项目数控加工工艺基础(ppt 43页).ppt

数控加工工艺与编程基础项目-数控加工工艺基础，联，项目1数控加工工艺基础，项目2数控加工切削基础，项目1数控机床，任务1数控机床的组成和分类1。数控机床的组成和分类(1)数控机床的组成。数控机床一般由输入输出装置、数控装置、主轴、进给伺服单元和检测装置、伺服驱动和反馈装置、辅助控制装置、机床本体等部分组成，如图1.1所示。图1.1数控机床的组成，1)输入输出装置。输入装置的功能是通过输入装置向数控装置发送数控加工程序、记录在信息载体(如磁盘)上的各种参数和数据。输入方法包括磁盘、键盘、手脉冲发生器等。输出设备的功能是使数控系统能够通过显示器为操作员提供必要的信息。各类数控机床最直观的输出设备是显示器，它包括阴极射线管显示器或彩色液晶显示器。(2)数控装置。数控装置是一种特殊的计算机，通常由中央处理器、存储器、总线、输入/输出接口等组成。数控装置是整个数控机床数控系统的核心，它决定了机床数控系统功能的强弱。伺服驱动和检测装置。伺服驱动和检测装置是数控机床的关键部件，它影响数控机床的动态特性和轮廓加工精度。伺服系统包括伺服单元、伺服驱动装置(或执行器)等。它是数控系统的执行部分。其功能是将来自数控装置的脉冲信号转换成机床运动部件的运动。(4)可编程控制器和电气控制装置。可编程控制器和数控装置协调配合完成数控机床的控制，其中数控装置主要完成零件程序的编辑、插补运算、解码、位置伺服控制等与数字化操作和管理相关的功能。它接收计算机数控装置的控制代码M(辅助功能)、S(主轴转速)、T(刀具选择、换刀)等顺序动作信息，对顺序动作信息进行解码，将顺序动作信息转换成相应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作，如工件夹紧、换刀、冷却液开关等辅助动作。它还接收来自机床操作面板的指令。一方面，它直接控制机床的动作，另一方面，它向数控装置发送一些指令来控制加工过程。数控机床的可编程控制器一般分为两类：一类是内置可编程控制器，另一类是独立的可编程控制器。电气控制装置主要安装在电气控制柜内，主要用于安装机床高压控制的各种电气元件。控制柜除了为数控、伺服等弱电控制系统提供输入电源，以及短路、过载、欠压等各种电气保护外，还作为可编程控制器输出接口与机床各种辅助设备电气执行元件之间的桥梁连接。(5)检测反馈系统。检测反馈系统的功能是检测机床的实际运动速度、方向、位移和加工状态，将检测结果转换成电信号反馈给数控装置，通过比较计算实际位置和指令位置之间的偏差，并发出修正误差指令。检测反馈系统可分为半闭环和闭环。在半闭环系统中，位置检测主要采用感应同步器、磁栅、光栅、激光测距仪等。机床本体。机床本体包括机床的主要运动部件、进给(3)根据伺服系统的类型。根据伺服系统的不同类型，分为开环伺服系统数控机床、闭环伺服系统数控机床和半闭环伺服系统数控机床。此外，还有其他的分类方法，例如，根据数控系统的功能层次，可以分为：低档、中档和高档数控机床；根据轴的数量和联动轴的数量，可分为多种数控机床，如多轴联动。根据数控机床的功能，可分为经济型数控机床和全功能数控机床。2。数控车床的组成和分类，(1)数控车床的组成。数控车床一般由数控车床本体、数控系统、伺服驱动系统和辅助装置组成。即由床身、主轴箱、进给传动系统、刀架、液压系统、冷却系统和润滑系统组成。(1)数控车床床身。数控车床的主体是数控车床的机械部分，主要包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给传动机构等。(2)数控系统。数控系统是数控车床的控制核心，其主体是计算机(包括中央处理器、存储器、显像管等)。)。(3)伺服驱动系统。伺服驱动系统是数控车床切削的动力部分，主要实现主运动和进给运动，由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成。驱动装置主要包括主轴电机、进给系统步进电机或交流和DC伺服电机等。辅助设备。辅助装置是数控车床加工用的一些支撑部件，如液压和气动装置、冷却、照明、润滑、保护、排屑装置等。数控车床利用伺服电机通过滚珠丝杠传递到滑板和刀架上，连续控制刀具实现纵向(Z方向)和横向(X方向)进给运动。数控车床的主轴装有脉冲编码器，主轴的运动通过同步齿形带以1: 1的比例传递给脉冲编码器。(2)数控车床的分类。数控车床主要用于车削各种形状的轴或旋转盘面。在数控车床上，可以进行加工以钻中心孔、车削内外圆、车削端面、钻孔、镗孔、铰孔、切削槽、车削螺纹、滚花、车削锥面、车削成形面、攻丝螺纹以及高精度曲面和端面螺纹。(1)按数控系统功能分类。(a)经济型数控车床。通常采用步进电机驱动的开环伺服系统。全功能数控车床。全功能数控车床一般采用闭环或半闭环控制系统，可以控制多个坐标轴，具有高刚度、高精度和高效率的特点。(c)转向中心。其主体为全功能数控车床，配有刀库、换刀装置、分度装置、铣削动力头、机械手等。可实现多工序车铣复合加工。柔性制造中心车床。柔性制造单元车床实际上是由数控车床、机器人等组成的柔性加工单元。它可以实现工件搬运、装卸的自动化和加工调整准备的自动化。图1.2数控车床图1.3车削中心，(2)根据主轴的配置分类。(a)卧式数控车床。即主轴在水平位置的数控车床。(b)立式数控车床。也就是说，主轴在垂直位置的数控车床。此外，还有双轴车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。(3)根据数控系统控制轴号分类。由两轴控制的数控车床。机床上只有一个旋转刀架，可以实现两个坐标轴的控制。四轴数控车床。机床有两个独立的旋转刀架，可实现四轴控制。(4)其他分类方法。根据加工零件的基本类型，分为卡盘数控车床和顶尖数控车床。根据(2)控制部分(数控装置)。控制部分是数控铣床的控制核心，数控铣床实际上是机床专用计算机。它由印刷电路板、各种电子元件、显示器、键盘等组成。驱动装置。驱动装置是数控铣床执行机构的驱动部件，包括主轴电机、进给伺服电机等。辅助设备。辅助装置是指数控铣床的一些支撑部件，包括液压和气动装置、冷却和润滑系统、排屑装置等。(2)数控铣床的分类。常见的数控铣床类型主要有数控立式铣床、数控卧式铣床和数控龙门铣床。(1)数控立式铣床。数控立式铣床的主轴垂直于机床的工作台，一般采用固定立柱结构。工作台不升降，主轴箱上下移动。主轴中心线与立柱导向面之间的距离不能太大，以保证机床的刚性。(2)数控卧式铣床。数控卧式铣床的主轴与机床工作台平行。(3)数控龙门铣床。大型数控铣床一般采用对称双柱龙门铣床，适用于加工整体结构零件、大型箱体零件、大型模具等。1.4数控铣床图，1.5加工中心图，4。加工中心的组成和分类，(1)加工中心的组成。加工中心由基本部件、主轴部件、数控系统和自动换刀装置组成。加工中心能够在多个工序中加工零件，并且有一个自动换刀装置。一些加工中心配有刀库和主轴头库，可以自动更换主轴头进行水平铣削、垂直铣削、磨削和分度铣削。(2)加工中心的分类。根据换刀形式，可分为带刀库的加工中心、机械手、不带机械手的加工中心和带旋转刀架的加工中心。根据运动坐标数和控制坐标的联动数，可分为3轴2联动、3轴3联动、4轴3联动、5轴4联动和6轴5联动加工中心等。常用的分类方法是根据机床结构进行划分，一般可分为立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心和万能加工中心。(1)立式加工中心。立式加工中心是指主轴轴线处于垂直状态的加工中心。其结构形式多为固定柱型，工作台为矩形，无分度旋转功能。主要适用于加工板壳类工件，也可用于模具加工。(2)卧式加工中心。卧式加工中心是指主轴轴线处于水平状态的加工中心。一般有3 5个运动坐标，常见的是3个直线运动坐标加1个旋转运动坐标。(3)龙门加工中心。龙门加工中心的主轴大多垂直布置。除了自动换刀装置外，它们还配有可更换的轴头附件。该数控装置具有相对完整的软件功能，可用于多种用途，尤其适用于大型或复杂工件。图1.6龙门加工中心图1.7五面体加工中心和图4通用加工中心(复合加工中心)。万能加工中心又称五面体加工中心。工件安装一次后，可以完成除安装面以外的所有五个面的加工，包括侧面和顶面。有两种常见的五面加工中心：一种是主轴可以旋转90度，可以像垂直加工中心或水平加工中心一样工作。另一个是主轴不改变方向，工作台可以随工件旋转90度，完成工件五个面的加工，如图1.7所示。任务2数控加工技术1。数控加工的特点与传统加工相比，数控加工具有以下特点。(1)数控加工的优势。(1) hig(1)加工精度要求高，形状和结构复杂，特别是用数学模型描述的复杂曲线和曲面的零件，不能用普通机床加工，也不能加工，但难以保证产品质量。(2)难以测量、控制进给和控制尺寸的具有非开放内腔的壳形或盒形零件。(3)必须在一次装夹中完成铣、镗、钻、铰、攻等多道工序的零件。(2)更合适的类。(1)价格昂贵、难以获得毛坯、不允许报废的零件。这种零件在普通机床上很难加工，容易产生次品或废品。(2)在普通机床上加工时，生产效率低或劳动强度大的零件，质量难以稳定控制的零件。(3)用于改型比较和性能或功能测试的零件；多品种、多规格、单件和小批量零件。(4)在普通机床上加工需要做长期调整的零件。(3)不合适的班级。(1)生产大量零件。(2)夹紧困难或完全通过寻找确定的位置来保证零件的加工精度。(3)加工余量非常不稳定，没有数控机床自动调整零件坐标位置的在线检测系统。必须与特定工装配合的零件。3。数控加工的步骤。数控机床加工零件的工作过程如图1.8所示，主要包括：零件图纸分析、工艺加工、数值加工、程序单编制、控制介质制作、程序验证、首件试切等。数控机床的具体加工步骤如下：(1)分析图纸，确定加工工艺。(1)确定处理方案。(2)夹具设计和选择(3)加工余量选择。数控机床的加工余量等于各中间工序的加工余量之和。图1.8数控机床加工零件的工作过程，(a)尽量使用最小加工余量总和，以缩短加工时间，降低零件加工成本。应预留足够的加工余量，以确保最终加工中的加工余量能够满足图纸中规定的精度和表面粗糙度要求。加工余量应适应加工零件的尺寸。一般来说，零件越大，加工余量越大。在确定加工余量时，应考虑零件热处理引起的变化，以避免浪费产品。在确定加工余量时，应考虑加工方法和设备的刚性，以避免零件变形。合理选择加工路线。所谓加工路线是指数控机床加工过程中刀具中心运动的轨迹和方向。确定加工路线就是确定刀具运动的轨迹和方向，即编程的轨迹和运动方向。加工路线的选择一般应遵循以下原则。确保加工零件精度和表面粗糙度的要求。(二)尽可能缩短加工路线，尽可能减少换刀次数和空行程，提高生产效率。(3)有利于简化数值计算，减少程序段数，降低编程复杂度。(5)选择合适的工具。确定合理的切削量。(2)数值计算。根据零件的几何尺寸，建立坐标系，确定加工路线，计算零件粗加工和精加工时的刀具中心运动轨迹，得到刀具位置数据。对于点对点控制的数控机床，如数控钻床，一般不需要计算。只有当零件图坐标系与编程的工件坐标系不一致时，才需要进行相应的转换。对于由直线和圆弧组成的相对简单的零件加工，应计算零件轮廓的相邻几何元素的切点或交点(统称为基点)的坐标系，以获得起始位置的坐标值您可以关闭伺服驱动功能开关，切换到阴极射线管图形显示状态，在具有刀轨动态模拟显示功能的数控系统上运行编程程序，并根据报警内容和显示的刀轨或零件图形是否正确进行调试和修改。也可以通过不安装工具和工件并空转来检查和判断在程序执行期间机床的运动是否满足要求。对于更复杂的零件，第一次试切可以用自由切割材料进行，如塑料或铝。当第一片试切出现错误时，应分析原因并予以纠正。(5)大规模生产。零件程序通过验证，第一件通过试切后，可以进行正式的批量加工。一般情况下，操作人员只需装卸工件，然后按下自动循环按钮即可实现自动循环加工。由于刀具磨损等原因，需要及时检测加工零件的尺寸并对刀具进行补偿。操作人员也应注意操作，避免事故。数控技术的发展方向主要体现在以下几个方面。(1)高速。高速是指数控机床的高速切削和高速插补进给。(2)数控功能的扩展。(1