加工中心在箱體上的應(yīng)用(共32頁(yè))

1、 第 PAGE 51 頁(yè)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）（說(shuō) 明 書(shū)）題 目： 加工中心在箱體上的應(yīng)用 姓 名： 編 號(hào)： TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc259972275 摘 要 PAGEREF _Toc259972275 h 3 HYPERLINK l _Toc259972276 第1章 主軸(zhzhu)部件精度 PAGEREF _Toc259972276 h 5 HYPERLINK l _Toc259972277 第2章 主軸部件(bjin)結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc259972277 h 5 HYPERLINK l _Toc259972278 2.1 主軸

2、(zhzhu) PAGEREF _Toc259972278 h 5 HYPERLINK l _Toc259972279 第3章 加工(ji gng)中心的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc259972279 h 6 HYPERLINK l _Toc259972280 3.1基礎(chǔ)(jch)部件 PAGEREF _Toc259972280 h 6 HYPERLINK l _Toc259972281 3.2 主軸(zhzhu)部件 PAGEREF _Toc259972281 h 6 HYPERLINK l _Toc259972282 第4章 加工中心對(duì)結(jié)構(gòu)的要求 PAGEREF _Toc25997228

3、2 h 6 HYPERLINK l _Toc259972283 4.1 具備更高的靜動(dòng)剛度 PAGEREF _Toc259972283 h 6 HYPERLINK l _Toc259972284 4.2有更小的熱變形 PAGEREF _Toc259972284 h 7 HYPERLINK l _Toc259972285 4.3 運(yùn)動(dòng)件間的摩擦小并消除傳動(dòng)系統(tǒng)間隙 PAGEREF _Toc259972285 h 7 HYPERLINK l _Toc259972286 4.4壽命高、精度保持性好 PAGEREF _Toc259972286 h 7 HYPERLINK l _Toc259972287

4、 第5章 加工中心的其他裝置 PAGEREF _Toc259972287 h 9 HYPERLINK l _Toc259972288 5.1、支撐系統(tǒng) PAGEREF _Toc259972288 h 9 HYPERLINK l _Toc259972289 5.2 刀庫(kù)及自動(dòng)換刀裝置 PAGEREF _Toc259972289 h 10 HYPERLINK l _Toc259972290 5.3 加工中心的自動(dòng)換刀裝置 PAGEREF _Toc259972290 h 10 HYPERLINK l _Toc259972291 5.4 二軸轉(zhuǎn)動(dòng)式換刀裝置 PAGEREF _Toc259972291

5、h 11 HYPERLINK l _Toc259972292 5.5、位置檢測(cè)裝置 PAGEREF _Toc259972292 h 12 HYPERLINK l _Toc259972293 5.5.1 光柵 PAGEREF _Toc259972293 h 12 HYPERLINK l _Toc259972294 5.5.2磁柵的結(jié)構(gòu)和工作原理 PAGEREF _Toc259972294 h 12 HYPERLINK l _Toc259972295 第6章 加工中心加工工件的安裝 PAGEREF _Toc259972295 h 13 HYPERLINK l _Toc259972296 6.1 加

6、工中心加工定位基準(zhǔn)的選擇： PAGEREF _Toc259972296 h 13 HYPERLINK l _Toc259972297 6.2 加工中心夾具的確定： PAGEREF _Toc259972297 h 14 HYPERLINK l _Toc259972298 6.3加工中心夾具的選用原則： PAGEREF _Toc259972298 h 14 HYPERLINK l _Toc259972299 6.4 加工中心刀具選擇技巧 PAGEREF _Toc259972299 h 14 HYPERLINK l _Toc259972300 第7章 加工中心掉刀故障分析與處理簡(jiǎn)介 PAGEREF

7、_Toc259972300 h 15 HYPERLINK l _Toc259972301 7.1心掉刀故障分析與處理 PAGEREF _Toc259972301 h 15 HYPERLINK l _Toc259972302 7.2 工中心參考點(diǎn)及其故障診斷 PAGEREF _Toc259972302 h 16 HYPERLINK l _Toc259972303 7.2.1.使用絕對(duì)脈沖編碼器的機(jī)床回原點(diǎn)時(shí)的原點(diǎn)漂移 PAGEREF _Toc259972303 h 18 HYPERLINK l _Toc259972304 7.2.2全閉環(huán)系統(tǒng)中的原點(diǎn)漂移 PAGEREF _Toc25997230

8、4 h 19 HYPERLINK l _Toc259972305 7.2.3原點(diǎn)漂移數(shù)個(gè)脈沖 PAGEREF _Toc259972305 h 19 HYPERLINK l _Toc259972306 第8章 考慮軸向切削力的立式加工中心刀具伸出長(zhǎng)度測(cè)量 PAGEREF _Toc259972306 h 20 HYPERLINK l _Toc259972307 8.1 數(shù)控車(chē)床和加工中心典型加工零件的高效加工工藝研究成果介紹 PAGEREF _Toc259972307 h 21 HYPERLINK l _Toc259972308 8.1.1關(guān)鍵技術(shù) PAGEREF _Toc259972308 h

9、21 HYPERLINK l _Toc259972309 8.1.2.取得的主要成果 PAGEREF _Toc259972309 h 22 HYPERLINK l _Toc259972310 8.2 RFMH80/RFMH80P臥式加工中心系列 PAGEREF _Toc259972310 h 24 HYPERLINK l _Toc259972311 8.2.1零件工藝過(guò)程分析及工序安 PAGEREF _Toc259972311 h 26 HYPERLINK l _Toc259972312 8.2.2 毛坯準(zhǔn)備 PAGEREF _Toc259972312 h 26 HYPERLINK l _To

10、c259972313 8.2.3工序1夾具的設(shè)計(jì)和使用及加工工藝過(guò)程 PAGEREF _Toc259972313 h 26 HYPERLINK l _Toc259972314 8.2.4 工序2夾具的設(shè)計(jì)和適用及工藝過(guò)程 PAGEREF _Toc259972314 h 27 HYPERLINK l _Toc259972315 8.3 程序編制 PAGEREF _Toc259972315 h 27 HYPERLINK l _Toc259972316 8.4切削用量選擇 PAGEREF _Toc259972316 h 28 HYPERLINK l _Toc259972317 8.5刀具選擇 PAG

11、EREF _Toc259972317 h 28 HYPERLINK l _Toc259972318 第9章 結(jié)論 PAGEREF _Toc259972318 h 29摘 要隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和普及，加工中心的作用越發(fā)(yuf)突顯它的重要性。為進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的加工效率，數(shù)控機(jī)床正向著工件(gngjin)在一臺(tái)機(jī)床一次裝夾即可完成多道工序(gngx)或全部工序加工的方向發(fā)展，因此出現(xiàn)了各種類(lèi)型的加工中心機(jī)床，如車(chē)削中心、鏜銑加工中心、鉆削中心等等。這類(lèi)多工序加工的數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中要使用多種刀具，因此必須有自動(dòng)換刀裝置，也就是所說(shuō)的刀庫(kù)，以便選用不同刀具，完成不同工序的加工工藝。自動(dòng)換刀裝

12、置應(yīng)當(dāng)具備換刀時(shí)間短、刀具重復(fù)定位精度高、足夠的刀具儲(chǔ)備量、占地面積小、安全可靠等特性。本論文是開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出一種體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格較低、生產(chǎn)周期短的小型立式加工中心刀庫(kù)本文。首先介紹了國(guó)內(nèi)外加工中心研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，闡明了本課題研究的目的、意義。然后進(jìn)一步介紹本小型加工中心刀庫(kù)總體結(jié)構(gòu)和各部件方案的選擇，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了小型加工中心刀庫(kù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要包括刀盤(pán)部件設(shè)計(jì)（含刀盤(pán)，夾塊，刀爪），刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（含轉(zhuǎn)臂，槽輪，滾子，鎖止盤(pán)），刀庫(kù)總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（含軸承套，軸，箱蓋，箱體）刀庫(kù)移動(dòng)部分設(shè)計(jì)。Along with the numerical control techn

13、ology development and thepopularization, the processing center function reveals its importance even moresuddenly.For further enhances the numerical control engine laths the processingefficiency, the numerical control engine laths is clamping to the work piece in anengine laths attire then completes

14、the multi-channel working procedure or the completeworking procedure processing direction develops, therefore appeared each kind of typeprocessing center engine laths, like the turning center, the boring mill processing center,drills truncates center and so on.This kind of working procedure processi

15、ng numericalcontrol engine laths must use many kinds of cutting tools in the processing process,therefore must have trades the knife installment automatically, also is the knifestorehouse which said, in order to select the different cutting tool, completes thedifferent working procedure the processi

16、ng craft.Trades the knife equipment to haveautomatically to have trades the knife time short, the cutting tool repetition pointingaccuracy high, the enough cutting tool margin, the area small, safe reliable and so onthe characteristics.The present paper is the development designs one kind of volume

17、slightly, thestructure compact, the price is low, production cycle short small vertical processingcenter knife storehouse this article.First introduced the domestic and foreignprocessing center research present situation and the trend of development, haveexpounded this topic research goal, the signi

18、ficance.Then further introduced this smallprocessing center knife storehouse overall structure and various parts plan choice, andhas carried on the small processing center knife storehouse mechanism designcalculation in this foundation, mainly includes the knife storehouse overallorganization design

19、, the electrical machinery selection, the knife storehouse rotationdetent mechanism design knife storehouse migration part design and so on.Keywords: numerically controlled lathe; machining centers ; cut database ;mechanical hand第1章 主軸(zhzhu)部件精度加工中心主軸部件由主軸動(dòng)力、傳動(dòng)及主軸組件(z jin)組成，它是加工中心成型運(yùn)動(dòng)的重要執(zhí)行部件之一，因此要

20、求加工中心的主軸部件具有高的運(yùn)轉(zhuǎn)精度、長(zhǎng)久的精度保持性以及長(zhǎng)時(shí) fdl 運(yùn)行的精度穩(wěn)定性。加工中心通常作為精密機(jī)床使用，主軸部件的運(yùn)轉(zhuǎn)精度決定了機(jī)床加工精度的高低考核機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)精度一般有動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)和靜態(tài)檢驗(yàn)兩種方法。靜態(tài)檢驗(yàn)是指在低速或手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)主軸情況下，檢驗(yàn)主軸部件各個(gè)(gg)定位面及工作表面的跳動(dòng)量動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)則需使用一定的儀器在機(jī)床主軸額定轉(zhuǎn)速下采用非接觸的檢測(cè)方法檢驗(yàn)主軸的回轉(zhuǎn)精度。由于加工中心通常具有自動(dòng)換刀功能，刀具通過(guò)專(zhuān)用刀柄由安裝在加工中心主軸內(nèi)部的拉緊機(jī)構(gòu)緊固。因此主軸的回轉(zhuǎn)精度要考慮由于刀柄定位面的加工誤差所引起的誤差。加工中心主軸軸承通常使用C級(jí)軸承，在二支承主軸部件中多采用4

21、-1、2-2組合使用，即前支承和后支承分別用四個(gè)向心推力軸承和一個(gè)向心球軸承，或前、后支承都使用兩個(gè)向心推力軸承組成主軸部件的支承體系對(duì)于輕型高精度加工中心，也有前、后支承各使用一個(gè)向心推力軸承組成主軸部件的支承體系，該種結(jié)構(gòu)適宜高精度、高速主軸部件的場(chǎng)合簡(jiǎn)單的主軸軸承組合，可以大大降低主軸部件的裝配誤差和熱傳導(dǎo)引起的主軸隙喪失，但主軸的承載能力會(huì)有較大幅度的下降。第2章 主軸部件結(jié)構(gòu)2.1 主軸主軸前端有7：24的錐孔用于裝夾BT40刀柄或刀桿主軸端面有一瑞面鍵既可通過(guò)它傳遞刀具的扭矩，又可用于刀具的周向定位主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸的直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長(zhǎng)度和支承跨距。評(píng)價(jià)和考慮主軸主要

22、尺寸參數(shù)的依據(jù)是主軸的剛度、結(jié)構(gòu)上藝性和主軸組件的工藝適用范圍，主軸材料的選擇主要根據(jù)剛度、載荷特點(diǎn)、耐磨性和熱處理變形大小等因素確定。主軸材料常采用的有 45 鋼、 Gcr15 等，需經(jīng)滲氮和感應(yīng)加熱悴火。加下中心的主軸支承形式很多其中立式加工中心的主軸前支承采用四個(gè)向心推力球軸承，后支承采用一個(gè)向心球軸承，這種支承結(jié)構(gòu)使主軸的承載能力較高，且能適應(yīng)高速的要求。主軸支承前端定位，主軸受熱向后伸長(zhǎng)，能較好地滿足精度需要，只是支承結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 刀具自動(dòng)卡緊機(jī)構(gòu)加工中心可以白動(dòng)換刀，所以，主軸系統(tǒng)應(yīng)具備自動(dòng)松開(kāi)和夾緊刀具的功能。刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)安裝在主軸的內(nèi)部，圖2一7所示為刀具的夾緊狀態(tài)刀柄

23、1由主軸抓刀爪2 央持，碟形彈簧5通過(guò)拉桿4、抓刀爪 2 ，在內(nèi)套 3 的作用下將刀棲的拉釘拉緊，當(dāng)換刀時(shí)，要求松開(kāi)刀柄此時(shí)將主軸上端氣缸的上腔通壓縮空氣，活塞7帶動(dòng)壓桿8及拉4向下移動(dòng)同時(shí)壓縮碟形彈簧5，當(dāng)拉桿4下移到使抓刀爪2的下端移出內(nèi)套3時(shí)卡爪張開(kāi)同時(shí)拉桿4將刀柄頂松，刀其即可由機(jī)械手或刀庫(kù)拔出。待新刀裝入后，氣缸6的下腔通壓縮空氣在碟形彈簧的作用下活塞帶動(dòng)抓刀爪上移抓刀爪拉桿貫新進(jìn)人內(nèi)套3 ，將刀柄拉緊?；钊?移動(dòng)的兩個(gè)極限位置分別設(shè)有行程開(kāi)關(guān)10，作為刀具夾緊和松開(kāi)的信號(hào)。第3章 加工(ji gng)中心的結(jié)構(gòu)3.1基礎(chǔ)(jch)部件加工(ji gng)中心有各種類(lèi)型，雖然外形結(jié)構(gòu)

24、各異，但總體上是由以下幾大部分組成由床身、立柱和工作臺(tái)等大件組成，它們是加工中心結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)部件。這些大件有鑄鐵件，也有焊接的鋼結(jié)構(gòu)件，它們要承受加工中心的靜載荷以及在加工時(shí)的切削負(fù)載，因此必須具備更高的靜動(dòng)剛度，也是加工中心中質(zhì)量和體積最大的部件。3.2 主軸部件由主軸箱、主袖電動(dòng)機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸的啟動(dòng)、停止等動(dòng)作和轉(zhuǎn)速均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過(guò)裝在主軸上的刀具進(jìn)行切削。主軸部件是切削加工的功率輸出部件，是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的好壞，對(duì)加工中心的性能有很大的影響。由 CNC 裝置、可編程序控制器、伺眼驅(qū)動(dòng)裝置以及電動(dòng)機(jī)等部分組成是加工中心執(zhí)行順序控制動(dòng)作和控制加工過(guò)程的

25、中心。加工中心與一般數(shù)控機(jī)床的顯著區(qū)別是具有對(duì)零件進(jìn)行多工序加工的能力，有一套自動(dòng)換刀裝置。第4章 加工中心對(duì)結(jié)構(gòu)的要求4.1 具備更高的靜動(dòng)剛度加工中心價(jià)格昂貴，其加工費(fèi)用比傳統(tǒng)機(jī)床要高得多，這就要求必須采取措施大幅度地壓縮單件加工時(shí)間。壓縮單件加工時(shí)間包括兩個(gè)方面：一方面是新型刀具材料的發(fā)展，使切削速度成倍地提高，大大縮短了切削時(shí)回；另一方面，采用自動(dòng)換刀系統(tǒng)，加快裝夾變換等操作，這又大大減少了輔助時(shí)間。這些措施大幅度地提高了生產(chǎn)率，獲得了好的經(jīng)濟(jì)效益，然而，也明顯地增加了機(jī)床的負(fù)載及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。另外，機(jī)床床身、導(dǎo)軌、工作臺(tái)、刀架和主軸箱等部件的結(jié)構(gòu)剛度將影響它們本身的幾何精度及因變形所產(chǎn)生

26、的誤差所有這些因素都要求數(shù)控機(jī)床具有更高的靜剛度。切削過(guò)程中的振動(dòng)不僅直接影響零件的加工精度和表面質(zhì)量，還會(huì)降低刀具壽命，影響生產(chǎn)率。而加工中心又是連續(xù)作業(yè)，不可能在加工中作人為調(diào)整（如改變切削用量或改變刀具的幾何角度）來(lái)消除或減少振動(dòng)，因此(ync)，還必須提高加工中心的動(dòng)剛度。在設(shè)計(jì)加工中心結(jié)構(gòu)時(shí)，考慮到這些因素，其基礎(chǔ)大件通常采用封閉箱形結(jié)構(gòu)，合理地布且加強(qiáng)筋板以及加強(qiáng)各部件的接觸剛度(n d)，有效地提高了機(jī)床的靜剛度。另外，調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)盤(pán)可能改變系統(tǒng)的自振頻率，增加(zngji)阻尼可以改善機(jī)床的阻尼特性是提高機(jī)床動(dòng)剛度的有效措施。4.2有更小的熱變形加工中心在加工中受切削熱、摩擦熱

27、等內(nèi)外熱源的影響，各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，這將影響工件的加工精度。由于加工中心的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及切削量等都大于傳統(tǒng)機(jī)床，而且工藝過(guò)程自動(dòng)化，常常是連續(xù)加工，因而產(chǎn)生的熱里也多于傳統(tǒng)機(jī)床，這就要求必須采取措施減少熱變形對(duì)加工精度的影響。主要措施有：對(duì)發(fā)熱源采取有效的液冷、風(fēng)冷等方法來(lái)控制溫升；改善機(jī)床結(jié)構(gòu)，使構(gòu)件的熱變形發(fā)生在非誤差敏感方向上。例如臥式加工中心的立柱采用框式雙立柱結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱(chēng)，熱變形對(duì)主軸軸線產(chǎn)生垂直方向的平移，它可以由坐標(biāo)修正量進(jìn)行補(bǔ)償，減少發(fā)熱，盡可能將熱源從主機(jī)中分離出去。4.3 運(yùn)動(dòng)件間的摩擦小并消除傳動(dòng)系統(tǒng)間隙加工中心工作臺(tái)的位移最以脈沖當(dāng)童作為它的最小單位，

28、在對(duì)刀、工件找正等情況下，工作臺(tái)常以極低的速度運(yùn)動(dòng)。這就要求工作臺(tái)能對(duì)數(shù)控裝置發(fā)出的指令作出準(zhǔn)確響應(yīng)，它與運(yùn)動(dòng)件的摩擦特性有關(guān)。加工中心采用滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌和加壓導(dǎo)軌的靜摩擦力較小，并且在潤(rùn)滑油的作用下，它們的摩擦力隨運(yùn)動(dòng)速度的提高而加大，這就有效地避免了低速爬行現(xiàn)象，從而使加工中心的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度都有所提高。進(jìn)給系統(tǒng)中采用滾珠絲杠代替滑動(dòng)絲杠，也是基于同樣的道理另外，采用脈沖補(bǔ)償裝置進(jìn)行螺距補(bǔ)償，消除了進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙，也有的機(jī)床采用無(wú)間隙傳動(dòng)副。4.4壽命高、精度保持性好良好的潤(rùn)滑系統(tǒng)保證了加工中心的壽命，導(dǎo)軌、進(jìn)給絲杠及主軸部件都采用新型的耐磨材料。使加工中心在長(zhǎng)期使

29、用過(guò)程中能夠保持良好的精度加工中心采用多主軸、多刀架及自動(dòng)換刀裝置，一次裝央完成名工序的加工，節(jié)省了大量裝卡換刀時(shí)間。由于不需要人工操作，故采用了封閉或半封閉式加工，使人機(jī)界面明快、干凈、協(xié)調(diào)。機(jī)床各部分的互鎮(zhèn)能力強(qiáng)，可防止事故發(fā)生，改善了操作者的觀察、操作和維護(hù)條件，并設(shè)有緊急停車(chē)裝置，以避免發(fā)生憊外事故所有操作都集中在一個(gè)操作面板上，一目了然，減少了誤操作 加工中心（Machining Center）是典型的集高新技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備，它的發(fā)展代表了一個(gè)國(guó)家設(shè)計(jì)、制造的水平，因此在國(guó)內(nèi)外企業(yè)界都受到高度重視。如今，加工中心已成為現(xiàn)代機(jī)床發(fā)展的主流(zhli)方向，加工廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造

30、中。與普通數(shù)控機(jī)床相比，它具有以下幾個(gè)突出特點(diǎn):（l）工序(gngx)集中加 工中心備有刀庫(kù)并能自動(dòng)更換刀具，對(duì)工件進(jìn)行多工序加工，使得工件在一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序，自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，以及其他輔助功能，現(xiàn)代加工中心更大程度地使工件在一次裝夾后實(shí)現(xiàn)(shxin)多表面、多特征、多工位的連續(xù)、高效、高精度加 工，即工序集中這是加工中心最突出的特點(diǎn)。（2）對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)加工中心生產(chǎn)的柔性不僅體現(xiàn)在對(duì)特殊要求的快速反應(yīng)上而且可以快速實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。3）加工精度高加工中心同其他數(shù)控機(jī)床一樣具有加工精度高的特點(diǎn)

31、，而且加工中心由于加工工序集中，避免了長(zhǎng)工藝流程，減少了人為千擾，故加工精度更高，加工質(zhì)量更加穩(wěn)定。4）加工生產(chǎn)率高零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間兩部分。加工中心帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，在一臺(tái)機(jī)床上能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測(cè)量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間，減少工件半成品的周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，使機(jī)床的切削利用率（切削時(shí)間和開(kāi)動(dòng)時(shí)間之比）高于普通機(jī)床34倍，達(dá)80以上。（5）操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕加工中心對(duì)零件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的，操作者除了操作鍵盤(pán)、裝卸零件、進(jìn)行關(guān)鍵工序的中間測(cè)量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度和緊張程度均可大為減輕

32、，勞動(dòng)條件也得到很大的改善。（6）經(jīng)濟(jì)效益高使用加工中心加工零件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是較昂貴的，但在單件、小批生產(chǎn)的情況下，可以節(jié)省許多其他方面的費(fèi)用，因此能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。例如，在加工之前節(jié)省了劃線工時(shí)，在零件安裝到機(jī)床上之后可以減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，減少了直接生產(chǎn)費(fèi)用。另外，由于加工中心加工零件不需手工制作模型、凸輪、鉆模板及其他工夾具，省去了許多工藝裝備，減少了硬件投資還由于加工中心的加工穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。（7）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化用加工中心加工零件，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí)，并有效地簡(jiǎn)化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。這些特點(diǎn)有利于使生

33、產(chǎn)管理現(xiàn)代化。當(dāng)前有許多大型CAD/CAM集成軟件已經(jīng)開(kāi)發(fā)了生產(chǎn)管理模塊，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理。加工中心的工序集巾加工方式固然有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但也帶來(lái)不少問(wèn)題，列舉如下。 粗加工后直接進(jìn)人精加工階段，工件的溫升來(lái)不及回復(fù)，冷卻后尺寸變動(dòng)，影響(yngxing)零件精度。 工件由毛坯直接加工為成品，一次裝夾中金屬切除量大、幾何形狀變化(binhu)大，沒(méi)有釋放應(yīng)力的過(guò)程，加工完了一段時(shí)間后內(nèi)應(yīng)力釋放，使工件變形。 切削不斷屑，切屑的堆積(duj)、纏繞等會(huì)影響加工的順利進(jìn)行及零件表面質(zhì)量，甚至使刀具損壞、工件報(bào)廢。 裝夾零件的夾具必須滿足既能承受粗加工中大的切削力，又能在精加工中準(zhǔn)確定位的要

34、求，而且零件夾緊變形要小。 由于 ATC 的應(yīng)用，使工件尺寸受到一定的限制，鉆孔深度、刀具長(zhǎng)度、刀具直徑及刀具質(zhì)量也要加以考慮。第5章 加工中心的其他裝置 5.1、支撐系統(tǒng) 床身 床身是機(jī)床的基礎(chǔ)件，要求具有足夠高的靜、動(dòng)剛度和精度保持性。在滿足總體設(shè)計(jì)要求的前提下，應(yīng)盡可能做到既要結(jié)構(gòu)合理、筋板布置恰當(dāng)，又要保證良好的冷、熱加工工藝性。 車(chē)削加工中心床身，為提高其剛性，一般采用斜床身，斜床身可以改善切削加工時(shí)的受力情況，截面可以形成封閉的腔形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部可以充填泥芯和混凝土等阻尼材料，在振動(dòng)時(shí)利用相對(duì)磨損來(lái)耗散振動(dòng)能量。 立柱 加工中心立柱主要是對(duì)主軸箱起到支承作用，滿足主軸的 Z 向運(yùn)動(dòng)，

35、立柱應(yīng)具有較好的剛性和熱穩(wěn)定性。加工中心采用封閉的箱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用斜板提高立柱的抗彎、抗扭能力，整個(gè)結(jié)構(gòu)采用鑄造實(shí)現(xiàn)。 導(dǎo)軌 加工中心的導(dǎo)軌大都采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)很低、動(dòng)靜摩擦系數(shù)差別小，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)爬行，因此可以獲得較高的定位精度。但是這些精度的實(shí)現(xiàn)，必須建立在底座處于正確狀態(tài)的基礎(chǔ)上，否則垂直方向的支撐高低誤差會(huì)造成結(jié)構(gòu)側(cè)向扭曲進(jìn)而造成全行程內(nèi)摩擦阻力的變化導(dǎo)致產(chǎn)生定位精度的誤差。以往采用滑動(dòng)導(dǎo)軌時(shí)，導(dǎo)軌的配合面要刮研精修，在裝配過(guò)程中可發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌扭曲現(xiàn)象，并通過(guò)修配實(shí)現(xiàn)校正。改用滾動(dòng)導(dǎo)軌，不存在修正過(guò)程，很難避免床身扭曲或安裝所造成的軌道扭曲因此采用三點(diǎn)支撐的底座是治

36、木之道。5.2 刀庫(kù)及自動(dòng)(zdng)換刀裝置 加工中心利用刀庫(kù)實(shí)現(xiàn)換刀，這是目前加工中心大量使用的換刀方式。由于有了刀庫(kù)，機(jī)床只要一個(gè)固定主軸夾持刀具，有利于提高主軸剛度。獨(dú)立的刀庫(kù)，大大增加了刀具的儲(chǔ)存數(shù)量，有利于擴(kuò)大機(jī)床的功能，并能較好地隔離各種影響(yngxing)加工精度的干擾因素。 刀庫(kù)換刀，按照換刀過(guò)程有無(wú)機(jī)械手參與，分成有機(jī)械手換刀和無(wú)機(jī)械手換刀兩種情況在有機(jī)械手換刀的過(guò)程中，使用一個(gè)機(jī)械手將加工完畢的刀具從主軸中拔出，與此同時(shí)，另一機(jī)械手將在刀庫(kù)中待命的刀具從刀庫(kù)拔出，然后兩者交換位置完成換刀過(guò)程。無(wú)機(jī)械手換刀時(shí)，刀庫(kù)中刀具存放方向與主軸平行，刀具放在主軸可到達(dá)位置換刀時(shí)，主

37、軸箱移到刀庫(kù)換刀位置上方，利用主軸Z向運(yùn)動(dòng)將加工用畢刀具插人刀庫(kù)中要求(yoqi)的空位處，然后刀庫(kù)中待換刀具轉(zhuǎn)到待命位置主軸 Z 向運(yùn)動(dòng)將待用刀具從刀庫(kù)中取出，并將刀具插人主軸。有機(jī)械手的系統(tǒng)在刀庫(kù)配置、與主軸的相對(duì)位置及刀具數(shù)量上都比較靈活，換刀時(shí)間短。無(wú)機(jī)械手方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只是換刀時(shí)間要長(zhǎng)。 加工中心刀庫(kù)形式 刀庫(kù)有多種形式，加工中心常用的有盤(pán)式、鏈?zhǔn)絻煞N刀庫(kù)。 盤(pán)式結(jié)構(gòu)，刀具可以沿主軸軸向、徑向、斜向安放，刀具軸向安裝的結(jié)構(gòu)最為緊湊但為了換刀時(shí)刀具與主軸同向，有的刀庫(kù)中的刀具需在換刀位置作 900 翻轉(zhuǎn)。在刀庫(kù)容量較大時(shí)，為在存取方便的同時(shí)保持結(jié)構(gòu)緊湊，可采取彈倉(cāng)式結(jié)構(gòu)，目前大量的刀庫(kù)

38、安裝在機(jī)床立柱的頂面或側(cè)面。在刀庫(kù)容量較大時(shí)，也有安裝在單獨(dú)的地基上，以隔離刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)造成的振動(dòng)，鏈?zhǔn)降稁?kù)，通常刀具容量比盤(pán)式的要大，結(jié)構(gòu)也比較靈活。可以采用加長(zhǎng)鏈帶方式加大刀庫(kù)的容量，也可采用鏈帶折疊回繞的力式提高空間利用率，在要求刀具容量很大時(shí)還可以采用多條鏈帶結(jié)構(gòu)。5.3 加工中心(zhngxn)的自動(dòng)換刀裝置 自動(dòng)換刀裝置可分為五種基本形式(xngsh)，即轉(zhuǎn)塔式、 1800 回轉(zhuǎn)式、回轉(zhuǎn)插人式、二軸轉(zhuǎn)動(dòng)式和主軸直接式。自動(dòng)換刀的刀具可靠固緊在專(zhuān)用刀夾內(nèi)，每次換刀時(shí)將刀夾直接裝人主軸。1） 轉(zhuǎn)塔式換刀裝置(zhungzh) 用轉(zhuǎn)塔實(shí)現(xiàn)換刀是最早的自動(dòng)換刀方式。轉(zhuǎn)塔是由若干與銑床動(dòng)力頭（主

39、軸箱）相連接的主軸組成在運(yùn)行程序之前將刀具分別裝人主軸，需要哪把刀具時(shí)，轉(zhuǎn)塔就轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置。 這種裝置的缺點(diǎn)是主軸的數(shù)量受到限制。要使用數(shù)量多于主軸數(shù)的刀具時(shí)，操作者必須卸下已用過(guò)的刀具，并裝上后續(xù)程序所需要的刀具。轉(zhuǎn)塔式換刀并不是拆卸刀具，而是將刀具和刀夾一起換下，所以這種換刀方式很快。目前NC鉆床等還在使用轉(zhuǎn)塔式刀庫(kù)。2）1800回轉(zhuǎn)式換刀裝置 最簡(jiǎn)單的換刀裝置是1800回轉(zhuǎn)式換刀裝置，接到換刀指令后，機(jī)床控制系統(tǒng)便將主軸控制到指定換刀位置；與此同時(shí)，刀具庫(kù)運(yùn)動(dòng)到適當(dāng)位置，換刀裝置回轉(zhuǎn)并同時(shí)與主軸、刀具庫(kù)的刀具相配合；拉桿從主軸刀具上卸掉，換刀裝置將刀具從各自的位置上取下；換刀裝置回轉(zhuǎn)1

40、800并將主軸刀具與刀具庫(kù)刀具帶走；換刀裝置回轉(zhuǎn)的同時(shí)，刀具庫(kù)重新調(diào)整其位置，以接受從主軸取下的刀具；接下來(lái)，換刀裝置將要換上的刀具與卸下的刀具分別裝人主軸和刀具庫(kù)；最后，換刀裝置轉(zhuǎn)回原“待命”位置。至此，換刀完成，程序繼續(xù)運(yùn)行。這種換刀裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、涉及的運(yùn)動(dòng)少、換刀快。主要缺點(diǎn)是刀具必須存放在與主軸平行的平面內(nèi)，與側(cè)置后置刀具庫(kù)相比，切屑及切削液易進(jìn)人刀夾，因此必須對(duì)刀具另加防護(hù)。刀夾錐面上有切屑會(huì)造成換刀誤差，甚至有損壞刀夾與主軸的可能。有些加工中心使用了傳遞桿，并將刀具庫(kù)側(cè)置。當(dāng)換刀指令被調(diào)用時(shí)，傳遞桿將刀具庫(kù)的刀具取下，轉(zhuǎn)到機(jī)床前方，并定位于與換刀裝置配合的位置。1800

41、回轉(zhuǎn)式換刀裝置既可用于臥式機(jī)床，也可用于立式機(jī)床。1） 回轉(zhuǎn)插人式換刀裝置 回轉(zhuǎn)插人式換刀裝置（最常用的形式之一），是回轉(zhuǎn)式換刀裝置的改進(jìn)形式?；剞D(zhuǎn)插人機(jī)構(gòu)是換刀裝置與傳遞桿的組合。為回轉(zhuǎn)插人式換刀裝置的工作原理，其應(yīng)用在臥式加工中心上。這種換刀裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與1800回轉(zhuǎn)式換刀裝置基本相同。當(dāng)接到換刀指令時(shí)，主軸移至換刀點(diǎn)，刀具庫(kù)轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，使換刀裝置從其槽內(nèi)取出欲換上的刀具；換刀裝置轉(zhuǎn)動(dòng)并從位于機(jī)床一側(cè)的刀具庫(kù)中取出刀具，換刀裝置回轉(zhuǎn)至機(jī)床的前方，在該位置將主軸上的刀具取下，回轉(zhuǎn)1800將欲換上的刀具裝人主軸；與此同時(shí)，刀具庫(kù)移至適當(dāng)位置以接受從主軸取下的刀具；換刀裝置轉(zhuǎn)到機(jī)床的一側(cè)，并

42、將從主軸取下的刀具放入刀具庫(kù)的槽內(nèi)。這種裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是刀具存放在機(jī)床的一側(cè)，避免了切屑造成主軸或刀夾損壞的可能性。與 1800 回轉(zhuǎn)式換刀裝置相比，其缺點(diǎn)是換刀過(guò)程中的動(dòng)作多，換刀所用的時(shí)間長(zhǎng)。5.4 二軸轉(zhuǎn)動(dòng)(zhun dng)式換刀裝置 二軸轉(zhuǎn)動(dòng)式換刀裝置的工作原理。這種換刀裝置可用于側(cè)置或后置式刀具庫(kù)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)最適用于立式(l sh)加工中心。接到換刀指令(zhlng)，換刀機(jī)構(gòu)從“等待”位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，夾緊主軸上的刀具并將其取下，轉(zhuǎn)至刀具庫(kù)，并將刀具放回刀具庫(kù)；從刀具庫(kù)中取出欲換上的刀具，轉(zhuǎn)向主軸，并將刀具裝人主軸；然后返回“等待”位置，換刀完成。 這種裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是刀具庫(kù)位于機(jī)床

43、一側(cè)或后方，能最大限度地保護(hù)刀具。其缺點(diǎn)是刀具的傳遞次數(shù)及運(yùn)動(dòng)較多。這種裝置在立式加工中心中的應(yīng)用已逐漸被 1800 回轉(zhuǎn)式和主軸直接式換刀裝置所取代。1） 主軸直接式換刀裝置 主軸直接式換刀裝置不同于其他形式的換刀裝置。這種裝置中，要么刀具庫(kù)直接移到主軸位置，要么主軸直接移至刀具庫(kù)。換刀裝置在臥式加工中心中的應(yīng)用。換刀時(shí)，主軸移動(dòng)到換刀位置，圓盤(pán)式刀具庫(kù)轉(zhuǎn)至所需刀槽的位置，將刀具從“等待”位置移出至換刀位置，并與裝在主軸內(nèi)的刀夾配合；拉桿從刀夾中退出，刀具庫(kù)前移，卸下刀具；然后刀具庫(kù)轉(zhuǎn)到所需刀具對(duì)準(zhǔn)主軸的位置，向后運(yùn)動(dòng)，將刀具插入主軸并固緊；最后，刀具庫(kù)離開(kāi)主軸向上移動(dòng)，回到“等待”位置，換

44、刀完成。對(duì)于立式加工中心，小型的一般是刀庫(kù)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)換刀；一些大型床，換刀過(guò)程與上述有所不同，由于大型機(jī)床的刀具庫(kù)太大，移動(dòng)不方便，所以是主軸移動(dòng)實(shí)現(xiàn)卸、裝刀具，或使用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)換刀。機(jī)械手臂和手爪的結(jié)構(gòu)，為機(jī)械手換刀的工作過(guò)程。5.5、位置檢測(cè)裝置5.5.1 光柵 光柵的結(jié)構(gòu) 光柵測(cè)量裝置包括光標(biāo)尺和光電讀數(shù)裝置兩部分。光標(biāo)尺是一條上面刻有一系列平行等間距密集刻線的透明玻璃片，或是帶有全反射等間距密集刻線的長(zhǎng)條形金屬鏡面。前者稱(chēng)為透射式光柵，后者稱(chēng)為反射式光柵。在數(shù)控系統(tǒng)中用得比較多的是透射式光柵。常用透射光柵的光標(biāo)尺的刻線密度有25條/mm，50條/mm，100條/mm和250條/mm等4種

45、。光標(biāo)尺實(shí)際上是一根有著很密刻線的尺子，每根刻線的間隔代表一個(gè)準(zhǔn)確的微小尺寸。光電讀數(shù)裝置由光源、聚光鏡、指示光柵和光電池組成， 光柵的讀數(shù)理論上，用光柵測(cè)量位移時(shí)，只要數(shù)出測(cè)量對(duì)象上某一個(gè)確定點(diǎn)相對(duì)于光柵移過(guò)的刻線即可。實(shí)際上，由于刻線過(guò)密，直接對(duì)刻線計(jì)數(shù)很困難，因而目前利用光柵的莫爾條紋或相位干涉條紋進(jìn)行計(jì)數(shù)。此時(shí)指示(zhsh)光柵的刻線與光標(biāo)尺的刻線完全一樣，是等距的。安裝時(shí)光標(biāo)尺的刻線與指示光柵的刻線有一夾角，這樣在光標(biāo)尺的橫向方向就產(chǎn)生黑白相間的莫爾干涉條紋。莫爾條 當(dāng)指示光柵相對(duì)于光標(biāo)尺移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋沿其垂直方向上、下移動(dòng)。移過(guò)的莫爾條紋數(shù)等于移過(guò)的光柵的刻線數(shù)。沿著莫爾條紋的

46、移動(dòng)方向放置四杜光電池，其間距(jin j)為莫爾條紋的1/4，這樣就可產(chǎn)生相位差為90。的四個(gè)信號(hào)。通過(guò)細(xì)分和辨向電路將這些信號(hào)進(jìn)行處理即可檢測(cè)位移量及運(yùn)動(dòng)方向。主光柵與指示光柵的刻線寬度札同，但刻線的距離不相等。若以主光柵的刻線為基準(zhǔn)，指示光柵的四條刻結(jié)依次錯(cuò)開(kāi)00、900、1800、2700，光電池為水平方向(fngxing)排列，當(dāng)指示光柵相劉于主光柵移動(dòng)時(shí)，光電池各瞬間接受的光通量就不同，產(chǎn)生的電勢(shì)相位彼此錯(cuò)開(kāi)900。這些信號(hào)經(jīng)過(guò)細(xì)分和辨向電路的處理，即可測(cè)知移動(dòng)量和移動(dòng)丈向。因?yàn)橹甘竟鈻诺目叹€是按相位排列的，故稱(chēng)這種光柵為相位光柵。5.5.2磁柵的結(jié)構(gòu)和工作原理 磁柵（又稱(chēng)磁尺）也

47、是一種電磁監(jiān)測(cè)裝置。它利用磁記錄原理，將一定波長(zhǎng)的矩形波或正弦波由信號(hào)用磁頭記錄在磁性標(biāo)尺的磁膜上，作為測(cè)量基準(zhǔn)。檢測(cè)時(shí)，磁頭將磁性標(biāo)尺上的磁化信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并通過(guò)檢測(cè)電路將磁頭相對(duì)于磁性標(biāo)尺的位置或位移量用數(shù)字顯示出來(lái)或轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)輸人給數(shù)控機(jī)床。 磁柵傳感器由磁勝標(biāo)尺、磁頭和檢測(cè)電路三部分組成，磁性標(biāo)尺是在不導(dǎo)磁材料（如玻璃、銅或其他合成材料）的基體上，采用涂敷、化學(xué)沉淀或電鍍等方法覆蓋上一層1020產(chǎn)貝厚的磁性材料，形成一層均勻的磁性薄膜，然后采用錄磁的方法在磁勝薄膜上錄上等 距離的周期性的磁化信號(hào)。磁化信號(hào)的周期稱(chēng)為節(jié)距人，有0.05mm、0.1mm、0.2mm、1mm等幾種，按

48、磁性標(biāo)尺基體形狀的不同，磁性標(biāo)尺可分為用于直線測(cè)量的平面實(shí)體性磁尺、帶狀或同軸線裝標(biāo)尺，用于角度位移測(cè)量的回轉(zhuǎn)型磁性標(biāo)尺。 磁頭是進(jìn)行磁一電轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器，磁頭將反映位置變化的磁性信號(hào)檢測(cè)出來(lái)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送給檢測(cè)電路。 在進(jìn)行位置檢測(cè)時(shí)，為了在低速甚至靜止時(shí)也能得到位置信號(hào)，必須采用磁通響應(yīng)型磁頭（又叫磁調(diào)制式磁頭）。磁通響應(yīng)型磁頭由鐵芯、勵(lì)磁繞組W1、輸出繞組鞏組成。磁通響應(yīng)型磁頭有兩組繞組，即繞在磁路截面尺寸較小的橫臂上的勵(lì)磁繞組W1和繞在磁路截面尺寸較大的豎桿上的輸出繞組W2當(dāng)對(duì)W1施加勵(lì)磁電流ia=i0sint時(shí)，在ia的瞬時(shí)值大于某一個(gè)數(shù)值以后，橫臂的鐵心材料飽和，這時(shí)磁阻很大，磁

49、路被阻斷，磁性標(biāo)尺的磁通不能通過(guò)磁頭閉合，輸出線圈W1與0不交鏈，當(dāng)ia的的瞬時(shí)值小于某一個(gè)數(shù)值時(shí)，所感生的磁通也隨之降低，兩根橫臂中的磁阻相應(yīng)減小，磁路開(kāi)路。輸出線圈W2與0串聯(lián)。勵(lì)磁線圈的作用相當(dāng)于磁開(kāi)關(guān)，勵(lì)磁電流在一個(gè)周期內(nèi)兩次過(guò)零，兩次出現(xiàn)峰值，相應(yīng)磁開(kāi)關(guān)通斷各兩次。磁路由通到斷的時(shí)間內(nèi)，輸出線圈中交鏈的磁通量由0降到零，磁路由斷到通的時(shí)間內(nèi)，輸出線圈中交鏈的磁通量由零增加到0，因此輸出線圈中有感生電動(dòng)勢(shì)E出現(xiàn)，并且感生電動(dòng)勢(shì)的頻率比勵(lì)磁電流高一倍，在勵(lì)磁電流頻率0 已經(jīng)確定的情況下，其峰值取決于0，也即取決于磁性標(biāo)尺在該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。因此輸出線圈中輸出的是一個(gè)調(diào)幅信號(hào)。磁柵的檢測(cè)方

50、法有鑒幅法和鑒相法兩種，在數(shù)控機(jī)床中通常使用鑒相法。設(shè)磁柵工作丁鑒相法，將兩組磁頭的輸出信號(hào)相加，得到磁柵總的輸出，計(jì)算出調(diào)制信號(hào)，根據(jù)調(diào)制信號(hào)，得到對(duì)應(yīng)的位移x的大小。編碼器是數(shù)控機(jī)床中常用的角度檢測(cè)裝置，常與伺服電動(dòng)機(jī)或絲杠同軸安裝，以檢測(cè)伺服電動(dòng)機(jī)或絲杠的轉(zhuǎn)角。按編碼器的不同讀數(shù)方法，可分為絕對(duì)編碼器和增量編碼器兩種按其工作原理(yunl)不同，可分為接觸式、光電式和電磁式等幾種。第6章 加工中心加工工件(gngjin)的安裝6.1 加工(ji gng)中心加工定位基準(zhǔn)的選擇： 加工中心加工定位基準(zhǔn)的選擇：1選擇基準(zhǔn)的三個(gè)基本要求：(1) 所選基準(zhǔn)應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確裝卸方便方便可靠。(

51、2) 所選基準(zhǔn)與各加工部位的的尺寸計(jì)算簡(jiǎn)單。(3) 保證加工精度。2選擇定位基準(zhǔn)6原則：(1) 盡量選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)1選擇基準(zhǔn)的三個(gè)基本要求：(1) 所選基準(zhǔn)應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確裝卸方便方便可靠。(2) 所選基準(zhǔn)與各加工部位的的尺寸計(jì)算簡(jiǎn)單。(3) 保證加工精度。 2選擇定位基準(zhǔn)6原則：(1) 盡量選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)；(2) 定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不能統(tǒng)一時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制定位誤差保證加工精度；(3) 工件需兩次以上裝夾加工時(shí)，所選基準(zhǔn)在一次裝夾定位能完成全部關(guān)鍵精度部位的加工；(4) 所選基準(zhǔn)要保證完成盡可能多的加工內(nèi)容；(5) 批量加工時(shí)，零件定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與建立工件坐標(biāo)系的對(duì)刀基

52、準(zhǔn)重合；(6) 需要多次裝夾時(shí)，基準(zhǔn)應(yīng)該前后統(tǒng)一。 6.2 加工中心夾具的確定： 1對(duì)夾具的基本要求：(1) 夾緊機(jī)構(gòu)不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開(kāi)；(2) 夾具在機(jī)床上能實(shí)現(xiàn)定向安裝；(3) 夾具的剛性與穩(wěn)定性要好。 2常用夾具種類(lèi)：(1) 通用夾具：如虎鉗、分度頭、卡盤(pán)等；(2) 組合夾具：組合夾具由一套結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、尺寸已經(jīng)規(guī)格化的通用元件組合元件所構(gòu)成；(3) 專(zhuān)用夾具：專(zhuān)為某一項(xiàng)或類(lèi)似的幾項(xiàng)加工設(shè)計(jì)制造的夾具；(4) 可調(diào)整夾具：組合夾具與專(zhuān)用夾具的結(jié)合，既能保證加工的精度，裝夾更具靈活性；(5) 多工位夾具：可同時(shí)裝夾多個(gè)工件的夾具；(6) 成組夾具：專(zhuān)門(mén)用于形狀相似、尺寸相近且定

53、位、夾緊、加工方法相同或相似的工件的裝夾。 6.3加工中心(zhngxn)夾具的選用原則： (1) 在保證加工精度和生產(chǎn)效率的前提下，優(yōu)先選用通用(tngyng)夾具； (2) 批量加工可考慮采用簡(jiǎn)單專(zhuān)用(zhunyng)夾具； (3) 大批量加工可考慮采用多工位夾具和高效的氣壓、液壓等專(zhuān)用夾具； (4) 采用成組工藝時(shí)應(yīng)使用成組夾具； 4工件在機(jī)床工作臺(tái)上的最佳裝夾位置：工件裝夾位置應(yīng)保證工件在機(jī)床各軸的加工行程范圍內(nèi)，并且使得刀具的長(zhǎng)度盡可能縮短，提高刀具的加工剛性。6.4 加工中心刀具選擇技巧 刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，而且直接影

54、響加工質(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)成為可能，特別是微機(jī)與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)接，使得設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃及編程的整個(gè)過(guò)程全部在計(jì)算機(jī)上完成，一般不需要輸出專(zhuān)門(mén)的工藝文件。 現(xiàn)在，許多CAD/CAM軟件包都提供自動(dòng)編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問(wèn)題，比如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動(dòng)生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮

55、數(shù)控加工的特點(diǎn)。本文對(duì)數(shù)控編程中必須面對(duì)的刀具選擇和切削用量確定問(wèn)題進(jìn)行了探討，給出了若干原則和建議，并對(duì)應(yīng)該注意的問(wèn)題進(jìn)行了討論。 第7章 加工中心掉刀故障分析與處理簡(jiǎn)介7.1心掉刀故障分析與處理 :心掉刀故障分析與處理目前，加工中心的自動(dòng)換刀裝置(ATC)有兩種常用類(lèi)型的換刀方式，一是刀具從刀庫(kù)中直接由主軸交換，二是依靠機(jī)械手完成主軸與刀庫(kù)上刀具的交換。第一種換刀方式適用于小型加工中心，刀庫(kù)較小，刀具較少，換刀動(dòng)作簡(jiǎn)單，出現(xiàn)掉刀等故障時(shí)容易發(fā)現(xiàn)并能及時(shí)排除。本文以Vcenter-80型加工中心為例分析掉刀故障目前，加工中心的自動(dòng)換刀裝置(ATC)有兩種常用類(lèi)型的換刀方式，一是刀具從刀庫(kù)中直

56、接由主軸交換，二是依靠機(jī)械手完成主軸與刀庫(kù)上刀具的交換。第一種換刀方式適用于小型(xioxng)加工中心，刀庫(kù)較小，刀具較少，換刀動(dòng)作簡(jiǎn)單，出現(xiàn)掉刀等故障時(shí)容易發(fā)現(xiàn)并能及時(shí)排除。第二種換刀方式，從結(jié)構(gòu)上和動(dòng)作上看均屬于比較復(fù)雜的一種。本文以Vcenter-80型加工中心為例分析掉刀故障現(xiàn)象并加以處理。 加工(ji gng)中心換刀動(dòng)作分析從PLC圖上看此機(jī)床換刀程序達(dá)900多步，很難讀懂其工作原理。在此，略運(yùn)去ATC數(shù)據(jù)交換、傳遞(chund)、存儲(chǔ)及刀號(hào)存儲(chǔ)等內(nèi)容，把換刀動(dòng)作簡(jiǎn)述如下：CNC換刀指令(M06)刀套下降下降到位機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)減速轉(zhuǎn)動(dòng)到位(X4.7)主軸刀松開(kāi)松開(kāi)到位機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)

57、動(dòng)減速轉(zhuǎn)動(dòng)到位主軸刀夾緊夾緊到位(X2.5)機(jī)械手逆轉(zhuǎn)機(jī)械原位，換刀完成。其中，機(jī)械手的快、慢速由變頻器實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)機(jī)械凸輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升、下降。 掉刀故障掉刀故障現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)間較長(zhǎng)，一開(kāi)始，偶爾出現(xiàn)一次，一月一次，甚至兩三月一次，以為是偶然因素引起的，沒(méi)有引起足夠的重視，慢慢地一周出現(xiàn)一次，甚至兩次，同時(shí)伴隨著主軸上的刀裝不到位的情況。后來(lái)慢慢地演變?yōu)橐粋€(gè)班次多次出現(xiàn)故障，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)進(jìn)度、造成廢品產(chǎn)生。仔細(xì)觀察，掉刀故障有兩種情況出現(xiàn)，一種是由本工步加工完成后掉刀，一種是本工步根本沒(méi)加工，刀具落在工作臺(tái)上。由于加工過(guò)程中，換刀動(dòng)作均執(zhí)行，動(dòng)作順序正常，故出現(xiàn)掉刀、裝刀(裝到

58、主軸上)不到位時(shí)均無(wú)任何報(bào)警現(xiàn)象，只有操作者在工件檢查或聽(tīng)到掉刀異常聲音時(shí)，才會(huì)發(fā)生故障，因而在自動(dòng)加工生產(chǎn)線上有時(shí)會(huì)因掉刀而出現(xiàn)批量廢品的現(xiàn)象。 故障分析與處理檢查機(jī)械手執(zhí)行ATC換刀故障排除步驟，把機(jī)械手停止在垂直極限位置。檢查機(jī)械手手臂上的兩個(gè)卡爪及支持卡爪的彈簧等附件。均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，說(shuō)明機(jī)械手夾持刀具緊固，在機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)情況下不會(huì)出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象。 檢查刀具夾持情況根據(jù)刀具有主軸上裝不位的現(xiàn)象分析，可能是主軸內(nèi)孔中碟簧不能對(duì)刀具夾持緊固，從而出現(xiàn)刀裝不到位，甚至裝不上而掉刀現(xiàn)象。拆開(kāi)主軸內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)有幾處對(duì)碟簧已碎。于是更換了全部碟簧。試車(chē)時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)任何問(wèn)題。運(yùn)行一個(gè)班次后又出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象。

59、檢查換刀程序針對(duì)本故障僅出現(xiàn)在換刀動(dòng)作過(guò)程中，與其他動(dòng)作無(wú)關(guān)，編輯一個(gè)自動(dòng)換刀反復(fù)執(zhí)行程序，并運(yùn)行此程序，以期找到掉刀的真正原因。編輯自動(dòng)換刀程序如下： O0200S500M03G04X3.0M06M99% 在程序運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)如下情況：主軸刀具夾緊沒(méi)有到位，甚至還沒(méi)有夾緊動(dòng)作的情況下，機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)，于是掉刀。依前文換刀動(dòng)作順序分析主軸刀具夾緊到位行程開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作引起掉刀故障。打開(kāi)PLC梯形圖，監(jiān)控該行程開(kāi)關(guān)(輸入為X2.5)，反復(fù)按壓該行程開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)20多次壓合中有3次X2.5為“0”狀態(tài)的現(xiàn)象出現(xiàn)兩次，同時(shí)壓合后X2.5不能由“1”狀態(tài)轉(zhuǎn)到“0狀態(tài)”的現(xiàn)象出現(xiàn)兩次，根據(jù)以上判定該行程開(kāi)關(guān)損壞。此

60、開(kāi)關(guān)為OMRONZCQ2255，用國(guó)產(chǎn)CXW511Q1替換，試車(chē)正常。一周后，操作者仍反映有掉刀現(xiàn)象，當(dāng)然出現(xiàn)的頻次小了，這說(shuō)明掉刀故障仍未徹底排除。故障處理反復(fù)運(yùn)行兩個(gè)小時(shí)，自動(dòng)(zdng)換刀幾百次。終于發(fā)現(xiàn)一次故障：在機(jī)械手沒(méi)有到位的情況下，主軸上的刀具松開(kāi)，機(jī)械手沒(méi)有抓住刀，從而出現(xiàn)掉刀現(xiàn)象，這說(shuō)明機(jī)械手到位磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作。更換開(kāi)關(guān)E2ECR8C1，故障現(xiàn)象(xinxing)仍然存在。查看PLC梯形圖，此開(kāi)關(guān)輸入點(diǎn)為X4.7。梯形圖中X4.7為常開(kāi)點(diǎn)，當(dāng)此開(kāi)關(guān)感應(yīng)時(shí)狀態(tài)(zhungti)為“0”，不感應(yīng)時(shí)狀態(tài)為“1”。其邏輯狀態(tài)與常見(jiàn)的感應(yīng)開(kāi)關(guān)邏輯狀態(tài)相反。當(dāng)X4.7斷線時(shí)，也會(huì)引起