第7章-数控诊修

1、 第第7章数控铣床概述章数控铣床概述7.1数控铣床的工艺范围数控铣床的工艺范围7.2数控铣床的分类数控铣床的分类7.3数控铣床的组成数控铣床的组成7.4数控铣床的布局数控铣床的布局7.5数控铣床的电路分析数控铣床的电路分析7.1数控铣床的工艺范围数控铣床的工艺范围数控铣床数控铣床 适合于各种箱体类和板类零件的加工。适合于各种箱体类和板类零件的加工。铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、锪及，也可以对零件进行钻、扩、铰、锪及螺纹加工等。螺纹加工等。机械结构机械结构

2、基础部件、主传动系统、进给传动系统；基础部件、主传动系统、进给传动系统； 实现工件回转、定位及辅助功能的实现工件回转、定位及辅助功能的装置和附件装置和附件，如液压、气，如液压、气动、冷却等系统和排屑、防护等装置；动、冷却等系统和排屑、防护等装置； 特殊功能特殊功能装置，如刀具破损监视、精度检测和监控装置，为装置，如刀具破损监视、精度检测和监控装置，为完成自动化控制功能的各种反馈信号装置及元件。完成自动化控制功能的各种反馈信号装置及元件。返回7.2 数控铣床的分类数控铣床的分类 按主轴布置形式分类按主轴布置形式分类 数控立式铣床、数控卧式铣床和数控龙门铣床等。数控立式铣床、数控卧式铣床和数控龙门

3、铣床等。）立式数控铣床）立式数控铣床可进行可进行三坐标联动三坐标联动加工，目前三坐标数控立式铣床加工，目前三坐标数控立式铣床占大多数。如占大多数。如图图7-1所示。所示。数控立式铣床主轴与机床工作台面垂直，工件装夹数控立式铣床主轴与机床工作台面垂直，工件装夹方便，加工时便于观察，但不便于排屑。一般采用方便，加工时便于观察，但不便于排屑。一般采用固定式立柱结构，工作台不升降。主轴箱做上下运固定式立柱结构，工作台不升降。主轴箱做上下运动，并通过立柱内的动，并通过立柱内的重锤平衡重锤平衡主轴箱的质量。为保主轴箱的质量。为保证机床的刚性，主轴中心线距立柱导轨面的距离不证机床的刚性，主轴中心线距立柱导轨

4、面的距离不能太大，因此，这种结构主要用于中小尺寸的数控能太大，因此，这种结构主要用于中小尺寸的数控铣床。铣床。下一页返回图图7-1立式数控铣床立式数控铣床返回7.2 数控铣床的分类数控铣床的分类机床主轴可以绕机床主轴可以绕 、坐标轴中其中一个或两个做数控、坐标轴中其中一个或两个做数控回转运动的称作回转运动的称作四坐标四坐标/五坐标五坐标数控立式铣床。数控立式铣床。机床控制的坐标轴越多，尤其是机床控制的坐标轴越多，尤其是联动的坐标轴联动的坐标轴越多，机床的越多，机床的功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。但机床结构更功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。但机床结构更加复杂，对数控系统的要求更

5、高，编程难度更大，设备的价加复杂，对数控系统的要求更高，编程难度更大，设备的价格也更高。格也更高。数控立式铣床可以附加数控立式铣床可以附加数控转盘数控转盘，采用，采用自动交换台自动交换台，增加，增加靠靠模装置模装置来扩大它的功能、加工范围及加工对象，进一步提高来扩大它的功能、加工范围及加工对象，进一步提高生产效率。生产效率。上一页 下一页返回7.2 数控铣床的分类数控铣床的分类）卧式数控铣床）卧式数控铣床卧式数控铣床主轴轴线平行于水平面。如卧式数控铣床主轴轴线平行于水平面。如图图7-2所示。所示。数控卧式铣床的主轴与机床工作台面平行，加工时不便于观数控卧式铣床的主轴与机床工作台面平行，加工时不

6、便于观察，但排屑顺畅。察，但排屑顺畅。为了扩大加工范围和扩充功能，一般配有为了扩大加工范围和扩充功能，一般配有数控回转工作台或数控回转工作台或万能数控转盘万能数控转盘来实现四坐标、五坐标加工，这样不但工件侧来实现四坐标、五坐标加工，这样不但工件侧面上的连续轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装过面上的连续轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装过程中，通过转盘改变工位，进行程中，通过转盘改变工位，进行 “四面加工四面加工”。上一页 下一页返回图图7-2卧式数控铣床卧式数控铣床返回7.2 数控铣床的分类数控铣床的分类尤其是万能数控转盘可以把工件上各种不同的角度或空间角尤其是万能数控转盘可以把工

7、件上各种不同的角度或空间角度的加工面度的加工面摆成水平摆成水平来加工，这样可以省去很多专用夹具或来加工，这样可以省去很多专用夹具或专用角度的成形铣刀。专用角度的成形铣刀。虽然卧式数控铣床在增加了数控转盘后很容易做到对工件进虽然卧式数控铣床在增加了数控转盘后很容易做到对工件进行行 “四面加工四面加工”。使其加工范围更加广泛。但从制造成本上。使其加工范围更加广泛。但从制造成本上考虑，单纯的考虑，单纯的数控卧式铣床现在已比较少数控卧式铣床现在已比较少，而多是在配备自，而多是在配备自动换刀装置动换刀装置 （）后成为卧式加工中心。（）后成为卧式加工中心。上一页 下一页返回7.2 数控铣床的分类数控铣床的

8、分类）数控龙门铣床）数控龙门铣床对于大尺寸的数控铣床，一般采用对于大尺寸的数控铣床，一般采用对称的双立柱结构对称的双立柱结构，以保，以保证机床的整体刚性和强度，这就是数控龙门铣床。如证机床的整体刚性和强度，这就是数控龙门铣床。如图图 7-3数控龙门铣床有工作台移动和龙门架移动两种形式。主要用数控龙门铣床有工作台移动和龙门架移动两种形式。主要用于大、中等尺寸，大、中等质量的各种于大、中等尺寸，大、中等质量的各种基础大件，板件、盘基础大件，板件、盘类件、壳体件和模具等类件、壳体件和模具等多品种零件的加工，工件一次装夹后多品种零件的加工，工件一次装夹后可自动高效、高精度的连续完成铣、钻、镗和铰等多种

9、工序可自动高效、高精度的连续完成铣、钻、镗和铰等多种工序的加工，适用于航空、重机、机车、造船、机床、印刷、轻的加工，适用于航空、重机、机车、造船、机床、印刷、轻纺和模具等制造行业。纺和模具等制造行业。上一页 下一页返回图图7-3数控龙门铣床数控龙门铣床返回7.2 数控铣床的分类数控铣床的分类按数控系统的功能分类按数控系统的功能分类分为经济型数控铣床、全功能数控铣床和高速数控铣床等。分为经济型数控铣床、全功能数控铣床和高速数控铣床等。）经济型数控铣床）经济型数控铣床经济型数控铣床一般采用经济型数控系统，如经济型数控铣床一般采用经济型数控系统，如等采用等采用开环控制开环控制，可以实现三坐标联动。，

10、可以实现三坐标联动。这种数控铣床成本较低，功能简单，加工精度不高，适用于这种数控铣床成本较低，功能简单，加工精度不高，适用于一般复杂零件的加工，一般有工作台升降式和床身式两种类一般复杂零件的加工，一般有工作台升降式和床身式两种类型。如型。如图图7-4 (a)所示。所示。上一页 下一页返回图图7-4数控铣床数控铣床(a)经济数控铣床经济数控铣床;(b)全功能数控铣床全功能数控铣床返回7.2 数控铣床的分类数控铣床的分类）全功能数控铣床）全功能数控铣床全功能数控铣床采用全功能数控铣床采用半闭环控制或闭环控制半闭环控制或闭环控制，其数控系统功能丰富，其数控系统功能丰富，一般可以实现一般可以实现四坐标

11、四坐标以上的联动，加工适应性强，以上的联动，加工适应性强，应用最广泛应用最广泛，如，如图图7-4 (b)所示。所示。）高速数控铣床）高速数控铣床高速铣削是数控加工的一个发展方向，技术已经比较成熟，已逐渐高速铣削是数控加工的一个发展方向，技术已经比较成熟，已逐渐得到广泛的应用。这种数控铣床采用全新的机床结构、功能部件和得到广泛的应用。这种数控铣床采用全新的机床结构、功能部件和功能强大的数控系统，并配以加工性能优越的刀具系统，加工时主功能强大的数控系统，并配以加工性能优越的刀具系统，加工时主轴转速一般在，切削进给速度可轴转速一般在，切削进给速度可达，可以对大面积的曲面进行高效率、高质达，可以对大面

12、积的曲面进行高效率、高质量的加工，如量的加工，如图图7-5所示。所示。上一页返回图图7-5高速数控铣床高速数控铣床返回7.3数控铣床的组成数控铣床的组成数控铣床组成数控铣床组成数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷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：却润滑系统等几大部分组成：（）主传动系统。由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴（）主传动系统。由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启动、停止等动作和转速均由数控系承等零件组成。主轴的启动、停止等动作和转速均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具进行切削。统控制，并通过装在主轴上

13、的刀具进行切削。（）进给伺服系统。由伺服电动机和进给执行机构组成，（）进给伺服系统。由伺服电动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，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。包括直线进给运动和旋转运动。下一页返回7.3数控铣床的组成数控铣床的组成（）控制系统。数控铣床运动控制的中心，执行（）控制系统。数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。数控加工程序控制机床进行加工。（）辅助装置。如液压、气动、润滑、冷却系统（）辅助装置。如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。和排屑、防护等装置。（）机床基础

14、件。通常是指底座、立柱、横梁等，（）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。它是整个机床的基础和框架。上一页 下一页返回7.3数控铣床的组成数控铣床的组成主传动系统的结构主传动系统的结构主传动系统包括主轴电动机、传动系统和主轴部件。由于主主传动系统包括主轴电动机、传动系统和主轴部件。由于主传动系统的变速功能一般采用传动系统的变速功能一般采用变频变频或或交流伺服交流伺服主轴电动机，主轴电动机，通过同步齿形带带动主轴旋转，对于功率较大的数控铣床，通过同步齿形带带动主轴旋转，对于功率较大的数控铣床，为了实现为了实现低速大转矩低速大转矩，有时加一级或二级或多级齿轮减速。，有时

15、加一级或二级或多级齿轮减速。对于经济型数控铣床的主传动系统，则采用普通电动机通过对于经济型数控铣床的主传动系统，则采用普通电动机通过带、塔轮、手动齿轮变速箱带动主轴旋转。通过改变电动带、塔轮、手动齿轮变速箱带动主轴旋转。通过改变电动机的接线形式和手动换挡方式进行有级变速。机的接线形式和手动换挡方式进行有级变速。上一页 下一页返回7.3数控铣床的组成数控铣床的组成进给传动系统的结构进给传动系统的结构进给传动系统是指将伺服电动机的旋转运动变为工作台直线进给传动系统是指将伺服电动机的旋转运动变为工作台直线运动的运动的整个机械传动链整个机械传动链，主要包括减速装置、丝杆螺母副及，主要包括减速装置、丝杆

16、螺母副及导向元件等。在数控铣床上，将回转运动与直线运动相互转导向元件等。在数控铣床上，将回转运动与直线运动相互转换的传动装置一般采用双螺母滚珠丝杆螺母副。换的传动装置一般采用双螺母滚珠丝杆螺母副。进给系统的进给系统的 、轴传动结构是伺服电动机固定在支承、轴传动结构是伺服电动机固定在支承座上，通过座上，通过弹性联轴器弹性联轴器带动滚珠丝杠旋转，从而使与工作台带动滚珠丝杠旋转，从而使与工作台联结螺母移动，实现联结螺母移动，实现 、轴的进给。、轴的进给。上一页返回7.4数控铣床的布局数控铣床的布局数控铣床布局数控铣床布局根据工件的根据工件的质量和尺寸质量和尺寸与布局的关系可以有种不同的布局与布局的关

17、系可以有种不同的布局方案：方案：（）工件进给运动的升降台铣床；（）工件进给运动的升降台铣床；（）铣头垂直进给运动的升降台铣床；（）铣头垂直进给运动的升降台铣床；（）工件一个方向进给运动的龙门式数控铣床；（）工件一个方向进给运动的龙门式数控铣床；（）铣头垂直进给运动的龙门式数控铣床。（）铣头垂直进给运动的龙门式数控铣床。下一页返回7.4数控铣床的布局数控铣床的布局运动的分配与部件的布局运动的分配与部件的布局需要对工件的需要对工件的顶面顶面进行加工，则铣床主轴应布局成立式的。进行加工，则铣床主轴应布局成立式的。需要对工件的多个需要对工件的多个侧面侧面进行加工，则主轴应布局成卧式的。进行加工，则主轴

18、应布局成卧式的。铣床的布局与结构性能铣床的布局与结构性能数控铣床的布局应能兼顾铣床有良好的数控铣床的布局应能兼顾铣床有良好的精度、刚度、抗振性精度、刚度、抗振性和热稳定性和热稳定性等结构性能。等结构性能。运动要求与加工功能相同的数控机床，结构的总体布局不同，运动要求与加工功能相同的数控机床，结构的总体布局不同，结构性能是有差异的。结构性能是有差异的。形床身布局的优点：刚性好。形床身布局的优点：刚性好。框式立柱布局的优点：热变形对加工精度的影响小。框式立柱布局的优点：热变形对加工精度的影响小。上一页返回7.5数控铣床的电路分析数控铣床的电路分析数控立式铣床简介数控立式铣床简介数控立式铣床如数控立

19、式铣床如图图7-6，数控系统采用，数控系统采用 ，图图7-6数控铣床该铣床是在装夹工件后进行连续铣削，适用于数控铣床该铣床是在装夹工件后进行连续铣削，适用于板件、盘件、模具等零件的铣削加工。机床的特点：板件、盘件、模具等零件的铣削加工。机床的特点：（）由于采用的是伺服主轴，并经同步齿形带传到主轴，（）由于采用的是伺服主轴，并经同步齿形带传到主轴，主轴转速恒功率范围宽，低转速的扭矩较大，机床的主要构主轴转速恒功率范围宽，低转速的扭矩较大，机床的主要构件刚度高，可进行强力切削，主轴系统进行了强力冷却，因件刚度高，可进行强力切削，主轴系统进行了强力冷却，因此，机床此，机床 运运 行行 时时 噪噪 声

20、声 低、振低、振 动动 小、热小、热 变形小。变形小。下一页返回图图7-6 VMC650数控铣床数控铣床返回7.5数控铣床的电路分析数控铣床的电路分析（）交流伺服电动机经联轴节和（）交流伺服电动机经联轴节和滚球丝杆副直联，使滚球丝杆副直联，使 、轴获得高速移动，由于机床、轴获得高速移动，由于机床基础件刚度高，导轨副均采用基础件刚度高，导轨副均采用直线滚动导轨副直线滚动导轨副，使高速进给，使高速进给时时振动小振动小，低速进给时，低速进给时无爬行无爬行，并且有很高的精度稳定性。，并且有很高的精度稳定性。（）全封闭式安全防护，机床外围采用了全封闭式安全防（）全封闭式安全防护，机床外围采用了全封闭式安

21、全防护罩，使加工过程中的冷却液和铁屑得到安全充分的回收。护罩，使加工过程中的冷却液和铁屑得到安全充分的回收。该防护罩又具有该防护罩又具有开门断电开门断电的功能，避免了工作者的意外伤害。的功能，避免了工作者的意外伤害。上一页 下一页返回7.5数控铣床的电路分析数控铣床的电路分析（）自动排屑功能可以大大减轻操作者的劳动强度。（）自动排屑功能可以大大减轻操作者的劳动强度。（）机床的主要规格及参数：（）机床的主要规格及参数：工作台面尺寸工作台面尺寸工作台形槽宽槽数工作台形槽宽槽数 工作台形槽距离工作台形槽距离 工作台左右行程工作台左右行程 （轴）（轴）工作台前后行程工作台前后行程 （轴）（轴）工作台上

22、下行程工作台上下行程 （轴）（轴）主轴端面与工作台面距离主轴端面与工作台面距离主轴锥孔主轴锥孔主轴转速主轴转速上一页 下一页返回7.5数控铣床的电路分析数控铣床的电路分析主轴驱动电动机主轴驱动电动机，带，带内置编码器内置编码器三坐标拖动电动机三坐标拖动电动机 ，额定扭矩：额定扭矩：.快速移动速度（、轴）快速移动速度（、轴）进给速度（、轴）进给速度（、轴）（）电源的要求：电压为（）电源的要求：电压为 ， ，相，最大电源容量：，相，最大电源容量：。上一页 下一页返回7.5数控铣床的电路分析数控铣床的电路分析数控铣床数控铣床在众多数控铣床中，有不少是采用在众多数控铣床中，有不少是采用 系统进行控制系

23、统进行控制的，本篇的的，本篇的 个情境以个情境以 系统为基础进行相关知系统为基础进行相关知识介绍，典型的数控铣床机型是以数控铣床为识介绍，典型的数控铣床机型是以数控铣床为例，该铣床采用的是例，该铣床采用的是 数控系统，驱动器采用的数控系统，驱动器采用的 .交流伺服驱动器，主轴电动机采用的是交流伺服驱动器，主轴电动机采用的是 的伺服主轴电动机，、轴采用的是的伺服主轴电动机，、轴采用的是 伺服电动机伺服电动机上一页 下一页返回7.5数控铣床的电路分析数控铣床的电路分析 伺服放大器采用电源模块、主轴模块、进给伺服模伺服放大器采用电源模块、主轴模块、进给伺服模块为一体，方便了安装与连接。块为一体，方便了安装与连接。交流伺服驱动器交流伺服驱动器的强的强电输出有：接口控制电输出有：接口控制主轴伺服电动机主轴伺服电动机，