1、 毕 业 设 计 （说明书） 题目 ： 数控机床的加工与维护 姓名： 毛志朴 编号： （ ）字 号 中 国 矿 业 大 学 二 0 一六 年 十 月 二十 日 机械设计与制造的毕业论文 中国矿业大学材料学院 毕业论文设计 课 题 数控机床的加工与维护 专 业 机械设计与制造 班 级 机自 14 学生姓名 毛志朴 学号 179140042 导师姓名 隋艳伟 职称 副教授 2016 年 10 月 摘 要 随着社会的发展和技术的进步数控机床已是衡量一个国家机械制造业技术改造的必经之路是未来工厂自动化的基础需要大批量能掌握数控机床编程操作维修的人员和工程技术人员目前振兴我国机械装备制造业的条件已经具备
2、时机也很有利我们要以高度的使命感和责任感采取更加有效的措施克服发展中存在的问题把我国从一个制造 业大国建设成一个制造业强国成为世界顶级制造业基地之一但数控机床是一种价格昂贵的精密设备目 录 第一章 数控机床的简介 2 11 数控机床的发展史 2 12 数控机床的分类 3 13 数控机床的发展趋势 5 第二章 数控加工的准备阶段 9 21 数控加工刀具的要求及种类 9 22 装夹方式和夹具的选择 11 23 数控铣床安全操作规程 13 第三章 实例加工 14 31 零件图纸 14 32 材料的选择 14 33 铣床的对刀 15 34 零件的加工工艺性分析 15 35 编制加工工艺过程 17 36
3、 编制数控刀具及加工工艺卡 18 第四章 数控机床的维护 20 41 制订数控系统日常维护的规章制度 20 42 应尽量少开数控柜和强电柜的门 20 43 定时清扫数控柜的散热通风系统 20 44 经常监视数控系统用的电网电压 21 45 定期更换存储器用电池 21 46 数控系统长期不用时的维护 参考文献 致谢 23 数控机床的简介 11 数控机床的发展史 20 世纪中期随着技术的发展自动信息处理数据处理以及电子的出现给自动化技术带来了新的概念用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制推动了机床自动化的发展 采用数字技术进行机械加工最早是在 40 年代初由美国北密支安的一个小型飞机承包商派尔
4、逊 斯公司 ParsonsCorporation 实现的他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理并考虑到刀具直径对加工路线的影响使得加工精度达到 00381mm 00015in 达到了当时的最高水平 1952 年麻省理院在一台立式铣床上装上了一套试验性的数控系统成功地实现了同时控制三轴的运动这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床 这台机床是一台试验性机床到了 1954年 11月在派尔逊斯专利的基础上第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司 Bendix-Cooperation 正式生产出来 在此以后从 1960 年开始其他一些工业国家如德国日
5、本都陆续开发生产及使用了数控机床 数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件 然而由于当时的数控系统采用的是电子管体积庞大功耗高因此除了在军事部门使用外在其他行业没有得到推广使用 到了 1960 年以后点位控制的数控机床得到了迅速的发展因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多因此数控铣床冲床坐标镗床大量发展据资料表明到 1966 年实际使用的约 6000 台数控机床中 85 是点位控制的机床 数控机床的发展中值得一提的是加工中心这是一种具有自动换刀装置的数控机床它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工这种产品最初是
6、在 1959 年 3月由美国卡耐特雷克公司 KeaneyTreckerCorp 开发出来的这种机床在刀库中装有丝锥钻头铰刀铣刀等刀具根据穿孔带的指令自动选择刀具并通过机械手将刀具装在主轴上对工件进行加工它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种不仅有立式卧式等用于箱体零件加工的镗 铣类加工中心还有用于回转整体零件加工的车削中心磨削中心等 1967 年英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统这就是所谓的柔性制造系统 FlexibleManufacturingSystemmdashFMS 之后美欧日等也相继进行开发及应用 1974 年以后随着
7、微电子技术的迅速发展微处理器直接用于数控机床使数控的软件功能加强发展成计算机数字控制机床简称为 CNC 机床进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展 80年代国际上出现了 1 4台加工中心或车削中心为主体再配上工件自动装卸和监控装置的柔性制造单 元 FlexibleManufacturingCellFMC 这种单元少见效快既可单独长时间少人看管运行也可集成到 FMS 或更高级的集成制造系统中使用 目前 FMS 也从切削加工向板材冷作焊接装配等领域扩展从中小批量加工向大批量加工发展 所以机床数控技术被认为是现代机械自动化的基础技术 12 数控机床的分类 加工用途分类 1 金属切削类数控机床分别有
8、数控车床数控铣床数控磨床数控镗床以及加工中心这些机床的动作与运动都是数字化控制具有较高的生产率和自动化程度特别是加工中心它是一种带有自动换刀装置能进行铣钻镗 削加工的复合型数控机床加工中心又分为车削中心磨削中心等还实现了在加工中心上增加交换工作台以及采用主轴或工作台进行立卧转换的五面体加工中心 2 金属成形类及特种加工类数控机床 它是指金属切削类以外的数控机床数控弯管机数控线切割机床数控电火花成形机床等等都是这一类数控机床 运动方式分类 1 定位控制数控机床它是指能控制刀具相对于工件的精确定位控制系统而在相对运动的过程中不能进行任何加工 通过采用分级或连续降速低速趋近目标点来减少运动部件的惯性
9、过冲而引起的定位误差 2 直线运动控制数控机床它是指控制机床工作台或刀具以要 求的进给速度沿平行于某一坐标轴或两轴的方向进行直线或斜线移动和切削加工的机床这类数控机床要要求具有准确的定位功能和控制位移的速度而且也要偶刀具半径和长度的补偿功能以及主轴转速控制的功能现代组合机床也算是一种直线运动控制数控机床 3 轮廓控制的数控机床它是指能实现两轴或两轴以上的联动加工而且对各坐标的位移和速度进行严格的不间断控制具有这种控制功能的数控机床现代数控机床大多数有两坐标或以上联动控制刀具半径和长度补偿等等功能按联动轴数也可分两轴联动两轴半三轴四轴五轴联动等随着制造技术的发展多坐标联动控制也越来普遍 控制方式
10、分类 1 开环控制系统它是指没有位置检测反馈装置的控制方式特点是结构简单价格低廉但难以实现运动部件的快速控制广泛应用于步进电机低扭矩高精度速度中等的小型设备德驱动控制中特别在微电子生产设备中 2 半闭环控制系统它是指在电动机轴或丝杆的端部装有角位移角速度检测装置通过位置检测反馈装置反馈给数控装置的比较器与输入指令比较用差值控制运动部件特点是调试方便良好的系统稳定性结构紧凑但在机械传动链的误差无法得校正或消除目前采用滚珠丝扛螺母机构有很好的精度和精度保持性和采取看可靠的消除反向运动间隙的机构可以满足大多数 的数控机床用户因此被广泛的采用且成为首选的控制方式 3 闭环控制系统是在机床最终的运动部件
11、的相应位置安装直线或回转式检测装置将直接测量到的位移或角位移反馈到数控装置的比较器中与输入指令位移量比较用差值控制运动部件优点是将机械传动链的全部环节都包含在闭环内精度取决于检测装置的精度超过半闭环系统缺点是价格昂贵对机构和传动链要求严格不然会引起振荡降低系统的稳定性 加工水平分类 一般把数控机床分为精密型普通型经济型数控机床水平的高低一般取决于以下几个参数和功能 1中央处理单元经济型数控 8 位 CPU精密和普通型有 16位发展到 32或 64位且采用精简指令集的 CPU 2 分辨率和进给速度经济型数控分别率 10 m 进给速度 815mmin 普通型数控分别率 1 m 进给速度 1524m
12、min 精密型数控分别率 01 m 进给速度 24100mmin 3 多轴联动功能经济型数控 23 轴联动普通与精密型数控 35 轴联动甚至更多 4显示功能经济型数控只有简单的数码显示或简单的 CRT字符显示普通型则有较为齐全的 CRT 显示还有图形人及对话自诊等功能精密型则还有三维图形显示 5 通信功能经济型无通信功能普通型有 RS232 或 DNC 等接口精密型有MAP 等高性能通信接口 除以上四种分类外目前还有用数控装置的构成方式来分类分硬件和软件数控控制坐标轴数和联动咒术方式分位三轴二联动和四轴四联动等 13 数控机床的发展趋势 数控机床最早诞生于美国 1948 年美国帕森斯公司在研制
13、加工直升机叶片轮廓检查用样板的机床时提出了数控机床的设想后受美国空军委托与麻省理工学院合作于 1952 年试制了世界上第一台三坐标数控立式铣床其数控系统采用电子管 1960 年开始德国日本中国等都陆续地开发生产及使用数控机床中国于 1968年由北京第一机床厂研制出第一台数控机床 1974 年微处理器直接用 于数控机床进一步促进了数控机床的普及应用和飞速发展 由于微电子和计算机技术的不断发展数控机床的数控系统一直在不断更新到目前为止已经历过以下几代变化 第一代数控 19521959 年采用电子管构成的硬件数控系统 第二代数控 19591965 年采用晶体管电路为主的硬件数控系统 第三代数控 1965 年开始采用小中规模集成电路的硬件数控系统
