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机电设备概论教案袁育红第一章 机电设备的分类与应用【教学目标与要求】1、掌握机电设备的分类和电梯的主要技术参数。2、了解办公自动化设备的基本类型。3、通过学习机电设备，使学员充分了解电梯的基本常识和办公自动化设备。【教学重点与难点】重点：机电设备的分类。难点：机电设备的发展过程。【教学方法】讲解法、看图分析法【教学课时】3课时【教学过程】第一节 机电设备概述一、机电设备的发展过程设备通常泛指国民经济各部门和社会领域的生产和生活物质的技术装备、设施、装饰盒仪器等。机电设备则是指应用了机械、电子技术的设备。机电设备广安应用于国民经济各行业。机电设备的技术水平，在一定程度上反映了国建工业生产的水平和能力，所以，采用先进的机电设备，管好、用好机电设备，用好机电设备，对提高企业效益，促进国民经济的发展都起着十分重要的作用。机电设备是随着科学技术的发展而不断发展的。传统的机电设备是以机械技术和电气技术应用为主的设备。为了提高机电设备的自动化程度和性能，从20世纪60年代开始，人民逐渐将机械技术与电子技术结合，以改善机械产品的性能，结果出现了许多性能优良的机电产品或设备。到了20世纪70、80年代，微电子技术或得了惊人的发展，各种功能的大规模集成电路不断涌现，导致计算机与信息技术广泛应用，这事人们主动地利用微电子技术的成果，开发新的机电产品和设备，使得机电产品或设备的发展发生了脱胎换骨的变化。机电产品或设备不再是简单的“机”和“电”相加，二是成为集机械而技术、控制技术、计算机与信息技术等为一体的全新技术产品。到了20世纪90年代，这种机电一体化技术迅猛发展，时至今日，机电一体化产品或设备已经渗透到国民经济和社会生活的各个领域。二、现代机电设备的特点（1）体积小，重量轻 机电一体化技术是原有的机械结构大大简化，如：电动缝纫机的针脚花样主要是有一块单片集成电路来控制的，而老式缝纫机的针脚花样是有350个零件构成的误差，从而使得机电设备的工作精度有很大的提高。（2）工作精度高 机电一体化技术使机械的传动部件减少，因而使机械磨损所引起的传动误差大大减少。同时还可以通过自动控制技术进行自行诊断、校正、补偿有各种干扰所造成的误差，从而使得机电设备的工作精度有很大的提高。（3）可靠性、灵敏性提高 由于采用电子元器件装置代替了机械运动构件和零部件，因而避免了机械存在的润滑、磨损、断裂等问题，使可靠性和灵敏性大幅度提高。（4）具有柔性 例如：在数控机床上，加工不同的零件时，只需重新编制程序就能实现对零件的加工，它不同于传统的机床，不需要更换工、夹具，不需要重新调整机床就能快速地从加工一种零件变化为加工另一种零件，所以适应多品种、小批量的加工要求。三、机电设备的发展趋势机电设备的发展趋势也就是机电一体化技术的发展趋势。典型的机电一体化产品数控机床的发展方向，便具有代表性。（1）高性能化趋势 高性能化包括高速度、高精度、高效率和高可靠性。（2）智能化趋势 人工智能在机电设备中的应用越来越多，例如自动变成只能话系统在数控机床上的应用。（3）系统化趋势 由于机电一体化技术在机电设备中的应用，机电设备的构成已不是简单的“机”和“电”的组合，二是有机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术、传感技术、软件技术构成的一个综合系统，个技术之间相互融合，彼此取长补短，其融合程度越高，系统就越优化，所以机电设备系统化发展，可以获得最佳性能。（4）轻量化趋势 随着机电一体化技术在机电设备中的广泛应用，机电设备正向轻量化方向发展，这是因为，构成机电设备的机械主题除了使用钢铁材料外，还广泛使用符合材料和非金属材料。加上电子装置的组装技术的进步，设备的总体尺寸也越来越小。四、机电设备的分类机电设备的种类很多，分类方法多种多样。按机电设备的用途可分为三大类：产业类机电设备、信息类机电设备、民生类机电设备。按国民经济行业分类与代码、全国工农业产品分类与代码等国家标准的分类方法分类，将机电设备分为通用机械类、通用电工类、通用、专用仪器仪表类、专用设备类四大类。这种分类方法常用于行业设备资产管理、设备类型、机电产品目录、资料手册的编目。第二节 金属切削机床金属切削机床就是利用切削、特种加工等方法主要加工金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器，它是机械制造和维修行业的主要设备，通常简称为机床。一、金属切削机床的分类金属切削机床的品种和规格繁多，对它们进行分类并编制型号，可以方便地进行区别、使用和管理。机床按照使用上的万能型程度，可以分为通用机床、专用机床和机床自动线。其中，通过机床加工范围较广，在这类机床上可以加工多种零件的不同工序。机床还可以按照自动化程度的不同，分为手动、机动、半自动和自动机床。除上述基本分类方法外，还可以按照加工精度、株洲数目，以及机床重量等进行分类，而且随着机床的不断发展，其分类方法也将不断改变。二、通用机床型号1、机床型号表示方法 （）分类代号 类代号（）通用特性、结构特性代号组代号 系代号 主参数或设计顺序号（）主轴数或第二主参数（）重大改进顺学号2、机床的类、组、系的划分及其代号位于型号首位的是金属切削机床的类，类代号用汉语拼音字母表示，如车床用c表示。如果类中还有分类，那么在类代号前加阿拉伯数字表示分类代号，其中第一分类代号数字“1”省略，例如磨床类分为m,2m,3m三类。机床的组代号和系代号用两位阿拉伯数字表示，前面的数字表示组代号，后面的数字表示系代号。每累计传感主要布局及适用范围划分为10个组，用数字09表示，每组机床按其主参数、主要结构及布局形式又分为若干个系。3、机床的通用特性代号及结构特性代号为了区别主参数相同而结构、性能不同的机床，在型号中用结构特性代号予以表示。结构特性代号用汉语拼音字母表示，它是根据各类机床的情况分别规定的，在型号中没有统一的含义。当型号中有通用特性代号时，结构特性代号排在通用特性代号之后。4、机床主参数或设计顺序号、主轴数或第二主参数机床主参数位于系代号之后。主参数的计量单位有同意规定，尺寸为mm，力为kn,功率为w。型号中主参数用折算值表示。当无法用一个主参数表示时，则在型号中用设计顺序号表示。对于多轴机床，其主轴数应以实际数值列入型号。德尔主参数一般是指最大跨距、最大工件长度、最大车削长度、最大模数及工作台面长度等。在型号中一般不予表示，如有特殊情况，也用折算值表示。5、机床的重大改进顺序号对于性能和结构布局有着重大的改进、并按新产品重新设计、试制和鉴定的机床，应在原机床型号尾部加改进顺序号，与原机床型号区别开。改进顺序号按a、b、c、汉语拼音字母的顺序选用，但“i”“o”字母不允许选用。6、机床其他特性代号其他特性代号主要用以反映各类机床的特性，如：对于数控机床，可用来反映不同的控制系统等；对于加工中心，可用以反映控制系统、自动交换主轴头、自动交换工作台等；对于柔性加工单元，可以以反映自动交换主轴箱；对于一机多能机床，可用以补充表示某些功能；对于一般机床，可以反映同一型号机床的变型等。其他特性代号，可用汉语拼音字母表示。当单个字母不够用时，可将两个字母组合起来使用，也可用阿拉伯字数表示，还可用阿拉伯数字和汉语拼音字母组合表示。三、金属切削机床的技术性能与技术规格为了能合理选择、正确使用和科学管理机床，必须很好地了解机床的技术性能和技术规格。机床的技术性能是有关机床产品质量、加工范围、生产能力及经济性能的技术经济指标，包括工艺范围、技术规格、加工精度和表面质量、生产效率、自动化程度、效率、精度保持性及维修性能等。第三节 起重设备含义：起重设备是指那些用以升降、输送物或人的机械设备的总称。广泛用于国民经济的各个部门。性质：其中机械的作业通常带有重复循环的性质。分类：起重设备分为轻小型起重设备、起重机、升降机三个基本类型。起重设备的基本参数起重设备的基本参数是说明起重机械性能和规格的暑假，是了解其中设备的主要依据。起重设备的基本参数主要由额定起重量、起升高度、跨度和轨距、幅度、额定工作速度、起重机的利用等级、起重机的载荷状况、起重机的工作级别等。电梯的分类和型号1、分类：按用途分类，电梯可分为乘客电梯、载货电梯、载货电梯和装用电梯。按速度分类，电梯可分为超速电梯、高速电梯、快速电梯、低速电梯。按驱动方式分类，可分为钢丝绳式、液压式、齿轮齿条式。按曳引电动机型式分类，可分为交流电动机电梯和直流电动机电梯。2、型号：电梯的型号有三部分组成，前面是类、组、型和改型代号，中间是主要参数代号，最后是控制方式代号。第四节 办公自动化设备办公自动化是综合运用了电子、通信文秘和行政等多学科的最新技术，从而实现了办公方式现代化。办公自动化的实现离不开办公自动化设备。1、分类：可分为计算机类设备、通信类设备和办公用机电类设备。2、打印机的常见类型：击打式打印机（针式打印机）和非击打式打印机（喷墨打印机和激光打印机）。3、传真机的常见类型:按照传真机的用途，可分为相片传真机、报纸传真机、气象传真机、文件传真机；按传真机通信时所占用的电环线路数，可分为单路传真机和多路传真机；按传真机传送色调，可分为黑白传真机和彩色传真机。4、复印机的常见类型：按照用途不同，复印机可分为办公用复印机、工程图纸复印机、彩色复印机和特殊用途复印机四种类型。按照复印方法的不同，复印机又可以分为重氮复印机、银盐复印机、静电复印机和热敏复印机。【作业】1、机电设备是是如何分类的？2、什么叫起重设备？起重设备有哪三种基本类型？3、电梯的主要技术参数有哪些？4、简述办公自动化设备的基本类型。第二章 机电设备的构成【教学目标与要求】1、掌握现代几点设备的分类及其作用，带传动类型的特点。2、了解常用控制电动机的工作原理以及齿轮泵的工作原理。3、通过学习掌握带传动的特点以及气压传动的有点，利用所学应用的工作实际当中。【教学重点与难点】1、重点：机电设备的组成及作用。2、难点：液压与气压的异同点。【教学方法】讲述法、分析法、举例法【教学课时】2课时【教学过程】现代机电设备已经渗透到人类生产和生活领域的各个方面，技术越来越先进，功能越来越强大，他们的构成也发生了很多的变化。机电设备门类多，工作原理各不相同，结构差异性大，但基本构成可以分为：机械系统；液压与气压传动系统、电控系统和动力源。第一节 机械系统一、机械系统主要包括：机体、传动机构和润滑、密封装置。1、机体：机体是指机器或机电设备的躯体，其功能是用于固定各种传动装置、驱动装置、控制装置以及执行机构等。现代机电设备对机体的要求很高，如重量轻、体积小、刚度大、精度高、外观美、操作方便，因此机体结构的合理性和材料的使用直接硬性机电设备的性能。2、传动机构（1）带传动机构类型：根据带的横截面形状，带传动可分为平带传动、v带传动、圆带传动和同步带传动。特点：两中心距较远，外廓尺寸大，结构不紧凑；过载打滑，有安全保护作用；传动比不准确，效率低；传动平稳，无噪声；结构简单，成本低，安装维护方便。（2）链传动结构构成：是有两个具有特殊齿形的链轮和一条挠性的闭合链条所组成的。特点：传动比准确，结构紧凑，承载能力大，效率高，振动和噪声大，无过载保护，但铰链易磨损，链条会伸长，易发生脱链现象。应用：主要用于要求传动比准确且两周相距较远的场合，目前广泛地应用于农业机械、轻工机械、交通运输机械、机床和国防工业各部门。3、齿轮传动类型：按齿轮轴线的相对位置关系可分为平行轴的直齿轮传动、斜齿轮传动和齿轮齿条传动；香蕉粥的锥齿轮传动，交错轴的弧齿圆柱齿轮和蜗轮蜗杆传动，此外还有认字齿轮传动、行星齿轮传动等。特点：传动比恒定，功率大，效率高，结构紧凑，制造的安装精度要求高；但精度较低的齿轮在高速运转时会产生较大的振动噪声，且不适合中心距较大的传动。（4）滚珠丝杠传动机构：螺母、丝杠、滚珠和滚珠循环装置。特点：运动稳定，动作灵敏。（5）常用变速机构分级变速机构：塔轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器变速机构及配换齿轮变速机构等。4、润滑方法及装置机械系统中作性对运动的零件，在工作时会产生摩擦。为了减少摩擦阻力，减低磨损程度，控制机械系统的温升，提高机械效率和使用寿命，必须对机械的摩擦部位进行润滑。（1）滑动轴承的润滑方式：间歇润滑和连续润滑（2）滚动轴承润滑方式：根据轴承的工作条件，采用不同的润滑方式。当周静的圆周速度小于5ms时，可有采用润滑脂或年度较高的润滑油润滑。当轴颈圆周速度大于5ms时，可以采用浸油、滴油、飞溅润滑和喷油润滑。（3）传动零件的润滑齿轮传动、蜗杆传动和链传动等因啮口过程中都存在的摩擦，所以必须进行润滑。5、密封装置对机器的结合面应采用适当的密封装置，以防润滑油流失，灰尘水分侵入。根据密封处的个零件之间是否有性对运动，可分为静密封和动密封。（1）静密封装置静密封就是密封表面与接合面无相对运动的密封，常见的有凸缘密封、箱盖密封等。常用的静密封装置有研合面密封、垫圈密封、o形圈密封盒密封胶密封。（2）旋转动密封装置类型：毛毡圈式、皮碗式、油沟式、迷宫式、混合式、挡圈式。第二节 液压与气压传动系统一、液压传动系统工作原理：液压传动是以油液为工作介质，依靠密封容器的容积变化传递运动，依靠油液的压力传递动力。组成：动力装置、执行装置、控制装置、辅助装置。特点：易于获得很大的力和力矩。易于在较大范围内实现无级变速。传送平稳，便于实现频繁换向和自动防止过载。便于采用电冶炼和控制以实现自动化。几件在油中工作，润滑好，寿命长。液压元件易于实现系统化、标准化和通用化。缺点：由于泄露不可避免，并且油有一定的可压缩性，因而传动苏比不是恒定的，不适于做定比传动。漏油会引起能量损失，这事液压传动的主要损失；此外，还有管道阻力及机械摩擦所造成的能量损失，所以液压传动的效率较低。液压系统产生故障时，不易找到原因。二、液压元件液压泵、液压缸、液压马达与控制阀。三、传动系统气压传动与控制被称之为气动技术，它是以动气压缩机为动力源，一空气为工作介质，进行能量传递和信号传递的一门技术。（1）气压传动系统的组成气源设备、执行元件、控制元件、辅助元件。（2）气压传动的特点及应用特点：气压装置结构简单、轻便，安装维护简单；抑郁标准化；是用的工作介质易取，处理方便，且不污染环境。因空气粘度小，流动是能量损失小，所以便于集中供应，远距离输送。气动动作迅速，调节容易，不存在介质变质及补充问题。具有防火、防爆、耐潮的能力，能适应多种恶劣的环境。由于空气具有较大的可压缩性，因而运动平稳行较差。因工作压力大，其输出力或力矩比液压传动控制方式小。有较大的排气噪声。应用：在汽车制造行业。在电子、半导体制造行业。在机械行业。在包装自动化方面。第三节 电气控制系统一、电动机在机电设备中使用这许多电动机，按其作用可以分为两类，一类是作为各种传动装置动力源的电动机；一类是应用在信号检测、转换、传递等方面的控制电动机。（1）电动机三相异步电动机主要由定子和转子组成。定子和转子都是由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，定子铁心上都装有三相对称绕组。转子绕组分为笼型和绕线转子型，工作时转子将产生感应电流。异步电动机的调速方法有三种，即：变极调速、变频调速和变压调速。其中变频调速方法应用越来越广泛。单相异步电动机同步电动机电动机转子转速始终与定子旋转磁场的转速相同，这类电动机称为同步电动机。同步电动机主要分三相同步电动机和微型同步电动机两大类，作为驱动与控制，机电设备中常使用同步电动机。常用电动机型号与用途二、控制电动机（1）伺服电动机伺服电动机是将输入信号转换成轴上的角位移或角速度输出，在自动控制系统中通常作为执行元件使用，又称为执行电动机。伺服电动机按使用电源的不同分为交流伺服电动机和直流伺服电动机两大类。（2）步进电动机步进电动机也叫做脉冲动电极，每当输入一个脉冲时，电动机就旋转一个固定的角度。所以它是一种吧输入电脉冲信号转换成机械为宜的执行元件。三、传感器现代信息技术的三大基础是信息的采集、传输与处理技术。1、传感器组成与分类（1）传感器组成传感器通常有敏感元件、传感元件和测量转换电路三部分组成。（2）传感器分类按被测量分类，可分为位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、流量、流速等传感器。按测量原理分类，有电阻、电容、电感、电压、光栅、热电偶、光电、超声波、光导纤维等传感器。按输入、输出特性分类，可分为线性传感器和非线性传感去。按输入信号方式分类，有开关式、模拟式、数字式传感器。2、传感器在自动检测与自动控制中的应用（1）光控电路（2）温控电路四、常用低压电器低压电器指交流1200v，直流1500v以下，用来控制欲保护供应点设备的电器。（1）胶盖刀开关刀开关是手动电气中结构最简单的一种，主要用于手动接通与断开交、直流电路，通常只作隔离开关用，也可以用于小容量三相异步电动机的直接启动。（2）熔断器式刀开关又称铁壳开关或负荷开关，适用于配电线路作电源开关。隔离开关。应急开关和短路保护用。（3）组合开关又称转换开关，是一种手动电器。（4）控制按钮是一种简单的手动电器。其结构主要由桥式双断电的动触片、静触片、按钮帽和复位弹簧组成。（5）熔断器是一种保护电器，主要由熔断体和外科组成。熔体大多由低熔点合金制成。（6）行程开关也称限位开关，它主要是按运动部件的行程和位置要求而动作的电器。（7）交流接触器主要用来远距离接通和分段交流低压电力线路以及频繁起动和控制交流电动机。（8）继电器是一种断续控制的自动切换电器，其触电接在控制电路中，用来通知和分段控制电路，从而达到对电路的控制与保护。（9）空气断路器也称自动开关或空气开关，具有欠压、失压、过载和短路保护功能。五、简单电气控制电路1、三相笼型异步电动机单相旋转接触器控制电路2、三相笼型异步电动机正反转控制电路【作业】1.现代机电设备有哪几部分组成？各有什么作用？2.常用控制电动机有几种类型？件数工作原理。3.齿轮传动的主要优点有哪些？4.热继电器在电路中起什么作用？发热元件与触电在电路中是如何连接的？第三章 机电设备应用举例【教学目标与要求】1.掌握数控机床的分类以及电梯的维护保养管理制度等。2.了解电梯的工作原理以及静电复印的基本原理。3.通过学习使学员掌握机电设备的基本理论并应用到工作实际当中。【教学重点与难点】重点：ca6140型卧式车床的组成及自动化生产线的分类。难点：电梯的维护保养。【教学方法】举例法、讲解法【教学课时】3课时【教学过程】第一节 普通车床普通车床是典型的机械结构复杂而电器控制系统简单的机电设备。一、ca6140型卧式车床概述1、车床的工艺范围它的范围很广，能完成多种多样的加工工序，加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面。2、车床的运动3、车床的总布局与组成机床的总布局体现了机床各主要不见之间的互相位置关系，以及它们之间的相对运动关系。4、车床的主要技术性能二、车床的传动系统车床的运动是有动力源通过传动系统实现的。把执行件和动力源，或者把执行件和执行件之间连接起来，这种传动联系成为传动链。分类：外联系传动链和内联系传动链1.主运动传动链主运动传动链的两端是主电动机与主轴，它的功用是把动力源的运动及动力传给主轴，使主轴带动工件旋转式实现运动，并满足机床变速和换向的需要。2.进给传动链进给传动链是实现刀具纵向或横向移动的传动链。为了缩短辅助时间和简化操作，在到家快速移动时不必脱开进给运动传动链。三、车床的主要结构1.主轴箱机场主轴箱是一个比较复杂的传动部件，其内部有多片摩擦式离合器、制动器一起操纵机构、主轴组件、变速操纵机构。2.进给箱进给箱由一下几部分组成：变换螺纹导成和进给量的变速机构、变换螺纹种类的转换机构、丝杠和光杠的转换机构以及操纵机构等。3.溜板箱溜板箱主要由以下几部分组成：双向牙嵌式离合器，以及纵向、横向机动进给和快速移动的操纵机构、开合螺母及其操纵机构、互锁机构、超越离合器和安全离合器等。四、车床的电气控制原理ca6140型车床的电气控制系统采用继电器一接触器控制方式。主轴的正反转用机械式双向多片摩擦离合器转换，主轴制动使用了摩擦轮。刀架的快速移动由快速电动及驱动。电气控制乡位于机床在左床腿内，主电动机在床身左后部，切削液泵装在右床腿处，快进电动机装在溜板箱内。五、ca1640型卧式车床的常见故障1.加工工件质量不好反映的车场故障征兆（1）车削工件时出现椭圆或棱圆。（2）车削时工件出现锥度。（3）车外圆尺寸精度达不到要求。（4）车外圆工件表面粗糙度达不到要求。（5）精车圆柱表面时出现混乱的波纹。（6）精车圆柱表面时在轴向出现有规律的波纹。（7）精车圆柱表面时在圆周上出现有规律的波纹。（8）精车外圆时，圆周表面上与主轴轴心线平行或成某一角度重复出现有规律的波纹。（9）精车外径时，圆周表面上有固定的位置有一节波纹凸起。（10）粗车外径时，主轴每一转在圆周表面上有一处振痕。（11）用小滑板移动做精车时，出现工件母线直线度降低或表面粗糙度值大。（12）工件精车端后面，出现端面振摆超差和有波纹。（13）对精车后的工件端面，在工件未松夹前，在机床上用百分表测量车刀进给运动轨迹的前半径范围内，表面直线度发生读数差值。（14）精车后的工件端面产生中凹或中凸。（15）精车大端面工件时，在致敬上每隔一定距离重复出现一次波纹。（16）精车大端面工件时，端面上出现螺旋形波纹。（17）车削螺纹时，螺距不均匀及乱问。（18）用方刀架进刀精车锥孔时呈喇叭形或表面粗糙度值大。（19）精车螺纹表面有波纹。（20）刀具重复定位精度差。方刀架回转一周后，重复定位精度不能保持在0.02mm以内。（21）用切刀车槽时产生振动，切出表面凹凸不平。2.机械系统、结构性能故障征兆（1）重切削时主轴转速低标牌上的转速，甚至发生停机现象。（2）停机后主轴有自转现象或制动时间太长。（3）主轴箱变速手柄杆指向转速数字的位置不准。（4）主轴箱某一档或几档转动噪声特别大。（5）车床纵向和横向机动进给动作不能显现。（6）方刀架上的压紧手柄压紧后，或刀具在方刀架上固紧后，小滑板丝杆手柄摇动加重，甚至转不动。（7）尾座锥孔内钻头、顶尖等定不出来或钻头等锥柄受力后在锥孔内发生转动。3.液压、润滑系统故障征兆（1）主轴箱油不供油。（2）机床的润滑不良。（3）主轴前法兰盘处漏油。（4）主轴箱手柄座轴端漏油。（5）主轴箱轴端法兰盘处漏油。（6）溜板箱轴端漏油。4.电气系统故障征兆（1）电源自动开关不能合闸。（2）主轴电动机接触器km不能吸合。（3）主轴电动机不转。(4)主轴电动机能启动，但自动空气断路器跳闸。（5）主轴电动机能启动，但转动短暂时间后又停止转动。（6）主轴电动机起动后，冷却泵不转。（7）快进电动机不转。（8）机床照明灯不亮。六、车床的维护与保养1.使用车床时必须注意的事项（1）各箱体中润滑油不得低于各油标中心，否则会因润滑不良二损坏机床。（2）所有润滑点必须按时注入干净的润滑油。（3）经常注意观察主轴箱油窗，检查是否供油，确保主轴箱及进给箱有足够的润滑油。（4）定期检查并调整v带的松紧度。（5）每天工作前应使主电动机空转lmin，随后机床各部位也作空转，是润滑油散布至各处。（6）主轴回转时在任何情况下均不得搬动变速手柄。（7）丝杆只能在车削螺纹时使用，以保养其精度及寿命。（8）使用中心架或跟刀架时，必须润滑中心架或跟刀架的支承面与工件的接触表面。（9）溜板箱增加限位碰停时，碰停环装在转向杆上，并把它固定在刀架不碰到卡盘的位置上。（10）在装夹工作前，必须先把嵌在工件中的泥砂等杂质清除掉，一面杂质嵌进滑板滑动面，加剧磨削或“咬坏”导轨。2.工具和车刀的放置工具和车刀不要放在床面上，一面碰坏导轨，如需要放的话，一般先在床面上盖上床盖板，把工具和车刀放在床盖板上。3.车床的清洁保养（1）在砂光工件时，要在工件下面的床面上用床盖板或纸盖住，并在砂光工件后，仔细擦净场面。（2）在车铸铁工件时，应在溜板上装护轨罩盖，同时要擦去切屑能够飞溅到的一段创面上的润滑油。（3）每班下班时，必须做好车床的清洁保养工作，防止切屑、砂粒或杂质进入车床导轨滑动面而把导轨“咬坏”或磨损导轨。（4）在使用切削液前，必须清除车床导轨及切削液盛盘里的垃圾；使用后，要把导轨上的切削液擦干，并加机械润滑油保养。4.车床的润滑（1）车床采用l-an46号全损号系统用油润滑。（2）溜板箱下部是储油箱，邮箱和溜板箱的润滑油在两班制的车间，约5060天更换一次，但第一次和第二次应为10天或20天更换，以便排除试车时未能洗净的污物。（3）刀架和横向丝杆用有枪加油（4）交换齿轮轴头有一油塞，每班拧动一次，使轴内的2号钙基润滑脂供应轴与套之间的润滑。（5）床位套筒和丝杆、螺母的润滑可用油枪每班加油一次。（6）丝杆、光杆及变向杆的轴颈润滑由后托架的出游吃内的羊毛线引油，每班注油一次。（7）变向机构的立轴每星期应注油一次。第二节 数控机床数控车床，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。一、数控车床数控车床又称为 cnc车床，即计算机数字控制车床，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。 数控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。二、数控车床的分类 数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进行分类。（一）按车床主轴位置分类数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。(1)立式数控车床立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。(2)卧式数控车床卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。（二）按加工零件的基本类型分：(1)卡盘式数控车床。这类车床没有尾座，适合车削盘类(含短轴类)零件。夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火卡爪(即软卡爪)。(2)顶尖式数控车床。这类车床配有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的零件及直径不太大的盘类零件。（三）按刀架数量分：(1)单刀架数控车床数控车床。一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧动转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。(2)双刀架数控车床。这类车床的双刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。（四）按功能分类：（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。(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。（五）其它分类方法:按数控系统的不同控制方式等指标，数控车床可以分很多种类，如直线控制数控车床，两主轴控制数控车床等;按特殊或专门工艺性能可分为螺纹数控车床、活塞数控车床、曲轴数控车床等多种。三、数控车床的组成结构和工作原理1、 机床结构 数控机床一般由输入输出设备、cnc装置（或称cnc单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器plc及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。、机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。、cnc单元cnc单元是数控机床的核心，cnc单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。cnc单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。输入/输出设备输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作，现通用dnc网络通讯串行通信的方式输入。输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。伺服单元伺服单元由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。驱动装置驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动， 最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，cnc装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，所以，伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。可编程控制器可编程控制器是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制， 故把称它为可编程逻辑控制器。当plc用于控制机床顺序动作时，也可称之为编程机床控制器。plc己成为数控机床不可缺少的控制装置。cnc和plc协调配合，共同完成对数控机床的控制。测量反馈装置测量装置也称反馈元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给cnc装置，供cnc装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。2、工作原理使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序; 然后将加工程序输入到数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理、 分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。3、数控车床的分类数控车床的品种和规格繁多。，一般可以用下面三种方法分类。、按控制系统分目前市面上占有率较大的有法拉克、华中、广数、西门子、三菱等、按运动方式分类点位控制数控机床点位/直线控制数控机床 连续控制数控机床、按控制方式分类按控制方式分类可以分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床。四、数控车床的使用条件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%。1. 机床位置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。2. 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。3. 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。4. 按说明书的规定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。五、典型的数控车床组成 为典型的全功能数控车床。cnc车床的主要组成部分有cnc控制、床身、主轴箱、进给运动装置、刀架、卡盘与卡爪、尾座、电源控制箱、液压和润滑系统以及其它设置。下面以典型的全功能卧式数控车床为例，简介数控车床的组成。1cnc控制系统现代数控车削控制系统中，除了具有一般的直线、圆弧插补功能外，还具有同步运行螺纹切削功能，外圆、端面、螺纹切削固定循环功能，用户宏程序功能。另外，还有一些提高加工精度的功能，如，恒线速度控制功能，刀具形状、刀具磨损和刀尖半径补偿功能，存储型螺距误差补偿功能，刀具路径模拟功能。fanuc数控车削系统以其高质低成本、高性能、较全的功能特点，在市场的占有率远远超过其他的数控系统。fanuc 0i-tbta是目前广泛使用的数控车床控制系统，它以高品质、高可靠性、高性价比在国内得到广泛应用，0i-tb可实现四轴二联动，目前多用于全功能数控车床。0i-mate ta用于二轴二联动车床。crt位于控制器面板，它允许操作员方便、直观地访问cnc程序和机床信息。通过cnc控制器屏幕，操作员可以浏览cnc程序、活动代码、刀具偏置和工件偏置、机床位置、报警信息、错误消息、主轴转速(rpm)及功率。控制器面板上控制开关、按键、按钮用于操作员对机床的手动操控。crt、控制器面板如。2进给运动装置cnc车床的两个主要进给轴是x轴和z轴。x轴用于控制横溜板，控制刀具横向进给移动，改变工件的直径；z轴用于控制拖板，会沿长度方向移动刀具来控制工件的长度。全功能cnc车床进给伺服系统，通常为高精度数字式闭环伺服系统，采用高速微处理器及软件伺服控制，采用高分辨率位置检测器进行位置检测，能实现高速、高精度的进给运动控制。闭环进给伺服系统通常采用交流伺服电机来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠又驱动刀架刀具沿导轨进给运动。各轴向运动控制分别采用单独的驱动电机、滚珠丝杠、导轨。3床身 床身用于支撑和对正机床的x轴、z轴及刀具部件。此外，床身可以吸收由于金属切削而引起的冲击与振动。床身的设计有两种方式，即平床身或斜床身。如图1-1-1，大多数全功能cnc车床采用斜床身设计，这种设计有利于切屑和冷却液从切削区落到切屑传送带。4主轴箱主轴箱包含用于旋转卡盘和工件的主轴，以及传递齿轮或皮带。主轴电机驱动主轴箱主轴，数控车床的主传动与进给传动采用了各自独立的伺服电机，使传动链变得简单、可靠。由于采用了高性能的主传动及主轴部件，cnc车床主运动具有传递功率大、刚度高、抗振性好及热变形小的优点。全功能cnc车床主轴实现无级变速控制，具有恒线速度、同步运行等控制功能。5.卡盘与卡爪卡盘安装在主轴上，并配备有一套卡爪来夹持工件。可以将卡盘设计成有两个卡爪、3个卡爪、4个卡爪、6个卡爪形式。三爪卡盘一般通过自定心沿径向对正零件。自定心卡盘的各卡爪同时夹紧和松开，可以自动找工件轴心与主轴线对齐；四个卡爪卡盘装夹工件时，通常要手动找正工件，各卡爪可以单独控制，分别实现夹紧和松开，适用于不规则零件的夹持。卡爪可以是淬硬钢(即硬卡爪)或低碳钢(即软卡爪)。硬卡爪有各种标准设计；软卡爪需要镗孔工序，以与所夹持工件的直径相匹配。与主轴相连接的夹具或可设计成弹簧夹头，弹簧夹头用于夹持棒料。棒料可以是圆形、方形或六边形等。采用了液压卡盘的数控车床，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度。6刀架数控车床都采用了自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工，大大提高了加工精度和加工效率。刀架是用于安放刀具的部件。当cnc程序需要某一把刀具时，必须将它转位到切削位置。因此，其基本功能是夹持刀具并实现刀具的快速转位，实现换刀功能。数控车床多采用自动回转刀架来夹持各种不同用途的刀具，它们可能是外圆加工刀具，也可能是内孔加工刀具，转塔刀架可以夹持4把、6把、8把、12把以至更多的刀具。回转刀架上的工位数越多，加工的工艺范围越大，但同时刀位之间的夹角越小，则在加工过程中刀具与工件的干涉越大。7尾座尾座用于支撑刚性较低的工件，如轴、长的空心铸件及小型零件等。尾座可以设计成手动操作或由cnc程序命令操作。尾座一般利用顶尖来支撑工件的一端。车床项尖有多种样式，以适用于各种车削加工的需要。最常用的顶尖是活动顶尖，它可以在轴承中旋转，从而能够减小摩擦。尾座可以沿z轴滑动并支撑工件。尾座可以由操作员手动或自动定位并紧固在床身上。顶尖是单独的部件，它要锁紧到尾座轴中。 尾座的一般设置过程如下：(1)松开锁紧螺钉；(2)将尾座滑动到需要的位置；(3)允许尾座轴回缩来装、卸工件；(4)拧紧尾座锁紧螺钉；(5)检验主轴顶尖是否对中；8.电源控制箱电源控制箱上通常安装有电源开关及各种电器元件，其中包括保险和复位按钮。为安全起见，这些元件均安装在电器控制柜内部。通常要对电源控制箱加锁以防止未得到授权的人员操作。如果需要进行电器方面的维护，需要与取得授权的人员联系。9.其它设置(1)自动棒料进给器 此配置用于减少将工件材料装卡到卡盘时的操作时间。棒料进给器的目的是在cnc加工循环结束时快速、自动地装卡棒料。(2)零件接收器零件接收器的目的是当零件被切断后快速接收到它，以避免损坏零件、刀具和(或)机床部件。此配置一般配备在棒料进给类型的车床。(3)第二刀架主刀架和第二刀架均彼此独立地工作，可以同时切削两个零件，以减小循环时间。(4)对刀器对刀器是机床上的一个传感装置，可自动标记设置中的每一把刀具。操作员可根据需要手动将刀具沿x轴和z轴方向移动到对刀器并与其接触，控制器会自动在偏置存储内存中记录此距离值。这种装置可以减少机床设置时间，提高所加工零件的质量。 (5)动力刀头此配置安装动力刀夹进行主动切削，配合主机完成铣、钻、镗等各种复杂工序，动力刀头安装在动力转塔刀架。为工件随主轴准停定位后，车削中心的动力刀具对工件直径方向铣平面和键槽、钻径向孔以及动力刀具轴向加工工件的示意图。 (6)切屑传送带切屑传送带用于将加工工件时产生的金属切屑从cnc车床的工作区运走。可减少需要清理和维护cnc车床工作区的时间。数控车削的主要加工对象 精度要求高的零件由于数控车床刚性好，制造精度高，并且能方便地进行人工补偿和自动补偿，所以能加工精度要求较高的零件，甚至可以以车代磨。数控车床刀具的运动是通过高精度插补运算和伺服驱动束实现的，并且工件的一次装夹可完成多道工序的加丁，因此提高丁加工工件的形状精度和位置精度。 表面粗糙度好的回转体数控车床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因为机床的刚性和制造精度高，还由于它具有恒线速度切削功能。使用数控车床的恒线速度切削功能，就可选用最佳线速度来切削端面，这样切出的粗糙度既小又一致。 超精密、超低表面粗糙度的零件轮廓精度要求超高和表面粗糙度超低的零件，适合于在高精度、高功能的数控车床上加工。超精加工的轮廓精度可达0.1m，表面的粗糙度可达0.02m，超精加工所用数控系统的最小设定单位应达到0.01m。超精车削零件的材质以前主要是金属，现已扩大到塑料和陶瓷。 表面形状复杂的回转体零件由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，部分车床数控装置还有某些非圆曲线插补功能，所以可以车削由任意直线和平面曲线组成的形状复杂的回转体零件和难以控制尺寸的零件，如具有封