轴类零件制造 课件 项目六 主轴零件精加工设备的选择

数控车床的选择

模块1外圆磨床的选择模块2项目六主轴零件精加工设备的选择10:371最终目标：会正确选用数控车床。促成目标：1、了解数控机床的组成、分类、加工特点以及应用等基本知识。2、掌握数控车床的工艺范围、组成、分类、布局、结构特点和加工特点。3、熟悉数控车床的主要组成部件、传动系统与机械结构

。教学目标数控车床的选择

模块110:372一、案例分析10:37310:374数控车床的选择主要考虑以下三个方面：1、切削参数要满足零件的加工需要，主要有加工长度、工件回转直径、主轴转速等。表2-12、精度要满足零件的加工需要，主要有机床几何精度、传动精度、动态精度。3、生产率与工件的生产类型相适应。10:375项目LK-40床身上最大回转直径mm400床鞍上最大工件回转直径mm200最大工件长度mm750主轴转速范围r/min200～1200（200、270、300、400、600、800、900、1200）主轴孔径mm52主电机功率kW5.5刀具容量（把）4纵向拖板移动距离（Z向）mm680横向刀架移动距离（X向）mm200最小设定单位X（直径上）mmZmm0.0010.001快速移动速度X（直径上）m/minZm/min33表2-1LK40数控车床技术参数10:376二、相关知识（一）数控机床基础知识1．数控机床的定义数控机床是一个装有数控系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。

2．数控机床的组成信息载体数控装置伺服系统主机测量反馈装置数控装置由输入装置、运算器、输出装置和控制器四部分组成数控装置的基本工作过程：1）译码2）刀具补偿3）进给速度处理4）插补5）位置控制伺服系统由速度控制装置、位置控制装置、驱动伺服电机和相应的机械传动装置组成主机是数控机床的机械部分，包括床身、主轴箱、工作台、进给机构、辅助装置（如刀库液压气动装置、冷却系统和排屑装置等）数控装置用于接受读入装置输入的加工信息，经过译码处理与运算，发出相应的指令脉冲给伺服系统，控制机床各执行件按指令要求协调动作，完成零件加工。测量反馈装置是将位移的实际值检测出来，反馈给数控装置，它的检测精度决定了数控机床的加工精度。数控加工视频10:3773．数控机床的分类（1）按加工方式分类1）普通数控机床数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、数控齿轮加工机床、数控磨床等2）数控加工中心机床带有刀库和自动换刀装置的数控机床，又称多工序数控机床，简称加工中心，常见的有数控车削中心、数控镗铣加工中心。3）数控特种加工机床4）其他类型的数控机床数控电火花成形加工机床、数控电火花线切割机床、数控激光切割机床等数控三坐标测量仪、金属塑性成形类数控机床（数控折弯机数控弯管机）等10:378（2）按运动轨迹分类1）点位控制数控机床

数控系统只需要控制行程起点和终点的坐标值，而不控制运动部件的运动轨迹。如数控钻床、数控镗床、数控冲床、测量机等。2）直线控制数控机床不仅要求控制点的准确位置，而且要求控制刀具（或工作台）以一定的速度沿与坐标轴平行的方向实现进给运动，或者控制两个坐标轴实现斜线的进给运动，如简易数控车床、数控镗铣床等。3）轮廓控制数控机床能同时对两个或两个以上的坐标轴实现连续控制，即能连续控制加工轨迹，使之满足零件轮廓形状的要求。如数控铣床、数控磨床、加工中心等。10:379（3）按同时控制轴数分类1）二坐标机床

数控车床，可加工曲面回转体；某些数控镗床，二轴联动可镗铣斜面

。2）三坐标数控机床一般的数控铣床、加工中心，三轴联动可加工曲面零件

。3）二轴半坐标数控机床实为二坐标联动，第三轴做周期性等距运动

。4）多坐标数控机床四轴及四轴以上联动称为多轴联动。如五轴联动铣床，工作台除X、Y、Z三个方向可直线进给外，还可绕Z轴做旋转进给（C轴），刀具主轴可绕Y轴做摆动进给（B轴）

。10:3710（4）按伺服系统分类1）开环伺服数控机床

2）闭环伺服数控机床10:37113）半闭环伺服数控机床10:37124．数控机床的加工特点（1）加工精度高，尺寸一致性好（2）生产效率高（3）具有高度柔性（4）减轻劳动强度，且可实现一人多机操作（5）经济效益明显（6）利于生产管理现代化10:37135．数控机床的应用1）批量小而又多次生产的零件。2）几何形状复杂，加工精度高，用普通机床无法加工，或虽然能加工但很难保证加工质量的零件。3）在加工过程中必须进行多种加工，即在一次安装中要完成铣、镗、锪、铰或攻螺纹等多工序的零件。4）用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓的零件。5）切削余量大的零件。6）必须严格控制公差的零件。7）需要频繁改型的零件。8）加工过程中如果发生错误将会造成严重浪费的贵重零件。9）需全部检验的零件。10:3714（二）数控车床概述1．数控车床的工艺范围主要用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，例如内外圆柱面、圆锥面、成型回转表面及螺纹面等，还可加工高精度的曲面与端面螺纹。数控车床加工零件的尺寸精度可达IT5～IT6，表面粗糙度Ra可达1.6μm以下。2．数控车床的组成（1）主机（2）数控装置

（3）伺服驱动系统

（4）辅助装置图2-1210:3715图2-12典型卧式数控车床结构组成图10:37163．数控车床的分类1）经济型数控车床

（1）按数控系统的功能分2）全功能型数控车床

3）车削中心

4）FMC车床

（2）按主轴的配置形式分类

1）卧式数控车床

2）立式数控车床

（3）按数控系统控制的轴数分类

1）两轴控制的数控车床

2）四轴控制的数控车床10:37174．数控车床与卧式车床的结构比较1）数控车床主运动和进给运动之间没有直接的机械联系，主运动、横向进给运动、纵向进给运动分别由独立的电机驱动，每条传动链较短，结构简单；同时也能够加工各种导程的螺纹。（图）（1）主运动与进给运动的联系

2）卧式车床主运动和进给运动由一台电机驱动，它们之间存在直接的机械联系，传动链长，结构复杂，变速时需要人工调整；加工米制、模数制、英制等各种导程的螺纹，主要通过配挂轮、基本组、增倍组的配合得到。1）数控车床主轴运动有三种驱动方式：分段无级变速、带传动变速以及电机直接驱动变速；进给运动常采用步进电机、交流或直流电机通过有限级的传动副传给进给运动机构，实现工作台的直线运动或回转运动。主运动和进给运动均是无级变速方式，驱动装置后串联变速箱使驱动电机与工作轴的功率——转矩特性相匹配。（2）驱动、变速方式

10:371810:37192）卧式车床主运动（如CA6140）由电机经过皮带传动、离合器及滑移齿轮变速使得主轴获得正反方向的多级转速，而机床纵、横向运动的实现是主轴通过交换齿轮架、进给箱、溜板箱传到刀架，而纵横向不同进给量的实现主要通过进给箱中基本组、增倍组的不同组合。1）数控车床进给运动采用滚珠丝杠螺母副，摩擦力小，刚性高；刀架移动导轨常采用贴塑导轨或滚动导轨块，快速响应能力好。传动副有消隙措施，加上数控系统对误差的修正，有效地保证了反向运动精度。（图）（3）典型部件的结构特点

2）卧式车床采用普通丝杠螺母副，一般来说传动副之间没有误差消除措施。10:372010:37215．数控车床的布局1）水平床身

（1）床身、导轨的布局2）斜床身。斜床身导轨倾斜角有30°、45°、60°、75°几种

1）回转式刀架：一种主要用于加工盘类零件的回转刀架，其回转轴垂直于主轴；另一种主要用于加上轴类和盘类零件的回转刀架，其回转轴平行于主轴。

（2）刀架的布局

3）立床身

2）排刀式刀架，主要用于小型数控车床，适用于短轴或套类零件加工。

图2-1810:3722图2-18典型卧式数控车床布局示意图X1X1X110:3723（三）数控车床的传动系统与机械结构1．数控车床的用途和主要组成部件MJ-50型数控车床外形图1-主轴卡盘松、夹脚踏开关2-对刀仪3-卡盘4-主轴箱5-机床防护门6-压力表7-对刀仪防护罩8-导轨防护罩9-对刀仪转臂10-操作面板11-回转刀架12-尾座13-床鞍14-床身10:37242．机床的传动系统（1）主运动传动系统

（2）进给传动系统

10:37253．机床的机械结构（1）主轴箱结构

图2-26MJ-50型数控车床主轴箱结构简图1、6、8—螺母2—同步带3、16—同步带轮4—主轴脉冲编码器5、12、13、17—螺钉7—主轴9—主轴箱体10—角接触球轴承11、14—双列圆柱滚子轴承15—V带轮10:3726（2）进给传动装置

1）X轴进给传动装置

图2-27MJ-50型数控车床X轴进给传动装置a）右视图b）左视图1—床鞍2、11—螺母3、9—角接触球轴承4—轴承座5、8—缓冲块6—滚珠丝杠7—丝杠螺母10、14—同步带轮12—同步齿形带13—键15—交流伺服电机16—脉冲编码器17、18、19、23、24、25—镶条20—螺钉21—刀架22—导轨护板26—限位开关27—撞块10:37272）Z轴进给传动装置

图2-28MJ-50型数控车床Z轴进给传动装置1—脉冲编码器2、12—同步带轮3、6—缓冲挡块4—丝杠螺母5—滚珠丝杠

7—圆柱滚子轴承8、16—螺母9—轴承座10、17—螺钉

11—同步齿形带13—床身14—交流伺服电动机15—角接触球轴承18—法兰19、20—内、外锥环10:3728（3）自动回转刀架

图2-29MJ-50型数控车床的回转刀架结构图1-分度凸轮2-液压马达3-衬套4、5-齿轮6-刀架轴7、12-推力球轴承8-双列滚针轴承9-活塞10、13-鼠牙盘11-刀盘PRS1～PRS5-刀位开关PRS6-刀盘夹紧开关PRS7-刀盘定位开关10:3729（4）卡盘与尾座

1）卡盘图2-30MJ-50数控车床液压卡盘简图1-驱动爪2-卡爪3-卡盘4-活塞杆5-液压缸6、7-行程开关8-主轴10:3730（4）卡盘与尾座

2）尾座图2-31MJ-50型数控车床尾座结构简图1—顶尖2—尾座套筒3—尾座体4—活塞杆5—端盖6—移动挡块7-固定挡块

8、9—行程开关10—行程杆10:3731最终目标：会正确选用外圆磨床

。促成目标：1、了解磨床的分类以及用途

；2、熟悉M1432A型万能外圆磨床的主要组成部件、技术性能、机械传动系统与机械结构

。教学目标外圆磨床的选择模块210:3732一、案例分析

根据“主轴零件工艺过程设计”的分析，LK32-20207主轴精加工、精密加工工艺为：粗磨、半精磨、精磨，主要加工面为内外圆柱面、圆锥面、圆锥孔等，机床设备可选用万能外圆磨床。LK32-20207主轴粗磨尺寸公差最小为0.04mm、形位公差最小为0.01mm，加工精度为IT7～IT8，表面粗糙度要求Ra1.6μm。M1432A万能外圆磨床磨削精度可达IT6～IT7级，表面粗糙度为Ra1.25～0.08μm之间，M1432A能满足粗磨工序要求。半精磨、精磨尺寸公差最小为0.017mm、形位公差最小为0.005mm，加工精度为IT5～IT6，表面粗糙度Ra0.8μm以下。需选用高精度的万能外圆磨床MG1432，以满足精密加工需要。

10:3735二、相关知识（一）磨床概述用磨料磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料）作为工具对工件进行磨削加工的机床统称磨床。

按用途和采用的工艺方法分类：

（1）外圆磨床（2）内圆磨床（3）平面磨床（4）工具磨床（5）刀具刃具磨床（6）专门化磨床（7）其它磨床10:37361．机床的组成部件及技术性能（1）机床的主要组成部件（二）

M1432B型万能外圆磨床滑鞍10:3737外圆磨削直径8～320mm外圆最大磨削长度（三种规格）1000mm；1500mm；2000mm内孔磨削直径30～100mm内孔最大磨削长度125mm磨削工件最大重量150kg砂轮尺寸和转速φ400mm×50mm×φ203mm，1670r／min头架主轴转速6级25、50、80、112、160、224r／min内圆砂轮转速10,000；15,000r／min工作台纵向移动速度（液压无级调速）0.05～4m／min机床外形尺寸(三种规格)

长度3200；4200；5200mm

宽度1800mm～1500mm

高度1420mm机床重量(三种规格)3200；4500；5800kg

（2）机床的主要技术性能10:3738（a）磨外圆（b）磨长圆锥面（c）横磨法磨外圆锥面（d）磨内锥孔2．磨床的基本应用与磨削运动10:3739（1）外圆磨削砂轮的传动链（2）头架拨盘（带动工件）的传动链（3）内圆磨具的传动链（4）工作台的手动驱动（5）滑鞍及砂轮架的横向进给运动3．磨床的机械传动系统10:3740（1）头架