1、數 控 機 床（5454學時）學時） 中央廣播電視大學中央廣播電視大學羅學科羅學科課程教學輔導課程教學輔導、課程教學大綱說明、課程教學大綱說明 一、課程性質、目的和任務一、課程性質、目的和任務 1 1、課程性質、課程性質 數控機床數控機床作為數控技術專業作為數控技術專業的專業必修課，對于培養該專業學生的專業必修課，對于培養該專業學生掌握數控技術的核心技術有極其重要掌握數控技術的核心技術有極其重要的作用。的作用。 、課程教學大綱說明、課程教學大綱說明 以數控機床的機械結構為基礎，以數控機床的機械結構為基礎，以數控車床、數控銑床、加工中以數控車床、數控銑床、加工中心、電加工機床為典型數控機床，心、

2、電加工機床為典型數控機床，對其結構、使用方法等進行學習，對其結構、使用方法等進行學習，同時對數控機床的電氣部分、日同時對數控機床的電氣部分、日常維護、調試驗收等內容也進行常維護、調試驗收等內容也進行學習，為全面掌握數控機床打下學習，為全面掌握數控機床打下良好的基礎良好的基礎 。、課程教學大綱說明、課程教學大綱說明 2 2、目的和任務、目的和任務 培養學生五種基本能力和多培養學生五種基本能力和多種分析、思維能力和工程文化素種分析、思維能力和工程文化素質。質。五種基本能力：五種基本能力： 對數控機床進行結構分析的對數控機床進行結構分析的能力、對各種典型數控機床進行能力、對各種典型數控機床進行性能評

3、價的能力、合理選擇數控性能評價的能力、合理選擇數控機床的能力、進行數控機床操作機床的能力、進行數控機床操作的基本能力、對數控機床進行安的基本能力、對數控機床進行安裝調試和日常維護的能力。裝調試和日常維護的能力。、課程教學大綱說明、課程教學大綱說明 多種分析思維能力多種分析思維能力: 對數控機床進行分類和評價對數控機床進行分類和評價的能力、對數控機床各種結構布的能力、對數控機床各種結構布局進行分析和評價的能力、對機局進行分析和評價的能力、對機床進行選擇和與工件加工進行匹床進行選擇和與工件加工進行匹配的能力等。配的能力等。 、課程教學大綱說明、課程教學大綱說明、課程教學大綱說明、課程教學大綱說明

4、工程文化素質：工程文化素質： 認真負責、嚴謹細致的工作認真負責、嚴謹細致的工作態度和工作作風。態度和工作作風。 、課程教學大綱說明、課程教學大綱說明 使學生達到既具有工程基礎使學生達到既具有工程基礎又有較高的工程文化素質，既有又有較高的工程文化素質，既有豐富的數控機床基礎知識、基本豐富的數控機床基礎知識、基本理論，又有較強的分析思維能力，理論，又有較強的分析思維能力，能夠合理地選擇、評價數控機床。能夠合理地選擇、評價數控機床。為今后在工作中進行數控機床的為今后在工作中進行數控機床的選用、調試、操作、日常維護和選用、調試、操作、日常維護和一般故障的檢修打下堅實基礎。一般故障的檢修打下堅實基礎。、

5、課程教學大綱說明、課程教學大綱說明 二、與相關課程的銜接、配合、二、與相關課程的銜接、配合、分工分工 本課程是數控技術專業的必本課程是數控技術專業的必修專業課，學生在學習本課程前修專業課，學生在學習本課程前必須掌握機械制圖、機械制造基必須掌握機械制圖、機械制造基礎、機械設計基礎等知識。礎、機械設計基礎等知識。 與本科課程緊密相關的課程與本科課程緊密相關的課程是是數控編程技術數控編程技術、數控加數控加工工藝工工藝2門核心課程。門核心課程。、課程教學大綱說明、課程教學大綱說明三、課程教學要求的層次三、課程教學要求的層次1. 了解：要求對有關教學內容有一了解：要求對有關教學內容有一般的了解。般的了解

6、。2. 掌握：要求掌握有關內容的基本掌握：要求掌握有關內容的基本概念、基本理論、基本方法，并概念、基本理論、基本方法，并能在掌握的基礎上對相關問題進能在掌握的基礎上對相關問題進行分析和判斷，得出正確結論。行分析和判斷，得出正確結論。、課程教學大綱說明、課程教學大綱說明3. 熟練掌握：對于今后實際工作中熟練掌握：對于今后實際工作中需要應用的重要內容，要求熟練需要應用的重要內容，要求熟練掌握。這些內容，不僅要深入理掌握。這些內容，不僅要深入理解，還能夠應用所學的知識解決解，還能夠應用所學的知識解決實際工程問題。實際工程問題。、課程教學大綱說明、課程教學大綱說明四、各章學時分配四、各章學時分配、各章

7、講述要點、各章講述要點第一章第一章 數控機床簡介數控機床簡介 一、目的與要求一、目的與要求 使學生掌握數控機床的基本使學生掌握數控機床的基本概念、組成、分類、發展歷程和概念、組成、分類、發展歷程和方向。初步了解數控機床的基本方向。初步了解數控機床的基本工作原理和數控機床的適用范圍工作原理和數控機床的適用范圍 。二、教學內容二、教學內容1數控機床的基本概念數控機床的基本概念2數控機床的基本工作原理數控機床的基本工作原理3數控機床的基本組成數控機床的基本組成4數控機床的分類數控機床的分類 5數控加工的特點數控加工的特點6數控機床的適用范圍數控機床的適用范圍7. 數控機床的發展歷程和方向數控機床的發

8、展歷程和方向三、重點與難點三、重點與難點 重點是數控機床的基本概念、重點是數控機床的基本概念、組成、分類。組成、分類。 1、基本概念、基本概念數字控制（數字控制（Numerical Control，NC） 簡稱數控，是用數字化信號對機床簡稱數控，是用數字化信號對機床的運動及其加工過程進行控制的一種技的運動及其加工過程進行控制的一種技術方法。術方法。數控機床（數控機床（Numerical Control Machine） 采用數字控制技術對機床的加工過采用數字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。程進行自動控制的一類機床。 四、考核點四、考核點2、數控機床的基本組成、數控機床的基本組成

9、 反饋裝置反饋裝置伺服系統伺服系統輔助裝置輔助裝置控制介質控制介質機機 床床數控系統數控系統位置檢測位置檢測速度檢測速度檢測3、數控機床的分類、數控機床的分類 （1 1）按數控機床伺服系統分類）按數控機床伺服系統分類開環數控系統開環數控系統 全閉環數控系統全閉環數控系統半閉環數控系統半閉環數控系統（2 2）按數控機床運動軌跡分類）按數控機床運動軌跡分類 點位控制數控機床點位控制數控機床直線控制數控機床直線控制數控機床輪廓控制數控機床輪廓控制數控機床 知識點：可控軸數和聯動軸數知識點：可控軸數和聯動軸數 通常一臺數控機床的聯動軸數一般通常一臺數控機床的聯動軸數一般會小于或等于可控軸數。會小于或等

10、于可控軸數。4、數控機床特點及應用范圍、數控機床特點及應用范圍特點：特點：精度、高效率、高速度、精度、高效率、高速度、高剛性、高柔性、高自動化高剛性、高柔性、高自動化數控機床是為了解決單件、小批數控機床是為了解決單件、小批量、精度高、形狀復雜的零件加量、精度高、形狀復雜的零件加工的自動化要求而產生的。工的自動化要求而產生的。5、數控機床的發展歷程和發展方向、數控機床的發展歷程和發展方向突破傳統機床結構的最新一代的數突破傳統機床結構的最新一代的數控機床：并聯機床（虛軸機床）。控機床：并聯機床（虛軸機床）。發展方向：發展方向：（1） 高速度與高精度化高速度與高精度化（2） 多功能化多功能化（3）

11、智能化智能化（4） 高的可靠性高的可靠性第二章第二章 數控機床的機械結構數控機床的機械結構 一、目的與要求一、目的與要求 對數控機床的主要部件及其功對數控機床的主要部件及其功能加以闡述，使學習者進一步了解能加以闡述，使學習者進一步了解數控機床的機械結構，為后續學習數控機床的機械結構，為后續學習各種典型數控機床打好基礎。使學各種典型數控機床打好基礎。使學生掌握數控機床機械結構的組成和生掌握數控機床機械結構的組成和 特點。對數控機床的主傳動系統、特點。對數控機床的主傳動系統、進給傳動系統、導軌、工作臺、進給傳動系統、導軌、工作臺、位置檢測裝置、自動換刀裝置、位置檢測裝置、自動換刀裝置、輔助裝置等重

12、要組成部分有一定輔助裝置等重要組成部分有一定的認識。的認識。二、教學內容二、教學內容1數控機床機械結構組成及特點數控機床機械結構組成及特點2數控機床的主傳動系統數控機床的主傳動系統3數控機床進給傳動系統數控機床進給傳動系統4數控機床的導軌數控機床的導軌5數控機床的工作臺數控機床的工作臺6數控機床的位置檢測裝置數控機床的位置檢測裝置7數控機床的自動換刀裝置數控機床的自動換刀裝置8數控機床的輔助裝置數控機床的輔助裝置三、重點與難點三、重點與難點 重點是數控機床機械結構組重點是數控機床機械結構組成及特點，主傳動系統、進給傳成及特點，主傳動系統、進給傳動系統的組成、特點、作用。難動系統的組成、特點、作

13、用。難點是主要部件的工作原理。點是主要部件的工作原理。四、考核點四、考核點1 1、數控機床機械結構的主要組成和特點、數控機床機械結構的主要組成和特點u組要組成：組要組成：1）主傳動系統）主傳動系統2）進給傳動系統）進給傳動系統3）基礎支承件）基礎支承件4）輔助裝置）輔助裝置u主要特點主要特點1）高的靜、動剛度）高的靜、動剛度2）良好的抗振性能）良好的抗振性能3）良好的熱穩定性）良好的熱穩定性4）高的靈敏度）高的靈敏度5）高效化裝置、高人性化操作）高效化裝置、高人性化操作2 2、數控機床的主傳動系統、數控機床的主傳動系統 u作用作用：產生不同的主軸切削速度：產生不同的主軸切削速度以滿足不同的加工

14、條件要求。以滿足不同的加工條件要求。u組成組成：主要包括電動機、傳動系：主要包括電動機、傳動系統和主軸部件。統和主軸部件。u特點：特點：（1）轉速高、功率大）轉速高、功率大（2）變速范圍寬）變速范圍寬 （3）主軸變換迅速可靠）主軸變換迅速可靠 （4）主軸組件的耐磨性高）主軸組件的耐磨性高u變速方式：變速方式：(1) 帶有變速齒輪的主傳動帶有變速齒輪的主傳動(2) 通過帶傳動的主傳動通過帶傳動的主傳動(3) 用兩個電動機分別驅動主軸用兩個電動機分別驅動主軸 (4) 由調速電動機直接驅動的主傳動由調速電動機直接驅動的主傳動(5) 內裝式電主軸內裝式電主軸 u主軸部件主軸部件 ： （1）主軸軸承配置

15、形式）主軸軸承配置形式 （2）主軸的潤滑與冷卻）主軸的潤滑與冷卻 作用：是控制主軸發熱，保證主軸正常作用：是控制主軸發熱，保證主軸正常工作的必要手段。工作的必要手段。 （3）主軸準停裝置）主軸準停裝置 作用：又稱主軸定位功能。即當主軸停作用：又稱主軸定位功能。即當主軸停止時，控制其停于固定的位置，這是自止時，控制其停于固定的位置，這是自動換刀所必須的功能。動換刀所必須的功能。u 高速主軸單元高速主軸單元 高速主軸單元的類型主要有高速主軸單元的類型主要有電主軸和氣動主軸。電主軸和氣動主軸。 3 3、數控機床進給傳動系統、數控機床進給傳動系統 u作用：作用： 負責接受數控系統發出的負責接受數控系統

16、發出的脈沖指令，并經放大和轉換后脈沖指令，并經放大和轉換后驅動機床運動執行件實現預期驅動機床運動執行件實現預期的運動。的運動。 圖示 進給傳動系統示意圖1-滾珠絲杠 2-滾珠螺母 3-滾動直線導軌 4-工作臺 5-支承軸承 6-連軸器 7-伺服電動機 8-床身u數控機床對進給系統的要求：數控機床對進給系統的要求：1）運動件間的摩擦阻力小）運動件間的摩擦阻力小2）消除傳動系統中的間隙）消除傳動系統中的間隙3）傳動系統的精度和剛度高）傳動系統的精度和剛度高4）減少運動慣性，具有適當的阻尼）減少運動慣性，具有適當的阻尼u 傳動齒輪副傳動齒輪副 消除齒輪傳動間隙的措施：消除齒輪傳動間隙的措施：（1）剛

17、性調整法）剛性調整法 1）偏心軸套調整法；）偏心軸套調整法； 2）錐度齒輪調整法。）錐度齒輪調整法。（2）柔性調整法）柔性調整法 1）軸向壓簧調整法；）軸向壓簧調整法； 2）周向彈簧調整法。）周向彈簧調整法。u滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副作用：作用： 是將旋轉運動轉換為直線運動。是將旋轉運動轉換為直線運動。特點特點： 傳動效率高、摩擦損失小；通過預傳動效率高、摩擦損失小；通過預緊可消除間隙，提高傳動剛度；但緊可消除間隙，提高傳動剛度；但制造成本高，不能自鎖。制造成本高，不能自鎖。u軸向間隙的調整：軸向間隙的調整： 為了保證滾珠絲杠反向傳動精為了保證滾珠絲杠反向傳動精度和軸向剛度，必須消除滾珠絲

18、杠度和軸向剛度，必須消除滾珠絲杠螺母副的傳動間隙。螺母副的傳動間隙。 u滾珠絲杠的支承與制動：滾珠絲杠的支承與制動： 滾珠絲杠螺母副運動具有可逆滾珠絲杠螺母副運動具有可逆性，不能自鎖，立式使用時應增加性，不能自鎖，立式使用時應增加制動裝置。制動裝置。 4、數控機床導軌、數控機床導軌 u作用作用：對運動部件起支承和導向作用對運動部件起支承和導向作用。u數控機床對導軌的基本要求：數控機床對導軌的基本要求： 1 1）導向精度高）導向精度高 2 2）耐磨性能好）耐磨性能好 3 3）足夠的剛度）足夠的剛度 4 4）良好的摩擦特性）良好的摩擦特性 5 5）工藝性好）工藝性好 u類型與特點類型與特點 ： 滑

19、動導軌滑動導軌 ；滾動導軌；滾動導軌 ；靜壓導軌。；靜壓導軌。6、數控機床的位置檢測裝置、數控機床的位置檢測裝置 u作用：作用：構成閉環系統。精度直接影響數控機床構成閉環系統。精度直接影響數控機床的定位精度和加工精度。的定位精度和加工精度。 u分類分類 ： 根據運動型式分為回轉型和直線型檢測裝置。根據運動型式分為回轉型和直線型檢測裝置。直線型位置直線型位置檢測裝置用來檢測運動部件的直線位移量。檢測裝置用來檢測運動部件的直線位移量。旋轉型位置旋轉型位置檢測裝置用來檢測回轉部件的轉動位移量。檢測裝置用來檢測回轉部件的轉動位移量。u光柵光柵 分類：分類：長光柵（光柵尺）和圓光柵。長光柵（光柵尺）和圓

20、光柵。特點：特點：響應速度快，精度高。響應速度快，精度高。應用：應用：高精度數控機床。高精度數控機床。u旋轉變壓器旋轉變壓器 作用：作用：一種常用的轉角檢測元件。一種常用的轉角檢測元件。 7、數控機床的自動換刀裝置數控機床的自動換刀裝置 8 8、數控機床的輔助裝置數控機床的輔助裝置u數控機床液壓和氣壓裝置數控機床液壓和氣壓裝置u自動排屑裝置自動排屑裝置u工件自動交換系統工件自動交換系統第三章第三章 數控機床電氣數控機床電氣控制系統控制系統一、目的與要求一、目的與要求 使學生掌握數控機床電氣控制使學生掌握數控機床電氣控制系統的組成及其各部分的作用、特系統的組成及其各部分的作用、特點、選型。點、選

21、型。 二、教學內容二、教學內容1數控機床電氣控制系統概述數控機床電氣控制系統概述 2數控系統的功能和特點數控系統的功能和特點3數控系統的插補原理數控系統的插補原理4典型數控系統及其應用典型數控系統及其應用5數控機床上的可編程控制器數控機床上的可編程控制器6伺服系統伺服系統三、重點與難點三、重點與難點 重點是數控系統的基本組成，重點是數控系統的基本組成，PLC在數控機床上的作用；難點在數控機床上的作用；難點是數控系統的插補原理和伺服驅是數控系統的插補原理和伺服驅動電動機的選型方法。動電動機的選型方法。1、數控機床電氣控制系統的概述、數控機床電氣控制系統的概述u組成組成 ：人機界面、數字控制以及機

22、床邏人機界面、數字控制以及機床邏輯控制（順序控制）輯控制（順序控制） 。u數控系統是數控機床的核心。數控系統是數控機床的核心。u數控機床的控制可分為兩大部分：數控機床的控制可分為兩大部分： 一部分是坐標軸運動的位置一部分是坐標軸運動的位置 控制，另一部控制，另一部分是數控機床加工過程的順序控制。分是數控機床加工過程的順序控制。四、考核點四、考核點2、數控系統的功能和特點、數控系統的功能和特點u主要特點：主要特點：1）具有靈活性）具有靈活性2）具有通用性）具有通用性3）較強的環境適應性）較強的環境適應性4）復雜、高效的數控功能）復雜、高效的數控功能5）高可靠性）高可靠性6）完善的輸入）完善的輸入

23、/輸出通道輸出通道7）易于實現機電一體化）易于實現機電一體化u主要功能主要功能 ：1）控制功能）控制功能 2）準備功能和輔助功能）準備功能和輔助功能3）點位與連續移動功能）點位與連續移動功能4）插補功能）插補功能5）固定循環加工功能）固定循環加工功能6）進給功能）進給功能7）主軸速度控制功能）主軸速度控制功能8）刀具管理功能）刀具管理功能9）補償功能）補償功能10）人機對話功能）人機對話功能11）程序編制功能）程序編制功能12）輸入、輸出和通信功能）輸入、輸出和通信功能13）自診斷功能）自診斷功能u 數控系統的插補原理數控系統的插補原理分類：分類：基準脈沖插補和數據采樣插補兩大類。基準脈沖插補

24、和數據采樣插補兩大類。逐點比較插補法：逐點比較插補法：是以折線來逼近直線或圓弧曲線，它與是以折線來逼近直線或圓弧曲線，它與給定的直線或圓弧之間的最大誤差不給定的直線或圓弧之間的最大誤差不超過一個脈沖當量。超過一個脈沖當量。 3、數控機床上的可編程控制器、數控機床上的可編程控制器（PLC ）u作用：作用：代替數控機床上的繼電器邏輯，代替數控機床上的繼電器邏輯，完成邏輯控制。完成邏輯控制。u數控機床用數控機床用PLCPLC可分為兩類：可分為兩類：內裝型和獨立型。內裝型和獨立型。 PLC處于處于CNC和和MT之間，對之間，對NC側和側和MT側的輸入、輸出信號進行處理。側的輸入、輸出信號進行處理。 4

25、、關于數控伺服系統、關于數控伺服系統 u作用：作用： 伺服系統是把數控信息轉化為機伺服系統是把數控信息轉化為機床進給運動的執行機構。床進給運動的執行機構。u常用伺服電機：常用伺服電機： 步進電機、直流伺服電機、交流步進電機、直流伺服電機、交流伺服電機。伺服電機。u伺服電機選型伺服電機選型 伺服電機選型要根據機床的伺服電機選型要根據機床的設計性能指標，以及機床實際應設計性能指標，以及機床實際應用條件，來選擇合適的伺服電機。用條件，來選擇合適的伺服電機。同時需要考慮該電機的過載能力同時需要考慮該電機的過載能力和過載的條件，并且要考慮機床和過載的條件，并且要考慮機床傳動系統的絲杠與伺服電機轉子傳動系

26、統的絲杠與伺服電機轉子的慣量匹配。的慣量匹配。第四章第四章 典型數控機床典型數控機床一、目的與要求一、目的與要求 掌握典型數控機床的特點、分掌握典型數控機床的特點、分類和工藝使用范圍，掌握典型數控類和工藝使用范圍，掌握典型數控機床的基本構成及布局形式，了解機床的基本構成及布局形式，了解典型數控機床的主要技術參數和精典型數控機床的主要技術參數和精度指標。度指標。二、教學內容二、教學內容1數控車床數控車床2數控銑床數控銑床3數控加工中心數控加工中心4并聯機床并聯機床5數控電加工機床數控電加工機床三、重點與難點三、重點與難點 重點是數控車床、數控銑床、重點是數控車床、數控銑床、加工中心的特點、分類、

27、工藝使加工中心的特點、分類、工藝使用范圍，基本構成及典型布局形用范圍，基本構成及典型布局形式；難點是數控機床的結構布局式；難點是數控機床的結構布局原理，電加工機床主要部件的工原理，電加工機床主要部件的工作原理。作原理。1 1、數控車床、數控車床特點：特點： 發展趨勢：發展趨勢：數控車床的分類數控車床的分類 ：（1）經濟型數控車床）經濟型數控車床（2）全功能型數控車床）全功能型數控車床（3）車削中心）車削中心 四、考核點四、考核點（1 1）經濟型數控車床）經濟型數控車床特點：它一般是在普通車床的基礎上進特點：它一般是在普通車床的基礎上進行改進設計，并采用步進電動機驅動行改進設計，并采用步進電動機

28、驅動的開環伺服系統。其控制部分采用單的開環伺服系統。其控制部分采用單板機、單片機或檔次比較低的數控系板機、單片機或檔次比較低的數控系統來實現。此類車床結構簡單，價格統來實現。此類車床結構簡單，價格低廉。但無刀尖圓弧半徑自動補償和低廉。但無刀尖圓弧半徑自動補償和恒線速度切削等功能。恒線速度切削等功能。（2 2）全功能型數控車床）全功能型數控車床特點：全功能型數控車床就是通常所說特點：全功能型數控車床就是通常所說的的“數控車床數控車床”，又稱標準型數控車，又稱標準型數控車床，即它的控制系統是標準型的，帶床，即它的控制系統是標準型的，帶有高分辨率的有高分辨率的CRT顯示器以及各種顯顯示器以及各種顯示

29、、圖形仿零點、刀具補償等功能，示、圖形仿零點、刀具補償等功能，而且還有通信或網絡接口。全功能型而且還有通信或網絡接口。全功能型數控車床采用閉環或半閉環控制的伺數控車床采用閉環或半閉環控制的伺服系統，可以進行多個坐標軸的控制，服系統，可以進行多個坐標軸的控制，具有高剛度、高精度和高效率等特點。具有高剛度、高精度和高效率等特點。（3 3）車削中心）車削中心特點：車削中心是以全功能型數控車床特點：車削中心是以全功能型數控車床為主體，并配置有刀庫、換刀裝置、為主體，并配置有刀庫、換刀裝置、分度裝置、銑削動力頭和機械手等，分度裝置、銑削動力頭和機械手等，以實現多工序復合加工的機床。在工以實現多工序復合加

30、工的機床。在工件一次裝夾后，它可完成回轉類零件件一次裝夾后，它可完成回轉類零件的車、銑、鉆、鉸、攻螺紋等多種加的車、銑、鉆、鉸、攻螺紋等多種加工工序。其功能全面，但價格較高。工工序。其功能全面，但價格較高。u數控車床的組成及布局數控車床的組成及布局床身結構形式：床身結構形式： 水平床身、傾斜床身以及水平床水平床身、傾斜床身以及水平床身斜滑板、立式床身。身斜滑板、立式床身。 中小型數控車床多采用傾斜床身或水中小型數控車床多采用傾斜床身或水平床身斜滑板結構。平床身斜滑板結構。 優點：優點： 1）機床外形美觀，占地面積小：）機床外形美觀，占地面積小： 2）易于排屑和冷卻液的排流；）易于排屑和冷卻液的

31、排流； 3）便于操作者操作和觀察；）便于操作者操作和觀察； 4）易于安裝上下料機械手，實現全面自）易于安裝上下料機械手，實現全面自動化。動化。 5）可采用封閉截面整體結構，以提高床）可采用封閉截面整體結構，以提高床身的剛度。身的剛度。u數控銑床的分類數控銑床的分類（1）按機床主軸的布置形式及機床）按機床主軸的布置形式及機床的布局特點分為：的布局特點分為： 立式、臥式和立臥兩用式三種。立式、臥式和立臥兩用式三種。2、數控銑床、數控銑床1 1）立式數控銑床）立式數控銑床特點：主軸軸線垂直于水平面。是數控特點：主軸軸線垂直于水平面。是數控銑床中最常見的一種布局形式，應用銑床中最常見的一種布局形式，應

32、用范圍最廣泛，其中以三軸聯動銑床居范圍最廣泛，其中以三軸聯動銑床居多。多。應用：主要用于水平面內的型面加工，應用：主要用于水平面內的型面加工，增加數控分度頭后，可在圓柱表面上增加數控分度頭后，可在圓柱表面上加工曲線溝槽。加工曲線溝槽。2 2）臥式數控銑床）臥式數控銑床特點：主軸線平行于水平面。特點：主軸線平行于水平面。應用：主要用于垂直平面內的各種上型應用：主要用于垂直平面內的各種上型面加工，配置萬能數控轉盤后，還可面加工，配置萬能數控轉盤后，還可以對工件側面上的連續回轉輪廓進行以對工件側面上的連續回轉輪廓進行加工，并能在一次安裝后加工箱體零加工，并能在一次安裝后加工箱體零件的四個表面。通常采

33、用增加數控轉件的四個表面。通常采用增加數控轉盤來實現四軸或五軸加工。盤來實現四軸或五軸加工。3 3）立臥兩用式數控銑床）立臥兩用式數控銑床特點：立臥兩用式數控銑床的主軸軸特點：立臥兩用式數控銑床的主軸軸線方向可以變換，既可以進行立式線方向可以變換，既可以進行立式加工，又可以進行臥式加工，使用加工，又可以進行臥式加工，使用范圍更大，功能更強。范圍更大，功能更強。（2 2）按控數系統的功能分類：）按控數系統的功能分類： 簡易型數控銑床簡易型數控銑床 普通數控銑床普通數控銑床 數控仿形銑床數控仿形銑床 數控工具銑床數控工具銑床1 1）簡易型數控銑床）簡易型數控銑床特點：特點：簡易型數控銑床是在普通銑

34、床的基簡易型數控銑床是在普通銑床的基礎上，對機床的機械傳動結構進行簡單礎上，對機床的機械傳動結構進行簡單的改造，并增加簡易數控系統后形成的。的改造，并增加簡易數控系統后形成的。這種數控銑床成本較低，自動化程度和這種數控銑床成本較低，自動化程度和功能都較差，一般只有功能都較差，一般只有X、Y兩坐標聯動兩坐標聯動功能，加工精度也不高。功能，加工精度也不高。應用：應用：可以加工平面曲線類和平面型腔類可以加工平面曲線類和平面型腔類零件。零件。2 2）普通數控銑床）普通數控銑床特點：特點：普通數控銑床可以三坐標聯動。普通數控銑床可以三坐標聯動。應用：應用：用于各類復雜的平面、曲面和殼體類用于各類復雜的平

35、面、曲面和殼體類零件的加工，如各種模具、樣板、凸輪和零件的加工，如各種模具、樣板、凸輪和連桿等。連桿等。3 3）數控仿形銑床）數控仿形銑床應用：應用：主要用于各種復雜型腔模具或工件的主要用于各種復雜型腔模具或工件的銑削加工，特別對不規則的三維曲面和復銑削加工，特別對不規則的三維曲面和復雜邊界構成的工件更顯示出其優越性。雜邊界構成的工件更顯示出其優越性。u數控銑床的組成及布局數控銑床的組成及布局 1 1）運動的分配與部件的布局）運動的分配與部件的布局一般需要對工件的頂面進加工，則一般需要對工件的頂面進加工，則銑床主軸應布局成立式的。銑床主軸應布局成立式的。一般需要對工件的多個側面進行加一般需要對

36、工件的多個側面進行加工，則主軸應布局成臥式的。工，則主軸應布局成臥式的。2）銑床的布局與結構性能）銑床的布局與結構性能 數控銑床的布局應能兼顧銑數控銑床的布局應能兼顧銑床有良好的精度、剛度、抗振性床有良好的精度、剛度、抗振性和熱穩定性等結構性能。和熱穩定性等結構性能。 T形床身布局的優點：剛性好。形床身布局的優點：剛性好。 框式立柱布局的優點：熱變形對框式立柱布局的優點：熱變形對加工精度的影響小。加工精度的影響小。T形床身形床身封閉整體箱形結構封閉整體箱形結構 組成：組成：（1）基礎部件）基礎部件（2）主軸部件）主軸部件（3）數控系統）數控系統（4）自動換刀系統（）自動換刀系統（ATC）（5）

37、輔助系統）輔助系統（6）自動托盤交換系統（）自動托盤交換系統（APC）3、加工中心、加工中心最突出特點：最突出特點： 加工中心設置有刀庫并能換刀具。加工中心設置有刀庫并能換刀具。這是它與數控銑床、數控鏜床等這是它與數控銑床、數控鏜床等機床的主要區別。機床的主要區別。 （1 1）臥式加工中心）臥式加工中心 應用：最適合加工箱體類工件。應用：最適合加工箱體類工件。（2 2）立式加工中心）立式加工中心 應用：適合于加工盤類工件，配合應用：適合于加工盤類工件，配合各種附件后，可滿足各種工件的各種附件后，可滿足各種工件的加工。加工。（3 3）五面加工中心）五面加工中心 特點：五面加工中心具有立式和臥特點

38、：五面加工中心具有立式和臥式加工中心的功能，通過回轉工式加工中心的功能，通過回轉工作臺的旋轉和主軸頭的旋轉，能作臺的旋轉和主軸頭的旋轉，能在工件一次裝夾后，完成除安裝在工件一次裝夾后，完成除安裝面以外的所有五個面的加工。面以外的所有五個面的加工。4、并聯機床、并聯機床傳統機床：串聯機構傳統機床：串聯機構并聯機床：并聯機構并聯機床：并聯機構 是一種空間并聯連桿機構。人們將這是一種空間并聯連桿機構。人們將這種機構稱為種機構稱為Stewart平臺。平臺。基本結構基本結構：是一個動平臺、一個定平臺是一個動平臺、一個定平臺和六根長度可變的連桿動。和六根長度可變的連桿動。基本原理：基本原理： 基于工具和工

39、件基于工具和工件(正、負電極正、負電極)之之間脈沖性火花放電時的電蝕現象間脈沖性火花放電時的電蝕現象來蝕除多余的金屬，以達到對零來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀及表面質量預定件的尺寸、形狀及表面質量預定的加工要求。的加工要求。 5、電加工機床、電加工機床電火花加工的特點：電火花加工的特點：（1）電火花加工屬不接觸加工；）電火花加工屬不接觸加工；（2）加工過程中沒有宏觀切削力；）加工過程中沒有宏觀切削力；（3）易于實現加工過程自動化。）易于實現加工過程自動化。電火花加工的適用范圍電火花加工的適用范圍：（1）適合于難切削材料的加工；）適合于難切削材料的加工； （2）可以加工特殊的零件；）

40、可以加工特殊的零件；（3）可以加工復雜形狀的零件；）可以加工復雜形狀的零件； （4）可以改進結構設計，改善結構）可以改進結構設計，改善結構的工藝性的工藝性 。電火花加工的局限性電火花加工的局限性（1）只能用于加工金屬等導電材料；）只能用于加工金屬等導電材料； （2）加工速度一般較慢；）加工速度一般較慢； （3）存在電極損耗；）存在電極損耗； （4）最小角部半徑有限制。）最小角部半徑有限制。 根據電極絲的運行速度，電火花根據電極絲的運行速度，電火花線切割機床通常分為兩大類：線切割機床通常分為兩大類：（1）高速走絲電火花線切割機床）高速走絲電火花線切割機床（快走絲）（快走絲）（2）低速走絲電火花線

41、切割機床）低速走絲電火花線切割機床（慢走絲）（慢走絲）第五章第五章 數控機床的性能數控機床的性能測試與評價方法測試與評價方法 一、目的與要求一、目的與要求 掌握數控機床的性能指標，掌握數控機床的性能指標，測試數控機床性能指標常用的設測試數控機床性能指標常用的設備，評價的方法，以及檢驗的內備，評價的方法，以及檢驗的內容，了解相關測試設備的工作原容，了解相關測試設備的工作原理、性能和相關指標，掌握相關理、性能和相關指標，掌握相關測試設備的使用方法。測試設備的使用方法。 二、教學內容二、教學內容1數控機床的主要性能指標與驗收數控機床的主要性能指標與驗收2數控機床的生產管理數控機床的生產管理3常用檢測

42、裝置常用檢測裝置激光干涉儀激光干涉儀4三坐標測量機三坐標測量機三、重點與難點三、重點與難點 重點是數控機床的主要性能重點是數控機床的主要性能指標，常用測試設備的組成、工指標，常用測試設備的組成、工作原理及檢測方法。難點是激光作原理及檢測方法。難點是激光干涉儀和三坐標測量機的工作原干涉儀和三坐標測量機的工作原理。理。1 1、數控機床的主要性能指標與數控機床的主要性能指標與驗收驗收 數控機床的精度檢驗一般數控機床的精度檢驗一般包括幾何精度、定位精度、切包括幾何精度、定位精度、切削精度檢驗。削精度檢驗。 四、考核點四、考核點u數控機床的幾何精度檢驗數控機床的幾何精度檢驗 又稱靜態精度檢驗，是綜合反映

43、機床又稱靜態精度檢驗，是綜合反映機床關鍵零部件經組裝后的綜合幾何形狀關鍵零部件經組裝后的綜合幾何形狀誤差。誤差。 常用的檢測工具：常用的檢測工具： 有精密水平儀、精密方箱、直角尺、有精密水平儀、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、測微儀及平尺、平行光管、千分表、測微儀及高精度主軸心棒等。高精度主軸心棒等。 以臥式加工中心為例，要對下列幾何精以臥式加工中心為例，要對下列幾何精度進行檢驗：度進行檢驗： 1）X、Y、Z坐標軸的相互垂直度；坐標軸的相互垂直度； 2）工作臺面的平行度；）工作臺面的平行度； 3）X、Z軸移動時工作臺面的平行度；軸移動時工作臺面的平行度； 4）主軸回轉軸線對工作臺面的

44、平行度；）主軸回轉軸線對工作臺面的平行度； 5）主軸在）主軸在Z軸方向移動的直線度；軸方向移動的直線度； 6）X軸移動時工作臺邊界與定位基準的平行度；軸移動時工作臺邊界與定位基準的平行度； 7）主軸軸向及孔徑跳動；）主軸軸向及孔徑跳動； 8）回轉工作臺精度。）回轉工作臺精度。u 定位精度的檢驗定位精度的檢驗 數控機床的定位精度是表明所測數控機床的定位精度是表明所測量的機床各運動部位在數控裝置量的機床各運動部位在數控裝置控制下，運動所能達到的精度。控制下，運動所能達到的精度。 根據實測的定位精度數值，可以根據實測的定位精度數值，可以判斷出機床自動加工過程中能達判斷出機床自動加工過程中能達到的最好的工件加工精度。到的最好的工件加工精度。u機床切削精度的檢驗機床切削精度的檢驗 機床切削精度檢查實質上是對機床切削精度檢查實質上是對機床的幾何精度和定位精度在機床的幾何精度和定位精度在切削加工條件下的一項綜合檢切削加工條件下的一項綜合檢查。查。2、數控機床的生產管理、數控機