数控论文-数控加工与维护工程

数控论文-数控加工与维护工程内容摘要：

许进行大切削量的强力切削，这就提高了数控机床的切削功 率，节省了机动时间。 数控机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，故节省了零件安装、调整时间。 数控机床加工质量稳定，一般只做首件检验和工序间关键尺寸的抽样检验，因此节省了停机检验时间。 良好的经济效益 5 在单件、小批量生产的情况下，使用数控机床加工，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省了直接生产费用；使用数控机床加工零件一般不需要制作专用夹具，节省了工艺装备费用；数控机床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。 有利于现代化管理 采用数控机床加工，能准确地计算出零件 加工工时和费用，并有效地简化了检验夹具、半成品的管理工作，这些特点都有利于现代化的生产管理。 数控机床的组成 数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成 数控机床的分类 1． 按加工工艺方法分类 普通数控机床 为了不同的工艺需要，普通数控机床有数控车床、铣床、钻床、镗床及磨床等，而且每一类又有很多品种。 数控加工中心 数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。 典型的数控加工中心有镗铣加工中心和车削加工中心。 多坐标数控机 床 多坐标联动的数控机床，其特点是数控装置能同时控制的轴数较多，机床结构也较复杂。 坐标轴数的多少取决于加工零件的复杂程度和工艺要求，现在常用的有四、五、六坐标联动的数控机床。 数控特种加工机床 数控特种加工机床包括电火花加工机床、数控线割机床、数控激光切割机床等。 2． 按控制运动的方式分类 点位控制数控机床 这类机床只控制运动部件从一点移动到另一点的准确位置，在移动过程中不进行加工，对两点间的移动速度和运动轨迹没有严格要求，可以沿多个坐标同时移动，也可以沿各个坐标先后移动。 采用点位控 制的机床有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床和数控测量机等。 直线控制数控机床 这类机床不仅要控制点的准确定位，而且要控制 (或工作台 )以一定的速度沿与坐标轴平行的方向进行切削加工。 轮廓控制数控机床 这类机床能够对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间运动轨迹能满足零件轮廓的要求。 6 轮廓控制数控机床有数控铣床、车床、磨床和加工中心等。 3． 按所用进给伺服系统的类型分类 开环数控机床 开环数控机床采用开环进给伺服系统，伺服驱动部件通常为反应式步进 电动机或混合式伺服步进电动机。 闭环数控机床 闭环数控机床的进给伺服系统是按闭环原理工作的，带有直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移量进行检测。 伺服驱动部件通常采用直流伺服电动机和交流伺服电动机。 半闭环数控机床 这类控制系统与闭环控制系统的区别在于采用角位移检测元件，检测反馈信号不是来自工作台，而是来自与电动机相联系的角位移检测元件。 4． 按所给数控装置类型分类 硬件式数控机床 硬件式数控机床（ NC 机床）使用硬件式数控装置，它的输入、查补运算和控制功能都由专用的固定组合逻辑 电路来实现，不同功能的机床，其结合逻辑电路也不相同。 改变或增减控制、运算功能时，需要改变数控装置的硬件电路。 软件式数控机床 这类数控机床使用计算机数控装置（ CNC）。 此数控装置的硬件电路是由小型或微型计算机再加上通用或专用的大规模集成电路制成。 数控机床的主要功能几乎全部由系统软件来实现，所以不同功能的机床其系统软件也就不同，而修改或增减系统功能时，不需改变硬件电路，只需改变系统软件。 按数控装置的功能水平分类 按此分类方法可将数控机床分为低、中、高档三类。 数控机床的工作原理 ，用规定的代码和程序格式编写加工程序 2． 将所编程序指令输入机床数控装置。 3． 数控装置将程序（代码）进行译码、运算之后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制在发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件。 7 第二章 数控加工工艺分析 数控机床加工中 所有工步的 刀具选择、走刀轨迹、切削用量、加工余量等都要预先确定好并编入加工程序。 一个合格的编程员首先应该是一个很好的工艺员，他对数控机床的 性能、特点和应用、切削规范和标准工具系统等要非常熟悉，否则就无法做到全面、周到地考虑加工的全过程，并正确、合理地编制零件的加工程序。 数控加工工艺性分析涉及内容很多，在此仅从数控加工的必要性、可能性与方便性加以分析。 在数控机床上加工零件时，一般有两种情况。 第一种情况：有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床。 第二种情况：已经有了数控机床，要选择适合在该机床上加工的零件。 无论哪种情况，考虑的因素主要有，毛坯的材料和类、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精 度、零件数量、热处理要求等。 概括起来有三点： ① 要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。 ② 有利于提高生产率。 ③ 尽可能降低生产成本 (加工费用 )。 (一 )零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则 1． 零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点在数控加工零件图上，应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。 这种标注方法既便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计基准、工艺基准、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。 由于零件设计人员一般在尺寸标注 中较多地考虑装配等使用特性方面，而不得不采用局部分散的标注方法，这样就会给工序安排与数控加工带来许多不便。 由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因此可将局部的分散标注法改为同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注法。 2． 构成零件轮廓的几何元素的条件应充分 在手工编程时要计算基点或节点坐标。 在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。 因此在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分。 如圆弧与直线，圆弧与圆弧在图样上相切，但根据图上给 出的尺寸，在计算相切条件时，变成了相交或相离状态。 由于构成零件几何元素条件的不充分，使编程时无法下手。 遇到这种情况时，应与零件设计者协商解决。 (二 )零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点 1)零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。 这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，生产效益提高。 2)内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。 零件工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转接圆弧半径的大小等有关。 3)零件铣削底平面时，槽底圆角半径 r不应过大。 8 4)应采用统一的基准定位。 在数控加工中，若没有统一基准定位，会因工件的重新安装而导致加工后的两个面上轮廓位置及尺寸不协调现象。 因此要避免上述问题的产生，保证两次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的基准定位。 零件上最好有合适的孔作为定位基准孔，若没有，要设置工艺孔作为定位基准孔 (如在毛坯上增加工艺凸耳或在后续工序要铣去的余量上设置工艺孔 )。 若无法制出工艺孔时，最起码也要用经过精加工的表面作为统一基准，以减少两次装夹产生的误差。 此外，还应分析零件所要求的 加工精度、尺寸公差等是否可以得到保证、有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。 (一 )加工方法的选择 加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。 由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。 例如，对于 IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削。 一般小尺寸的箱体孔选择铰孔，当孔径较大时 则应选择镗孔。 此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。 常用加工方法的经济加工精度及表面粗糙度可查阅有关工艺手册。 (二 )加工方案确定的原则 零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。 对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。 确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。 例如，对于孔径不大的 IT7级精度的孔，最终加工方 法取精铰时，则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。 (一 ) 工序的划分 上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。 首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作，若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上加工，哪一部分在其他机床上加工，即对零件的加工工序进行划分。 一般工序划分有以下几种方式：（二 )工步的划分工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。 在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不 同的表面进行加工。 为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。 下面以加工中心为例来说明工步划分的原则： 1)同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。 2)对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。 按此方法划分工步，可以提高孔的精度。 因为铣削时切削力较大，工件易发生变形。 先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，减少由变形引起的对孔的精度的影响。 3)按刀具划分工步。 某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少 换刀次数，提高加工效率。 总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。 9 (一 )定位安装的基本原则 1)力求设计、工艺与编程计算的基准统一。 2)尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。 3)避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。 (二 )选择夹具的基本原则 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床 坐标系的尺寸关系。 除此之外，还要考虑以下四点：。