数控论文2

摘要数控机床已经成为现代制造业的主要使用工具，在公司实习期间，是一名数控车工，为此，写一篇关于数控机床及我们所使用的车床的简单介绍。此篇论文除了对数控车床进行简要介绍以外，以数控车床为中心，对数控车床的系统和加工做出简要的介绍，并有实例论述。关键词数控车床928TE系统零件加工引言数字控制机床是一种高效自动化机床，用数控加工程序控制数字控制机床自动加工零件，无须使用复杂和专用的工模夹具，它能较好的解决中小批量，多品种和复杂零件加工自动化的问题，对加速产品更新十分有利。工业发达国家无论在军工和民用部门都广泛使用数控机床。我国在数控机床的研制方面，无论在品种，数量和质量上都取得了很大的成就。与此同时数控技术的出现及所带来的巨大社会效益已引起了各国科技与工业界的普遍重视。专家们预言：２１世纪机械制造业的竞争，其实就是数控技术的竞争。随着社会日益激烈的竞争和国内数控机床的应用范围日益扩大，需要越来越多的人熟悉数控机床的基本操作、维护与保养、数控机床的编程及其加工工艺，数控机床的种类繁多，且各类机床的加工范围、特点及其应用操作都存在较大差异，但其也存在共性，在此介绍了数控车床及数控车床在生产中的加工实例。一.数控机床1.1数控机床的产生与发展随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越来合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品零部件的生产设备---机床也相应的提出了高性能、高精度与自动化的要求。大批大量的产品，如汽车、拖拉机与家用电器的零件，为可解决高产优质的问题，多采用专用的工艺装备、生产准备周期长，产品该型不易，因而使新产品的开发周期增长。在机械产品中，单件与小批量产品占到70—80%，这类产品一般都采用通用机床加工，当产品改变时，机床与工艺装备均作相应的变换和调整，而且通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量。特别是一些曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床，或者借助化线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。数字控制机床，就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。1952年美国PARSONS公司与麻省理工学院合作研制了第一台三坐标数控铣床，它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等多方面的技术成果，是一种新型的机床，可用于加工复杂曲面零件。该铣床的研制成功是机械制造行业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段。从第一台数控机床问世到现在的30多年中，数控技术的发展非常迅速，几乎所有品种的机床都实现了数控化。数控机床的应用领域也从航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造行业。此外，数控技术也在绘图机械、坐标测量机、激光与火焰切割机等机械设备中得到广泛的应用。特别是相继出现的自动换刀数控机床（即加工中心）、直接数字控制系统（即计算机群控系统）、自适应控制系统、柔性制造系统、计算机集成制造系统等，进一步说明，数控机床已经成为组成现代机械制造生产系统，实现设计（CAD）、制造（CAM）、检验（CAT）与生产管理等全部生产过程自动化的基本设备。1.2数控机床的特点数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用，是因为它具有如下的特点。1）能适应不同零件的自动加工。数控机床是按照被加工零件的数控程序来进行自动加工的，当改变加工零件时，只要改变数控程序下，不必用凸轮、靠模、样板或钻模等专用工艺装备。因此，生产准备周期短，有利于机械产品的更新换代。2）生产效率和加工精度高、加工质量稳定。数控机床上可以采用较大的切削用量，有效地节省了机动工时。还有自动换速、自动换刀和其他辅助操作自动化等功能，使辅助时间大为缩短，而且无需工序间的检验与测量，所以利用软件进行精度校正和补偿，又因为它是根据数控程序自动进行加工，可以避免人为的误差，因此，不但精度高，而且质量稳定。3）能完成复杂型面的加工。4）工序集中，一机多用。数控机床，特别是自动换刀的数控机床，在一次装夹的情况下，几乎可以完成零件的全部加工，一台数控机床可以代替数台普通机床。这样可以减少装夹误差，节约工序之间的运输、测量和装夹等辅助时间，还可以节省机床的占地面积，带来较高的经济效益。5）数控机床是一种高技术的设备。因此，机床价格较高，而且要求具有较高技术水平的人员来操作和维修。尽管如此，使用数控机床的经济效益还是很高的。1.3数控机床的工作原理及组成1.工作原理数控机床加工零件时，首先应编制零件的数控程序，这是数控机床的工作指令。将数控程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停，进给运动的方向、速度和位移大小，以及其他诸如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却润滑的启、停等动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照数控程序规定的顺序、路程、和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。2.组成数控机床主要由以下几部分组成（如图１所示）：１）程序编制及程序载体２）输入装置３）数控装置及强电控制装置４）伺服驱动系统几位置检测装置５）机床的机械部件数控装置ＣＮＣ图１数控机床的种类很多，分类方法不一。根据数控机床的功能和组成，可以从如下角度进行分类。从机床的角度来看，数控机床可分为：数控车床、数控铣床、加工中心、车削中心几类；按数控机床的加工功能不同分为：点位和直线控制数控机床、轮廓控制数控机床；按所用进给伺服系统的不同可分为：开环数控机床、闭环数控系统、半闭环数控系统；按所用数控装置的构成方式分为：硬线数控机床、计算机数控机床等。1.4数控机床的工作过程数控机床的大致工作过程如图２所示。首先要由编程人员或操作者通过对零件图作深入分析，特别是工艺分析，确定合适的数控加工工艺（其中包括零件的定位与装夹方法的确定、工步划分、各工步走刀路线的规划、各工步加工刀具及切削用量的选择等），并根据零件图编制程序，输入到数控机床并被机床自动调入执行程序缓冲区，启动按扭执行机构来完成程序走刀，伺服系统接到数控系统发来的运动指令后，经过信号放大和位置、速度比较，控制机床运动机构的驱动元件运动。机床运动机构的运动结果是刀具与工件产生相对运动，实现切削加工，最终加工出所需的零件。在上述工作过程中，需要数控使用者完成的工作主要是工艺分析和数控编程，并将程序存到存储介质上，其他步骤都由数控系统和机床自动进行的。零件图数控程序程序存储介质数控系统伺服系统执行机构零件图２1.5HC30数控车床（加工中使用的车床）的介绍1.HC30数控车床的技术参数型号HC-30床身上最大回转直径320mm最大加工长度400mm拖板上最大回转直径150mm主轴转速(自动变速)700/920/1400转/分(三速电机)300-2800转/分(变频无级调速)尾座套筒锥度莫氏3号尾座套筒最大行程90mm电动刀架工位4或6电动刀架重复定位精度0.003mm系统控制精度X轴0.001mmZ轴0.001mm最大进给速度X轴3000mm/min（步进）Z轴4000mm/min（步进）X轴4000mm/min（伺服）Z轴5000mm/min（伺服）主电动功率2.2/2.8/3Kw冷却泵/油泵电机功率0.04Kw机床尺寸(长×宽×高)1480×1040×1520mm净重980kg2.HC30数控车床的外形图二系统简介在加工过程中，HC30车床使用的系统为广州数控的928TE系统，广州数控系统在企业的使用中还是比较普遍的，该系统应用高速CPU、超大规模可编程门阵列集成电路芯片构成控制核心。通过编程可以完成外圆、端面、切槽、锥度、圆弧、螺纹等加工。下面对该系统进行简要的介绍。2.1.技术指标可控轴数2轴（X、Z轴）可联动轴数2轴（X、Z轴）最小设定单位0.001mm最小移动单位X轴：0.0005mmZ轴：0.001mm最大编程尺寸±8000.000mm最大移动速度15000mm/min切削速度5-6000mm/min（G98/G99）加工程序容量24KB可存储程序数100个图形液晶显示器320×240点库通讯接口标准RS-232控制刀位数四工位（可扩展至八工位）补偿刀具补偿、间隙补偿电子手轮×0.001×0.01×0.1主轴功能S1、S2、S3、S4四档位直接输出或BCD编码S0~S15输出；三个自动换输出及三挡0~10V模拟输出：参数选择1024p/r、1200p/r主轴编码器G指令23种，包含各种固定/复合循环、Z轴钻孔攻牙螺纹功能公/英制单头、多头直螺纹/锥螺纹，高速退尾，长度可设定2.2开关机及对刀1.开关机数控系统开机，操作如下：①首先合上机床的总电源开关。②按下数控系统电源开关接通电源，数控系统显示初始画面，按复位键以外的任意键，将显示系统使用的软件版本号，松开按键，系统进入当前正常工作方式。系统关机操作如下：①按下数控系统电源开关切断电源。②切断机床总电源开关。2.系统对刀GSK928TE数控系统有试切对刀和定点对刀两种对刀方式。（1）试切对刀方式必须在设置好工件坐标系后方可使用，操作过程与设置工件坐标系或执行回程序零点操作后再对刀的操作过程基本相同。①对刀准备工作。②当刀偏号不为零时，最好输入T00先撤消原刀偏再对刀，否则系统会出现将原来刀偏值新偏值合并计算。必要时也可以带刀偏对刀。③在机床上装夹好试切工件，选择任意一把刀，一般都是加工中的第一把。④选择合适的主轴转速，启动主轴，在手动方式下，移动刀具在工件上切出一个小台阶。⑤在X轴不移动的情况下沿Z方向将刀具移动到安全位置，停止主轴旋转。⑥测量所切出的台阶的直径，按I键，屏幕显示“刀偏X”输入测量出的直径值，按回车键，屏幕显示T*X，按回车键系统自动计算X方向的刀偏值，并将计算的刀偏存入*所对应的X轴刀偏参数区。在刀偏工作方式下，可以查看和修改。⑦再次启动主轴，在手动方式下移动刀具在工件下切出一个端面。⑧在Z轴不移动的情况下，沿X方向将刀具移动到安全位置，停止主轴旋转。选择一点作为基准点，该点最好是机床上的一个固定点，如卡盘端面或切工装基准面，以便以后重新对刀时能找出原来的基准点。测量所切端面到所选基准点在Z方向的距离，按K键，屏幕显示“刀偏Z”，输入测量出的结果，按回车键，屏幕显示“T*Z”，按回车键，系统将自动计算所选刀具在Z方向的刀偏值，并将计算出的刀偏值存入当前存入刀号对应的Z轴刀偏参数区。⑨换下一把刀，重复以上操作。⑩当工件坐标系没有变动的情况下，可以通过上述过程对任意一把刀进行对刀操作。（2）定点对刀方式①在机床装好试切工件和所有刀具，选择任意一把刀，一般指使用的第一把作为基准刀。②选择合适的主轴转速，并启动主轴。③选择合适的手动进给速度，以手动进给方式将刀具靠近工件上事先确定的对刀点，当确定刀具和对刀点重合后，停止移动刀具。④按回车键，屏幕高亮显示当前刀号和刀偏号，连续2次按复位键，屏幕正常显示当前刀号和刀偏号，系统自动记下当前坐标位置，并将当前坐标值作为其他刀的对刀基准。⑤按回车键，再按输入键，屏幕正常显示当前刀号和刀偏号，系统自动计算出当前刀号对应的刀偏值并把刀偏值存入当前刀号对应的参数区。在刀偏工作方式下可以查看和修改刀偏值。⑥用手动方式将刀具移出对刀位置到可以换刀处，通过手动换刀，将下一把需要的刀转到切削位置。⑦重复以上操作。直至全部刀对刀完毕。