数控机床操作精确讲解

数控车床与操作

数控车床认识项目

本项目主要对数控车床的特点、种类、功能和主要技术参数加以概述，使初学者对数控车床有一个基本认识。

与普通车床相比，数控车床具有以下特点：

1、采用了全封闭或半封闭防护装置

数控车床采用封闭防护装置可防止切屑或切削液飞出，给操作者带来意外伤害。

2、采用自动排屑装置

数控车床大都采用斜床身结构布局，排屑方便，便于采用自动排屑机。

3、主轴转速高，工件装夹安全可靠。

数控车床大都采用了液压卡盘，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度。

4、可自动换刀

数控车床都采用了自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工。

5、主、进给传动分离

数控车床的主传动与进给传动采用了各自独立的伺服电机，使传动链变得简单、可靠，同时，各电机既可单独运动，也可实现多轴联动。

数控车床品种、规格繁多，按照不同的分类标准，有不同的分类方法。目前应用较多的是中等规格的两坐标连续控制的数控车床。

一、按主轴布置形式分

1、卧式数控车床

最为常用的数控车床，其主轴处于水平位置。

2、立式数控车床

其主轴处于垂直位置。

立式数控车床主要用于加工径向尺寸大，轴向尺寸相对较小，且形状较复杂的大型或重型零件，适用于通用机械、冶金、军工、铁路等行业的直径较大的车轮、法兰盘、大型电机座、箱体等回转体的粗、精车削加工。

二、按可控轴数分

1、两轴控制

当前大多数数控车床采用的两轴联动，即 X 轴、 Z 轴。

2、多轴控制

档次较高的数控车削中心都配备了动力铣头，还有些配备了 Y 轴，使机床不但可以进行车削，还可以进行铣削加工。

三、按数控系统的功能分

1、经济型数控车床

一般采用开环控制，具有 CRT 显示、程序储存、程序编辑等功能，加工精度不高，主要用于精度要求不高，有一定复杂性的零件。

2、全功能数控车床

这是较高档次的数控车床，具有刀尖圆弧半径自动补偿、恒线速、倒角、固定循环、螺纹切削、图形显示、用户宏程序等功能，加工能力强，适宜加工精度高、形状复杂、工序多、循环周期长、品种多变的单件或中小批量零件的加工。

3、车削中心

车削中心的主体是数控车床，配有动力刀座或机械手，可实现车、铣复合加工，如高效率车削、铣削凸轮槽和螺旋槽。

一、数控车床主要功能

不同数控车床其功能也不尽相同，各有特点，但都应具备以下主要功能。

1、直线插补功能

控制刀具沿直线进行切削，在数控车床中利用该功能可加工圆柱面，圆锥面和倒角。

2、圆弧插补功能

控制刀具沿圆弧进行切削，在数控车床中利用该功能可加工圆弧面和曲面。

3、固定循环功能

固化了机床常用的一些功能，如粗加工、切螺纹、切槽、钻孔等，使用该功能简化了编程。

4、恒线速度车削

通过控制主轴转速保持切削点处的切削速度恒定，可获得一致的加工表面。

5、刀尖半径自动补偿功能

可对刀具运动轨迹进行半径补偿，具备该功能的机床在编程时可不考虑刀具半径，直接按零件轮廓进行编程，从而使编程变得方便简单。

二、数控车床主要加工对象

数控车床主要用于轴类或盘类零件的内、外圆柱面、任意角度的内外圆锥面、复杂回

转内外曲面和圆柱、圆锥螺纹等的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等，特别适合加工形状复杂的零件。

数控车床的主要技术参数包括最大回转直径、最大车削长度、各坐标轴行程、主轴转速范围、切削进给速度范围、定位精度、刀架定位精度等，其具体内容及作用详见表 3 - 1 。

一、数控车床的基本组成

如图 3-1 所示，数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。

二、数控车床的布局

数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床基本一致，而床身结构和导轨的布局形式则发生了根本变化，这是因为其直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观所致。数控车床的床身结构和导轨有多种形式，主要有水平床身、倾斜床身、水平床身斜滑鞍及立床身等，其布局形式如图 3-2 所示： a ）为平床身， b ）为斜床身， c ）为平床身斜滑板， d ）为立床身。

水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部空间小，故排屑困难。从结构尺寸上看，刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。

水平床身配上倾斜放置的滑板，并配置倾斜式导轨防护罩，这种布局形式一方面有水平床身工艺性好的特点，另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，且排屑方便。

水平床身配上倾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板布局形式被中、小型数控车床所普遍采用。这是由于此两种布局形式排屑容易，热铁屑不会堆积在导轨上，也便于安装自动排屑器；操作方便，易于安装机械手，以实现单机自动化；机床占地面积小，外形简洁、美观，容易实现封闭式防护。

倾斜床身多采用30°、45°、60°、75°和90°（称为立式床身）角，常用的有45°、60°和75°。

数控车床的主传动系统一般采用直流或交流无级调速电动机，通过皮带传动，带动主轴旋转，实现自动无级调速及恒线速度控制。

主轴部件是机床实现旋转运动的执行件，结构如图 3-3 所示，其工作原理如下：

交流主轴电动机通过带轮 15 把运动传给主轴 7。主轴有前后两个支承。前支承由一个圆锥孔双列圆柱滚子轴承 11 和一对角接触球轴承 10 组成，轴承 11 用来承受径向载荷，两个角接触球轴承一个大口向外（朝向主轴前端），另一个大口向里（朝向主轴后端），用来承受双向的轴向载荷和径向载荷。前支撑轴的间隙用螺母 8 来支撑。螺钉 12 用来防止螺母 8 回松。主轴的后支承为圆锥孔双列圆柱滚子轴承

14 ，轴承间隙由螺母 1 和 6 来调整。螺钉 17 和 13 是防止螺母 1 和 6 回松的。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长。前后支承所用圆锥孔双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。前支承中的角接触球轴承能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高。主轴所采用的支承结构适宜低速大载荷的需要。主轴的运动经过同步带轮 16 和 3 以及同步带 2 带动脉冲编码器 4，使其与主轴同速运转。脉冲编码器用螺钉 5 固定在主轴箱体 9 上。