09实验1数控机床的认识实验.doc

实验一 数控机床的认识实验 一、 实验目的 （1）了解数控机床的布局、基本结构及其功用。 （2）了解数控机床的结构特点及其发展。 （3）了解数控机床的基本运动。 （4）了解数控机床的基本操作。 （5）了解数控机床的加工过程。 （6）了解数控机床的加工对象及其用途。 二、 实验内容 （1）介绍数控机床的概况。 （2）介绍数控机床的布局，基本组成及其功用。 （3）观察数控机床的基本操作及加工。 三、 实验设备 数控车床和数控加工中心各一台 本实验主要以CINCINNATI21i/210is—TA 型数控车床为例，着重介绍该机床的布局，结构及其运动。该机床的主要技术规格： 最大车削直径 φ220mm 标准切削直径 φ150mm 横向最大行程（X轴） 20+110mm 纵向最大行程（Z轴） 480mm 前后顶尖间最大距离 600mm 快速进给Z：15m/min X：12m/min 主轴转速 60~60000r/min 刀座数目 12 主轴电机功率 7.46Kw 四、 数控机床概述 随着近代计算机技术和自动控制、精密测量等科学技术的发展，出现了适应生产发展要求的机电一体化的新型自动化机床——数控机床。数控机床是用数字代码形式的信息来控制机床按给定的动作顺序进行加工的自动化机床。数控机床的组成见图1-1。 图1-1 数控机床的组成 数控机床的工作过程见图1-2。 图1-2 数控系统工作过程 主要用来切削回转类零件的数控机床称为数控车床。数控车床集中了普通卧式车床、转塔车床、多刀车床、自动和半自动车床等车削功能，是数控机床中应用最广的品种之一。 数控机床的性能特点 数控机床与普通机床相比，增加了功能，提高了效率，简化了机械结构。其性能对比如表1-1所示。 表1-1 数控机床与普通机床的相比 主要性能 数控机床 普通机床 对异形复杂零件的加工性 适宜 不适宜 对加工精度的保证性 易保证 较困难 对精度补偿和优化控制 能实现 不能实现 对加工质量的稳定性 稳定 不稳定 对加工对象更改的方便性 方便 差些 加工效率 高 低 对机床操作管理 可多机看管 只能一人一机 经费投资 大 较小 对工人的文化素质要求 高 较低 数控机床的结构特点 数控机床与同类的普通机床在外形结构上虽然大体相似，但其内部结构却有很大的差异。为了保证稳定的加工质量，提高加工能力和切削效率等，在数控机床的结构设计中，必须具备如下特点： （1）结构刚度高、抗振性好 有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高50%。从提高数控机床抗振性角度出发，应减少机床内部振源，提高静态刚度，增加构件或结构的阻尼以达到抑制振动产生的目的。 （2）采取消除传动齿轮侧隙的措施 数控机床进给系统的传动齿轮副中若存在侧隙，在开环系统中则会造成进给运动的位移值滞后于指令值；反向运动时，则会出现反向死区，影响加工精度。在闭环系统中，虽然侧隙带来的滞后量可以得到反馈信号的补偿，但反向时会使伺服系统产生振荡而不稳定。为了提高数控机床伺服系统的性能，在设计时必须采取相应措施，使侧隙减小到允许的范围内，图1-3所示为圆柱齿轮传动侧隙消除方法。 （a） （b） （c） 图1-3 圆柱齿轮传动侧隙消除方法 1）偏心轴套调整法（图1-3（a））利用偏心环2缩小两个啮合齿轮中心距的方法来消除圆柱齿轮正反转时的齿侧隙。 2）轴向垫片调整法（图1-3（b））将啮合齿轮的节圆直径沿着齿宽方向制成稍有锥度，这样就可有轴向垫片3使齿轮轴向移位来消除其齿侧隙。 3）双片薄齿轮调整法（图1-3（c））两个啮合着的圆柱齿轮，一个制成宽齿轮，另一个有两片能相对转位的薄齿轮组成，再附加某些措施使宽齿轮的齿面两侧分别与两薄片齿轮的不同齿侧贴紧。这样利用错齿消除齿侧隙，反向时就不会出现死区。 （3）采用传动效率很高的精密滚珠丝杠螺母副 图1-4所示为滚珠丝杠螺母副。它是回转运动与直线运动相互转换的传动机构，由丝杠a、螺母b和其间的滚珠c组成。在丝杠a和螺母b上都有圆弧形的螺旋槽，这两个圆弧形的螺旋槽对起来就形成螺旋滚道，在滚道内装有许多滚珠c。当丝杠a回转时，滚珠c相对于螺母b上的滚道按箭头d方向滚动。因此，丝杠a于螺母b之间基本上是滚动摩擦。为了防止滚珠从螺母中掉出来，在螺母b的螺旋槽两端应有挡珠器挡住，并有回路管道使它的两端连接起来，使滚珠c从螺旋槽的一端滚出螺母体后，沿着回路管道重新返回到滚道另一