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数控加工 第一节 基础知识 1 概述 1.1 数控加工在机械制造业中的地位和作用?数控加工技术的发展?数控技术起源于航空工业的需要，20世纪40年代后期，美国一家直升机公司提出了。数控机床的初始设想，1952年美国麻省理工学院研制出三坐标数控铣床。50年代中期这种数控铣床已用于加工飞机零件。60年代，数控系统和程序编制工作日益成熟和完善，数控机床已被用于各个工业部门数控加工技术的特点?? 2.1 数控车床 数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。1—1所示。卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切削。 图1—1 卧式车床  2、立式数控车床，立式数控车床是主轴轴线处于垂直位置的数控车床，如图1－2所示。立式数控车床有一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。  图1—2 数控立式车床 2.1.2 数控车床基本工作过程 机床主轴带动工件的旋转做主运动，车刀作进给运动，主要用来加工回转表面。工作过程：开机，预热，编程，装夹工件，装夹刀具，对刀，关门，开始加工，加工完毕，开门，松开夹具，拿下工件；再装工件。 2、加工轮廓虽不复杂，但要求同批产品一致性较高的，或要求一次性装夹后完成多工序加工的零件； 3、用普通机床加工时，需要复杂工装保证的或检测部位多、检测费用高的零件； 4、在普通机床上加工时，需要做反复调整，或需要反复修改设计参数后才能定型的零件； 5、用普通机床加工时，加工结果极易受到人为因素（心理、生理及技能等）影响的大型或贵重的零件； 6、用普通机床加工生产效率很低或劳动强度很大时。 2.2 数控铣床 数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的,两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似，但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床，所以其结构也与普通铣床有很大区别。数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成。 2.2.1数控铣床的机床结构及类型 1、数控立式铣床，如图2—1所示，数控立式铣床在数量上一直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广。从机床数控系绕控制的坐标数量来看，目前3坐标数控立铣仍占大多数；一般可进行3坐标联动加工，但也有部分机床只能进行3个坐标中的任意两个坐标联动加工(常称为2.5坐标加工)。此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中的其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立铣。 图2—1 数控立式铣床 2、数控卧式铣床，如图2—2所示。与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工。这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”。 图2—2数控卧式铣床 2.2.2数控铣床基本工作过程 根据零件形状、尺寸、精度和表面粗糙度等技术要求制定加工工艺，选择加工参数。通过手工编程或利用CAM 软件自动编程，将编好的加工程序输入到控制器。控制器对加工程序处理后，向伺服装置传送指令。伺服装置向伺服电机发出控制信号。主轴电机使刀具旋转，X、Y 和Z向的伺服电机控制刀具和工件按一定的轨迹相对运动，从而实现工件的切削。 2.2.3数控铣床的加工对象 1、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等； 2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件； 3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件；加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。加工中心常按主轴在空间所处的状态分为立式加工中心和卧式加工中心，加工中心的主轴在空间处于垂直状态的称为立式加工中心，主轴在空间处于水平状态的称为卧式加工中心。主轴可作垂直和水平转换的，称为立卧式加工中心或五面加工中心，也称复合加工中心。按加工中心立柱的数量分；有单柱式和双柱式(龙门式)。 按加工中心运动坐标数和同时控制的坐标数分：有三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、