?數(shù)控機(jī)床零件加工是一種基于數(shù)字控制技術(shù)的自動(dòng)化加工方法,其基本原理如下:
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數(shù)控程序編制
零件圖紙分析:首先,需要對(duì)零件的圖紙進(jìn)行詳細(xì)分析,包括零件的形狀、尺寸、精度要求、材料特性等。例如,對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片零件,要明確其曲面形狀、各部分的尺寸公差范圍以及表面粗糙度要求等關(guān)鍵信息。
加工工藝規(guī)劃:根據(jù)零件圖紙,確定合適的加工工藝。這包括選擇加工方法(如車(chē)削、銑削、鉆削等)、加工順序、刀具選擇以及切削參數(shù)(如切削速度、進(jìn)給量、切削深度)等。以加工一個(gè)軸類(lèi)零件為例,可能先進(jìn)行粗車(chē)去除大部分余量,再進(jìn)行精車(chē)達(dá)到尺寸精度要求,最后進(jìn)行磨削提高表面質(zhì)量。
數(shù)控編程:將加工工藝轉(zhuǎn)化為數(shù)控程序,通過(guò)特定的編程語(yǔ)言(如 G 代碼和 M 代碼)來(lái)描述刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和加工操作。編程人員使用數(shù)控編程軟件或手動(dòng)編寫(xiě)程序,告訴數(shù)控機(jī)床如何加工零件。例如,使用 G01 代碼表示直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng),通過(guò)指定坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)控制刀具沿著直線軌跡進(jìn)行切削。
數(shù)控系統(tǒng)工作原理
輸入設(shè)備:數(shù)控程序可以通過(guò)多種方式輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中。常見(jiàn)的輸入方式包括使用 U 盤(pán)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、手動(dòng)鍵盤(pán)輸入等。數(shù)控系統(tǒng)接收到程序后,會(huì)將其存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中,等待后續(xù)處理。
數(shù)據(jù)處理:數(shù)控系統(tǒng)對(duì)輸入的數(shù)控程序進(jìn)行解碼和運(yùn)算處理。它會(huì)解析程序中的指令代碼,將其轉(zhuǎn)化為控制機(jī)床各坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的信號(hào)和控制刀具動(dòng)作的指令。同時(shí),根據(jù)零件的幾何形狀和加工要求,計(jì)算出刀具在每個(gè)加工步驟中的精確位置和運(yùn)動(dòng)速度。例如,在加工一個(gè)復(fù)雜的三維曲面時(shí),數(shù)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)曲面的數(shù)學(xué)模型和編程設(shè)定的精度要求,計(jì)算出刀具在曲面上各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)路徑。
插補(bǔ)運(yùn)算:在數(shù)控加工中,刀具的理想運(yùn)動(dòng)軌跡通常是由直線、圓弧等基本幾何元素組成的復(fù)雜曲線。插補(bǔ)運(yùn)算就是在已知刀具起點(diǎn)和終點(diǎn)位置的基礎(chǔ)上,通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的算法,在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間插入一系列中間點(diǎn),使刀具沿著這些中間點(diǎn)的連線運(yùn)動(dòng),從而逼近理想的曲線軌跡。常見(jiàn)的插補(bǔ)方式有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。例如,當(dāng)加工一個(gè)圓形零件時(shí),數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)圓弧插補(bǔ)運(yùn)算,控制刀具以均勻的速度沿著圓周運(yùn)動(dòng)。
機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理
坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):數(shù)控機(jī)床一般有多個(gè)坐標(biāo)軸(如 X、Y、Z 軸等),每個(gè)坐標(biāo)軸都配備有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常由電機(jī)(如伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī))、減速器、滾珠絲杠或直線電機(jī)等組成。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn),電機(jī)通過(guò)減速器和滾珠絲杠(或直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng))將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為機(jī)床工作臺(tái)或刀具的直線運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)刀具在各個(gè)坐標(biāo)軸方向上的精確位置控制。例如,在銑削加工中,X、Y 軸的運(yùn)動(dòng)可以控制刀具在平面內(nèi)的位置,Z 軸的運(yùn)動(dòng)則可以控制切削深度。
刀具系統(tǒng):刀具系統(tǒng)包括刀具的安裝、夾緊和自動(dòng)換刀裝置(如果機(jī)床具備此功能)。刀具安裝在機(jī)床的主軸或刀架上,通過(guò)主軸的旋轉(zhuǎn)為刀具提供切削動(dòng)力。自動(dòng)換刀裝置可以根據(jù)數(shù)控程序的指令,在加工過(guò)程中自動(dòng)更換不同的刀具,以滿(mǎn)足零件不同部位的加工需求。例如,在加工一個(gè)具有多種特征的零件時(shí),可能需要先用鉆頭進(jìn)行鉆孔,再用銑刀進(jìn)行平面銑削和輪廓銑削,自動(dòng)換刀裝置可以高效地完成刀具的切換。
反饋系統(tǒng):為了確保機(jī)床的加工精度,數(shù)控機(jī)床還配備有反饋系統(tǒng)。反饋系統(tǒng)通常由位置傳感器(如光柵尺、編碼器等)組成,安裝在機(jī)床的坐標(biāo)軸上。位置傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)床工作臺(tái)或刀具的實(shí)際位置,并將位置信息反饋給數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)將反饋位置與指令位置進(jìn)行比較,當(dāng)發(fā)現(xiàn)偏差時(shí),會(huì)及時(shí)調(diào)整電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào),糾正刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡,使實(shí)際加工位置與編程設(shè)定的位置保持一致。這種閉環(huán)控制方式能夠有效地提高機(jī)床的加工精度和穩(wěn)定性。