高速与多轴加工教学 第2章 高速于多轴加工机床结构认识
多轴加工
多轴加工技术数控加工技术作为现代机械制造技术的基础，使得机械制造过程发生了显著的变化。
现代数控加工技术与传统加工技术相比，无论在加工工艺，加工过程控制，还是加工设备与工艺装备等诸多方面均有显著不同。
我们熟悉的数控机床有XYZ三个直线坐标轴，多轴指在一台机床上至少具备第4轴。
通常所说的多轴数控加工是指4轴以上的数控加工，其中具有代表性的是5轴数控加工。
多轴数控加工能同时控制4个以上坐标轴的联动，将数控铣、数控镗、数控钻等功能组合在一起，工件在一次装夹后，可以对加工面进行铣、镗、钻等多工序加工，有效地避免了由于多次安装造成的定位误差，能缩短生产周期，提高加工精度。
随着模具制造技术的迅速发展，对加工中心的加工能力和加工效率提出了更高的要求，因此多轴数控加工技术得到了空前的发展。
随着数控技术的发展，多轴数控加工中心正在得到越来越为广泛的应用。
它们的最大优点就是使原本复杂零件的加工变的容易了许多，并且缩短了加工周期，提高了表面的加工质量。
产品质量的提高对产品性能要求提高，例如车灯模具：汽车大灯模具的精加工：用双转台五轴联动机床加工，由于大灯模具的特殊光学效果要求，用于反光的众多小曲面对加工的精度和光洁度都有非常高的指标要求，特别是光洁度，几乎要求达到镜面效果。
采用高速切削工艺装备及五轴联动机床用球铣刀切削出镜面的效果，就变得很容易，而过去的较为落后的加工工艺手段就几乎不可能实现。
采用五轴联动机床加工模具可以很快的完成模具加工，交货快，更好的保证模具的加工质量，使模具加工变得更加容易，并且使模具修改变得容易。
在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。
随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。
现代模具加工普遍使用球头铣刀来加工，球头铣刀在模具加工中带来好处非常明显，但是如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，这样底面的光洁度就很差，如果使用四、五轴联动机床加工技术加工模具，可以克服上述不足。
《CA6140普通车床结构剖析[精选]》
![《CA6140普通车床结构剖析[精选]》](https://img.taocdn.com/s3/m/7b467225ba0d4a7303763a7e.png)
《CA6140普通车床结构剖析[精选]》第一篇：ca6140普通车床结构剖析[精选]实验课教案实验名称：cＡ6140普通车床结构剖析实验学时：2实验班级：机制09-1机制09-1（专）实验时间：11-12-1学期第周节一、实验目的及要求：１、了解机床的用途，总体布局以及机床的主要技术性能；２、对照机床传动系统图，分析机床的传动路线；３、了解和分析机床主要零件的构造和工作原理。
二、设备及器材：cＡ6140普通车床三、环节安排及组织实施：讲解、示范、指导、总结布置作业。
四、预作报告：五、课后札记：六、讲稿及指导计划实验二cＡ6１４０普通车床结构剖析一、实验目的和要求１、了解机床的用途，总体布局以及机床的主要技术性能；２、对照机床传动系统图，分析机床的传动路线；３、了解和分析机床主要零件的构造和工作原理.二、车床简介1、车床的用途车床类机床。
能加工各种零件的回转表面。
内外圆柱面、圆锥面、成形回转表面和旋转体的端面，有的车床还能加工螺纹面及孔加工。
车床上使用工具。
主要是车刀、有些车床可用孔加工刀具，如钻头、扩孔钻及铰刀等，和螺纹刀具如丝锥、板牙等。
对车螺纹。
主轴的旋转和刀架的移动是两个分运动。
（主运动）对车圆柱面。
主轴的旋转和刀架移动是两个独立运动。
（主运动和进给运动）。
车床除了能实现表面成形运动外，还有一些不可缺少的辅助运动，如切入运动、退刀运动、有的车床还有刀架的横纵向的机动快移，重型车床还有尾架的机动快移。
2、车床的分类，在车床类机床中，按其用途和结构不同可分为：①卧式车床和落地车床②立式车床③转塔车床④单轴和多轴、自动和半自动车床⑤仿形车床和多刀车床⑥数控车床和车削中心3、卧式车床，能加工轴类、套类的用途和布局①用途、盘类和环类零件上的回转表面（内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转面）能加工端面、螺纹面;能加工孔（钻孔、扩孔、铰孔）和滚花.见下图②机床的布局。
机床的总体布局是指机床所有主要部件的位置的配置及相互关系。
数控机床及其维护第2章练习题答案
第2章思考与练习题答案1. 数控机床与普通机床相比，在机械传动和结构上有哪些特点？答案：（1）高刚度数控机床要在高速和重负荷条件下工作，因此，机床的床身、立柱、主轴、工作台、刀架等主要部件，均需具有很高的刚度，工作中应无变形或振动。
（2）高灵敏度数控机床通过数字信息来控制刀具与工件的相对运动，它要求在相当大的进给速度范围内都能达到较高的精度，因而运动部件应有较高的灵敏度。
（3）高抗震性数控机床的一些运动部件，除应具有高刚度、高灵敏度外，还应具有高抗振性，即在高速重切削情况下应无振动，以保证加工工件的高精度和高的表面质量。
特别要注意的是应避免切削时的谐振，因此对数控机床的动态特性提出更高的要求。
（4）热变形小机床的主轴、工作台、刀架等运动部件，在运动中常易产生热量，而工艺过程的自动化和精密加工的发展，对机床的加工精度和精度稳定性提出了越来越高的要求。
（6）可靠性机床在自动条件下工作，这就要求机床具有高可靠性，像在工作中动作频繁的刀库、换刀机构、工件交换装置等部件都具有自锁和互锁装置保证在长期工作中十分可靠。
2. 数控机床的主传动系统有哪些要求？答案：与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点：（1）转速高、功率大。
它能使数控机床进行高速、大功率切削，实现高效率加工。
随着涂层刀具、陶瓷刀具和超硬刀具的发展，数控机床切削速度也不断的提高。
（2）所选用的电机主要使用新型的交流伺服电动机，而不在采用普通的交流异步电动机或传统的直流调速电动机。
（3）变速范围大，可实现无级调速。
数控机床的主传动系统要求有较大的调速范围，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。
（4）具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪声低。
主传动件的制造精度与刚度高，耐磨性好；主轴组件采用精度高的轴承及合理的支承跨距，具有较高的固有频率，实现动平衡，保持合适的配合间隙并进行循环润滑。
（5）具有特有的刀具安装结构。
机械制造与自动化《教 案(项目一)》
教案90年代，基于erical Control Technology〕即采用数字控制的方法对某一工作实现自动控制的一技术。
数控机床：〔Numerical Control Machine Tools〕是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
数控系统：〔Numerical Control Machine Tools〕是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床3数控机床工作原理将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。
4数控机床的结构组成二、数控机床的分类与特点1按工艺用途分类：数控车床、数控铣床、数控加工中心、数控镗床、数控激光切割、数控电火花等等。
2按控制方式分类：点位控制、轮廓控制3按伺服系统分类：开环控制、闭环控制、半闭环控制4按功能水平分类：经济型、普及型、高级三、数控系统与插补原理1数控系统根本原理与结构：CNC系统主要功能包括：控制功能、准备功能、插补功能、进给功能、主轴功能、辅助功能。
数控系统硬件结构：单机系统、多机系统记，遇到疑问及时向老师请教。
学生听老师讲授根底知识，并认真做笔记，遇到疑问及时向老师请教。
2数控系统插补原理：插补原理〔插补方法〕：根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在轮廓的点之间，确定一些中间点的方法。
逐点比拟法插补步骤：逐点比拟法的直线插补过程，每走一步要进行以下四个步骤，具体如下：①偏差判别根据偏差值确定刀具相对加工直线的位置。
②坐标进给根据偏差判别的结果，决定控制沿哪个坐标进给一步，以接近直线。
③偏差计算计算新加工点相对直线的偏差，作为下一步偏差判别的依据。
④终点判别判断是否到达终点，未到达终点那么返回第一步，继续插补，到终点，那么停止本程序段的插补。
终点判别可采用两种方法：一是每走一步判断Xi-Xe≥0及Yi-Ye≥0是否成立，如成立，那么插补结束否那么继续。
中职金属切削加工基础教案：车床与车削加工(全7课时)
中等专业学校2023-2024-1教案教学内容2.卧式车床主要部件及其作用主轴箱（主轴变速箱）：支撑主轴，带动工件做主运动；通过齿轮组和拨叉配合，实现主轴变速；卡盘装在主轴上，起工件夹持作用。
交换齿轮箱（挂轮箱）：根据传动需要，将主轴箱的转动传递给进给箱。
进给箱（变速箱）：进给传动系统的变速机构；通过丝杠和光杠两条传动线，提供合适的进给运动。
溜板箱：接受光杠或丝杠传递的运动，通过相应机构，以实现刀架的纵向或横向运动。
刀架部分：由床鞍、中滑板、小滑板和刀架等组成；用于装夹车刀并带动车刀做纵向、横向等运动，使车刀完成工件表面的车削运动。
尾座：主要用来安装后顶尖，以支撑较长的工件；也可安装中心钻或钻头等床身：车床的大型基础部件，用于支撑和连接车床的各个部件，并保证各部件在工作时有准确的相对位置。
床脚：用以支撑、稳定床身和调节床身水平。
其他辅助装置：包括照明、冷却、防护、排屑等。
教学内容3.卧式车床的传动路线（以CA6140为例）（二）车床的加工范围和工艺特点1. 车床的加工范围车外圆车端面切断或车槽车孔车圆锥车螺纹2. 车削的工艺特点（1）车削适合于加工各种内、外回转表面。
（2）车刀结构简单，制造容易，刃磨及装拆方便，便于根据加工要求对刀具材料、几何参数进行合理选择。
中等专业学校2023-2024-1教案编号：备课组别机械组课程名称金属切削加工基础所在年级主备教师授课教师授课系部授课班级授课日期课题车床与车削加工（第二课时）教学目标知识目标：1.认识车床的种类和结构。
2.了解车床的工艺装备。
能力目标：1.培养创新意识、科技强国的爱国主义情怀。
重点 1.了解车床的工艺装备难点 1.了解车床的工艺装备教法举例引入、讲授法、多媒体演示、举例讲解、实例讲解教学设备一体机教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容步骤一：引入课题，上节课同学们了解了车床各部分的组成，那么车床的工艺装备又可以分为哪几类呢。
步骤二：一、车床的工艺装备（一）车床夹具教学内容二、车刀的种类1. 车刀的类型教学内容三、车刀的种类2. 常用车刀种类四、课堂巩固1. 接受光杠或丝杠传递的运动，操纵箱外手柄及按钮，通过快移机构驱动刀架部分以实现车刀的或运动。
《机床夹具设计》课件(6)
2024/8/25
夹具设计教学课件
17
2）钻套的尺寸、公差及材料
A、钻套导向孔的基本尺寸一般取刀具的最大极限尺寸， 采用基轴制间隙配合。
B、钻套的导向高度H＝1～2.5d（其中，d为钻套孔径）。 加工精度高或被加工孔径小时取较大值，反之取较小值。
C、排屑空间h越大，排屑越方便，但刀具的刚度和孔的加 工精度都会降低，一般根据工件的材料和精度来确定。
2024/8/25
夹具设计教学课件
62
2、铣床夹具的设计要点
（1）定位元件和夹紧装置的设计要点
定位元件：除遵循一般的设计原则外，布置时应尽量 使主要支承面积大些。工件加工部位呈悬臂状态时， 应采用辅助支承。
夹紧装置：应保证足够的夹紧力，并具有良好的自锁性 能，以防止夹紧机构因振动而松夹。施力的方向和作用 点要恰当，并尽量靠近加工表面，必要时设置辅助夹紧 机构，以提高夹紧刚度。
2024/8/25
夹具设计教学课件
38
固定式镗套
2024/8/25
夹具设计教学课件
39
2） 回转式镗套
镗套随镗杆一起转动，与镗杆之间 只有相对移动而无相对转动。这种镗套 大大减少了磨损，也不会因摩擦发热而 “卡死”。因此，它适合于高速镗孔。
2024/8/25
夹具设计教学课件
40
回转式镗套
2024/8/25
2024/8/25
夹具设计教学课件
46
（2）镗杆直径和轴向尺寸
镗杆直径d及长度L主要是根据所镗孔的直径D 及刀具截面尺寸B×B来确定。镗杆直径d应尽 可能大，其双导引部分的L/d≤10为宜；而悬伸 部分的L/d≤4～5，以使其有足够的刚度来保证 加工精度。
2024/8/25
《高速切削加工》课件
03 高速切削加工的关键技术
高速切削加工的刀具技术
刀具材料
01
高速切削加工需要使用高硬度、高耐磨性的刀具材料，如硬质
合金、陶瓷和金刚石等。
刀具涂层技术
02
涂层技术能够提高刀具表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系数，
提高切削效率。
刀具几何形状
03
高速切削加工需要采用特殊的刀具几何形状，如小前角、大后
角和短刀刃等，以减小切削力、切削热和刀具磨损。
在高速切削加工中，降低能耗、减少废弃 物排放和提高资源利用效率成为重要的发 展趋势，符合可持续发展的要求。
高速切削加工面临的挑战与对策
高温与热变形
高速切削加工过程中产生的高温可能导致 刀具磨损、工件热变形等问题，需采用新 型刀具材料、强化冷却技术等手段解决。
振动与稳定性
高速切削加工过程中的振动可能影响加工 精度和表面质量，应优化机床结构、提高 刚性和阻尼性能。
模具型腔加工
高速切削加工技术在模具制造业 中广泛应用于模具型腔的加工， 如注塑模、压铸模等，能够快速 准确地完成复杂型面的加工。
模具钢材料加工
高速切削加工技术能够高效地加 工各种模具钢材料，如H13、 SKD61等，提高加工效率，减少 热量的产生和材料的变形。
高速切削加工在航空航天制造业的应用
航空发动机制造
高速切削加工的工艺参数
1 2 3
切削速度
提高切削速度可以提高加工效率，但同时也需要 选择合适的刀具和材料，以避免刀具磨损和工件 热变形。
进给速度
进给速度的提高可以增加材料去除率，但过高的 进给速度可能导致刀具磨损和工件表面质量下降 。
切削深度
适当的切削深度可以提高加工效率，但过大的切 削深度可能导致刀具磨损和工件表面质量下降。
数控机床的基础知识介绍
第1章 绪 论教学提示：数控机床是采用数字控制技术对机床各移动部件相对运动进行控制的机床，它是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。
计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展，加速了数控机床的发展。
目前数控机床正朝着高速度、高精度、高工序集中度、高复合化和高可靠性等方向发展，同时其应用范围也越来越广泛。
教学要求：本章主要讲述数控机床的基本概念和特点、主要技术参数、分类以及技术与发展水平等。
本章内容是数控机床的基本知识和内容，要求学生理解并掌握数控机床的基本概念、组成与特点以及分类，了解其发展趋势和在先进制造技术中的作用。
1.1 概 述1.1.1 数控机床的定义数控即数字控制(Numerical Control ，NC)。
数控技术是指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机械设备进行控制的一门技术。
数控机床，简单的说，就是采用了数控技术的机床。
即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的刀具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。
实际上，数控机床就是一种具有数控系统的自动化机床。
所以说数控机床是最典型的机电一体化产品。
1.1.2 数控机床的组成及特点1. 数控机床的组成 数控机床主要由程序介质、数控装置、伺服系统、机床主体四部分组成，如图1.1所示。
图1.1 数控机床的组成机床数控技术其中，程序介质用于记载机床加工零件的全部信息。
如零件加工的工艺过程、工艺参数、位移数据、切削速度等。
常用的程序介质有磁带、磁盘等。
也有一些数控机床采用操作面板上的按钮和键盘将加工程序直接输入或通过串行接口将计算机上编写的加工程序输入到数控系统。
在计算机辅助设计与计算机辅助制造(CAD/CAM)集成系统中，加工程序可不需要任何载体而直接输入到数控系统。