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四、為什么發(fā)展、使用數(shù)控機(jī)床

1、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)：

(1)數(shù)控機(jī)床可以加工出普通機(jī)床難以加工或不能加工的復(fù)雜型面;

(2)數(shù)控機(jī)床按預(yù)先編寫的零件加工程序自動(dòng)加工，加工過程中沒有人為干擾，加工精度還可以利用軟件進(jìn)行校正和補(bǔ)償，因此可以獲得高的加工精度和重復(fù)精度;

(3)與普通機(jī)床加工相比，在數(shù)控機(jī)床上加工可提高生產(chǎn)率2～3倍，對于一些復(fù)雜零件，生產(chǎn)率可提高十幾倍甚至幾十倍等等。

(4)數(shù)控機(jī)床加工一般借用通用夾具，幾乎不需要專用的工裝夾具，只需更換零件的加工程序，即可實(shí)現(xiàn)零件的加工，縮短生產(chǎn)周期;

(5)節(jié)省時(shí)間、廠房面積;

(6)加速資金周轉(zhuǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益;

(7)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度;

(8)實(shí)現(xiàn)精確的成本核算、生產(chǎn)進(jìn)度安排。

2、數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的性能比較列表

表5-1　數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的性能比較表

序號(hào) 項(xiàng)目 數(shù)控機(jī)床 普通機(jī)床

1 加工異型復(fù)雜零件的能力 強(qiáng) 弱

2 改變加工對象的柔性程度 高 低

3 加工零件質(zhì)量和加工精度 高 低

4 加工效率 高 低

5 設(shè)備利用率 高 低

6 產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)與CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))連接功能 高 低

7 前期投資 高 低

8 對操作人員素質(zhì)的要求 高 低

9 對生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)準(zhǔn)備和生產(chǎn)調(diào)度的要求 高 低

10 運(yùn)行費(fèi) 低 高

11 維修技術(shù)與維修費(fèi) 高 低

12 對不合格產(chǎn)品再加工(即回用)的費(fèi)用 低 高

五、數(shù)控機(jī)床的組成

數(shù)控機(jī)床可以分為兩大部分：CNC系統(tǒng)和機(jī)床主機(jī)(包括輔助裝置)

(一)CNC系統(tǒng)

CNC系統(tǒng)由程序、輸入輸出(I / O)設(shè)備、CNC裝置及主軸、進(jìn)給控制單元組成。

1、CNC 裝置是 CNC 系統(tǒng)的核心，它由三部分組成，即計(jì)算機(jī)(包括硬件和軟件)、可編程序控制器(PLC)和接口電路。

零件加工程序是CNC系統(tǒng)的重要組成部分。

2、輸入輸出設(shè)備主要用于零件加工程序的編制、存儲(chǔ)、顯示、打印等。

3、在數(shù)控機(jī)床中，有主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

主軸驅(qū)動(dòng)裝置由主軸控制單元、交直流主軸電動(dòng)機(jī)與速度檢測元件組成。

進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置由進(jìn)給控制單元、進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)與檢測元件組成。

(二)主機(jī)

主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的主體，是用于完成各種切削加工的機(jī)械部分。

數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)具以下一些特點(diǎn)：

1、高剛度和高抗振性

機(jī)床剛度是機(jī)床的性能之一，它反映了機(jī)床結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。機(jī)床剛度分為靜剛度和動(dòng)剛度。

(1)提高機(jī)床靜剛度和固有頻率，改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)的阻尼特性是提高機(jī)床動(dòng)剛度和抗振性的有效方法。

(2)通過機(jī)床結(jié)構(gòu)、筋板的合理布局，例如加大主軸的支承軸徑，縮短主軸端部的受力懸伸段，床身采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)等方法來提高剛度;采用新材料，特殊結(jié)構(gòu)也可以提高動(dòng)剛度和抗振能力。

2、小的機(jī)床熱變形

為了減小熱變形，常采取以下措施：

(1)采用熱對稱結(jié)構(gòu)及熱平衡措施;對于發(fā)熱部件(如主軸箱、靜壓導(dǎo)軌液壓油等)采取散熱、風(fēng)冷、液冷等控制溫升;對切削部位采取強(qiáng)冷措施;

(2)專門采用熱位移補(bǔ)償，即預(yù)測熱變形規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型，存入計(jì)算機(jī)，來進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。

3、高效率、無間隙、低摩擦傳動(dòng)

為保證數(shù)控機(jī)床在告訴下運(yùn)行平穩(wěn)、具有高定位精度，要求進(jìn)給系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置和元件具有高靈敏度、低摩擦阻力、無間隙以及高壽命等特點(diǎn)，為此，數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌多采用采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、滾珠絲杠、塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌等。

4、簡化的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

采用高性能、寬調(diào)速范圍的交直流主軸電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)，使主軸箱、進(jìn)給變速箱及其傳動(dòng)系統(tǒng)大為簡化，提高傳動(dòng)精度和可靠性。

(三)輔助裝置

必要的輔助裝置包括：電器、液壓、氣動(dòng)元件及系統(tǒng);冷卻、排屑、防護(hù)、潤滑、照明、儲(chǔ)運(yùn)等裝置;交換工作臺(tái)，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，數(shù)控分度頭;刀具及其監(jiān)控檢測裝置等。

【例題1•多選題】 數(shù)控機(jī)床主機(jī)包括( )。

A. 主軸

B. 導(dǎo)軌

C. 床身

D. 交換工作臺(tái)

E. 排屑裝置

答案：ABC

【例題2•多選題】下列各項(xiàng)中，( )是組成中、高檔CNC系統(tǒng)不可缺少的部分。

A. 程序

B. 輸入、輸出設(shè)備

C. 主軸、進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)

D. 主軸、進(jìn)給控制單元

E. 位置檢測器

答案：ABD

CNC系統(tǒng)由程序、輸入輸出(I / O)設(shè)備、CNC裝置及主軸、進(jìn)給控制單元組成。

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