數(shù)控車的工藝與工裝削

1、摘要世界制造業(yè)轉(zhuǎn)移，中國正在逐步成為世界加工廠。美國、德國、韓國等國家已經(jīng)進入工業(yè)化發(fā)展的高技術(shù)密集時代與微電子時代，鋼鐵、機械、化工等重工業(yè)正逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。我國目前經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)過了發(fā)展初期，正處于重化工業(yè)發(fā)展中期。未來 10 年將是中國機械行業(yè)發(fā)展最佳時期。美國、德國的重化工業(yè)發(fā)展期延續(xù)了18 年以上，美國、德國、韓國四國重化工業(yè)發(fā)展期平均延續(xù)了12 年，我們估計中國的重化工業(yè)發(fā)展期將至少延續(xù)10 年，直到 2015 年。因此，在未來10 年中，隨著中國重化工業(yè)進程的推進，中國企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品技術(shù)、質(zhì)量等都將得到大幅提升，國產(chǎn)機械產(chǎn)品國際競爭力增強， 逐步替代進口， 并加速出口。目前，

2、機械行業(yè)中部分子行業(yè)如船舶、鐵路、集裝箱及集裝箱起重機制造等已經(jīng)受益于國際間的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，并將持續(xù)受益；電站設(shè)備、工程機械、床等將受益于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，加快出口進程數(shù)控機床的產(chǎn)生在機械制造工業(yè)中并不是所有的產(chǎn)品零件都具有很大的批量，單件與小批量生產(chǎn)的零件（批量在 10100 件）約占機械加工總量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、機床、重型機械以及國防工業(yè)更是如此。為了滿足多品種，小批量的自動化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的，通用的，能夠適用產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動化機床。數(shù)控機床就是在這樣的背景下誕生與發(fā)展起來的。它為單件、小批量生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動化的加工手段。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，對機床數(shù)字控制的定

3、義：用數(shù)字控制的裝置（簡稱數(shù)控裝置） ，在運行過程中，不斷地引入數(shù)字數(shù)據(jù)，從而對某一生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動控制，叫數(shù)字控制，簡稱數(shù)控。用計算機控制加工功能，稱計算機數(shù)控（computerized numerical，縮寫）。數(shù)控機床即使采用了數(shù)控技術(shù)的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。從應(yīng)用來說，數(shù)控機床就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、松加工件、進刀與退刀、開車與停車、選擇刀具、供給切削液等）和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數(shù)字化的代碼來表示，通過控制介質(zhì)將數(shù)字信息送入專用的或通用的計算機，計算機對輸入的信息進行處理與運算，發(fā)出各種指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，是機床自

4、動加工出所需要的零件。第1頁共20頁數(shù)控機床的發(fā)展2.1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展從年第一臺數(shù)控機床問世后，數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)先后經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展，其六代是指電子管、晶體管、集成電路、小型計算機、微處理器和基于工控機的通用 CNC系統(tǒng)。其中前三代為第一階段，稱作為硬件連接數(shù)控，簡稱系統(tǒng)；后三代為第二階段，乘坐計算機軟件數(shù)控，簡稱系統(tǒng)。2.2 機床的發(fā)展趨勢數(shù)控機床總的發(fā)展趨勢是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。數(shù)控機床的分類3.1 按加工工藝方法分類金屬切削類數(shù)控機床與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應(yīng)的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機床等。盡

5、管這些數(shù)控機床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機床的動作和運動都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產(chǎn)率和自動化程度。特種加工類數(shù)控機床除了切削加工數(shù)控機床以外，數(shù)控技術(shù)也大量用于數(shù)控電火花線切割機床、數(shù)控電火花成型機床、數(shù)控等離子弧切割機床、數(shù)控火焰切割機床以及數(shù)控激光加工機床等。板材加工類數(shù)控機床常見的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機床有數(shù)控壓力機、數(shù)控剪板機和數(shù)控折彎機等。近年來，其它機械設(shè)備中也大量采用了數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控多坐標(biāo)測量機、自動繪圖機及工業(yè)機器人等。3.2 按控制運動軌跡分類點位控制數(shù)控機床第2頁共20頁位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數(shù)控系

6、統(tǒng)只控制行程終點的坐標(biāo)值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標(biāo)軸之間的運動無任何聯(lián)系。可以幾個坐標(biāo)同時向目標(biāo)點運動，也可以各個坐標(biāo)單獨依次運動。直線控制數(shù)控機床直線控制的簡易數(shù)控車床，只有兩個坐標(biāo)軸，可加工階梯軸。直線控制的數(shù)控銑床，有三個坐標(biāo)軸，可用于平面的銑削加工?，F(xiàn)代組合機床采用數(shù)控進給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動動力頭帶有多軸箱的軸向進給進行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數(shù)控機床。數(shù)控鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標(biāo)方向的進給運動的速度能在一定范圍內(nèi)進行調(diào)整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應(yīng)該稱為點位/ 直線控制的數(shù)控機床。輪廓控制數(shù)控機床輪廓控制數(shù)控機床能夠?qū)蓚€或兩個以上運動的

7、位移及速度進行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機床移動部件的起點與終點坐標(biāo)，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。3.3 按驅(qū)動裝置的特點分類開環(huán)控制數(shù)控機床這類控制的數(shù)控機床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅(qū)動部件通常為反應(yīng)式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進給指令，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，驅(qū)動步進電機旋轉(zhuǎn)一個角度，再經(jīng)過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母機構(gòu)轉(zhuǎn)換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。此類數(shù)控機床的信息流是單向的，即進給脈沖發(fā)出去

8、后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機床。閉環(huán)控制數(shù)控機床接對工作臺的實際位移進行檢測，將測量的實際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進行比較，用差值對機床進行控制，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終實現(xiàn)移動部件的精確運動和定位。半閉環(huán)控制數(shù)控機床半閉環(huán)控制數(shù)控機床是在伺服電動機的軸或數(shù)控機床的傳動絲杠上裝有角位移電第3頁共20頁流檢測裝置，通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動部件的實際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對誤差進行修正。通過測速元件A 和光電編碼盤 B 可間接檢測出伺服電動機的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺的實際位移量，將此值與指令值進行比較，用差值來實現(xiàn)控制。由于

9、工作臺沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機床?；旌峡刂茢?shù)控機床將以上三類數(shù)控機床的特點結(jié)合起來，就形成了混合控制數(shù)控機床?；旌峡刂茢?shù)控機床特別適用于大型或重型數(shù)控機床，因為大型或重型數(shù)控機床需要較高的進給速度與相當(dāng)高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜。數(shù)控車的工藝與工裝削數(shù)控車床加工工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數(shù)控車床是一次裝夾，連續(xù)自動加工完成所有車削工序，因而應(yīng)注意以下幾個方面。4.1.合理選擇切削用量對于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時間、刀具壽命

10、和加工質(zhì)量。經(jīng)濟有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。4.2.合理選擇刀具1) 粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進給量的要求。2) 精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。3) 為減少換刀時間和方便對刀，應(yīng)盡量采用機夾刀和機夾刀片。4.3.合理選擇夾具1) 盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具；2) 零件定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。4.4.確定加工路線加工路線是指數(shù)控機床加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡和方向。1) 應(yīng)能保證加工精度和表面粗糙要求；2) 應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。第4頁共20頁4.5.加工路線與加工余

11、量的聯(lián)系目前，在數(shù)控車床還未達到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時，則需注意程序的靈活安排。4.6.夾具安裝要點目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實現(xiàn)的，液壓卡盤夾緊要點如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。結(jié)語制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對21 世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。本文在對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析，對我國數(shù)控領(lǐng)域存在的問題進行研究的基礎(chǔ)上，對21 世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展途徑進行了探討，提出了以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術(shù)支持和服務(wù)