1、目 錄一. 數控機床的分類 41. 1按加工工藝方法分類41.1. 1金屬切削類數控機床41.1. 2特種加工類數控機床41.1. 3板材加工數控機床41. 2按控制控制運動軌跡分類51.2. 1點位控制數控機床51.2. 2直線控制數控機床51.2. 3輪廓控制數控機床51. 3按驅動裝置的特點分類61.3. 1開環控制數控機床61.3. 2閉環控制數控機床71.2. 3半閉環控制數控機床71.4混合控制數控機床8二. 典型軸類零件的加工82. 1零件圖工藝分析92. 2選擇設備102.3確定零件的定位基準和裝夾式102. 4確定加工順序及進給路線102.5刀具選擇112.6切削用量選擇12

2、3. 7零件精加工工序14三. 結束語15四.參考文獻16數控機床的分類一、按加工工藝方法分類 1金屬切削類數控機床 與傳統的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應的數控機床有數控車床、數控銑床、數控鉆床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。盡管這些數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字化控制的，具有較高的生產率和自動化程度。 在普通數控機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數控加工中心機床。加工中心機床進一步提高了普通數控機床的自動化程度和生產效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數控銑床基礎上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對

3、箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進行銑、鏜、鉆、擴、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機床的臺數和占地面積，縮短了輔助時間，大大提高了生產效率和加工質量。 2特種加工類數控機床 除了切削加工數控機床以外，數控技術也大量用于數控電火花線切割機床、數控電火花成型機床、數控等離子弧切割機床、數控火焰切割機床以及數控激光加工機床等。 3板材加工類數控機床 常見的應用于金屬板材加工的數控機床有數控壓力機、數控剪板機和數控折彎機等。 近年來，其它機械設備中也大量采用了數控技術，如數控多坐標測量機、自動繪圖機及工業機器人等

4、。 二、按控制運動軌跡分類 1點位控制數控機床 位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數控系統只控制行程終點的坐標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯系。可以幾個坐標同時向目標點運動，也可以各個坐標單獨依次運動。 這類數控機床主要有數控坐標鏜床、數控鉆床、數控沖床、數控點焊機等。點位控制數控機床的數控裝置稱為點位數控裝置。 2直線控制數控機床 直線控制數控機床可控制刀具或工作臺以適當的進給速度，沿著平行于坐標軸的方向進行直線移動和切削加工，進給速度根據切削條件可在一定范圍內變化。 直線控制的簡易數控車床，只有兩個坐標軸，可加工階梯軸。直線控制的數控銑

5、床，有三個坐標軸，可用于平面的銑削加工。現代組合機床采用數控進給伺服系統，驅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控機床。 數控鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標方向的進給運動的速度能在一定范圍內進行調整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應該稱為點位/直線控制的數控機床。 3輪廓控制數控機床 輪廓控制數控機床能夠對兩個或兩個以上運動的位移及速度進行連續相關的控制，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，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。 常用的數控車床、數控銑床、數控磨床

6、就是典型的輪廓控制數控機床。數控火焰切割機、電火花加工機床以及數控繪圖機等也采用了輪廓控制系統。輪廓控制系統的結構要比點位/直線控系統更為復雜，在加工過程中需要不斷進行插補運算，然后進行相應的速度與位移控制。 現在計算機數控裝置的控制功能均由軟件實現，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數專用控制系統外，現代計算機數控裝置都具有輪廓控制功能。 三、按驅動裝置的特點分類 1開環控制數控機床 這類控制的數控機床是其控制系統沒有位置檢測元件，伺服驅動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數控系統每發出一個進給指令，經驅動電路功率放大后，驅動步進電機旋轉一個角度，再經過齒輪減速裝

7、置帶動絲杠旋轉，通過絲杠螺母機構轉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所決定的。此類數控機床的信息流是單向的，即進給脈沖發出去后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環控制數控機床。 開環控制系統的數控機床結構簡單，成本較低。但是，系統對移動部件的實際位移量不進行監測，也不能進行誤差校正。因此，步進電動機的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。開環控制系統僅適用于加工精度要求不很高的中小型數控機床，特別是簡易經濟型數控機床。 2閉環控制數控機床 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控裝置中，與輸入的指令位移值進

8、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，最終實現移動部件的精確運動和定位。從理論上講，閉環系統的運動精度主要取決于檢測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環控制數控機床的系統框圖。圖中A為速度傳感器、C為直線位移傳感器。當位移指令值發送到位置比較電路時，若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機轉動，通過A將速度反饋信號送到速度控制電路，通過C將工作臺實際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較后得到的差值進行位置控制，直至差值為零時為止。這類控制的數控機床，因把機床工作臺納入了控制環節，故稱為閉環控制

9、數控機床。 閉環控制數控機床的定位精度高，但調試和維修都較困難，系統復雜，成本高。 3半閉環控制數控機床 半閉環控制數控機床是在伺服電動機的軸或數控機床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉角間接地檢測移動部件的實際位移，然后反饋到數控裝置中去，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，用差值來實現控制。由于工作臺沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環控制數控機床。 半閉環控制數控系統的調試比較方便，并且具有很好的穩定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機設計成一體，這樣，使結

10、構更加緊湊。 4混合控制數控機床 將以上三類數控機床的特點結合起來，就形成了混合控制數控機床。混合控制數控機床特別適用于大型或重型數控機床，因為大型或重型數控機床需要較高的進給速度與相當高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環控制，機床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環中，閉環調試比較復雜。混合控制系統又分為兩種形式： （1）開環補償型。它的基本控制選用步進電動機的開環伺服機構，另外附加一個校正電路。用裝在工作臺的直線位移測量元件的反饋信號校正機械系統的誤差。 （2）半閉環補償型。它是用半閉環控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺上的直線位移測量元件實現全閉環修正，以獲得高速度與高精度的統

11、一。其中A是速度測量元件（如測速發電機），B是角度測量元件，C是直線位移測量元件。典型軸類零件的加工典型軸類零件如圖1所示，零件材料為45鋼，無熱處理和硬度要求，試對該零件進行數控車削工藝分析。圖1 典型軸類零件（1）零件圖工藝分析該零件表面由圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及螺紋等表面組成。其中多個直徑尺寸有較嚴的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面S50的尺寸公差還兼有控制該球面形狀（線輪廓）誤差的作用。尺寸標注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼，無熱處理和硬度要求。通過上述分析，可采用以下幾點工藝措施。對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數值較小，故編程時不必取平均值，而全部取其基本尺

12、寸即可。在輪廓曲線上，有三處為圓弧，其中兩處為既過象限又改變進給方向的輪廓曲線，因此在加工時應進行機械間隙補償，以保證輪廓曲線的準確性。為便于裝夾，坯件左端應預先車出夾持部分（雙點畫線部分），右端面也應先粗車出并鉆好中心孔。毛坯選60棒料。（2）選擇設備 根據被加工零件的外形和材料等條件，選用TND360數控車床。（3）確定零件的定位基準和裝夾方式 定位基準 確定坯料軸線和左端大端面（設計基準）為定位基準。裝夾方法 左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，右端采用活動頂尖支承的裝夾方式。（4）確定加工順序及進給路線 加工順序按由粗到精、由近到遠（由右到左）的原則確定。即先從右到左進行粗車（留0.25精

13、車余量），然后從右到左進行精車，最后車削螺紋。TND360數控車床具有粗車循環和車螺紋循環功能，只要正確使用編程指令，機床數控系統就會自動確定其進給路線，因此，該零件的粗車循環和車螺紋循環不需要人為確定其進給路線（但精車的進給路線需要人為確定）。該零件從右到左沿零件表面輪廓精車進給，如圖2所示。圖2 精車輪廓進給路線（5）刀具選擇 選用5中心鉆鉆削中心孔。粗車及平端面選用900硬質合金右偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉（可用作圖法檢驗），副偏角不宜太小，選=350。精車選用900硬質合金右偏刀，車螺紋選用硬質合金600外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應小于輪廓最小圓角半徑，取r=0.150.2。將所

14、選定的刀具參數填入數控加工刀具卡片中（見表1），以便編程和操作管理。表1 數控加工刀具卡片 產品名稱或代號零件名稱典型軸零件圖號序號刀具號刀具規格名稱數量加工表面備注1T015中心鉆1鉆5 mm中心孔2T02硬質合金900外圓車刀1車端面及粗車輪廓右偏刀2T03硬質合金900外圓車刀1精車輪廓右偏刀3T04硬質合金600外螺紋車刀1車螺紋編制審核批準共 頁第 頁（6）切削用量選擇 背吃刀量的選擇 輪廓粗車循環時選ap=3 ，精車ap=0.25；螺紋粗車時選ap= 0.4 ，逐刀減少，精車ap=0.1。主軸轉速的選擇 車直線和圓弧時，選粗車切削速度vc=90m/min、精車切削速度vc=120m

15、/min，然后利用公式vc=dn/1000計算主軸轉速n（粗車直徑D=60 ，精車工件直徑取平均值）：粗車500r/min、精車1200 r/min。車螺紋時，參照式（5-1）計算主軸轉速n =320 r/min.進給速度的選擇 選擇粗車、精車每轉進給量，再根據加工的實際情況確定粗車每轉進給量為0.4/r，精車每轉進給量為0.15/r，最后根據公式vf = nf計算粗車、精車進給速度分別為200 /min和180 /min。綜合前面分析的各項內容，并將其填入表2所示的數控加工工藝卡片。此表是編制加工程序的主要依據和操作人員配合數控程序進行數控加工的指導性文件。主要內容包括：工步順序、工步內容、

16、各工步所用的刀具及切削用量等。表2 典型軸類零件數控加工工藝卡片 單位名稱產品名稱或代號零件名稱零件圖號典型軸工序號程序編號夾具名稱使用設備車間001三爪卡盤和活動頂尖TND360數控車床工步號工步內容刀具號刀具規格/ mm主軸轉速/r.m1 進給速度/mm.m1背吃刀量/ mm備注1平端面T0225 25500手動2鉆中心孔T015950手動3粗車輪廓T0225 25500200(7)零件粗精加工程序(FAUNCTD系統)N0010 G50 X150.0 Z200.0;N0020 G00 X60.0 Z1.0 S320 T0202 M08 M03;N0030 G71 P0040 Q0050

17、U1.0 W0.5 D4.0 ;N0040 G00 X24.0 S320;G00 X24.0 S320;G01 X29.85 W2.925 F0.15;W16.15;X26.0. W1.925;W5;X36.0 W10.0;W10.0;G02 X30.0 Z9.0 I12.0 K9.0;G02 X40.0 Z69.0 I20.0 K15.0;G03 X40.0 Z99.0 I20.0 K15.0;G02 X34.0 Z108.0 I12.0 K9.0;G01 W5.0;X56.0 W41.0;N0050 W11.0;N0055 G00 X150.0 Z200.0 M05 T0200 M09;N

18、0056 T0303 M08 M03;N0060 G70 P0040 Q0050;N0070 G00 X150.0 Z200.0 M05 T0300 M09;N0080 T0404 S320 M03 M08;N0090 G00 X36.0 Z3.0;N0100 G92 X29.05 Z22.0 F3.0;N0110 X29.05;N0120 X28.75;N0130 X28.45;N0140 X28.25;N0150 X28.05;N0155 X28.05;N0160 G00 X36.0 Z4.5;N0170 G92 X29.45 Z22.0 F3.0;N0180 X29.05;N0190 X28.75;N0200 X28.45;N0210 X28.25;N0210 X28.05;N0220 X28.05;N0230 G00 X150.0 Z200.0 T0400 M05 M09;N0240 M30；結束語：本論