数控机床_刘光定编著.pdf

全国高职高专机电专业系列规划教材数 控 机 床主编刘光定参编王瑞安晓东内 容 简 介本书是根据当前职业教育发展要求，即以技能培养为主线来设计项目训练内容，按照项目导入式的教学形式来组织编写的，符合当前职业教育发展的需要。全书共分三部分：第一部分介绍数控机床的基础知识；第二部分介绍数控机床的专项知识；第三部分介绍数控机床的综合知识。共包括八个项目部分：每一个项目再分不同的任务，每一个任务又由多个子任务组成。围绕着项目的任务展开教学，使教材的内容与形式均有所突破，便于教师在组织教学的过程中以项目带动教学，也有利于学生在完成项目任务的过程中学习课程的知识和技能，从而调动学生学习的积极性和主动性。整书以数控机床为背景，以项目导入为主线，将八个项目按照基础项目、专项项目、综合项目的顺序排列，由浅入深介绍数控机床。本书适合高职高专数控技术专业、机械制造、机电一体化技术、模具、自动化、设备等专业的教材，也可作为成教、中职、技校相关专业的教学用书及从事机械制造的工程技术人员的参考、学习、培训用书。图书在版编目（）数据数控机床刘光定主编北京：北京邮电大学出版社，数 刘 数控机床教材 中国版本图书馆 数据核字（）第 号书名：数控机床作者：刘光定责任编辑：张灏出版发行：北京邮电大学出版社社址：北京市海淀区西土城路 号（邮编：）发 行 部：电话：传真：经销：各地新华书店印刷：开本：印张：字数：千字印数：册版次：年月第版 年月第次印刷 定价：元如有印装质量问题，请与北京邮电大学出版社营销中心联系前言数控机床已经成为现代制造技术中不可或缺的技术装备，它是集多种先进技术于一身的机电产品。随着数控机床占用率的提高，要保持高的使用率仅仅靠产品自身的可靠性是远远不够的，因此培养现场工程师来解决现场存在的技术问题和故障就显得越来越重要。本书以服务为宗旨、以就业为导向、以岗位需求为标准、以提高质量为重点，在体现教材的科学性、先进性、启发性的基础上突出体现教材的适用性、实用性、针对性、创新性和前瞻性，更加贴近当前职业院校学生现状，贴近当前社会和职业岗位需求，以增强学生适应职业岗位变换的能力，并有利于学生形成可持续发展的能力。本书在编写过程中应突出以下特点：采用项目导入式教学法，使内容与形式均有所突破。每一任务开头均列出“本任务提示”，方便教学。每一项目最后均安排项目训练作为实验教学环节，体现以培养学生能力为主线的编写原则。每一项目最后均安排项目小节作为学生回顾总结环节，以培养学生自主总结能力。每一项目最后均安排项目同步自测作为学生自测巩固环节，以培养学生自主学习能力。既注重数控技术的先进性，又注重其实用性，通俗易懂，图文并茂。全书共分三个学习领域八个项目内容，学习领域一是数控机床的基础知识内容，本学习领域包括一个项目，从结构入手到机床的发展，再到技术人员的要求由浅入深，做一全面的阐述；学习领域二是数控机床的专项知识内容，本学习领域共分六个项目，分别从数控机床的功能部件、数控机床液压与气压系统、数控车床、数控镗铣床、加工中心和数控电火花线切割机床进行详尽的描述；学习领域三是数控机床的综合知识内容，本学习领域包括一个项目，该项目侧重从数控机床的应用进行详尽的描述。本书由郑州电力职业技术学院刘光定担任主编，参加编写的还有郑州电力职业技术学院王瑞、郑州工业安全职业学院安晓东。具体编写分工为：刘光定编写项目一、项目二、项目三、项目四；王瑞编写项目六、项目八、附录；安晓东编写项目五、项目七。全书由刘光定整理定稿。在本书的编写过程中，得到了梁少欣编辑的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢。本书在编写过程中得到了有关专家与兄弟院校大力支持和指导，在此一并表示感谢。在编写过程中参考并引用了相关的系统说明书、手册和插图等资料以及本专业有关的书籍，一并在书后的参考文献中列出，在此我们对这些参考资料的作者们表示衷心的感谢。鉴于编者水平有限，书中难免有错误和不妥之处，在此恳请同行专家和读者批评指正。编 者数 控 机 床书书书目录学习领域一：基础项目 数控机床的基础知识项目一数控机床综述任务一项目导入任务二数控机床的组成和特点任务三数控机床的分类任务四数控机床的主要性能指标 任务五数控机床的发展情况 项目一实训观察数控机床的组成、特点与分类 项目一小结 同步自测题 学习领域二：专项项目 数控机床的专项知识项目二数控机床的功能部件 任务一项目导入 任务二主运动传动部件 任务三进给运动传动部件 任务四数控回转刀架和回转工作台 任务五数控机床的支承部件 任务六自动换刀系统 任务七数控机床的辅助装置 项目二实训观察数控机床部分功能部件的组成与结构 项目二小结 同步自测题 项目三数控机床液压与气压系统 任务一项目导入 任务二液压元件概述 任务三气压元件概述 任务四液压气动基本回路 任务五数控机床上典型液压与气压回路的分析 项目三实训数控机床液压与气压元件及系统演示 项目三小结 同步自测题 项目四数控车床 任务一项目导入 任务二数控车床概述 任务三数控车床的结构 任务四车削加工中心 任务五其他车削类数控机床介绍 项目四实训数控车床操作面板的使用及基本操作 项目四小结 同步自测题 项目五数控镗铣床 任务一项目导入 任务二数控镗铣床概述 任务三数控镗铣床的结构 项目五实训数控镗铣床操作面板的使用及基本操作 项目五小结 同步自测题 项目六加工中心 任务一项目导入 任务二加工中心概述 任务三立式加工中心 任务四卧式加工中心 项目六实训加工中心操作面板的使用及基本操作 项目六小结 同步自测题 项目七数控电火线切割机床 任务一项目导入 任务二数控电火花线切割加工概述 数 控 机 床任务三数控电火花线切割机床 项目七实训数控电火花线切割机床的使用及基本操作 项目七小结 同步自测题 学习领域三：综合项目 数控机床的综合知识项目八数控机床的应用 任务一项目导入 任务二数控机床的选型 任务三数控机床的安装与调试 任务四数控机床的验收 任务五数控机床的维护 项目八实训机床切削精度检验实训 项目八小结 同步自测题 附录数控机床常用机床组别、系列号及主参数 附录数控机床常用机构运动简图符号 附录数控机床维修工国家职业标准 参考文献 目录书书书书书书项目一数控机床综述随着微电子计算机技术的发展，数控系统的性能日趋完善，数控技术的应用领域日益扩大，世界先进制造业技术趋向成熟，数控加工技术在我国已进入普及阶段。而数控加工使用的设备 数控机床在使用上遍及制造业的绝大多数企业，在品种上除了所有的通用机床都实现了数控化之外，还有数控成型类机床，数控特种加工类机床及快速成型机床等。任务一项 目 导 入【本任务提示】数控机床是装备了数控系统的机床。数控机床适于加工形状复杂、精度要求高或是在普通机床难以加工的各类零件。当今数控机床已经广泛用于宇航、汽车、船舶、机床、轻工、纺织、电子、通用机械、工程机械等几乎所有的制造行业。数控机床是指应用了数控技术对其加工过程进行自动控制的机床，或者说是装备了数控系统的机床，也称做 机床。由于现代数控系统是通过计算机进行控制的，因此，将数控机床又称为 机床。经过数十年的努力，伴随着电子技术及计算机技术的发展，数控机床不断地更新换代，飞速向前发展。如今，数控机床已经广泛应用于宇航、汽车、船舶、机床、轻工、纺织、电子、通用机械、工程机械等几乎所有的制造行业。一、加工回转体零件导入如图所示为加工的回转体零件辊轮，毛坯为 圆棒料，零件上 圆弧面的表面粗糙度要求为，孔为级精度基准孔，其表面粗糙度要求为。采用普通卧式车床加工该零件，无法达到图纸上加工尺寸和精度的要求。而采用数控车床加工，是很容易达到加工要求的。本项目的任务是了解数控机床的组成、工作过程和特点。图回转体零件辊轮图二、加工模具类零件导入模具加工一般是单件小批量生产，而且加工面多为形状复杂的曲面。如图所示即为加工的模具，显然模具类的零件采用普通铣床难以完成加工，甚至无法加工。而选用数控铣床或加工中心，使模具加工难度大的问题迎刃而解。图模具类零件图数 控 机 床本项目的任务是在已经了解数控机床的组成、工作过程和特点的基础上，进一步了解数控机床的分类和数控机床的主要性能指标。三、加工箱体类零件导入箱体类零件一般都具有孔系或型腔及多个平面，如变速器箱体、机床主轴箱箱体、汽车发动机缸体、齿轮泵壳体等。箱体类零件的加工特点是工序多、加工精度要求高，需要铣床、镗床、钻床等多种类型的普通机床和多种类型的刀具、夹具，从零件的毛坯到合格的工件要经过多次安装、调整和加工。如图所示为蜗轮减速器箱体零件，需要加工上下、前后和左右六个面，垂直孔系，各面上的连接孔，两个倾斜面上的孔等，是典型的多面、多工序加工零件，采用具有回转体工作台的卧式加工中心，经两次安装可以完成除两个倾斜面上孔之外的所有加工内容。加工效率高，容易达到加工图纸上的加工精度要求，特别是单件小批量生产时，制造成本低。图蜗轮减速器的箱体零件图本项目的任务是了解从世界上第一台三坐标立式数控铣床的诞生，到数控机床已成为当今机床工业的主流产品及数控机床的应用技术在国内已进入普及阶段，数控机床所经历的发展过程和未来的发展趋势。任务二数控机床的组成和特点【本任务提示】数控机床主要由程序载体、人机交互装置、数控装置、伺服系统和机床本体五部分组成。数控机床具有适应范围广、生产准备周期短、工序高度集中、生产效率和加工精度高、能完成复杂型面的加工及有利于生产管理的现代化等优点。与普通机床相比，数控机床价格昂贵，养护与维修费用较高，要合理使用、妥善保管。项目一数控机床综述一、数控机床的组成数控机床是典型的机电一体化产品，主要由程序载体、人机交互装置、数控装置、伺服系统和机床本体五部分组成，如图所示。图数控机床的组成框图程序载体要对数控机床进行控制，就必须在人与数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物被称为程序载体，如穿孔带、磁带、磁盘等。在数控机床上加工零件，首先要对零件图样上的几何形状、尺寸和技术条件进行工艺分析，在此基础上确定加工顺序和走刀路线；确定主运动和进给运动的工艺参数；确定加工过程中的各种辅助操作，之后用标准格式和代码编制出工件的加工程序，再将加工程序存储到程序载体上。人机交互装置数控机床的操作人员要通过人机交互装置对数控系统进行操作和控制。键盘和显示器是不可缺少的人机交互装置，现代数控机床，可以利用机床上的显示屏及键盘以手动方式输入加工程序，或是对输入的加工程序进行编辑、修改和调试；也可以通过计算机用通信方式将自动编程产生的加工程序传送到数控装置。数控系统通过显示器显示机床运行状态、机床参数以及坐标轴位置等，高档的显示器还具备显示加工轨迹图形的功能。根据程序载体的不同形式，人机交互装置还可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控装置数控装置是数控机床的核心。数控装置主要由输入输出接口线路、控制器、运算器和存储器等组成，它接收输入装置送来的数字信息，经过控制软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，使设备按规定的动作执行。现在的 装置通常由一台通用或专用微型计算机构成。伺服系统伺服系统是数控机床的执行部分，其作用是把来自 装置的脉冲信号转换成机床的运动，使机床移动部件精确定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。每一个脉冲信号使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量（也叫最小设定单位），常用的脉冲当量为 脉冲。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服系统，数 控 机 床伺服系统的精度及动态响应决定了数控机床加工零件的表面质量和生产率。伺服系统一般包括驱动装置和执行机构两大部分，常用执行机构有步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机等。机床本体机床本体是数控机床的机械结构实体，主要包括主运动部件、进给运动部件（如工作台、刀架）、支承部件（如床身、立柱等），还有冷却、润滑、转位部件，如夹紧、换刀机械手等辅助装置。与普通机床相比，数控机床的整体布局、外观造型、传动机构、工具系统及操作机构等方面都发生了很大的变化。为了满足数控技术的要求和充分发挥数控机床的特点，归纳起来，包括以下