数控加工中心论文

数控加工中心论文

一、数控加工技术简介数字控制是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法，简称数控（NC），它是一种自动控制技术。数控机床就是采用了数控技术的机床。其工作过程是将加工零件的几何信息和工艺信息进行数字化处理，即对所有的步骤（如机床的启动或停止、主轴的变速、工件的夹紧或松夹、刀具的选择和替换、切削液的开或关等）和刀具与工件之间的相对位移以及进给速度等用数字化的代码表示。在加工前由编程人员按规定的代码将零件的图纸编制成程序，然后通过程序载体（如穿孔带、磁带、磁盘、光盘和半导体存储器等）或手工直接输入（MDI）方式将数字信息送入数控系统的计算机中进行寄存、运算和处理，最后通过驱动电路由伺服装置控制机床实现自动加工。数控机床最大的特点是当改变加工零件时，一般只需要向数控系统输入新的加工程序，而不需要对机床进行人工的调整和直接参与操作，就可以自动地完成整个加工过程。

二、数控机床的组成及特点数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等四大部分组成。数控加工的特点如下：（1）加工精度高（2）自动化程度高和生产率高（3）适应性强（4）有利于生产管理现代化（5）减轻劳动强度，改善劳动条件三、数控机床的种类与结构数控机床可以有多种分类方式，其中最主要的分类方式是1、按照加工方式分类（1）金属切削类数控机床，如数控车床、加工中心、数控钻床、数控磨床、数控镗床等。

（2）金属成型类数控机床。如数控折弯机、数控弯管机、数控回转头压力机等。（3）数控特种加工机床，如数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、数控激光切割机床等。（4）其它类型数控机床，如火焰切割机床、数控三坐标测量机等。2、按照数控系统功能水平分类（1）高档数控机床（2）中档数控机床（3）低档数控机床3、按照数控机床的功能分类（1）经济型数控机床（功能少，简单，价格便易）（2）全功能数控机床（标准型数控机床）数控机床的结构框图：各部分功能: 1 程序—编程员所编写的零件加工程序。2 输入设备—将程序，指令等输入到CNC 中的操作设备，主要负责录入程序及参数。系统操作面板，纸带机，计算机）3 输出设备—将程序，参数，指令等输出或显示，以便操作者进行控制。 4 CNC 计算机数字控制系统，整个机床的大脑，一切控制指令都是由此发出，包括插补运算，轨迹控制，位置控制，报警显示，程序显示等等。5 可程控制器—即PLC 或PC 机床与CNC 之间的接口，因为CNC 所能接收和控制的信号都是弱电信号，而机床各辅助部分均为强电信号，如冷却，润滑等，必需在之间加信号隔离转换设备，否则不仅增加系统功耗，更重要的干扰系统正常工作。 6 主轴伺服—对CNC 发出的主轴工作指令（方向，转速等）进行功率放大，驱动主轴电机旋转。7 主轴电机。8 伺服放大器—对CNC 发出的轴控制位移指令进行功率放大，驱动各轴伺服电机旋转。

9 伺服电机—驱动各轴丝杠旋转，带动工作台移动。10 位置检测—直接测量或间接测量工作台的位置，反馈到CNC 经CNC 内部进行比较后，输出位移指令，控制工作台作进一步的运动。

四、加工中心

加工中心,简称CNC，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。

数控加工中心是一种带有刀库并能自动更换刀具，对工件能够在一定的范围内进行多种加工操作的数控机床，又称自动换刀数控铣床。在加工中心上加工零件的特点是：被加工零件经过一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具；自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能，连续地对工件各加工面自动地进行钻孔、锪孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工序加工。

由于加工中心能集中地、自动地完成多种工序，避免了人为的操作误差、减少了工件装夹、测量和机床的调整时间及工件周转、搬运和存放时间，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的经济效益。加工中心按主轴在空间的位置可分为立式加工中心与卧式加工中心。数控加工中心的方法简介在数控加工中心，目前的编程方法通常有两种：①简单轮廓——直线、圆弧组成的轮廓，直接用数控系统的G 代码编程。②复杂轮廓——三维曲面轮廓，在计算机中用自动编程软件(CAD/CAM)画出三维图形，根据曲面类型设定各种相应的参数，自动生成数控加工程序。以上两种编程方法基本上能满足数控加工的要求。但加工函数方程曲线轮廓时就很困难，因为早期的铣床数控系统不具备函数运算功能，直接用G 代码不能编制出函数方程曲线的加工程序，(版本较低的)CAD/CAM 软件通常也不具备直接由方程输入图形的功能。所以切削函数方程曲线轮廓，目前通常使用的方法是：根据图纸要求，算出曲线上各点的坐标，再根据算出的坐标值用直线或圆弧指令代码编制程序，手工输入系统进行加工。加工中心的发展史加工中心最初是从数控铣床发展而来的。第一台加工中心是1958 年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。二十世纪70 年代以来，加工中心得到迅速发展，出现了

可换主轴箱加工中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行多孔加工。加工中心的分类1、按加工工序分类加工中心按加工工序分类，可分为镗铣与车铣两大类。（1）镗铣（2）车铣2、按控制轴数分类

按控制轴数可分为：（1）三轴加工中心（2）四轴加工中心（3）五轴加工中心。3、按主轴与工作台相对位置分类(1)卧式加工中心：是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心，主要适用于加工箱体类零件。卧式加工中心一般具有分度转台或数控转台，可加工工件的各个侧面；也可作多个坐标的联合运动，以便加工复杂的空间曲面。(2)立式加工中心：是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。立式加工中心一般不带转台，仅作顶面加工。此外，还有带立、卧两个主轴的复合式加工中心，和主轴能调整成卧轴或立轴的立卧可调式加工中心，它们能对工件进行五个面的加工。(3)万能加工中心(又称多轴联动型加工中心)：是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化，完成复杂空间曲面加工的加工中心。适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。多工序集中加工的形式扩展到了其他类型数控机床，例如车削中心，它是在数控车床上配置多个自动换刀装置，能控制三个以上的坐标，除车削外，主轴可以停转或分度，而由刀具旋转进行铣削、钻削、铰孔和攻丝等工序，适于加工复杂的旋转体零件。加工中心的优点工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。加工中心由于工序的集中和自动换刀，减少了工件的装夹、测量和机床调整等时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的80％左右(普通机床仅为15～20％)；同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放时间，缩

短了生产周期，具有明显的经济效果。加工中心适用于零件形状比较复杂、精度要求较高、产品更换频繁的中小批量生产。加工中心刀库加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库种类很多，常见的有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容量较大。换刀机构在机床主轴与刀库之间交换刀具，常见的为机械手；也有不带机械手而由主轴直接与刀库交换刀具的，称无臂式换刀装置。加工中心刀库分为圆盘式刀库及机械手刀库两种

圆盘式刀库圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1 编到12、18、20、24 等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。1. 制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都能自制。 2. 每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为