第二章 数控机床.ppt

自动化制造系统 1概述2数控机床3工件储运设备4工业机器人5检测与监控系统6辅助设备 思考题 2数控机床 8 2 1一般数控机床 一般数控机床通常是指数控车床 数控铣床 数控镗铣床等 它们的下述特点对其组成自动化制造系统是非常重要的 1 柔性高 2 自动化程度高3 加工精度高且质量稳定 4 生产效率较高 5 具有刀具寿命管理功能 6 具有通信功能 现代数控机床一般都具有通信接口 可以实现上层计算机与数控机床之间的通信 也可以实现几台数控机床之间的数据通信 同时还可以直接对几台数控机床进行控制 通信功能是实现DNC FMC FMS的必备条件 图8 10是数控装置的基本组成框图 图8 10中的4为数控系统 它是数控机床的核心环节 图8 10数控装置的基本组成框图 CNC系统由程序 输入输出设备 计算机数字控制装置 可编程控制器 PC或可编程逻辑控制器PLC 主轴控制单元及速度控制单元等部分组成 如图8 11所示 图8 11CNC系统框图 8 2 2加工中心 MC 加工中心的系统基本组成与一般数控机床一样 只是在此基础上增加了刀库和自动换刀装置而形成一类更复杂 但用途更广 效率更高的数控机床 加工中心配置有刀库和自动换刀装置 能在一台机床上完成车 铣 镗 钻 铰 攻螺纹 轮廓加工等多个工序的加工 加工中心机床具有工序集中 可以有效缩短调整时间和搬运时间 减少在制品库存 加工质量高等优点 因此常用于零件比较复杂 需要多工序加工 且生产批量中等的生产场合 加工中心通常是指镗铣加工中心 主要用于加工箱体及壳体类零件 工艺范围广 加工中心的刀具库通常位于远离主轴的机床侧面或顶部 加工中心刀具的存取方式有顺序方式和随机方式 刀具随机存取是最主要的方式 正确安放刀具是成功执行数控程序的基本条件 回转工作台是卧式加工中心实现主轴运动的部件 主轴的运动可作为分度运动或进给运动 回转工作台有两种结构形式 仅用于分度的回转工作台用鼠齿盘定位 分度前工作台抬起 使上 下鼠齿盘分离 分度后落下定位 上 下鼠齿盘啮合 实现机械刚性连接 用于进给运动的回转工作台用伺服电机驱动 用回转式感应同步器检测及定位 并控制回转速度 也称数控工作台 数控工作台和 X Y Z 轴及其它附加运动构成4 5轴轮廓控制 可加工复杂轮廓表面 8 2 3车削中心 车削中心比数控车床工艺范围宽 工件一次安装 几乎能完成所有表面的加工 如内 外圆表面 端面 沟槽 内 外圆及端面上的螺旋槽 非回转轴心线上的轴向孔和径向孔等 车削中心回转刀架上可安装如钻头 铣刀 铰刀 丝锥等回转刀具 它们由单独的电动机驱动 也称自驱动刀具 在车削中心上用自驱动刀具对工件的加工分为两种情况 一种是主轴分度定位后固定 对工件进行钻 铣 攻螺纹等加工 另一种是主轴运动作为一个控制轴 C轴 C轴运动和X Z 轴运动合成为进给运动 即三坐标联动 铣刀在工件表面上铣削各种形状的沟槽 凸台 平面等 车削中心回转刀架通常可装刀具12 16把 这对无人看管柔性加工来说是不够的 因此 有的车削中心装备有刀具库 刀库有筒形或链形 刀具更换和存储系统位于机床一侧 刀库和刀架间的刀具交换由机械手或专门机构进行 车削中心采用可快速更换的卡盘和卡爪 普通卡爪更换时间为5 10min 而快速更换卡盘 卡爪的时间可控制在2min以内 卡盘有3 5套快速更换卡爪 以适应不同直径的工件 如果工件直径变化很大 则需要更换卡盘 有时也采用人工在机床外部用卡盘夹持好工件 用夹持有新工件的卡盘更换已加工的工件卡盘的方法 工件 卡盘系统更换常采用自动更换装置 8 2 4电火花加工 1 电火花加工的原理与特点 电火花加工是在如图8 12所示的加工系统中进行的 加工时 脉冲电源的一极接工具电极 另一极接工件电极 两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质 常用煤油或矿物油或去离子水 中 图8 12电火花加工原理图 进行电火花加工必须具备三个条件 必须采用脉冲电源 必须采用自动进给调节装置 以保持工具电极与工件电极间微小的放电间隙 火花放电必须在具有一定绝缘强度 10 3 10 7 m 的液体介质中进行 电火花加工具有如下特点 可以加工任何高强度 高硬度 高韧性 高脆性以及高纯度的导电材料 加工时无明显机械力 适用于低刚度工件和微细结构的加工 脉冲参数可依据需要调节 可在同一台机床上进行粗加工 半精加工和精加工 电火花加工后的表面呈现的凹坑有利于储油和降低噪声 生产效率低于切削加工 放电过程有部分能量消耗在工具电极上 导致电极损耗 影响成形精度 2 电火花加工的应用 电火花加工主要用于模具生产中的型孔 型腔加工 已成为模具制造业的主导加工方法 推动了模具行业的技术进步 1 电火花成形加工 2 电火花线切割加工 3 电火花加工机床的发展趋势 电火花加工机床在提高精度和自动化程度的同时 也在向结构的小型化方向发