铣削和车削的工艺基本原理

第一节数控机床概述

一、数控机床的概念

数控机床是一种通过数字信息控制机床按给定的运动规律，进行自动加工的几点一体化新型加工装备。一个国家的机床数控化率，反映了这个国家机床工业和机械制造业水平的高低，同时也是衡量一个国家科技进步的重要标志之一。它对于实现生产过程的自动化，促进科技进步和加速现代化建设，都有十分重大的意义。发达国家视数控技术为机械工业发展的战略重点，而大力推进和发展数控技术。

二、数控机床的特点

1、加工精密度高，产品质量稳定；因为数控机床是按照预定的加工程序自动进行加工，加工过程消除了操作者人为的操作误差，所以零件加工的一致性好，而且加工精度还可以利用软件来进行校正及补偿，因此可以获得比机床本身精度还要高的加工精度及重复精度。

2、适用范围广；数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。因此数控机床在宇航、造船、模具等加工业中得到广泛应用。

3、生产效率高；采用数控机床比普通机床可以提高生产效率2-3倍，尤其对某些复杂零件的加工，生产效率可提高十几倍至几十倍。

4、劳动强度低；数控机床在输入纸带启动后，就能自动连续加工，直至工件加工完毕自动停车。这样就简化了工人的操作，对工人的加工技术水平要求降低了。同时，在加工过程中，工人的紧张程度也大为减轻。

5、有利于生产管理；用数控机床加工零件，能准确地计划零件的加工工时，简化检验工作，减轻工夹具、半成品的管理工作，减少因误操作造成废品和损坏刀具的可能性。这些都利于生产管理水平的提高，可实现生产管理现代化。

6、有利于产品的更新改型；用数控机床加工零件，在产品改型时只需重新制作信息载体或重新编制手动输入程序，就能实现对新零件的加工。

三、数控机床所涉及的主要技术

数控机床是综合了当今世界上许多领域最新的技术成果。主要包括精密机械、计算机及信息处理、自动控制及伺服驱动、精密检测及传感和网络通讯等技术。这些技术的核心是由微电子技术向精密机械技术渗透所形成的机电一体化技术。

四、数控机床的主要性能指标

1、数控机床的精度指标

①定位精度和重复定位精度

定位精度是指数控机床上工作台等移动部件在确定的终点所到达的实际位置的精度，因此移动部件实际位置与理想位置之间的误差称为定位误差。定位误差将直接影响零件加工的位置精度。

重复定位精度是指在同一台数控机床上，应用相同程序代码加工一批零件，所达到的连续结果的一致程度。重复定位精度受伺服系统特性、进给系统的间隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。它影响一批零件加工的一致性，是一项非常重要的性能指标。

②分度精度

分度精度是指分度工作台在分度时，理论要求回转的角度和实际回转的角度值的差值。分度精度既影响零件加工部位在空间的角度位置，也影响孔系加工的同轴度等。

③分辨度与脉冲当量

分辨度是指两个相邻的分散细节之间可以分辨的最小间隔。对测量系统而言，分辨度是可以测量的最小增量；对控制系统而言，分辨度是可以控制的最小位移增量，即数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床移动部件上的移动量，一般称为脉冲当量。脉冲当量是指设计数控机床的原始数据之一，其数值的大小决定数控机床的加工精度和表面质量。

2、数控机床的可控轴数与联动轴数

数控机床的可控轴数是指机床装置能够控制的坐标数目。数控机床的联动轴数是指机床数控装置控制的坐标轴同时达到空间某一点的坐标数目。目前有两轴联动、三轴联动、四轴联动、五轴联动等。三轴联动数控机床可以加工空间复杂曲面；四轴联动、五轴联动数控机床可以加工宇航叶轮、螺旋桨等零件。

3、数控机床的运动性能指标

数控机床的运动性能指标主要包括主轴转速、进给速度、坐标行程、摆角范围和刀库容量及换刀时间等。

五、数控机床的组成及结构

1、数控机床的组成

从广义上来说，数控机床由以下几部分组成，其原理框图如下所示：

2、数控机床的典型结构

在数控机床发展的最初阶段，人们通常将传统机床装备上数控装置，或将通用机床进行局部改进就认为是一台很好的数控机床，随着数控技术的发展，对数控机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。因此，传统机床的一些弱点例如结构刚性不足，抗震性差，滑动面的摩擦阻力较大以及传统元件中的间隙等，就越来越明显，它的某些结构限制着数控机床技术性能的发挥，因此，现代数控机床在机械结构上许多地方与普通机床显著不同。现今的数控机床有着独特的机械结构，除了基础部件外，主要由以下各部分组成：

1﹚主传动系统；

2﹚伺服系统；

3﹚进给系统；

4﹚工件实现回转、定位的装置及附件；

5﹚自动换刀装置；

6﹚实现某些动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却等系统及排屑、防护装置；

7﹚实现其他特殊功能装置如监控装置、加工过程图形显示、精度检测等。

第二节铣削和车削的工艺基本原理

一、切削率和速度( 铣削）

每个单独范例中刀具的最优速度取决于切削刀具材料等级、工件的材料以及刀具直径。在实践工作中，刀具的最优速度通常是在未经任何计算而是根据多年的经验输入的。然而确定最优速度的最佳方法是，根据适用表格中指定的切削速度计算出最优速度值。

确定切削速度 :

首先，根据制造商目录或者参考表手册确定最优的切削速度。

平均值 Vc = 应该选择 115 m/min。

计算速率：

使用切削速度和已知的刀具直径计算速率 n。

以下实例示范如何计算两种刀具的速率：

在这种情况下，输入将为 S580和S900。

在这种速率下，切削速度可达到 115 m / min。

要确定刀具切削，必须给该切削速度或者速率分配刀具进料速度。

进给率的基本值是特征量“每齿进给”。

确定每齿进给：