第一篇：數(shù)控設(shè)備加工軟件確認(rèn)方案

、數(shù)控加工設(shè)備軟件確認(rèn)方案

1、目的通過將產(chǎn)品加工程序在首次加工前的調(diào)試、驗(yàn)證來保證產(chǎn)品生產(chǎn)的可靠性，避免因加工程序的錯(cuò)誤而產(chǎn)生不合格品。

2、適用范圍

適用于對(duì)公司數(shù)控車床、加工中心等編程加工設(shè)備的程序確認(rèn)。

3、職責(zé)

3.1 技術(shù)部負(fù)責(zé)提供產(chǎn)品的技術(shù)圖紙或三維數(shù)模。

3.2 編程人員負(fù)責(zé)根據(jù)技術(shù)圖紙和三維數(shù)模編制產(chǎn)品加工程序，并進(jìn)行效驗(yàn)。

3.3 質(zhì)保部門負(fù)責(zé)程序驗(yàn)證試件的檢測(cè)確認(rèn)。

3.4 生產(chǎn)部負(fù)責(zé)使用合格的程序進(jìn)行批量生產(chǎn)。

4、確認(rèn)程序

4.1技術(shù)部根據(jù)圖紙進(jìn)行圖紙轉(zhuǎn)換及數(shù)模繪制并將數(shù)模文件在審核后下發(fā)至生產(chǎn)部。

4.2 生產(chǎn)部編程人員根據(jù)技術(shù)部下發(fā)的相關(guān)圖紙及文件進(jìn)行編程，效驗(yàn)。具體內(nèi)容如下：

4.2.1 數(shù)控車床編程人員根據(jù)圖紙編程和選配刀具，在實(shí)際加工前通過機(jī)床上的“空運(yùn)行”功能效驗(yàn)加工軌跡是否正確。確認(rèn)軌跡正確后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行試加工，并在自檢合格后交質(zhì)保部工序檢驗(yàn)員專檢，試件合格后將此程序存檔。

4.2.2 加工中心編程人員根據(jù)圖紙和三維模型編程和選配刀具，并通過CAM軟件進(jìn)行程序的加工模擬，確認(rèn)程序無過切、漏切等問題后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行試加工，并在自檢合格后交質(zhì)保部工序檢驗(yàn)員專檢，試件合格后將此程序存檔。

5、再確認(rèn)

5.1存檔固化的程序，在正常生產(chǎn)過程中，每批量產(chǎn)前都需要進(jìn)行首件檢查，經(jīng)自檢專檢確認(rèn)首件合格后，方可開始生產(chǎn)。

5.2批量生中，需按工藝文件的規(guī)定的頻次進(jìn)行自檢、專檢、巡檢、末檢；發(fā)現(xiàn)問題需告知編程人員，待編程人員調(diào)整驗(yàn)證后再進(jìn)行生產(chǎn)。

編制：審核：批準(zhǔn)：

第二篇：《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

內(nèi)

容

備

注

第一章

數(shù)控加工工藝及設(shè)備基礎(chǔ)

第一節(jié)

機(jī)床數(shù)控技術(shù)與數(shù)控加工設(shè)備概述

一、機(jī)床中有關(guān)數(shù)控的基本概念

1．?dāng)?shù)字控制（數(shù)控）及數(shù)控技術(shù)

一般意義的數(shù)字控制是指用數(shù)字化信息對(duì)過程進(jìn)行的控制，是相對(duì)模擬控制而言的。機(jī)床中的數(shù)字控制是專指用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的工作過程進(jìn)行的可編程自動(dòng)控制，簡(jiǎn)稱為數(shù)控（NC）。這種用數(shù)字化信息進(jìn)行自動(dòng)控制的技術(shù)就叫數(shù)控技術(shù)。

2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)

是實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)相關(guān)功能的軟硬件模塊的有機(jī)集成系統(tǒng)，是數(shù)控技術(shù)的載體，它能自動(dòng)閱讀輸入載體上事先給定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床運(yùn)動(dòng)并加工零件。

在其發(fā)展過程中有硬件數(shù)控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)兩類。

早期的數(shù)控系統(tǒng)主要由數(shù)控裝置、主軸驅(qū)動(dòng)及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等部分組成，數(shù)字信息由數(shù)字邏輯電路來處理，數(shù)控系統(tǒng)的所有功能都由硬件實(shí)現(xiàn)，故又稱為硬件數(shù)控系統(tǒng)（NC系統(tǒng)）。

3．計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)

是以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)，由裝有數(shù)控系統(tǒng)程序的專用計(jì)算機(jī)、輸入輸出設(shè)備、可編程邏輯控制器（PLC）、存儲(chǔ)器、主軸驅(qū)動(dòng)及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等部分組成，習(xí)慣上又稱為CNC系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)已基本取代硬件數(shù)控系統(tǒng)（NC系統(tǒng)）。

4．開放式CNC系統(tǒng)

國(guó)際電子與電氣工程師協(xié)會(huì)提出的開放式CNC系統(tǒng)的定義是：一個(gè)開放式CNC系統(tǒng)應(yīng)保證使開發(fā)的應(yīng)用軟件能在不同廠商提供的不同的軟硬件平臺(tái)上運(yùn)行，且能與其它應(yīng)用軟件系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。

根據(jù)這一定義，開放式CNC系統(tǒng)至少包括以下五個(gè)特征：

（1）對(duì)使用者是開放的：應(yīng)可以采用先進(jìn)的圖形交互方式支持下的簡(jiǎn)易編程方法，使得數(shù)控機(jī)床的操作更加容易；

（2）對(duì)機(jī)床制造商是開放的：應(yīng)允許機(jī)床制造商在開放式CNC系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)專用的功能模塊及用戶操作界面；

（3）對(duì)硬件的選擇是開放的：即一個(gè)開放式CNC系統(tǒng)應(yīng)能在不同的硬件平臺(tái)上運(yùn)行；

（4）對(duì)主軸及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是開放的：即能控制不同廠商提供的主軸及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

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（5）對(duì)數(shù)據(jù)傳輸及交換等是開放的。

開放式CNC系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)未來發(fā)展的方向。5．?dāng)?shù)控機(jī)床

是指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對(duì)其加工過程進(jìn)行自動(dòng)控制的機(jī)床。國(guó)際信息處理聯(lián)盟第五技術(shù)委員會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床作了如下定義：數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能邏輯地處理具有特定代碼或其它符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。

備

注

二、數(shù)控機(jī)床的組成

1．計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（CNC裝置）

計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的核心。其主要作用是根據(jù)輸入的零件加工程序或操作命令進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件（伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和PLC等），完成零件加工程序或操作者所要求的工作。它主要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板、通訊接口板、擴(kuò)展功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件等模塊組成。

2．伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和測(cè)量裝置

伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置包括主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置及主軸電機(jī)和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置及進(jìn)給電機(jī)。測(cè)量裝置是指位置和速度測(cè)量裝置，它是實(shí)現(xiàn)主軸、進(jìn)給速度閉環(huán)控制和進(jìn)給位置閉環(huán)控制的必要裝置。主軸伺服系統(tǒng)的主要作用是實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動(dòng)，其控制量為速度。進(jìn)給伺服系統(tǒng)的主要作用是實(shí)現(xiàn)零件加工的成形運(yùn)動(dòng)，其控制量為速度和位置，特點(diǎn)是能靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤C(jī)NC裝置的位置和速度指令。

3．控制面板

控制面板又稱操作面板，是操作人員與數(shù)控機(jī)床（系統(tǒng)）進(jìn)行信息交互的工具。操作人員可以通過它對(duì)數(shù)控機(jī)床（系統(tǒng)）進(jìn)行操作、編程、調(diào)試或?qū)C(jī)床參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，也可以通過它了解或查詢數(shù)控機(jī)床（系統(tǒng)）的運(yùn)行狀態(tài)。它是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)輸入輸出部件，主要由按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計(jì)算機(jī)鍵盤一樣）和顯示器等部分組成。

4．控制介質(zhì)與程序輸入輸出設(shè)備

控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介，是人與機(jī)床建立聯(lián)系的介質(zhì)。程序輸入輸出設(shè)備是CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行信息交互的裝置，其作用是將記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)，或?qū)⒁颜{(diào)試好的零件加工程序通過輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的介質(zhì)上。目前數(shù)控機(jī)床常用的控制介質(zhì)和程序輸入輸出設(shè)備是磁盤和磁盤驅(qū)動(dòng)器等。

此外，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般可利用通訊方式進(jìn)行信息交換。這種方式是實(shí)現(xiàn)CAD／CAM的集成、FMS（柔性制造系統(tǒng)）和CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）的基本技術(shù)。目前在數(shù)控機(jī)床上常用的通訊方式有：

（1）串行通訊；（2）自動(dòng)控制專用接口；（3）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

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5．PLC、機(jī)床I/O電路和裝置

PLC是用于進(jìn)行與邏輯運(yùn)算、順序動(dòng)作有關(guān)的I/O控制，它由硬件和軟件組成；機(jī)床I/O電路和裝置是用于實(shí)現(xiàn)I/O控制的執(zhí)行部件，是由繼電器、電磁閥、行程開關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路。它們共同完成以下任務(wù)：

（1）接受CNC的M、S、T指令，對(duì)其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作；

（2）接受操作面板和機(jī)床側(cè)的I/O信號(hào)，送給CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的動(dòng)作。

6．機(jī)床本體

機(jī)床本體是數(shù)控系統(tǒng)的控制對(duì)象，是實(shí)現(xiàn)加工零件的執(zhí)行部件。它主要由主運(yùn)動(dòng)部件（主軸、主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)、拖板以及相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置、自動(dòng)工件交換（APC）系統(tǒng)、自動(dòng)刀具交換（ATC）系統(tǒng)和輔助裝置（如冷卻、潤(rùn)滑、排屑、轉(zhuǎn)位和夾緊裝置等）組成。

備

注

三、數(shù)控機(jī)床的分類

1．按控制功能分類（1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床

這類數(shù)控機(jī)床僅能控制兩個(gè)坐標(biāo)軸帶動(dòng)刀具或工作臺(tái)，從一個(gè)點(diǎn)（坐標(biāo)位置）準(zhǔn)確地快速移動(dòng)到下一個(gè)點(diǎn)（坐標(biāo)位置），然后控制第三個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行鉆、鏜等切削加工。它具有較高的位置定位精度，在移動(dòng)過程中不進(jìn)行切削加工，因此對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡沒有要求。點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床主要用于加工平面內(nèi)的孔系，主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。

（2）直線控制數(shù)控機(jī)床

這類數(shù)控機(jī)床可控制刀具或工作臺(tái)以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度，從一個(gè)點(diǎn)以一條直線準(zhǔn)確地移動(dòng)到下一個(gè)點(diǎn)，移動(dòng)過程中能進(jìn)行切削加工，進(jìn)給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)?，F(xiàn)代組合機(jī)床采用數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭帶著多軸箱軸向進(jìn)給進(jìn)行鉆、鏜等切削加工，它可以算作一種直線控制的數(shù)控機(jī)床。

（3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床

這類數(shù)控機(jī)床具有控制幾個(gè)坐標(biāo)軸同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，即多坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)的能力，使刀具相對(duì)于工件按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，能在運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行連續(xù)切削加工。這類數(shù)控機(jī)床有用于加工曲線和曲面形狀零件的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等?，F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床基本上都是這種類型。若根據(jù)其聯(lián)動(dòng)軸數(shù)還可細(xì)分為2軸（X、Z軸聯(lián)動(dòng)或X、Y軸聯(lián)動(dòng)）、2.5軸（任意2軸聯(lián)動(dòng)，第3軸周期進(jìn)給）、3軸（X、Y、Z3軸聯(lián)動(dòng)）、4軸（X、Y、Z和A或B4軸聯(lián)動(dòng)）、5軸（X、Y、Z和A、C或X、Y、Z和B、C或X、Y、Z和A、B5軸聯(lián)動(dòng)）聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸數(shù)越多，則加工程序的編制越難，通常3軸聯(lián)動(dòng)以上的零件加工程序只能采用自動(dòng)編程系統(tǒng)編制。

2．按進(jìn)給伺服系統(tǒng)類型分類

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

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按數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給伺服子系統(tǒng)有無位置測(cè)量反饋裝置可分為開環(huán)數(shù)控機(jī)床和閉環(huán)數(shù)控機(jī)床，在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中根據(jù)位置測(cè)量裝置安裝的位置又可分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。

（1）開環(huán)數(shù)控機(jī)床

開環(huán)數(shù)控機(jī)床采用開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)。開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)沒有位置測(cè)量反饋裝置，信號(hào)流是單向的（數(shù)控裝置→進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。但由于無位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。該系統(tǒng)一般以步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。

（2）半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床

半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置檢測(cè)點(diǎn)是從驅(qū)動(dòng)電機(jī)（常用交、直流伺服電機(jī)）或絲杠端引出，通過檢測(cè)電機(jī)和絲杠旋轉(zhuǎn)角度來間接檢測(cè)工作臺(tái)的位移量，而不是直接檢測(cè)工作臺(tái)的實(shí)際位置。由于在半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，可獲得較穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。另外，在位置環(huán)內(nèi)各組成環(huán)節(jié)的誤差可得到某種程度的糾正，位置環(huán)外不能直接消除的如絲杠螺距誤差、齒輪間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差等，可通過軟件補(bǔ)償這類誤差來提高運(yùn)動(dòng)精度，因此在現(xiàn)代CNC機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。

（3）閉環(huán)數(shù)控機(jī)床

閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置檢測(cè)點(diǎn)是工作臺(tái)，它直接對(duì)工作臺(tái)的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。理論上講，可以消除整個(gè)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動(dòng)量，具有很高的位置控制精度。但由于位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，很容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都有相當(dāng)?shù)碾y度，對(duì)其組成環(huán)節(jié)的精度、剛性和動(dòng)態(tài)特性等都有較高的要求，價(jià)格昂貴。這類系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機(jī)床等。

3．按工藝用途（機(jī)床類型）分類

（1）切削加工類

即具有切削加工功能的數(shù)控機(jī)床。在金屬切削機(jī)床常用的車床、銑床、刨床、磨床、鉆床、鏜床、插床、拉床、切斷機(jī)床、齒輪加工機(jī)床等中，國(guó)內(nèi)外都開發(fā)了數(shù)控機(jī)床，而且品種越來越細(xì)。比如，在數(shù)控磨床中不僅有數(shù)控外圓磨床，數(shù)控內(nèi)圓磨床，集可磨外圓、內(nèi)圓于一機(jī)的數(shù)控萬能磨床，數(shù)控平面磨床，數(shù)控坐標(biāo)磨床，數(shù)控工具磨床，數(shù)控?zé)o心磨床，數(shù)控齒輪磨床，還有專用或?qū)ｉT化的數(shù)控軸承磨床，數(shù)控外螺紋磨床，數(shù)控內(nèi)螺紋磨床，數(shù)控雙端面磨床，數(shù)控凸輪軸磨床，數(shù)控曲軸磨床，能自動(dòng)換砂輪的數(shù)控導(dǎo)軌磨床（又稱導(dǎo)軌磨削中心）等等，還有工藝范圍更寬的車削中心、加工中心、柔性制造單元（FMC）等。

（2）成型加工類

是具有通過物理方法改變工件形狀功能的數(shù)控機(jī)床。如數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控沖床、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控旋壓機(jī)等。

備

注

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（3）特種加工類

是具有特種加工功能的數(shù)控機(jī)床。如數(shù)控電火花線切割機(jī)床，數(shù)控電火花成型機(jī)床，帶有自動(dòng)換電極功能的“電加工中心”，數(shù)控激光切割機(jī)床，數(shù)控激光熱處理機(jī)床，數(shù)控激光板料成型機(jī)床，數(shù)控等離子切割機(jī)等。

（4）其它類型

一些廣義上的數(shù)控設(shè)備。如數(shù)控裝配機(jī)、數(shù)控測(cè)量機(jī)、機(jī)器人等。

備

注

四、數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)特征和主要輔助裝置

1．?dāng)?shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)特征

（1）機(jī)床剛性提高，抗振性能大為改善；（2）機(jī)床熱變形降低；（3）機(jī)床中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)減少；

（4）機(jī)床各個(gè)運(yùn)動(dòng)副間的摩擦系數(shù)較??；（5）機(jī)床功能部件增多。2．?dāng)?shù)控機(jī)床的主要輔助裝置

數(shù)控機(jī)床的輔助裝置是一個(gè)完整的機(jī)器或裝置，其作用是完成配合機(jī)床對(duì)零件加工的輔助工作。諸如切削液或油液處理系統(tǒng)中的冷卻過濾裝置，油液分離裝置，吸塵吸霧裝置，潤(rùn)滑裝置及輔助主機(jī)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)和控制的氣、液動(dòng)裝置等，雖然這些裝置在某些自動(dòng)化或精密型非數(shù)控機(jī)床上已配備使用，但是，數(shù)控機(jī)床要求配備的裝置的質(zhì)量、性能更為精化。

除上述通用輔助裝置外，還有對(duì)刀儀、自動(dòng)排屑器、物料儲(chǔ)運(yùn)及上下料裝置等。

五、數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、性能和可靠性指標(biāo)

1．規(guī)格指標(biāo)

規(guī)格指標(biāo)是指數(shù)控機(jī)床的基本能力指標(biāo)，主要有以下幾方面：

（1）行程范圍和擺角范圍

行程范圍是指坐標(biāo)軸可控的運(yùn)動(dòng)區(qū)間，它反映該機(jī)床允許的加工空間，一般情況下工件輪廓尺寸應(yīng)在加工空間的范圍之內(nèi)。擺角范圍是指擺角坐標(biāo)軸可控的擺角區(qū)間，也反映該機(jī)床的加工空間。

（2）工作臺(tái)面尺寸

它反映該機(jī)床安裝工件的最大范圍，通常應(yīng)選擇比最大加工工件稍大一點(diǎn)的面積，這是因?yàn)橐A(yù)留夾具所需的空間。

（3）承載能力

它反映該機(jī)床能加工零件的最大重量。

（4）主軸功率和進(jìn)給軸扭矩

它反映該機(jī)床的加工能力，同時(shí)也可間接反映機(jī)床的剛度和強(qiáng)度。

（5）控制軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)

數(shù)控機(jī)床的控制軸數(shù)通常是指機(jī)床數(shù)控裝置能夠控制的進(jìn)給軸數(shù)。數(shù)控機(jī)床控制軸數(shù)與數(shù)控裝置的運(yùn)算處理能力、運(yùn)算速度及內(nèi)存容量等有關(guān)。聯(lián)動(dòng)軸數(shù)是指數(shù)控機(jī)床同時(shí)控制多個(gè)進(jìn)給軸，使它們按規(guī)定的路線和進(jìn)給速度所確定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給軸數(shù)目。它反映數(shù)控機(jī)床的曲面加工能力。

（6）刀庫容量

是指刀庫能存放加工所需刀具的數(shù)量，它反映該機(jī)床能加工工序內(nèi)容的多少。目前常見的中小型加工中心多為16~60把，大型加工中心達(dá)

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容

100把以上。

2．性能指標(biāo)

（1）分辨率與脈沖當(dāng)量

分辨率是指兩個(gè)相鄰的分散細(xì)節(jié)之間可以分辨的最小間隔。對(duì)測(cè)量系統(tǒng)而言，分辨率是可以測(cè)量的最小增量；對(duì)控制系統(tǒng)而言，分辨率是可以控制的最小位移增量。數(shù)控裝置每發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，反映到機(jī)床移動(dòng)部件上的移動(dòng)量，通常稱為脈沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量是設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的原始數(shù)據(jù)之一，其數(shù)值的大小決定數(shù)控機(jī)床的加工精度和表面質(zhì)量。脈沖當(dāng)量越小，數(shù)控機(jī)床的加工精度和加工表面質(zhì)量越高。

（2）最高主軸轉(zhuǎn)速和最大加速度

最高主軸轉(zhuǎn)速是指主軸所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速，它是影響零件表面加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及刀具壽命的主要因素之一。最大加速度是反映主軸速度提速能力的性能指標(biāo)，也是加工效率的重要指標(biāo)。

（3）最高快移速度和最高進(jìn)給速度

最高快移速度是指進(jìn)給軸在非加工狀態(tài)下的最高移動(dòng)速度，最高進(jìn)給速度是指進(jìn)給軸在加工狀態(tài)下的最高移動(dòng)速度，它們也是影響零件加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及刀具壽命的主要因素。

另外，還有換刀速度和工作臺(tái)交換速度，它們也是影響生產(chǎn)效率的性能指標(biāo)。3．可靠性指標(biāo)

（1）平均無故障時(shí)間MTBF（Mean time between failures）

它是指一臺(tái)數(shù)控機(jī)床在使用中平均兩次故障間隔的時(shí)間，即數(shù)控機(jī)床在壽命范圍內(nèi)總工作時(shí)間和總故障次數(shù)之比，即

MTBF?總工作時(shí)間

總故障次數(shù)備

注

很顯然，這段時(shí)間越長(zhǎng)越好。

（2）平均修復(fù)時(shí)間MTTR（Mean time to restore。）

它是指一臺(tái)數(shù)控機(jī)床從開始出現(xiàn)故障直到能正常工作所用的平均修復(fù)時(shí)間，即

MTTR?總故障停機(jī)時(shí)間

總故障次數(shù)考慮到實(shí)際系統(tǒng)出現(xiàn)故障總是難免的，故對(duì)于可維修的系統(tǒng)，總希望一旦出現(xiàn)故障，修復(fù)的時(shí)間越短越好，即希望MTTR越短越好。

（3）平均有效度A 如果把MTBF看作設(shè)備正常工作的時(shí)間，把MTTR看作設(shè)備不能工作的時(shí)間，那么正常工作時(shí)間與總時(shí)間之比稱為設(shè)備的平均有效度A，即

A?平均無故障時(shí)間MTBF ?平均無故障時(shí)間?故障平均修復(fù)時(shí)間MTBF?MTTR平均有效度反映了設(shè)備提供正確使用的能力，是衡量設(shè)備可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)。

六、數(shù)控機(jī)床的精度項(xiàng)目及檢驗(yàn)

數(shù)控機(jī)床的精度項(xiàng)目主要包括幾何精度、定位精度和切削精度。1．主要幾何精度項(xiàng)目及檢驗(yàn)

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數(shù)控機(jī)床的幾何精度

是綜合反映機(jī)床的關(guān)鍵零部件及其組裝后的幾何形位誤差的指標(biāo)。該指標(biāo)可分為兩類：一類是對(duì)機(jī)床的基礎(chǔ)件和運(yùn)動(dòng)大件（如床身、立柱、工作臺(tái)、主軸箱等）的直線度、平面度、垂直度等的要求，如工作臺(tái)面的平面度，各坐標(biāo)方向移動(dòng)的直線度和相互垂直度，X、Y（立式）或X、Z（臥式）坐標(biāo)方向移動(dòng)時(shí)工作臺(tái)面的平行度，X坐標(biāo)方向移動(dòng)時(shí)工作臺(tái)面T形槽側(cè)面的平行度等；另一類是對(duì)機(jī)床主軸的要求，如主軸的軸向竄動(dòng)，主軸孔的徑向跳動(dòng)，主軸箱移動(dòng)時(shí)主軸軸線的平行度，主軸軸線與工作臺(tái)面的垂直度（立式）或平行度（臥式）等。

以臥式加工中心為例，主要有以下各項(xiàng)：（1）X、Y、Z坐標(biāo)的相互垂直度；（2）工作臺(tái)面的平面度；

（3）X軸和Z軸移動(dòng)工作臺(tái)面的平行度；（4）主軸回轉(zhuǎn)軸心線對(duì)工作臺(tái)面的平行度；（5）主軸在X、Y、Z各軸方向移動(dòng)的直線度；（6）X軸移動(dòng)工作臺(tái)邊界定位基準(zhǔn)面的平行度；

（7）工作臺(tái)中心線到邊界定位器基準(zhǔn)面之間的距離精度；（8）主軸軸向跳動(dòng)；（9）主軸孔徑向跳動(dòng)。

幾何精度常用檢測(cè)工具有精密水平儀、精密方箱、直角尺、平尺、千分表、測(cè)微儀、高精度主軸心棒等。

2．定位精度的項(xiàng)目及檢驗(yàn)

數(shù)控機(jī)床定位精度是指機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件在數(shù)控裝置的控制下空載運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的位置準(zhǔn)確程度。根據(jù)各軸能達(dá)到的位置精度就能判斷出加工時(shí)零件所能達(dá)到的精度。

（l）直線運(yùn)動(dòng)定位精度

是指數(shù)控機(jī)床的移動(dòng)部件沿某一坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)際值與給定值的接近程度，其誤差稱為直線運(yùn)動(dòng)定位誤差。

Xij??Pij??Pj

（1-1）

Xij??Pij??Pj

（1-2）i=1，2，3??n

代表向每一目標(biāo)趨近的次數(shù)；

j=1，2，3??m

代表目標(biāo)位置。

備

注

n次單向趨近目標(biāo)位置Pj時(shí)，可得到單向平均位置偏差Xj?和Xj?的值。Xj??n Xj??n?Xi?1nnij?

（1-3）

?Xi?1ij?

（1-4）

這樣可得到從正、負(fù)方向趨近目標(biāo)位置Pj時(shí)的反向差值Bj。

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容

Bj?Xj??Xj?

（1-5）n次單向趨近目標(biāo)位置Pj時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差Sj?和Sj?為

備

注

Sj??1n?11n?1??Xi?1nnij??Xj???

2（1-6）

Sj????Xi?1ij??Xj?2

（1-7）

定位精度A可分為單向定位精度Au和雙向定位精度Ab二種。單向定位精度Au是取正、負(fù)方向趨近目標(biāo)位置時(shí)定位誤差中的最大值。正、負(fù)方向趨近目標(biāo)位置時(shí)的定位精度如下：

?

A??3S??3S??

（1-9）雙向定位精度A為?X??3S??、?X??3S??中的最大值與?X??3S??、?X??3S??中的最小值之差值，即

A??X?3S???X?3S?

（1-10）

Au??Xj??3Sj?max?Xj??3Sj?min

（1-8）

ujjmaxjjminb????X??????Xjjjjjjjjbjjmaxjjmin正常情況下，實(shí)際加工的某一坐標(biāo)軸任意兩點(diǎn)間的距離誤差大約為該軸雙向定位精度的2倍。

（2）直線運(yùn)動(dòng)的重復(fù)定位精度

是指在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上，應(yīng)用相同程序、相同代碼加工一批零件，所得到結(jié)果的一致程度。一般情況下，重復(fù)定位精度是正態(tài)分布的偶然性誤差，它影響一批零件加工的一致性，是反映軸運(yùn)動(dòng)精度穩(wěn)定性的最基本指標(biāo)。

重復(fù)定位精度R為標(biāo)準(zhǔn)偏差Sj?和Sj?中最大值的6倍，即

R?6?Sj?max

（1-11）（3）直線運(yùn)動(dòng)的反向誤差B

直線運(yùn)動(dòng)的反向誤差也叫失動(dòng)量，是該坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈上驅(qū)動(dòng)部件（如伺服電動(dòng)機(jī)、伺服液壓馬達(dá)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等）的反向死區(qū)及各機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)副的反向間隙和彈性變形等誤差的綜合反映。誤差越大，則定位精度和重復(fù)定位精度也越差。

B?Bjmax

（1-12）

（4）直線運(yùn)動(dòng)的原點(diǎn)返回精度（回零精度）

是指數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸達(dá)到規(guī)定零點(diǎn)的準(zhǔn)確程度，其誤差稱為回零誤差。實(shí)質(zhì)上是該坐標(biāo)軸上一個(gè)特殊點(diǎn)的重復(fù)定位精度。

（5）分度精度A

是指分度工作臺(tái)在分度時(shí)指令要求回轉(zhuǎn)的角度值與實(shí)際回轉(zhuǎn)的角度值的差值。

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容

A?Qj?3Sj備

注

??max?Qj?3Sj??min

（1-13）

3．切削精度的項(xiàng)目及檢驗(yàn)

機(jī)床的切削精度是一項(xiàng)綜合精度指標(biāo)，它不僅反映了機(jī)床的幾何精度和定位精度，同時(shí)還反映了試件的材料、環(huán)境溫度、刀具性能以及切削條件等各種因素造成的誤差。

（1）鏜孔精度檢查

（2）端銑刀銑削平面精度檢查

（3）直線銑削精度檢查

（4）斜線銑削精度檢查（5）圓弧銑削精度檢查

七、數(shù)控機(jī)床的主要功能

1．多軸控制功能

是指CNC系統(tǒng)能控制和能聯(lián)動(dòng)控制數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的功能。CNC系統(tǒng)的控制進(jìn)給軸有：移動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸，基本軸和附加軸。

2．準(zhǔn)備功能

即G功能——指令機(jī)床運(yùn)動(dòng)方式的功能。3．多種函數(shù)插補(bǔ)功能和固定循環(huán)功能

插補(bǔ)功能是指數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行零件表面（平面或空間曲面）加工軌跡插補(bǔ)運(yùn)算的功能。一般CNC系統(tǒng)僅具有直線和圓弧插補(bǔ)，較為高檔的數(shù)控系統(tǒng)還具有拋物線、橢圓、極坐標(biāo)、正弦線、螺旋線以及樣條曲線等插補(bǔ)功能。

在數(shù)控加工中，有些加工內(nèi)容如鉆孔、鏜孔、攻螺紋等，所做的動(dòng)作需要循環(huán)且十分典型，數(shù)控系統(tǒng)預(yù)先將這些循環(huán)動(dòng)作用G代碼進(jìn)行定義，在加工時(shí)使用這類G代碼，可大大簡(jiǎn)化編程工作量，此即固定循環(huán)功能。

4．補(bǔ)償功能

（1）刀具半徑和長(zhǎng)度補(bǔ)償功能

該功能能實(shí)現(xiàn)按零件輪廓編制的程序控制刀具中心的軌跡，以及在刀具半徑和長(zhǎng)度發(fā)生變化（如刀具更換、刀具磨損）時(shí)，可對(duì)刀具半徑或長(zhǎng)度作相應(yīng)的補(bǔ)償。該功能由G指令或T指令實(shí)現(xiàn)。

（2）傳動(dòng)鏈誤差、反向間隙誤差補(bǔ)償功能

螺距誤差補(bǔ)償可預(yù)先測(cè)量出螺距誤差和反向間隙，然后按要求輸入CNC裝置相應(yīng)的儲(chǔ)存單元內(nèi)，在加工過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。

（3）智能補(bǔ)償功能

外界干擾產(chǎn)生的隨機(jī)誤差，可采用人工智能、專家系統(tǒng)等方法建立模型，實(shí)施智能補(bǔ)償。如熱變形引起的誤差，裝置將會(huì)在相應(yīng)地方自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。

5．主軸功能

是指數(shù)控系統(tǒng)對(duì)切削速度的控制功能。主要有以下五種控制功能：（1）主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）——實(shí)現(xiàn)刀具切削點(diǎn)切削速度的控制功能，單位為r／min（m／min）。

（2）恒線速度控制——實(shí)現(xiàn)刀具切削點(diǎn)的切削速度為恒速的控制功能。

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容

（3）主軸定向控制——實(shí)現(xiàn)主軸周向定位于特定點(diǎn)的控制功能。（4）C軸控制——實(shí)現(xiàn)主軸周向任意位置的控制功能。

（5）切削倍率——實(shí)現(xiàn)人工實(shí)時(shí)修調(diào)切削速度，即通過面板的倍率開關(guān)在0％~200％之間對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)修調(diào)。

6．進(jìn)給功能

是指數(shù)控系統(tǒng)對(duì)進(jìn)給速度的控制功能。主要有以下三種控制功能：（1）進(jìn)給速度——控制刀具或工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度，單位為mm／min；（2）同步進(jìn)給速度——實(shí)現(xiàn)切削速度和進(jìn)給速度的同步，單位為mm／r，用于加工螺紋；

（3）進(jìn)給倍率——實(shí)現(xiàn)人工實(shí)時(shí)修調(diào)進(jìn)給速度，即通過面板的倍率開關(guān)在0％~200％之間對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)修調(diào)。

7．宏程序功能

通過編輯子程序中的變量來改變刀具路徑和刀具位置的功能。8．輔助功能

即M功能——規(guī)定主軸的起、停、轉(zhuǎn)向，工件的夾緊和松開，冷卻泵的接通和斷開等機(jī)床輔助動(dòng)作的功能。

9．刀具管理功能

是實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具幾何尺寸和刀具壽命的管理及刀具選擇功能。刀具幾何尺寸是指刀具的半徑和長(zhǎng)度，這些參數(shù)供刀具補(bǔ)償功能使用。刀具壽命是指總計(jì)切削時(shí)間，當(dāng)某刀具的時(shí)間壽命到期時(shí)，CNC系統(tǒng)將提示用戶更換刀具。另外，CNC系統(tǒng)都具有T功能即刀具號(hào)管理功能，它用于標(biāo)識(shí)刀庫中的刀具和自動(dòng)選擇加工刀具。

10．人機(jī)對(duì)話功能

在CNC裝置中配有單色或彩色陰極射線管，俗稱顯示器（CRT），通過軟件可實(shí)現(xiàn)字符和圖形的顯示，以方便用戶操作和使用。主要功能有：菜單結(jié)構(gòu)的操作界面；數(shù)據(jù)及零件加工程序的輸入及環(huán)境編輯；系統(tǒng)和機(jī)床參數(shù)、狀態(tài)、故障信息的顯示、查詢等。

11．自診斷功能

是指CNC系統(tǒng)防止故障發(fā)生及故障診斷、故障定位和防止故障擴(kuò)大的功能。12．通訊功能

通訊功能是指CNC裝置與外界進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換的功能。

備

注

第二節(jié)

數(shù)控加工原理與數(shù)控加工工藝概述

數(shù)控加工

是根據(jù)零件圖樣及工藝要求等原始條件編制零件數(shù)控加工程序（簡(jiǎn)稱為數(shù)控程序），輸入數(shù)控系統(tǒng)，控制數(shù)控機(jī)床中刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而完成零件的加工。

數(shù)控加工技術(shù)

是將普通金屬切削加工、計(jì)算機(jī)數(shù)控、計(jì)算機(jī)輔助制造等技

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

內(nèi)

容

術(shù)綜合的一門先進(jìn)加工技術(shù)。在以上各個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步推動(dòng)下，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展下，數(shù)控加工技術(shù)正從深度、廣度上對(duì)機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)行革命性的變革。

備

注

一、數(shù)控加工原理

1．?dāng)?shù)控加工的過程

首先要將被加工零件圖上的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，即將刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、加工過程中主軸速度和進(jìn)給速度的變換、冷卻液的開關(guān)、工件和刀具的交換等控制和操作，都按規(guī)定的代碼和格式編成加工程序，然后將該程序送入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)則按照程序的要求，先進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算、處理，然后發(fā)出控制命令，使各坐標(biāo)軸、主軸以及輔助動(dòng)作相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)完成零件的加工。

2．?dāng)?shù)控加工中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程（1）譯碼

譯碼程序的主要功能是將用文本格式（通常用ASCⅡ碼）表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補(bǔ)處理程序所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（格式），該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來描述一個(gè)程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。它主要包括：X、Y、Z等坐標(biāo)值，進(jìn)給速度，主軸轉(zhuǎn)速，G代碼，M代碼，刀具號(hào)，子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理等數(shù)據(jù)或標(biāo)志的存放順序和格式。

（2）刀補(bǔ)處理（計(jì)算刀具中心軌跡）

為方便編程，零件加工程序通常是按零件輪廓或按工藝要求設(shè)計(jì)的進(jìn)給路線編制的，而數(shù)控機(jī)床在加工過程中控制的是刀具中心（準(zhǔn)確說是刀位點(diǎn)）軌跡，因此在加工前必須將編程軌跡變換成刀具中心的軌跡。刀補(bǔ)處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的處理程序。

（3）插補(bǔ)計(jì)算

數(shù)控編程提供了刀具運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)、終點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)軌跡，而刀具怎么從起點(diǎn)沿運(yùn)動(dòng)軌跡走向終點(diǎn)則由數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)裝置或插補(bǔ)軟件來控制。該程序以系統(tǒng)規(guī)定的插補(bǔ)周期?T定時(shí)運(yùn)行，它將由各種線形（直線、圓弧等）組成的零件輪廓，按程序給定的進(jìn)給速度F，實(shí)時(shí)計(jì)算出各個(gè)進(jìn)給軸在?T內(nèi)的位移指令（?X1、?Y1、?），并送給進(jìn)給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動(dòng)。

（4）PLC控制

CNC系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的控制分為對(duì)各坐標(biāo)軸的速度和位置的“軌跡控制”和對(duì)機(jī)床動(dòng)作的“順序控制” 或稱“邏輯控制”。后者是指在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中，以CNC內(nèi)部和機(jī)床各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開關(guān)信號(hào)狀態(tài)為條件，并按預(yù)先規(guī)定的邏輯關(guān)系對(duì)諸如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開，液壓、冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行等進(jìn)行的控制。PLC控制就是實(shí)現(xiàn)上述功能的功能模塊。

數(shù)控加工原理就是將預(yù)先編好的加工程序以數(shù)據(jù)的形式輸入數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)通過譯碼、刀補(bǔ)處理、插補(bǔ)計(jì)算等數(shù)據(jù)處理和PLC協(xié)調(diào)控制，最終實(shí)現(xiàn)零件

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

內(nèi)

容 的自動(dòng)化加工。

備

注

二、數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過程的概念、主要內(nèi)容及特點(diǎn)

（一）數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過程的概念

1．?dāng)?shù)控加工工藝

是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過程。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

2．?dāng)?shù)控加工工藝過程

是利用切削工具在數(shù)控機(jī)床上直接改變加工對(duì)象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過程。

（二）數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過程的主要內(nèi)容（1）選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容；（2）對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；（3）零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定；（4）數(shù)控加工工藝方案的制定；（5）工步、進(jìn)給路線的確定；（6）選擇數(shù)控機(jī)床的類型；

（7）刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計(jì)；（8）切削參數(shù)的確定；

（9）加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改；

（10）首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問題處理；（11）數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔。

（三）數(shù)控加工工藝的特點(diǎn) 1．?dāng)?shù)控加工工藝內(nèi)容要求具體、詳細(xì) 2．?dāng)?shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密、精確

3．制定數(shù)控加工工藝要進(jìn)行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算 4．制定數(shù)控加工工藝選擇切削用量時(shí)要考慮進(jìn)給速度對(duì)加工零件形狀精度的影響

5．制定數(shù)控加工工藝時(shí)要特殊強(qiáng)調(diào)刀具選擇的重要性 6．?dāng)?shù)控加工工藝的特殊要求

7．?dāng)?shù)控加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改是數(shù)控加工工藝的一項(xiàng)特殊內(nèi)容

三、數(shù)控加工工藝與數(shù)控編程的關(guān)系

1．?dāng)?shù)控程序

輸入數(shù)控機(jī)床，執(zhí)行一個(gè)確定的加工任務(wù)的一系列指令，稱為數(shù)控程序或零件程序。

2．?dāng)?shù)控編程

即把零件的工藝過程、工藝參數(shù)及其它輔助動(dòng)作，按動(dòng)作順序和數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令、格式，編成加工程序，再記錄于控制介質(zhì)即程序載體（磁盤等），輸入數(shù)控裝置，從而指揮機(jī)床加工并根據(jù)加工結(jié)果加以修正的過程。

3．?dāng)?shù)控加工工藝與數(shù)控編程的關(guān)系

數(shù)控加工工藝分析與處理是數(shù)控編程

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

內(nèi)

容 的前提和依據(jù)，沒有符合實(shí)際的、科學(xué)合理的數(shù)控加工工藝，就不可能有真正可行的數(shù)控加工程序。而數(shù)控編程就是將制定的數(shù)控加工工藝內(nèi)容程序化。

備

注

第三節(jié)

數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系

1．標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向

標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系采用右手直角笛卡兒定則?；咀鴺?biāo)軸為X、Y、Z并構(gòu)成直角坐標(biāo)系，相應(yīng)每個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別為A、B、C。

基本坐標(biāo)軸X、Y、Z的關(guān)系及其正方向用右手直角定則判定，拇指為X軸，食指為Y軸，中指為Z軸，圍繞X、Y、Z各軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及其正方向?A、?B、?C分別用右手螺旋定則判定，拇指為X、Y、Z的正向，四指彎曲的方向?yàn)閷?duì)應(yīng)的A、B、C的正向。與?X、?Y、?Z、?A、?B、?C相反的方向相應(yīng)用帶“′”的?X′、?Y′、?Z′、?A′、?B′、?C′表示。注意，?X′、?Y′、?Z′之間不符合右手直角笛卡兒定則。

由于數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸既可以是刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)，也可以是反之，所以ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

（l）不論機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)是工件靜止、刀具運(yùn)動(dòng)，或是工件運(yùn)動(dòng)、刀具靜止，在確定坐標(biāo)系時(shí)，一律看作是刀具相對(duì)靜止的工件運(yùn)動(dòng)。

（2）機(jī)床的直線坐標(biāo)軸X、Y、Z的判定順序是：先Z軸，再X軸，最后按右手定則判定Y軸。

（3）坐標(biāo)軸名（X、Y、Z、A、B、C）不帶“′”的表示刀具運(yùn)動(dòng)；帶“′”的表示工件運(yùn)動(dòng)，如圖1-16所示。

（4）增大工件與刀具之間距離的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸正方向。2．坐標(biāo)軸判定的方法和步驟（1）Z軸

規(guī)定平行于機(jī)床主軸軸線的坐標(biāo)軸為Z軸。對(duì)于有多個(gè)主軸或沒有主軸的機(jī)床（如刨床），標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定垂直于工件裝夾面的軸為Z軸。對(duì)于能擺動(dòng)的主軸，若在擺動(dòng)范圍內(nèi)僅有一個(gè)坐標(biāo)軸平行主軸軸線，則該軸即為Z軸，若在擺動(dòng)范圍內(nèi)有多個(gè)坐標(biāo)軸平行主軸軸線，則規(guī)定其中垂直于工件裝夾面的坐標(biāo)軸為Z軸。

規(guī)定刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)閆軸的正方向（?Z）。（2）X軸

對(duì)于工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，X軸的方向是在工件的徑向上，且平行于橫滑座，刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向?yàn)閄軸正方向；對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的立式機(jī)床，規(guī)定水平方向?yàn)閄軸方向，且當(dāng)從刀具（主軸）向立柱看時(shí)，X正向在右邊；對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的臥式機(jī)床，規(guī)定水平方向仍為X軸方向，且從刀具（主軸）尾端向工件看時(shí)，右手所在方向?yàn)閄軸正方向。

（3）Y軸

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

內(nèi)

容

Y軸垂直于X、Z坐標(biāo)軸。Y軸的正方向根據(jù)X和Z坐標(biāo)軸的正方向按照右

備

注

手直角笛卡兒定則來判斷。

（4）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A、B和C

A、B和C表示其軸線分別平行于X、Y和Z坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。A、B和C的正方向可按右手螺旋定則確定。

（5）附加坐標(biāo)軸的定義

如果在X、Y、Z坐標(biāo)以外，還有平行于它們的坐標(biāo)，可分別指定為U、V、W。若還有第三組運(yùn)動(dòng)，則分別指定為P、Q和R。

（6）主軸正旋轉(zhuǎn)方向與C軸正方向的關(guān)系

主軸正旋轉(zhuǎn)方向

從主軸尾端向前端（裝刀具或工件端）看順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)為主軸正旋轉(zhuǎn)方向。對(duì)于普通臥式數(shù)控車床，主軸的正旋轉(zhuǎn)方向與C軸正方向相同。對(duì)于鉆、鏜、銑、加工中心機(jī)床，主軸的正旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橛倚菁y進(jìn)入工件的方向，與C軸正方向相反。所以不能誤認(rèn)為C軸正方向即為主軸正旋轉(zhuǎn)方向。

二、機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系

1．機(jī)床坐標(biāo)系與機(jī)床原點(diǎn)、機(jī)床參考點(diǎn)

（1）機(jī)床坐標(biāo)系

機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床上固有的坐標(biāo)系，是用來確定工件坐標(biāo)系的基本坐標(biāo)系，是確定刀具（刀架）或工件（工作臺(tái)）位置的參考系，并建立在機(jī)床原點(diǎn)上。機(jī)床坐標(biāo)系各坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)正方向按前述標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系規(guī)定設(shè)定。

（2）機(jī)床原點(diǎn)

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都有一個(gè)基準(zhǔn)位置，稱為機(jī)床原點(diǎn)，是機(jī)床制造商設(shè)置在機(jī)床上的一個(gè)物理位置，其作用是使機(jī)床與控制系統(tǒng)同步，建立測(cè)量機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的起始點(diǎn)。

（3）機(jī)床參考點(diǎn)

與機(jī)床原點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的還有一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)，它也是機(jī)床上的一個(gè)固定點(diǎn)，通常不同于機(jī)床原點(diǎn)。一般來說，加工中心的參考點(diǎn)設(shè)在工作臺(tái)位于負(fù)極限位置時(shí)的一基準(zhǔn)點(diǎn)上。

2．工件坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)（1）工件坐標(biāo)系

編程人員在編程時(shí)設(shè)定的坐標(biāo)系，也稱為編程坐標(biāo)系。（2）工件坐標(biāo)系原點(diǎn)

也稱為工件原點(diǎn)或編程原點(diǎn)，一般用G92或G54~G59指令指定。（3）工件坐標(biāo)系坐標(biāo)軸的確定

坐標(biāo)原點(diǎn)選定后，接著就是坐標(biāo)軸的確定。工件坐標(biāo)系坐標(biāo)軸確定的原則為：根據(jù)工件在機(jī)床上的安放方向與位置決定Z軸方向，即工件安放在數(shù)控機(jī)床上時(shí)，工件坐標(biāo)系的Z軸與機(jī)床坐標(biāo)系Z軸平行，正方向一致，在工件上通常與工件主要定位支撐面垂直；然后，選擇零件尺寸較長(zhǎng)方向或切削時(shí)的主要進(jìn)給方向

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

內(nèi)

容

為X軸方向，在機(jī)床上安放后，其方位與機(jī)床坐標(biāo)系X軸方位平行，正向一致；過原點(diǎn)與X、Z軸垂直為Y軸，根據(jù)右手定則，確定Y軸的正方向。

3．裝夾原點(diǎn)

有的機(jī)床還有一個(gè)重要的原點(diǎn)，即裝夾原點(diǎn)，是工件在機(jī)床上安放時(shí)的一個(gè)重要參考點(diǎn)。

備

注

第四節(jié)

插補(bǔ)原理及與加工精度和加工效率的關(guān)系

一、數(shù)控加工軌跡控制原理——插補(bǔ)原理

插補(bǔ)的任務(wù)就是要根據(jù)進(jìn)給速度的要求，完成在輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的中間點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算。目前常用的插補(bǔ)方法有兩類：脈沖增量插補(bǔ)法和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法。

（一）脈沖增量插補(bǔ)

脈沖增量插補(bǔ)是模擬硬件插補(bǔ)的原理，把計(jì)算機(jī)每次插補(bǔ)運(yùn)算產(chǎn)生的指令輸出到伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)給脈沖進(jìn)給，以驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。計(jì)算機(jī)每發(fā)出一個(gè)脈沖，工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)基本長(zhǎng)度單位（脈沖當(dāng)量），并且每次插補(bǔ)的結(jié)果僅產(chǎn)生一個(gè)行程增量，每進(jìn)給一步（一個(gè)脈沖當(dāng)量），計(jì)算機(jī)就要進(jìn)行一次插補(bǔ)運(yùn)算，進(jìn)給速度受計(jì)算機(jī)插補(bǔ)速度的限制，因此很難滿足現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床高速度的要求。

（二）數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法

數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)原理是將加工一段直線或圓弧的時(shí)間劃分為若干相等的插補(bǔ)周期，每經(jīng)過一個(gè)插補(bǔ)周期就進(jìn)行一次插補(bǔ)計(jì)算，算出在該插補(bǔ)周期內(nèi)各坐標(biāo)軸的進(jìn)給量，邊計(jì)算邊加工，若干次插補(bǔ)周期后完成一個(gè)曲線段的加工，即從曲線段的起點(diǎn)走到終點(diǎn)。數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)是根據(jù)用戶程序的進(jìn)給速度，將給定輪廓曲線分割為每一插補(bǔ)周期的進(jìn)給段，即輪廓步長(zhǎng)。每一個(gè)插補(bǔ)周期，執(zhí)行一次插補(bǔ)運(yùn)算，計(jì)算出下一個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)（動(dòng)點(diǎn)）坐標(biāo)，從而計(jì)算出下一周期各個(gè)坐標(biāo)的進(jìn)給量，如?X、?Y等，進(jìn)而得出下一插補(bǔ)點(diǎn)的指令位置。插補(bǔ)周期可以等于采樣周期，也可以是采樣周期的整倍數(shù)。對(duì)于直線插補(bǔ)，動(dòng)點(diǎn)在一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)的直線段與給定直線重合。對(duì)于圓弧插補(bǔ)，動(dòng)點(diǎn)在一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)的直線段以弦線（或切線、割線）逼近圓弧。

圓弧插補(bǔ)常用弦線逼近的方法。如圖1-25所示，用弦線逼近圓弧，會(huì)產(chǎn)生逼近誤差er。設(shè)?為在一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)逼近弦所對(duì)應(yīng)的圓心角、r為圓弧半徑，則

???

er?r?1?cos?

（1-14）

2?????將上式中的cos??用冪級(jí)數(shù)展開，得

?2?

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

內(nèi)

容

???er?r?1?cos?

2??2?????2?4????2???r?1??1??????

2!4!????????備

注

??28r

（1-15）

設(shè)T為插補(bǔ)周期，F(xiàn)為刀具進(jìn)給速度，則進(jìn)給步長(zhǎng)（或插補(bǔ)步長(zhǎng)）l為 l?TF 用進(jìn)給步長(zhǎng)l代替弦長(zhǎng)，有

??lr?TFr

將上式代入式（1-15），得

l21?TF? er???

（1-16）

8r8r

式（1-16）反映了逼近誤差er與插補(bǔ)周期T、進(jìn)給速度F和圓弧半徑r的關(guān)系。

根據(jù)式1-16，可以得到一個(gè)關(guān)系式：

l?8er允r

（1-17）式中

er允——輪廓曲線允許的逼近誤差；

r——圓弧半徑；

l——輪廓步長(zhǎng)，即單位時(shí)間（插補(bǔ)周期）內(nèi)的進(jìn)給量。

二、插補(bǔ)原理、進(jìn)給速度與加工精度和加工效率的關(guān)系

從式1-16可以看出，逼近誤差與進(jìn)給速度、插補(bǔ)周期的平方成正比，與圓弧半徑成反比。較小的插補(bǔ)周期，可以在小半徑圓弧插補(bǔ)時(shí)允許較大的進(jìn)給速度。從另一角度講，進(jìn)給速度、圓弧半徑一定的條件下，插補(bǔ)周期越短，逼近誤差就越小。對(duì)于一個(gè)確定的數(shù)控系統(tǒng)，插補(bǔ)周期一般是固定的，插補(bǔ)周期確定之后，一定的圓弧半徑，應(yīng)有與之對(duì)應(yīng)的最大進(jìn)給速度限定，以保證逼近誤差er不超過允許值。對(duì)脈沖增量插補(bǔ)，進(jìn)給速度越快，則脈沖當(dāng)量值越大，加工誤差也就越大，插補(bǔ)周期越短，插補(bǔ)精度越高；進(jìn)給速度越快，插補(bǔ)精度越低，但效率越高。當(dāng)加工精度要求很高（如微米級(jí)）時(shí)，在數(shù)控系統(tǒng)一定的情況下，進(jìn)給速度的快慢將影響工件的形狀精度，同時(shí)自然影響加工效率。

第五節(jié)

當(dāng)今國(guó)際數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1．高速切削 2．高精度加工 3．復(fù)合化加工 4．控制智能化

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

內(nèi)

容

具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（l）加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)（2）加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇（3）故障自診斷功能（4）智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置 5．互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化

6．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing System，縮寫為CIMS）

一般認(rèn)為CIMS應(yīng)由下列六個(gè)子系統(tǒng)組成：（1）計(jì)算機(jī)輔助經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)；

（2）計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)／制造等開發(fā)工程系統(tǒng)；（3）自動(dòng)化制造加工系統(tǒng)；（4）計(jì)算機(jī)輔助儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)；（5）全廠質(zhì)量控制系統(tǒng)；（6）數(shù)據(jù)庫與通信系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的發(fā)展可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械制造廠的全盤自動(dòng)化，成為自動(dòng)化工廠或無人化工廠，是自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展方向。

備

注

第三篇：《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案2

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

內(nèi)

容

備

注

第二章

數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)

第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成

主要由以下幾部分組成：

1．機(jī)床基礎(chǔ)部件，如床身、立柱、工作臺(tái)等； 2．主傳動(dòng)系統(tǒng)； 3．進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)；

4．實(shí)現(xiàn)某些動(dòng)作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、冷卻等系統(tǒng)及排屑、防護(hù)裝置和刀架、自動(dòng)換刀裝置；

5．工件實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、定位的裝置及附件，如數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)； 6．特殊功能裝置，如監(jiān)控裝置、加工過程圖形顯示、精度檢測(cè)等。掌握這些結(jié)構(gòu)對(duì)于正確合理使用數(shù)控機(jī)床是非常必要的。

二、數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為了保證高精度、高效率的加工，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下特點(diǎn)： 1．高剛度和高抗振性 2．高靈敏度 3．熱變形小 4．高精度保持性 5．高可靠性

6．工藝復(fù)合化和功能集成化

第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)

1．主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬并實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速 2．主軸部件具有較大的剛度和較高的精度 3．良好的抗振性和熱穩(wěn)定性

4．為實(shí)現(xiàn)刀具的快速或自動(dòng)裝卸，數(shù)控機(jī)床主軸具有特有的刀具安裝結(jié)構(gòu)

二、數(shù)控機(jī)床主軸的傳動(dòng)方式

（一）齒輪傳動(dòng)方式（圖2-1a）

（二）帶傳動(dòng)方式（圖2-1b）

同步齒形帶傳動(dòng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

內(nèi)

容

1．傳動(dòng)效率高，可達(dá)98％以上。2．無滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確。3．傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。

4．使用范圍較廣，速度可達(dá)50m/s，速比可達(dá)10左右，傳遞功率由幾瓦至數(shù)千瓦。

5．維修保養(yǎng)方便，不需要潤(rùn)滑。

6．安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。

（三）調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸傳動(dòng)方式（圖2-1c）

備

注

三、主軸組件

主軸、主軸支承、裝在主軸上的傳動(dòng)件和密封件等組成了主軸組件。

（一）數(shù)控機(jī)床的主軸支承

主軸軸承是主軸組件的重要組成部分，它的類型、結(jié)構(gòu)、配置、精度直接影響主軸組件的工作性能。

1．主軸軸承類型

數(shù)控機(jī)床主軸經(jīng)常采用滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩類軸承。（1）滾動(dòng)軸承（2）滑動(dòng)軸承 2．主軸軸承的配置

典型的主軸軸承的結(jié)構(gòu)配置形式有下面三種：

（l）圖2-6a結(jié)構(gòu)配置形式是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)中剛性最好的一種。它使主軸的綜合剛度得到大幅度提高，可以滿足強(qiáng)力切削的要求，所以目前各類數(shù)控機(jī)床的主軸普遍采用這種配置形式。

（2）前支承采用3個(gè)超精密級(jí)角接觸球軸承組合方式，具有較好的高速性能。后支承結(jié)構(gòu)有采用2個(gè)角接觸球軸承支承的，如圖2-6b，也有用一個(gè)圓柱滾子軸承支承的。

（3）圓錐滾子軸承，圖2-6c。這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較大的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)整性能好，但是這種軸承配置方式限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和精度，所以僅適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機(jī)床主軸。

3．主軸軸承的裝配

采用選配定向法進(jìn)行裝配，可提高主軸組件的精度。裝配時(shí)盡可能使主軸定位內(nèi)孔與主軸軸頸的偏心量和軸承內(nèi)圈與滾道的偏心量接近，并使其方向相反，這樣可使裝配后的偏心量減小。

4．滾動(dòng)軸承的間隙與預(yù)緊

將滾動(dòng)軸承進(jìn)行適當(dāng)預(yù)緊，使?jié)L動(dòng)體與內(nèi)外圈滾道在接觸處產(chǎn)生預(yù)變形，使受載后承載的滾動(dòng)體數(shù)量增多，受力趨向均勻，從而提高承載能力和剛度，有利于減少主軸回轉(zhuǎn)軸線的漂移，提高旋轉(zhuǎn)精度。若過盈量太大，軸承磨損加劇，承載能力將顯著下降。軸承所需的預(yù)緊量與軸承精度、類型和工作條件等因素有關(guān)。

（二）主軸準(zhǔn)停功能

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機(jī)床的切削扭矩由主軸上的端面鍵來傳遞，每次機(jī)械手自動(dòng)裝取刀具時(shí)，必須保征刀柄上的鍵槽對(duì)準(zhǔn)主軸的端面鍵，這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位的功能。為滿足主軸這一功能而設(shè)計(jì)的裝置稱為主軸準(zhǔn)停裝置或稱主軸定向裝置。主軸準(zhǔn)停裝置是加工中心換刀過程中所要求的特別裝置，為了將主軸準(zhǔn)確地停在某一固定位置上，以便在該處進(jìn)行換刀等動(dòng)作，這就要求主軸定向控制。

（三）主軸上刀具自動(dòng)夾緊和切屑清除

加工中心為了實(shí)現(xiàn)刀具在主軸內(nèi)的自動(dòng)裝卸，其主軸必須設(shè)計(jì)有刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。刀桿采用7：24的錐柄，這種錐柄既有利于定心，也為松夾帶來了方便。

備

注

第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用

一、SSCK20/500數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸箱結(jié)構(gòu)

（一）主傳動(dòng)系統(tǒng)

SSCK20/500數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)由功率為11kw的AC伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)l：1的帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，使主軸在 24~2400r/min的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，主軸箱內(nèi)省去了齒輪傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，提高了主軸精度，減少齒輪傳動(dòng)躁聲的影響，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，可以得到相應(yīng)的主軸正、反轉(zhuǎn)，主軸停車是由電機(jī)制動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。螺紋切削和主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量是通過主軸脈沖編碼器來實(shí)現(xiàn)。

（二）主軸箱結(jié)構(gòu)

交流主軸電動(dòng)機(jī)通過帶輪把運(yùn)動(dòng)傳給主軸。主軸有前后兩個(gè)支承，前支承采用預(yù)加負(fù)荷的超精密級(jí)角接觸球軸承組成，三個(gè)一組，其中兩個(gè)軸承用來承受向后的推力，另一個(gè)用于承受向前推力。主軸的后支承采用圓柱滾子軸承，用來承受較大的徑向載荷。前支承軸承的間隙用螺母來調(diào)整。主軸的支承形式為前端定位，主軸受熱膨脹向后伸長(zhǎng)。前后支承所用軸承的支承剛性好，前支承中的角接觸球軸承能承受較大的軸向載荷，且允許的極限轉(zhuǎn)速高。主軸所采用的支承結(jié)構(gòu)適宜高速重載的需要。

二、JCS－018A加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸箱結(jié)構(gòu)

（一）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)

主軸電動(dòng)機(jī)采用的是FANUC AC電動(dòng)機(jī)。主軸電動(dòng)機(jī)在45~4500r／min轉(zhuǎn)速范圍通過一對(duì)1：2同步帶輪將運(yùn)動(dòng)傳給主軸，使主軸在22.5~2250r／min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。

（二）主軸箱結(jié)構(gòu) 1．主軸結(jié)構(gòu)

主軸的前支承4配置了三個(gè)高精度的角接觸球軸承，用以承受徑向載荷和軸向載荷。前兩個(gè)軸承大口朝下，后面一個(gè)軸承大口朝上。前支承按預(yù)加載荷計(jì)算的預(yù)緊量由螺母5來調(diào)整。后支承6為一對(duì)小口相對(duì)應(yīng)的角接觸球軸承，它們只

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承受徑向載荷，因此軸承外圈不需要定位。該主軸選擇的軸承座和配置形式，能滿足主軸高轉(zhuǎn)速和承受較大軸向載荷的要求，主軸受熱變形向后伸長(zhǎng)，不影響加工精度。

2．刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)

它主要由拉桿

7、拉桿端部的四個(gè)鋼球

3、碟形彈簧

8、活塞

10、液壓缸11等組成。機(jī)床執(zhí)行換刀指令，機(jī)械手要從主軸拔刀時(shí)，主軸需松開刀具。這時(shí)液壓缸上腔通壓力油，活塞推動(dòng)拉桿向下移動(dòng)，使碟形彈簧壓縮，鋼球進(jìn)入主軸錐孔上端的槽內(nèi)，刀柄尾部的拉釘（拉緊刀具用）2被松開，機(jī)械手即拔刀。之后，壓縮空氣進(jìn)入活塞和拉桿的中孔，吹凈主軸錐孔，為裝入新刀具做好準(zhǔn)備。當(dāng)機(jī)械手把下一把刀具插入主軸后，液壓缸上腔無油壓，在碟形彈簧和彈簧9的恢復(fù)力作用下，使拉桿、鋼球和活塞退回到圖示的位置，即碟形彈簧通過拉桿和鋼球拉緊刀柄尾部的拉釘，使刀具被夾緊。

3．主軸準(zhǔn)停裝置

JCS－018A加工中心采用的是主軸電氣式準(zhǔn)停裝置，即用磁力傳感器檢測(cè)定向。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1~2mm處固定一個(gè)磁傳感器。磁傳感器經(jīng)過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)，便控制主軸停止在預(yù)定的位置。

備

注

第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的要求

對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)中的傳動(dòng)裝置和元件要求具有高的壽命，高的剛度，無傳動(dòng)間隙，高的靈敏度和低摩擦阻力的特點(diǎn)，如導(dǎo)軌必須摩擦力較小，耐磨性要高，通常采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。為了提高轉(zhuǎn)換效率，保證運(yùn)動(dòng)精度，當(dāng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，廣泛應(yīng)用滾珠絲杠螺母副。為了提高位移精度，減少傳動(dòng)誤差，對(duì)采用的各種機(jī)械部件首先保證它們的加工精度，其次采用合理的預(yù)緊來消除軸向傳動(dòng)間隙，因此在進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中采用各種措施消除間隙，但仍然可能留有微量間隙。此外由于受力而產(chǎn)生彈性變形，也會(huì)有間隙，所以在進(jìn)給系統(tǒng)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)仍然由數(shù)控裝置發(fā)出脈沖指令進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電部件主要有伺服電動(dòng)機(jī)及檢測(cè)元件、聯(lián)軸節(jié)、減速機(jī)構(gòu)（齒輪副和帶輪）、滾珠絲杠螺母副（或齒輪齒條副）、絲杠軸承、運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)、導(dǎo)軌、主軸箱、滑座、橫梁和立柱）等。

二、導(dǎo)軌

導(dǎo)軌是用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿著直線或圓周方向準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)的。與支承件連成一體固定不動(dòng)的導(dǎo)軌稱為支承導(dǎo)軌，與運(yùn)動(dòng)部件連成一體的導(dǎo)軌稱為動(dòng)導(dǎo)軌。

（一）導(dǎo)軌的類型和要求 1．導(dǎo)軌的類型

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按運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)軌跡，導(dǎo)軌可分為直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。按導(dǎo)軌接合面的摩擦性，導(dǎo)軌可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。滑動(dòng)導(dǎo)軌又可分為普通滑動(dòng)導(dǎo)軌和塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。而靜壓導(dǎo)軌根據(jù)介質(zhì)的不同又可分為液壓導(dǎo)軌和氣壓導(dǎo)軌。

2．導(dǎo)軌的要求（1）高的導(dǎo)向精度

導(dǎo)向精度保證部件運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性。導(dǎo)向精度受導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形狀、組合方式、制造精度和導(dǎo)軌間隙調(diào)整等因素的影響。

（2）良好的耐磨性

耐磨性好可使導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度得以長(zhǎng)久保持。耐磨性一般受導(dǎo)軌副的材料、硬度、潤(rùn)滑和載荷的影響。

（3）足夠的剛度

在載荷作用下，導(dǎo)軌的剛度高則保持形狀不變的能力好。剛度受導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)和尺寸的影響。

（4）具有低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性

運(yùn)動(dòng)部件在導(dǎo)軌上低速移動(dòng)時(shí)，不應(yīng)發(fā)生“爬行”的現(xiàn)象。造成“爬行”的主要因素有摩擦的性質(zhì)、潤(rùn)滑條件和傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度等。

（二）滑動(dòng)導(dǎo)軌 1．滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)

滑動(dòng)導(dǎo)軌的常見截面形狀有矩形、三角形、燕尾槽形和圓柱形。

矩形導(dǎo)軌（圖2-12a）承載能力大，制造簡(jiǎn)單，水平方向和垂直方向上的位置精度互不相關(guān)。側(cè)面間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，必須設(shè)置間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。三角形導(dǎo)軌（圖2-12b）的三角形截面有兩個(gè)導(dǎo)向面，同時(shí)控制垂直方向和水平方向的導(dǎo)向精度。這種導(dǎo)軌在載荷的作用下能自行補(bǔ)償而消除間隙，導(dǎo)向精度較其他導(dǎo)軌高。燕尾槽導(dǎo)軌（圖2-12c）的高度值最小，能承受顛覆力矩，摩擦阻力也較大。圓柱形導(dǎo)軌（圖2-12d）制造容易，磨損后調(diào)整間隙較困難。以上截面形狀的導(dǎo)軌有凸形（圖2-12上圖）和凹形（圖2-12下圖）兩類。凹形導(dǎo)軌容易存油，但也容易積存切屑和塵粒，因此適用于防護(hù)良好的環(huán)境。凸形導(dǎo)軌需要良好的潤(rùn)滑條件。

直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌一般由兩條導(dǎo)軌組成，不同的組合形式可滿足各類機(jī)床的工作要求。數(shù)控機(jī)床上滑動(dòng)導(dǎo)軌的形狀主要為三角形一矩形式和矩形一矩形式，只有少部分結(jié)構(gòu)采用燕尾式。

2．滑動(dòng)導(dǎo)軌的材料

導(dǎo)軌材料主要有鑄鐵、鋼、塑料以及有色金屬。目前常采用一種導(dǎo)軌材料為金屬和塑料的滑動(dòng)導(dǎo)軌，稱為塑料導(dǎo)軌（貼塑導(dǎo)軌），它具有剛度好，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差值小，在油潤(rùn)滑狀態(tài)下其摩擦系數(shù)約為0.06，耐磨性好，使用壽命為普通鑄鐵導(dǎo)軌的8~10倍，無爬行，減振性好。其形式主要有塑料導(dǎo)軌板和塑料導(dǎo)軌軟帶兩種。軟帶是以聚四氟乙烯為基材，添加青銅粉、二硫化鋁和石墨的高分子復(fù)合材料。軟帶應(yīng)粘貼在機(jī)床導(dǎo)軌副的短導(dǎo)軌面上，如圖2-13所示，圓形導(dǎo)

備

注

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容

軌應(yīng)粘貼在下導(dǎo)軌面上。塑料導(dǎo)軌軟帶有各種厚度規(guī)格，長(zhǎng)與寬由用戶自行裁剪，粘貼方法比較固定。由于塑料導(dǎo)軌軟帶較軟，容易被硬物刮傷，因此應(yīng)用時(shí)要有良好的密封防護(hù)措施。塑料導(dǎo)軌在機(jī)床上的應(yīng)用形式如圖2-14所示。

（三）滾動(dòng)導(dǎo)軌

滾動(dòng)導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌工作面之間安排滾動(dòng)件，使兩導(dǎo)軌面之間形成滾動(dòng)摩擦，滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小，而且動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相近，磨損小，潤(rùn)滑容易。因此它低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，移動(dòng)精度和定位精度高。但滾動(dòng)導(dǎo)軌的抗振性比滑動(dòng)導(dǎo)軌差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)臟物也較為敏感，需要良好的防護(hù)。數(shù)控機(jī)床常用的滾動(dòng)導(dǎo)軌有直線滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌塊兩種。

1．直線滾動(dòng)導(dǎo)軌

直線滾動(dòng)導(dǎo)軌又稱單元直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，它主要由導(dǎo)軌體、滑塊、滾珠、保持架、端蓋等組成。導(dǎo)軌體固定在不動(dòng)部件上，滑塊固定在運(yùn)動(dòng)部件上。當(dāng)滑塊沿導(dǎo)軌體移動(dòng)時(shí)，滾珠在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動(dòng)，并通過端蓋內(nèi)的滾道從工作負(fù)荷區(qū)運(yùn)動(dòng)到非工作負(fù)荷區(qū)，然后再滾動(dòng)回到工作負(fù)荷區(qū)。這樣不斷循環(huán)，把滾動(dòng)體和滑塊之間的移動(dòng)變成滾珠的滾動(dòng)。用密封墊來防止灰塵和臟物進(jìn)入導(dǎo)軌滾道。

2．滾動(dòng)導(dǎo)軌塊

滾動(dòng)導(dǎo)軌塊用滾動(dòng)體進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動(dòng)，滾動(dòng)體為滾珠或滾柱，承載能力和剛度都比直線滾動(dòng)導(dǎo)軌高，但摩擦系數(shù)略大。它多用于中等載荷的導(dǎo)軌，使用時(shí)有專業(yè)生產(chǎn)廠家提供各種規(guī)格、形式供用戶選擇。

（四）液體靜壓導(dǎo)軌

靜壓導(dǎo)軌通常在兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌面間通入壓力油，使運(yùn)動(dòng)件浮起。在工作過程中，導(dǎo)軌面上油腔中的油壓能隨外加負(fù)載的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證導(dǎo)軌面間始終處于純液體摩擦狀態(tài)。所以靜壓導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)極?。s為0.0005），功率消耗少。這種導(dǎo)軌不會(huì)磨損，因而導(dǎo)軌的精度保持性好，壽命長(zhǎng)。它的油膜厚度幾乎不受速度的影響，油膜承載能力大、剛性高、吸振性良好。這種導(dǎo)軌的運(yùn)行很平穩(wěn)，既無爬行也不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。但靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并需要有一套過濾效果良好的液壓裝置，制造成本較高。目前靜壓導(dǎo)軌一般應(yīng)用在大型、重型數(shù)控機(jī)床上。

靜壓導(dǎo)軌按導(dǎo)軌的形式可分為開式和閉式兩種，數(shù)控機(jī)床上常采用閉式靜壓導(dǎo)軌。靜壓導(dǎo)軌按供油方式又可分為恒壓（即定壓）供油和恒流（即定量）供油兩種。

（五）導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù)

導(dǎo)軌潤(rùn)滑的目的是減少摩擦阻力和摩擦磨損，避免低速爬行，降低高速時(shí)的溫升。常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂，前者用于滑動(dòng)導(dǎo)軌，而滾動(dòng)導(dǎo)軌兩者均可采用。數(shù)控機(jī)床上滑動(dòng)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑主要采用壓力潤(rùn)滑。一般常用壓力循環(huán)潤(rùn)滑和定時(shí)定量潤(rùn)滑兩種方式。如直線滾動(dòng)導(dǎo)軌滑塊上配有潤(rùn)滑油注油杯，只要定期將鋰基潤(rùn)滑脂放入潤(rùn)滑油注油杯即可實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑。

導(dǎo)軌面上應(yīng)有可靠的防護(hù)裝置。常用的防護(hù)裝置有刮板式、卷簾式和伸縮式

備

注

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等，數(shù)控機(jī)床上大多采用伸縮式防護(hù)罩。這些裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由專門廠家制造。

備

注

三、滾珠絲杠螺母副

滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的新型理想傳動(dòng)裝置。

（一）滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)

其工作原理是：在絲杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，當(dāng)把它們套裝在一起時(shí)形成螺旋通道，并且滾道內(nèi)填滿滾珠。當(dāng)絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則可沿著滾道流動(dòng)，按照滾珠返回的方式不同可以分為內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式二種。內(nèi)循環(huán)式帶有反向器，如圖2-17a，返回的滾珠經(jīng)過反向器和絲杠外圓返回。外循環(huán)式如圖2-17b所示，其螺母旋轉(zhuǎn)槽的兩端由回珠管連接起來，返回的滾珠不與絲杠外圓相接觸，滾珠可以作周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，在管道的兩端還能起到擋珠的作用，用以避免滾珠沿滾道滑出。

鋼珠每一個(gè)循環(huán)閉路稱為列。每個(gè)滾珠循環(huán)閉路內(nèi)所含導(dǎo)程數(shù)稱為圈數(shù)。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的每個(gè)螺母有2列、3列、4列、5列等幾種，每列只有一圈。外循環(huán)每列有1.5圈，2.5圈，3.5圈等幾種，剩下的半圈作回珠。外循環(huán)滾珠絲杠螺母副的每個(gè)螺母有1列2.5圈，1列3.5圈，2列1.5圈，2列2.5圈等，種類很多。

在傳動(dòng)時(shí)，滾珠與絲杠、螺母之間基本上是滾動(dòng)摩擦，所以具有下述特點(diǎn)： 1．摩擦損失小，傳動(dòng)效率高

滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率可達(dá)92％~98％，是普通絲杠傳動(dòng)的3~4倍。2．傳動(dòng)靈敏，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，低速時(shí)無爬行

滾珠絲杠螺母副滾珠與絲杠和螺母是滾動(dòng)摩擦，其動(dòng)、靜摩擦系數(shù)基本相等，并且很小,移動(dòng)精度和定位精度高。

3．使用壽命長(zhǎng)

滾珠絲杠副采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，其滾道表面淬火硬度高達(dá)60~62HRC，表面粗糙度值小，另外，因?yàn)槭菨L動(dòng)摩擦，故磨損很小。

4．軸向剛度高

滾珠絲杠螺母副可以完全消除間隙傳動(dòng)，并可預(yù)緊，因此具有較高的軸向剛度。同時(shí)，反向時(shí)無空程死區(qū)，反向定位精度高。

5．具有傳動(dòng)的可逆性

既可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，也可以把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)闈L珠絲杠副具有這些優(yōu)點(diǎn)，所以現(xiàn)在被各類中、小型數(shù)控機(jī)床普遍采用。6．不能實(shí)現(xiàn)自鎖

由于其摩擦系數(shù)小不能自鎖，當(dāng)用于垂直位置時(shí)，為防止因突然停斷電而造成主軸箱下滑，必須加有制動(dòng)裝置。

7．制造工藝復(fù)雜成本高

滾珠絲杠和螺母的材料、熱處理和加工要求相當(dāng)于滾動(dòng)軸承，螺旋滾道必須磨削，制造成本高。目前已由專門廠集中生產(chǎn)，其規(guī)格、型號(hào)已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，這樣，不僅提高了滾珠絲杠螺母副的產(chǎn)品質(zhì)量，而且也降低了生產(chǎn)成本，使?jié)L珠

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絲杠螺母副得到廣泛的應(yīng)用。

（二）滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整

軸向間隙通常是指絲杠和螺母無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲杠和螺母之間的最大軸向竄動(dòng)量。除了結(jié)構(gòu)本身所有的游隙之外，還包括施加軸向載荷后產(chǎn)生彈性變形所造成的軸向竄動(dòng)量。通常采用雙螺母預(yù)緊的辦法解決，預(yù)緊是指它在過盈的條件下工作，把彈性變形量控制在最小限度。而用雙螺母加預(yù)緊力調(diào)整后，基本上能消除軸向間隙。利用雙螺母加預(yù)緊力消除軸向間隙時(shí)，必須注意：

1．預(yù)加載荷能夠有效地減少彈性變形所帶來的軸向位移，預(yù)緊力太小不能起到消除間隙的作用。但預(yù)緊力也不宜過大，過大的預(yù)緊載荷將增加摩擦力，使傳動(dòng)效率降低，縮短絲杠的使用壽命。

2．要特別減小絲杠安裝部分和驅(qū)動(dòng)部分的間隙。消除間隙的方法除了少數(shù)用微量過盈滾珠的單螺母消除間隙外，常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式有墊片預(yù)緊方式、螺紋預(yù)緊方式和齒差預(yù)緊方式等。

（1）圖2-18是雙螺母墊片預(yù)緊方式結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整墊片的厚度使左右螺母產(chǎn)生軸向位移，就可達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的作用。

（2）圖2-19是雙螺母螺紋預(yù)緊方式結(jié)構(gòu)，用鍵限制螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)整時(shí)，擰動(dòng)圓螺母將螺母沿軸向移動(dòng)一定距離，在消除間隙之后用圓螺母將其鎖緊。

（3）圖2-20是雙螺母齒差預(yù)緊方式結(jié)構(gòu)，在兩個(gè)螺母1和2的凸緣上各制有一個(gè)圓柱外齒輪，兩個(gè)齒輪的齒數(shù)相差一個(gè)齒，即z1?z2?1。兩個(gè)內(nèi)齒圈3和4與外齒輪齒數(shù)分別相同，并用預(yù)緊螺釘和銷釘固定在螺母座的兩端。調(diào)整時(shí)先將內(nèi)齒圈取下，根據(jù)間隙的大小調(diào)整兩個(gè)螺母1、2分別向相同的方向轉(zhuǎn)過一個(gè)或多個(gè)齒。使兩個(gè)螺母在軸向移近了相應(yīng)的距離達(dá)到調(diào)整間隙和預(yù)緊的目地。間隙消除量△可用下式簡(jiǎn)便地計(jì)算出：

??（2-1）

式中

n —— 螺母在同一方向轉(zhuǎn)過的齒數(shù)；

t —— 滾珠絲杠的導(dǎo)程；

z1,z2——齒輪的齒數(shù)。

ntz1z2備

注

n??z1zt 例如，當(dāng)z1=101，z2=100，t=5mm時(shí)，如果兩個(gè)螺母向相同方向各轉(zhuǎn)過一個(gè)齒時(shí)，其相對(duì)軸向位移量為?=5/（100×101）≈0.0005mm，若間隙量為0.002mm，n=0.002×100×101/5=4。則相應(yīng)的兩螺母沿同方向轉(zhuǎn)過4個(gè)齒即可消除。

（三）滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)形式

接螺旋滾道法向截面形狀分單圓弧型和雙圓弧型；按滾珠循環(huán)方式分內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式；按消除軸向間隙和調(diào)整預(yù)緊方式的不同分為墊片預(yù)緊方式、螺紋預(yù)緊方式和齒差預(yù)緊方式三種；按用途分為定位滾珠絲杠副（P類）、傳動(dòng)滾珠絲

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杠副（T類）兩類，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用P類。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的滾珠絲杠螺母副螺旋滾道法向截形有兩種：?jiǎn)螆A弧型和雙圓弧型，見圖2-21。在螺紋滾道法向剖面內(nèi)，滾珠與滾道接觸點(diǎn)法線與絲杠軸線的垂直線夾角稱接觸角?，理想接觸角等于45°。

1．單圓弧型

如圖2-21a所示。滾道半徑R稍大于滾珠半徑rb，取比值：R/rb=1.02~1.12，常取1.04或1.1。接觸角?隨初始間隙和軸向截荷大小而變化。當(dāng)?增大后，軸向剛度、傳動(dòng)效率隨之增大。為保證?=45°，必須嚴(yán)格控制徑向間隙。這種截面形狀滾道形狀簡(jiǎn)單，用成形砂輪磨削可得到較高精度。為消除軸向間隙和調(diào)整預(yù)緊，必須采用雙螺母結(jié)構(gòu)。

2．雙圓弧型

如圖2-21b所示。滾道由半徑R稍大于滾珠半徑rb的對(duì)稱雙圓弧組成。理論上軸向和徑向間隙為零，接觸角?=45°是恒定的。比值：R/rb也常取1.02~1.12，并也常取1.04或1.1。這種截形滾道接觸穩(wěn)定，但加工較復(fù)雜。消除軸向間隙和調(diào)整預(yù)緊，不僅可以采用雙螺母結(jié)構(gòu)，也可以采用增大滾珠直徑的單螺母結(jié)構(gòu)。另外兩圓弧交接處有一小溝槽，可容納潤(rùn)滑油和臟物，這對(duì)工作有利。

（四）滾珠絲杠螺母副的主要參數(shù)及代號(hào) 1．滾珠絲杠螺母副的主要參數(shù)

（1）公稱直徑dm：即滾珠絲杠的名義直徑（圖2-22）。.滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)，包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑，是滾珠絲杠螺母副的特征尺寸。名義直徑與承載能力有直接關(guān)系，dm越大，承載能力和剛度越大，有的資料推薦滾珠絲杠螺母副的名義直徑應(yīng)大于絲杠工作長(zhǎng)度的 1/30。數(shù)控機(jī)床常用進(jìn)給絲杠的名義直徑dm為?30mm至?80mm。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO規(guī)定滾珠絲杠螺母副的名義直徑系列為：6，8，10，12，16，20，25，30，40，50，60，80，100，120，125，160及200 mm。

（2）導(dǎo)程L0：絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。它按承載能力選取，并與進(jìn)給系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量要求有關(guān)。導(dǎo)程的大小是根據(jù)機(jī)床的加工精度要求確定的。精度要求高時(shí)，應(yīng)將導(dǎo)程取小一些，這樣在一定的軸向力作用下，絲杠上的摩擦阻力較小。但為了使?jié)L珠絲杠具有一定的承載能力，滾珠直徑又不能太小。導(dǎo)程過小勢(shì)必使?jié)L珠直徑變小，滾珠絲杠螺母副的承載能力亦隨之減小。若絲杠副的名義直徑不變，導(dǎo)程減小則螺旋升角也變小，傳動(dòng)效率降低。因此在滿足機(jī)床加工精度的條件下，導(dǎo)程應(yīng)盡可能取得大些。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO規(guī)定滾珠絲杠螺母副的導(dǎo)程為 1，2，2.5，3，4，5，6，10，12，16，20，25，30，40 mm。應(yīng)盡量選用2.5，5，10，20，40 mm。

此外還有接觸角?、絲杠螺紋大徑d、絲杠螺紋小徑d1、螺紋全長(zhǎng)l、滾珠直徑db、螺母螺紋大徑D、螺母螺紋小徑D1、滾道圓弧偏心距e 以及滾道圓弧半徑R等參數(shù)。

備

注

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2．精度等級(jí)

根據(jù)JB3162.2—91滾珠絲杠螺母副按其使用范圍及要求分為7個(gè)精度等級(jí)，即1、2、3、4、5、7和10七個(gè)精度等級(jí)。一級(jí)精度最高，其余依次逐級(jí)遞減，一般動(dòng)力傳動(dòng)可選用4、5、7級(jí)精度，數(shù)控機(jī)床和精密機(jī)械可選用2、3級(jí)精度，精密儀器、儀表機(jī)床、螺紋磨床可選用1、2級(jí)精度。滾珠絲杠螺母副精度直接影響定位精度，承載能力和接觸剛度，因此它是滾珠絲杠副的重要指標(biāo)，選用時(shí)要予以考慮。

3．滾珠絲杠螺母副代號(hào)的標(biāo)注

根據(jù)JB3162.2—91滾珠絲杠副代號(hào)的標(biāo)注方法如圖2-23a所示。采用漢語拼音字母、數(shù)字及漢字結(jié)合標(biāo)注法，標(biāo)注示例如圖2-23b 所示。例如：CDM6012-3.5-P4LH它表示外循環(huán)插管式，墊片預(yù)緊，回珠管埋入式，公稱直徑為60mm，導(dǎo)程為12mm，螺紋旋向?yàn)樽笮?fù)荷鋼球圈數(shù)為3.5圈，定位滾珠絲杠，精度等級(jí)為4級(jí)。滾珠絲杠副的特征代號(hào)見表2-1。

（五）滾珠絲杠螺母副的支承

滾珠絲杠主要承受軸向載荷，它的徑向載荷主要是臥式絲杠的自重。因此對(duì)滾珠絲杠的軸向精度和剛度要求較高。此外，滾珠絲杠的正確安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也不容忽視。滾珠絲杠兩端常用支承形式如圖2-24所示。圖2-24a是一端固定一端自由的支承形式。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向剛度低，它適用于短絲杠及垂直布置絲杠，一般用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)和升降臺(tái)式數(shù)控銑床的垂直坐標(biāo)軸。圖2-24b是一端固定一端浮動(dòng)的支承形式，絲杠軸向剛度與圖2-24a形式相同，絲杠受熱后有膨脹伸長(zhǎng)的余地，需保證螺母與兩支承同軸。這種形式的配置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，適用于較長(zhǎng)絲杠或臥式絲杠。圖2-24c是兩端固定的支承形式，這種支承結(jié)構(gòu)只要軸承無間隙，絲杠的軸向剛度比一端固定形式高約4倍，固有頻率比一端固定的高，可預(yù)拉伸，在它的一端裝有蝶形彈簧和調(diào)整螺母，這樣既可對(duì)滾珠絲杠施加預(yù)緊力，又可使絲杠受熱變形得到補(bǔ)償，保持恒定預(yù)緊力，但結(jié)構(gòu)工藝都較復(fù)雜，適用于長(zhǎng)絲杠。

（六）滾珠絲杠螺母副的密封與潤(rùn)滑 1．密封

通常滾珠絲杠副可用防塵密封圈和防護(hù)套密封，防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠副。密封圈有接觸式和非接觸式兩種，裝在滾珠螺母的兩端。防護(hù)套可防止塵土及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠，影響其傳動(dòng)精度。對(duì)于暴露在外面的絲杠一般采用螺旋鋼帶、伸縮套筒、錐形套管以及折疊式防護(hù)罩，以防止塵埃和磨粒粘附到絲杠表面。這些防護(hù)罩一端連接在滾珠螺母的端面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。近年來還出現(xiàn)了一種鋼帶纏卷式絲杠防護(hù)裝置。

2．潤(rùn)滑

使用潤(rùn)滑劑，以提高耐磨性及傳動(dòng)效率，從而維持傳動(dòng)精度，延長(zhǎng)使用壽命。常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂兩類。潤(rùn)滑脂一般在安裝過程中放進(jìn)滾珠螺母的滾道內(nèi)，定期潤(rùn)滑。使用潤(rùn)滑油時(shí)應(yīng)注意要經(jīng)常通過注油孔注油。

（七）滾珠絲杠螺母副的選擇方法

備

注

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1．滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)的選擇

可根據(jù)防塵、防護(hù)條件以及對(duì)調(diào)隙及預(yù)緊的要求選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。例如：允許間隙存在（如垂直運(yùn)動(dòng)）時(shí)，可選用具有單圓弧型螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；如果必須有預(yù)緊，并在使用過程中因磨損而需要定期調(diào)整時(shí)，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；當(dāng)具備良好的防塵條件，只需在裝配時(shí)調(diào)整間隙及預(yù)緊力時(shí)，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。

2．滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)尺寸的選擇

選用滾珠絲杠螺母副時(shí)主要選擇絲杠的公稱直徑和導(dǎo)程。公稱直徑應(yīng)根據(jù)軸向最大工作載荷，按滾珠絲杠副的尺寸系列選擇。在允許的情況下螺紋長(zhǎng)度要盡量短。導(dǎo)程（或螺距）應(yīng)按承載能力、傳動(dòng)精度及傳動(dòng)速度選取。當(dāng)要求傳動(dòng)速度快時(shí)，可選用大導(dǎo)程滾珠絲杠副。

3．滾珠絲杠螺母副的選擇步驟

在選用滾珠絲杠螺母副時(shí)，必須知道實(shí)際的工作條件，包括最大工作載荷（或平均工作載荷、最大載荷作用下的使用壽命、絲杠的工作長(zhǎng)度（或螺母的有效行程）、絲杠的轉(zhuǎn)速（或平均轉(zhuǎn)速）、滾道的硬度及絲杠的工作狀況等，然后按下列步驟進(jìn)行選擇：

（1）最大的工作載荷；

（2）最大動(dòng)載荷。對(duì)于靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)的滾珠絲杠，需考慮另一種失效形式—滾珠接觸面上的塑性變形，即最大靜載荷是否充分地超過了滾珠絲杠的工作載荷；

（3）剛度的驗(yàn)算；

（4）壓桿穩(wěn)定性核算。另外，滾珠絲杠在軸向力的作用下將伸長(zhǎng)或縮短，在扭矩的作用下將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)而影響絲杠導(dǎo)程的變化，從而影響傳動(dòng)精度及定位精度，故應(yīng)驗(yàn)算滿載時(shí)的預(yù)緊量。

備

注

四、傳動(dòng)齒輪間隙消除機(jī)構(gòu)

（一）直齒圓柱齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整 l．偏心套調(diào)整

如圖2-25所示偏心軸套消除傳動(dòng)間隙結(jié)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)1是用偏心套2與箱體連接的，通過轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套2的位置就能調(diào)整兩嚙合齒輪中心距，從而消除齒側(cè)間隙。其結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，常用于電動(dòng)機(jī)與絲杠之間齒輪傳動(dòng)。

2．墊片調(diào)整

如圖2-26所示，在加工相互嚙合的兩個(gè)齒輪1、2時(shí)，將分度圓柱面制成帶有小錐度的圓錐面，使齒輪齒厚在軸向稍有變化，裝配時(shí)只需改變墊片3的厚度，使齒輪2作軸向移動(dòng)，調(diào)整兩齒輪在軸向的相對(duì)位置即可達(dá)到消除齒側(cè)間隙的目的。

3．雙齒輪錯(cuò)齒調(diào)整

如圖2-27所示，兩個(gè)相同齒數(shù)的薄片齒輪1、2與另外一個(gè)寬齒輪嚙合?？勺飨鄬?duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的齒輪1、2套裝在一起。每個(gè)薄片齒輪上分別開有周向圓弧槽，《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案

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并在齒輪1、2的槽內(nèi)壓有裝彈簧的短圓柱3，在彈簧4的作用下使齒輪1、2錯(cuò)位，分別與寬齒輪的齒槽左右側(cè)貼緊，消除了齒側(cè)間隙。無論正向或反向旋轉(zhuǎn)都分別只有一個(gè)齒輪承受扭矩，因此承載能力受到限制，設(shè)計(jì)時(shí)必須計(jì)算彈簧4的拉力，使它能克服最大扭矩。

（二）斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)間隙的消除 1．軸向墊片調(diào)整

如圖2-28所示，寬齒輪同時(shí)與兩個(gè)相同齒數(shù)的薄片齒輪嚙合，薄片齒輪通過平鍵與軸聯(lián)結(jié)，相互間不能轉(zhuǎn)動(dòng)。通過調(diào)整薄片齒輪之間墊片厚度的增減量，然后擰緊螺母，這時(shí)它們的螺旋線產(chǎn)生錯(cuò)位，其左右兩齒面分別與寬齒輪的齒槽左右兩齒面貼緊消除了齒側(cè)間隙。墊片厚度的增減量t和齒側(cè)間隙?的關(guān)系可由下式算出：

t??ctg?

（2-2）

式中?——斜齒輪的螺旋角；

?——齒側(cè)間隙； t——墊片厚度的增減量。

備

注

2．軸向壓簧調(diào)整

如圖2-29所示，軸向壓簧調(diào)整齒輪齒側(cè)間隙的原理與軸墊片法是一樣的。但用彈簧壓緊

能自動(dòng)補(bǔ)償齒側(cè)間隙，達(dá)到無間隙傳動(dòng)。彈簧彈力要用調(diào)整螺母達(dá)到適當(dāng)?shù)闹?。過大會(huì)使齒輪磨損加快，降低使用壽命；過小達(dá)不到消除齒側(cè)間隙的作用。

（三）圓錐齒輪傳動(dòng)間隙的消除

1．周向壓簧調(diào)整

如圖2-30所示，將大錐齒輪加工成1和2兩部分，齒輪的外圈1開有三個(gè)圓弧槽8，內(nèi)圈2的端面上的三個(gè)凸爪4，套裝在圓弧槽內(nèi)。彈簧6的兩端分別頂在凸爪4和鑲塊7上，使內(nèi)外齒圈1、2的錐齒錯(cuò)位與小錐齒輪嚙合達(dá)到消除間隙的作用。為了安裝方便，螺釘5將內(nèi)外齒圈相對(duì)固定，安裝完畢后即刻卸去。

2．軸向壓簧調(diào)整

如圖2-31所示，兩個(gè)錐齒輪相互嚙合。在其中一個(gè)錐齒輪的傳動(dòng)軸上裝有壓簧，調(diào)整螺母可改變壓簧的彈力。錐齒輪在彈力作用下沿軸向移動(dòng)，從而達(dá)到消除齒側(cè)間隙的目的。

五、回轉(zhuǎn)進(jìn)給系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床靠回轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。常用的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有分度工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，它們的功能各不相同，分度工作臺(tái)只是將工件分度轉(zhuǎn)位，實(shí)現(xiàn)分別加工工件的各個(gè)表面的目的，給零件的加工尤其是箱體類零件的加工帶來了很大的方便。而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外，還能實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

1．分度工作臺(tái)

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分度工作臺(tái)是按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，在需要分度時(shí)工作臺(tái)連同工件按規(guī)定的角度回轉(zhuǎn)，有時(shí)也可采用手動(dòng)分度。分度工作臺(tái)只能夠完成分度運(yùn)動(dòng)而不能實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)，并且它的分度運(yùn)動(dòng)只能完成一定的回轉(zhuǎn)度數(shù)如 90°、60°或45°等。

鼠牙盤式分度工作臺(tái)其結(jié)構(gòu)如圖2-32 所示，它主要由工作臺(tái)面底座、夾緊液壓缸、分度液壓缸和鼠牙盤等零件組成。鼠牙盤是保證分度精度的關(guān)鍵零件，在每個(gè)齒盤的端面有相同數(shù)目的三角形齒。當(dāng)兩個(gè)齒盤嚙合時(shí)，就能自動(dòng)確定周向和徑向的相對(duì)位置。

（1）工作臺(tái)抬起，鼠齒盤脫離嚙合

機(jī)床需要進(jìn)行分度時(shí)，數(shù)控裝置發(fā)出指令→電磁鐵控制液壓閥使壓力油經(jīng)孔23進(jìn)入到工作臺(tái)7中央的夾緊液壓缸下腔10→推動(dòng)活塞6向上移動(dòng)→經(jīng)推力軸承5和13將工作臺(tái)7抬起→內(nèi)齒輪12向上套入齒輪11→上下兩個(gè)鼠齒盤4和3脫離嚙合，完成分度前的準(zhǔn)備工作。

（2）回轉(zhuǎn)分度

當(dāng)工作臺(tái)7上升時(shí)，推桿2在彈簧力的作用下向上移動(dòng)→使推桿1向右移動(dòng)→微動(dòng)開關(guān)S2復(fù)位→使壓力油經(jīng)油孔21進(jìn)入分度油缸左腔19→推動(dòng)齒條活塞8向右移動(dòng)→齒輪11作逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)→與齒輪11相嚙合的內(nèi)齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)→分度臺(tái)也轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度?；剞D(zhuǎn)角度的大小由微動(dòng)開關(guān)和擋塊17決定，開始回轉(zhuǎn)時(shí)，擋塊14離開推桿15使微動(dòng)開關(guān)S1復(fù)位，通過電路互鎖，始終保持工作臺(tái)處于上升位置。

（3）工作臺(tái)下降，完成定位夾緊圖

當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)到預(yù)定位置附近，擋塊17通過16使微動(dòng)開關(guān)S3工作。壓力油經(jīng)油孔22進(jìn)入到壓緊液壓缸上腔9→活塞6帶動(dòng)工作臺(tái)7下降→上鼠齒盤4與下鼠齒盤3在新的位置重新嚙合并定位壓緊。為了保護(hù)鼠齒盤齒面不受沖擊，液壓缸下腔10的回油經(jīng)節(jié)流閥可限制工作臺(tái)的下降速度。

（4）復(fù)位為下次分度作準(zhǔn)備

當(dāng)分度工作臺(tái)下降時(shí)，推桿2和1啟動(dòng)微動(dòng)開關(guān)S2→分度液壓缸右腔18進(jìn)壓力油→活塞齒條8退回→齒輪11順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)→擋塊17、14回到原位，為下次分度作準(zhǔn)備。

鼠齒盤式分度工作臺(tái)具有剛性好，承載能力強(qiáng)，重復(fù)定位精度高，分度精度高，能自動(dòng)定心，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。鼠齒盤制造精度要求高，它分度的度數(shù)只能是鼠齒盤齒數(shù)的整數(shù)倍。這種工作臺(tái)不僅可與數(shù)控機(jī)床做成一體，也可作為附件使用，廣泛應(yīng)用于各種加工和測(cè)量裝置中。

2．?dāng)?shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

為了實(shí)現(xiàn)任意角度分度，并在切削過程中能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)，采用了數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。它主要用于數(shù)控鏜銑床。從外形上看與分度工作臺(tái)沒有多大差別，但在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能上則有較大的不同。

如圖2-33所示，由傳動(dòng)系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪夾緊裝置等組成了數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。它由伺服電動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)，經(jīng)齒輪2和4帶動(dòng)蝸桿

9、蝸輪10使工作臺(tái)回轉(zhuǎn)。通過調(diào)整偏心環(huán)3來消除齒輪2和4嚙合側(cè)隙。為了消除軸與套的配合間

備

注

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內(nèi)

容

隙，通過楔形拉緊圓柱銷5（A—A剖面）來連接齒輪4與蝸桿9。蝸桿9采用螺距漸厚蝸桿，蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚，這種蝸桿的左右兩側(cè)具有不同的導(dǎo)程。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍能保持正確的嚙合。通過移動(dòng)蝸桿的軸向位置來調(diào)節(jié)間隙，實(shí)現(xiàn)無間隙傳動(dòng)。

當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)，必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部裝有八對(duì)夾緊塊12及13，并在底座上均布著八個(gè)小液壓缸14，夾緊液壓缸14的上腔通入壓力油，使活塞向下運(yùn)動(dòng)，通過鋼球17撐開夾緊塊12及13，將蝸輪夾緊。當(dāng)工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，夾緊液壓缸14上腔的油流回油箱，鋼球17在彈簧16的作用下向上抬起，夾緊塊12和13松開蝸輪，這時(shí)蝸輪和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可按照控制系統(tǒng)的指令作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面由大型滾柱軸承支承，并由圓錐滾子軸承及雙列圓柱滾子軸承保持回轉(zhuǎn)中心的準(zhǔn)確。為消除累積誤差，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)有零點(diǎn)，當(dāng)它作回零運(yùn)動(dòng)時(shí)首先由安裝在蝸輪上的擋塊碰撞限位開關(guān)，使工作臺(tái)減速，然后通過感應(yīng)塊和無觸點(diǎn)開關(guān)的作用使工作臺(tái)準(zhǔn)確停在零點(diǎn)位置上。分度角度位置通常由角度反饋元件圓光柵18反饋給數(shù)控系統(tǒng)。

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，因此能夠達(dá)到較高的分度精度。

備

注

第五節(jié)

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用

一、MJ-50數(shù)控車床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)

（一）特點(diǎn)

數(shù)控車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是把伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為刀架和滑板X、Z軸的直線運(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0.00lmm。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、定位精度并防止爬行。另外，消除絲杠螺母副的配合間隙和絲杠兩端的軸承間隙，也有利于提高傳動(dòng)精度。

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)，經(jīng)同步帶輪傳動(dòng)到滾珠絲杠上，滾珠絲杠螺母帶動(dòng)刀架或滑板移動(dòng)，所以刀架或滑板的快速移動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均為同一傳動(dòng)路線。

（二）X軸進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)裝置

圖2-34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a所示，功率為0.9kw的AC伺服電動(dòng)機(jī)15經(jīng)20：24同步帶輪 14和 10以及同步帶 12帶動(dòng)滾珠絲杠6回轉(zhuǎn)，滾珠絲杠螺距為6mm，其上螺母7帶動(dòng)刀架21（圖2-34b所示）沿滑板1的導(dǎo)軌移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)X軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)軸與同步帶輪14用鍵13連接。滾珠絲杠有前后兩個(gè)支承。前支承3由三個(gè)角接觸球軸承組成，其中一個(gè)軸承大口向前兩個(gè)軸承大口向后，分別承受雙向的軸向載荷。前支承的軸承由螺母2進(jìn)行預(yù)緊。其后支承9為一對(duì)角接觸球軸承，軸承大口相背放置，由螺母11進(jìn)行預(yù)緊。這種絲杠兩端固定的支承形式，其結(jié)構(gòu)和工藝都較復(fù)雜，可以

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保證和提高絲杠的軸向剛度。脈沖編碼器16安裝在伺服電動(dòng)機(jī)的尾部。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。

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剖視圖所示為矩形導(dǎo)軌，鑲條17、18、19用來調(diào)整刀架與滑板導(dǎo)軌的間隙。

圖2-34b中22為導(dǎo)軌護(hù)板，26、27為機(jī)床參考點(diǎn)的限位開關(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?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)來實(shí)現(xiàn)自鎖。

備

注

二、JCS-018A加工中心機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)及傳動(dòng)裝置

JCS-018A機(jī)床的 X、Y、Z三個(gè)軸各有一套進(jìn)給系統(tǒng)，分別由三臺(tái)功率為1.4kw的脈寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)。三個(gè)軸的進(jìn)給速度均為1~400mm/min，快移速度X、Y軸為14 m/min，Z軸為10 m/min。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，電動(dòng)機(jī)軸和滾珠絲杠之間均采用了錐環(huán)無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2-35為Z軸進(jìn)給裝置中電動(dòng)機(jī)與絲杠連接的局部視圖。如圖中所示，l為直流伺服電動(dòng)機(jī)，2為電動(dòng)機(jī)軸，7為滾珠絲杠。電動(dòng)機(jī)軸與軸套3之間采用的錐環(huán)4無鍵連接結(jié)構(gòu)。錐面相互配合的內(nèi)外錐環(huán)，當(dāng)擰緊螺釘時(shí)，外錐環(huán)向外膨脹，內(nèi)錐環(huán)受力后向電動(dòng)機(jī)軸收縮，從而使電動(dòng)機(jī)輪與軸套連接在一起。這種連接方式無需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，可以實(shí)現(xiàn)無間隙傳動(dòng)，而且對(duì)中性較好，傳遞動(dòng)力平穩(wěn)，加工工藝性好，安裝與維修方便。選用錐環(huán)對(duì)數(shù)的多少，取決于所傳遞扭矩的大小。

高精度十字聯(lián)軸器由三件組成，其中與電動(dòng)機(jī)軸連接的軸套3的端面有與中心對(duì)稱的凸鍵，與絲杠連接的軸套6上開有與中心對(duì)稱的端面鍵槽，中間一件聯(lián)軸節(jié)5的兩端面上分別有與中心對(duì)稱且互相垂直的凸鍵和鍵槽，它們分別與件3和件6相配合，用來傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩。為了保證十字聯(lián)軸節(jié)的傳動(dòng)精度，在裝配時(shí)凸鍵與凹鍵的徑向配合面要經(jīng)過配研，以便消除反向間隙和傳遞動(dòng)力平穩(wěn)。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，所以Z軸電動(dòng)機(jī)帶有制動(dòng)器。

第六節(jié)

自動(dòng)換刀裝置自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求： 1．刀具換刀時(shí)間短且換刀可靠； 2．刀具重復(fù)定位精度高；

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3．足夠的刀具儲(chǔ)存量； 4．刀庫占地面積小。

備

注

一、自動(dòng)換刀裝置的形式

根據(jù)其組成結(jié)構(gòu)，自動(dòng)換刀裝置可分為回轉(zhuǎn)刀架式、轉(zhuǎn)塔式、帶刀庫式三種形式，下面作分別介紹。

（一）回轉(zhuǎn)刀架自動(dòng)換刀裝置

數(shù)控機(jī)床上使用的回轉(zhuǎn)刀架是一種最簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置。根據(jù)不同的適用對(duì)象，刀架可設(shè)計(jì)為四方形、六角形或其它形式。回轉(zhuǎn)刀架可分別安裝四把、六把以及更多的刀具，并按數(shù)控裝置發(fā)出的脈沖指令回轉(zhuǎn)、換刀。

CK7815型數(shù)控車床采用 BA200L刀架，最多可以有 24個(gè)分度位置，機(jī)床可選用 12位、8位刀盤。其工作循環(huán)是：刀架接收數(shù)控裝置的指令→松開→轉(zhuǎn)到指令要求的位置→夾緊→發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束的信號(hào)。按照這個(gè)規(guī)律就可以分析各種結(jié)構(gòu)刀架的工作過程。

圖2-36中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)11通電時(shí)，尾部的電磁制動(dòng)器30ms以后松開，電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪10、9、8帶動(dòng)蝸桿7旋轉(zhuǎn)，從而使蝸輪5轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸輪內(nèi)孔有螺紋，與軸6上的螺紋配合。這時(shí)軸6不能回轉(zhuǎn)，當(dāng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得軸6沿軸向向左移動(dòng)，因?yàn)榈都?與軸

6、活動(dòng)鼠牙盤2是固定在一起的，所以刀盤和鼠牙盤也向左移動(dòng)，鼠牙盤2和3脫開。在軸6上有兩個(gè)對(duì)稱槽，內(nèi)裝滑塊4，在鼠牙盤脫開后，蝸輪轉(zhuǎn)到一定角度與蝸輪固定在一起的圓盤14上的凸起便碰到滑塊4，蝸輪便通過軸6上的螺紋使軸6右移，鼠牙盤2、3結(jié)合定位，電磁制動(dòng)器通電，維持電動(dòng)機(jī)軸上的反轉(zhuǎn)力矩，以保證鼠牙盤之間有一定的壓緊力。最后電動(dòng)機(jī)斷電，同時(shí)軸6右端的小軸13壓下微動(dòng)開關(guān)12，發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束信號(hào)。刀架的選位由刷形選位器進(jìn)行選位。松開、夾緊位置檢測(cè)則由微動(dòng)開關(guān)12實(shí)行。整個(gè)刀架是一個(gè)純電器系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

（二）轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置

在帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)床中，轉(zhuǎn)塔刀架上裝有主軸頭，主軸頭通常有臥式和立式兩種，常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，它是一種比較簡(jiǎn)單的換刀方式，各個(gè)主軸頭上預(yù)先裝有各工序加工所需要的旋轉(zhuǎn)刀具，當(dāng)收到換刀指令時(shí)，各主軸頭依次的轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主運(yùn)動(dòng)使相應(yīng)的主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，而其它處于不加工位置上的主軸都與主運(yùn)動(dòng)脫開。如圖2-37數(shù)控鉆鏜銑床，它是裝有8把刀具且繞水平軸轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置。

（三）帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置

帶刀庫的自動(dòng)換刀系統(tǒng)由刀庫和刀具換刀機(jī)構(gòu)組成，目前這種換刀方法在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用最為廣泛。

刀具的交換方式通常分為機(jī)械手交換刀具和由刀庫與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具交換即無機(jī)械手交換刀具兩種。刀具的交換方式及它們的具體結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的工作效率和可靠性。

1．無機(jī)械手交換刀具方式

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無機(jī)械手的換刀系統(tǒng)一般是采用把刀庫放在主軸箱可以運(yùn)動(dòng)到的位置，或整個(gè)刀庫或某一刀位能移動(dòng)到主軸箱可以到達(dá)的位置，同時(shí)，刀庫中刀具的存放方向一般與主軸上的裝刀方向一致。換刀時(shí)，由主軸運(yùn)動(dòng)到刀庫上的換刀位置，利用主軸直接取走或放回刀具。

2．帶機(jī)械手交換刀具方式

采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換方式在加工中心中應(yīng)用最為廣泛。機(jī)械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個(gè)工步后，把這一工步的刀具送回刀庫，并把下一工步所需要的刀具從刀庫中取出來裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工的功能部件。

圖2-39a是單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手，帶一個(gè)夾爪的手臂可自由回轉(zhuǎn)，裝刀卸刀均靠這個(gè)夾爪進(jìn)行，因此，換刀時(shí)間較長(zhǎng)。

圖2-39b是單臂雙爪擺動(dòng)式機(jī)械手，手臂上的一個(gè)夾爪只完成從主軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務(wù)，而另一個(gè)夾爪則執(zhí)行由刀庫取出“新刀”送到主軸的任務(wù)，其換刀時(shí)間較單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手要短。

圖2-39c是雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手，手臂兩端各有一個(gè)夾爪，能夠同時(shí)完成抓刀→拔刀→回轉(zhuǎn)→插刀→返回等一系列動(dòng)作。為了防止刀具掉落，各機(jī)械手的活動(dòng)爪都帶有自鎖機(jī)構(gòu)。由于雙臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手的動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，而且能夠同時(shí)抓取和裝卸機(jī)床主軸和刀庫中的刀具，因此換刀時(shí)間可進(jìn)一步縮短，是最常用的一種形式。圖右邊的機(jī)械手在抓取刀具或?qū)⒌毒咚腿氲稁熘鬏S時(shí)，其兩臂可伸縮。

圖2-39d是雙機(jī)械手，相當(dāng)于兩個(gè)單臂單爪機(jī)械手，它們相互配合完成自動(dòng)換刀動(dòng)作。

圖2-39e是雙臂往復(fù)交叉式機(jī)械手。這種機(jī)械手的兩臂可以進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并交叉成一定的角度。一個(gè)手臂從主軸上取下“舊刀”送回刀庫，另一個(gè)手臂由刀庫中取出“新刀”裝入主軸，整個(gè)機(jī)械手可沿某導(dǎo)軌直線移動(dòng)或繞某個(gè)轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)刀庫與主軸間的換刀動(dòng)作。

圖2-39f是雙臂端面夾緊式機(jī)械手。它的特點(diǎn)是靠夾緊刀柄的兩個(gè)端面來抓取刀具，而其它機(jī)械手均靠夾緊刀柄的外圓表面抓取刀具。

備

注

二、刀庫

刀庫是用來儲(chǔ)存加工刀具及輔助工具的，是自動(dòng)換刀裝置中最主要的部件之一。

1．刀庫的類型

按刀庫的結(jié)構(gòu)形式可分為圓盤式刀庫、鏈?zhǔn)降稁旌拖湫褪降稁?。圓盤式刀庫如圖2-40，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用也較多。但因刀具采用單環(huán)排列，空間利用率低，因此出現(xiàn)了將刀具在盤中采用雙環(huán)或多環(huán)排列的形式，以增加空間利用率。但這樣使刀庫的外徑擴(kuò)大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也增大，選刀時(shí)間也長(zhǎng)。所以，圓盤式刀庫一般用于刀具容量較小的刀庫。鏈?zhǔn)降稁烊鐖D2-41所示，適用于刀庫容量較大的場(chǎng)合。鏈的形狀可以根據(jù)機(jī)床的布局配置，也可將換刀位突出以利于換刀。當(dāng)需要增加鏈?zhǔn)降稁斓牡毒呷萘繒r(shí)，只需增加鏈條的長(zhǎng)度，在一定范圍內(nèi)，無需變更刀庫的線速度及慣量。一般刀具數(shù)量30~120把時(shí)都采用鏈?zhǔn)降稁臁Ｏ湫褪降稁斓慕Y(jié)構(gòu)

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也比較簡(jiǎn)單，有箱型和線型兩種，如圖2-42，圖2-43。箱型刀庫一般容量比較大，刀庫的空間利用率較高，換刀時(shí)間較長(zhǎng)，往往用于加工單元式加工中心。線型刀庫容量小，一般在十幾把刀左右，多用于自動(dòng)換刀的數(shù)控車床，數(shù)控鉆床也有采用。

另外，按設(shè)置部位的不同刀庫可以分為頂置式、側(cè)置式、懸掛式和落地式等

備

注

多種類型。按交換刀具還是交換主軸，刀庫可分為普通刀庫（簡(jiǎn)稱刀庫）和主軸箱刀庫。

2．刀庫的容量

確定刀庫的容量首先要考慮加工工藝的需要。對(duì)若干種工件進(jìn)行分析表明，各種加工所必需的刀具數(shù)量是：4把銑刀可完成工件95％左右的銑削工藝，10把孔加工刀具可完成70％的鉆削工藝，因此，14把刀的容量就可完成70％以上工件的鉆銑工藝。如果從完成工件的全部加工所需的刀具數(shù)目統(tǒng)計(jì)，則80％的工件（中等尺寸，復(fù)雜程度一般）完成全部加工任務(wù)所需的刀具數(shù)為40種以下。所以對(duì)于一般的中、小型立式加工中心，配有14~30把刀具的刀庫就能夠滿足70％~95％工件的加工需要。

3．刀庫的選刀方式

目前，加工中心刀庫使用的選刀方式有順序選刀和任意選刀兩種

順序選刀是在加工之前，將加工零件所需刀具按照工藝要求依次插入刀庫的刀套中，順序不能有差錯(cuò)。加工時(shí)按順序調(diào)刀。加工不同的工件時(shí)必須重新調(diào)整刀庫中的刀具順序，因而操作十分繁瑣，而且加工同一工件中各工序的刀具不能重復(fù)使用。這樣就會(huì)增加刀具的數(shù)量，而且由于刀具的尺寸誤差也容易造成加工精度的不穩(wěn)定。其優(yōu)點(diǎn)是刀庫的驅(qū)動(dòng)和控制都比較簡(jiǎn)單。因此這種方式適合加工批量較大、工件品種數(shù)量較少的中、小型自動(dòng)換刀裝置。

隨著數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，目前絕大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都具有刀具任選功能。任選刀具的換刀方式可以有刀套編碼、刀具編碼和記憶等方式。刀具編碼或刀套編碼都需要在刀具或刀套安裝用于識(shí)別的編碼條，如圖2-44，一般都是根據(jù)二進(jìn)制編碼原理進(jìn)行編碼。刀具編碼選刀方式采用了一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)，并對(duì)每把刀具編碼。由于每把刀具都具有自己的代碼，因而刀具可以放在刀庫中的任何一個(gè)刀座內(nèi)，這樣不僅刀庫中的刀具可以在不同的工序中多次重復(fù)使用，而且換下的刀具也不用放回原來的刀座，這對(duì)裝刀和選刀都十分有利，刀庫的容量也可以相應(yīng)地減少。而且還可以避免由于刀具順序的差錯(cuò)所造成的事故。但是由于每把刀具上都帶有專用的編碼系統(tǒng)，使刀具的長(zhǎng)度加長(zhǎng)，制造困難，刀具剛度降低，同時(shí)使得刀庫和機(jī)械手的結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜。對(duì)于刀套

二、刀庫

刀庫是用來儲(chǔ)存加工刀具及輔助工具的，是自動(dòng)換刀裝置中最主要的部件之一。

1．刀庫的類型

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容

按刀庫的結(jié)構(gòu)形式可分為圓盤式刀庫、鏈?zhǔn)降稁旌拖湫褪降稁?。圓盤式刀庫如圖2-40，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用也較多。但因刀具采用單環(huán)排列，空間利用率低，因此出現(xiàn)了將刀具在盤中采用雙環(huán)或多環(huán)排列的形式，以增加空間利用率。但這樣使刀庫的外徑擴(kuò)大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也增大，選刀時(shí)間也長(zhǎng)。所以，圓盤式刀庫一般用于刀具容量較小的刀庫。鏈?zhǔn)降稁烊鐖D2-41所示，適用于刀庫容量較大的場(chǎng)合。鏈的形狀可以根據(jù)機(jī)床的布局配置，也可將換刀位突出以利于換刀。當(dāng)需要增加鏈?zhǔn)降稁斓牡毒呷萘繒r(shí)，只需增加鏈條的長(zhǎng)度，在一定范圍內(nèi)，無需變更刀庫的線速度及慣量。一般刀具數(shù)量30~120把時(shí)都采用鏈?zhǔn)降稁臁Ｏ湫褪降稁斓慕Y(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，有箱型和線型兩種，如圖2-42，圖2-43。箱型刀庫一般容量比較大，刀庫的空間利用率較高，換刀時(shí)間較長(zhǎng)，往往用于加工單元式加工中心。線型刀庫容量小，一般在十幾把刀左右，多用于自動(dòng)換刀的數(shù)控車床，數(shù)控鉆床也有采用。

另外，按設(shè)置部位的不同刀庫可以分為頂置式、側(cè)置式、懸掛式和落地式等

備

注

多種類型。按交換刀具還是交換主軸，刀庫可分為普通刀庫（簡(jiǎn)稱刀庫）和主軸箱刀庫。

2．刀庫的容量

確定刀庫的容量首先要考慮加工工藝的需要。對(duì)若干種工件進(jìn)行分析表明，各種加工所必需的刀具數(shù)量是：4把銑刀可完成工件95％左右的銑削工藝，10把孔加工刀具可完成70％的鉆削工藝，因此，14把刀的容量就可完成70％以上工件的鉆銑工藝。如果從完成工件的全部加工所需的刀具數(shù)目統(tǒng)計(jì)，則80％的工件（中等尺寸，復(fù)雜程度一般）完成全部加工任務(wù)所需的刀具數(shù)為40種以下。所以對(duì)于一般的中、小型立式加工中心，配有14~30把刀具的刀庫就能夠滿足70％~95％工件的加工需要。

3．刀庫的選刀方式

目前，加工中心刀庫使用的選刀方式有順序選刀和任意選刀兩種

順序選刀是在加工之前，將加工零件所需刀具按照工藝要求依次插入刀庫的刀套中，順序不能有差錯(cuò)。加工時(shí)按順序調(diào)刀。加工不同的工件時(shí)必須重新調(diào)整刀庫中的刀具順序，因而操作十分繁瑣，而且加工同一工件中各工序的刀具不能重復(fù)使用。這樣就會(huì)增加刀具的數(shù)量，而且由于刀具的尺寸誤差也容易造成加工精度的不穩(wěn)定。其優(yōu)點(diǎn)是刀庫的驅(qū)動(dòng)和控制都比較簡(jiǎn)單。因此這種方式適合加工批量較大、工件品種數(shù)量較少的中、小型自動(dòng)換刀裝置。

隨著數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，目前絕大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都具有刀具任選功能。任選刀具的換刀方式可以有刀套編碼、刀具編碼和記憶等方式。刀具編碼或刀套編碼都需要在刀具或刀套安裝用于識(shí)別的編碼條，如圖2-44，一般都是根據(jù)二進(jìn)制編碼原理進(jìn)行編碼。刀具編碼選刀方式采用了一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)，并對(duì)每把刀具編碼。由于每把刀具都具有自己的代碼，因而刀具可以放在刀庫中的任何一個(gè)刀座內(nèi)，這樣不僅刀庫中的刀具可以在不同的工序中多次重復(fù)使用，而且換下的刀具也不用放回原來的刀座，這對(duì)裝刀和選刀都十分有利，刀庫的容量也可以相應(yīng)地減少。而且還可以避免由于刀具順序的差錯(cuò)所造成的事故。但是由于每把刀具

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上都帶有專用的編碼系統(tǒng)，使刀具的長(zhǎng)度加長(zhǎng)，制造困難，刀具剛度降低，同時(shí)使得刀庫和機(jī)械手的結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜。對(duì)于刀套編碼的方式，一把刀具只對(duì)應(yīng)一個(gè)刀套，從一個(gè)刀套中取出的刀具必須放回同一刀套中，取送刀具十分麻煩，換刀時(shí)間長(zhǎng)。因此，無論是刀具編碼還是刀套編碼都給換刀系統(tǒng)帶來麻煩。目前在加工中心上絕大多數(shù)都使用記憶式的任選換刀方式。這種方式是第一次給刀庫裝刀時(shí)，告訴控制系統(tǒng)刀庫中的每個(gè)刀套號(hào)和該刀套上的刀具號(hào)，刀具在使用中不一定被送還到原來的刀套上，但是控制系統(tǒng)仍能記住該刀具號(hào)所在的新刀套號(hào)。這種方式有利于縮短換刀、選刀時(shí)間。由于這種方式經(jīng)常改變刀具號(hào)與刀套的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以在重新啟動(dòng)機(jī)床時(shí)必須使刀庫回零，校驗(yàn)一下顯示器上顯示的內(nèi)容與實(shí)際刀具的情況。

刀庫選刀方式一般采用就近移動(dòng)原則，即無論采取哪種選刀方式，在根據(jù)程序指令把下一工序要用的刀具移到換刀位置時(shí)，都要向距離換刀最近的方向移動(dòng)，以節(jié)省選刀時(shí)間。

備

注

三、實(shí)例

這是JCS-018A加工中心的自動(dòng)換刀裝置。1．自動(dòng)換刀工作過程

（1）刀套下轉(zhuǎn)90°

本機(jī)床的刀庫位于立柱左側(cè)，刀具在刀庫中的安裝方向與主軸垂直，如圖2-45所示。換刀之前，刀庫2轉(zhuǎn)動(dòng)將待換刀具5送到換刀位置，之后把帶有刀具5的刀套4向下翻轉(zhuǎn)90°，使刀具軸線與主軸軸線平行。

（2）機(jī)械手轉(zhuǎn)75°

如K向視圖所示，在機(jī)床切削加工時(shí)，機(jī)械手1的手臂與主軸中心到換刀位置的刀具中心線的連線成75°，該位置為機(jī)械手的原始位置。機(jī)械手換刀的第一個(gè)動(dòng)作是順時(shí)針轉(zhuǎn)75°，兩手爪分別抓住刀庫上和主軸3上的刀柄。

（3）刀具松開

機(jī)械手抓住主軸刀具的刀柄后，刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)松開刀具。

（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)械手帶著兩把刀具逆時(shí)針轉(zhuǎn)180°（從K向觀察），使主軸刀具與刀庫刀具交換位置。

（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）液壓缸復(fù)位

液壓缸復(fù)位驅(qū)動(dòng)機(jī)械手逆時(shí)針轉(zhuǎn)180°的液壓缸復(fù)位，機(jī)械手無動(dòng)作。

（9）機(jī)械手反轉(zhuǎn)75°

機(jī)械手反轉(zhuǎn)75°，回到原始位置。

（10）刀套上轉(zhuǎn) 90°

刀套帶著刀具向上翻轉(zhuǎn)90°，為下一次選刀做準(zhǔn)備。2．機(jī)械手傳動(dòng)過程

本機(jī)床上使用的換刀機(jī)械手為雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手。圖2-46為機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖，它是目前加工中心上用得較多的一種。這種機(jī)械手的拔刀、插刀動(dòng)作大都由油缸完成。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求可以采取“油缸動(dòng)、活塞固定”或“活塞動(dòng)、油缸

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固定”的結(jié)構(gòu)形式。它的手臂的回轉(zhuǎn)動(dòng)作通過活塞帶動(dòng)齒條齒輪傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，并且活塞的可調(diào)行程來保證機(jī)械手臂的不同回轉(zhuǎn)角度。

3．刀庫結(jié)構(gòu)

圖2-47是本機(jī)床盤式刀庫的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。如圖a所示，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，直流伺服電動(dòng)機(jī)1接通，其運(yùn)動(dòng)經(jīng)過十字聯(lián)軸節(jié)

2、蝸桿

4、蝸輪3傳到如圖b所示的刀盤14，刀盤帶動(dòng)其上面的16個(gè)刀套13轉(zhuǎn)動(dòng)，完成選刀的工作。每個(gè)刀套尾部有一個(gè)滾子11，當(dāng)待換刀具轉(zhuǎn)到換刀位置時(shí)，滾子11進(jìn)入撥叉7的槽內(nèi)。同時(shí)氣缸5的下腔通壓縮空氣（如圖a所示），活塞桿6帶動(dòng)撥叉7上升，放開位置開關(guān)9，用以斷開相關(guān)的電路，防止刀庫、主軸等有誤動(dòng)作。如圖 b所示，撥叉 7在上升的過程中，帶動(dòng)刀套繞著銷軸 12逆時(shí)針向下翻轉(zhuǎn) 90°，從而使刀具軸線與主軸軸線平行。

刀套下轉(zhuǎn)90°后，撥叉7上升到終點(diǎn)，壓住定位開關(guān)10，發(fā)出信號(hào)使機(jī)械手抓刀。通過圖a中的螺桿8，可以調(diào)整撥叉的行程，而撥叉的行程又決定刀具軸線相對(duì)主軸軸線的位置。

備

注

第七節(jié)

輔助裝置

一、數(shù)控機(jī)床的液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)

1．?dāng)?shù)控機(jī)床中的液壓和氣動(dòng)裝置功能

液壓和氣動(dòng)裝置在數(shù)控機(jī)床中一般完成如下輔助功能

（1）自動(dòng)換刀所需的動(dòng)作。如機(jī)械手的伸、縮、回轉(zhuǎn)和擺動(dòng)以及刀具的松開和拉緊動(dòng)作。

（2）主軸的自動(dòng)松開、夾緊。

（3）機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的制動(dòng)和離合器的控制，齒輪的撥叉掛檔等。（4）機(jī)床的潤(rùn)滑、冷卻、防護(hù)罩、門的自動(dòng)開關(guān)。（5）工作臺(tái)的松開夾緊，交換工作臺(tái)的自動(dòng)交換動(dòng)作等。

（6）機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的平衡。如機(jī)床主軸箱的重力平衡、刀庫機(jī)械手的平衡等。

2．?dāng)?shù)控機(jī)床中的液壓裝置

圖2-48所示為數(shù)控車床液壓系統(tǒng)原理圖。液壓系統(tǒng)采用單向變量液壓泵，系統(tǒng)壓力調(diào)整至4MPa，由壓力表顯示。泵出口的壓力油經(jīng)過單向閥進(jìn)入控制油路。機(jī)床的卡盤夾緊與松開、夾盤夾緊力的高低壓轉(zhuǎn)換、回轉(zhuǎn)刀架的松開與夾緊、刀架刀盤的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)、尾座套筒的伸出與退回動(dòng)作都是由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的，數(shù)控系統(tǒng)的PC控制液壓系統(tǒng)中各電磁閥電磁鐵的動(dòng)作。

2位四通電磁閥1控制主軸卡盤的夾緊與松開，電磁閥2控制卡盤的高壓夾緊與低壓夾緊的轉(zhuǎn)換。當(dāng)卡盤處于正卡（也稱外卡）且在高壓夾緊狀態(tài)下，夾緊力的大小由減壓閥6來調(diào)整，由壓力表12顯示卡盤壓力。系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥6→電磁閥2（左位）→電磁閥1（左位）→液壓缸右腔，活塞桿左移，卡盤夾緊。

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這時(shí)液壓缸左腔的油液經(jīng)閥1（左位）直接回油箱。反之，系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥6→電磁閥2（左位）→電磁閥1（右位）→液壓缸左腔，活塞桿右移，卡盤松開。這時(shí)液壓缸右腔的油液經(jīng)閥1（右位）直接回油箱。當(dāng)卡盤處于正卡且在低壓夾緊狀態(tài)下，夾緊力的大小由減壓閥7來調(diào)整。系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥7→電磁閥2（右位）→電磁閥1（左位）→液壓缸右腔，卡盤夾緊。反之，系統(tǒng)壓力油經(jīng)減壓閥7→電磁2（右位）→電磁閥1（右位）→液壓缸左腔，卡盤松開。也可對(duì)刀架轉(zhuǎn)位、刀盤松開夾緊及尾座套筒動(dòng)作的控制進(jìn)行分析。

備

注

二、排屑裝置

1．排屑裝置在數(shù)控機(jī)床中的作用

切屑占用加工區(qū)域，如果不及時(shí)清除必然會(huì)覆蓋或纏繞在工件和刀具上，使自動(dòng)加工無法繼續(xù)進(jìn)行。此外，熾熱的切屑向機(jī)床或工件散發(fā)熱量，使機(jī)床或工件產(chǎn)生變形，影響加工的精度。因此迅速、有效地排除切屑對(duì)數(shù)控機(jī)床加工來說十分重要，而排屑裝置正是完成該工作的必備附屬裝置。排屑裝置的主要作用是將切屑從加工區(qū)域排出到數(shù)控機(jī)床之外。

2．排屑裝置的種類

（1）平板鏈?zhǔn)脚判佳b置，圖2-49a。該裝置以滾動(dòng)鏈輪牽引鋼質(zhì)平板鏈帶在封閉箱中運(yùn)轉(zhuǎn)，加工中的切屑落到鏈帶上而被帶出機(jī)床。這種裝置能排除各種形狀的切屑，適應(yīng)性強(qiáng)，各類機(jī)床都能采用。在車床上使用時(shí)多與機(jī)床的冷卻液箱合為一體，以簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)。

（2）刮板式排屑裝置，圖2-49b。該裝置的傳動(dòng)原理與平板鏈?zhǔn)降幕鞠嗤?，只是鏈板不同，它的鏈板帶有刮板。這種裝置常用于輸送各種材料的短小切屑，排屑能力較強(qiáng)。但因負(fù)載大而需采用較大功率的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

（3）螺旋式排屑裝置，圖2-49c。該裝置采用電動(dòng)機(jī)，經(jīng)減速裝置驅(qū)動(dòng)安裝在溝槽中的長(zhǎng)螺旋桿。螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，溝槽中的切屑即被螺旋桿推動(dòng)而連續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，最終排入切屑收集箱中。螺旋式排屑裝置占用空間小，適于安裝在機(jī)床與立柱間空隙狹小的位置上，而且它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，排屑性能良好。但這種裝置只適于沿水平或小角度傾斜直線方向排運(yùn)切屑，不能大角度傾斜、提升或轉(zhuǎn)向排屑。

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備

注

編碼的方式，一把刀具只對(duì)應(yīng)一

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個(gè)刀套，從一個(gè)刀套中取出的刀具必須放回同一刀套中，取送刀具十分麻煩，換刀時(shí)間長(zhǎng)。因此，無論是刀具編碼還是刀套編碼都給換刀系統(tǒng)帶來麻煩。目前在加工中心上絕大多數(shù)都使用記憶式的任選換刀方式。這種方式是第一次給刀庫裝刀時(shí)，告訴控制系統(tǒng)刀庫中的每個(gè)刀套號(hào)和該刀套上的刀具號(hào)，刀具在使用中不一定被送還到原來的刀套上，但是控制系統(tǒng)仍能記住該刀具號(hào)所在的新刀套號(hào)。這種方式有利于縮短換刀、選刀時(shí)間。由于這種方式經(jīng)常改變刀具號(hào)與刀套的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以在重新啟動(dòng)機(jī)床時(shí)必須使刀庫回零，校驗(yàn)一下顯示器上顯示的內(nèi)容與實(shí)際刀具的情況。

刀庫選刀方式一般采用就近移動(dòng)原則，即無論采取哪種選刀方式，在根據(jù)程序指令把下一工序要用的刀具移到換刀位置時(shí)，都要向距離換刀最近的方向移動(dòng)，以節(jié)省選刀時(shí)間。

備

注

三、實(shí)例

這是JCS-018A加工中心的自動(dòng)換刀裝置。1．自動(dòng)換刀工作過程

（1）刀套下轉(zhuǎn)90°

本機(jī)床的刀庫位于立柱左側(cè)，刀具在刀庫中的安裝方向與主軸垂直，如圖2-45所示。換刀之前，刀庫2轉(zhuǎn)動(dòng)將待換刀具5送到換刀位置，之后把帶有刀具5的刀套4向下翻轉(zhuǎn)90°，使刀具軸線與主軸軸線平行。

（2）機(jī)械手轉(zhuǎn)75°

如K向視圖所示，在機(jī)床切削加工時(shí)，機(jī)械手1的手臂與主軸中心到換刀位置的刀具中心線的連線成75°，該位置為機(jī)械手的原始位置。機(jī)械手換刀的第一個(gè)動(dòng)作是順時(shí)針轉(zhuǎn)75°，兩手爪分別抓住刀庫上和主軸3上的刀柄。

（3）刀具松開

機(jī)械手抓住主軸刀具的刀柄后，刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)松開刀具。

（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)械手帶著兩把刀具逆時(shí)針轉(zhuǎn)180°（從K向觀察），使主軸刀具與刀庫刀具交換位置。

（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）液壓缸復(fù)位

液壓缸復(fù)位驅(qū)動(dòng)機(jī)械手逆時(shí)針轉(zhuǎn)180°的液壓缸復(fù)位，機(jī)

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械手無動(dòng)作。

（9）機(jī)械手反轉(zhuǎn)75°

機(jī)械手反轉(zhuǎn)75°，回到原始位置。

（10）刀套上轉(zhuǎn) 90°

刀套帶著刀具向上翻轉(zhuǎn)90°，為下一次選刀做準(zhǔn)備。2．機(jī)械手傳動(dòng)過程

本機(jī)床上使用的換刀機(jī)械手為雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手。圖2-46為機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖，它是目前加工中心上用得較多的一種。這種機(jī)械手的拔刀、插刀動(dòng)作大都由油缸完成。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求可以采取“油缸動(dòng)、活塞固定”或“活塞動(dòng)、油缸固定”的結(jié)構(gòu)形式。它的手臂的回轉(zhuǎn)動(dòng)作通過活塞帶動(dòng)齒條齒輪傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，并且活塞的可調(diào)行程來保證機(jī)械手臂的不同回轉(zhuǎn)角度。

3．刀庫結(jié)構(gòu)

圖2-47是本機(jī)床盤式刀庫的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。如圖a所示，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，直流伺服電動(dòng)機(jī)1接通，其運(yùn)動(dòng)經(jīng)過十字聯(lián)軸節(jié)

2、蝸桿

4、蝸輪3傳到如圖b所示的刀盤14，刀盤帶動(dòng)其上面的16個(gè)刀套13轉(zhuǎn)動(dòng)，完成選刀的工作。每個(gè)刀套尾部有一個(gè)滾子11，當(dāng)待換刀具轉(zhuǎn)到換刀位置時(shí)，滾子11進(jìn)入撥叉7的槽內(nèi)。同時(shí)氣缸5的下腔通壓縮空氣（如圖a所示），活塞桿6帶動(dòng)撥叉7上升，放開位置開關(guān)9，用以斷開相關(guān)的電路，防止刀庫、主軸等有誤動(dòng)作。如圖 b所示，撥叉 7在上升的過程中，帶動(dòng)刀套繞著銷軸 12逆時(shí)針向下翻轉(zhuǎn) 90°，從而使刀具軸線與主軸軸線平行。

刀套下轉(zhuǎn)90°后，撥叉7上升到終點(diǎn)，壓住定位開關(guān)10，發(fā)出信號(hào)使機(jī)械手抓刀。通過圖a中的螺桿8，可以調(diào)整撥叉的行程，而撥叉的行程又決定刀具軸線相對(duì)主軸軸線的位置。

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第四篇：數(shù)控加工說課稿

《數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)》 數(shù)控銑床對(duì)刀操作 說課稿

實(shí)訓(xùn)中心 xx

各位評(píng)委、老師大家好！

我是來自實(shí)訓(xùn)中心的xx老師，今天，我說課的內(nèi)容是《數(shù)控銑床編程與加工 — 數(shù)控銑床對(duì)刀操作》。數(shù)控銑對(duì)刀操作是數(shù)控加工中特別重要的操作技能，是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生未來從事數(shù)控銑床操作工崗位所必須掌握的核心內(nèi)容。下面我將從教材分析、教學(xué)策略、教學(xué)過程、教學(xué)反思四個(gè)方面進(jìn)行闡述。.一.教材分析

首先要說的內(nèi)容是教材分析，本節(jié)課選自浙江省教育廳職成教教研室組編《數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)》項(xiàng)目二中的任務(wù)二。大家知道，數(shù)控銑工掌握的技能主要包括：工藝分析、數(shù)值計(jì)算、編制程序、機(jī)床準(zhǔn)備、對(duì)刀操作、程序輸入及檢驗(yàn)、零件加工等。而我們上課的學(xué)生為二年級(jí)學(xué)生，機(jī)械加工理論知識(shí)較差，對(duì)動(dòng)手操作比較感興趣，而對(duì)刀操作又是數(shù)控加工中特重要的操作技能，簡(jiǎn)單易學(xué)，還能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣及動(dòng)手操作能力，所以我選擇了數(shù)控銑床對(duì)刀操作。

2.教學(xué)目標(biāo)及重點(diǎn)與難點(diǎn)

通過對(duì)刀操作訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握試切對(duì)刀的方法，能熟練使用機(jī)床操作面板并能正確完成對(duì)刀操作，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生語言表達(dá)能力及團(tuán)隊(duì)合作能力，樹立學(xué)生安全生產(chǎn)意識(shí)。

依據(jù)教學(xué)大綱要求以及學(xué)生認(rèn)知水平，我將XY坐標(biāo)值計(jì)算做為教學(xué)重點(diǎn)，學(xué)生操作中易出錯(cuò)的（對(duì)刀操作步驟），做為教學(xué)難點(diǎn)。而對(duì)刀操作中最易出現(xiàn)斷刀及零件報(bào)廢的是在手搖操作XYZ軸坐標(biāo)時(shí)，對(duì)其方向的判斷。我將XYZ軸軸坐標(biāo)方向判斷做為關(guān)鍵點(diǎn)。

二、教法設(shè)計(jì)

1.學(xué)情分析

授課學(xué)生為數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)二年級(jí)學(xué)生，學(xué)數(shù)控專業(yè)的而且大部分為男生。由于剛開始接觸數(shù)控專業(yè)知識(shí)，好奇心強(qiáng)，喜歡動(dòng)手，有新鮮感，但基礎(chǔ)相對(duì)較差，學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)性。

2.設(shè)計(jì)理念

根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，結(jié)合我們訓(xùn)練的目的，我設(shè)計(jì)了項(xiàng)目載體、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、行動(dòng)導(dǎo)向、教學(xué)做評(píng)一體化的教學(xué)模式。始終以學(xué)生為中心，內(nèi)容貼近學(xué)情、貼近崗位、貼近技能標(biāo)準(zhǔn)。采

三、學(xué)法指導(dǎo)

基于對(duì)本課程實(shí)踐技能的要求以及對(duì)項(xiàng)目的分析，本節(jié)課采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”，對(duì)刀操作為項(xiàng)目，通過任務(wù)引入，零件展示，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)習(xí)積極性，、學(xué)生在項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)下，通過媒體展示，教師講解和示范，學(xué)生分組練習(xí)和完成任務(wù)，最后反饋小結(jié)，從而講清重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，逐步學(xué)生提高技能。整個(gè)教學(xué)過程中做到“做中教”，實(shí)現(xiàn)“教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)化，教學(xué)過程活動(dòng)化，教學(xué)評(píng)價(jià)多元化”的教學(xué)策略。在學(xué)生訓(xùn)練中我設(shè)計(jì)了3種方法，即小組討論法、操作體驗(yàn)法和反思感悟法，通過這一系列的教、學(xué)雙向活動(dòng)，讓學(xué)生理解并掌握鉗工操作的主要技能。

4、教學(xué)過程

（一）教學(xué)過程設(shè)計(jì)與教學(xué)準(zhǔn)備

本項(xiàng)目的訓(xùn)練時(shí)間我設(shè)計(jì)為180分鐘，其中：創(chuàng)設(shè)情境--任務(wù)提出15分鐘，小組討論--任務(wù)分析15分鐘、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)--任務(wù)實(shí)施110分鐘、總結(jié)反思--任務(wù)評(píng)價(jià)40分鐘。我們的實(shí)訓(xùn)安排在鉗工實(shí)訓(xùn)室，需要準(zhǔn)備的工量具有（鉆床、毛坯件、銼刀、手鋸、游標(biāo)卡尺）等。

（2）教學(xué)環(huán)節(jié)

1、安全教育：

大家都知道，在機(jī)械加工中安全是要放在首位的，但是直白的說教學(xué)生愛聽，所以我設(shè)計(jì)用兩組圖片引入，同時(shí)提出問題，引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題，最后總結(jié)安全生產(chǎn)的重要性。這樣設(shè)計(jì)的目的，是為了讓學(xué)生更直觀深刻的認(rèn)識(shí)到安全生產(chǎn)的重要性。

2、微課引入--任務(wù)提出 ：

安全教育后，我采用了信息化的教學(xué)手段，利用微課引入項(xiàng)目。微課是我?guī)е鴮W(xué)生一起錄制完成的，這樣做既鍛煉了學(xué)生也讓學(xué)生沒有距離感，易于接受。制作、播放微課的目的，一是為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，二是為了培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。微課播放完后，把L形工件展示給學(xué)生，布置任務(wù)，進(jìn)一步讓學(xué)生明確訓(xùn)練的任務(wù)和目標(biāo)。

3、分析圖樣—工藝分析：

明確任務(wù)后，我計(jì)劃將學(xué)生劃分為4小組，分組進(jìn)行分析討論，并同時(shí)提出問題，如??等（說出一個(gè)具體的問題）這樣設(shè)計(jì)是為了培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)讀圖能力和工藝分析能力；增強(qiáng)學(xué)生間的合作互助意識(shí)。

4、示范--模仿—糾錯(cuò)： 在學(xué)生自由訓(xùn)練前，我設(shè)計(jì)老師將操作方法再做一次演示，主要是鋸、銼姿勢(shì)，對(duì)要點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，然后讓幾個(gè)學(xué)生模仿，對(duì)學(xué)生做得不到位的地方及時(shí)予以糾正，加深學(xué)生的操作印象，以期達(dá)到學(xué)生掌握重點(diǎn)，突破難點(diǎn)的目的。

5、學(xué)生練習(xí)：

因?yàn)閷W(xué)生不可能馬上記住工藝的步驟，所以在學(xué)生自由訓(xùn)練之前我會(huì)再次展示工藝步驟并予以強(qiáng)調(diào)，要求學(xué)生按照正確的步驟進(jìn)行練習(xí)。在學(xué)生自由訓(xùn)練時(shí)，我會(huì)進(jìn)行巡視輔導(dǎo)。個(gè)別問題及時(shí)糾正，如果發(fā)現(xiàn)比較突出的問題，將會(huì)再次將學(xué)生集中進(jìn)行示范講解。在此環(huán)節(jié)中，通過讓學(xué)生親身感悟操作的要領(lǐng)與技巧,加上教師的及時(shí)輔導(dǎo),從而達(dá)到提高學(xué)生的操作技能,保證工件的加工精度的目的。

6、評(píng)價(jià)任務(wù)：

學(xué)生工件基本完成后，將進(jìn)行評(píng)價(jià)，我設(shè)計(jì)了以下三個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）學(xué)生自評(píng)（對(duì)照工件質(zhì)量評(píng)分表進(jìn)行自評(píng)，主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，學(xué)生更容易接受。）

（2）小組互評(píng)(個(gè)人與集體的討論，間接培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)適應(yīng)能力。)

（3）教師點(diǎn)評(píng)（以總評(píng)分考核表為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，適時(shí)的評(píng)價(jià)，可調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂訓(xùn)練的積極性。）

7、總結(jié)部分：

在訓(xùn)練結(jié)束之前，我設(shè)計(jì)了一個(gè)總結(jié)，一是讓學(xué)生總結(jié)本次訓(xùn)練后的收獲和存在的問題，二是教師對(duì)本次訓(xùn)練的紀(jì)律和任務(wù)完成情況做總結(jié)，三是要求學(xué)生填寫訓(xùn)練任務(wù)書，并布置作業(yè)。

這是我的板書設(shè)計(jì)。

五、教學(xué)預(yù)設(shè)

尊敬的評(píng)委、老師，以上就是我的《鉗工綜合訓(xùn)練-L形工件的加工》項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路。我希望在教學(xué)中通過借助“微課”這一信息化教學(xué)手段，通過采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”、“示范講解”、“操作體驗(yàn)”等教學(xué)方法，達(dá)到提高學(xué)生興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性，規(guī)范學(xué)生操作，提高學(xué)生綜合技能的目的，真正實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，做中教，做中學(xué)。

謝謝！

第五篇：數(shù)控加工報(bào)告

一．實(shí)踐目的

1．理解數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及組成，數(shù)控機(jī)床工作的原理。

2．掌握數(shù)控銑床和加工中心的基本操作，綜合運(yùn)用數(shù)控加工工藝知識(shí)，手工編制一定的復(fù)雜的加工程序，并獨(dú)立完成數(shù)控機(jī)床的工作調(diào)整，加工出合格的零件。二．基本要求

1．自行閱讀數(shù)控設(shè)備的配套教材，做好實(shí)踐前的準(zhǔn)備；

2．掌握實(shí)踐設(shè)備的基本操作技術(shù)，在老師的指導(dǎo)下按規(guī)范操作數(shù)控機(jī)床； 3．制定加工工藝方案時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，注意工藝方法的創(chuàng)新； 4．在編制完加工程序后，應(yīng)認(rèn)真檢查校對(duì)，并試運(yùn)行； 5．下班前或完成加工后，整理完機(jī)床經(jīng)指導(dǎo)老師允許方能離開； 三．所用的設(shè)備，工裝，刀具及量具

1．設(shè)備：XK713型數(shù)控銑床，MCV——810型立式加工中心 2．夾具：機(jī)用平口鉗

3．刀具：立銑刀(直徑為8)及適用于上述刀具的BT40型刀柄，拉釘和夾頭。4．工量具：游標(biāo)卡尺，磁力表座，扳手，銅棒。四．實(shí)踐內(nèi)容

1．加工方法和步驟

1）把機(jī)用平口鉗裝在機(jī)床上并固定住。

2）開啟機(jī)床，先按接通鍵，過一會(huì)后，等所有指示燈都亮后在按住準(zhǔn)備鍵。3）機(jī)床回零點(diǎn)，機(jī)床開啟后要先回零點(diǎn)。

4）MDI啟動(dòng)主軸，在MDI模式下輸入M03，S1000，按循環(huán)啟動(dòng)。5）換刀，裝夾刀具和刀柄，換刀時(shí)，注意拿刀具的方式，避免被刀具刃口劃傷，換刀時(shí)手不能握住上部，防止換刀時(shí)手被吸入。6）把胚料裝在平口鉗上夾緊并用銅棒敲平。

7）對(duì)刀并設(shè)定工件坐標(biāo)原點(diǎn)即程序起點(diǎn)，先用快速運(yùn)動(dòng)，后用手輪慢慢靠近工件。對(duì)刀有兩種方式，一種是對(duì)角，另一種是對(duì)中心。對(duì)角點(diǎn)時(shí)，使刀具分別靠在工件的兩邊，并把相對(duì)坐標(biāo)的X軸和Y軸清零，記下此時(shí)機(jī)械坐標(biāo)的值，此坐標(biāo)值再減去或加上刀具半徑即得工件角點(diǎn)的坐標(biāo)。對(duì)中心時(shí)，刀具先靠在工件X軸上的一邊，把相對(duì)坐標(biāo)上的X軸清零，沿X軸移動(dòng)靠在工件的另一邊，把此時(shí)相對(duì)坐標(biāo)的值除2，把刀具移動(dòng)到所得數(shù)值上，為了方便記憶，可將X軸再次清零。同理，Y軸上也是如此。對(duì)Z軸時(shí)只要將刀具移到工件上表面即可。把對(duì)刀所得的機(jī)械坐標(biāo)值輸入到G54中，Z值輸入到刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償中。8）輸入數(shù)值，輸入刀具半徑補(bǔ)償數(shù)值和安全運(yùn)行高度。9）輸入加工程序（2）加工軌跡圖

程序中采用刀具不偏置，在畫輪廓線時(shí)往外偏置一個(gè)刀具半徑4mm。如下圖所示：

（4）加工程序

O00030；

G54 G90 G40 G49 G80;(設(shè)置工件做標(biāo)系，取消刀具偏置和刀具補(bǔ)償，取消固定循環(huán))M03 S1500;（主軸轉(zhuǎn)速1500r/min）G00 X58.5 Y0;(快速定位)G43 Z20.0 H01;（刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償）

G01 Z-3.0 F500;（進(jìn)給速度為500mm/min）G01 X58.5

Y5.9;G03 X49.5 Y14.9 R9.0； G01 X1;G02 X0 Y15.9 R1 G01 Y28.1;G03 X-9.0 Y37.1 R9.0;G01 X-46.4;G03 X-54.9 Y24.7 R9.0;G01 X-32.4 Y-31.1;G03 X-24.1 Y-36.7 R9.0;G01 X-9.0;G03 X0 Y-27.7 R9.0;G01 Y-15.9;G03 X58.5 Y-5.9 R9.0;G01 X49.5;G02 X0.0 Y26.8 R5.0;G01 Y0;G91 G28 Z20.0;（還回參考點(diǎn)）M05;（主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)）M30;（主程序結(jié)束）

五．實(shí)踐過程中需要注意的事項(xiàng) 1．X，Y，Z軸要避免過行程 2．啟動(dòng)機(jī)床后運(yùn)行程序時(shí)主軸不轉(zhuǎn)

3．當(dāng)有刀具半徑補(bǔ)償時(shí)，右補(bǔ)償時(shí)向X軸負(fù)方向會(huì)有警報(bào)

4．刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償值的存儲(chǔ)地址是H01，刀具的半徑補(bǔ)償值的存儲(chǔ)地址不能用H02，而是D02。5．在加工中心進(jìn)行鏡象加工

6．取消刀具半徑補(bǔ)償指令G40要在機(jī)床運(yùn)動(dòng)過程中才起作用。六．實(shí)踐體會(huì)

通過此次為期兩周的實(shí)習(xí)，使我進(jìn)一步了解數(shù)控加工的相關(guān)知識(shí)。1．通過認(rèn)真的實(shí)踐操作，老師的精心指導(dǎo)，讓我們加深了對(duì)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及組成，數(shù)控機(jī)床工作原理的理解。

2．掌握了數(shù)控銑床和加工中心的基本操作，綜合運(yùn)用數(shù)控加工工藝知識(shí)，手工編制一定復(fù)雜程度的加工程序，并獨(dú)立完成了數(shù)控機(jī)床的工作調(diào)整，加工出了合格的零件。

3．這次實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，培養(yǎng)了我們的動(dòng)手能力，加深了數(shù)控操作的知識(shí)，為今后參加工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。