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数控车床 (自动化机床)
数控车床、车削中心,是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔,机床就具有广泛的加工工艺性能,可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件,具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能,并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济效果。
“CNC”是英文Computerized Numerical Control(计算机数字化控制)的缩写。数控机床是按照事先编制好的加工程序,自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等),按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单,再把这程序单中的内容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器),然后输入到数控机床的数控装置中,从而指挥机床加工零件。
这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照程序自动加工零件,而普通机床要由人来操作,我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此,数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂要求精度高的零件。
由于数控机床要按照程序来加工零件,编程人员编制好程序以后,输入到数控装置中来指挥机床工作。程序的输入是通过控制介质来的。
中文名 数控车床 外文名 CNC lathe 特    点 高性能,高精度,低噪音 领    域 机械加工 适    用 指挥机床加工零件

历史发展
数控(英文名字:Numerical Control 简称:NC)技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制,因此数控也称为计算机数控(Computerized Numerical Control ),简称CNC,国外一般都称为CNC,很少再用NC这个概念了。 它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于
数控机床


(3张)
 数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年,穿孔的金属薄片互换式数据载体问世;19世纪末,以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明;1938年,香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输,奠定了现代计算机,包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年,第一台数控机床问世,成为世界机械工业史上一件划时代的事件,推动了自动化的发展。


数控技术也叫计算机数控技术(CNC,Computerized Numerical Control),它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置,使输入操作指令的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现,均可通过计算机软件来完成,处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。


传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的,加工时用手摇动机械刀具切削金属,靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的。现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了,数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了。这就是我们说的数控加工。数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域,更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段。


选用安装
数控车床又称为 CNC车床,即计算机数字控制车床,是目前国内使用量最大,覆盖面最广的一种数控机床,约占数控机床总数的25%。数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。


数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一,它在数控机床中占有非常重要的位置,几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。


数控车床、车削中心,是一种高精度、高效率的自动化机床。它具有广泛的加工艺性能,可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能,并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济效果。合理选用数控车床,应遵循如下原则:
选用原则


1. 前期准备
确定典型零件的工艺要求、加工工件的批量,拟定数控车床应具有的功能是做好前期准备,合理选用数控车床的前提条件 满足典型零件的工艺要求 。
典型零件的工艺要求主要是零件的结构尺寸、加工范围和精度要求。根据精度要求,即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求来选择数控车床的控制精度。 根据可靠性来选择,可靠性是提高产品质量和生产效率的保证。数控机床的可靠性是指机床在规定条件下执行其功能时,长时间稳定运行而不出故障。即平均无故障时间长,即使出了故障,短时间内能恢复,重新投入使用。选择结构合理、制造精良,并已批量生产的机床。一般,用户越多,数控系统的可靠性越高。

2.机床附件及刀具选购
机床随机附件、备件及其供应能力、刀具,对已投产数控车床、车削中心来说是十分重要的。选择机床,需仔细考虑刀具和附件的配套性。


3.注重控制系统的同一性
生产厂家一般选择同一厂商的产品,至少应选购同一厂商的控制系统,这给维修工作带来极大的便利。教学单位,由于需要学生见多识广,选用不同的系统,配备各种仿真软件是明智的选择。


4.根据性能价格比来选择
做到功能、精度不闲置、不浪费,不要选择和自己需要无关的功能。


5.机床的防护
需要时,机床可配备全封闭或半封闭的防护装置、自动排屑装置。
在选择数控车床、车削中心时,应综合考虑上述各项原则。


安装方法
1. 起吊和运输
机床的起吊和就位,应使用制造厂提供的专用起吊工具,不允许采用其他方法进行。不需要专用起吊工具,应采用钢丝绳按照说明书规定部位起吊和就位。
2.基础及位置
机床应安装在牢固的基础上,位置应远离振源;避免阳光照射和热辐射;放置在干燥的地方,避免潮湿和气流的影响。机床附近若有振源,在基础四周必须设置防振沟。
通用刀架
通用刀架
3.机床的安装
机床放置于基础上,应在自由状态下找平,然后将地脚螺栓均匀地锁紧。对于普通机床,水平仪读数不超过0.04/1000mm,对于高精度的机床,水平仪不超过0.02/1000mm。在测量安装精度时,应在恒定温度下进行,测量工具需经一段定温时间后再使用。机床安装时应竭力避免使机床产生强迫变形的安装方法。机床安装时不应随便拆下机床的某些部件,部件的拆卸可能导致机床内应力的重新分配,从而影响机床精度。
4. 试运转前的准备
机床几何精度检验合格后,需要对整机进行清理。用浸有清洗剂的棉布或绸布,不得用棉纱或纱布。清洗掉机床出厂时为保护导轨面和加工面而涂的防锈油或防锈漆。清洗机床外表面上的灰尘。在各滑动面及工作面涂以机床规定使滑油。
仔细检查机床各部位是否按要求加了油,冷却箱中是否加足冷却液。机床液压站、自动间润滑装置的油是否到油位批示器规定的部位。
检查电气控制箱中各开关及元器件是否正常,各插装集成电路板是否到位。
通电启动集中润滑装轩,使各润滑部位及润滑油路中充满润滑油。做好机床各部件动作前的一切准备。
数控机床是数字控制机床的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作并加工零件。
数控机床与普通机床相比,数控机床有如下特点:
●加工精度高,具有稳定的加工质量;
●可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;
●加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间;
●机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3~5倍);
●机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;
●对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。
机床组成编辑
●主机,他是数控机床的主体,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。
●数控装置,是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。
●驱动装置,他是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。
●辅助装置,指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等。
●编程及其他附属设备,可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。
自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来,数控机床在制造工业,特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用,数控技术无论在硬件和软件方面,都有飞速发展
质量控制编辑
如果对所用的普通车床和长时间使用的车床不进行改造,仅购买新的数控车床,则会增加许多生产厂家设备方面的成本。所以生产厂家对普通车床及长时间使用的车床进行数控化改造是必经之路。
由于进行数控化改造对于改造厂家来说,较杂又乱,但如何对改造的数控机床进行质量控制则是我们一直以来需要探讨的问题,在此谈一下如何进行改造数控车床的质量控制。
普通车床数控改造分为新机改造和旧机改造,新机改造是用户购买普通车床或普通光机(指仅带床头箱和纵、横向导轨的车床),改造厂家根据其要求进行数控化改造。旧机改造是指用户将已经使用过的普通车床或数控车床进行翻新并进行数控化改造。其中旧机改造包括大修车床改造和用户旧机部件改造。在此浅谈改造数控车床在机械方面的质量控制方法、着重控制点和检验过程。
1 新机改造和旧机大修车床改造都必须经过如下相同改造
(1)更换X轴、Z轴丝杆、轴承、电机。
(2)增加电动刀架和主轴编码器。
(3)增加轴向电机的驱动装置,限制运行超程的行程开关,加装变频器(客户需要)以及为了加工和安全所需的电气部分。
(4)X轴、Z轴的丝杆两端支承面的配刮、滚珠丝杆副托架与床鞍的配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮。
(5) 据需要增加防护设施,如各向丝杆的防护罩,安全防护门,行程开关的防护装置。
2 新机改造和旧机大修车床改造的不同点
(1)新机改造的主轴和尾座部分未进行改动,主轴部分和尾座部分无须进行再改造。
(2)旧机大修车床由于经过长时间使用,导轨已磨损,为了保证大修后,能继续长时间使用而不变形,必须经过淬火工序,然后磨导轨,且磨导轨后必须保证导轨硬度≥HRC47。
(3)旧机大修车床应根据客户需要对主轴部分和尾座部分进行改造和调整。
3 新机改造和大修机床改造的精度检验是检验的重要项目
精度检验执行JB/T8324.1-1996《简式数控卧式车床 精度》。
4 新车床改造的精度质量控制如下
(1)铲刮检验。新车床改造经过对X轴、Z轴的丝杆两端支承面的进行配刮、对滚珠丝杆副托架与床鞍进行配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮等。车床的主轴、尾座部分未拆动。检验方法如下:用配合面进行涂色,相互配合面进行结合,并相对摩擦,然后对铲刮面进行铲刮点数检验,并对结合处用塞尺进行结合程度检验,其中刮研点不得低于6点/25*25mm,0.03mm的塞尺塞结合处,不入。
(2)丝杆与导轨平行度检验:装配丝杆时,丝杆与导轨的平行度必须≤0.02mm。
(3)精度检验的G1项中导轨在垂直平面内的直线度(只许凸)应由普通车床厂家进行保证,不作为重点检验项目。
(4)精度检验中的主轴部分精度G4、G5、G6项也应由普通车床厂家进行保证,不作为重点检验项目。
(5)G11项床头、尾座两顶尖的等高度由普通车床厂家进行保证,不作为改造厂家质量控制的重点项目。
5 用户大修车床改造的精度检验
由于进行了磨导轨,基准面已变动,所以精度检验中的所有项目必须进行检验,且应严格进行控制,以保证改造后的使用性能。
6 大修车床改造和新机改造的其它质量重要控制点
(1)锈蚀检查:各横、纵向导轨面,主轴、主轴法兰盘,尾座空心套。
(2)外露非油漆表面都必须采取防锈措施,如清洗干净后,用润滑脂等进行防锈检查:铲刮面、丝杆和轴承在进行装配前必须清洗干净,不得留有红丹粉、铁削和其它脏物质;电箱内侧、防护罩内侧无灰尘、脏物。
(3)渗漏检查:大修车床改造的主轴轴承和齿轮等必须保持润滑,大修车床改造和新车床改造的轴向丝杆和轴承必须有润滑,必须有冷却装置,且以上润滑和冷却中接头处,油、水箱等处都不得有渗漏现象。
(4)机床噪声、温升、转速、空运转试验:
①主轴在各种转速下连续空运转4min,其中最高转速运转时间不小于2小时。整机空运行时间≥16h,对圆弧、螺纹、外圆、端面等循环车削进行模拟空运行试验。
②主轴轴承温度稳定后,测轴承温度及温升滚动轴承:温度≤70℃,温升≤40℃;滑动轴承:温度≤60℃,温升≤30℃。
③机床噪声声压级空运转条件下≤83dB(A),且机床有无不正常尖叫、冲击声。各轴方向进给运动进行应平稳,无明显振动、颤动和爬行现象。
④机床连续空运转试验在规定连续空运转时间内,无故障,运行可靠,稳定。
(5)用户更换部件(包括机床部分的维修)的改造:由于车床更换部件的改造项目较多,主要是更换主轴轴承、轴向丝杆、轴向电机、轴向轴承和系统。
①更换主轴轴承:由于更换主轴轴承是为了保证加工外圆和端面的精度,必须在更换轴承后,先行检验主轴的噪声在无异常的情况下,整机噪声声压级不得超过83dB(A),然后进行加工精度检验,并检验加工工件的表面粗糙度。
②更换轴向丝杆检验:检验各向位置精度,确保在规定范围内,跑机运行达到轴向运行无不正常的冲击声和杂音。更换轴向电机:由于其它项目未进行改造,则检验仅对跑机运行的噪声进行检验,轴向运行无不正常的冲击声和杂音。检验其轴向反向间隙,以防在装配中由于装配引起反向差值不符合要求。
③更换轴向轴承:对于更换轴向轴承的情况,必须保证轴向的反向差值达到要求,并检查无不正常的杂音。
④更换系统检验:更换系统的情况,则仅检验系统功能,检验系统是否有报警现象,并同时检验试车螺纹是否正常(对于带编码器的车床)。:
三要素编辑
选择原则
确定三要素的基本原则;根据切削要求先确定背吃刀量ap,再查表得到进给量,,然后再经过查表通过公式计算出主切削速度U。
在许多场合我们可以通过经验数据来确定这三要素的值。
选取方法
实践证明合理切削用量的选择与机床、刀具、工件及工艺等多种因素有关。合理选择加工用量的方法如下:
粗加工时,主要要保证较高的生产效率,故应选择较大的背吃刀量a。,较大的进给量,,切削速度U选择中低速度。
精加工时,主要保证零件的尺寸和表面精度的要求,故选择较小的背吃刀量ap,较小的进给量,.切削速度U选择较高速度。
粗加工时,一般要充分发挥机床潜力和刀具的切削能力。数控车床厂半精加工和精加工时,应重点考虑如何保证加工质量,并在此基础上尽量提高生产率。数控车床厂在选择切削用量时应保证刀具能加工完成一个零件或保证刀具的耐用度不低于一个工作班,最少也不低于半个工作班的工作时间。数控车床厂具体数值应根据机床说明书中的规定、刀具耐用度及实践经验选取。
(1)背吃刀量唧的选择。背吃刀量的选择要根据机床、夹具、月具和工件的刚度以及机床的功率来确定。在工艺系统允许的情况下,尽可能选取较大的背吃刀量。除留给以后工序的余量外,其余的粗加工余量尽可能一次切除,以使走刀次数最少。
通常在中等功率机床上,粗加工的背吃刀量为8—10 mm(单边)。数控车床厂半精加工背吃刀量为0.5—5 mm;精加工时背吃刀量为0 2-1.5 mm。
(2)进给量,的确定。进给量是指在单位时间内刀具措进给方向的。数控车床厂移动的距离。确定进给速度的原则是:当工件的质量要求能够保证时,为提高生产率,可选择较高的进给速度。数控车床厂切断、车削深孔或精车时,宜选择较低的进给速度。进给速度应与主轴转速和背吃刀量相适应。粗加工时,进给量,的选择受切削力的限制。
调试与验收编辑
数控车床的验收应按国家颁布实行的《数控卧式车床制造与验收技术要求》进行,在验收过程中,如发生争执,应以国家有关标准为依据,通过协商解决。
开箱验收
按随机装箱单和合同中特定附件清单对箱内物品逐一核对检查。并做检查记录。有如下内容:
包装箱是否完好,机床外观有无明显损坏,是锈蚀、脱漆;
有无技术资料,是否齐全;
附件品种、规格、数量;
备件品种、规格、数量;
工具品种、规格、数量;
刀具〈刀片〉品种、规格、数量;
安装附件;
电气元器件品种、规格、数量;
开机试验
机床安装调试完成后,即通知制造厂派人调试机床。试验主要有如下:
1.各种手动试验
a. 手动操作试验 试验手动操作的准确性。
b. 点动试验
c. 主轴变档试验
d. 超程试验
2.功能试验
a. 用按键、开关、人工操纵对机床进行功能试验。试验动作的灵活性、平稳性及功能的可靠性。
b. 任选一种主轴转速做主轴启动、正转、反转、停止的连续试验。操作不少于7次。
c. 主轴高、中、低转速变换试验。转速的指令值与显示值允差为±5%。
d. 任选一种进给量,在XZ轴全部行程上,连续做工作进给和快速进给试验。快速行程应大于1/2全行程。正反方和连续操作不少于7次。
e. 在X、Z轴的全部行程上,做低、中、高进给量变换试验。 转塔刀架进行各种转位夹紧试验。
f. 液压、润滑、冷却系统做密封、润滑、冷却性试验,做到不渗漏。
g. 卡盘做夹紧、松开、灵活性及可靠性试验。
h. 主轴做正转、反转、停止及变换主轴转速试验。
i. 转塔刀架进行正反方向转位试验。
j. 进给机构做低中高进给量为快速进给变换试验。
k. 试验进给坐标超程、手动数据输入、位置显示,回基准点,程序序号批示和检索、程序暂停、程序删除、址线插补、直线切削徨、锥度切削循环、螺纹切削循环、圆弧切削循环、刀具位置补偿、螺距补偿、间隙补偿等功能的可靠性、动作灵活性等。
3.空动转试验
a. 主动动机构运转试验,在最高转速段不得少于1小时,主轴轴承的温度值不超过70℃ ,温升值不超过40℃;
b. 连续空运转试验,其运动时间不少于8小时,每个循环时间不大于15分钟。每个循环终了停车,并模拟松卡工件动作,停车不超过一分钟,再继续运转。
4.负荷试验
用户准备好典型零件的图纸和毛坯,在制造厂调试人员指导下编程和输入程序,选择切削刀具和切削用量。负荷试验可按如下三步进行,粗车、重切削、精车。每一步又分单一切削和循环程序切削。每一次切削完成后检验零件已加工部位实际尺寸并与指令值进行比较,检验机床在负荷条件下的运行精度、即机床的综合加工精度,转塔刀架的转位精度。
5. 验收
机床开箱验收,功能试验,空运转试验、负荷试验完成后,加工出合格产品,即可办理验收移交手续。如有问题,制造厂应负责解决。
基本组成编辑
数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。
平行双主轴数控车床
平行双主轴数控车床
数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。
立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件车削加工。
卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。
卧式数控车床按功能可进一步分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。
(1)经济型数控车床:采用步进电动机和单片机对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的简易型数控车床。成本较低,自动化程度和功能都比较差,车削加工精度也不高,适用于要求不高的回转类零件的车削加工。
(2)普通数控车床:根据车削加工要求在结构上进行专门设计,配备通用数控系统而形成的数控车床。数控系统功能强,自动化程度和加工精度也比较高,适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴,即x轴和z轴。
车削中心
(3)车削加工中心:在普通数控车床的基础上,增加了C轴和动力头,更高级的机床还带有刀库,可控制X、Z和C三个坐标轴,联动控制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C轴和铣削动力头,这种数控车床的加工功能大大增强,除可以进行一般车削外,还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。
2.液压卡盘和液压尾架
液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件,对一般回转类零件可采用普通液压卡盘;对零件被夹持部位不是圆柱形的零件,则需要采用专用卡盘;用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。
数控轴承车床
数控轴承车床
对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件,需要采用安装在液压尾架上的活顶尖对零件尾端进行支撑,才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾架。
通用刀架
3.数控车床的刀架
数控车床可以配备两种刀架:
(1)专用刀架 由车床生产厂商自己开发,所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低,但缺乏通用性。
(2)通用刀架根据一定的通用标准(如VDI,德国工程师协会)而生产的刀架,数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。
4.铣削动力头
数控车床刀架上安装铣削动力头后可以大大扩展数控车床的加工能力。如:利用铣削动力头进行轴向钻孔和铣削轴向槽。
5.数控车床的刀具
在数控车床或车削加工中心上车削零件时,应根据车床的刀架结构和可以安装刀具的数量,合理、科学地安排刀具在刀架上的位置,并注意避免刀具在静止和工作时,刀具与机床、刀具与工件以及刀具相互之间的干涉现象。
使用条件编辑
数控车床的正常使用必须满足如下条件,机床所处位置的电源电压波动小,环境温度低于30摄示度,相对温度小于80%。
环境要求
机床的位置应远离振源、应避免阳光直接照射和热辐射的影响,避免潮湿和气流的影响。如机床附近有振源,则机床四周应设置防振沟。否则将直接影响机床的加工精度及稳定性,将使电子元件接触不良,发生故障,影响机床的可靠性。
电源要求
一般数控车床安装在机加工车间,不仅环境温度变化大,使用条件差,而且各种机电设备多,致使电网波动大。因此,安装数控车床的位置,需要电源电压有严格控制。电源电压波动必须在允许范围内,并且保持相对稳定。否则会影响数控系统的正常工作。
温度条件
数控车床的环境温度低于30摄示度,相对温度小于80%。一般来说,数控电控箱内部设有排风扇或冷风机,以保持电子元件,特别是中央处理器工作温度恒定或温度差变化很小。过高的温度和湿度将导致控制系统元件寿命降低,并导致故障增多。温度和湿度的增高,灰尘增多会在集成电路板产生粘结,并导致短路。
规范使用机床
用户在使用机床时,不允许随意改变控制系统内制造厂设定的参数。这些参数的设定直接关系到机床各部件动态特征。只有间隙补偿参数数值可根据实际情况予以调整。
用户不能随意更换机床附件,如使用超出说明书规定的液压卡盘。制造厂在设置附件时,充分考虑各项环节参数的匹配。盲目更换造成各项环节参数的不匹配,甚至造成估计不到的事故。
使用液压卡盘、液压刀架、液压尾座、液压油缸的压力,都应在许用应力范围内,不允许任意提高。
工装车床编辑
确定加工路线
加工路线是指数控机床加工过程中,刀具相对零件的运动轨迹和方向。
1.应能保证加工精度和表面粗糙要求;
2. 应尽量缩短加工路线,减少刀具空行程时间。
加工路线与加工余量的联系
在数控车床还未达到普及使用的条件下,一般应把毛坯上过多的余量,特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时,则需注意程序的灵活安排。
3 夹具安装要点
液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的,液压卡盘夹紧要点如下:首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽,卸下拉管,并从主轴后端抽出,再用搬手卸下卡盘固定螺钉,即可卸下卡盘。
结构和代码编辑
数控车程序可以分成程序开始、程序内容和程序结束三部分内容。
第一部分 程序开始部分
主要定义程序号,调出零件加工坐标系、加工刀具,启动主轴、打开冷却液等方面的内容。
数控程序
数控程序
主轴最高转速限制定义G50 S2000,设置主轴的最高转速为2000RPM,对于数控车床来说,这是一个非常重要的指令。
坐标系定义如不作特殊指明,数控系统默认G54坐标系。
返回参考点指令G28 U0,为避免换刀过程中,发生刀架与工件或夹具之间的碰撞或干涉,一个有效的方法是机床先回到X轴方向的机床参考点,并离开主轴一段安全距离。
刀具定义G0 T0808 M8,自动调8号左偏刀8号刀补,开启冷却液。
主轴转速定义G96 S150 M4,恒定线速度S功能定义,S功能使数控车床的主轴转速指令功能,有两种表达方式,一种是以r/min或rpm作为计量单位。另一种是以m/min为计量单位。数控车床的S代码必须与G96或G97配合使用才能设置主轴转速或切削速度。
G97:转速指令,定义和设置每分钟的转速。
G96:恒线速度指令,使工件上任何位置上的切削速度都是一样的。
第二部分 程序内容部分
程序内容是整个程序的主要部分,由多个程序段组成。每个程序段由若干个字组成,每个字又由地址码和若干个数字组成。常见的为G指令和M指令以及各个轴的坐标点组成的程序段,并增加了进给量的功能定义。
F功能是指进给速度的功能,数控车床进给速度有两种表达方式,一种是每转进给量,即用mm/r单位表示,主要用于车加工的进给。另一种和数控铣床相同采用每分钟进给量,即用mm/min单位表示。主要用于车铣加工中心中铣加工的进给。
第三部分 程序结尾部分
在程序结尾,需要刀架返回参考点或机床参考点,为下一次换刀的安全位置,同时进行主轴停止,关掉冷却液,程序选择停止或结束程序等动作。
回参考点指令G28U0为回X轴方向机床参考点,G0 Z300.0为回Z轴方向参考点。
停止指令M01为选择停止指令,只有当设备的选择停止开关打开时才有效;M30为程序结束指令,执行时,冷却液、进给、主轴全部停止。数控程序和数控设备复位并回到加工前原始状态,为下一次程序运行和数控加工重新开始做准备。
数控机床程序编制
一. 数控机床编程的方法
  数控机床程序编制的方法有三种:即手工编程、自动编程和
  加工中心CAD/CAM 。
  1. 手工编程
  由人工完成零件图样分析、工艺处理、数值计算、书写程序清单直到程序的输入和检验。适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件,但是,非常费时,且编制复杂零件时,容易出错。
  2. 自动编程
  使用计算机或程编机,完成零件程序的编制的过程,对于复杂的零件很方便。
  3. CAD/CAM
  利用CAD/CAM软件,实现造型及图象自动编程。最为典型的软件是Master CAM,其可以完成铣削二坐标、三坐标、四坐标和五坐标、车削、线切割的编程,此类软件虽然功能单一,但简单易学,价格较低。
  二.数控机床程序编制的内容和步骤
  1. 数控机床编程的主要内容
  分析零件图样、确定加工工艺过程、进行数学处理、编写程序清单、制作控制介质、进行程序检查、输入程序以及工件试切。
  2. 数控机床的步骤
  1) 分析零件图样和工艺处理
  根据图样对零件的几何形状尺寸,技术要求进行分析,明确加工的内容及要求,决定加工方案、确定加工顺序、设计夹具、选择刀具、确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。
  同时还应发挥数控系统的功能和数控机床本身的能力,正确选择对刀点,切入方式,尽量减少诸如换刀、转位等辅助时间。
  2) 数学处理
  编程前,根据零件的几何特征,先建立一个工件坐标系,
  数控系统的功能根据零件图纸的要求,制定加工路线,在建立的工件坐标系上,首先计算出刀具的运动轨迹。对于形状比较简单的零件(如直线和圆弧组成的零件),只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。
  3) 编写零件程序清单
  加工路线和工艺参数确定以后,根据数控系统规定的指定代码及程序段格式,编写零件程序清单。
  4) 程序输入
  5) 程序校验与首件试切
  三.数控加工程序的结构
  1. 程序的构成:由多个程序段组成。
  O0001;O(FANUC-O,AB8400-P,SINUMERIK8M-%)机能指定程序号,每个程序号对应一个加工零件。
  N010 G92 X0 Y0;分号表示程序段结束
  N020 G90 G00 X50 Y60;
  ...;可以调用子程序。
  N150 M05;
  N160 M02;
  2. 程序段格式:
  1) 字地址格式:如N020 G90 G00 X50 Y60;
  最常用的格式,现代数控机床都采用它。地址N为程序段号,地址G和数字90构成字地址为准备功能,...。
  2) 可变程序段格式:如B2000 B3000 B B6000;
  使用分割符B各开各个字,若没有数据,分割符不能省去。常见于数控线切割机床,另外,还有3B编程等格式。
  3) 固定顺序程序段格式:如00701+0;
  比较少见。其中的数据严格按照顺序和长度排列,不得有
  西门子系统控制的机器人误,上面程序段的意思是:N007 G01 X+02500 Y-13400 F15 S30 M02;
  零件图的数学处理
  零件图的数学处理主要是计算零件加工轨迹的尺寸,即计算零件加工轮廓的基点和节点的坐标,或刀具中心轮廓的基点和节点的坐标,以便编制加工程序。
  一.基点坐标的计算
  一般数控机床只有直线和圆弧插补功能。对于由直线和圆弧组成的平面轮廓,编程时数值计算的主要任务是求各基点的坐标。
  1. 基点的含义 
  构成零件轮廓的不同几何素线的交点或切点称为基点。基点可以直接作为其运动轨迹的起点或终点。
  2. 直接计算的内容
  根据填写加工程序单的要求,基点直接计算的内容有:每条运动轨迹的起点和终点在选定坐标系中的坐标,圆弧运动轨迹的圆心坐标值。
  基点直接计算的方法比较简单,一般可根据零件图样所给的已知条件用人工完成。即依据零件图样上给定的尺寸运用代数、三角、几何或解析几何的有关知识,直接计算出数值。在计算时,要注意小数点后的位数要留够,以保证足够的精度。
  二.节点坐标的计算
  对于一些平面轮廓是非圆方程曲线Y=F(X)组成,如渐开线、阿基米德螺线等,只能用能够加工的直线和圆弧去逼近它们。这时数值计算的任务就是计算节点的坐标。
  1. 节点的定义
  当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件时,在加工程序的编制工作中,常用多个直线段或圆弧去近似代替非圆曲线,这称为拟合处理。拟合线段的交点或切点称为节点。
  2. 节点坐标的计算
  节点坐标的计算难度和工作量都较大,故常通过计算机完成,必要时也可由人工计算,常用的有直线逼近法(等间距法、等步长法、和等误差法)和圆弧逼近法。
  有人用AutoCAD绘图,然后捕获坐标点,在精度允许的范围内,
  发那科数控系统也是一个简易而有效的方法.
  培养目标:
  本专业培养学生从事数控加工、机械产品设计与制造、生产技术管理方面的高等工程技术应用型人才。要求学生能在生产现场从事产品制造、开发工作,或在技术部门从事工艺、管理工作。主要培养学生数控编程、加工及数控车床、数控铣床、数控加工中心及其它数控设备的操作维修、维护方面的理论知识和专业知识。并能获得国家劳动和社会保障部颁发的数控工艺员技术等级证书,车钳工等级证书。
  主干课程设置: 机械制图及计算机绘图,工程力学,机械设计,单片机原理及接口技术,机械制造技术基础,电工电子基础,电气控制技术,数控机床控制技术和系统,数控机床原理及应用,数控机床编程与操作,CAD/CAM技术,机床夹具,数控机床维修技术。AUTOCAD平面绘图,MASTERCAM三维设计,PRO/E实体造型。以及金工实训,车钳工实训,数控车实训 。
  就业情况:
  本专业毕业生主要面向珠三角外资大中型企事业单位及国有企事业单位的操作、销售、工艺、设备维护等部门,主要培养数控机床操作人员、数控编程工艺人员、NC数控编程、数控设备维修人员、数控设备营销人员。此外还能从事CAD/CAM软件应用,数控系统或设备的销售与技术服务工作,数控设备的安装调试及维护,以及车间生产组织与管理等工作.NC数控编程,
  
编程技巧编辑
科学技术的发展,导致产品更新换代的加快和人们需求的多样化,产品的生产也趋向种类多样化、批量中小型化。为适应这一变化,数控(NC)设备在企业中的作用愈来愈大。我校作为国家级重点职校,为顺应时代潮流,重点建设数控专业,选购了BIEJING-FANUC Power Mate O数控车床。它与普通车床相比,一个显著的优点是:对零件变化的适应性强,更换零件只需改变相应的程序,对刀具进行简单的调整即可做出合格的零件,为节约成本赢得先机。但是,要充分发挥数控机床的作用,不仅要有良好的硬件,(如:优质的刀具、机床的精度等),更重要的是软件:编程,即根据不同的零件的特点,编制合理、高效的加工程序。通过多年的编程实践和教学,我摸索出一些编程技巧。
数控车床虽然加工柔性比普通车床优越,但单就某一种零件的生产效率而言,与普通车床还存在一定的差距。因此,提高数控车床的效率便成为关键,而合理运用编程技巧,编制高效率的加工程序,对提高机床效率往往具有意想不到的效果。
灵活设置参考点
BIEJING-FANUC Power Mate O数控车床共有二根轴,即主轴Z和刀具轴X。棒料中心为坐标系原点,各刀接近棒料时,坐标值减小,称之为进刀;反之,坐标值增大,称为退刀。当退到刀具开始时位置时,刀具停止,此位置称为参考点。参考点是编程中一个非常重要的概念,每执行完一次自动循环,刀具都必须返回到这个位置,准备下一次循环。因此,在执行程序前,必须调整刀具及主轴的实际位置与坐标数值保持一致。然而,参考点的实际位置并不是固定不变的,编程人员可以根据零件的直径、所用的刀具的种类、数量调整参考点的位置,缩短刀具的空行程。从而提高效率。
化零为整法
在低压电器中,存在大量的短销轴类零件,其长径比大约为2~3,直径多在3mm以下。由于零件几何尺寸较小,普通仪表车床难以装夹,无法保证质量。如果按照常规方法编程,在每一次循环中只加工一个零件,由于轴向尺寸较短,造成机床主轴滑块在床身导轨局部频繁往复,弹簧夹头夹紧机构动作频繁。长时间工作之后,便会造成机床导轨局部过度磨损,影响机床的加工精度,严重的甚至会造成机床报废。而弹簧夹头夹紧机构的频繁动作,则会导致控制电器的损坏。要解决以上问题,必须加大主轴送进长度和弹簧夹头夹紧机构的动作间隔,同时不能降低生产率。由此设想是否可以在一次加工循环中加工数个零件,则主轴送进长度为单件零件长度的数倍 ,甚至可达主轴最大运行距离,而弹簧夹头夹紧机构的动作时间间隔相应延长为原来的数倍。更重要的是,原来单件零件的辅助时间分摊在数个零件上,每个零件的辅助时间大为缩短,从而提高了生产效率。为了实现这一设想,我电脑到电脑程序设计中主程序和子程序的概念,如果将涉及零件几何尺寸的命令字段放在一个子程序中,而将有关机床控制的命令字段及切断零件的命令字段放在主程序中,每加工一个零件时,由主程序通过调用子程序命令调用一次子程序,加工完成后,跳转回主程序。需要加工几个零件便调用几次子程序,十分有利于增减每次循环加工零件的数目。通过这种方式编制的加工程序也比较简洁明了,便于修改、维护。值得注意的是,由于子程序的各项参数在每次调用中都保持不变,而主轴的坐标时刻在变化,为与主程序相适应,在子程序中必须采用相对编程语句。
减少刀具空行程
在BIEJING-FANUC Power Mate O数控车床中,刀具的运动是依靠步进电动机来带动的,尽管在程序命令中有快速点定位命令G00,但与普通车床的进给方式相比,依然显得效率不高。因此,要想提高机床效率,必须提高刀具的运行效率。刀具的空行程是指刀具接近工件和切削完毕后退回参考点所运行的距离。只要减少刀具空行程,就可以提高刀具的运行效率。(对于点位控制的数控车床,只要求定位精度较高,定位过程可尽可能快,而刀具相对工件的运动路线是无关紧要的。)在机床调整方面,要将刀具的初始位置安排在尽可能靠近棒料的地方。在程序方面,要根据零件的结构,使用尽可能少的刀具加工零件使刀具在安装时彼此尽可能分散,在很接近棒料时彼此就不会发生干涉;另一方面,由于刀具实际的初始位置已经与原来发生了变化,必须在程序中对刀具的参考点位置进行修改,使之与实际情况相符,与此同时再配合快速点定位命令,就可以将刀具的空行程控制在最小范围内从而提高机床加工效率。
优化参数,平衡刀具负荷,减少刀具磨损
市场编辑
中国是制造大国,国内数控车床市场很大。国内的数控车床生产商也都各有特点,竞争市场。这就形成了两种大概类型,一种是大型生产商,特点是质量好,价格贵;一种是小型生产商,特点是物美价廉。
随着中国的研发制造能力的不断提高,中国渐渐地从进口数控车床到出口,表明我国的数控业发展的强劲势头。
变频器的应用编辑
数控车床在启动时,电机的电流会比额定高5-6倍的,不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电 量.系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量,电机的速度是固定不变,但在实际使用过程中,有时要以较低或者较高的速度运行,因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的,而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。国内比较有名气变频器厂家有三.晶、英威腾等
刀具选择方法编辑
由于数控车床加工是一项精度高的工作,而且它的加工工序集中和零件装夹次数少,所以对所使用的数控刀具提出了更高的要求,下面东莞同力金属制品有限公司来为您介绍。
在选择数控机床加工的刀具时,应考虑以下几方面的问题:
(1)数控刀具的类型、规格和精度等级应能够满足cnc车床加工要求。
(2)精度高。为适应数控车床加工的高精度和自动换刀等要求,刀具必须具有较高的精度。
(3)可靠性高。要保证数控加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响到加工的顺利进行,要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性。精密五金加工
(4)耐用度高。数控车床加工的刀具,不论在粗加工或精加工中,都应具有比普通机床加工所用刀具更高的耐用度,以尽量减少更换或修磨刀具及对刀的次数,从而提高数控机床的加工效率和保证加工质量。
(5)断屑及排屑性能好。cnc车床加工中,断屑和排屑不像普通机床加工那样能及时由人工处理,切屑易缠绕在刀具和工件上,会损坏刀具和划伤工件已加工表面,甚至会发生伤人和设备事故,影响加工质量和机床的安全运行,所以要求刀具具有较好的断屑和排屑性能。
国家代码编辑
数控车床准备功能G代码(JB3208-83),G代码(或G指令)是在数控机床系统插补运算之前需要预先规定,为插补运算作好准备的工艺指令,如:坐标平面选择、插补方式的指定、孔加工等固定循环功能的指定等。G代码以地址G后跟两位数字组成,常用的有G00~G99,现代数控机床系统有的已扩展到三位数字。 G代码按功能类别分为模态代码和非模态代码。a、c、d、……j、k等9组,同一组对应的G代码称为模态代码,它表示组内某G代码(如c组中G17)一旦被指定,功能一直保持到出现同组其它任一代码(如G18或G19)时才失效,否则继续保持有效。所以在编下一个程序段时,若需使用同样的G代码则可省略不写,这样可以简化加工程序编制。而非模态代码只在本程序段中有效。
注:1. 凡有小写字母a,b,c,d,…指示的G代码为同一组代码,称为模态指令;
2. “#”代表如选作特殊用途,必须在程序格式说明中说明;
3. 第二栏括号中字母(d)可以被同栏中没有括号字母d所注销或代替,亦可被有括号的字母(d)所注销或代替;
4. “不指定”、“永不指定”代码分别表示在将来修订标准时,可以被指定新功能和永不指定功能;
5. 数控系统没有G53到G59、G63功能时,可以指定作其它用途。
维护保养编辑
数控车床是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔,机床就具有广泛的加工艺性能,可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件,具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能,并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。斜床身数控车床的维护保养如下分析:
为了保证斜床身数控车床的工作精度,延长使用寿命,必须对自用斜床身数控车床进行合理的维护保养工作。车床维护的好坏,直接影响工件的加工质量和生产效率。当台湾台钰精机数控车床运行500h以后,需进行一级保养。斜床身数控车床保养工作以操作工人为主,维修工人配合进行。保养时,必须首先切断电探,然后按保养内容和要求进行保养。
数控车床
数控车床
加工对象编辑
在五金加工中凡是能在普通车床上装夹的回转体零件都能在数控车床上加工。然而数控车床具有加工精度高、能做直线和圆弧插补以及在五金加工过程中能自动变速的特点,其工艺范围较普通机床宽得多。
数控车床刚性好,制造和对刀精度高,能方便和精确地进入人工补偿和自动补偿,所以,能加工尺寸精度要求较高的零件。此外数控车削的刀具运动是通过高精度插补运动和伺服驱动来实现的,再加上机床的刚性好和制造精度高,所以,它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度等形状精度要求高的零件。对于圆弧以及其他曲线轮廓,加工出的形状和图纸上所要求的几何形状的接近程度比用仿形车床要高得多。
数控车床有恒线速切削功能,所以可以选用最佳线速度来切削锥面和端面,使车削后的表面粗糙度值既小又一致,加工出表面粗糙度值小而均匀的零件。
数控车床不但能车削任何等导程的直、锥和端面螺纹,而且能车变导程与变导程之间平滑过渡的螺纹。数控车床车削螺纹时主轴转向不必像普通车床那样交替变换,它可以一刀又一刀不停顿地循环,直到完成,所以数控车床螺纹的效率很高。
优势编辑
可编程逻辑控制器(Programmable Logical Controller,简称PLC)也是一种以傲处理器为墓础的通用型自动控制装置,又称为可编程控制器(ProgrammableController,简称PC)或可编程机床控制器(Programmable Machine Controller,简称PMC),用于完成数控机床的各种逻辑运算和顺序控制,如机床启停、工件装夹、刀具更换、冷却液开关等辅助动作。PLC还接受机床操作面板的指令:一方面直接控制机床的动作;另一方面将有关指令送往CNC,用于加工过程控创。CNC系统中的PLC有内置型和独立型。内I型PLC与CNC是组合在一起设计的,又称集成型,是CNC的一部分;独立型PLC由独立的专业厂生产,又称外装型。
数控机床的操作是通过人机操作面板实现的,人机操作面板由数控面板和机床面板组成。
  数控面板是数控系统的操作面板,由显示器和手动数据抽入(Manual DataInput,简称MDI)键盘组成,又称为MD】面板。显示器的下部常设有菜单选择健,用于选择菜单。键盘除各种符号健、数字健和功能健外,还可以设!用户定义健等。操作人员可以通过键盘和显示器.实现系统管理,对数控程序及有关数据进行输入、存储和编辑修改。在加工中,屏幕可以动态地显示系统状态和故障诊断报苦等。此外,数控程序及数据还可以通过磁盘或通讯接口箱入。
  机床操作面板主要用于手动方式下对机床的操作.以及自动方式下对机床的操作或千预。其上有各种按钮与选择开关,用于机床及辅助装里的启停、加工方式选择、速度倍率选择等;还有数码管及信号显示等。中、小型数控机床的操作面板常和数控面板做成一个整体,但二者之间有明显界限。数控系统的通讯接口,如串行接口,常设且在机床操作面板上。
发展趋势编辑
进入21世纪以来,随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。总体而言,数控车床呈现以下三个发展趋势:
1. 高速、高精密化
高速、精密是机床发展永恒的目标。随着科学技术突飞猛进的发展,机电产品更新换代速度加快,对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。为满足这个复杂多变市场的需求,当前机床正向高速切削、干切削和准干切削方向发展,加工精度也在不断地提高。另一方面,电主轴和直线电机的成功应用,陶瓷滚珠轴承、高精度大导程空心内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市,也为机床向高速、精密发展创造了条件。
数控车床采用电主轴,取消了皮带、带轮和齿轮等环节,大大减少了主传动的转动惯量,提高了主轴动态响应速度和工作精度,彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题。采用电主轴结构可使主轴转速达到10000r/min以上。
直线电机驱动速度高,加减速特性好,有优越的响应特性和跟随精度。用直线电机作伺服驱动,省去了滚珠丝杠这一中间传动环节,消除了传动间隙(包括反向间隙),运动惯量小,系统刚性好,在高速下能精密定位,从而极大地提高了伺服精度。
直线滚动导轨副,由于其具有各向间隙为零和非常小的滚动摩擦,磨损小,发热可忽略不计,有非常好的热稳定性,提高了全程的定位精度和重复定位精度。通过直线电机和直线滚动导轨副的应用,可使机床的快速移动速度由10~20m/mim提高到60~80m/min,最高高达120m/min。
2.高可靠性
数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标。数控机床能否发挥其高性能、高精度和高效率,并获得良好的效益,关键取决于其可靠性的高低。
3. 数控车床设计CAD化、结构设计模块化
随着计算机应用的普及及软件技术的发展,CAD技术得到了广泛发展。CAD不仅可以替代人工完成繁琐的绘图工作,更重要的是可以进行设计方案选择和大件整机的静、动态特性分析、计算、预测及优化设计,可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。在模块化的基础上在设计阶段就可以看出产品的三维几何模型和逼真的色彩。采用CAD,还可以大大提高工作效率,提高设计的一次成功率,从而缩短试制周期,降低设计成本,提高市场竞争能力。