数控机床知识点分享

Home / 数控机床知识点分享 - 2018年6月26日 , by cncgz

数控机床

数控机床知识点分享

是数字控制机床的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作并加工零件的控制单元,数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成,它是数控机床的大脑。

加工精度高,具有稳定的加工质量;

可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;

加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时长;

机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3~5倍);

机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;

对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。

数控机床一般由下列几个部分组成:

主机,是数控机床的主体,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。它是用于完成各种切削加工的机械部件。

数控装置,是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

驱动装置,是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

辅助装置,指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等。

编程及其他附属设备,可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

数控机床加工流程说明

CAD:Computer Aided Design,即计算机辅助设计。2D或3D的工件或立体图设计

CAM:Computer Aided Making,即计算机辅助制造。使用CAM软体生成G-Code

CNC:数控机床控制器,读入G-Code开始加工

数控机床加工程式说明

CNC程式可分为主程序及副程序(子程序),凡是重覆加工的部份,可用副程序编写,以简化主程序的设计。

字元(数值资料)→字语→单节→加工程序。

只要打开Windows操作系统里的记事本就可编辑CNC码,写好的CNC程式则可用模拟软体来模拟刀具路径的正确性。

数控机床基本机能指令说明

所谓机能指令是由位址码(英文字母)及两个数字所组成,具有某种意义的动作或功能,可分为七大类,即G机能(准备机能),M机能(辅助机能),T机能(刀具机能),S机能(主轴转速机能),F机能(进给率机能),N机能(单节编号机能)和H/D机能(刀具补正机能)。

数控机床参考点说明

通常在数控工具机程式编写时,至少须选用一个参考坐标点来计算工作图上各点之坐标值,这些参考点我们称之为零点或原点,常用之参考点有机械原点、回归参考点、工作原点、程式原点。

机械参考点(Machine reference point):机械参考点或称为机械原点,它是机械上的一个固定的参考点。

回归参考点(Reference points):在机器的各轴上都有一回归参考点,这些回归参考点的位置,以行程监测装置极限开关预先精确设定,作为工作台及主轴的回归点。

工作参考点(Work reference points):工作参考点或称工作原点,它是工作坐标系统之原点,该点是浮动的,由程式设计者依需要而设定,一般被设定于工作台上(工作上)任一位置。

程式参考点(Program reference points):程式参考点或称程式原点,它是工作上所有转折点坐标值之基准点,此点必须在编写程式时加以选定,所以程式设计者选定时须选择一个方便的点,以利程式之写作。

钢制伸缩式导轨防护罩为高品质的2-3mm厚钢板冷压成形而成,根据要求也可以为不锈钢的。特殊的表面磨光会使其另外升值。我们可以为所有的机床种类提供相应的导轨防护类型(水平、垂直、倾斜、横向)。

曲轴机床

曲轴高效专用机床也有它的加工局限性,只有合理应用合适的加工机床,才能发挥出曲轴加工机床的高效专用性,从而提高工序的加工效率。

1、当曲轴轴颈有沉割槽时,数控内铣机床不能加工;如果曲轴轴颈轴向有沉割槽时,数控高速外铣机床和数控内铣机床均不能加工,但数控车-车拉机床能很方便地加工。

2、当平衡块侧面需要加工时,数控内铣机床应当为首选机床,因为内铣刀盘外圆定位,刚性好,尤其适用于加工大型锻钢曲轴;此时不适合用数控车-车拉机床,因为在曲轴的平衡块侧面需要加工的情况下,采用数控车-车拉机床加工,平衡块侧面是断续切削,且曲轴转速又很高,在这种工况下,崩刀现象比较严重。

3、当曲轴的轴颈无沉割槽,且平衡块侧面不需加工时,原则上几种机床都能加工。当加工轿车曲轴时,主轴颈采用数控车-车拉机床,连杆颈采用数控高速外铣机床则应成为最佳高效加工选择;当加工大型锻钢曲轴时,则主轴颈和连杆颈均采用数控内铣机床比较合理。

曲轴可以分为体形较大的锻钢曲轴和轻量化的轿车曲轴,锻钢曲轴轴颈一般无沉割槽,且侧面需要加工,余量较大;轿车曲轴一般轴颈有沉割槽,且侧面不需要加工。因此可以得出结论:加工锻钢曲轴采用数控内铣机床,加工轿车曲轴主轴颈采用数控车-车拉机床,连杆颈采用数控高速外铣机床是比较合理的高效加工选择。

锻压机床

锻压机床是金属和机械冷加工用的设备,他只改变金属的外形状。锻压机床包括卷板机,剪板机,冲床,压力机,液压机,油压机,折弯机等。

机床附件的种类有很多,包括柔性风琴式防护罩(皮老虎)、刀具刀片、钢板不锈钢导轨护罩、伸缩式丝杠护罩、卷帘防护罩、防护裙帘、防尘折布、钢制拖链、工程塑料拖链、机床工作灯、机床垫铁、JR-2型矩形金属软管、DGT导管防护套、可调塑料冷却管、吸尘管、通风管、防爆管、行程槽板、撞块、排屑机、偏摆仪、平台\花岗石平板\铸铁平板及各种操作件等。

衡量指标

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机床本身质量的优劣,直接影响所造机器的质量。衡量一台机床的质量是多方面的,但主要是要求工艺性好,系列化、通用化、标准化程度高,结构简单,重量轻,工作可靠,生产率高等。具体指标如下:

1、工艺的可能性

工艺的可能性是指机床适应不同生产要求的能力。通用机床可以完成一定尺寸范围内各种零件多工序加工,工艺的可能性较宽,因而结构相对复杂,适应于单件小批生产。专用机床只能完成一个或几个零件的特定工序,其工艺的可能性较窄,适用于大批量生产,可以提高生产率,保证加工质量,简化机床结构,降低机床成本。

2、精度和表面粗糙度

要保证被加工零件的精度和表面粗糙度,机床本身必须具备一定的几何精度、运动精度、传动精度和动态精度。

几何精度是指机床在不运转时部件间相互位置精度和主要零件的形状精度、位置精度。机床的几何精度对加工精度有重要的影响,因此是评定机床精度的主要指标。

运动精度是指机床在以工作速度运转时主要零部件的几何位置精度,几何位置的变化量越大,运动精度越低。

传动精度是指机床传动链各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。

以上三种精度指标都是在空载条件下检测的,为全面反映机床的性能,必须要求机床有一定的动态精度和温升作用下主要零部件的形状、位置精度。影响动态精度的主要因素有机床的刚度、抗振性和热变形等。

机床的刚度指机床在外力作用下抵抗变形的能力,机床的刚度越大,动态精度越高。机床的刚度包括机床构件本身的刚度和构件之间的接触刚度。机床构件本身的刚度主要取决于构件本身的材料性质、截面形状、大小等。构件之间的接触刚度不仅与接触材料、接触面的几何尺寸和硬度有关,而且还与接触面的表面粗糙度、几何精度、加工方法、接触面介质、预压力等因素有关。

机床上出现的振动,可分为受迫振动和自激振动。自激振动是在不受任何外力、激振力干扰的情况下,由切削过程内部产生的持续振动。在激振力的持续作用下,系统被迫引起的振动为受迫振动。

机床的抗震性和机床的刚度、阻尼特性、质量有关。由于机床的各个零部件热膨胀系数不同,因而造成了机床各部分不同的变形和相对位移,这种现象叫机床的热变形。由于热变形而产生的误差最大可占全部误差的70%。

对于机床的动态精度,尚无统一标准,主要通过切削加工典型零件所达到的精度间接的对机床动态精度作出综合的评价。

3、系列化等程度

机床的系列化、通用化、标准化是密切联系的,品种系列化是部件通用化和零件标准化的基础,而部件的通用化和零件的标准化又促进和推动品种系列化工作。

4、机床的寿命

机床结构的可靠性和耐磨性是衡量机床寿命的主要指标。

运动传动

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机床运动

根据在切削过程中所起的作用来区分,切削运动分为主运动和进给运动。

主运动:是形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动。

进给运动:是使工件的多余材料不断被去除的工作运动。

切削过程中主运动只有一个,进给运动可以多于一个。主运动和进给运动可由刀具或工件分别完成,也可由刀具单独完成。机床的运动除了切削运动外,还有一些实现机床切削过程的辅助工作而必须进行的辅助运动。

机床传动

机床的传动机构指的是传递运动和动力的机构,简称为机床的传动。

机床的传动方式按传动机构的特点分为机械传动、液压传动、电力传动、气压传动以及以上几种传动方式的联合传动等。按传动速度调节变化特点将传动分为有级传动和无级传动。

传动系统

传动系统也叫传动链,他有首末两个端件。首端件又叫主动件,末端件又叫从动件。每一条传动系统从首端件到末端件都是按一定传动规律组成,这就是传动比,以此来保证机床的性能。一般的机床传动系统按其所担负运动的性质可分为主运动传递系统,进给运动传递系统和快速空行程传动系统三种。对传动系统图一般了解即可。

机床分类

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1、普通机床:包括普通车床、钻床、镗床、铣床、刨插床等;

2、精密机床:包括磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床和其他各种精密机床;

3、高精度机床:包括坐标镗床、齿轮磨床、螺纹磨床、高精度滚齿机、高精度刻线机和其他高精度机床等;

4、数控机床:数控机床是数字控制机床的简称;

5、按工件大小和机床重量可分为仪表机床、中小型机床、大型机床、重型机床和超重型机床;

6、按加工精度可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床;

7、按自动化程度可分为手动操作机床、半自动机床和自动机床;

8、按机床的控制方式,可分为仿形机床、程序控制机床、数控机床、适应控制机床、加工中心和柔性制造系统;

9、按加工方式或加工对象可分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、花键加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、特种加工机床、锯床和刻线机等。每类中又按其结构或加工对象分为若干组,每组中又分为若干型;

10、按机床的适用范围,又可分为通用、专门化和专用机床。

专用机床中有一种以标准的通用部件为基础,配以少量按工件特定形状或加工工艺设计的专用部件组成的自动或半自动机床,称为组合机床。

对一种或几种零件的加工,按工序先后安排一系列机床,并配以自动上下料装置和机床与机床间的工件自动传递装置,这样组成的一列机床群称为切削加工自动生产线。

柔性制造系统是由一组数字控制机床和其他自动化工艺装备组成的,用电子计算机控制,可自动地加工有不同工序的工件,能适应多品种生产。

机床组成

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各类机床通常由下列基本部分组成:支承部件,用于安装和支承其他部件和工件,承受其重量和切削力,如床身和立柱等;变速机构,用于改变主运动的速度;进给机构,用于改变进给量;主轴箱用以安装机床主轴;刀架、刀库;控制和操纵系统;润滑系统;冷却系统。

机床附属装置包括机床上下料装置、机械手、工业机器人等机床附加装置,以及卡盘、吸盘弹簧夹头、虎钳、回转工作台和分度头等机床附件。

切削加工

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机床的切削加工是由刀具与工件之间的相对运动来实现的,其运动可分为表面形成运动和辅助运动两类。

表面形成运动是使工件获得所要求的表面形状和尺寸的运动,它包括主运动、进给运动和切入运动。主运动是从工件毛坯上剥离多余材料时起主要作用的运动,它可以是工件的旋转运动(如车削)、直线运动(如在龙门刨床上刨削),也可以是刀具的旋转运动(如铣削和钻削)或直线运动(如插削和拉削);进给运动是刀具和工件待加工部分相向移动,使切削得以继续进行的运动,如车削外圆时刀架溜板沿机床导轨的移动等;切入运动是使刀具切入工件表面一定深度的运动,其作用是在每一切削行程中从工件表面切去一定厚度的材料,如车削外圆时小刀架的横向切入运动。

辅助运动主要包括刀具或工件的快速趋近和退出、机床部件位置的调整、工件分度、刀架转位、送夹料,启动、变速、换向、停止和自动换刀等运动。

评价机床技术性能的指标最终可归结为加工精度和生产效率。加工精度包括被加工工件的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量和机床的精度保持性。生产效率涉及切削加工时长和辅助时长,以及机床的自动化程度和工作可靠性。这些指标一方面取决于机床的静态特性,如静态几何精度和刚度;而另一方面与机床的动态特性,如运动精度、动刚度、热变形和噪声等关系更大。

机床附件

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机床配件,指除机床主体外的所有可方便更换的元件。

机床配件主要包括刀具夹具、操作件、分度头、工作台、卡盘、接头、排屑装置、软管、拖链、防护罩等。其中刀具夹具又分切削刀具、工装夹具、刨刀、数控刀具及配套系统、刀带、拉刀、切刀、滚刀、齿轮刀具、机用锯片、数控刀具、夹头、冲头、车刀、铰刀、镗刀、插齿刀、剃齿刀、机用刀片、刀柄、铣刀、螺纹刀具、钻头、刀杆、其他刀具、夹具、丝锥;操作件分手轮、拉手、手柄、把手、门钮、其它操作件产品。

发展方向

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1、虚拟机床:通过研发机电一体化的、硬件和软件集成的仿真技术,来实现提高机床的设计水平和使用绩效。

2、绿色机床:强调节能减排,力求使生产系统的环境负荷达到最小化。

3、智能机床:提高生产系统的智能化、可靠性、加工精度和综合性能。

4、e-机床:提高生产系统的独立自主性以及与使用者和管理者的交互能力,使机床不仅是一台加工设备,而是成为企业管理网络中的一个节点。

其中,绿色机床将成为研究热点。将毛坯转化为零件的工作母机,在使用过程中不仅消耗能源,还会产生固体、液体和气体废弃物,对工作环境和自然环境造成直接或间接的污染。据此,绿色机床应该具有以下特点:机床主要零部件由再生材料制造;机床的重量和体积减少50%以上;通过减轻移动质量、降低空运转功率等措施使功率消耗减少30%~40%;使用过程中产生的各种废弃物减少50%~60%,保证基本没有污染的工作环境;报废后机床材料100%可回收。据统计,机床使用过程中用于切除金属的功率只占到25%左右,各种损耗和辅助功能占去大部分。机床绿色化的第一个措施,是通过大幅度降低机床重量和减少驱动功率来构建具有生态效益的机床。绿色机床提出一种全新的概念,大幅减少重量,力求节省材料,同时降低能耗。

作为现代工业基石的机床产业,是工业经济发展过程中无论如何都不能绕过一个关键性问题,中国机床产业由于先天不足,一直在中高端机床项目发展上落于国外主流水准,正处于一个追赶的过程当中。

中国数控机床仍然较为落后。中国数控机床市场巨大,与国外产品相比,中国的差距主要是机床的高速高效化和精密化上,中国正处于工业化中期,即从解决短缺为主的开放逐步向建设经济强国转变,从脱贫向致富转变,煤炭、汽车、钢铁、房地产、建材、机械、电子、化工等一批以重工业为基础的高增长行业发展势头强劲,构成了对机床市场尤其是数控机床的巨大需求。

以技术领先的策略正在向以客户为中心的策略转变:经济危机往往会催生大规模的产业升级和企业转型,机床工具行业实现制造业服务化,核心在于要以客户为中心,积极提供客户需要的个性化服务。因此,从简单的卖产品转向提供整体解决方案、从以技术为中心向以客户为中心转变成为当今的趋势。

中国的产品与中国市场需求反差较大,产品结构亟待快速调整:中国机床行业虽然保持多年持续快速发展,但是产业和产品结构不合理的现象依然存在,整个行业大而不强,高档产品还大量依赖进口。国产机床的国内市场占有率虽然已经有一定的提高,但是高档数控机床、核心功能部件在国内市场占有率还很低,全行业替代进口的潜力非常巨大。

企业技术创新模式有待完善:由于中国机床企业的地位、工业化水平和品牌影响力在逐步提升,要成为工业强国,其技术的获得再也不能依赖别人。过去,中国走了一条从模仿到引进的道路,从现在开始必须走自主创新的道路。企业技术遇到新的封锁,建立自主、新型、战略性的产学研创新模式是支撑产品结构调整技术来源的惟一途径。

中国数控机床行业将延续结构调整的势头,不断以新产品、新亮点占领更大市场。数控切割机床按切割方式可分为火焰切割和等离子切割两大类。随着下游行业需求的不断提高,对数控机床配件提出了更大的需求和更高的要求。

东北地区发展不快,其他地方的发展也比较缓慢。三是调结构促转型取得成效。面对金融危机,广大企业应不断调整结构、提高质量、增加品种及推动产业升级,再加上企业加强管理,降低费用,所以企业效益明显好转。数控切割机床装饰性发展趋势可见一斑,数控切割机床更多的是强调在机械性能、操作简便、价格经济、加工精度稳定等方面。在金属材料加工日益要求普及和批量化的今天,数控切割机床除了要满足上述功能性外,还要具有多切割方式的适用性。

国内数控机床企业为了提高自身实力,更快地拓展国际市场,将采取多种手段加快和国外企业的融合以提高产品质量、提高竞争力。在继续开拓美国、日本等国家市场的同时,在东南亚、中东、俄罗斯、欧洲、非洲等也全面开花。据了解,当前金属切割数控机床行业运行具有以下几个特点:一是外销企业困难较大。从规模以上企业来看,以内销为主的品牌企业发展势头较好。没有品牌的中小企业发展比较困难。二是各地区发展不够均衡,浙江、山东、河北、北京以及四川发展比较快,广东的民营企业发展也较快。

数控切割机床行业多数企业都是依靠降低产品售价来获得市场,造成的后果是产品价格低、附加值低、利润低,企业没有足够的资金持续发展。随着产业的发展和竞争的升级,提高产品技术含量,拥有自主的专利、设计,注重品牌的打造和营销才是企业长期发展的最佳选择。

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