數(shù)控鉆床 /第- 1 -頁(yè) 共 20 頁(yè)畢 業(yè) 論 文題目 數(shù)控機(jī)床的組成加工原理與工藝 學(xué)生姓名: 班 級(jí)：專(zhuān) 業(yè)：指導(dǎo)教師：2012 年 6 月 16 日數(shù)控鉆床 /第- 2 -頁(yè) 共 20 頁(yè)目 錄緒論.(1)第一章 數(shù)控車(chē)床的基本組成和工作原理.(4)1.1 任務(wù)準(zhǔn)備.(4)1.1.1 機(jī)床結(jié)構(gòu).(4)1.2 工作原理.(6)1.3 數(shù)控車(chē)床的分類(lèi).(6)1.4 數(shù)控車(chē)床的性能指標(biāo).(7)1.5 數(shù)控車(chē)床的特點(diǎn).(8)第二章 數(shù)控車(chē)床編程與操作. .(10)2.1 數(shù)控車(chē)床概述.(10)2.1.1 數(shù)控車(chē)床的組. (10)2.1.2 數(shù)控車(chē)床的機(jī)械構(gòu)成. (11)2.1.3 數(shù)控系統(tǒng). (11)2.1.4 數(shù)控車(chē)床的特點(diǎn).(12)2.1.5 數(shù)控車(chē)床的分類(lèi). (13)2.1.6 數(shù)控車(chē)床（CJK6153）的主要技術(shù). (13)2.1.7 數(shù)控車(chē)床（CJK6153）的潤(rùn)滑. (13)2.2 數(shù)控車(chē)床的編程方法.(13)2.2.1 設(shè)定數(shù)控車(chē)床的機(jī)床坐標(biāo)系. (13)數(shù)控鉆床 /第- 3 -頁(yè) 共 20 頁(yè)2.2.2 設(shè)定數(shù)控車(chē)床的工件坐標(biāo)系. (14)第三章 數(shù)控車(chē)床加工工藝分析.(20)3.1 零件圖樣分析. . (20)3.2 工藝分析.(21)3.3 車(chē)孔的關(guān)鍵技術(shù).(21)3.4 解決排屑問(wèn)題.(21)3.5 加工方法.(22)第四章 當(dāng)前數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展趨勢(shì).(24)4.1 是精密加工技術(shù)有所突破.(24)4.2 是技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合趨勢(shì)明顯.(24)結(jié)束語(yǔ).(25) 參考文獻(xiàn).(26)數(shù)控鉆床 /第- 4 -頁(yè) 共 20 頁(yè)緒論數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computer numerical control machine tools）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作數(shù)控折彎?rùn)C(jī)并加工零件。數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這個(gè)數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機(jī)床的大腦。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn)： 加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量； 可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件； 加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間； 數(shù)控折彎?rùn)C(jī)機(jī)床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機(jī)床的 35倍） ； 機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度； 對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高。 數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分組成： 主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。 數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT 顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 驅(qū)動(dòng)裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過(guò)電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線(xiàn)、平面曲線(xiàn)和空間曲線(xiàn)的加工。 輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測(cè)裝置等。 編程及其他附屬設(shè)備，可用來(lái)在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。 自數(shù)控鉆床 /第- 5 -頁(yè) 共 20 頁(yè)從 1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來(lái)，數(shù)控機(jī)床在制造工業(yè)，特別是在汽車(chē)、航空航天、以及軍事工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無(wú)論在硬件和軟件方面，都有飛速發(fā)展。第一章 數(shù)控車(chē)床的基本組成和工作原理1.1任務(wù)準(zhǔn)備1.1.1 機(jī)床結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、CNC 裝置（或稱(chēng) CNC 單元） 、伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置（或稱(chēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)） 、可編程控制器 PLC 及電氣控制裝置、輔助裝置、機(jī)床本體及測(cè)量反饋裝置組成。如下圖是數(shù)控機(jī)床的組成框圖。電 氣 回 路 輔 助 裝 置PLC 主軸伺服單元操 作 面 板 主軸驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置測(cè)量反饋裝置進(jìn)給伺服單元輸入/輸出設(shè) 備計(jì)算機(jī)數(shù) 控裝 置機(jī) 床 本 體圖 1-1 機(jī)床機(jī)構(gòu)機(jī)床本體數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，由主軸傳動(dòng)裝置、進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床身、工作臺(tái)以及輔助運(yùn)動(dòng)裝置、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數(shù)控機(jī)床在整體布局、外觀(guān)造型、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機(jī)構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化，這種變化的目的是為了滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)。CNC 單元CNC 單元是數(shù)控機(jī)床的核心，CNC 單元由信息的輸入、處理和輸出三個(gè)部分組成。CNC 單元接受數(shù)字化信息，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進(jìn)行譯數(shù)控鉆床 /第- 6 -頁(yè) 共 20 頁(yè)碼、插補(bǔ)、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。輸入/輸出設(shè)備輸入裝置將各種加工信息傳遞于計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備。在數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已淘汰，后發(fā)展成盒式磁帶，再發(fā)展成鍵盤(pán)、磁盤(pán)等便攜式硬件，極大方便了信息輸入工作，現(xiàn)通用 DNC 網(wǎng)絡(luò)通訊串行通信的方式輸入。輸出指輸出內(nèi)部工作參數(shù)（含機(jī)床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數(shù)，故障診斷參數(shù)等） ，一般在機(jī)床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數(shù)作記錄保存，待工作一段時(shí)間后，再將輸出與原始資料作比較、對(duì)照，可幫助判斷機(jī)床工作是否維持正常。伺服單元伺服單元由驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，并與機(jī)床上的執(zhí)行部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)。它的作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)來(lái)說(shuō)，每一個(gè)脈沖信號(hào)使電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，進(jìn)而帶動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一個(gè)微小距離。每個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件都有相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，整個(gè)機(jī)床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置把經(jīng)放大的指令信號(hào)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械連接部件驅(qū)動(dòng)機(jī)床，使工作臺(tái)精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 最后加工出圖紙所要求的零件。和伺服單元相對(duì)應(yīng)，驅(qū)動(dòng)裝置有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)等。伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置可合稱(chēng)為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它是機(jī)床工作的動(dòng)力裝置，CNC 裝置的指令要靠伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)付諸實(shí)施，所以，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分?？删幊炭刂破骺删幊炭刂破?(PC，Programmable Controller) 是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動(dòng)控制裝置，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。由于最初研制這種裝置的目的是為了解決生產(chǎn)設(shè)備的邏輯及開(kāi)關(guān)控制， 故把稱(chēng)它為可編程邏輯數(shù)控鉆床 /第- 7 -頁(yè) 共 20 頁(yè)控制器( PLC， Programmable Logic Controller)。當(dāng) PLC 用于控制機(jī)床順序動(dòng)作時(shí)，也可稱(chēng)之為編程機(jī)床控制器( PMC， Programmable Machine Controller )。PLC 己成為數(shù)控機(jī)床不可缺少的控制裝置。CNC 和 PLC 協(xié)調(diào)配合，共同完成對(duì)數(shù)控機(jī)床的控制。測(cè)量反饋裝置測(cè)量裝置也稱(chēng)反饋元件，包括光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器、激光測(cè)距儀、磁柵等。通常安裝在機(jī)床的工作臺(tái)或絲杠上，它把機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)反饋給 CNC 裝置，供 CNC 裝置與指令值比較產(chǎn)生誤差信號(hào)，以控制機(jī)床向消除該誤差的方向移動(dòng)。1.2工作原理使用數(shù)控機(jī)床時(shí)，首先要將被加工零件圖紙的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫(xiě)成加工程序; 然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，按照程序的要求，經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)信息處理、 分配，使各坐標(biāo)移動(dòng)若干個(gè)最小位移量，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成零件的加工。1.3數(shù)控車(chē)床的分類(lèi)數(shù)控車(chē)床的品種和規(guī)格繁多，一般可以用下面三種方法分類(lèi)。按控制系統(tǒng)分目前市面上占有率較大的有法拉克、華中、廣數(shù)、西門(mén)子、三菱等。按運(yùn)動(dòng)方式分類(lèi)點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床點(diǎn)位/直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床連續(xù)控制數(shù)控機(jī)床按控制方式分類(lèi)按控制方式分類(lèi)可以分為開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床、閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床和半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。1.4數(shù)控車(chē)床的性能指標(biāo)主要規(guī)格尺寸數(shù)控鉆床 /第- 8 -頁(yè) 共 20 頁(yè)數(shù)控車(chē)床主要有床身與刀架最大回轉(zhuǎn)直徑、最大車(chē)削長(zhǎng)度、最大車(chē)削直徑等。主軸系統(tǒng)數(shù)控車(chē)床主軸采用直流或交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有較寬調(diào)速范圍和較高回轉(zhuǎn)精度，主軸本身剛度與抗振性比較好?，F(xiàn)在數(shù)控機(jī)床主軸普遍達(dá)到500010000rmin 甚至更高的轉(zhuǎn)速，對(duì)提高加工質(zhì)量和各種小孔加工極為有利；主軸可以通過(guò)操作面板上的轉(zhuǎn)速倍率開(kāi)關(guān)調(diào)整轉(zhuǎn)速；在加工端面時(shí)主軸具有恒線(xiàn)切削速度(恒線(xiàn)速單位：mm/min)，是衡量車(chē)床的重要性能指標(biāo)之一。進(jìn)給系統(tǒng) 該系統(tǒng)有進(jìn)給速度范圍、快速(空行程)速度范圍、運(yùn)動(dòng)分辨率(最小移動(dòng)增量)、定位精度和螺距范圍等主要技術(shù)參數(shù)。進(jìn)給速度是影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和刀具壽命的主要因素，直接受到數(shù)控裝置運(yùn)算速度、機(jī)床動(dòng)特性和工藝系統(tǒng)剛度限制。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度可達(dá)到 1030mmin 其中最大進(jìn)給速度為加工的最大速度，最大快進(jìn)速度為不加工時(shí)移動(dòng)的最快速度，進(jìn)給速度可通過(guò)操作面板上的進(jìn)給倍率開(kāi)關(guān)調(diào)整。脈沖當(dāng)量(分辨率)是 CNC 重要的精度指標(biāo)。有其兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是機(jī)床坐標(biāo)軸可達(dá)到的控制精度(可以控制的最小位移增量)，表示 CNC 每發(fā)出一個(gè)脈沖時(shí)坐標(biāo)軸移動(dòng)的距離，稱(chēng)為實(shí)際脈沖當(dāng)量或外部脈沖當(dāng)量；二是內(nèi)部運(yùn)算的最小單位，稱(chēng)之為內(nèi)部脈沖當(dāng)量，一般內(nèi)部脈沖當(dāng)量比實(shí)際脈沖當(dāng)量設(shè)置得要小，為的是在運(yùn)算過(guò)程中不損失精度，數(shù)控系統(tǒng)在輸出位移量之前，自動(dòng)將內(nèi)部脈沖當(dāng)量轉(zhuǎn)換成外部脈沖當(dāng)量。實(shí)際脈沖當(dāng)量決定于絲杠螺距、電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)及機(jī)械傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比，其計(jì)算公式為電 動(dòng) 機(jī) 每 轉(zhuǎn) 脈 沖 數(shù)絲 杠 螺 距實(shí) 際 脈 沖 當(dāng) 量 傳 動(dòng) 比 數(shù)控機(jī)床的加工精度和表面質(zhì)量取決于脈沖當(dāng)量數(shù)的大小。普通數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量，般為 0.001mm，簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量一般為 0.01mm，精密或超精密數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量一般為 0.0001mm，脈沖當(dāng)量越小，數(shù)控機(jī)床的加工精度和表面質(zhì)量越高。定位精度和重復(fù)定位精度，定位精度是指數(shù)控機(jī)床各移動(dòng)軸在確定的終點(diǎn)數(shù)控鉆床 /第- 9 -頁(yè) 共 20 頁(yè)所能達(dá)到的實(shí)際位置精度，其誤差稱(chēng)為定位誤差。定位誤差包括伺服系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)等的誤差，還包括移動(dòng)部件導(dǎo)軌的幾何誤差等。它將直接影響零件加工的精度。重復(fù)定位精度是指在數(shù)控機(jī)床上，反復(fù)運(yùn)行同一程序代碼，所得到的位置精度的一致程度。重復(fù)定位精度受伺服系統(tǒng)特性、進(jìn)給傳動(dòng)環(huán)節(jié)的間隙與剛性以及摩擦特性等因素的影響。一般情況下，重復(fù)定位精度是呈正態(tài)分布的偶然性誤差，它影響一批零件加工的一致性，是一項(xiàng)非常重要的精度指標(biāo)。一般數(shù)控機(jī)床的定位精度為 0.001mm，重復(fù)定位精度為 0.005mm。刀具系統(tǒng)數(shù)控車(chē)床包括刀架工位數(shù)、工具孔直徑、刀桿尺寸、換刀時(shí)間、重復(fù)定位精度各項(xiàng)內(nèi)容。加工中心刀庫(kù)容量與換刀時(shí)間直接影響其生產(chǎn)率，換刀時(shí)間是指自動(dòng)換刀系統(tǒng)，將主軸上的刀具與刀庫(kù)刀具進(jìn)行交換所需要的時(shí)間，換刀一般可在 520s 的時(shí)間內(nèi)完成。數(shù)控機(jī)床性能指標(biāo)還有電機(jī)、冷卻系統(tǒng)、機(jī)床外形尺寸、機(jī)床重量等。1.5數(shù)控車(chē)床的特點(diǎn)與普通車(chē)床相比，數(shù)控車(chē)床具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)由于數(shù)控機(jī)床能實(shí)現(xiàn)多個(gè)坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，所以數(shù)控機(jī)床能加工形狀復(fù)雜的零件，特別是對(duì)于可用數(shù)學(xué)方程式和坐標(biāo)點(diǎn)表示的零件，加工非常方便。更換加工零件時(shí)，數(shù)控機(jī)床只需更換零件加工的 NC 程序。加工質(zhì)量穩(wěn)定對(duì)于同一批零件，由于使用同一機(jī)床和刀具及同一加工程序，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡完全相同這就保證了零件加工的一致性好，且質(zhì)量穩(wěn)定。效率高數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給范圍比普通機(jī)床大。目前數(shù)控機(jī)床最高進(jìn)給速度可達(dá)到 100m/min 以上，最小分辨率達(dá) 0.01um。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)能力約為普通機(jī)床的三倍，甚至更高。數(shù)控機(jī)床的時(shí)間利用率高達(dá) 90