第二章加工设备自动化

1）主轴定向机构和C 轴
当在工件规定部位上铣槽、钻孔或要求主轴定向停止后以便装卸、检测工件时，车削中心必 须具有主轴定向停止或C 轴功能，即通过位置控制使主轴在不同角度上定位。主轴粗分度由主 轴电动机分度转动完成，位置编码器装在与主轴相关的位置，最终定位依靠主轴后端的齿式分 度盘和插销来完成,定位精度可达±0.1°,分度增量角一般为12°、15°等。如需要专门角度 可以更换齿盘装置（主轴分度盘）。C轴分度定位后，还要有夹紧机构，以防止主轴转位。
三、自动化加工设备的生产率分析与分类
1．生产率分析 当自动化加工设备连续生产时，加工一个工件的工作循环时间 是由切削时间和空程辅助时间组成
的，即
tg tg tq t f
（2-1）
因此，由工作循环时间所决定的生产率Q（件/min）：
Q1/tg1/(tqtf) （2-2）
显然，为了提高生产率，必须同时减少 和 。
切削加工生产率的提高更主要的与切削加工设备的自动化程度的提高关系更大（减少切削 加工辅助时间）。
一、车削加工自动化
车削加工主要是通过车刀对随主轴一起旋转的工件的相对运动来完成金属切削工作的一种 加工形式，其车削加工设备称之为车床，是所有机械加工设备中使用最早、应用最广和数量最 多的设备。车削加工自动化包括多个单元动作的自动化和工作循环的自动化，其发展方向主要 是数控车床、车削中心和车削柔性单元等。
C轴能控制主轴连续分度，同时与刀架的X 轴或Z轴联动来铣削各种曲线槽、车螺纹、车多边 形等，也可定向停车。
2）多主轴、双主轴和辅助主轴
tf
tq
tf tf
图2-1
t t 由此可见， 和 对机床生产率的影响是相互制约和相互促进的。当生产工艺发展到一定水
平，即工艺生产率K提高到一g定程度时f ，必须提高机床自动化程度，进一步减少空程辅助时间，促
使生产率不断提高。另一方面，在相对落后的工艺基础上实现机床自动化，生产率的提高是有限 的，为了取得良好的效果，应当在先进的工艺基础上实现机床自动化。
二、加工设备自动化的途径
加工设备自动化主要是指实现了机床加工循环自动化和实现了辅助工作自动化的加工设备。需要 实现自动化的主要内容有：
实现加工设备自动化的途径主要有以下几种：
1）对半自动加工设备通过配置自动上下料装置以实现加工设备的完全自动化； 2）对通用加工设备运用电气控制技术、数控技术等进行自动化改造； 3）根据加工工件的特点和工艺要求设计制造专用的自动化加工设备，如组合机床等； 4）采用数控加工设备，包括数控机床、加工中心等。
（3）车削中心
车削中心与数控卧式车床的区别在于：车削中心的转塔刀架上带有能使刀具旋转的动力刀座， 主轴具有按轮廓成形要求连续回转（不等速回转）运动和进行连续精确分度的C 轴功能，并能 与X轴或Z轴联动，数控卧式车床则无这些特点。
车削中心除具有数控车床的特点，还可以在此基础上发展出车磨中心、车铣中心等多工序复 合加工的机床，有的还可以完成数控激光加工。当车削中心的主轴具有C 轴功能时，主轴便能 够进行分度、定向，配合转塔刀架的动力刀座，则几乎所有的加工都可在一次装夹中完成。
①数控车床的主轴转速和进给速度高。
②数控车床具有高精度。
③数控车床能实现多种工序复合的全部加工。
④数控车床具有高柔性。
数控车床的类型主要有通用型、卡盘型、排刀型、双主轴型、棒料型以及一些专门化车床 等。现对其主要动作自动化作一简单介绍。
1）刀架系统 2）数控车床机内测量装置
①工件机内测量（图2-6b ） ②刀具机内测量（图2-8 ）
t t ①当 为某一定值时（例如 ），虽然减少切削时间（即增加K），
开始生产率Q 有f 较显著的增长，但往后由于 的比重相对f 增1 大，生产 率Q 的提高就愈来愈不显著了。
t ②如果进一步减少 ，则 愈小，增加K时生产率Q 的提高就愈显著。
③当切削时间 愈少时，减少 对提高生产率Q 的收效愈大。 f
（1）单轴自动车床 单轴自动车床能按一定程序自动完成工作循环，主要用于棒料、盘料加工。一般采用凸轮和 档块或数控系统自动控制刀架、主轴箱的运动和其他辅助运动。其主要类型有单轴纵切自动车 床、主轴箱固定型单轴自动车床、单轴转塔自动车床和单轴横切自动车床等几种类型。
（2）数控车床 数控车床的主要特点如下：
第二章加工设备自动化
1
2020/11/26
第一节 加工设备自动化概述
一、加工设备自动化的意义 加工设备工作过程自动化可以缩短辅助时间，改善工人的劳动条件和减轻工人的劳动强度。不仅如此， 单台加工设备的自动化能较好地满足零件加工过程中某个或几个工序的加工半自动化和自动化的需要， 为多机床管理创造了条件，是建立自动生产线和过渡到全盘自动化的必要前提，是机械制造业更进一 步向前发展的基础。因此，加工设备的自动化是零件整个机械加工工艺过程自动化的基本问题之一， 是机械制造厂实现零件加工自动化的基础。
tq
tf
t 为进一步分析减少 和 之间的相互关g 系，将t 式f （2-2）变换一下形式:
Q1/(tq
tf
) 1/tq 1tf /tq
Q K 1 Ktf
式中 K——理想的工艺生产率
K 1/ tq
ห้องสมุดไป่ตู้
（2-3）
t 以K为横坐标，Q为纵坐标，根据不同的 值，可将式（2-3）作曲线组，f 如图2-1所示。从图中可以看出：
第二节 切削加工自动化
切削加工是使用切削工具（包括刀具、磨具和磨料），在工具和工件的相对运动中，把工 件上多余的材料层切除成切屑，使工件获得规定的几何形状、精度和表面质量的加工方法。
切削加工有许多种分类方法，最常用的分类是按切削方法分为：车削、钻削、镗削、铣削、 刨削、插削、锯削、拉削、磨削、精整和光整加工等。
2．分类 随着科学技术的发展，加工过程自动化水平不断提高，使得生产率得到了很大的发展，先后开发了 适应不同生产率水平要求的自动化加工设备，主要有以下各类：
（1）全（半）自动单机 又分为单轴和多轴全（半）自动单机两类。 （2）组合机床 （3）自动线（Transfer Line——TL） （4）一般数控机床 （5）加工中心（MC） （6）柔性制造单元（FMC）