第一章数控铣床基本知识特点

1、第一章 数控铣床的基本知识和特点1.1 数控铣床的特性数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的 ,两者的加工工艺基 本相同 ,结构也有些相似 ,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床 , 所以其结构也与普通铣床有很大区别 .数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑 系统等几大部分组成：主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋 转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。 进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实 现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。 控制系统数控铣床运动控制的中心，执行数控加项目序控制机床进行加工。

2、 辅助装置如液压、气动、润 滑、冷却系统和排屑、防护等装置。 1.1.5 机 床基础件通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架。1.2数控铣床的工作原理1.2.1 根据零件形状、尺寸、精度和表面粗糙度等技术要求制定加工 工艺选择加工参数。通过手工编程或 利用CAM软件自动编程，将编 好的加项目序输入到控制器。控制器对加项目序处理后，向伺服装 置传送指令。伺服装置向伺服电机发出控制信号。主轴电机使刀具 旋转， X、Y 和 Z 向的伺服电机控制刀具和工件按一定的轨迹相对运 动 ， 从 而 实 现 工 件 的 切 削 数控铣床主要由床身、铣头、纵向工作台、横向床鞍、升降 台、电气控制系统

3、等组成。能够完成基本的铣削、镗削、钻削、攻 螺纹及自动工作循环等工作，可加工各种形状复杂的凸轮、样板及 模具零件等。数控铣床的床身固定在底座 上，用于安装和支承机床 各部件，控制台上有彩色液晶显示器、机床操作按钮和各种开关及 指示灯。纵向工作台、横向溜板安装在升降台上，通过纵向进给伺 服电机、横向进给伺服电机和垂直升降进给伺服电机的驱动，完成 X、Y、 Z 坐标的进给。电器柜安装在床身立柱的后面，其中装有电 器控制部分。数控铣床的性能指标1.2.3 点位控制功能 可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。1.2.4 连续轮廓控制功能 可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。刀具半径补偿功

4、能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的 实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。1.2.6 刀具度补偿功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整 的要求。1.2.7 比例及镜像加工功能比例功能可将编好的加项目序按指定比例改变坐标值来执行。 镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称， 那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通 过镜像加工来实现。1.2.8 旋转功能可将编好的加项目序在加工平面内旋转任意角度来执行。1.2.9 子程序调用功能有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将一 轮廓形状的加项目序作为子程序，在

5、需要的位置上重复调用，就可 以完成对该零件的加工。1.2.10 宏程序功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量 进行运算，使程序更具灵活性和方便性。1.3 数控铣床的坐标系铣床相对运动的规定在机床上，始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人 员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件 图样，确定机床的加工过程。132机床坐标系的规定标准机床坐标系中 X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔 直角坐标系决定。在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这

6、个坐标系被 称之为机床坐标系。例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动，女口图1所示。在数控加工中就应该用机床坐标系来描述，如图2所示。请按图2中按钮观察机床坐标系的相互关系。标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直 角坐标系决定：我_梯图i坐标系1、伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90度。则大拇指代表 X坐标，食指代表丫坐标，中指代表 Z坐标。2、大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为 丫坐标的正方向，中 指的指向为Z坐标的正方向。右手直角笛卡尔坐标系编程平面与坐标系3、围绕X、丫、Z坐标旋转的旋转坐标分别用 A B C表示，根据右手 螺旋定则，大拇指的指向

7、为 X、丫、Z坐标中任意一轴的正向，则其余四指的 旋转方向即为旋转坐标 A、B、C的正向。请按图1中按钮观察机床运动的方向4运动方向的规定增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。3坐标轴方向确定1.3.3 Z坐标Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴 线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。如果机床上有几个主轴，则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向为Z坐标方向；如果主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向；如果机床无主轴，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向。图3所示为数控车床的Z坐标。图2Z坐标系1.3.4 X坐标X坐标平行于工

8、件的装夹平面，一般在水平面内。如果工件做旋转运 动，则刀具离开工件的方向为 X坐标的正方向；如果刀具做旋转运动，则分为两种情况：1>Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方；2>Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。135 丫坐标在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据 X和Z坐标的方向，按照右 手直角坐标系来确定 丫坐标的方向。根据数控立式铣床结构图，试确定X、丫 Z直线坐标。(1>Z坐标：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正；(2>X坐标：Z坐标垂直，且刀具旋转，所以面对刀具主轴向立柱方向 看，向右为正；(3>Y坐

9、标：在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系来确定。1.4数控铣床的的特点及组成数控立式铣床立式数控铣床，主体部分主要由底座、立柱、鞍座、工作台、主轴箱等 部件组成，其中主体的五大件均采用高强度优质铸件且树脂砂造型，组织稳 定，确保整机有良好的刚性和精度的保持性。三轴导轨副均采用高频淬火及 贴塑导轨组合，保证机床运行精度、降低磨擦阻力及损耗，三轴传动系统由 精密滚珠丝杆及伺服系统电机构成，并配有自动润滑装置。机床三轴均采用不锈钢制导轨伸缩罩，防护性能好，整机全闭式护罩， 门窗更大，外观整齐美观，操作控制箱置于机床右前方，且可旋转，操作方 便。可进行各种铣削、镗孔、刚性攻丝等加工，且性价比高，是机械

10、制造行 业高质、高精、高效的理想设备。卧式数控铣床与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩 充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工。这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在 一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”。立卧两用数控铣床目前，这类数控铣床已不多见，因为这类铣床的主轴方向可以更换，能 达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，而同时具备 上述两类机床的功能，其使用范围更广，功能更全，选择加工对象的余地更 大，且给用户带来不少方便。特别是生产批量小，品种较多，又需要立、卧 两种方式加工

11、时，用户只需买一台这样的机床就行了。数控铣床按构造分类工作台升降式数控铣床这类数控铣床采用工作台移动、升降，而主轴不动的方式。小型数控铣床 一般米用此种方式。主轴头升降式数控铣床这类数控铣床采用工作台纵向和横向移动，且主轴沿垂向溜板上下运动； 主轴头升降式数控铣床在精度保持、承载重量、系统构成等方面具有很多优 点，已成为数控铣床的主流。龙门式数控铣床 这类数控铣床主轴可以在龙门架的横向与垂向溜板上运动，而龙门架则沿 床身作纵向运动。大型数控铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性 等技术上的问题，往往采用龙门架移动式。第二章数控机床的安装与调试一 . 数控机床的 安装方法1. 起吊和运输

12、机床的起吊和就位，应使用制造厂提供的专用起吊工具，不允许 采用其他方法进行。不需要专用起吊工具，应采用钢丝绳按照说 明书规定部位起吊和就位。2. 基础及位置 机床应安装在牢固的基础上，位置应远离振源；避免阳光照 射和热辐射；放置在干燥的地方，避免潮湿和气流的影响。机床 附近若有振源，在基础四周必须设置防振沟。3. 机床的安装 机床放置于基础上，应在自由状态下找平，然后将地脚螺栓均匀地锁紧。对于普通机床，水平仪读数不超过0.04/1000mm，对于高精度的机床，水平仪不超过 0.02 / 1000mm在测量安装精 度时，应在恒定温度下进行，测量工具需经一段定温时间后再使 用。机床安装时应竭力避免

13、使机床产生强迫变形的安装方法。机 床安装时不应随便拆下机床的某些部件，部件的拆卸可能导致机 床内应力的重要新分配，从而影响机床精度。4. 试运转前的准备机床几何精度检验合格后，需要对整机进行清理。用浸有清洗 剂的棉布或绸布，不得用棉纱或纱布。清洗掉机床出厂时为保护导 轨面和加工面而涂的防锈油或防锈漆。清洗机床外表面上的灰尘。 在各滑动面及工作面涂以机床规定使滑油。仔细检查机床各部位是否按要求加了油，冷却箱中是否加足冷 却液。机床液压站、自动间润滑装置的油是否到油位批示器规定的 部位。检查电气控制箱中各开关及元器件是否正常，各插装集成电路 板是否到位。通电启动集中润滑装轩，使各润滑部位及润滑油路

14、中充满润滑 油。做好机床各部件动作前的一切准备。二. 开机调试1. 通电前<1）按照说明书要求给需要加油部位加注油<2）检查机床的几何精度 <3）检查各部分连接油管、气管，以及电源是否正确2. 通电每一部分进行通电试车检查确认每部分都能正常工作情况，给 设备整体通电试车。3. 通电试车一般先用于手动车工作方式检查机床各项基本功能4. 机床状态选择一般置于INCC点动进给，并将速度置于最低档位四. 机床试运行为了全面检查机床功能及工作可靠性，数控机床在安装调试后应 在一定负载后空载下进行较长一段时间的自动运行考验。国家标准 GB9061-1988中规定，数控机床的自动运行考验时

15、间为16h,加工中心的自动运行考验时间为32h。在自动运行期间，不应发生除误操作所致的故障以外的任何故障，否则应重新调整后再从头进行运行 考验。第三章 数控系统的电气原理图介绍1 电源部分在本设计中照明灯的 AC24V电源和HNC-21的AC24V电源是各自独立的工作电流较大的电磁阀用DC24V电源与输出开关量如继电器伺服控制信号等用的 DC24 V电源也是各自独立的且中间用一个低通滤波器隔离开来总电源进线变压器输入端等处的抗干扰磁环和高压瓷片电容未在中表示出来图 1QF0 QF4 为三相空气开关 QF5 QF11 为单相空气开关KM1 KM4为三相交流接触器 RC1 RC3为三相阻容吸收器灭

16、弧器RC4RC7 为单相阻容吸收器灭弧器 KA1 KA10 为直流 24V 继电器 V1 V2V3 VZ 为续流二极管 YV1 YV2 YV3 YVZ 为电磁阀和 Z 轴电机抱 闸伺服电源宀U伺服变压黑4C3B0/M)TEfEM2SOIVllWil主轴qpi50M5. SETEU-11F液压电机RC6即2要阴*1懂祇灯恂般毡电 主軸議电破圧电机 赭卬电机假通鶴被画&F9AC24V lOOttAC39OVT53K110V25OTAC24V lOOffJJl22OV300WH -1- RC9F7控制变压器自初BC21<5RC3冷却电机数控装置HMC-21«C冷却电机开芙电即ACE20V/开餐电理AE220V/)10州DC2VSOffK2<VITLiQFllQF10AC25CV10124V1KA6kaJKAiaJKA6应阿抽初|R¥Z|pir敷控議置主釉童爛轟主轴换档阀 U眞松阀 主轴润滑阀£轴抱闸图1铣床数控系统电气原理图2继电器与输入输出开关量继电器主要是由输出开关量控制的，输入开关量主要是指进给装置、主轴装置、机床电气等部分的状态信息与报警信息。屯刼Mlm网服官电州開虑肝 f*10E允衣A40DP Cd*a2J SE1?1V K