2017年5月31日 機床的發展簡史 人與動物的區別是會創造和使用工具。 18萬年前.古人類使用的工其只有石頭。大的1萬年前，人類創造了石器、炯器和鐵器.將它們作為工具。公元前5000年，弓形傳動的鉆井裝It可看作是機床產生的開始.5000年前.在建造埃及金字塔時，為開留、椒運、堆腳皿達幾十噸的巨石.人們發明了杠桿、滾輪、科面、滑輪、探旋等機械工其。約在公元1425年產生了人力的車例、悅削設備。 約在公元1615年發明了利用水力軟動的鉆床.如圖1-1所示。 18世紀英國人忿姆斯·瓦特(1736-1819)發明的燕汽機，引發了第一次工業革命，但汽缸內孔直徑710 mm的孔.尺寸誤差竟達13 mm，出現了嚴重瀚汽的現象.18世紀末，維爾金森改進了性床.使1828 mm的汽虹孔的誤差小于1 mm,燕汽機才有了實用價值。直到1797年，被稱為“英國機床工業之父，的機械發明家其茲利(1771一1831)制成了第一臺全金篇的大型姍紋切削車床，發明了用絲杠和光杠帶動的滑動刀架橫向油板(以前“用手握持車刀，)，可車削不同螺距的姍紋，如圖1-2所示。此后.英茲利又不斷地對車床加以改進，在180。年制造出的車床，用堅實的鑄鐵床身代替了三角鐵棒機架，用情輪配合交換齒輪代替了不同姍距的絲杠來車削不同姍距的級紋。他采用手工鏟點子的刮削法制成標準平板，用它來檢驗平面的精度.他還制成精度達0.0001英寸的千分尺。 后來.產生了皮帶塔輪馭動的齒輪機構、尾頂尖(如圖1-3所示)和獨立的馭動裝且。20世紀初發明了內書機.1913年出現了汽車流水生產線。
2017年5月31日 組合機床的發展趨勢 組合機床的發展趨勢 一、發展適應中、小批量生產的組合機床 在機械制造工業中.中、小批量生產約占80%。在某些中批量生產的企業(如機床、閥門行業等)中.其關健工序采用組合機床，因此產品質量穗定，生產效率高.技術效果顯著.所以發展具有可調、快調、裝配靈活、適應多品種加工特點的組合機床十分迫切。轉塔主軸箱式組合機床、可換主軸箱式組合機床以及自動換刀式數控組合機床可適用于中、小批量生產.但這類組合機床結構復雜，成本較高。 帶轉塔主軸箱的組合機床.由于轉塔不能制造得太大.安裝的主軸數量有限，因此只適應工序不多、形狀不太復雜的零件加工。 可換主軸箱式組合機床設有專用的貯存和更換主軸箱的裝置，按被加工工件工藝規程的程序從機床上卻下已用過的主軸箱，將需要的主軸箱用機械手自動裝到機床的動力箱上。并使主軸箱自動定位和夾緊。主軸箱的貯存裝里有環形和直線形。這種組合機床結構復雜。只有用適于成組加工零件才有良好經濟效果。 自動換刀式數控組合機床的貯刀庫安裝在轉塔刀架上方.用機械手自動更換刀具.這種組合機床一般用單刀加工，加工精度較高，但生產率較低。二、采用新型刀具 近年來出現了多種新型刀具.如具有彼層的硬質合金刀片、立方氮化翎刀具、金剛石刀具、各種可轉位的密齒銳刀、噴吸鉆頭、鑲有可轉位刀片的“短鉆頭”等。一般情況下，采用先進刀具的工時為原工時的1/2-1/4。由于提高了刀具的耐用度。大大縮短了多刀組合機床停機換刀時間，提高了組合機床的經濟效益。三、發展自動檢測技術 自動檢測包括對毛坯尺寸和工件硬度、鉆孔深度、刀具折斷、精加工尺寸和幾何形狀的檢查等。檢查方法分為主動檢查與被動檢查。主動檢查是將不合格的工件別除.使之不往下一個工位愉送。被動檢查則是發現不合格的工件時發出停機信號。目前主動檢查應用日趨廣泛。由于電子元件迅速發展，集成控制器、微處理機的應用，使自動檢測技術更加可靠。自動檢測工位要實現數據處理、統計計算以及打印出有關數據或作數字顯示。自動檢測技術的發展可以把被加工零件的實際尺寸拉制在比現定公差更小的范圍之內。還可以把加工后的工件按公差大小進行分組，以便按分組的公差帶裝配。實踐表明，采用分組裝配法提高產品的精度要比采用單純提高設備精度的方法更為經濟。四、提高通用部件的水平 應開發適應強力銑4l的大功率動力滑臺、高精度仕削頭和高精度滑臺.以及適應中、小批量生產的快調、快換動力部件和支承部件。 機械驅動的動力部件應采用交流變頻調速電機和直流伺服電機等，使機械驅動的動力部件增添新的競爭能力。 采用鑲鋼導軌、滾珠絲杠、錚壓導軌、靜壓軸承、齒形皮帶等新結構，提高部件的精度和動、靜態性能。因而使被加工工件的精度明顯提高，表面粗糙度減小。五、擴大工藝范圍 除完成切Al加工等工序的組合機床外.還應逐步設計制造用于焊接、熱處理、自動裝配、自動打印、性能試驗以及清洗和包裝等用途的組合機床。
2017年5月31日 機床數字控制與順序控制的區別 答：在機床控制中，“數字控制”和“順序控制”是兩種不 同的概念。對于“順序控制”來說，控制計算機只能控制各種 自動加工動作的先后順序，而對運動部件的位移量不能進行控制。運動部件的位移量是靠預先調整好的擋塊等方式來實 現的。數字控制的過程是一個自動化過程，使數控設備進行 自動控制的那些指令是以數字或文字編碼的方式記載在控制 介質上，經過控制計算機處理和計算后，對各種動作的順序、 位移量以至速度等實現自動控制。這樣，比起其他自動化設備所采用的凸輪、靠模、調整限位開關等要簡便和準確得多。 什么是硬件數控？什么是CNC控制系統？ 答：數字控制系統的硬件基礎是數字邏輯電路，最初的 數控系統是由數字邏輯電路構成的，因而被稱為硬件數控 系統，隨著微機技術的發展，取而代之的是計算機數控系統 (Computer Numerical Control)，簡稱 CNC。由于計算機可完 全由軟件來確定數字信息的處理過程，從而具有真正的“柔 性”，并可以處理復雜的信息，使數字控制系統的性能大大 提高?，F代的數控機床都采用CNC計算機數控系統。
2017年5月31日 數控線切割機床的基本類型 答：數控線切割機床的類型見表1-1 表1-1按結構形式分類的數控線切割機典型布局和特點 布局形式示圖特點龍門式機床剛性好、工作臺承載能力好，大型機床采用此類機床。立柱移動式滑枕式實現維度切削加工，平行于工作臺X、Y軸的U、V軸剛性好，便于工件裝卸。
2017年5月31日 加工中心和其他數控機床的常見 故障與診斷 加工中心和其他數控機床的常見 故障與診斷在實際工作中，數控機床維修工會接觸到數控車床和銑床之外的其他數控機床，常見的是加工中 心、數控磨床和線切割機床。這些機床有哪些常見 故障，怎樣進行診斷分析和排除，本章的實例可作為 維修示例，可用于其他數控機床的故障診斷和排除借鑒。第一節：加工中心的常見故障與分析示例1. 怎樣排除數控加工中心系統報警故障？答：加工中心的數控系統一般都具有比較完整的診斷報警系統,使用系統的自診斷功能，可以較快地判斷加工中心的故障原因和部位。本實例為參照報警的加工中心故障診斷和排除提供了可借鑒的方法和 步驟。(1) 故障現象配置FAMJC-6M系統的加工中心機床，在運行過程中，CRT畫面突然出現401、410及420號報警。(2) 故障分析診斷401號報警表示速度控制單元VRDY信號斷 開，其可能原因是伺服單元上電磁接觸器MCC未接通；速度控制單元 上沒有加上100V電源；伺服單元印制線路板故障；CNC和伺服單元連接不良以及CNC主控制板等多種原因。而410和420號報警是表 示X軸和Y軸位置偏差過大的報警。(3) 故障原囪確認與排除①報警故障可能的原因排列分析：a. 位置偏差值設定錯誤；b. 輸人電源電壓太低；c. 電動機電壓不正常；d. 電動機的動力線和反饋線連接故障；e. 伺服單元以及主板上的位置控制部分故障等。②故障原因的篩選分析?？赡艿脑蚴呛芏嗟?，根據篩選分析， 可以發現故障所在位置。一般來說，不可能同時發生兩個控制單元損壞，故判斷本故障原因在主板的位置控制部分。③應用主板替換法進行進一步診斷、維修，排除了系統故障。(4) 故障診斷分析經驗提示本示例的經驗歸納后值得積累的經驗是如何進行故障常見原因的篩選分析。診斷作業時需要對常見的故 障原因進行分析排列，然后進行篩選。本示例抓住了“一般情況下，不 可能同時發生兩個控制單元損壞”的要點，因而迅速排除了 a、b、c、d四 項故障原因，從而判斷本故障原因在主板的位置控制部分。
2017年5月31日 復合機床概念 復合機床對大型工件要進行各種加工的場合，在每 種加工要更換機床時，重新裝夾和卸下工件要花費很大的勞力，而且不可避免要使加工精度降低，因此若在一臺機床上一次裝夾 就能進行各種加工，不但能提高加工效率、也將提高加工精度。 把具有這種用途的機床，稱為復合機床。從前的立柱可移動臥式鏜床，具有以鏜削大形零件為主要目 的的機能，可是最近，被叫作臥式鏜銑床的機床，也具有充分地用銑削工具對平面進行切削的能力，這件事本身就說明它已經是復 合化階段了。隨著復合化的進一步發展，將擴大加工范圍，提高切 削能力。由于采用電器和油壓操作機構，將改善操作性能，通過配置各種附加裝置等，將出現完全按原來設想的目的設計的復合 機床。圖15.10所示是鏜銑復合機床的一例
2017年5月31日 數控車床的結構及特點 答：（1)基本組成與傳動系統特點臥式數控車床與普 通臥式車床相比較，其結構上仍然由主軸箱、刀架、進給傳動 系統等部分組成。數控車床的主要部件為:床身、主軸部件、 進給傳動部件、刀架、輔助裝置（包括液壓系統、電動卡盤、冷 卻系統、潤滑系統、防護裝置等)。 (2) 數控車床的布局形式與特點 ①平床身平滑板布局形式，因床身工藝性好，易于提高 刀架移動精度等特點，一般用于大型數控車床和精密數控 車床。 ②斜床身斜滑板和平床身斜滑板布局，這兩種形式因排 屑容易、操作方便、易于安裝機械手實現單機自動化、容易實現封閉式防護等特點而為中小型數控車床普遍采用。 ③立床身是斜床身和傾斜導軌的特殊形式，適用于中小 規格的數控車床，其床身的傾斜度以60°為宜。 (3) 數控車床的刀架布局形式及其特點 ①回轉刀架如圖1 -8a所示，是數控車床最常用的一種 典型換刀刀架，通過刀架的旋轉分度定位來實現機床的自動 換刀動作，根據加工要求可設計成四方、六方刀架或圓盤式刀架，并相應地安裝4把、6把或更多的刀具。回轉刀架的換刀 動作可分為刀架抬起、刀架轉位、刀架定位和刀架鎖緊等幾個 步驟。它的動作是由數控系統發出指令完成的?；剞D刀架根據刀架回轉軸與安裝底面的相對位置，分為立式刀架和臥式 刀架兩種，根據刀架數量的配置有雙刀架和單刀架多種形式。 ②排式刀架結構形式和刀具的典型布置方式如圖1 -8b 所示，夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機床的X軸方向 排列在橫向滑板上。排式刀架一般用于小規格數控車床，以 加工棒料或盤類零件為主。這種刀架在刀具布置和機床調整 等方面都較為方便，可以根據具體工件的車削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具,一把刀具完成車削任務后，橫向滑 板只要按程序沿X軸移動預先設定的距離后，第二把刀就到 達加工位置，這樣就完成了機床的換刀動作。這種換刀方式 迅速省時，有利于提高機床的生產效率。
2017年5月31日 加工中心的分類 按照機床的外觀，加工中心可分為立式、臥式、龍門式和萬能加工中心幾種類型。(1)立式加工中心。指主軸軸線垂直f工作臺臺面的加工中心，立式加工中心大多為 固定立柱式，工作臺為十字滑臺形式，以5個直線運動坐標為主，一般不帶轉臺，僅作頂 面加工，如圖1.81所示。(2)臥式加工中心。指主軸軸線與丄作臺平行的加工中心，臥式加工中心通常有3?5個可控坐標，立柱一般有固定式和"丨移動式兩種。臥式加工中心一般具有分度轉臺或數 控轉臺，可加工工件的各個側面；也可作多個坐標的聯合運動，以便加工復雜的空間曲面，如圖1. 82所示。(3)龍門式加工中心。形狀句龍門銑床相似。主軸多為垂直設置，一般帶有自動換刀 裝a，并帶有可更換的主軸頭附件，功能較齊全。適用于大瑠或形狀復雜工件的加工。(4)萬能加工中心。具有立式和臥式加工中心的功能，工件一次裝夾后能完成除安裝 面外其他五個面的加工，因此也稱為五面加工中心。常見的萬能加工中心有主軸可以旋轉90°或工作臺帶動工件旋轉90°進行加工的兩種形式。以上幾種加T:中心中，立式加工中心的結構較簡單?占地面積小，價格也較低。與立 式加工中心相比，臥式加工中心結構復雜，占地面積大.價格也較高。萬能加工中心功能 強，生產效率、加T精度高?仴結構復雜，造價島，占地面積大，因此其使用和生產數址 遠不如其他類型的加工中心。加工中心的分類方法很多?除了根據機床的形態分類外，還"]*以按運動坐標數和同時 控制的爭標數可分為二軸一.聯動、三軸三聯動、四軸三聯動、五軸四聯動等；按工藝用途 n了分為鏜銑加工中心、鉆削加丨:中心和復合加工中心；按自動換刀裝置可分為轉塔頭加工 中心、刀庫+主軸換刀加T.中心、刀庫+機械手換刀加工中心等；按加工精度又可分為？?_ M加T.中心和尚精度加工中心。為了把加丄中心的特征農述得更清楚，常在立式或臥式加 廠.屮心之后，同時說明是什么控制系統、兒軸兒聯動或其他特性。由于加工中心種類比較多.所以在選用加工中心時需根據自身需要考慮以下幾點。(1)加工中心種類，如零件以間轉面為主，則可選用車削中心。如其上還有鍵槽、小 平而、螺孔等；加工，耍選擇帶動力火的乍削中心?帶冇分度的C軸等。對箱體零件的 加工往往選擇臥式加丨:中心，對模具、葉片等類的加工任務則宜選用立式加工中心。(2) 根據加[:表而及曲IA丨的復雜稈度.決定其聯動軸數。一般采用三軸三聯動或三軸 兩聯動式。對復雜曲而加r，往往耑要w軸a聯動.甚至五軸五聯動.(3) 根據I:件尺寸范ffl考慮其尺寸、型號，主要考慮x、y、z行程及工件大小、承 重，再考慮其精度等級要求。加工中心導軌有的采用貼塑導軌，有的采用滾動導軌，前者 負載能力較人，適宜衣較載切削的丄況、滾動導軌磨損小，運動速度快，適宜切削力較小的工況。當切削力過大時，為r提高機床剛性，還往往選用龍門式結構的加工中心。(4) 艽他功能：加T.屮心還往往帶符接觸式測頭，測頭占一把刀具的工位，可以由程 序控制調出?檢測加工表面的精度，以防止切削力下變形過大。有些加工中心還有自適應 控制功能，即根據電機功韋來動調整切削用以達到提高牛.產率、保護設備和乃具的 眺加工中心適:tYf加丨:形狀釔雜、丨：序多、精度要求較尚、耑要多種類型的普通機床和 眾多刀具夾具.LL經多次裝*和調整才能完成加x的零丨卞。其加丁.的t要對象有箱體類苓 件，盤、袞、板類零件，外形小?規則岑件?復雜曲面，刻線、刻字、刻圖案，以及其他特殊加工。推薦下列內容為加I：中心的主要選擇對象：(1) 中小批撻輪番生產片?有一定復雜程度的零件。(2) 符多個不同位置的妒面和孔系盅加r的箱體或多棱體芩件。(3) 苻較高的位置精度要求，更換機床加工時很難保證加工要求的零件。(4) 加工精度一致性要求較高的零件。(5) 切削條件多變的芩件，如K作芩件山于形狀特點滿切槽、鏜孔、攻螺紋等。(6) 可成組安裝在工作臺上，進行多品種混流加工的零件。(7) 結構或肜狀兌普通加丨:時操作閑難、丁.時長、加工效率低的芩件。(8) 可鏡像加工的零件等。由于加工中心的加C質城、加I：效率高，并具備高度的柔性，其應用越來越廣。
2017年5月31日 切削運動闡述 切削運動金屬切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的金屬層，以獲得具有一定的幾何精度 和表面質量的機械零件的機械加工方法。在切削加工過程中，刀具與工件相互接觸并只.進行相對運動.從而去除要去除的余址。刀具與工件間的相對運動稱為切削運動，包括主運動和進給運動兩種。(1) 主運動。它是切除多余金屬層所必需的最基本的運動。在切削運動中，主運動的 速度最高，消耗的功率******。技運動在切削過程中只能苻個，如車削時工件的旋轉運 動、刨削時刨刀的直線運動等。（2）進給運動。進給運動是指使多余材料不斷投入切削，從丨W加工出完整表面所耑的 運動。一般情況下，此運動的速度較低、消耗功率較小，是形成已加工表面的輔助運動。進給運動可以有一個或兒個。例如，車削時車刀的縱向或橫向運動，磨削外圓時工件的旋轉和工作臺帶動工件的縱向移動等。總之，任何切削加工方法都必須有一個主 運動，可以有一個或幾個進給運動。主運動和 進給運動可以由工件或刀具分別完成，也可以由刀具單獨完成（如在鉆床上鉆孔或鉸孔）。切削運動及其方向用切削運動的速度矢量 來表示，如圖2.1所示。用車刀進行普通外圓 車削時的切削運動，圖中主運動切削速度、進 給速度和切削運動速度之間的關系為：Ue=Uc+Uf
2017年5月31日 立式加工中心分類及主要技術參數 立式加工中心分類及主要技術參數(一)加工中心分類1.立式加工中心指主軸軸心線為垂直狀態設置的加工中心，圖1-1所示為立式加工中心外形圖.其結構形式多為固定立柱式，工作臺為長方形，無分度回轉功能，主要適合加工板材類奮殼體類工件，也可用于模具加工。一般具有蘭個直線運動坐標，如果在工作臺上安裝一個水平軸的數控回轉臺，還可加工螺旋線類零件。立式加工中心裝夾方便，便予操作，易于觀察加工情況。調試程序容易，:應用廣泛。但受立柱高度及換刀裝里(ATO)，的限制，不能加工太高的工件:。在加工型膠或下凹的型面時切清不易排除，嚴重時會攝壞刀具一，一破壞已加工表面，“影「響加工的順利進行;立式加工中心的結構簡單、占地面積小、價格相對較低。介:2·臥式加工中心、指主軸軸心、錢為水平狀態設置的加工中心石圖幾1-2所示為臥式加工中心外形圖。通常都帶有可進行分度回轉運動的正方形工作臺，臥式加工中心一般具有3^-5個運動坐標，常見的是‘3個直線運動坐標加一個回轉運動坐標，它能夠便工件在一次裝夾后完成除 安裝面和頂面以外的其余四面的加工，’最適合加工箱體類零件及小型模具型腔。臥式加工中心是加工中心中種類最多、規格最全、應用范圍最廣的一種.。一其缺點是調試程序及試切時不易觀察，生產時不易監視，零件裝夾和測量不方便，若沒有內冷卻鉆孔裝*f加工深孔時切削液不易到位。臥式加工中心的加工誰備時間比立式長，但加工件數越多，、其多工位加工、·主軸轉速高、機床精度高等優勢就越明顯，因此適用于批t生產，:加工時排屑容易茹對加工有利。與立式加工中心比較，臥式加工中心結構復雜、占地面積大、價格較高.3.龍門式加工中心龍門式加工中心形狀與龍門銑床相似，圖1-3所示為龍門式加工中心外形圖，主軸多為垂直設里，除帶有自動換刀裝置以外，還帶有可更換的主軸頭附件，數控裝置的軟件功能比較齊全，能夠一機多用，尤其適用于加工大型或形狀復雜的工件(如航天工業中飛機的梁、框板及大型汽輪機上的某些零件)。4.復合加工中心(五面加工中心)這類加工中心具有立式加工中心和臥式加工中心的功能，:工件一次安裝后能完成除安裝面外的所有側面和頂面五個面的加工，其外形如圖1-4所示。常見的復合加工中心有兩種方式，一種是主軸可以旋轉900，可以進行立式和臥式加工模式的切換;另一種是主軸不改變方向，而由:工作臺帶著工件旋轉900，完成對工件五個表面的加工，適于加工復雜箱體類零件和具有復雜曲線的工件，·如螺旋槳葉片及各種復雜模具。這種加工方式可以使工件的形位誤差降到最低，省去了二次裝夾的工裝，從而提高生產效率和加工精度，降低了加工成本。但是由于復合加工中心存在結構復雜、造價高、占地面積大等缺點，所以它的使用和生產遠不如其他類型的加工中心廣泛。(二)加工中心主要技術參數加工中心有各種類型，其操作面板和外形結構各不相同，但基本操作方法與原理相同。本節參考機床選用HAAS VF-0立式加工中心，控制系統為FANUC,工作臺行程(X, Y, Z) 508mmX406mmXS08mm工作臺尺寸 660mmX356mm******承重 1361kgT形槽 14mm(寬)125mm(中心距)主軸端到工作臺面距離 102---610mm刀柄錐度 BT40主軸最高轉速 7500r/min快速進給 18m/min******切割進給 7. 6m/min刀庫刀具數 20把換刀平均時間 4. Os定位精度 士0. 005mm重復定位精度 士0. 0025mm機床質量 3175kg壓縮空氣 113L/min主軸電機******功率 14. 9kW