第2章 數控機床及裝備.ppt

1、第2章 數控機床及裝備,2.1 數控機床及坐標系 2.2 常用坐標系 2.3 數控加工常用裝備,2.1 數控機床及坐標系,2.1.1 標準坐標系 標準規(guī)定標準坐標系為右手直角笛卡兒坐標系。規(guī)定基本的直線運動坐標軸用X、Y、Z表示，圍繞X 、Y、Z軸旋轉的圓周進給坐標軸分別用A、B、C表示。 標準規(guī)定直角坐標系的直線軸X、Y、Z三者的關系及其方向由右手定則判斷，即拇指、食指、中指分別表示X , Y,Z軸及其方向，A、B、C的正方向用右手螺旋法則判定，即分別用右手握著直線軸X 、Y、Z，其中拇指指向X、Y、Z的正方向，則其余四指握拳方向分別代表回轉軸A、B、C的正方向。 標準規(guī)定上面的法則適用于工

2、件固定，刀具移動時，如果工件移動，刀具固定時，正方向反向，并加“ ”，表示，如圖2一1所示。,下一頁,返回,2.1 數控機床及坐標系,2.1.2 坐標軸及方向的確定 標準規(guī)定:機床某部件運動的正方向，是增大工件與刀具之間距離的方向，坐標軸確定順序為:先確定Z軸，再確定X軸，最后確定Y軸。 Z坐標軸是由傳遞主切削動力的主軸所決定的，一般平行于數控機床主軸軸線的坐標軸即為Z坐標軸，Z坐標軸的正向為刀具離開工件的方向。圖2-2所示為數控車床的Z坐標軸。,下一頁,上一頁,返回,2.1 數控機床及坐標系,X坐標軸通常平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內。確定X軸的方向時，要考慮兩種情況: 如果工件做旋轉

3、運動，則刀具離開工件的方向為X坐標軸的正方向。如圖2-2所示數控車床的X坐標軸。 如果刀具做旋轉運動，則分為兩種情況:當Z坐標軸水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方，如圖2-3所示為臥式數控銑床的X坐標軸;當Z坐標軸垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，十X運動方向指向右方，如圖2-4所示為立式數控銑床的X坐標軸。,下一頁,上一頁,返回,2.1 數控機床及坐標系,在確定X,Z坐標軸的正方向后，可以用根據X和Z坐標軸的方向，按照右手直角笛卡兒坐標系來確定Y坐標軸的方向。圖2-3所示為數控銑床的Y坐標軸。 此外，如果在基本的直角坐標軸X, Y, Z之外，還有其他軸線平行于X,

4、Y, Z，則附加的直角坐標系指定為U, V, W和P, Q, R，如圖2-5所示為數控銑床的附加坐標系。,上一頁,返回,2.2 常用坐標系,數控加工中常用到兩個坐標系和一個參考點，即機床坐標系，工件坐標系，刀具參考點。 2.2.1 機床坐標系 機床坐標系是以機床原點(或零點)為基準而建立的坐標系，機床原點的位置隨機床生產廠家的不同而不同，是機床設計和調整的基準點。 手動機床返回參考點包括以下幾個步驟: 打開電源；選擇機床回參考點的模式；選擇第一根軸(車床是X軸，銑床是Z軸)回參考點；對其他軸回參考點；檢查達位顯示器是否亮；檢查位置顯示屏；如果需要，將顯示屏顯示數值設置為0。,下一頁,返回,2.

5、2 常用坐標系,2.2.2 工件坐標系 工件坐標系是以工件原點為基準而建立的坐標系，是用于確定與機床坐標系、刀具參考點以及圖紙尺寸的關系的，由編程人員確定。從理論上講，工件原點的位置可以任意確定，但由于實際機床操作中的限制，只能考慮最有利于加工的可能方案，而且工件原點的位置會直接影響工件的安裝調試和加工效率，如圖2-6、圖2-7所示。 決定如何選擇工作原點的三個因素 加工精度 調試操作的便利性 工作狀況的安全性,返回,上一頁,下一頁,2.2 常用坐標系,2.2.3 刀具的參考點 在銑削和相關操作中，刀具參考點通常都是刀具中心線和切削刃(邊)最低位置的交點。 車削和鏜削中，因為大部分刀具都有一個

6、固定半徑的切削刃，所以最常見的刀具參考點是切削刀片上的一個虛構切削點。 在銑削和車削中使用的鉆頭和另外一些點對點之類的刀具，參考點通常是刀具沿Z軸方向上運動最遠的尖端。如圖2-8所示為一些常見的刀具參考點。,返回,上一頁,2.3 數控加工常用裝備,2.3.1 機床的選擇 選擇機床時，主要考慮以下因素: 機床規(guī)格應與工件的外形尺寸相適應，即大件用大機床、小件用小機床。 機床精度應與工件加工精度要求相適應，機床精度過低，不能保證加工精度;機床精度過高，又會增加工件的制造成本，應根據工件的加工精度要求合理選擇機床的精度。 機床的生產效率應與工件的生產類型相適應，單件小批生產用通用機床或數控機床，大批

7、大量生產應選高效專用機床。 與現有條件相適應，要根據現有設備及設備負荷狀況、外協條件等確定，避免“閉門造車”。,下一頁,返回,2.3 數控加工常用裝備,2.3.2 夾具及選擇 基本要求 夾具應能保證在機床上實現定向安裝，以保持零件安裝方向與機床坐標系及編程坐標系方向的一致性;能協調零件定位面與機床坐標系之間保持一定的坐標尺寸聯系。這是數控加工的特點決定的，也是數控夾具最基本的一點。 常用夾具種類 通用夾具。一般為可裝夾各種零件的機床附件或通用裝夾工具。如各種虎鉗、頭、三爪卡盤、四爪卡盤、頂尖和花盤等通用夾具。如圖2-9、圖2-10、圖2-11,圖2-12、圖2-13、圖2-14、圖2-l5、圖

8、2-16、圖2-17及圖2-18所示。,上一頁,返回,下一頁,2.3 數控加工常用裝備,組合夾具是由一套結構已經標準化，尺寸已經格式化的通用元件、組合元件所構成?？梢愿鶕ぜ募庸ひ蠼M成各種功能的夾具。組合夾具有槽系組合夾具，孔系組合夾具。 專用夾具。是特別為某一項或類似的兒項工件設計制造的夾具，具有結構合理，剛性強，裝夾穩(wěn)定可靠，操作方便，能提高安裝精度和裝夾速度等優(yōu)點。 可調夾具。可調夾是組合夾具和專用夾具的結合。可調夾具能有效地克服組合夾具和專用夾具的不足，既能滿足加工精度的要求，又有一定的柔性。,下一頁,返回,上一頁,2.3 數控加工常用裝備,多工位夾具?？梢酝瑫r裝夾多個工件，可減少

9、換刀次數，也便于一面加工，一面裝卸工件，有利于縮短準備時間，提高生產率，較適宜于中批量生產。 氣動或液壓夾具適用于生產批量較大，采用其他夾具又特別費工、費力的工件，能減輕工人勞動強度和提高生產率。 真空夾具適用于有較大定位平面或具有較大可密封面積的工件。,下一頁,返回,上一頁,2.3 數控加工常用裝備,數控夾具的選用原則 在單件小批量生產或研制時，優(yōu)先選用萬能組合夾具、可調夾具和其他通用夾具，以縮短生產準備時間和降低生產成本。 小批或成批生產時可考慮采用專用夾具，但應力求結構簡單，操作方便。 為提高數控加工的效率，在生產批量較大時可考慮采用多工位夾具和氣動液壓夾具。 2.3.3 刀具及選擇 數

10、控加工對刀具的要求 強度高；精度高；切削速度和進給速度高；可靠性好；使用壽命；斷屑及排屑性能好；數控刀具的結構應盡可能實現刀具尺寸的預調。,上一頁,返回,下一頁,2.3 數控加工常用裝備,刀具的選用原則 盡可能選擇通用的標準刀具；盡量使用不重磨刀片；大力推廣標準的模塊化刀夾，刀具及其刀柄等附件的可靠性及適應性要高；同一批刀具的切削性能和使用壽命要穩(wěn)定；不斷推進可調式刀具的開發(fā)和應用。 數控車削刀具的選擇 數控車刀一般分為三類，即尖形車刀、圓弧車刀和成型車刀。 圖2-21給出了常見車刀的種類、形狀和用途。 數控銑削刀具的選擇 銑刀類型應與被加工工件尺寸與表面形狀相適應。,上一頁,下一頁,返回,2

11、.3 數控加工常用裝備,面銑刀的參數選擇 標準可轉位面銑刀直徑為 mm。粗銑時銑刀直徑應小些，因為粗銑的切削力較大，小直徑銑刀可以減少切削扭矩。精銑時銑刀直徑應大些，盡量包容工件的整個加工寬度，以提高加工精度和加工效率，減小相鄰兩次進給之間的接刀痕跡。具體參數選擇見表2-1 立銑刀主要參數的選擇 根據工件材料和銑刀直徑選取前、后角都為正值，其具體數值見表2-2。為了使端面切削刃有足夠的強度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱邊，其寬度為0. 41. 2 mm，前角為 圖2-25所示為常見的立銑刀種類及相關參數,上一頁,下一頁,返回,2.3 數控加工常用裝備,加工中心刀具的選擇。 在加工中心上，各種

12、刀具分別安裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀工作。因此，必須有一套連接普通刀具的接桿，以便使鉆、鎖、擴、鉸、銑削等工序用的標準刀具，迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。 目前，我國的加工中心采用，TSG工具系統，其柄部有直柄(三種規(guī)格)和錐柄(四種規(guī)格)兩類，共包括16種不同用途的刀具,上一頁,下一頁,返回,2.3 數控加工常用裝備,2.3.4 量具及選擇 卡尺 機械加工中常見的卡尺有普通游標卡尺（如圖2-26）、帶表卡尺（如圖2-27）、帶表深度卡尺和電子數顯片卡尺（如圖2-28） 百分表 百分表是將測頭的位移，通過機械傳動系統，轉變?yōu)橹羔樤诒肀P的角位移，并由指針在刻度盤上顯示出相應的

13、示值，如圖2-29所示。 百分表可用來精確測量零件圓度、圓跳動、平面度、平行度和直線度等形位誤差，也可用來找正工件，如圖2-30所示。 可分為杠桿百分表（圖2-31），內徑百分表（圖2-32）,上一頁,下一頁,返回,2.3 數控加工常用裝備,外徑千分尺 外徑千分尺常簡稱為千分尺，它是比游標卜尺更精密的長度測量儀器，常見的一種如圖2-33所示。 測量光滑的孔或軸用的量規(guī)叫光滑量規(guī)。光滑量規(guī)根據用于測量內外尺寸的不同，分卡規(guī)和塞規(guī)兩種。 卡規(guī) 卡規(guī)用來測量圓柱形、長方形、多邊形等工件的尺寸，常用形式如圖2-34 塞規(guī) 塞規(guī)是用來測量工件的孔、槽等內尺寸的，常用形式如圖2-35所示。,上一頁,返回,圖2-1 右手直角笛卡兒坐標系,返回,圖2-2 數控機床的坐標軸,返回,圖2-3 臥式數控銑床,返回,圖2-4 立式數控銑床,返回,圖2-5 數控銑床的附加坐標系,返回,圖2-6 立式數控機床的坐標系,返回,圖2-7 臥式數控機床的坐標系,返回,圖2-8 常見的刀具參考點,返回,圖2-9 三爪卡盤,返回,圖2-10 四爪卡盤,返回,圖2-11 花盤,返回,圖2-12 頂尖,返回,圖2-13 圓柱心軸,返回,圖2-14 花鍵心軸,返回,圖2-15 自定心中心架,返回,圖2-16 虎鉗,返回,圖2-17 數控回轉臺,返回,圖2-18 數控氣動立臥工作回轉臺,返回,圖2-2