中职高二西电版《数控加工与编程》 2.1 数控车床及其组成课件

2.1 数控车床及其组成 2.1.1 数控车床的类型及基本组成 　　1．数控车床的类型 　　1) 水平床身(即卧式车床) 　　水平车床有单轴卧式和双轴卧式之分。由于刀架拖板运动很少需要手摇操作，所以刀架一般安放于轴心线后部，其主要运动范围亦在轴心线后半部，可使操作者易接近工件。采用短床身占地小，宜于加工盘类零件。双轴型便于加工零件正反面。 　　2) 倾斜式床身 　　倾斜式车床在水平导轨床身上布置三角形截面的床鞍。其布局兼有水平床身造价低、横滑板导轨倾斜便于排屑和易接近操作的优点。它有小规格、中规格和大规格三种。 　　3) 立式数控车床 　　立式数控车床分单柱立式和双柱立式数控车床。采用主轴立置方式，适用于加工中等尺寸盘类和壳体类零件。便于装卸工件。 　　4) 高精度数控车床 　　高精度数控车床分中、小规格两种。适于精密仪器、航天及电子行业的精密零件。 　　5) 四坐标数控车床 　　四坐标数控车床设有两个X、Z坐标或多坐标复式刀架。可提高加工效率，扩大工艺能力。 　　6) 车削加工中心 　　车削加工中心可在一台车床上完成多道工序的加工，从而缩短了加工周期，提高了机床的生产效率和加工精度。若配上机械手，刀库料台和自动测量监控装置构成车加工单元，用于中小批量的柔性加工。 　　7) 专用数控车床 　　专用数控车床有数控卡盘车床、数控管子车床等。 　　2．数控车床的基本组成 　　数控车床的整体结构组成基本与普通车床相同，同样具有床身、主轴、刀架及其拖板、尾座等基本部件，但数控柜、操作面板及显示监控器却是数控机床特有的部件。即使对于机械部件，数控车床和普通车床也具有很大的区别。如数控车的主轴采用变频或伺服实现无级调速，主轴箱内的机械式齿轮变速部件进行了简化，车螺纹不再另配丝杆和挂轮；刀架移动拖板箱的横、纵向运动由数字脉冲控制的电机进行驱动，刻度盘式的手摇移动调节机构也已被脉冲触发计数装置所取代。下面以CK616i、CK7815数控车床为例简单介绍一下数控车床的结构组成。 　　CK616i、CK7815型数控车床均为两坐标联动半闭环控制的单轴卧式全功能CNC车床，能车削直线(圆柱面)、斜线(锥面)、圆弧(成型面)、公制和英制螺纹(圆柱螺纹、锥螺纹及多头螺纹)，能对盘形零件进行钻、扩、铰和镗孔加工。 　　如图2-1所示，CK616i型数控车床采用华中数控“世纪星”HNC-22T数控系统，是基于PC-NC的新型CNC系统。它是在老品牌普通车床C616基础上进行数控化设计的，沿用水平床身导轨、前置式四方转位刀架结构。其机械部分由床身、床头箱、可转位四方刀架、尾座、主轴电机及三爪卡盘、X/Z轴步进电机及拖板、冷却供液系统等组成，控制部分由机床强电控制柜、数控装置、主轴、进给驱动模块和标准操作面板等组成。 图2-1 CK616i型数控车床 　　如图2-2所示，CK7815型数控车床配备有FANUC-0T数控系统，其床身导轨为60°倾斜布置，排屑方便。主轴由交流调速电机驱动，主轴尾端带有液压夹紧油缸，可用于快速自动装夹工件。床鞍溜板上装有横向进给驱动装置和转塔刀架，刀盘可选配8位、小刀盘和12位大刀盘。纵横向进给系统采用直流伺服电机带动滚珠丝杠，使刀架移动。尾座套筒采用液压驱动。可采用RS232接口和手工键盘程序输入方式，带有CRT显示器、数控操作面板和机械操作面板。另外还有防护门罩和排屑装置。若再配置上下料的工业机器人，就可以形成一个柔性制造单元(FMC)。 图2-2 CK7815型数控车床 2.1.2 数控车床的传动及速度控制 　　图2-3是CK7815型数控车床的传动系统图。主轴由AC—6型5.5 kW交流调速电动机驱动，靠电器系统实现无级变速。由于电机调速范围的限制，故采用两级宝塔皮带轮实施高、低两挡速度的手工切换，在其中某挡的范围内可由程序代码S任意指定主轴转速。结合数控装置还可进行恒线速度切削。但最高转速受卡盘和卡盘油缸极限转速的制约，一般不超过4500 r/min。 图2-3 CK7815型数控车床传动系统 　　纵向Z轴进给由直流伺服电机直接带动滚珠丝杠实现，横向X轴进给由直流伺服电机驱动，通过同步齿形带带动横向滚珠丝杠实现，这样可减小横轴方向的尺寸。刀盘转位由电机经过齿轮及蜗杆副实现，可手动或自动换刀。排屑机构由电机、减速器和链轮传动实现。 　　CK616i型数控车床的传动系统和CK7815型的类似，该机床主轴采用变频调速、手动二级控制，高速挡由电机经皮带轮直接传递到主轴端，而低速挡因频率特性不良，扭矩性能传递较差，故采用电机高速调制输出后经齿轮减速输出至主轴端(正常转速控制前需执行M42指令功能)。其尾座、工件夹紧采用手工操作，四方刀架由微型交流异步电机经过蜗杆、蜗轮带动实现单向转位，可由数控系统实现选