第二章 加工设备自动化.

第二节 切削加工自动化
切削加工是使用切削工具（包括刀具、磨具和磨 料），在工具和工件的相对运动中，把工件上多余的 材料层切除成切屑，使工件获得规定的几何形状、精 度和表面质量的加工方法。 切削加工有许多种分类方法，最常用的分类是按 切削方法分为：车削、钻削、镗削、铣削、刨削、插 削、锯削、拉削、磨削、精整和光整加工等。 切削加工生产率的提高更主要的与切削加工设备 的自动化程度的提高关系更大（减少切削加工辅助时 间）。
三、自动化加工设备的生产率分析与分类
1．生产率分析 当自动化加工设备连续生产时，加工一个工件的工作 循环时间t g是由切削时间和空程辅助时间组成的，即
t g tq t f
（2-1）
因此，由工作循环时间所决定的生产率Q（件/min）：
Q 1/ tg 1/(tq t f )
（2-2）
显然，为了提高生产率，必须同时减少 t q 和 t f
。
为进一步分析减少 t g 和 t f 之间的相互关系，将式（2-2）变 换一下形式: 1/ tq Q 1/(tq t f ) 1 t f / tq
Q K 1 Kt f
（2-3）
式中 K——理想的工艺生产率 K 1/ tq
一、车削加工自动化
车削加工主要是通过车刀对随主轴一起旋转的工 件的相对运动来完成金属切削工作的一种加工形式， 其车削加工设备称之为车床，是所有机械加工设备中 使用最早、应用最广和数量最多的设备。车削加工自 动化包括多个单元动作的自动化和工作循环的自动化， 其发展方向主要是数控车床、车削中心和车削柔性单 元等。
第一节 加工设备自动化概述
一、加工设备自动化的意义
加工设备工作过程自动化可以缩短辅助时间，改善工 人的劳动条件和减轻工人的劳动强度。不仅如此，单台加 工设备的自动化能较好地满足零件加工过程中某个或几个 工序的加工半自动化和自动化的需要，为多机床管理创造 了条件，是建立自动生产线和过渡到全盘自动化的必要前 提，是机械制造业更进一步向前发展的基础。因此，加工 设备的自动化是零件整个机械加工工艺过程自动化的基本 问题之一，是机械制造厂实现零件加工自动化的基础。
数控车床的类型主要有通用型、卡盘型、排刀型、 双主轴型、棒料型以及一些专门化车床等。现对其主 要动作自动化作一简单介绍。 1）刀架系统 2）数控车床机内测量装置
①工件机内测量（图2-6b ）
②刀具机内测量（图2-8 ）
（3）车削中心 车削中心与数控卧式车床的区别在于：车削中心 的转塔刀架上带有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具 有按轮廓成形要求连续回转（不等速回转）运动和进 行连续精确分度的C 轴功能，并能与X轴或Z轴联动， 数控卧式车床则无这些特点。 车削中心除具有数控车床的特点，还可以在此基 础上发展出车磨中心、车铣中心等多工序复合加工的 机床，有的还可以完成数控激光加工。当车削中心的 主轴具有C 轴功能时，主轴便能够进行分度、定向， 配合转塔刀架的动力刀座，则几乎所有的加工都可在 一次装夹中完成。
图2-1
由此可见， t g 和 t f 对机床生产率的影响是相互制约和 相互促进的。当生产工艺发展到一定水平，即工艺生产率 K提高到一定程度时，必须提高机床自动化程度，进一步 减少空程辅助时间，促使生产率不断提高。另一方面，在 相对落后的工艺基础上实现机床自动化，生产率的提高是 有限的，为了取得良好的效果，应当在先进的工艺基础上 实现机床自动化。
二、加工设备自动化的途径
加工设备自动化主要是指实现了机床加工循环自动化 和实现了辅助工作自动化的加工设备。需要实现自动化的 主要内容有：
实现加工设备自动化的途径主要有以下几种： 1）对半自动加工设备通过配置自动上下料装置以实现 加工设备的完全自动化； 2）对通用加工设备运用电气控制技术、数控技术等进 行自动化改造； 3）根据加工工件的特点和工艺要求设计制造专用的自 动化加工设备，如组合机床等； 4）采用数控加工设备，包括数控机床、加工中心等。
2．分类 Biblioteka Baidu着科学技术的发展，加工过程自动化水平不断提高， 使得生产率得到了很大的发展，先后开发了适应不同生产 率水平要求的自动化加工设备，主要有以下各类： （1）全（半）自动单机 又分为单轴和多轴全（半） 自动单机两类。 （2）组合机床 （3）自动线（Transfer Line——TL） （4）一般数控机床 （5）加工中心（MC） （6）柔性制造单元（FMC）
以K为横坐标，Q为纵坐标，根据不同的 t f 值，可将式（2-3） 作曲线组，如图2-1所示。从图中可以看出： ①当 t f 为某一定值时（例如 t f 1 ）， 虽然减少切削时间（即增加K），开始生 tf 产率Q 有较显著的增长，但往后由于 的比重相对增大，生产率Q 的提高就愈 来愈不显著了。 ②如果进一步减少 t f ，则 t f 愈小，增 加K时生产率Q 的提高就愈显著。 ③当切削时间 t q 愈少时，减少 t f 对提 高生产率Q 的收效愈大。
（1）单轴自动车床 单轴自动车床能按一定程序自动完成工作循环， 主要用于棒料、盘料加工。一般采用凸轮和档块或数 控系统自动控制刀架、主轴箱的运动和其他辅助运动。 其主要类型有单轴纵切自动车床、主轴箱固定型单轴 自动车床、单轴转塔自动车床和单轴横切自动车床等 几种类型。 （2）数控车床 数控车床的主要特点如下： ①数控车床的主轴转速和进给速度高。 ②数控车床具有高精度。 ③数控车床能实现多种工序复合的全部加工。 ④数控车床具有高柔性。
第二章 加工设备自动化
加工设备自动化是指在加工过程中所用的加工设备能 够高效、精密、可靠地自动进行加工，此外还应能进一步集 中工序和具有一定的柔性。所谓高效就是生产率要达到一定 高的水平；精密即加工精度要求成品公差带的分散度小，成 品的实际公差带要压缩到图样中规定的一半或更小，期望成 品不必分组选配，从而达到完全互装配，便于实现“准时方 式”的生产；可靠就是其设备已能达到极少故障，利用班间 休息时间按计划换刀，能常年三班制不停地生产。