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数控铣床如何确定零点并建立坐标系综述《资讯》

发布时间:2020-08-17 13:00:08 阅读: 来源:冷饮厂家

2019-03-19 20:41:47来源:贤集网 赵媛

数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的一种自动加工设备,两者的加工工艺基本相同,结构也有些相似。数控铣床有分为不带刀库和带刀库两大类。其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。数控铣床具有铣床、镗床、钻床的功能,使工序高度集中,在更换工件时只需调用存储于数控装置中的加工程序、装夹工具和调整刀具数据即可,因而大大缩短了生产周期,提高了生产效率。数控铣床分为六大部分,即床身、铣头、工作台、横向进给部分、升降台以及切削油冷却循环系统。对于数控铣床的知识,大家是否想要了解更多呢?下面贤集网小编来为大家介绍数控铣床如何确定零点并建立坐标系?减小切削振动的12种方法、主轴故障维修有哪些需要注意的?滚珠丝杠副发生故障如何维修?和加工中心到底有什么区别?数控铣床及其配件的选用方法。一起来看看吧!

数控铣床如何确定零点并建立坐标系?

一、数控铣床的零点

在数控铣床上建立工件的加工坐标系,是为了确定工件在加工坐标系中的准确位置,首先应该了解两个零点的概念,它们分别是机床坐标系原点和加工坐标系原点。

1、机床坐标系原点:

机床坐标系原点即机床的初始位置,是由机床制造商设置在机床上的一个固定基准位置点,通过限位开关或传感器来建立。作用是使机床与控制系统同步,建立测量机床运动的起始点。从实际意义上讲,机床零点是固定不变的,通常在机床的右上方。当机床启动后,机床必须执行返回到机床零点的固定循环程序即初始化程序,然后将机床参考点和机床原点之间的偏置值自动存储在机床控制单元MCU(Machine Control Unit)中。

2、加工坐标系原点:

对于数控编程和数控加工来说,还有一个重要的原点是程序原点,是编程员在进行数控编程时定义的几何基准点,并以此点作为加工坐标系的原点,即通常所说的工件原点。工件坐标系是零件进行数控编程时确定的加工坐标系。数控程序的刀位点位置和刀位矢量确定依赖于加工坐标系的位置,所以,在加工零件前必须确定加工坐标系或编程坐标系的准确位置。

二、数控铣床的坐标系

1、建立加工坐标系的步骤

为了在数控设备上加工零件,首先需要确定工件在机床上的位置,因此,必须建立一个与加工零件相关的坐标系,虽然数控设备的优势在于允许或者机床上、或者工件上、或者夹具上的任何位置都可以作为数控编程的零点而建立坐标系,但最佳的解决方案选择既简单又方便定位的位置,这样操作者通过按控制面板上的几个按钮就可以完成建立加工坐标系了。

具体操作可以简单的定义为以下几个步骤:

(1)根据数控编程坐标系或加工坐标系确定零件坐标系的位置和坐标轴的方向。

(2)利用零件和夹具上定位面建立加工坐标系。

(3)校正加工坐标系,通过校正加工坐标系,使建立的加工坐标系满足数控加工的要求。

2、建立加工坐标系的要素

几何元素点、线、面对找正和校正加工坐标系非常有用,一个关键的因素是可以确定零件和夹具上的特征位置,进而确定加工坐标系的位置。在实际操作中,零件和夹具上的定位面、定位孔等经常作为找正和校正加工坐标系的主要手段,这主要基于通过简单的几何运算就可以将机床坐标系和零件坐标系联系起来。

以下是建立加工坐标系的三个要素:

(1)确定坐标平面:选择和找正定位面确定工作平面的方向和位置。

(2)确定坐标轴方向:平移或旋转所测量的元素作为方向矢量确定加工坐标系的坐标轴方向,旋转元素需垂直于已找正的元素。这控制着轴线相对于工作平面的旋转定位。

(3)确定坐标系原点:作为定义X、Y、Z坐标轴的原点或零点。

数控铣床减小切削振动的12种方法

1、使用锋利的刀片来降低数控铣床的切削力。机夹刀片分为涂层与非涂层刀片,非涂层刀片通常比涂层刀片要锋利,因为刀片如果要涂层,就一定要进行刃口的钝化处理(ER处理),因为锋利的刃口将影响涂层在刃口部位的粘结强度。

2、当切深一定时,使用小的刀尖圆弧半径无疑可以降低切削力。特别是径向切削力,而径向切削力是使细长杆类刀具或工件产生振动的主要因索。无论是撞削还是铣削。在相同的切削深度时,刀尖圆弧半径越大。细长刀杆发生振动的倾向越大。

3、在切深可选择时.要避免切深等于刀尖圆弧半径。

4、对于细长刀杆的锐刀的键削,或者细长轴的外圆车削,使用90°主偏角的刀具有利于消振。无论是外圆车刀车削细长轴,还是细长刀杆的键刀幢孔,总是90°,主偏角的刀具产生的径向切削力最小。同时刀片刃口产生的轴向力最大。

5、对于细长杆的铣刀,圆刀片铣刀最有利于消振。铣刀与搅刀相反,主偏角越接近90°,径向切削力越大几刀杆振动越大。所以数控铣床在模具深孔型腔的面铣削加工中,通常选用45°主偏角铣刀,如果切深小于Imm。常采用圆刀片铣刀或球刀。

6、数控铣床使用细长杆立铣刀铣削深型腔时,常采用插铣方式。插铣就是刀具像钻头一样轴向进刀,当铣削深的型腔时.通常长杆的悬仲大于3倍的刀杆直径.我们推荐使用轴向进刀的插铣方式。但是立铣刀刀片刃口有一定宽度的径向切削刃.刀具供应商有技术资料证明该刀其在插铣时的最大吃刀宽度。

7、在薄壁工件的铣削加工中发生振动的原因完全来自于工件,这种工件被称为箱式或者碗式零件。由于振动来自于工件本身.那么在处理这类零件的铣削加工时,主要是以改善工件的夹持为主。

8、在内孔镗削时,刀片刃形角越小越好。这样副主偏角很大,副刃口与被加工面的颤动接触区小,颤动很难转为振动.副切削刃挤屑的机会也小。

9、若面铣刀采用疏齿不等距铣刀,则可减小铣削振动。这里“齿”是指刀片。同样直径的面铣刀(比如100mm)。如果它们的切削三要素相等,那么5个刀片的刀盘肯定比10个刀片的刀盘产生的铣削力小50%。

10、使用正前角和大后角的刀片。并配以轻快的断屑槽。这样的刀片在锉削或铣削中的切削楔人角最小,切削当然轻快。

11、调整切削参数。调整切削参数只对切削振动不严重的情况可能有效。一般的调整方法如下:降低刀具或者工件的回转速度,减小切深并提高刀具每转或者铣刀辱齿走刀量。在内螺纹的车削过程中若产生振动,可将完成螺纹车削的进刀步骤减少1一2刀。

12、合理安排走刀的工艺路径。合理安排走刀的工艺路径,对于铣削加工非常重要。铣削有顺铣和逆铣之分。传统的铣削理论中描述,使用逆铣有利于减少铣削振动,其实是指有利于抑制丝杠的间隙产生的振动。如今的铣削设备大都安装了滚珠或滚柱丝杠。所以逆铣消振的意义不大。无论是顺铣还是逆铣.只要铣削力的方向与工件的夹持方向一致,就有利于消除弯板类零件的振动。

数控铣床主轴故障维修有哪些需要注意的

数控铣床主轴故障的维修技巧,主轴故障的诊断方法一般采用直观法和振动法。在诊断前应仔细分析其机械结构,同时还应把各因素综合考虑。在维修技巧方面应注意以下几点:

1、注意零件的拆装顺序

主轴维修必须打开主轴箱,拆卸主轴部件。因为数控铣床的主轴结构复杂、零部件较多,拆下的零部件应按顺序编号,然后再逐件进行清洗、检测,更换失效零件。铣床主轴选择钛浩,品质保障,安装复原时,要遵循拆卸的反顺序。

2、拆卸用专用拔销器

主轴箱顶盖的拆卸要用拔销器。顶盖上面有两个定位销。定位销上端有拔销用的M5螺纹孔,一般用户没有专用拔销器,可自制一个的专用工具,在钢板上钻三个孔,中间一个为6mm的光孔,两边各有一个M6的螺纹孔。拔销时,6mm光孔对准定位销上的M5螺纹孔,旋上一个M5的螺钉,使螺钉压紧钢板。然后在钢板的两侧螺纹孔中分别旋人M6螺钉,均匀下旋把钢板抬起,钢板带动M5螺钉,从而把定位销拔出。

3、波形弹簧组装

主轴部件组装时,波形弹簧必须先恢复到拆卸前的压缩状态。这时用拉马压缩可能有困难,可制作专用工具完成压缩。

4、数控铣床主轴部件常见的故障与排除方法

数控铣床主轴的回转精度直接影响到工件的加工精度。主轴部件发生故障的主要形式是主轴发热、主轴运转时有噪声、主轴振动大或夹不住刀具等。产生以上故障的主要原因有主轴长期工作产生磨损、主轴切削负荷过大、主轴维护与润滑不良。数控铣床主轴部件常见的故障与排除方法见下表。

数控铣床滚珠丝杠副发生故障如何维修?

一、滚珠丝杠转动不灵活故障

某数控铣床的滚珠丝杠转动不灵活,工作时有爬行现象。经检查发现丝杠螺母轴线与导轨不平行。调节螺母的支座位置使之平行,则故障排除。滚珠丝杠转动不灵活故障原因及排除方法有以下几种:

(1)丝杠弯曲变形。排除方法:校直丝杠。

(2)丝杠与导轨不平行。排除方法:调整丝杠支座位置,使丝杠与导轨平行。

(3)轴向预加载荷太大。排除方法:调整轴向间隙和预加载荷。

(4)螺母轴线与导轨不平行。排除方法:调整螺母座的位置,使螺母轴线与导轨平行。

二、滚珠丝杠副的噪声故障

某数控铣床的滚珠丝杠工作时噪声大,拆卸检查后发现,丝杠支承轴承跑内圈,同时有两个滚珠破损,更换轴承后故障消除。滚珠丝杠副噪声大的故障原因及排除方法有以下五种:

(1)滚珠丝杠副滚珠有破损。排除方法:更换新滚珠。

(2)丝杠润滑不良。排除方法:改善润滑条件,使润滑油量充足。

(3)丝杠支承轴承可能破损。排除方法:更换破损轴承。

(4)电动机与丝杠联轴器松动。排除方法:拧紧联轴器锁紧螺钉。

(5)丝杠支承轴承的压盖压合情况不良。排除方法:调整轴承压盖,使其压紧轴承端面外滚道。

三、滚珠丝杠引起的工作台故障

某数控铣床,以自动或手动方式运行时,发现工作台Y轴方向位移过程中产生明显的机械抖动故障,故障发生时系统不报警,故障分析如下:

(1)因故障发生时系统不报警,同时观察CRT显示出来的Y轴位移脉冲数字量的变化速率均匀,故可排除系统软件参数与硬件控制电路的故障影响。

(2)因故障发生在Y轴方向,故可采用交换法判断故障部位,即利用数据伺服系统中那些电路参数及功能基本相同的控制忧PCB板(印制电路板)、功能模块、集成电路芯片、功率驱动板、电动机或其他零部件,按诊断维修要求,进行有序的相互交换、对比等方法,观察与测量数控机床工作台轴向运行情况的变化,尤其是故障的轴向转移变化情况,从而达到快速分析、判断与确定故障部位的方法。经交换法检查判断,故障部位在Y轴直流伺服电动机与丝杠传动链路一侧。

(3)脱开挠性联轴器后,可采用扳手转动滚珠丝杠进行手感检查。通过手感检查,可感觉到这种抖动故障的存在,且丝杠的全行程范围均有这种异常现象,故怀疑滚珠丝杠副及有关支承有问题。

(4)为区分机电故障,可拆开电动机与滚珠丝杠间的挠性联轴器,单独对电动机进行通电检查判断,这种通电检查要在手动方式下进行。检查结果表明,电动机运转时无振动现象,显然故障部位在机械传动链路内。

(5)将滚珠丝杠拆开检查,发现丝杠+Y方向的平面轴承有问题,在其轨道表面上呈现明显的压印痕迹。将损伤的轴承更换后,故障排除。

(6)故障分析。Y轴方向上平面轴承出现的压印痕迹,只有在受到丝杠的轴向冲击力时才有可能产生,对拆卸结果进行分析,故障只有在+Y轴方向发生超程时才可能产生。为防止上述故障再次发生,须仔细检查+Y轴方向上的减速、限位行程开关是否存在机械松动或电气失灵故障。

四、滚珠丝杠副的维护与保养

(1)轴向间隙的消除。滚珠丝杠副拆装后,为保证反向传动精度和轴向刚度,必须消除轴向间隙。双螺母滚珠丝杠副消除间隙的方法为,利用两个螺母的相对轴向位移,使两个滚珠螺母中的滚珠分别贴紧在螺纹滚道的两个相反的侧面上。用这种方法预紧消除轴向间隙时,应注意预紧力不宜过大,否则会使空载力矩增加,从而降低传动效率。

(2)滚珠丝杠副的润滑。可用润滑脂和润滑油润滑。润滑脂一般加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内,而润滑油则经过壳体上的油孔注入螺母的空间内。应每半年对滚珠丝杠上的润滑脂更换一次,清洗丝杠上的旧润滑脂,涂上新的润滑脂。用润滑油润滑的滚珠丝杠副,可在每次机床工作前加油一次。

(3)滚珠丝杠副的防护。滚珠丝杠副应避免灰尘或切屑、污物等进入。如果滚珠丝杠副在机床上外露,应采用防护罩封闭,如采用螺旋弹簧钢带套管、伸缩套管或折叠式套管等。安装时将防护罩的一端连接在滚珠螺母的端面,另一端固定在滚珠丝杠的支承座上。如果滚珠丝杠处于隐蔽的位置,则可采用密封圈防护,将密封圈装在螺母的两端。接触式密封圈防尘效果好,但因有接触压力,使摩擦力矩略有增加。非接触密封可避免摩擦力矩,但防尘效果稍差。工作时耍避免碰击防护装置,防护装置有损坏要及时更换。

(4)定期检查支承轴承。应定期检查丝杠支承与床身的连接是否松动,支承轴承是否损坏。如有问题应及时紧固松动部位并更换支承轴承。

数控铣床和加工中心到底有什么区别?

其实这两种加工设备主要有以下三个方面的区别:

一、最大的区别是是否带刀库

1、普通的数控铣床也是具有数控操作系统(例如日本发那科、德国西门子、中国华中或广数等),也具有三个进给轴和一个旋转主轴,他们的加工模式几何是一模一样的,而且也基本上可以实现相同的加工能力。

2、而他们最大的区别就是看该设备是否带刀库,加工中心其实就是带刀库的数控铣床,加工中心可以实现一次装夹而完成多道加工工序的干活,例如铣削加工,钻孔加工,攻丝加工等等,因为它可以实现刀具的自动跟换,而且在多工工序的持续加工过程中,操作者是不需要人工介入的,只要编制好程序,配置好刀具和相应的参数就可以了。而数控铣床则不然,数控铣床也可以实现一次装夹加工多道工序,不同的是,在工序的转换过程中,必须人工换刀,因此其加工过程是不连续,是多个程度的断续执行,这样的加工无论是在加工质量上,还是加工效率上,都较加工中心稍逊一筹。

所以你以后在看到一台设备的时候,你可以通过是否带刀库来很直白的判定其到底是一台数控铣床,还是一台加工中心,这就是一个黄金标准。

二、是否是全防护

1、其实这对于很多设备来说,并不是绝对的,很多数控铣床也逐渐的开始做成全防护的加工模式,当然也有很多老式的数控铣床采用依然是开放式的加工方式,或者是半防护的加工方式,这在一定程度上和当前的加工中心还是有一定的区别,当然这种区别不是绝对的(再次声明)。

2、其实这和设备的发展进程有很大的关系,在加工设备数控化的初级阶段,其实很多厂家是不太注重外观设计和安全防护的,基本上还是停留在对功能的诉求上,所以很多数控铣床都做成了开放式的形式,或者做的好的一点就是半开放的形式,这种数控铣床虽然在功能上并没有太大的缺陷,但是在加工的安全性和加工环境等方面还是存在很大的不足,例如加工产生的高温铁屑会飞溅到人的身上,对人体造成伤害,加工过程中用来冷却刀具的冷却液也会飞溅到操作者身上,弄脏操作者的衣服等等,所以虽然生产设备的研发的进步,特别是国外高端设备的入侵,我国加工设备的设计与制造也再朝着更人性化,更美观,更艺术化的道路上阔步迈进。

三、是否带自动排屑器

这个判定标准和上一个一样,都不是绝对的判定标准,也是基于加工设备发展的进程来评判的一个机动标准,究其原因也是因为以前的设备在研发上的一些后知后觉的功能上的取舍而造成的,很多新式的数控铣床,全防护和自动排屑器基本上都是标配了,和加工中心没有太大的区别。

但是对于那些老式的数控铣床,这个评判标准还是管用的,毕竟一个连防护都没有做好的设备,是无论如何也不敢去奢求什么自动排屑的。

数控铣床及其配件的选用方法

一、铣床设备的选用方法

(1)根据被加工零件的尺寸选用

规格较小的升降台式数控铣床,它最适宜中小零件的加工和复杂形面的轮廓铣削任务。规格较大的如龙门式铣床,用来解决大尺寸复杂零件的加工需要。

(2)根据加工零件的精度要求选用

我国已制定了数控铣床的精度标准,其中数控立式铣床升降台铣床已有专业标准。实际上机床出厂精度均有相当的储备量。因此从精度选择来看,一般的数控铣床即可满足大多数零件的加工需要。对于精度要求比较高的零件,则应考虑选用精密型的数控铣床。

(3)根据加工零件的加工特点来选择

对于加工部位是框形平面或不等高的各级台阶,那么选用点位直线系统的数控铣床即可。

如果加工部位是曲面轮廓,应根据曲面的几何形状决定选择两坐标联动和三坐标联动的系统。

也可根据零件加工要求,在一般的数控铣床的基础上,增加数控分度头或数控回转工作台,这时机床的系统为四坐标的数控系统,可以加工螺旋槽、叶片零件等。

(4)根据零件的批量或其他要求选择

对于大批量的用户可采用专用铣床。如果是中小批量而又是经常周期性重复投产的话,那么采用数控铣床是非常合适的,因为第一批量中准备好多工夹具、程序等可以存储起来重复使用。

二、根据被加工零件的几何形状选择刀具

(1) 加工曲面类零件时,为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切,而避免刀刃与工件轮廓发生干涉,一般采用球头刀,粗加工用两刃铣刀,半精加工和精加工用四刃铣刀。

(2) 铣大的平面时:为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度,一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀。

(3) 铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。

(4) 铣键槽时,为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀。

(5) 孔加工时,可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具。

三、专用切削油的选用

专用切削油是数控切削工艺必须采用的一种介质,在加工过程中主要起到润滑、冷却、清洗等作用。

(1)专用的切削油含有硫化极压抗磨添加剂成分,可以有效的保护刀具,提高工艺精度。

(2)专用的切削油与菜籽油、机械油、再生油相比,具有良好的稳定性,不会对设备、人体、环境产生危害。

(3)专用的切削油在粘度、闪点、倾点、导热性能等方面均通过严格的测试,以满足各种切削工艺需求。

上述是贤集网小编为大家讲解的数控铣床如何确定零点并建立坐标系?减小切削振动的12种方法、主轴故障维修有哪些需要注意的?滚珠丝杠副发生故障如何维修?和加工中心到底有什么区别?数控铣床及其配件的选用方法。希望这些知识能够帮助到大家!当然在这里小编还要提醒大家,在使用数控铣床的时候,尤其要注意对数控铣床刀库及换刀机械手进行维护,严禁把超重、超长的刀具装入刀库,以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生碰撞;经常检查刀库的回零位置是否正确,检查机床主轴回换刀点位置是否到位,并及时调整;开机时,应使刀库和机械手空运行,检查各部分工作是否正常,特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作;检查刀具在机械手上锁紧是否可靠,发现不正常应及时处理。

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