以做分度運(yùn)動(dòng)或圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，自驅(qū)動(dòng)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(xiàng)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(gè)Ф6 mm孔；右端面上有均布的4段圓弧槽和4個(gè)Ф6mm孔，該零件在普通車床上無(wú)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(dòng)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(dòng)銑削刀具可以加工6個(gè)Ф6 mm的徑向孔。

（4）五軸聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合中心 如下圖所示，機(jī)床配置雙車主軸、一個(gè)銑軸、一個(gè)轉(zhuǎn)塔刀架和一個(gè)盤式刀庫(kù)。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(guó)使用最多的是中小規(guī)格兩軸聯(lián)動(dòng)的臥式數(shù)控車床。

五軸聯(lián)動(dòng)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(lái)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(duì)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(dòng)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(zhǎng)度

650 mm

主軸轉(zhuǎn)速范圍

35～3500 r/min（連續(xù)無(wú)級(jí)）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(dòng)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(shí)間

單步0.8 s;180° 2.2 s

尾座套筒行程

mm

主軸調(diào)速電動(dòng)機(jī)功率

11/15 kW（連續(xù)/30 min超載）

進(jìn)給伺服電動(dòng)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(jiàn)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(dòng)系統(tǒng)及主軸箱結(jié)構(gòu)

2.數(shù)控車床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)及傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)及主軸箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

2.掌握數(shù)控車床的X、Z坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)及傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

教學(xué)重點(diǎn)：1.數(shù)控車床的主軸箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

2.數(shù)控車床的X、Z坐標(biāo)軸進(jìn)給裝置傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)控車床的X、Z坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)及傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)。教 具：多媒體課件 教學(xué)過(guò)程：

一、引入新課題

以分析MJ—50數(shù)控車床傳動(dòng)系統(tǒng)圖中主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)關(guān)系引入本次課程

二、教學(xué)內(nèi)容

4.3.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸箱結(jié)構(gòu)

1.主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) MJ-50數(shù)控車床的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖4-17所示，其中主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)見(jiàn)右圖，由功率為11 kW的主軸調(diào)速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)一級(jí)1∶1的帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，使主軸在35～3500 r/mim的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，主軸箱內(nèi)部省去了齒輪傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，因此減少了齒輪傳動(dòng)對(duì)主軸精度的影響，并且維修方便

主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)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(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪將運(yùn)動(dòng)傳給主軸。

主軸有前、后兩個(gè)支承，前支承由一個(gè)圓錐孔雙列圓柱滾子軸承和一對(duì)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(gè)角接觸球軸承用來(lái)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(lái)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(lái)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(zhǎng)。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(dòng)經(jīng)過(guò)同步帶輪16和3以及同步帶2帶動(dòng)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(jiǎn)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(jiǎn)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(dòng)活塞和拉桿向卡盤方向移動(dòng)時(shí)，滑套4向右移動(dòng)，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(dòng)，則卡盤松開(kāi)。反之液壓缸內(nèi)的壓力油推動(dòng)活塞 和拉桿向主軸后端移動(dòng)時(shí)，通過(guò)楔形機(jī)構(gòu)，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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

4.3.3 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)及傳動(dòng)裝置

1.進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)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(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為刀架的直線運(yùn)動(dòng)，而且對(duì)移動(dòng)精度要求很高，X軸最小移動(dòng)量為0.0005mm（直徑編程），Z軸最小移動(dòng)量為0.001 mm。采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)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(dòng)系統(tǒng)

數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)滾珠絲杠螺母帶動(dòng)刀架移動(dòng)，所以刀架的快速移動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均為同一傳動(dòng)路線。

如圖4-17所示，MJ-50數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)分為 X軸進(jìn)給傳動(dòng)和Z軸進(jìn)給傳動(dòng)。X軸進(jìn)給由功率為0.9 kW的交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)20/24的同步帶輪傳動(dòng)到滾珠絲杠上，螺母帶動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架移動(dòng)，滾珠絲杠螺距為6 mm。

Z軸進(jìn)給也是由交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)24/30的同步帶輪傳動(dòng)到滾珠絲杠，其上螺母帶動(dòng)滑板移動(dòng)。該滾珠絲杠螺距為10 mm，電動(dòng)機(jī)功率為1.8 kW。3.進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)裝置（1）X軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置

圖4-20是MJ-50數(shù)控車床 X軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。如圖4-20（a）所示，AC伺服電動(dòng)機(jī)15經(jīng)同步帶傳動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲杠6回轉(zhuǎn)，其上螺母7帶動(dòng)刀架21沿滑板1的導(dǎo)軌移動(dòng)（如圖4-20（b）所示），實(shí)現(xiàn) X軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。圖中5和8是緩沖塊，在出現(xiàn)意外碰撞時(shí)起保護(hù)作用。

圖4-20 MJ-50數(shù)控車床 X軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(lái)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(diǎn)限位開(kāi)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?yàn)榛屙斆鎸?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(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自鎖。

（2）Z軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置

圖4-21是MJ-50數(shù)控車床 Z軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖。

如圖4-21（a）所示AC伺服電動(dòng)機(jī)14經(jīng)同步帶傳動(dòng)到滾珠絲杠5，由螺母4帶動(dòng)滑板連同刀架沿床身13的矩形導(dǎo)軌移動(dòng)（見(jiàn)圖4-21（b）），實(shí)現(xiàn)Z軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

圖4-21 MJ-50數(shù)控車床 Z軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖

如圖4-21（b）所示電動(dòng)機(jī)軸與同步帶輪12之間用錐環(huán)無(wú)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(shí)，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(dòng)機(jī)軸收縮，從而使電動(dòng)機(jī)軸與同步帶輪連接在一起。這種連接方式無(wú)須在被連接件上開(kāi)鍵槽，而且兩錐環(huán)的內(nèi)、外圓錐面壓緊后，連接配合面無(wú)間隙，對(duì)中性較好。

滾珠絲杠的左支承由三個(gè)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(gè)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(lái)調(diào)整。滾珠絲杠的支承形式為左端固定，右端浮動(dòng)。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(cè)絲杠的回轉(zhuǎn)角度，從而提高系統(tǒng)對(duì)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(dòng)裝置簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)回轉(zhuǎn)刀架傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及換刀過(guò)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(diǎn)：1.數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

2.車削中心C軸的控制功能。

教學(xué)難點(diǎn)：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(guò)程：

一、引入新課題

以數(shù)控車床自動(dòng)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(dòng)回轉(zhuǎn)刀架

自動(dòng)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(guò)程中完成自動(dòng)換刀的任務(wù)。

數(shù)控車床的自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)位換刀過(guò)程為：當(dāng)接收到數(shù)控系統(tǒng)的換刀指令 后，刀盤松開(kāi)→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(hào)。

圖4-22為MJ-50數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，該回轉(zhuǎn)刀架的夾緊與松開(kāi)、刀盤的轉(zhuǎn)位均由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、PLC順序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在機(jī)床自動(dòng)工作狀態(tài)下，當(dāng)指定換刀的刀號(hào)后，數(shù)控系統(tǒng)可以通過(guò)內(nèi)部的運(yùn)算判斷，實(shí)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(dòng)操作機(jī)床時(shí)，從刀盤方向觀察，只允許刀盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)換刀。

圖4-22 MJ-50數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

4.3.5 機(jī)床尾座

MJ-50數(shù)控車床出廠時(shí)一般配置標(biāo)準(zhǔn)尾座，圖4-23為尾座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。尾座體的移動(dòng)由滑板帶動(dòng)移動(dòng)。尾座體移動(dòng)后，由手動(dòng)控制的液壓缸將其鎖緊在床身上。

在調(diào)整機(jī)床時(shí)，可以手動(dòng)控制尾座套筒移動(dòng)。頂尖1與尾座套筒2用錐孔連接，尾座套筒可帶動(dòng)頂尖一起移動(dòng)。在機(jī)床自動(dòng)工作循環(huán)中，可通過(guò)加工程序由數(shù)控系統(tǒng)控制尾座套筒的移動(dòng)。

尾座套筒移動(dòng)的行程，靠調(diào)整套筒外部連接的行程桿10上面的移動(dòng)擋塊6來(lái)完成。如圖4-23所示，移動(dòng)擋塊6處于右端極限位置時(shí)，套筒的行程最長(zhǎng)。當(dāng)套筒伸出到位時(shí)，行程桿上的移動(dòng)擋塊6壓下確認(rèn)開(kāi)關(guān)9，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出尾座套筒到位信號(hào)。當(dāng)套筒退回時(shí)，行程桿上的固定擋塊7壓下確認(rèn)開(kāi)關(guān)8，向數(shù) 控系統(tǒng)發(fā)出套筒退回的確認(rèn)信號(hào)。

圖4-23 MJ-50數(shù)控車床尾座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)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(xiàng)目五涉及的連接件，其加工過(guò)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(shí)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(shí)可以安裝鉆削和銑削等自驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)化水平。圖4-24所示為車削中心除了對(duì)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(shí)，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(shí)，則銑刀旋轉(zhuǎn)，主軸帶動(dòng)工件做圓周進(jìn)給；當(dāng)端面圓周上分布多個(gè)槽時(shí)，則銑刀旋轉(zhuǎn)，主軸帶動(dòng)工件做圓周進(jìn)給和分度，逐個(gè)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(shí)做 Z向進(jìn)給或 X向進(jìn)給，如果用單刀銑削多個(gè)面，需要主軸帶動(dòng)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(gè)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(dòng)刀具，能對(duì)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(shí)現(xiàn)車削的主運(yùn)動(dòng)外，還可做分度運(yùn)動(dòng)或圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，而且在數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)的控制下，可以實(shí)現(xiàn)C軸和X軸的聯(lián)動(dòng)，或C軸和Z軸的聯(lián)動(dòng)。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(shí)，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(shí)，C軸與Z軸聯(lián)動(dòng)，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(dòng)，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(dòng)，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(guò)程中，自驅(qū)動(dòng)刀具的伺服電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的主軸電動(dòng)機(jī)是互鎖的。也就是說(shuō)，當(dāng) C軸進(jìn)行分度或圓周進(jìn)給時(shí)，脫開(kāi)主軸電動(dòng)機(jī)，接合自驅(qū)動(dòng)刀具的伺服電動(dòng)機(jī);當(dāng)進(jìn)行普通車削時(shí)，脫開(kāi)自驅(qū)動(dòng)刀具的伺服電動(dòng)機(jī)，接合主軸電動(dòng)機(jī)。

車削中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)包括了主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和C軸的傳動(dòng)控制，目前C軸的傳動(dòng)控制多采用帶C軸功能的主軸電動(dòng)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(dòng)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(dòng)刀具的變速傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)。

2.掌握車削中心自驅(qū)動(dòng)刀具附件的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。3.了解數(shù)控立式輪轂車床的布局及特點(diǎn)。4.了解倒置式數(shù)控車床的布局、特點(diǎn)和應(yīng)用。

教學(xué)重點(diǎn)：1.車削中心自驅(qū)動(dòng)刀具的典型結(jié)構(gòu)。

2.倒置式數(shù)控車床布局及特點(diǎn)。

教學(xué)難點(diǎn)：1.車削中心自驅(qū)動(dòng)刀具附件的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

2.倒置式數(shù)控車床布局及特點(diǎn)。教 具：多媒體課件 教學(xué)過(guò)程：

一、引入新課題

以車削中心自驅(qū)動(dòng)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(dòng)刀具的典型結(jié)構(gòu) 自驅(qū)動(dòng)刀具是指那些具備獨(dú)立驅(qū)動(dòng)源的刀具。車削中心的自驅(qū)動(dòng)刀具一般是由動(dòng)力源、變速傳動(dòng)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(dòng)刀具的主軸伺服電動(dòng)機(jī)，通過(guò)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刀具主軸旋轉(zhuǎn)，并自動(dòng)控制主軸無(wú)級(jí)變速。

1.變速傳動(dòng)裝置

車削中心自驅(qū)動(dòng)刀具的傳動(dòng)裝置如圖4-27所示。

圖4-27 自驅(qū)動(dòng)刀具的傳動(dòng)裝置

2.自驅(qū)動(dòng)刀具附件

自驅(qū)動(dòng)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(dòng)裝置，錐齒輪1與圖4-27中的中央錐齒輪1嚙合，運(yùn)動(dòng)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(diǎn)

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(tái)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(tái)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(gè)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(tái)上用卡爪夾緊，工作臺(tái)為雙工位旋轉(zhuǎn)交換工作臺(tái)，使裝卸工件的時(shí)間與切削時(shí)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(dòng)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(guò)環(huán)形數(shù)控輸送帶送至上下料工位。主軸2移動(dòng)，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(shí)，主軸隨高架拖板移動(dòng)實(shí)現(xiàn) X軸和Z軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。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(shí)，再由主軸將工件放回上下料工位，并更換下一個(gè)毛坯。圖 4-34所示為主軸移動(dòng)到上下料工位裝卸工件。

圖4-33 倒置式車床工件自動(dòng)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(diǎn)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(dòng)機(jī)構(gòu)的公司，選用兩臺(tái)VL3倒置式數(shù)控車床配上一個(gè)機(jī)械手和一個(gè)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(dòng)加工齒輪的前、后兩個(gè)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(tái)倒置式數(shù)控車床組成的小型生產(chǎn)系統(tǒng)

第二篇：認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床教案

《數(shù)控機(jī)床維護(hù)常識(shí)》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(shí)》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(hào)】 — 項(xiàng)目一 【課題名稱】

認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床 【教學(xué)目標(biāo)與要求】

一、知識(shí)目標(biāo)

1.認(rèn)識(shí)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(shí)和安全提示。3.能夠正確進(jìn)行開(kāi)、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(diǎn)。2.能夠進(jìn)行常用數(shù)控機(jī)床的開(kāi)、關(guān)機(jī)操作。

三、素質(zhì)目標(biāo)

1.通過(guò)識(shí)讀數(shù)控機(jī)床的銘牌，了解名稱、特點(diǎn)和主要功能。2.能識(shí)讀車間安全生產(chǎn)標(biāo)識(shí)，自覺(jué)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(kāi)、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(jué)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(kāi)、關(guān)機(jī)操作要領(lǐng)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】

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(kāi)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(kāi)、關(guān)機(jī)的順序和注意事項(xiàng)?！倦y點(diǎn)分析】

1.點(diǎn)位控制與點(diǎn)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(dòng)與三軸聯(lián)動(dòng)的區(qū)別。

2.急停按鈕在開(kāi)、關(guān)機(jī)床中的作用。【分析學(xué)生】

1.學(xué)生往往對(duì)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(kāi)、關(guān)操作機(jī)床就可以了。通過(guò)學(xué)習(xí)，要提高學(xué)生對(duì)維護(hù)機(jī)床重要性的認(rèn)識(shí)。

2.對(duì)車間安全標(biāo)志重視不夠，應(yīng)當(dāng)通過(guò)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(shí)的合格工人。【教學(xué)思路設(shè)計(jì)】

1.通過(guò)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(dòng)，加深對(duì)不同類型數(shù)控機(jī)床的認(rèn)識(shí)。

2.理論學(xué)習(xí)并到車間現(xiàn)場(chǎng)指認(rèn)數(shù)控機(jī)床，考核學(xué)生對(duì)安全標(biāo)志的認(rèn)識(shí)。

3.示范開(kāi)、關(guān)數(shù)控機(jī)床的操作順序?！窘虒W(xué)安排】

4學(xué)時(shí) 【教學(xué)過(guò)程】

一、了解數(shù)控機(jī)床的類型 1.按能否自動(dòng)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(diǎn)是刀具的更換仍需靠人工完成。

2)加工中心——自動(dòng)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(gè)可以自動(dòng)換刀的刀庫(kù)。一般常用斗笠式圓形刀庫(kù)，可存放12、18或24把不同的刀具。還有鏈條式刀庫(kù)，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(jiàn)斗笠式刀庫(kù)。

2.按運(yùn)動(dòng)方式分類——即刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡特點(diǎn)。

1)點(diǎn)位控制——只控制刀具點(diǎn)位坐標(biāo)，與刀具運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。如圖1-7所示。

2)點(diǎn)位直線控制——不僅控制刀具點(diǎn)位坐標(biāo)，還要控制刀具直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)。如圖1-9所示。3.按控制方式分類

1)開(kāi)環(huán)——機(jī)床工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)位置沒(méi)有反饋給控制系統(tǒng)，一般選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。其特點(diǎn)是控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)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(tái)裝有直線位置檢測(cè)裝置，及時(shí)將檢測(cè)到的實(shí)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(shí)做補(bǔ)充位移，消除誤差值。一般選用伺服電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。其特點(diǎn)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(jiàn)圖1-12.3)半閉環(huán)——將開(kāi)環(huán)中的動(dòng)力換成伺服電動(dòng)機(jī)，在絲桿前安裝角位移檢測(cè)裝置。位移有反饋比較，但精度沒(méi)有閉環(huán)控制系統(tǒng)高。見(jiàn)圖1-11。

4.按聯(lián)動(dòng)軸分類

幾個(gè)坐標(biāo)軸可以同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，稱為聯(lián)動(dòng)。1)二軸聯(lián)動(dòng)——如數(shù)控車床X、Z兩軸同時(shí)移動(dòng)。

2)三軸聯(lián)動(dòng)——如數(shù)控銑床X、Y、Z三軸同時(shí)移動(dòng)，可加工出球面輪廓。

3)二軸半聯(lián)動(dòng)——即三個(gè)坐標(biāo)中，當(dāng)其中任兩個(gè)坐標(biāo)軸固定時(shí)，另一個(gè)坐標(biāo)軸可以進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。用于加工曲面的分層加工。聯(lián)動(dòng)軸數(shù)越多，機(jī)床控制系統(tǒng)越復(fù)雜、精度越高、價(jià)格越高。選擇機(jī)床時(shí)需注意三軸控制系統(tǒng)與二軸半控制系統(tǒng)對(duì)加工過(guò)程的影響。

4)多軸聯(lián)動(dòng)——控制四軸以上坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，如加工螺旋推進(jìn)器葉片形狀需要用多軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。

二、識(shí)讀數(shù)控機(jī)床上的安全操作標(biāo)識(shí)及注意事項(xiàng) 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(kāi)機(jī)前各項(xiàng)準(zhǔn)備。3)開(kāi)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(jiàn)教材中內(nèi)容。

2.識(shí)讀安全標(biāo)識(shí)

見(jiàn)表1-18及教材P011、012、013。

三、安全開(kāi)、關(guān)機(jī)操作 1.開(kāi)機(jī)

1)開(kāi)機(jī)前需檢查電、氣、油等壓力是否正常。2)開(kāi)機(jī)過(guò)程中，按安全操作順序操作。

3)調(diào)試機(jī)床時(shí)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(kāi)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(chǎng)。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(dòng)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。

第三篇：數(shù)控機(jī)床編程教案9doc

教師姓名：孫震 授課形式：講授 授課時(shí)數(shù)：2 授課日期及班級(jí)：06模具班

授課章節(jié)名稱及教學(xué)內(nèi)容：

十二.固定循環(huán)功能

數(shù)控銑床的固定循環(huán)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(gè)程序段就可以完成一個(gè)孔加工的全部動(dòng)作.繼續(xù)加工孔時(shí),如果孔加工動(dòng)作無(wú)需變更,則程序中所有模態(tài)數(shù)據(jù)都可以不寫,因此可以大大簡(jiǎn)化程序.5.4.數(shù)控銑床的操作和操作面板簡(jiǎn)介 5.4.1系統(tǒng)面板功能

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

[INSERT]插入鍵,把輸入?yún)^(qū)的數(shù)據(jù)插入到當(dāng)前光標(biāo)之后的位置.[CAN]取消鍵,消除輸入?yún)^(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù).[DELTE]刪除鍵,刪除光標(biāo)所在的數(shù)據(jù);或者刪除一個(gè)程序或者刪除全部程序.[ALTER]替換鍵,用輸入的數(shù)據(jù)替換光標(biāo)所在位置的數(shù)據(jù).3.頁(yè)面切換鍵 [RESET]復(fù)位鍵 [POS]位置顯示頁(yè)面 [OFSET/SET]參數(shù)輸入頁(yè)面 [SYSTM]系統(tǒng)參數(shù)頁(yè)面 [MESGE]信息頁(yè)面

[CUSTM/GRAPM]圖形參數(shù)設(shè)置頁(yè)面 [HELP]幫助頁(yè)面 4.翻頁(yè)鍵 [↑]向上翻頁(yè) [↓]向下翻頁(yè)

5輸入鍵: [INSPUT],將數(shù)據(jù)輸入到參數(shù)頁(yè)面.6.光標(biāo)移動(dòng)鍵 5.4.2.機(jī)床面板功能

機(jī)床操作面板主要用于控制機(jī)床運(yùn)行狀態(tài),由模式選擇按鈕、運(yùn)行控制開(kāi)關(guān)等多個(gè)部分組成.1.模式選擇鍵

[REF]: 返回參考點(diǎn)模式

[JOG]: 手動(dòng)模式,手動(dòng)移動(dòng)機(jī)床各進(jìn)給軸 [HND]: 手輪模式,通過(guò)手輪移動(dòng)機(jī)床各進(jìn)給軸.[INC]: 增量進(jìn)給模式,手動(dòng)增量移動(dòng)機(jī)床各進(jìn)給軸.[MDI]: 手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入模式 [EDIT]: 編輯模式,用于編輯程序

[DNC]: 通過(guò)接口協(xié)議,在PC機(jī)和機(jī)床之間傳輸程序并執(zhí)行.[AUTO]: 自動(dòng)加工模式,自動(dòng)運(yùn)行加工程序.2.機(jī)床各軸移動(dòng)方向鍵,在JOG/HND/INC方式下有效.3.機(jī)床主軸控制開(kāi)關(guān)

4.主軸轉(zhuǎn)速倍率調(diào)節(jié)旋鈕: 調(diào)節(jié)主軸所設(shè)定或編程的轉(zhuǎn)速,范圍50%～120%.5.手搖脈沖發(fā)生器.6.增量進(jìn)給倍率選擇按鈕: 移動(dòng)機(jī)床時(shí),每進(jìn)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(jìn)給倍率調(diào)節(jié)旋鈕: 調(diào)節(jié)進(jìn)給速度,范圍0%～120%.8.程序控制開(kāi)關(guān)

[程序運(yùn)行開(kāi)始]:在自動(dòng)或MDI方式下有效.[程序運(yùn)行停止]:在程序運(yùn)行中按下此鍵可停止程序運(yùn)行.6.單段運(yùn)行開(kāi)關(guān).在.單段運(yùn)行模式下,每按一次程序啟動(dòng)鍵,執(zhí)行一個(gè)程序段指令.7.程序段跳讀鍵: 按下此鍵,在自動(dòng)方式下,可跳過(guò)程序段前帶有/號(hào)的程序段.8.程序空運(yùn)行鍵:按下此鍵,各進(jìn)給軸以固定的速度運(yùn)動(dòng).9.程序編輯鎖定開(kāi)關(guān).置于1位置,可編輯或修改程序.10.機(jī)床鎖定開(kāi)關(guān),按下此鍵,機(jī)床各軸被鎖住,只是程序在運(yùn)行.11.緊急停止旋鈕 用于緊急情況下切斷電源,機(jī)床停止所有動(dòng)作.5.4.3.操作過(guò)程

數(shù)控機(jī)床的操作程序要求嚴(yán)格,必須按程式化、規(guī)范化的要求進(jìn)行,開(kāi)關(guān)機(jī)床尤其如此.1.手動(dòng)操作

1).手動(dòng)移動(dòng)機(jī)床各進(jìn)給軸 2).手動(dòng)控制主軸 2.返回參考點(diǎn) 3.自動(dòng)運(yùn)行 4.零件程序編輯 5.手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入 6.參數(shù)設(shè)置 5.4.5.銑削加工編程實(shí)例

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

補(bǔ)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(yè)：教材30頁(yè)2題。

退刀返回起刀點(diǎn)] 抬刀刀安全高度]

第四篇：數(shù)控機(jī)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(xiàng)目的引出 2.加工中心概述 課堂類型：講授

教學(xué)目的：1.了解加工中心的特點(diǎn)和用途

2.掌握加工中心的分類。

3.掌握加工中心的結(jié)構(gòu)。

教學(xué)重點(diǎn)：1．加工中心的分類。

2．加工中心的結(jié)構(gòu)。

教學(xué)難點(diǎn)：1．加工中心的分類。

2．加工中心的結(jié)構(gòu)。教 具：多媒體課件 教學(xué)過(guò)程：

一、引入新課題

由加工中心加工的典型工件和與數(shù)控銑床進(jìn)行比較引出本節(jié)內(nèi)容。

二、教學(xué)內(nèi)容

6.1.1 項(xiàng)目一

如圖6-1（a）、圖6-1（b）所示，這兩個(gè)工件形狀、工序較為復(fù)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(xiàn)代制造業(yè)中應(yīng)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(jié)構(gòu)。

圖6-1 加工中心加工的工件

6.2.1 加工中心的特點(diǎn)和用途

加工中心又稱多工序自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床，是當(dāng)今世界上產(chǎn)量最大，在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè) 最廣泛使用的一種功能較全的金屬切削加工設(shè)備。

加工中心集中了金屬切削設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，具備多種工藝手段，能實(shí)現(xiàn)工件一次裝夾后的 銑、鏜、鉆、鉸、锪、攻絲等綜合加工，對(duì)中等加工難度的批量工件，其生產(chǎn)效率是普通設(shè)備 的5～10倍。加工中心對(duì)形狀較復(fù)雜，精度要求高的單件加工或中小批量生產(chǎn)更為適用。而且還節(jié)省工裝，調(diào)換工藝時(shí)能體現(xiàn)出相對(duì)的柔性。

加工中心控制系統(tǒng)功能較多，機(jī)床運(yùn)動(dòng)至少用三個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸，多的達(dá)十幾個(gè)。其控制功能最少要兩軸聯(lián)動(dòng)控制，以實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，多 的可進(jìn)行五軸聯(lián)動(dòng)，完成更復(fù)雜曲面的加工。

加工中心的突出特征是設(shè)有刀庫(kù)，刀庫(kù)中存放著各種刀具或檢具，在加工過(guò)程中由程 序自動(dòng)選用和更換，這是它與數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的主要區(qū)別。

加工中心在機(jī)械制造領(lǐng)域承擔(dān)精密、復(fù)雜的多任務(wù)加工，按給定的工藝指令自動(dòng)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(shè)備所不能勝任的加工工作，現(xiàn)代化機(jī)械制造工廠已經(jīng)離不開(kāi)加工中心。

加工中心既可以單機(jī)使用，也能在計(jì)算機(jī)輔助控制下多臺(tái)同時(shí)使用，構(gòu)成柔性生產(chǎn)線，還可以與工業(yè)機(jī)器人、立體倉(cāng)庫(kù)等組合成無(wú)人化工廠。

加工中心的造價(jià)較高，使用成本也高。在正常情況下加工中心能創(chuàng)造高產(chǎn)值，但無(wú)論設(shè)備自身原因造成的意外停機(jī)還是人為原因的事故停機(jī)，都會(huì)造成較大的浪費(fèi)。

6.2.2 加工中心的分類

現(xiàn)代加工中心機(jī)床單臺(tái)的綜合功能極強(qiáng)，而且不同類型的機(jī)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(shí)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(shè)置。臥式加工中心又分為固 定立柱式和固定工作臺(tái)式。固定立柱式臥式加工中心的立柱不動(dòng)，主軸箱在立柱上做上 下移動(dòng)，而裝夾工件的工作臺(tái)在平面上做兩個(gè)坐標(biāo)的移動(dòng)，如圖6-2（a）所示。固定工作臺(tái) 式（也稱動(dòng)柱式）臥式加工中心，裝夾工件的工作臺(tái)固定不動(dòng)，以立柱和主軸箱的一同移動(dòng) 來(lái)實(shí)現(xiàn)三個(gè)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)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(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，常見(jiàn)的是三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)加一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐 標(biāo)（回轉(zhuǎn)工作臺(tái)），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(gè)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(shè)置。立式加工中心多為固定立柱式，工作臺(tái)為十字滑臺(tái)方式，一般具有三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，也可以在工作臺(tái)上安裝一個(gè)水平軸（第四軸）的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，用來(lái)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(guò)回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 的旋轉(zhuǎn)或主軸頭的旋轉(zhuǎn)，能在工件一次裝夾后，完成除安裝面以外的所有五個(gè)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(shí)間，提高了生產(chǎn)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(shè)置主軸頭并能旋轉(zhuǎn)，尤其適用于加工大型或 形狀復(fù)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(fù)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(yǔ)，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(kù)形式以轉(zhuǎn)塔頭形式為主。適 用于中小零件的鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲及連續(xù)輪廓的銑削等多工序加工。

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

3.按運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)數(shù)和同時(shí)控制的坐標(biāo)數(shù)分

加工中心有三軸二聯(lián)動(dòng)、三軸三聯(lián)動(dòng)、四軸三聯(lián)動(dòng)、五軸四聯(lián)動(dòng)、六軸五聯(lián)動(dòng)、多軸聯(lián) 動(dòng)直線+回轉(zhuǎn)+主軸擺動(dòng)等。三軸、四軸??是指加工中心具有的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)數(shù)，聯(lián)動(dòng)是指 控制系統(tǒng)可以同時(shí)控制運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)工件的位置和速度控制。如圖6-5 所示為五軸聯(lián)動(dòng)加工中心。

圖6-5 五軸聯(lián)動(dòng)加工中心

圖6-6雙工作臺(tái)加工中心

4.按工作臺(tái)的數(shù)量和功能分

加工中心按工作臺(tái)的數(shù)量和功能可分為 單工作臺(tái)加工中心、雙工作臺(tái)加工中心和多 工作臺(tái)加工中心，如圖6-6所示為雙工作臺(tái)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(jìn)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(jìn)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(jí)。

7.按自動(dòng)換刀裝置分

（1）轉(zhuǎn)塔頭加工中心。轉(zhuǎn)塔頭加工中心有立式和臥式兩種，用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來(lái)?yè)Q主軸頭，以 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。主軸數(shù)一般為6～12個(gè)，換刀時(shí)間短，主軸轉(zhuǎn)塔頭定位精度要求較高。（2）刀庫(kù)+主軸換刀加工中心。這種加工中心是無(wú)機(jī)械手式主軸換刀，利用工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)及刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并由主軸箱上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行選刀和換刀。

（3）刀庫(kù)+機(jī)械手+主軸換刀加工中心。這種加工中心結(jié)構(gòu)多種多樣，由于機(jī)械手卡爪可同時(shí)分別抓住刀庫(kù)上所選的刀和主軸上的刀，換刀時(shí)間短，并且選刀時(shí)間與機(jī)加工時(shí)間重合，因此得到廣泛應(yīng)用。

（4）刀庫(kù)+機(jī)械手+雙主軸轉(zhuǎn)塔頭加工中心。這種加工中心在主軸上的刀具進(jìn)行切削時(shí)，通過(guò)機(jī)械手將下一步所用的刀具換在轉(zhuǎn)塔頭的非切削主軸上。當(dāng)主軸上的刀具切削完畢后，轉(zhuǎn)塔頭即回轉(zhuǎn)，完成換刀動(dòng)作，換刀時(shí)間短。6.2.3 加工中心的結(jié)構(gòu)

加工中心結(jié)構(gòu)和外形各不同，但主要由以下幾大部分組成:（1）基礎(chǔ)部件

一般指床身、立柱和工作臺(tái)，它們是組成加工中心的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。這些大件是鑄鐵件或 焊接的鋼結(jié)構(gòu)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(fù)荷以 及在加工時(shí)的切削負(fù)載，因此應(yīng)是剛度很高的部件。

（2）主軸部件

一般由主軸箱、主軸電機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成，其啟動(dòng)、停止和速度變化等均 由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過(guò)裝在主軸上的刀具參與切削運(yùn)動(dòng)，是切削加工的功率輸出部件。主軸是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)特征直接關(guān)系 到加工中心的使用性能。

（3）數(shù)控系統(tǒng)

單臺(tái)加工中心的數(shù)控系統(tǒng)由數(shù)控裝置、可編程序控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置及電動(dòng)機(jī)等部 分組成。它們是加工中心加工過(guò)程控制和執(zhí)行順序動(dòng)作的控制中心。

（4）自動(dòng)換刀系統(tǒng) 由刀庫(kù)、機(jī)械手等部件組成，刀庫(kù)是存放加工過(guò)程中所要使用的全部刀具的裝置。當(dāng)需要換刀時(shí)，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，由機(jī)械手或其他裝置將刀具從刀庫(kù)中取出裝入主軸孔中。刀庫(kù)有盤式、鼓式和鏈?zhǔn)降榷喾N形式，容量從幾把到幾百把。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)根據(jù)刀庫(kù)與主軸的相對(duì)位置及結(jié)構(gòu)的不同也有多種形式，如單臂式、雙臂式、回轉(zhuǎn)式和軌道式等，有的加工中心不用機(jī)械手而利用主軸箱或刀庫(kù)的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)直接換刀。

（5）輔助系統(tǒng)

包括潤(rùn)滑、冷卻、排屑、防護(hù)、液壓和隨機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)等。輔助系統(tǒng)雖不直接參與切削運(yùn) 動(dòng)，但對(duì)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(dòng)托盤交換系統(tǒng) 為縮短非切削時(shí)間，有的加工中心配有兩個(gè)自動(dòng)交換工件的托盤，一個(gè)在工作臺(tái)上加 工，另一個(gè)位于工作臺(tái)外進(jìn)行裝卸工件。當(dāng)完成一個(gè)托盤上工件的加工后，便自動(dòng)交換托 盤，進(jìn)行新的工件加工，以減少輔助時(shí)間，提高加工效率。

第二講 立式加工中心（此講也可根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，以現(xiàn)有的典型機(jī)床為例進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)）

課 題：1.FV-800型立式加工中心的用途、布局及技術(shù)參數(shù)。2.FV-800型立式加工中心的傳動(dòng)系統(tǒng)。3.FV-800型立式加工中心的主要結(jié)構(gòu)。課堂類型：講授

教學(xué)目的：1.FV-800型立式加工中心的用途、布局及技術(shù)參數(shù)。2.FV-800型立式加工中心的傳動(dòng)系統(tǒng)。3.FV-800型立式加工中心的主要結(jié)構(gòu)。

教學(xué)重點(diǎn)：1.了解FV-800型立式加工中心的用途、布局及技術(shù)參數(shù)。

2.掌握FV-800型立式加工中心的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。3.FV-800型立式加工中心的主軸箱和換刀裝置結(jié)構(gòu)。

教學(xué)難點(diǎn)：1.掌握FV-800型立式加工中心的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。2.FV-800型立式加工中心的主軸箱和換刀裝置結(jié)構(gòu)。教 具：多媒體課件 教學(xué)過(guò)程：

一、引入新課題

由加工中心的分類及用途引入本講內(nèi)容。

二、教學(xué)內(nèi)容

6.3.1 機(jī)床的用途、布局及技術(shù)參數(shù) 1.機(jī)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(dòng)連續(xù)地完成銑、鉆、鉸、擴(kuò)、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(chǎn)品的成批生產(chǎn)。使用該機(jī)床加工中小批量的復(fù)雜零件，一方面可以節(jié)省在普通機(jī)床上加工所需的大量的工藝裝備，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期;另一方面能夠確保工件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。此外，該型號(hào)數(shù)控機(jī)床突出人性化設(shè)計(jì)，操作者操作起來(lái)較為舒適，一定程度上降低了勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.機(jī)床的特點(diǎn)（1）強(qiáng)力切削

主軸電動(dòng)機(jī)采用FANUC αP15型交流主軸電動(dòng)機(jī)，主軸電動(dòng)機(jī)額定功率為9 kW。電動(dòng)機(jī) 的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)齒輪帶將扭矩傳遞到主軸上。主軸轉(zhuǎn)速的恒功率范圍寬，低轉(zhuǎn)速扭矩 大，機(jī)床的基礎(chǔ)部件及主要傳動(dòng)部件剛度高，可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力切削。此外，主軸采用無(wú)齒輪傳動(dòng)，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音低，振動(dòng)小，熱變形小。

（2）高速定位

進(jìn)給采用交流伺服電動(dòng)機(jī)，通過(guò)聯(lián)軸器與滾珠絲杠副相連，采用直線導(dǎo)軌，使X軸和Y 軸獲得24 m/min的快速移動(dòng)速度，Z 軸獲得15 m/min的快速移動(dòng)速度。該機(jī)床在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)小，低速運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象，導(dǎo)軌潤(rùn)滑好，在高精度的切削狀態(tài)下具有較好的穩(wěn)定性。

（3）高速切削

該機(jī)床采用FANUC αP15型主軸電動(dòng)機(jī)，并經(jīng)過(guò)同步齒形帶將扭矩傳遞給主軸。該 機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速范圍為50～8000 r/min，且X軸和Y 軸最高移動(dòng)速度為24 m/min，Z軸最高移動(dòng)速度為15 m/min，這樣可以實(shí)現(xiàn)在較高的轉(zhuǎn)速下和較快的進(jìn)給速度下高速切削，可大大地縮短加工運(yùn)行時(shí)間，提高了加工效率。

（4）隨機(jī)換刀

刀庫(kù)采用直流伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，經(jīng)過(guò)蝸輪副使刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)。機(jī)械手的回轉(zhuǎn)、取刀、裝刀機(jī)構(gòu)均采用液壓氣動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換刀可靠，換刀速度快，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的換刀時(shí)間達(dá)到7.5s，可大大地縮短加工輔助時(shí)間，提高了加工效率。由于刀庫(kù)安裝在立柱上，不會(huì)對(duì)主軸箱的移動(dòng)精度造成影響，保證了加工精度。此刀庫(kù)的換刀形式采用機(jī)械臂進(jìn)行換刀，刀具采用隨機(jī)換刀方式，雖然刀具號(hào)與刀庫(kù)號(hào)不一致，但該系統(tǒng)具有記憶性，保證換刀的準(zhǔn)確性。每次換刀時(shí)，刀庫(kù)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)角度均不超過(guò)180°，一定程度上縮短換刀時(shí)間，提高了換刀效率。

（5）CNC控制

該數(shù)控機(jī)床采用集成度很高的FANUC 0i MA型數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制，控制系統(tǒng)體積小，集成度高，故障率低，可靠性高，運(yùn)算速度快;系統(tǒng)人機(jī)對(duì)話界面布局合理，操作簡(jiǎn)單方便，突出人性化;電器柜內(nèi)布線合理，結(jié)構(gòu)緊湊。機(jī)床具有自診斷功能和自我保護(hù)功能。此機(jī)床還可通過(guò)外部接口與計(jì)算機(jī)相連，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床內(nèi)部信號(hào)與外部信號(hào)的傳輸與控制，可以作為柔性生產(chǎn)線上的一個(gè)生產(chǎn)單元。

3.機(jī)床的布局

FV-800型立式數(shù)控加工中心的總體布局如圖6-7所示 4.機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù) 以友嘉FV-800型立式數(shù)控加工中心為例，介紹該機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)，參看表6-1。6.3.2 機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng) 1.主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)

主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)一對(duì)同步帶輪將運(yùn)動(dòng)傳遞給主軸，使主軸可以在50～8000 r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。該電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為50～8000 r/min，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為1000 r/min，其中在50～ 1000 r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)為恒扭矩區(qū)域;在1000～8000 r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)為恒功率區(qū)域。扭矩隨主軸轉(zhuǎn)速的升高而逐漸減小。在恒扭矩區(qū)域中，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大扭矩為73 N·m，電動(dòng)機(jī)在30 min超載時(shí)的最大輸出扭矩為88 N·m;在恒功率區(qū)域里，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大功率為7.5 kW，電動(dòng)機(jī)在30 min超載時(shí)的最大輸出功率為9 kW。2.進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)

FV-800型立式加工中心 X軸、Y軸和Z軸三個(gè)坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分別由交流伺服電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，均采用直線導(dǎo)軌，如圖6-9所示。為了保證各軸的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)有較高的傳動(dòng)精度，電機(jī)與滾珠絲杠間采用錐環(huán)無(wú)鍵連接和高精度十字聯(lián)軸器的連接結(jié)構(gòu)。以Z軸進(jìn)給裝置為例，分析電動(dòng)機(jī)軸與滾珠絲杠之間的連接結(jié)構(gòu)。圖6-10為Z軸進(jìn)給裝置中電動(dòng)機(jī)與絲杠連接的局部視圖。交流伺服電動(dòng)機(jī)與軸套之間采用錐環(huán)無(wú)鍵連接結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙傳動(dòng)，使兩連接件間的同心度好，傳遞動(dòng)力平穩(wěn)，而且加工工藝性好，安裝與維修方便。由于主軸箱垂直運(yùn)動(dòng)，為防止?jié)L珠絲杠因不 能自鎖而使主軸箱下滑，Z軸電動(dòng)機(jī)帶有制動(dòng)器。

高精度十字聯(lián)軸器由三件組成，其中和電動(dòng)機(jī)軸連接的軸套端面有與中心對(duì)稱的凸鍵，和絲杠連接的軸套上開(kāi)有與中心對(duì)稱的且相互垂直的凹鍵和鍵槽，它們之間相互配合，用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩。為了保證十字聯(lián)軸器的傳動(dòng)精度，在裝配時(shí)，凸鍵與凹鍵的徑向配合面經(jīng)過(guò)研磨配合，以便消除正反向間隙和使傳遞動(dòng)力平穩(wěn)。

6.3.3 機(jī)床的主要結(jié)構(gòu) 1.主軸箱（1）主軸結(jié)構(gòu)

圖6-11為FV-800型立式數(shù)控加工中心主軸箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。主軸的前支承配了兩個(gè)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(gè)軸承大口朝上。主軸后支承為一對(duì)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(zhuǎn)動(dòng)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(guò)程中，采用 可通冷卻液的鉆頭，可以達(dá)到較好的冷卻效果，保證孔的加工精度，這對(duì)于深孔鉆削尤為重要。

（2）主軸準(zhǔn)停裝置

機(jī)床的切削扭矩由主軸上的端面鍵來(lái)傳遞，每次機(jī)械手自動(dòng)裝取刀具時(shí)，必須保證刀 柄上的鍵槽對(duì)準(zhǔn)主軸的端面鍵，這就要求主軸具有準(zhǔn)確的定位功能。為了滿足主軸這一功能而設(shè)計(jì)的裝置稱為主軸準(zhǔn)停裝置或稱為主軸定向裝置。本機(jī)采用的是電氣式主軸準(zhǔn)停裝置，即采用磁力傳感器檢測(cè)定向。如圖6-12所示。在主軸上安裝一個(gè)發(fā)磁體，使之與主軸一起旋轉(zhuǎn)，在距離發(fā)磁體外1～2 mm 處固定一個(gè)磁力傳感器。磁力傳感器經(jīng)過(guò)放大器與主軸控制單元連接，當(dāng)主軸需要定向準(zhǔn)停時(shí)，便控制主軸停止到預(yù)定的位置。

2.換刀裝置

加工中心自動(dòng)換刀，是連接兩工步間的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)上一道工序完成以后，主軸在“準(zhǔn)?！蔽恢蒙希勺詣?dòng)換刀裝置進(jìn)行換刀，其動(dòng)作過(guò)程如下:（1）刀套向下翻轉(zhuǎn)90°

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

（2）機(jī)械手轉(zhuǎn)75°

在機(jī)床切削時(shí)，機(jī)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(jī)械手的原位置，機(jī)械手換刀的第一個(gè)動(dòng)作是順時(shí)針轉(zhuǎn)75°（從主軸前端觀察），兩手爪分別抓住刀庫(kù)上 和主軸上的刀柄。

（3）刀具松開(kāi)

機(jī)械手抓住主軸刀具的刀柄后，刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)刀具。（4）機(jī)械手拔刀

機(jī)械手下降，同時(shí)拔出兩把刀具。（5）交換兩刀具位置

機(jī)械手帶著兩把刀具順時(shí)針轉(zhuǎn)180°，使主軸刀具與刀庫(kù)刀具交換位置。（6）機(jī)械手插刀

機(jī)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(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊刀具。（8）驅(qū)動(dòng)機(jī)械手轉(zhuǎn)180°的液壓缸復(fù)位

驅(qū)動(dòng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)180°的液壓缸復(fù)位，為下次換刀做準(zhǔn)備。（9）機(jī)械手反轉(zhuǎn)75°

機(jī)械手反轉(zhuǎn)75°，回到原始位置。（10）刀套向上翻轉(zhuǎn)90°

刀套帶著刀具向上翻轉(zhuǎn)90°，為下一次選刀做準(zhǔn)備。

第三講 臥式加工中心（此講也可根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，以現(xiàn)有的典型機(jī)床為例進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)）

課 題：1.MH-630型臥式加工中心的用途、布局及技術(shù)參數(shù)。2.MH-630型臥式加工中心的傳動(dòng)系統(tǒng)。3.MH-630型臥式加工中心的主要結(jié)構(gòu)。課堂類型：講授

教學(xué)目的：1.MH-630型臥式加工中心的用途、布局及技術(shù)參數(shù)。2.MH-630型臥式加工中心的傳動(dòng)系統(tǒng)。3.MH-630型臥式加工中心的主要結(jié)構(gòu)。

教學(xué)重點(diǎn)：1.了解MH-630型臥式加工中心的用途、布局及技術(shù)參數(shù)。

2.掌握MH-630型臥式加工中心的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。3.MH-630型臥式加工中心的主軸箱和換刀裝置結(jié)構(gòu)。

教學(xué)難點(diǎn)：1.掌握MH-630型臥式加工中心的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。2.MH-630型臥式加工中心的主軸箱和換刀裝置結(jié)構(gòu)。教 具：多媒體課件 教學(xué)過(guò)程：

一、引入新課題

由加工中心的分類及用途引入本講內(nèi)容。

二、教學(xué)內(nèi)容

6.4.1 機(jī)床的用途、布局及技術(shù)參數(shù) 1.機(jī)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(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以加工四個(gè)面或多個(gè)面。在臥式加工中心上可以進(jìn)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(kù)，刀具數(shù)量多，能夠完成較復(fù)雜的加工過(guò)程。

2.臥式加工中心規(guī)格

以MH-630型臥式數(shù)控加工中心為例介紹，其規(guī)格見(jiàn)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(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng) 1.主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)

主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳遞給主軸，使主軸可以在46～4500 r/min轉(zhuǎn)速范 圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。

主軸電機(jī)采用FANUC AC#12S 11 kW/15 kW型交流電機(jī)，該電動(dòng)機(jī)30 min 超載時(shí)的最大輸出功率為15 kW，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的最大輸出功率為11 kW，主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速為171r/min。其中在46～171r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)為恒扭矩區(qū)域;在46～171 r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)為恒功率區(qū)域。該電動(dòng)機(jī)的功率、扭矩特性曲線，如圖6-15所示。

2.進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)（1）X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，其轉(zhuǎn)速為2000 r/min。電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接帶動(dòng)滾珠絲杠從而帶動(dòng)工作臺(tái)在導(dǎo)軌上進(jìn)行左、右往復(fù)運(yùn)動(dòng)。交流伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠采用聯(lián)軸器直接連接，具有誤差小和噪音低的優(yōu)點(diǎn)。X 軸采用光學(xué)尺檢測(cè)方式，減小系統(tǒng)誤差，提高系統(tǒng)精度。X 軸行程為1000 mm，為了避免工作臺(tái) 超出最大行程并確保安全，此機(jī)床設(shè)有零位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，利用微動(dòng)開(kāi)關(guān)和定位塊控制避免過(guò)行程。當(dāng)工作臺(tái)到達(dá)最大行程時(shí)，定位塊觸及微動(dòng)開(kāi)關(guān)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)將信號(hào)傳至NC控制器，使機(jī)床停止，確保機(jī)床安全。開(kāi)機(jī)時(shí)，應(yīng)將 X軸返回參考點(diǎn)。

圖6-15功率、扭矩特性曲線

圖6-16 X 軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖

（2）Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與X 軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)近似，也采用FANUC AC#20S 3.5 kW交流伺服電動(dòng)機(jī)，如圖6-17所示，電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接帶動(dòng)滾珠絲杠從而帶動(dòng)主軸箱在立柱上進(jìn)行上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。Y 軸行程為800 mm，機(jī)械部件與 X 軸相似。換刀時(shí)，主軸箱應(yīng)該上升到換刀原點(diǎn)。

（3）Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

Z軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)近似。Z 軸采用FANUC AC#30S 4.0 kW 交流伺服電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，其轉(zhuǎn)速為2000 r/min。電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接帶動(dòng)滾珠絲杠從而帶動(dòng)立柱在底座滑道上進(jìn)行前、后往復(fù)運(yùn)動(dòng)。交流伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠采用聯(lián)軸器直接連接，開(kāi)機(jī)時(shí)，應(yīng)將 Z 軸返回參考點(diǎn)。

6.4.3 機(jī)床的主要結(jié)構(gòu) 1.主軸箱

（1）主軸箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

圖6-18為MH-630型臥式加工中心主軸箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。主軸的前支承配了兩個(gè)高精度的角接觸球軸承和一個(gè)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(zhuǎn)動(dòng)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(jìn)行深孔鉆削時(shí)，可以達(dá)到較好的冷卻效 果，保證孔的加工精度。

圖6-17 Y軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖

圖6-18 MH-630型臥式加工中心主軸箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

主軸采用FANUC AC#12S型交流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，經(jīng)過(guò)三級(jí)變速齒輪帶動(dòng)主軸 旋轉(zhuǎn)，分為高擋、中擋和低擋三個(gè)擋位，高擋對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)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(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)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(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，由指令S控制。

（2）主軸鎖退刀機(jī)構(gòu) 主軸刀具放松時(shí)，由主軸后端的鎖退刀液壓缸帶動(dòng)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(dòng)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(jī)構(gòu) 如圖6-19所示。該機(jī)床配重裝置采用液壓缸與鏈條組合方式，具有慣性小、系統(tǒng)穩(wěn)定性 良好的特點(diǎn)。使得配重機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過(guò)程平穩(wěn)。液壓缸驅(qū)動(dòng)滑輪，滑輪組與鏈條帶動(dòng)主軸箱，使 主軸箱平衡，防止在運(yùn)動(dòng)過(guò)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(tái)

（1）工作臺(tái)的動(dòng)作分為交換、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)三種。其結(jié)構(gòu)如圖6-20所示。①交換

工件加工完畢，與將要加工的工件進(jìn)行交換時(shí)，要確定以下三點(diǎn): 第一，X 軸回到交換工作臺(tái)原點(diǎn);第二，Y軸和Z 軸回到原點(diǎn)位置;第三，工作臺(tái)在角度旋轉(zhuǎn)的零位置上。滿足上述三點(diǎn)后，才能進(jìn)行工作臺(tái)的交換。交換動(dòng)作為:控制工作臺(tái)交換的升降活塞 上升使兩個(gè)離合銷分開(kāi)，換完工作臺(tái)后再下降，兩離合銷嚙合。

②旋轉(zhuǎn)

如圖6-20所示?？刂菩D(zhuǎn)的液壓油缸上升，從離合齒處分開(kāi)。如圖6-20所示,伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪、蝸桿減速后，帶動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)至所需角度時(shí)，液壓油缸下降，上下離合齒嚙合，修正 旋轉(zhuǎn)角度后定位。

③移動(dòng)

工作臺(tái)的左右移動(dòng)，由交流伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠副，滾珠絲杠副與工作臺(tái)相連，從而帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。

4.換刀裝置（1）主換刀臂

主換刀臂作用是將預(yù)備刀套內(nèi)的刀具與主軸錐孔內(nèi)的刀具進(jìn)行交換。主換刀臂的主要?jiǎng)幼鞣譃榈毒咄瞥?、刀具拉回?5°旋轉(zhuǎn)、180°旋轉(zhuǎn)四大部分。

①刀具推出拉回機(jī)構(gòu)

刀具的推出與拉回由活塞桿帶動(dòng)換刀臂做前后往復(fù)移動(dòng)，并由換刀臂上的爪塞頂緊活動(dòng)爪而夾持刀具，脫離和進(jìn)入主軸錐孔。主換刀臂的進(jìn)出均由后端的行程開(kāi)關(guān)負(fù)責(zé)。

此機(jī)床采用液壓輔助夾持刀具，可確保刀具夾持穩(wěn)定、安全，如圖6-22所示。

②主換刀臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

主換刀臂的旋轉(zhuǎn)由75°旋轉(zhuǎn)液壓油缸和180°旋轉(zhuǎn)液壓油缸分別驅(qū)動(dòng)齒條，與主換刀 臂心軸后端齒輪嚙合帶動(dòng)換刀臂旋轉(zhuǎn)。行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)液壓油缸行程，從而確保動(dòng)作的安全執(zhí)行，如圖6-23所示。

（2）副換刀臂

副換刀臂的動(dòng)作是將交換后的刀具從預(yù)備刀套移動(dòng)回儲(chǔ)刀倉(cāng)中，再將新的預(yù)備刀具從儲(chǔ)刀倉(cāng)移動(dòng)到預(yù)備刀套中。其主要?jiǎng)幼骺梢苑譃橐苿?dòng)、旋轉(zhuǎn)和刀具的推出與拉回。

①副換刀臂的移動(dòng)與旋轉(zhuǎn)

副換刀臂的移動(dòng)由液壓缸推動(dòng)搖臂以固定軸為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)副刀臂在儲(chǔ)刀倉(cāng)與預(yù)備刀套之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在搖臂移動(dòng)的同時(shí)，由于軌道的引導(dǎo)作用，使搖臂內(nèi)的心軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)副換刀臂做正反180°旋轉(zhuǎn)，如圖6-24所示。

②刀具推出拉回機(jī)構(gòu) 刀具的推出與拉回由活塞桿帶動(dòng)副換刀臂做前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并由副換刀臂上的爪塞頂緊活動(dòng)爪而夾持刀具，使刀具脫離和進(jìn)入刀套內(nèi)。副換刀臂的推出、拉回由行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，副換刀臂采用液壓輔助夾持刀具，可確保刀具夾持穩(wěn)定、安全，如圖6-25所示。

（3）鏈?zhǔn)降稁?kù)機(jī)構(gòu)鏈?zhǔn)降稁?kù)外形，如圖6-26所示。①儲(chǔ)刀庫(kù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

儲(chǔ)刀庫(kù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速齒輪，經(jīng)過(guò)齒輪組、蝸輪及蝸桿減速后帶動(dòng)鏈 輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)刀套及鏈條做正反往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此機(jī)構(gòu)采用隨機(jī)、就近選刀控制方式，以縮短換刀時(shí)間，鏈輪的位置由行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后，因?yàn)殒湕l與鏈輪磨損，使鏈條變得松弛，為消除此誤差，該機(jī)構(gòu)設(shè)有張力輪以供調(diào)整。在儲(chǔ)刀庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，人員不得進(jìn)入儲(chǔ)刀庫(kù)范圍內(nèi)，以免發(fā)生危險(xiǎn)。

②儲(chǔ)刀庫(kù)定位機(jī)構(gòu)

為避免儲(chǔ)刀庫(kù)因鏈輪左右兩側(cè)刀具重量不平衡而產(chǎn)生自走現(xiàn)象，此機(jī)床設(shè)有定位機(jī)構(gòu)來(lái)加以預(yù)防。定位機(jī)構(gòu)主要由液壓缸、定位塊等組成，如圖6-27所示。其動(dòng)作如下:當(dāng)選刀指令下達(dá)后，儲(chǔ)刀庫(kù)以任意及最近方式選刀，選定刀具后液壓缸驅(qū)動(dòng)定位塊向下插入兩刀套之間，從而修正刀套位置并定位。儲(chǔ)刀庫(kù)的定位取消由行程開(kāi)關(guān)控制。

第五篇：數(shù)控機(jī)床編程教案4doc

教師姓名：孫震

授課形式：講授

授課時(shí)數(shù)：2

授課日期及班級(jí)：06模具班

授課章節(jié)名稱及教學(xué)內(nèi)容：

3.1.8 數(shù)控加工路線的確定

在數(shù)控加工中,刀具的刀位點(diǎn)相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的軌跡稱為加工路線.編程時(shí),加工路線確定的原則有以下幾點(diǎn):

1).加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度,且效率較高.2).使數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單,減少編程工作量.3).應(yīng)使加工路線最短,這樣既可以減少程序段,又可減少空刀時(shí)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(xù)切削進(jìn)給路線在安排可以一次進(jìn)給或多次進(jìn)給的精加工工序時(shí),零件的完整輪廓應(yīng)由最后一次進(jìn)給連續(xù)加工而成,這時(shí),加工刀具的進(jìn)退刀位置要考慮妥當(dāng),盡量不要在連續(xù)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(chǎn)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(shù)控車削加工中,一般情況下,Z軸進(jìn)給方向運(yùn)動(dòng)都是沿負(fù)方向進(jìn)行,但有時(shí)按常規(guī)的負(fù)方向安排進(jìn)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(shí)的加工路線

2.銑削加工路線的確定

1)順銑和逆銑當(dāng)工件表面無(wú)硬皮、機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)無(wú)間隙時(shí),應(yīng)選用順銑,因?yàn)轫樸娂庸ず?零件的表面質(zhì)量好,刀齒磨損小,精銑時(shí),特別是零件材料為AL合金,應(yīng)盡量采用順銑.當(dāng)工件表面有硬皮、機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)有間隙時(shí), 應(yīng)選用逆銑,按照逆銑安排加工路線.因?yàn)槟驺姇r(shí),刀齒是從已加工表面切入,不會(huì)崩刃;銑床進(jìn)給機(jī)構(gòu)間隙不會(huì)引起振動(dòng)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(shí),一般是采用立銑刀側(cè)刃切削.刀具切入零件時(shí),應(yīng)避免沿零件的外輪廓的法向切入,以免在刀具切入處產(chǎn)生刻痕.3)銑削內(nèi)輪廓的加工路線銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時(shí),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(shí)刀具可以沿一過(guò)渡圓弧切入和切除工件輪廓.4).銑削內(nèi)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(nèi)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(shù)控加工工序卡

2.數(shù)控加工刀具卡

3.2圖形的數(shù)學(xué)處理

3.2.1 基點(diǎn)計(jì)算

3.2.2 節(jié)點(diǎn)計(jì)算(略)

3.2.3刀位點(diǎn)軌跡的計(jì)算(略)

3.2.4 零件輪廓為列表曲線的數(shù)學(xué)處理(略).3.2.5略

3.2.6輔助計(jì)算

螺紋大徑與小徑的計(jì)算.3.3 典型零件的數(shù)控加工工藝分析

3.3.1軸類零件的數(shù)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(gè)直徑尺寸有嚴(yán)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(wú)熱處理和硬度要求.通過(guò)以上分析,采取以下幾點(diǎn)工藝措施:

1).對(duì)圖樣上給定的幾個(gè)精度高的尺寸,編程時(shí)采取其基本尺寸即可.2).在工件的輪廓曲線上,有三處為過(guò)象限圓弧,因此在加工時(shí)應(yīng)進(jìn)行機(jī)械間隙補(bǔ)償,以保證輪廓曲線的準(zhǔn)確性.3).為便于裝夾,毛坯件左端應(yīng)預(yù)先車出夾持部分,右端面也應(yīng)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(shè)計(jì)基準(zhǔn))為定位基準(zhǔn).左端采用三爪自定心卡盤夾緊、右端采用活動(dòng)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(jìn)行粗車(留0.20精車余量),然后從右到左進(jìn)行精車,最后車螺紋

4.數(shù)值計(jì)算

5.選擇刀具

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

1).粗車時(shí),背吃刀量2㎜;精車背吃刀量0.2㎜.2).主軸轉(zhuǎn)速

車直線和圓弧輪廓時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速,查表取粗車時(shí)的切削速

度90米/分,精車時(shí)的切削速度120米/分;計(jì)算出粗車時(shí)主軸轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分,精車時(shí)1200轉(zhuǎn)/分.車螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)速,按公式NP≦1200,取主軸轉(zhuǎn)速320轉(zhuǎn)/分.3).進(jìn)給速度粗車時(shí),選0.3㎜/r;精車時(shí)選0.05㎜/r;.7.數(shù)控加工工藝文件制訂.3.3.2平面凸輪零件的數(shù)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(shù)要求、定位基準(zhǔn)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(shù)控銑加工前,是一個(gè)經(jīng)過(guò)加工,含有兩個(gè)直徑為?35和?12的基準(zhǔn)孔,厚度為18的圓盤.圓盤底面及兩孔可作為定位基準(zhǔn),無(wú)須另做工藝孔定位.凸輪槽內(nèi)外輪廓面對(duì)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(shè)計(jì) 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(gè)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(jī)床的X軸平行,墊快的平面要保證與工作臺(tái)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(nèi)進(jìn)給路線和深度進(jìn)給兩部分路線.備注：

課后作業(yè)：教材

17頁(yè)1-3題。