模具加工机床

1、机床的发展概况,1、从商品生产的发展看机床的变革 普通机床：单件小批量生产 专用机床，刚性自动线：少品种大批量生产 数控机床，柔性自动线：多品种小批量生产 2、从基础科学的应用看机床的发展 经典力学的应用：牛顿力学，流体力学 光学、电学的运用：光学定位、测量技术、电气控制 控制理论，信息技术的应用：数控技术、专家系统与人工智能 效率优先与适度自动化理念,基本知识,一、机床的选择,机床规格应与工件的外形尺寸相适应即大件用大 机床、小件用小机床； 机床精度应与工件加工精度要求相适应 机床精度 过低，不能保证加工精度；机床精度过高，又会增加工 件的制造成本，应根据工件的精度要求合理选择； 机床的生产

2、效率应与工件的生产类型相适应 单件小 批生产用通用设备或数控机床，大批大量生产应选高效 专用设备； 与现有条件相适应 要根据现有设备及设备负荷状况、 外协条件等确定，避免“闭门造车”,机床的选择,基本知识,二、工艺装备的选择,工艺装备 的选择,刀具的选择 一般优先采用标准刀具。必要时， 可采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具 等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求,夹具的选择 数控加工的特点对夹具提出了两个基本 要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对 固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸,基本知识,三、刀具的选择,同一批刀具的切削性能和使用寿命要稳定，以便实现 按刀具

3、使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命的管理,刀具必须具有较高的精 度，以适应数控加工的高 精度和自动换刀的要求。 如整体式立铣刀径向尺寸 精度应高达0.005mm等,刀具的选择,整体硬质合金刀具,基本知识,刀具及其刀柄等附件的可靠性及 适应性要高，以免在数控加工中发 生意外损坏而影响加工的顺利进行,刀具的耐用度应比普通机床用的刀具更高，以减少 更换、刃磨刀具及对刀次数，发挥数控机床的效益,刀具的断屑和排屑性能要好,刀具的 选择,基本知识,夹具 的选择,单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹 具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和节省生 产费用。下图为卧式加工中心上加工阀体零件的 孔系组合夹具

4、（其它组合夹具 ）,工件装夹前,工件装夹后,基本知识,夹具 的选择,零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短 机床的停顿时间,夹具上各零件应不妨碍机床对零件各表 面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧 元件不能影响加工中的走刀,为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工 可以采用多工位、气动或液压夹具,在成批生产时，才考虑采用专用夹具，并 力求结构简单,基本知识,常见的 组合夹 具（1）,常见的 组合夹 具（2）,瑞士EROWA组合 夹具适用于航天零 件、模具制造、精 密加工等，手动、 自动替换工作可达 1m 。,基本知识,常见专 用夹具,连杆加 工夹具,东风电机 转子夹具,二、机床的传动联系与传动原

5、理图 1、机床的组成 支承件、动力源、执行件、传动装置 2、机床传动链 内联系传动链 外联系传动链,传动原理图,传动原理图,机床主要是按加工方法和所用刀具进行分类，根据国家制定的机床型号编制方法，机床分为11大类： 车床，钻床，镗床，磨床，齿轮加工机床，螺纹加工机床，铣床，刨插床，拉床，锯床和其他机床。 在每一类机床中，又按工艺范围，布局型式和结构性能分为若干组，每一组又分为若干个系（系列）。,三、机床的分类,三、机床的分类,1.按照万能性程度，机床可分为： 通用机床： 这类机床的工艺范围很宽，可以加工一定尺寸范围内的多种类型零件，完成多种多样的工序。如，卧式车床，万能升降台铣床，万能外圆磨床

6、等。 专门化机床：这类机床的工艺范围较窄，只能用于加工不同尺寸的一类或几类零件的一种（或几种）特定工序。如，丝杆车床，凸轮轴车床等。 专用机床： 这类机床的工艺范围最窄，通常只能完成某一特定零件的特定工序。如，加工机床主轴箱体孔的专用镗床，加工机床导轨的专用导轨磨床等。它是根据特定的工艺要求专门设计，制造的，生产率和自动化程度较高，使用于大批量生产。组合机床也属于专用机床。,2.按照机床的工作精度，可分为普通精度机床，精密机床和高精度机床。 3.按照重量和尺寸，可分为仪表机床，中型机床（一般机床），大型机床（质量大于10t），重型机床（质量在30t以上）和超重型机床（质量在100t以上）。 4

7、.按照机床主要器官的数目，可分为单轴，多轴，单刀，多刀机床等。 5.按照自动化程度不同，可分为普通，半自动和自动机床。自动机床具有完整的自动工作循环，包括自动装卸工件，能够连续的自动加工出工件。半自动机床也有完整的自动工作循环，但装卸工件还需人工完成，因此不能连续地加工。,三、机床的分类,机床的型号是机床产品的代号，用以表明机床的类型，通用和结构特性，主要技术参数等。GB/T15375-94金属切削机床型号编制方法规定，我国的机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合而成。,二、机床的型号编制,通用机床的型号编制,1）机床的类别代号 : 类 别车 床钻 床镗 床磨 床齿轮加工机床螺纹加工

8、机床铣床刨插床拉床锯床其他 机床代号CZTM2M3MYSXBLGQ读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉割其 2）机床的特性代号 : 通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心 (自动换刀)彷型轻型加重型简式或经济型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCJRXS读音高密自半控换彷轻重简柔显速 3）结构特性代号 为区别主参数相同而结构不同的机床,在型号中用汉语拼音字分. 如:CA6140中的A 4）机床的组别,系别代号,5）机床的主参数,设计顺序号和第二参数 机床主参数:代表机床规格的大小,在机床型号中,用数字给出主参数的折算数值(1/10或1/150) 设计顺序号:当无法用一个主参数表示时,则在型号

9、中用设计顺序号表示. 第二参数:一般是主轴数,最大跨距,最大工作长度,工作台工作面长度等,它也用折算值表示. 6）机床的重大改进顺序号 当机床性能和结构布局有重大改进时,在原机床型号尾部,加重大改进顺序号A,B,C.等. 7）其他特性代号:用以反映各类机床的特性.用数字或字母或阿拉伯数字来表示。 8）企业代号:生产单位为机床厂时,由机床厂所在城市名称的大写汉语拼音字母及该厂在该城市建立的先后顺序号,或机床厂名称的大写汉语拼音字母表示。,数控机床概述1、数控机床的产生和特点,一、数控机床的产生 需要: 为提高制造系统柔性 方便精密复杂零件的加工 可能: 电子技术、计算机技术的发展,数字控制是采用

10、数字化信息实现加工自动化的技术控制。（NC） 早期NC是由各种逻辑元件，记忆元件组成的随机逻辑电路。由硬件实现数控功能，称为硬件控制。用这种技术的数控机床称为NC机床。,计算机数控（Computer Nemerical Control）CNC是用微处理器或专用微机的数控系统。由事先存放在存储器里的系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现全部或部分数控功能的，称为CNC机床。 其过程是：零件图程序数控装置伺服系统机床,发展过程：,第一代 电子管元件 1952年麻省理学院 立铣 第二代 晶体管元件 1959年克耐.杜列克公司 加工中心 第三代 小规模集成电路 1965 第四代 小型计算机 1967 F

11、MS（美国） 第五代 微处理器 （1970年） 1980 FMC,二、数控机床的特点：,柔性：控制可编程，刀具补偿 可靠性：系统监测与诊断，加工过程调节 精确性：精密测量系统，精确位置控制 高精度加工处理，高性能机床组件 高生产率：加工速度较高，加工工序减少 工件和刀具自动交换 宜人性：适应性强 集成性：多种软件系统 DNC CIMS,2.数控机床的工作原理,一、CNC机床的组成： 1、程序清单与信息载体 2、输入/输出装置 纸带阅读机 磁盘驱动器 CRT等显示器件 3、数控装置 接受信号、译码、运算和逻辑处理，将指令信息输出 给伺服系统 脉冲信号的数量决定位移的大小（脉冲当量） 脉冲信号的频

12、率决定速度 4、伺服系统 是以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，是接受数控装置指令，驱动机床执行机构运动的驱动原件。 5、检测反馈系统 检测速度、方向、位移及加工状况电信号数控装置 偏差纠正误差指令伺服系统,二、数控机床的种类 1、按工艺范围分：车、铣加工中心 多工序 自动换刀功能 2、按运动方式：点位控制、直线控制、轮廓控制 3、按控制方式：开环、闭环、半闭环 4、按联动轴（同时控制）数分： 2轴联动 2.5轴联动 其中：2.5轴联动指X、Y、Z 三轴中任两上联动。其余点控或直线控制。,（1）开环控制数控机床,特点：没有测量检测装置 结构简单、成本较低、调试维修方便 应用：经

13、济型、中小型数控机床 原理：数控装置根据信息载体的输入指令，经控制运算把 一定数量的电脉冲信号分配给步进电动机或伺服电 动机，驱动工作台或刀具移动一定距离。机床的 加工精度由电动机和传动机构的精度来保证，定位 精度一般可达0.02mm。,（2）闭环控制数控机床,特点：有位置检测装置 加工精度高、设备造价高、调试和维修较麻烦 常用的位置检测装置：光栅、感应同步器、磁尺 原理：检测装置将工作台实际位移量转变成脉冲信号输入比较器，与数控装置发来的指令位移信号进行比较，用两者的差值控制工作台向使误差减小的方向移动，直到差值为零时，进给轴停止运动。,（3）半闭环控制数控机床,特点：在开环控制数控机床的丝

14、杠上或进给电动机的轴上装有角位移检测装置，如圆光栅、光电编码器以及旋转变压器。 不能补偿传动机构的误差，精度较闭环控制数控机床低，很好的稳定性，调试方便 应用：中等以上精度的数控机床中。 原理：角位移检测装置不是直接测量工作台位移量，而是通过检测丝杠或进给电动机转角间接地测量工作台位移量，然后反馈给比较器。,三、数控机床的坐标系,定义：为准确描述数控机床上的运动部件在成型运动和辅助运动中的运动方向和运动距离而建立的坐标系称为数控机床坐标系。 机床坐标系的规定：右手笛卡儿直角坐标系 机床原点（机械原点）也称机床参数点，在各坐标轴的最大极限处，规定以增大工件与刀具之间距离的方向为坐标系的正方向。 Z的规定及Z的正向规定：与机床主轴轴线平行，取刀具远离工件的方向为正方向。 X的规定及X的