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一 数控车床的分类

数控车床品种繁多,规格不一,可按如下方法进行分类。

1. 按车床主轴位置分类

1) 卧式数控车床 卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性,并易于排除切屑。

卧式数控车床

2) 立式数控车床 立式数控车床简称为数控立车,其车床主轴垂直于水平面,一个直径很大的圆形工作台,用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。

立式数控车床

2. 按刀架数量分类

1) 单刀架数控车床 数控车床一般都配置有各种形式的单刀架,如四工位卧动转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。

单刀架数控车床

2) 双刀架数控车床 这类车床的双刀架配置平行分布,也可以是相互垂直分布。

双刀架数控车床

3. 按功能分类

1) 经济型数控车床

采用步进电动机和单片机对普通车床的进给系统进行改造后形成的简易型数控车床,成本较低,但自动化程度和功能都比较差,车削加工精度也不高,适用于要求不高的回转类零件的车削加工。

经济型数控车床

2) 普通数控车床 根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床,数控系统功能强,自动化程度和加工精度也比较高,适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴,即X轴和Z轴。

普通数控车床

3) 车削加工中心 在普通数控车床的基础上,增加了C轴和动力头,更高级的数控车床带有刀库,可控制X、Z和C三个坐标轴,联动控制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、 C)。由于增加了C轴和铣削动力头,这种数控车床的加工功能大大增强,除可以进行一般车削外可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。

车削加工中心内部示意图

二 数控车床的结构特点

与传统车床相比,数控车床的结构有以下特点:

1) 由于数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电动机驱动,所以它的传动链短。不必使用挂轮、光杠等传动部件,用伺服电动机直接与丝杠联结带动刀架运动。伺服电动机丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副联结。

2) 多功能数控车床是采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴,按控制指令作无级变速,主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。为扩大变速范围,现在一般还要通过一级齿轮副,以实现分段无级调速,即使这样,床头箱内的结构已比传统车床简单得多。数控车床的另一个结构特点是刚度大,这是为了与控制系统的高精度控制相匹配,以便适应高精度的加工。

3) 数控车床的第三个结构特点是轻拖动。刀架移动一般采用滚珠丝杠副。滚珠丝杠副是数控车床的关键机械部件之一,滚珠丝杠两端安装的滚动轴承是专用铀承,它的压力角比常用的向心推力球辆承要大得多。这种专用轴承配对安装,是选配的,最好在轴承出厂时就是成对的。

4) 为了拖动轻便,数控车床的润滑都比较充分,大部分采用油雾自动润滑。

5) 由于数控机床的价格较高、控制系统的寿命较长,所以数控车床的滑动导轨也要求耐磨性好。数控车床一般采用镶钢导轨,这样机床精度保持的时间就比较长,其使用寿命也可延长许多。

6) 数控车床还具有加工冷却充分、防护较严密等特点,自动运转时一般都处于全封闭或半封闭状态。

7) 数控车床一般还配有自动排屑装置。

三 数控车床的布局

典型数控车床的机械结构系统组成,包括主轴传动机构、进给传动机构、刀架、床身、辅助装置(刀具自动交换机构、润滑与切削液装置、排屑、过载限位)等部分。

数控车床床身导轨与水平面的相对位置如图1 - 2所示,它有4种布局形式:图1-2 (a)平床身,图1-2(b)斜床身,图1-2(c)平床身斜滑板,图1-2(d)为立床身。

数控车床床身导轨与水平面的相对位置图

水平床身的工艺性好,便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度,一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部空间小,故排屑困难。从结构尺寸上看,刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长,从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。如下图所示,

数控车床水平床身

水平床身配置倾斜放置的滑板,并配置倾斜式导轨防护罩,这种布局形式—方面有水平床身丁艺性好的特点,另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小,且排屑方便。水平床身配上倾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板布局形式被中、小型数控车床所普遍采用。此两种布局形式的特点是排屑容易,热铁屑不会堆积在导轨上,也便于安装自动排屑器;操作方便,易于安装机械手,以实现单机自动化;机床占地面积小,外形简单、美观,容易实现封闭式防护。

数控车床倾斜床身

斜床身其导轨倾斜的角度分别为30°、45° 、60°、75°和90°(称为立式床身),若倾斜角度小,排屑不便;若倾斜角度大,导轨的导向性差,受力情况也差。导轨倾斜角度的大小还会直接影响机床外形尺寸高度与宽度的比例。综合考虑上面的因素,中小规格的数控车床其床身的倾斜度以60为宜。

立式床身

学习数控车床的基础知识有哪些

1.简述立式数控加工中心机床和数控车床的机械的组成结构及其部件,并且简要说明各组成部件的作用。加工中心:基础部件(承受静载荷以及加工时产生的切削负载);主轴部件(功率输出部件);进给机构;数控系统(控制中心);自动换刀系统(减少加工时间);辅助装置(对加工效率、精度等起保障作用) 车床:控制系统;床身组件(床鞍、主轴箱、刀架、尾座等);传动系统(滚珠丝杆);辅助装置 2.说明数控机床与普通机床结构上的不同,为什么? 1)普通机床有变速箱,数控机床无变速箱2)普通机床有一个电机,而数控机床每个轴一个电机3)机床结构不同4)传动系统不同3.框图描述一下数控系统的基本构成,并且说明其主要作用是什么?(进行刀具和工件间相对运动的控制)构成:I/O装置—数控装置—驱动控制装置(机床电器、PLC)—机床4.用框图描述一下伺服控制系统的基本构成。(见附图)作用:接受来自CNC装置的进给脉冲,经变换和放大,再驱动格加工坐标轴,按指令脉冲运动,进给伺服系统是数控装置和机床机械传动部件间的联系环节。5.简述三相异步交流电机的基本结构,绘出其速度-扭矩特性图。结构:定子(外壳、定子铁芯);转子(转子铁芯、转子绕组);端盖;风扇6.简述直流电机的基本结构,绘出其速度-扭矩特性图,与三相异步交流电机相比,直流电机-交流电机的优缺点各是什么?结构:定子(机座、主磁极、换向极、电刷装置);转子(电枢铁芯、电枢绕组、换向器)。直流(优)电势波形较好,对电磁干扰的影响小;直流电动机的调速范围宽广,调速特性平滑;直流电动机过载能力较强,热动和制动转矩较大。(缺)由于存在换向器,其制造复杂,价格较高。7.简述PWM变流技术实现的原理。冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。PWM控制技术就是以该结论为理论基础,对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率。8.简述数控系统控制时加/减速控制的目的。为了保证机床在起动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡。9.什么叫插补? 插补:在已知特征点之间插入中间点的密化过程。/ 实际目的:根据有限的信息完成“数据密化”的工作,从而让数控系统根据这些坐标值控制刀具或工件的运动,实现数控加工。10.简述在数控系统控制时位置环增益高/低所影响的因素是什么?位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题,二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节11.简述光栅检测和感应同步器检测的基本原理。光栅固定在机床活动部件上(工作台),读数头装在机床固定部件上,并且两者相互平行放置,在光源的照射下形成明暗相见的莫尔条纹。通过光敏元件将莫尔条纹的光信号转换为电信号,由驱动线路计算光栅移动的位移。感应同步器:定尺和滑尺平行安装,两个绕组中任一绕组加上激励电压时,由于电磁感应,在定尺绕组上会感应出相同频率的感应电压,通过对感应电压测量,可以精确地测出位移量。12.简述无刷直流电机的结构,与直流电机的区别。结构:主定子;主转子;传感器定子;传感器转子;电子换向开关电路。区别:直流电机是最常见和成本最低的小型电机,并且广泛用于各种应用。无刷直流电机宣称能提供更高可靠性以及更低噪声和成本,以电子组件和传感器取代电刷,调速系统容易使用。

数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题,是一种柔性的、高效能的自动化机床,代表了现代机床控制技术的发展方向,是一种典型的机电一体化产品。

因此学些数控机床,需要学习机械和控制等基础知识。

机械知识:

机械制图,机械制造,机械原理,机械设计,机械制造工艺与夹具等。

电控知识;

数字电路,模拟电路,单片机原理及接口和应用,数控系统,数控加工工艺,数控编程,自动控制理论,液压传动与气压传动等

一 学习机床的机械传动原理

二 学习机床的基本电控原理

三 学习编程

四 熟悉操作

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