第2章 数控车削加工技术

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1、第2章数控车削加工技术2.1数控车床概述2.2数控车床刀具与夹具系统2.3数控车削加工工艺2.4数控车床编程指令及要点2.5数控车床加工实例与操作2.1数控车床概述本章提要①数控车床的用途、特点、结构与分类;②数控车床用刀具的类型、特点、选用及数控车床用刀具的材料和对刀具的要求;③数控车床用夹具的要求、种类、结构和特点;④数控车削加工工艺的基拙知识;⑤数控车削加工程序中编程指令的格式及应用;⑥数控车削加工实例;⑦数控车床的基本操作。下一页返回2.1数控车床概述数控车床又称为CNC(ComputerNumericalControl)车床，即用计算机数字控制的车床普通车床是靠手工操作机床来完成各种

2、切削加工，而数控车床是将编制好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过车床X,Z坐标轴的伺服电动机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的旋转运动，便能加工出各种形状不同的轴类或盘类回转体零件。因此，数控车床是目前使用较为广泛的数控机床，约占数控机床总数的25%。下一页返回上一页2.1数控车床概述2.1.1数控车床的用途数控车床与普通车床一样，也是用来加工轴类或盘类的回转体零件。但是由于数控车床是自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，所以数控车床特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。数控车床具有加工灵活，通用性强，能适应产品的品种和规格频繁变

3、化的特点，能够满足新产品的开发和多品种、小批量、生产自动化的需求，因此被广泛应用于机械制造业，例如汽车制造厂、发动机制造厂等。下一页返回上一页2.1数控车床概述2.1.2数控车床特点由于数控车床刀架的纵向(Z向)和横向(X向)运动分别采用两台伺服电动机驱动，经滚珠丝杠传到滑板和刀架，不必使用交换齿轮、光杠等传动部件，所以传动链短;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，它可以按控制指令作无级变速，与主轴间无须再用多级齿轮副来进行变速，所以其主轴箱内的结构也比普通车床简单得多。故数控车床的结构大为简化，其精度和刚度大大提高。另外，数控车床还具有轻拖动(刀架移动采用了滚珠丝杠副)，加

4、工时冷却充分、防护较严密等特点。下一页返回上一页2.1数控车床概述2.1.3数控车床的结构与布局1.数控车床的组成图2-1为全功能型数控车床，一般由以下几部分组成。①机床本体。它是数控车床的机械部分，包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给机构等。②数控装置。它是数控车床的控制核心，其主体是有数控系统运行的一台计算机(包括CPU、存储器、CRT等)。③伺服驱动系统。它是数控车床切削工作的动力部分，主要实现主运动和进给运动，由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成。伺服驱动装置主要有主轴电动机和进给驱动装置(步进电动机或交、直流伺服电动机等)。下一页返回上一页2.1数控车床概述④辅助装置。辅助装置是指数控车床

5、的一些配套部件，包括液压、气动装置及冷却系统、润滑系统和排屑装置等。2.数控车床的典型结构下面主要介绍全功能型数控车床的典型结构。(1)主传动系统数控车床的主传动要求速度在一定范围内可调，有足够的功率，主轴回转轴心线的位置准确稳定，并有足够的刚性和抗振性。全功能型数控车床的主轴变速是按照加工程序指令自动进行的。为确保机床主传动的精度，降低噪声，减少振动，主传动链要尽可能地缩短;为保证满足不同的加工工艺要求并能获得最低切削速度，主传动系统应能无级地大范围变速;下一页返回上一页2.1数控车床概述为提高端面加工的生产率和加工质量，还应能实现恒切削速度控制。此外，主轴应能配合其他构件实现工件自动装夹。

6、图2-2所示为济南第一机床厂生产的MJ-50型数控车床的传动系统图。其中主运动传动系统由功率为11,15kW的AC;伺服电动机驱动，经一级1:1的带传动带动主轴旋转，使主轴在35~3500r/min的转速范围内实现无级调速，主轴箱内部省去了齿轮传动变速机构，因此减少了齿轮传动对主轴精度的影响，并且维修方便。另外，在主轴箱内还安装有脉冲编码器，主轴的运动通过同步带1:1传到脉冲编码器。当主轴旋转时，脉冲编码器便发出检测脉冲信号给数控系统，使主轴电动机的旋转与刀架的切削进给保持同步关系，即实现加工螺纹时主轴转一转，刀架Z向移动一个工件导程的运动关系。下一页返回上一页2.1数控车床概述(2)进给传动

7、系统数控车床进给传动系统是用数字控制X,Z坐标轴的直接对象，工件最后的尺寸精度和轮廓都直接受进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性的影响。为此，数控车床的进给传动系统应充分注意减少摩擦力，提高传动精度和刚度，消除传动间隙以及减少运动件的惯量。为使全功能型数控车床进给传动系统满足高精度、快速响应、低速大转矩等要求，一般采用交、直流伺服进给驱动装置，通过滚珠丝杠螺母副带动刀架移动。刀架的快速移动和进给移动