数控铣床与普通铣床的选择.doc

山西机电职业技术学院机械工程系数控铣床与普通铣床的选择专 业： 计算机辅助设计与制造 班 级： 计辅0907班 姓 名： 刘志辉 学 号： 29230133 指导教师： 闫波、王鑫 实践单位：经纬纺织机械股份有限公司摘要随着工业生产的快速发展，人们对生产过程提出了更高的要求，然后由于控制过程及其对象更加复杂，要实现生产加工过程的理想控制就更加困难，因此，对于加工工艺的要求也更加严格。本课题以铣床为例，着重从数控铣床和普通铣床的原理、结构、功能、特性入手。在此基础上熟悉和掌握普通铣床的加工工艺及合理选择工艺参数，进而分析和研究数控机床加工工艺、参数的合理选择，从中找出两种机床的不同点与相同点，总结出它们的优、缺点。通过对比总结出数控加工工艺的特点。关键字：数控铣床；普通铣床；加工工艺；特点目 录摘要1关键字1第1章 铣床的简介31.1 定义31.2 简介31.3 发展历程3第2章 工作原理32.1 数控铣床的工作原理32.2 普通铣床的工作原理42.3 两者比较4第3章 机械结构53.1 数控铣床的机械结构53.2 普通铣床的机械结构5第4章 加工工艺的比较64.1 数控铣床加工工艺的优缺点64.2 普通铣床加工工艺的优缺点64.3 两者比较7第5章 数控铣床和普通铣床的区别综述7总结9参考文献9第1章 铣床的简介1.1 定义铣床：用铣刀在工件上加工各种表面的机床。数控铣床：数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机床。1.2 简介铣床是一种用途广泛的机床，在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、T形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面。此外，还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。简单来说，铣床就是用铣刀对工件进行铣削加工的机床1.3 发展历程铣床最早是由美国人E.惠特尼于1818年创制的卧式铣床。为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人J.R.布朗于1862年创制了第一台万能铣床，是为升降台铣床的雏形。1884年前后出现了龙门铣床。20世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的自动转换。1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。随着机械化进程不断加剧，数控编程开始广泛应用与于机床类操作，极大的释放了劳动力。数控编程铣床将逐步取代现在的人工操作。对员工要求也会越来越高，当然带来的效率也会越来越高第2章 工作原理2.1数控铣床的工作原理在铣床上，把被加工零件的工艺过程、工艺参数、以及刀具与工件的相对位移，用数控语言编写成加工程序单，然后将程序输入到数控装置，数控装置便根据数控指令控制机床的各种操作和刀具与工件的相对位移。当零件加工程序结束时，机床就会自动停止，加工出合格的零件，其过程可以分为生产过程和工艺过程。生产过程是把原材料转变为成品的全过程。工艺过程是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等。使其成为成品或半成品的过程。数控铣床加工零件时，除了手工装卸工件外，全部加工过程都是机床自动完成的，在柔性制造系统上，上下料、检测、诊断、对刀、传输、调度、管理等也都是由机床自动完成的。数控机床上实现自动加工的控制信息是加工程序，当加工对象改变时，除了相应更换刀具和解决工件装夹方式外，只要重新编写并输入该零件的加工程序便可自动加工出新的零件，不必对机床作任何复杂的调整，这样缩短了生产准备周期，给新产品的研制开发以及产品的改进、改型提供了捷径。数控铣床的自动化程度高，在一次装夹中能完成较多的表面的加工，省去了划线、多次装夹、检测等工作；另一方面是数控机床的运动速度高，空行程时间短。2.2 普通铣床的工作原理铣床工作时的主运动是铣刀的旋转运动，在大多数铣床上（如立式升降台铣床），进给运动是由工件在垂直于铣刀轴线方向的直线运动来实现的，在少数铣床上（如卧式升降台铣床），进给运动是工件的回转运动或曲线运动。为了适应加工形状和尺寸的工件，铣床具有相互垂直的三个方向上的调整移动，并可根据加工要求，在其中任何一方向实现进给运动。在铣床上，工件进给和调整刀具与工件相对位置的运动，根据机床类型不同，可由工件或分别由刀具及工件来实现。机床工作台进给手柄，在操纵时，手柄所指的方向，就是工作台进给运动的方向，操作时不易产生错误。机床的前面和左侧，各有一组按扭和手柄的复式操纵者在不同的位置上操作，工作台纵向丝扛上，有双螺母间隙调整装置，故既可逆铣有能进行顺铣，采用转速控制继电器来进行制动，能迅速使主轴停止旋转。2.3两者比较两者的主运动都是由铣刀作旋转运动，进给运动是工件作垂直于铣刀轴线方向的直线运动或回转运动。数控铣床是把被加工零件的工艺过程、工艺参数、以及刀具与工件的相对位移，用数控语言编写成加工程序单，然后将程序输入到数控装置，数控装置便根据数控指令控制机床的各种操作和刀具与工件的相对位移。普通铣床是操作工把被加工零件的工艺过程、工艺参数、以及刀具与工件的相对位移计算出来之后，是用手动对机床一步步的把零件加工出来的。第3章 机械结构3.1 数控铣床的机械结构数控铣床是机械和电子技术相结合的产物，它的机械结构随着电子控制技术在铣床上的普及应用，以及对铣床性能提出的技术要求，而逐步发展变化。从数控铣床发展史看，早期的数控铣床是对普通铣床的进给系统进行革新、改造，而后逐步发展成一种全新的 加工设备。数控铣床的机械结构，除铣床基础部件外，由下列各部分组成：主传动系统；进给系统；实现工件回转、定位装置和附件；实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、润 滑、 冷却等系统和排屑、 防护等装置；刀架或自动换刀装置(ATC)；自动托盘交换装置(APC)；特殊功能装置，如刀具破损监控、精 度检测和监控装置；为完成自动化控制功能的各种反馈信号装置及元件。铣床基础件称为铣床大件，通常是指床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台等。它是整台铣床的基础和框架。铣床的其他零部件，或者固定在基础件上，或者工作时在它的寻轨上运动。其他机械结构的组成则按铣床的功能需要选用。如一般的数控铣床除基础件外，还有主传动系统、进给系统以及液压、润滑、冷却等其他辅助装置，这是数控铣床机械结构的基本构成。3.2 普通铣床的机械结构常见的普通铣床可分为卧式和立式的升降台式铣床，除此之外 还有龙门铣床、万能工具铣床。各类升降台式铣床是安装工件的工作台可在相互垂直的三个方向上调整位置，并可在其中任一方向上实现进给运动。加工时安装铣刀的主轴仅作旋转运动，其轴线位置一般固定不变。在传动布局方面的共同点是，主轴和主变速、变向装置及其操纵机构安装在床 身内部；工作台、床鞍及升降台在三个方向的进给运动、快速移动的传动的传动装置及操纵机构则单独安装在升降台和各有关部件内部，而且进给运动由单独的电动机驱动。铣床机构由主轴部件、工作台、万能分度头。主轴部件采用三支承结构，以提高刚性，是保证机床加工精度和表面质量的关键部件；工作台的纵向进给及快速移动一般采用丝杠螺母传动副传动；万能分度头是用来扩大工艺范围，安装在铣床工作台上，被加工工件支承在分度头主轴顶尖与尾座顶尖之间或夹持在卡盘上。升降台铣床工艺范围较广泛，但其工作台支承在成悬臂状态的升降台上，不适于进行重切削及加工大型工件。第4章 加工工艺的比较4.1数控铣床加工工艺的优缺点优点：平面凸轮零件是数控铣削加工中常见的零件之一，其轮廓曲线组成不外乎直线圆弧，圆弧圆弧，圆弧非圆曲线及非圆曲线等几种，从零件图工艺分析看，本例零件是一种平面槽行凸轮，只需用两轴联动的数控铣床，凸轮槽组成几何元素之间清楚，条件充分，编程时，所需基点坐标很容易求得。从装夹方案来看，该凸轮可用等高垫块在工作台上，然后压板螺栓在凸轮的孔上压紧，不与铣刀发生干涉。确定进给路线有两种，一种是在X、Z平面内来回铣削逐渐进刀到既定深度，另一种方法是先打工艺孔到既定深度，我觉得还是选用第一种比较好，采用顺铣的方式，获得较好的表面质量。刀 具的选择和切削用量的选择，可以说是数控铣削是优势，从刀具上看，可供铣削的刀具较多，且质量和精度都非常好，特别是切削用量的选择，数控机床空运程速度快，可以提高加工时间，提高效率，同时也降低了成本。缺点：在没有工装的前提下，确定装夹安装比较麻烦，费时间，数控铣床加工的成本相对较高，对员工的技术也很高。4.2普通铣床加工工艺的优缺点优点：普通铣床结构比较简单，加工的零件不是很复杂，再同等精度下，表面质量要求不高的零件，尽量在选用普通铣床加工，经济性较好，从零件图工艺分析看，零件材料是铸铁，切削加工性能较好，确定进给路线我觉得也是选用第一种比较好，采用顺铣的方式，获得较好的表面质量。由于铣床使用旋转的多刃刀具加工工件，同时有数个刀齿参加切削，因此生产率较高，且有利于改善加工表面的表面粗糙度。在切削用量上，由于普通铣床的切削力大，因此粗加工时切削余量相对较高。缺点：铣床虽然在切削过程中，产生的切削力较大，但在结构上要求有较高的刚度和抗震性，生产效率不高，劳动强度大，零件加工的适应性不强，灵活性差，生产自动化程序不高也直接体现了加工质量不稳定。在装夹上，普通铣床要比数控铣床麻烦的多，定位也比较比较困难。在刀具的选择和切削用量的选择上，从刀具上看由于铣床使用旋转的多刃刀具加工工件，同时有数个刀齿参加切削，因此生产率较高，且有利于改善加工表面的表面粗糙度，但是刀具的转速较低，加工时间较长。4.3 两者比较数控加工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。由于数控机床比普通机床价格昂贵、加工功能强，所以在数控机床上一般安排较复杂的零件加工工序，或是在普通机床上难以完成的加工工序。数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程的编制复杂，这是因为在普通机床加工工艺中不必考虑的问题，例如工序中工步的安排、对刀点、换刀点以及走刀路线的位移等因素，在数控机床编程时必须考虑确定。第5章 数控铣床和普通铣床的区别综述在普通机床加工零件时，是用工艺规程来规定每道加工工序的操作顺序，操作者严格按工艺卡内容规定的操作顺序进行加工。而在数控机床上加工零件时，要把被加工零件的全部工艺过程、工艺参数、刀具参数和切削用量及位移参数等编制成程序，并且以数字信息的方式存储在数控系统的存储器内，以此来控制机床进行加工。由此可见，数控机床加工工艺与普通机床加工工艺原则基本相同，但由于数控加工的整个过程是自动进行的，所以又有其他特点。（1）、普通铣床是手动制作零件的工艺过程、工艺参数、以及刀具与工件的相对位移，而数控铣床是把被加工零件的工艺过程、工艺参数、以及刀具与工件的相对位移，用数控语言编写成加工程序单，然后将程序输入到数控装置，数控装置便根据数控指令控制机床的各种操作和刀具与工件的相对位移。（2）、数控控制机代替了操纵手柄、手轮。（3）、数控加工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。由于数控机床比普通机床价格昂贵、加工功能强，所以在数控机床上一般安排较复杂的零件加工工序，或是在普通机床上难以完成的加工工序。（4）、数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程的编制复杂，这是因为在普通机床加工工艺中不必考虑的问题，例如工序中工步的安排、对刀点、换刀点以及走刀路线的位移等因素，在数控机床编程时必须考虑确定。（5）、普通铣床的特点之一是工件的加工质量与操作者的技术水平，责任心直接相关，即产品质量基本上取决于操作者的素质，而且生产率低，工件几何尺寸的一致性差。而数控铣床则大不相同，只要数控加工程序正确，工艺参数、刀具、冷却方式选择合理，人为的因素（指操作者）就基本不影响产品质量。其突出的特点是成品的集合尺寸一致性好，可容易地加工形状复杂的零件（手工操作机床很难做 到或根本做不到），生产率也高很多。（6）、数控铣床适用于加工零件较复杂、精度要求高和产品更新频繁、生产周期要求高的场合，数控机床的加工成本比较高，适合在多品种、中小批量的生产的情况下采用数控机床加工总费用更为合理。若是单件生产，用数控设备就不划算，并且还要编制程序，不如普通铣床速度快，加工费用也不合理。普通铣床是通过人为计算给进量和人为分部控制每次进给过程来完成铣销操作的；数控铣床是通过事先人为编程由电脑控制整个铣销操作的自动化高精确度高。总 结通过对本课题的分析与总结，让我进一步的了解了普通铣床和数控铣床功能、特点。数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似，但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床，所以其结构也与普通铣床有很大区别。 数控铣床适用于加工零件较复杂、精度要求高和产品更新频繁、生产周期要求高的场合，数控机床的加工成本比较高，适合在多品种、中小批量的生产的情况下采用数控机床加工总费用更为合理。数控加工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。数控机床自动化程度高，精度高，质量稳定，生产效率高，周期短使用费用高等特点。普通铣床的特点之一是工件的加工质量与操作者的技术水平，责任心直接相关，即产品质量基本上取决于操作者的素质，而且生产率低，工件几何尺寸的一致性差。而单件生产，用数控铣