數(shù)控加工原理與加工過程

1、數(shù)控加工原理與加工過程一、實訓.(1) 了解數(shù)控加工原理與數(shù)控系統(tǒng)的基本組成；(2) 了解數(shù)控機床加工與普通機床加工的異同；(3) 了解數(shù)控機床的基本結(jié)構(gòu)組成；(4) 了解零件從編程到數(shù)控加工的大致過程；二、預習要求認真閱讀數(shù)控加工原理，數(shù)控機床結(jié)構(gòu)組成等資料，了解加工一個簡單輪廓形狀軌跡的數(shù)控程序。三、實訓理論基礎¥ ftB條精人裝置SSSfStBSS南臨機構(gòu)f編程部分機床控制部分圖i-i數(shù)控加工原理框圖i、數(shù)控加工原理CJK6D32數(shù)控車豚ZJK7532A1數(shù)控鐵床南通XH713A立式加工申心圖1-2數(shù)控加工機床采用數(shù)控機床加工零件時，只需要將零件圖形和工藝參數(shù)、加工步驟等以數(shù)字

2、信息的形式，編成程序代碼輸入到機床控制系統(tǒng)中，再由其進行運算處理后轉(zhuǎn)成驅(qū)動伺服機構(gòu)的指令信號，從而控制機床各部件協(xié)調(diào)動作，自動地加工出零件來。當更換加工對象時，只需要重新編寫程序代碼，輸入給機床，即可由數(shù)控裝置代替人的大腦和雙手的大部分功能，控制加工的全過程， 制造出任意復雜的零件。2、數(shù)控系統(tǒng)的基本組成（以GSK-980TD數(shù)控車、HNC-21M數(shù)控銳、JM650立式加工中心為例）數(shù)控機床一般由輸入 /輸出設備、CNC數(shù)控裝置、主軸單元、進給伺服驅(qū)動裝置、可編程 控制器及電氣控制裝置、機床本體及位置檢測裝置（開環(huán)機床無）等組成。除機床本體外的部分統(tǒng)稱數(shù)控系統(tǒng)。EPROURAUb DNC A/

3、眥S 0平動救努鞘入FQ置總留史兄*搏鷹尊用卑反1/0*01鬻一p庭口二圖1-3數(shù)控系統(tǒng)組成數(shù)控裝置：HNC-21M數(shù)控銳機床采用華中數(shù)控“世紀星”HNC -21T/M 數(shù)控裝置，內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC機、配置7.7 ”彩色液晶顯示屏和通用工程面板，具故障診斷與報警、多種形式的圖形加工軌 跡顯示。集成進給軸接口、主軸接口、（手持單元接口）、內(nèi)嵌式PLC接口于一體。具直線插補、圓弧插補、螺紋切削、刀具補償、宏程序等功能。由于采用PC機的管理機制，可外掛硬盤， 因此程序存貯容量可以非常大，容易實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量程序的“海量”加工。JM650立式加工中心機床采用FANUC-Oi數(shù)控系統(tǒng)，能夠控制的主要有X、Y

4、、Z三坐標軸的聯(lián)動（包括移動量及移動速度的控制，能進行直線、圓弧的插補加工控制），具有16把刀具的斗笠式刀庫、采用氣動換刀方式。程序存貯容量限制在 200K以內(nèi)，若需要進行大數(shù)據(jù)量 程序的加工，應采用 DNC連線控制的模式。伺服/變頻調(diào)速主軸單元:現(xiàn)代數(shù)控機床的主軸大多采用矢量控制的變頻器配三相異步電動機的變頻無級調(diào)速或直接 將主軸作為電機轉(zhuǎn)子的“電主軸”形式。經(jīng)濟型數(shù)控機床的主軸變速還保留用傳統(tǒng)的齒輪減速箱的手動換擋變速形式，這類機床通常不接受 S指令功能。也有些機床采用機械-液壓的自動換 擋結(jié)構(gòu)，此時若用 S指令，其功能僅在于控制吸合的電液閥的序號。進給軸伺服驅(qū)動單元：GSK-980TD數(shù)

5、控車（兩軸聯(lián)動控制）與 HNC-21M數(shù)控銳（三軸聯(lián)動控制）的進給軸采用雷塞M535細分型步進驅(qū)動器和四相混合式步進電機，采用先進的雙極性等角度恒力矩技術?？梢酝ㄟ^驅(qū)動器側(cè)邊的一排撥碼開關選擇細分精度，以及設置動、靜態(tài)工作電流。由于沒有位置傳感檢測，各進給軸都是開環(huán)控制的，而工業(yè)生產(chǎn)型數(shù)控車（如濟南一機的CK616 ）和數(shù)控銳（如大連數(shù)控的XD40 ）則采用交流伺服電機驅(qū)動的半閉環(huán)控制。JM650型加工中心機床的進給軸亦采用半閉環(huán)控制，通過交流伺服電機上帶的脈沖編碼器進行角位移檢測和反饋。輸入/輸出裝置：開關量輸入/輸出裝置通過輸入接線端子板和繼電器板，作輸入 /輸出接口的轉(zhuǎn)接單元 用，以方便

6、連接及提高可靠性。開關量控制是用于主軸啟停、正反轉(zhuǎn)、冷卻液啟停、刀架（刀庫）換刀等的信號開關控制。按下操作面板上的“循環(huán)啟動”按鈕后，就向CNC裝置發(fā)出中斷請求。 一旦CNC裝置所處狀態(tài)符合啟動條件，則 CNC裝置就響應中斷，控制程序轉(zhuǎn)入相應的控制機床運動的中斷服務程 序。進行插補運算，逐段計算出各軸的進給速度，插補軌跡等。并將結(jié)果輸出到進給伺服控制接口及其它輸出接口，控制工作臺（或刀具）的位移和其它輔助動作。這樣機床就自動地按照零件 加工程序的要求進行切削運動。0）兩坐標數(shù)控車床胸三坐標數(shù)控鐵床圖1-4機床坐標系統(tǒng)3、機床坐標系統(tǒng)及聯(lián)動加工西坐標聯(lián)動加工三坐標聯(lián)動加工圖1-5聯(lián)動加工形式數(shù)控

7、機床加工時的橫向、縱向等進給量都是以坐標數(shù)據(jù)來進行控制的。象數(shù)控車床、數(shù)控線切割機床等是屬于兩坐標控制的，數(shù)控銖床則是三坐標控制的，還有四坐標軸、 五坐標軸甚至更多的坐標軸控制的加工中心機床等。坐標聯(lián)動加工是指數(shù)控機床的幾個坐標軸能夠同時進行移 動，從而獲得平面直線、平面圓弧、空間直線、空間螺旋線等復雜加工軌跡的能力。當然也有一 些早期的數(shù)控機床盡管具有三個坐標軸，但能夠同時進行聯(lián)動控制的可能只是其中兩個坐標軸， 那就屬于兩坐標聯(lián)動的三坐標機床。象這類機床就不能獲得空間直線、空間螺旋線等復雜加工軌跡。要想加工復雜的曲面，只能采用在某平面內(nèi)進行聯(lián)動控制，第三軸作單獨周期性進給的“兩維半”加工方式

8、。數(shù)控機床各坐標軸及其正方向的確定原則是：(1 )先確定Z軸。以平行于機床主軸的刀具運動坐標為Z軸，Z軸正方向是使刀具遠離工件的方向。如立銳類，主軸箱的上、下或主軸本身的上、下即可定為Z軸，且是向上為正，若主軸不能上下動作，則工作臺的上、下便為Z軸，此時工作臺向下運動的方向定為正向；對于臥銳類，一般是工作臺離開主軸前移為+Z方向；對于臥式車床，刀架拖板遠離主軸朝尾座移動為+Z方向。(2 )再確定X軸。X軸為水平方向且垂直于 Z軸并平行于工件的裝夾面。對于立銳或立式加工中心，工作臺往左(刀具相對向右)移動為X正向。對于臥銳或臥式加工中心，工作臺往右(刀具相對向左)移動為X正向。對于數(shù)控車床， 視

9、刀架前后放置方式不同，其X正向亦不相同， 但都是由軸心沿徑向朝外的。(3 )最后確定 Y軸。在確定了 X、Z軸的正方向后，即可按右手定則定出Y軸正方向Y正向?qū)τ诹J或立式加工中心，工作臺往前(刀具相對向后)為（a ）刀架后置式（b）刀架前置式圖1-6車床坐標系統(tǒng)對于臥銳或臥式加工中心，主軸箱帶動刀具向上移動為Y正向機床坐標系的原點是由廠家確定的，用戶一般不可更改，它是由回參考點操作建立起來的。很多機床都將參考點和機床原點設為同一點，所以回參考點也叫“回零”。參考點的位置通常都設在各軸的正向行程極限附近，也有廠家將個別軸設在負向極限附近。圖1-7機床坐標原點與參考點GSK-980TD數(shù)控車（兩軸

10、聯(lián)動控制）與 HNC-21M數(shù)控銳（三軸聯(lián)動控制）及型加工中心機 床的機床原點和參考點重合，都是設在各軸的正向行程極限附近，其位置是通過檔鐵和行程開關來確定。由于自動換刀位置調(diào)整的需要，加工中心機床（如 JM650 ）還設有第二參考點作為換 刀要求位置。四、實訓儀器及設備GSK-980TD 數(shù)控車床1臺XK712 數(shù)控銳床1臺HNC-21M 數(shù)控銳床1臺JM650立式加工中心 1臺(5) 120x100x20 加工毛坯料 2 塊(6) 40x200 圓形棒料2根(7) 壓板螺釘?shù)然狙b夾工具、刀具 1套五、實訓內(nèi)容及步驟(1) 數(shù)控車削加工過程的認識(2) 數(shù)控銳削加工過程的認識 加工中心加工

11、過程的認識加工中心換刀過程的認識步驟：(1) 針對一個簡單的階梯軸零件，先進行編程、程序輸入，然后利用數(shù)控車床將其加工出來。了解數(shù)控車床的控制軸數(shù)、手動操作和自動運行的過程。(2) 針對一個簡單的矩形輪廓零件，先進行編程、程序輸入，然后利用數(shù)控銳床將其加工出來。了解數(shù)控銖床的控制軸數(shù)，聯(lián)動軸數(shù)，走直線、圓弧的指令，主軸啟停等的控制代碼。(3) 針對一個簡單的矩形帶孔零件，先進行編程、程序輸入，然后利用加工中心機床將其加工出來。了解加工中心的控制軸數(shù)、聯(lián)動軸數(shù)、自動換刀方法、切削液的指令控制代碼等。性能特征 機床類型型號控制軸數(shù)聯(lián)動軸數(shù)主軸變速換刀方式數(shù)控系統(tǒng)插補能力加工 適應性常用指令 代碼數(shù)控車床直線順圓逆圓數(shù)控銖床正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)加工中心冷卻開冷卻關換刀普通機床進給速度六、注意事項：(1)數(shù)控機床加工時操作面板端和機床主軸端的操作盡量由一人進行操作，以避免發(fā)生多人操作 時相互間配合失誤而引起事故。多人操作時一定要注意相互間的配合。機床自動加工時要注意安全，最好把