數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的組成

1、1.2 數(shù)控加工工藝系統(tǒng)數(shù)控加工工藝系統(tǒng)1.2.1 數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的基本組成數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的基本組成v1、數(shù)控機床加工工件的基本過程、數(shù)控機床加工工件的基本過程2. 數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的組成數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的組成v工藝系統(tǒng)的概念工藝系統(tǒng)的概念：v機械加工中，由機床、夾具、刀具機械加工中，由機床、夾具、刀具和工件等組成的統(tǒng)一體，稱為和工件等組成的統(tǒng)一體，稱為工藝工藝系統(tǒng)系統(tǒng)。 v數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的組成數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的組成：v由數(shù)控機床、夾具、刀具和工件等由數(shù)控機床、夾具、刀具和工件等組成的組成的 如如圖圖1-20 ：圖圖1-20 工藝系統(tǒng)的組成工藝系統(tǒng)的組成各組成的概念各組成的概念v（）數(shù)控

2、機床（）數(shù)控機床：v采用數(shù)控技術(shù)，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床，采用數(shù)控技術(shù)，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床，稱為稱為數(shù)控機床數(shù)控機床 。v（）夾具（）夾具：v在機械制造中，用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）在機械制造中，用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置統(tǒng)稱為的裝置統(tǒng)稱為夾具夾具。 v（）刀具（）刀具：v金屬切削刀具金屬切削刀具是現(xiàn)代機械加工中的重要工具。是現(xiàn)代機械加工中的重要工具。 v（）工件（）工件：v工件工件是數(shù)控加工的對象。是數(shù)控加工的對象。 1.2.2 數(shù)控機床的主要類型數(shù)控機床的主要類型v1按加工方式和工藝用途分按加工方式和工藝用途分：v按切削方式不同按切削方式不同，可分為數(shù)控可分為數(shù)控車車床、

3、數(shù)控床、數(shù)控銑銑床、數(shù)控床、數(shù)控鉆鉆床、數(shù)控床、數(shù)控鏜鏜床、數(shù)控床、數(shù)控磨磨床等。以床等。以及鏜銑加工中心（簡稱加工中心）。還有數(shù)及鏜銑加工中心（簡稱加工中心）。還有數(shù)控電火花線切割、數(shù)控電火花成型、數(shù)控激控電火花線切割、數(shù)控電火花成型、數(shù)控激光加工、等離子弧切割、火焰切割、數(shù)控板光加工、等離子弧切割、火焰切割、數(shù)控板材成型、數(shù)控沖床、數(shù)控剪床、數(shù)控液壓機材成型、數(shù)控沖床、數(shù)控剪床、數(shù)控液壓機等各種功能和不同種類的數(shù)控加工機床。等各種功能和不同種類的數(shù)控加工機床。 v2按加工路線分類按加工路線分類：v可以分為點位控制、直線控制和輪廓控制?？梢苑譃辄c位控制、直線控制和輪廓控制。v概念概念 v（1

4、）點位控制）點位控制 v點位控制方式點位控制方式就是刀具就是刀具與工件相對運動時，只與工件相對運動時，只控制從一點運動到另一控制從一點運動到另一點的準確性，而不考慮點的準確性，而不考慮兩點之間的運動路徑和兩點之間的運動路徑和方向。方向。v（2）直線控制）直線控制 v直線控制方式直線控制方式就是刀具與工就是刀具與工件相對運動時，除控制從起件相對運動時，除控制從起點到終點的準確定位外，還點到終點的準確定位外，還要保證平行坐標軸的直線切要保證平行坐標軸的直線切削運動。削運動。v（3）輪廓控制）輪廓控制 v 輪廓控制輪廓控制就是刀具與工作相就是刀具與工作相對運動時，能對兩個或兩個對運動時，能對兩個或兩

5、個以上坐標軸的運動同時進行以上坐標軸的運動同時進行控制控制。 各自的適用范圍各自的適用范圍v（1）點位控制）點位控制：v多應(yīng)用于數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控坐標鏜多應(yīng)用于數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控坐標鏜床和數(shù)控點焊機等。床和數(shù)控點焊機等。 v（2）直線控制）直線控制：v用于簡易數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床。用于簡易數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床。 v（3）輪廓控制）輪廓控制 ：v這類控制方式的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控這類控制方式的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、加工中心等。銑床、數(shù)控磨床、加工中心等。 v3按可控制聯(lián)動的坐標軸分類按可控制聯(lián)動的坐標軸分類v概念概念：v數(shù)控機床可控制聯(lián)動的坐標軸

6、數(shù)控機床可控制聯(lián)動的坐標軸，是指數(shù)控裝，是指數(shù)控裝置控制幾個伺服電動機，同時驅(qū)動機床移動置控制幾個伺服電動機，同時驅(qū)動機床移動部件運動的坐標軸數(shù)目。部件運動的坐標軸數(shù)目。v分類分類：v（1）兩坐標聯(lián)動）兩坐標聯(lián)動 v（2 ）三坐標聯(lián)動）三坐標聯(lián)動v （3）兩軸半坐標聯(lián)動）兩軸半坐標聯(lián)動 v（4）多坐標聯(lián)動）多坐標聯(lián)動 （a）臥式車床 （1）兩坐標聯(lián)動兩坐標聯(lián)動數(shù)控機床能同時控制兩個坐標軸聯(lián)動即數(shù)控裝數(shù)控機床能同時控制兩個坐標軸聯(lián)動即數(shù)控裝置同時控制置同時控制X和和Z方向運動。方向運動。圖圖（a）（2）三坐標聯(lián)動三坐標聯(lián)動數(shù)控機床能同時控制三個坐標軸聯(lián)動數(shù)控機床能同時控制三個坐標軸聯(lián)動圖圖（b）

7、（3）兩軸半坐標聯(lián)動兩軸半坐標聯(lián)動圖圖（c）數(shù)控機床本身有三個坐標能作三個方向的運動，但數(shù)控機床本身有三個坐標能作三個方向的運動，但控制裝置只能同時控制兩個坐標，而第三個坐標控制裝置只能同時控制兩個坐標，而第三個坐標只能作等距周期移動只能作等距周期移動（4）多坐標聯(lián)動多坐標聯(lián)動圖圖（d）數(shù)控機床能同時控制四個以上坐標軸聯(lián)動，多數(shù)控機床能同時控制四個以上坐標軸聯(lián)動，多坐標數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、程序坐標數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、程序編制復(fù)雜編制復(fù)雜v4按數(shù)控裝置的類型分類按數(shù)控裝置的類型分類v（1）硬件數(shù)控）硬件數(shù)控 （NC）v主要由固化的數(shù)字邏輯電路處理數(shù)字信息主要由固化的數(shù)字邏

8、輯電路處理數(shù)字信息 v（2）計算機數(shù)控）計算機數(shù)控 （CNC）v用計算機處理數(shù)字信息的計算機數(shù)控（用計算機處理數(shù)字信息的計算機數(shù)控（CNC）系統(tǒng)系統(tǒng) v5按伺服系統(tǒng)有無檢測裝置分類按伺服系統(tǒng)有無檢測裝置分類v開環(huán)控制數(shù)控機床開環(huán)控制數(shù)控機床 v閉環(huán)控制數(shù)控機床閉環(huán)控制數(shù)控機床 半閉環(huán)半閉環(huán)全閉環(huán)全閉環(huán)v6按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類 v類型類型：v高級型高級型v普及型普及型v經(jīng)濟型經(jīng)濟型 v參考評價指標包括參考評價指標包括 ：vCPU性能、性能、v分辨率、分辨率、v進給速度、進給速度、v聯(lián)動軸數(shù)、聯(lián)動軸數(shù)、v伺服水平、伺服水平、v通信功能、通信功能、v人機對話界面等。人機對

9、話界面等。 1.2.3 數(shù)控刀具的主要種類數(shù)控刀具的主要種類v1數(shù)控加工刀具的種類數(shù)控加工刀具的種類：常規(guī)刀具和模塊化刀具兩大類常規(guī)刀具和模塊化刀具兩大類 v模塊化刀具的主要模塊化刀具的主要優(yōu)點優(yōu)點 ：v減少換刀停機時間減少換刀停機時間，提高生產(chǎn)加工時間；，提高生產(chǎn)加工時間；v加快換刀及安裝時間，加快換刀及安裝時間，提高小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟性；提高小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟性；提高刀具的標準化和合理化的程度；提高刀具的標準化和合理化的程度；v提高刀具的管理及柔性加工的水平提高刀具的管理及柔性加工的水平；v擴大刀具的利用率，充分發(fā)揮刀具的性能；擴大刀具的利用率，充分發(fā)揮刀具的性能；v有效地消除刀具測量工作的中

10、斷現(xiàn)象，可采用有效地消除刀具測量工作的中斷現(xiàn)象，可采用線外線外預(yù)調(diào)。預(yù)調(diào)。 v數(shù)控刀具數(shù)控刀具三大系統(tǒng)三大系統(tǒng)：即車削刀具系統(tǒng)、鉆削刀具系：即車削刀具系統(tǒng)、鉆削刀具系統(tǒng)和鏜銑刀具系統(tǒng)。統(tǒng)和鏜銑刀具系統(tǒng)。 數(shù)控車刀數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片數(shù)控刀片PVD涂層高速鋼齒輪滾刀、銑刀、鉆頭數(shù)控刀具材料v PCVD涂層刀片v MT-CVD 數(shù)數(shù)控控加加工工刀刀具具 （）（）從結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上上（）（）從制造所采用的材料上從制造所采用的材料上 （）（）從切削工藝上從切削工藝上 （）（）特殊型刀具特殊型刀具 （）從結(jié)構(gòu)上（）從結(jié)構(gòu)上整體式整體式 鑲嵌式鑲嵌式 減振式減振式 內(nèi)冷式內(nèi)冷式 特殊型式特殊型式 焊接式焊接式機夾式

11、機夾式 可轉(zhuǎn)位可轉(zhuǎn)位不轉(zhuǎn)位不轉(zhuǎn)位 復(fù)合刀具、復(fù)合刀具、可逆攻螺紋刀具可逆攻螺紋刀具 （）從制造所采用的材料上（）從制造所采用的材料上 高速鋼刀具高速鋼刀具硬質(zhì)合金刀具硬質(zhì)合金刀具 陶瓷刀具陶瓷刀具 立方氮化硼刀具立方氮化硼刀具金剛石刀具金剛石刀具車削刀具車削刀具 鉆削刀具鉆削刀具 鏜削刀具鏜削刀具 銑削刀具銑削刀具 外圓、內(nèi)孔、外螺紋、外圓、內(nèi)孔、外螺紋、內(nèi)螺紋，切槽、切端面、內(nèi)螺紋，切槽、切端面、切端面環(huán)槽、切斷切端面環(huán)槽、切斷 小孔、短孔、深孔、小孔、短孔、深孔、攻螺紋、鉸孔攻螺紋、鉸孔 面銑、立銑、模具銑、面銑、立銑、模具銑、三面刃銑三面刃銑 、鍵槽銑刀、鍵槽銑刀 、鼓形銑刀鼓形銑刀 、

12、成形銑刀、成形銑刀 從結(jié)構(gòu)上從結(jié)構(gòu)上 從加工工藝要求上從加工工藝要求上 整體式鏜刀柄、整體式鏜刀柄、模塊式鏜刀柄、模塊式鏜刀柄、鏜頭鏜頭 粗鏜刀、粗鏜刀、精鏜刀精鏜刀 （）從切削工藝上（）從切削工藝上（4）特殊型刀具）特殊型刀具 帶柄自緊夾頭、帶柄自緊夾頭、強力彈簧夾頭刀柄、強力彈簧夾頭刀柄、可逆式可逆式(自動反向自動反向)攻螺紋夾頭刀柄、攻螺紋夾頭刀柄、增速夾頭刀柄、增速夾頭刀柄、復(fù)合刀具和接桿類復(fù)合刀具和接桿類 2 數(shù)控加工刀具的特點數(shù)控加工刀具的特點v數(shù)控加工刀具與普通金屬切削刀具相比特點數(shù)控加工刀具與普通金屬切削刀具相比特點：v 刀片及刀柄高度的刀片及刀柄高度的通用化、規(guī)格化、系列化通

13、用化、規(guī)格化、系列化。v刀片或刀具的耐用度及經(jīng)濟壽命指標的刀片或刀具的耐用度及經(jīng)濟壽命指標的合理化合理化。v刀具或刀片幾何參數(shù)和切削參數(shù)的刀具或刀片幾何參數(shù)和切削參數(shù)的規(guī)范化、典型規(guī)范化、典型化?；?。v刀片或刀具材料及切削參數(shù)與被加工材料之間應(yīng)刀片或刀具材料及切削參數(shù)與被加工材料之間應(yīng)相匹配相匹配。v刀具應(yīng)具有較高的精度。刀具應(yīng)具有較高的精度。刀具應(yīng)具有較高的精度刀具應(yīng)具有較高的精度包括：包括：v刀具的形狀精度刀具的形狀精度v刀片及刀柄對機床主軸的相對位置精度刀片及刀柄對機床主軸的相對位置精度v刀片及刀柄的轉(zhuǎn)位及拆裝的重復(fù)精度刀片及刀柄的轉(zhuǎn)位及拆裝的重復(fù)精度v刀柄的強度刀柄的強度要高、剛性及耐

14、磨性要好。要高、剛性及耐磨性要好。v刀柄或工具系統(tǒng)的刀柄或工具系統(tǒng)的裝機重量裝機重量有限度。有限度。v刀片及刀柄刀片及刀柄切入的位置和方向切入的位置和方向有要求。有要求。v刀片、刀柄的定位基準及自動換刀系統(tǒng)刀片、刀柄的定位基準及自動換刀系統(tǒng)要要優(yōu)化優(yōu)化。 v總的說來：數(shù)控機床上用的總的說來：數(shù)控機床上用的刀具應(yīng)滿足安刀具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求。等要求。1.2.4 數(shù)控機床夾具的類型和特點數(shù)控機床夾具的類型和特點v機床夾具的類型機床夾具的類型：v（）按夾具的使用特點分類（）按夾具的使用特點分類v通用夾具通用夾具v專用夾具專用夾具 v

15、可調(diào)夾具可調(diào)夾具 v組合夾具組合夾具 v拼裝夾具拼裝夾具 通用夾具通用夾具 概念概念：v已經(jīng)標準化的可加工一定范圍內(nèi)不同工件的已經(jīng)標準化的可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，稱為夾具，稱為通用夾具通用夾具。特點特點：v優(yōu)點優(yōu)點：適應(yīng)性強，可用于裝夾一定形狀和尺：適應(yīng)性強，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件寸范圍內(nèi)的各種工件 。v缺點缺點：夾具的精度不高，生產(chǎn)率也較低，且：夾具的精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故一般適用于單較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故一般適用于單件小批量生產(chǎn)中。件小批量生產(chǎn)中。 三爪卡盤：用于回轉(zhuǎn)工件的自動裝卡 四爪單動卡盤：用于非回轉(zhuǎn)體或偏心件的裝卡通用通用

16、夾夾具的選用具的選用 平口鉗分固定側(cè)與活動側(cè)，固定側(cè)與底面作為定位面，活動側(cè)用于夾緊。通用通用夾夾具的選用具的選用 正弦平口鉗正弦平口鉗，通過鉗身上的孔及滑槽來通過鉗身上的孔及滑槽來改變角度，可用于斜面零件的裝夾改變角度，可用于斜面零件的裝夾通用通用夾夾具的選用具的選用平口鉗可選附件平口鉗可選附件通用通用夾夾具的選用具的選用通用通用夾夾具的選用具的選用專用夾具專用夾具 概念概念：v專為某一工件的某道工序設(shè)計制造的夾具，專為某一工件的某道工序設(shè)計制造的夾具，稱為稱為專用夾具專用夾具。特點特點：v 優(yōu)點優(yōu)點：在產(chǎn)品相對：在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)的生產(chǎn)中，采用各種專用夾具，可獲得

17、較高的生產(chǎn)中，采用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。率和加工精度。 v缺點缺點：設(shè)計周期較長、投資較大。：設(shè)計周期較長、投資較大。 連桿加工專用銑槽夾具連桿加工專用銑槽夾具結(jié)構(gòu)夾具結(jié)構(gòu)夾具l l一夾具體；一夾具體；2 2一壓板；一壓板；3 3、7 7一螺母；一螺母；4 4、5 5一墊一墊圈：圈：6 6一螺栓；一螺栓；8 8一彈簧；一彈簧；9 9一定位鍵；一定位鍵；1010一菱形一菱形銷；銷；1111一圓柱銷一圓柱銷 專用夾具專用夾具可調(diào)夾具可調(diào)夾具 概念概念：v某些元件可調(diào)整或更換某些元件可調(diào)整或更換，以適應(yīng)多種工件加工，以適應(yīng)多種工件加工的夾具，稱為的夾具，稱為可調(diào)夾具可調(diào)夾具。

18、分類分類：v通用可調(diào)夾具（通用范圍比通用夾具更大）通用可調(diào)夾具（通用范圍比通用夾具更大）v成組夾具成組夾具 （專用可調(diào)夾具（專用可調(diào)夾具 ）v特點特點：對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或：對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件個別定位元件和夾緊元件便便可使用?？墒褂谩?組合夾具組合夾具 概念概念：v 采用采用標準標準的組合元件、部件，專為某一的組合元件、部件，專為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱為工件的某道工序組裝的夾具，稱為組合夾組合夾具。具。 特點特點：v使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準備周期，元件使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準備周期，元件能重復(fù)多次使用

19、，可減少專用夾具數(shù)量。能重復(fù)多次使用，可減少專用夾具數(shù)量。 孔系組合夾具孔系組合夾具數(shù)控夾具的選用數(shù)控夾具的選用孔系組合夾具應(yīng)用實例數(shù)控夾具的選用槽系組合夾具槽系組合夾具l l一長方形基礎(chǔ)板；一長方形基礎(chǔ)板；2 2一方形支撐件；一方形支撐件；3 3一菱形定位盤；一菱形定位盤；4 4一快換鉆套；一快換鉆套；5 5一叉形壓板；一叉形壓板；6 6一螺栓；一螺栓；7 7一手柄桿；一手柄桿；8 8一分度合件一分度合件數(shù)控夾具的選用數(shù)控夾具的選用槽系組合夾具應(yīng)用實例槽系組合夾具應(yīng)用實例數(shù)控夾具的選用數(shù)控夾具的選用槽系組合夾具應(yīng)用實例數(shù)控夾具的選用拼裝夾具拼裝夾具 v概念概念：v用專門的標準化、系列化的拼裝零部件用專門的標準化、系列化的拼裝零部件拼裝而成的夾具，稱為拼裝而成的夾具，稱為拼裝夾具拼裝夾具。 v特點特點：v優(yōu)點優(yōu)點：具有組合夾具的優(yōu)點，但比組合：具有組合夾具的優(yōu)點，但比組合夾具夾具精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊。精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊。 （）按使用機床分類：（）按使用機床分類：v車床夾具、車床夾具、v銑床夾具、銑床夾具、v鉆床夾具、鉆床夾具、v鏜床夾具、鏜床夾具、v齒輪機床夾具、齒輪機床夾具、v數(shù)控機床夾具、數(shù)控機床夾具、v自動機床夾具、自動機床夾具、v自動線隨行夾具自動線隨行夾具v其他機床夾具其他機床夾具 （）按夾緊的動力源分