-数控铣床和加工中心的组成与结构特点课件

1、数控铣床和加工中心的组成与结构特点工匠精神视频短片图片等工匠精神匠心铁魂 标清(270P).qlv数控铣床的组成与结构特点数控铣床是由普通铣床发展而来的一种数字控制机床，其加工能力很强，加工灵活，通用性强，数控铣床的最大特点是高柔性，即具有灵活、通用、万能性，可以加工不同形状的工件。1.数控铣床的用途数控铣床能够铣削加工各种平面、斜面轮廓和立体轮廓零件，如各种形状复杂的凸轮、样板、模具、叶片、螺旋桨等。此外，配上相应的刀具还可进行钻、扩、铰、锪、镗孔和攻螺纹等。图1.2数控铣床的组成1-X向导轨防护 2-Y轴伺服驱动 3-Z向导轨防护 4-立柱 5-冷却水箱 6-底座 7-Y向导轨防护 8-工

2、作台 9-十字滑台 10-X轴伺服驱动 11-操纵台 12-主轴箱 13-主轴总成 14-Z轴伺服驱动（1）铣床主体 铣床主体是数控铣床的机械部件，包括床身、主轴箱、工作台、进给机构等。（2）控制部分(CNC装置) 控制部分是数控铣床的控制核心，实际上是一台机床专用计算机，由印刷电路板、各种电器元件、监视器、键盘等组成。（3）驱动装置 驱动装置是数控铣床执行机构的驱动部件，包括主轴电动机、进给伺服电动机等。（4）辅助装置 辅助装置是指数控铣床的一些配套部件，包括液压和气动装置、冷却和润滑系统、排屑装置等。数控机床组成和工作原理 （1）数控机床组成数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CN

3、C单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。如下图是数控机床的组成框图。 图 数控机床的组成（2）工作原理使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序; 然后将加工程序输入到数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理、分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。3.数控铣床的主要结构特点数控铣床在结构上要比普通铣床复杂得多，与其他数控机床(如数控车床)相比，数控铣床在结构上有下列特点:（1）数控铣床的运动特征 为了将工件中各种复杂的形状轮

4、廓连续加工出来，必须控制刀具沿设定的直线、圆弧或空间的直线、圆弧轨迹运动。这就要求数控铣床的伺服系统能在多坐标方向同时协调动作并保持预定的相互关系，即要求机床能实现多坐标联动。 （2）数控铣床的主轴特性 在数控铣床的主轴套筒内一般都设有自动夹刀、退刀装置，能在数秒钟内完成装刀与卸刀，使换刀较为方便。 加工中心的组成 1.加工中心的用途加工中心(Machining Center)是在数控铣床的基础上发展而来的一种高度自动化的加工设备，它是一种带有刀库和自动换刀装置(ATC)的数控机床，又称为自动换刀数控机床或多工序数控机床。工件经一次装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择和更换刀具，自动改

5、变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能，连续地对工件各表面自动进行铣(车)、钻、扩、铰、镗、攻螺纹等多种工序的加工，适用于加工凸轮、箱体、支架、盖板、模具等各种复杂型面的零件。图1.4 加工中心的组成l-底座 2-立柱 3-X轴伺服驱动 4-Y轴伺服驱动 5-Z轴伺服驱动 6-十字滑台与工作台 7-操作箱 8-斗签式刀库 9-主轴 10-主轴箱 11-Z向防护罩 12-水箱 13-排屑装置 14-整体防护 15-电器柜 16-X向导轨防护 17-Y向导轨防护 18-气动与润滑3.加工中心的主要结构特点（1）具有刀库和自动换刀装置,加工中心是由数控系统控制机床自动更换刀具。

6、（2）加工中心一般带有自动分度回转工作台或可自动转角度的主轴箱，从而使工件在一次装夹后，自动完成多个平面或多个角度位置的多工序加工。（3）有的加工中心具有自适应控制功能，在加工过程中能随着加工条件的变化而自动调整最佳切削参数，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能，从而可得到更好的加工质量。【知识拓展】 数控机床坐标轴通常分两类：一类是直线坐标轴X、Y、Z,另一类是指分别围绕这些直线坐标轴旋转的A、B、C坐标轴。（1）二轴联动 主要用于数控车床加工曲线旋转面或数控铣床等加工曲线柱面。（2）二轴半联动 主要用于三轴以上控制的机床，其中二轴联动，另一个轴作周期性进给。（

7、3）三轴联动 一般分成两类，一类就是X、Y、Z三个直线坐标轴联动，比较多的用于数控铣床、加工中心等；另一类是除了同时控制X、Y、Z中的两个直线坐标轴外，还同时控制围绕其中某一直线坐标旋转的旋转坐标轴。如车削加工中心，它除了纵向(Z轴)、横向(X轴)两个直线坐标轴联动外，还需同时控制围绕Z轴旋转的主轴(C轴)联动。（4）四轴联动 同时控制X、Y、Z三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动。（5）五轴联动 除同时控制X、Y、Z三个直线坐标轴联动外，还同时控制围绕这些直线坐标轴旋转的A、B、C坐标轴中的两个旋转坐标轴，形成同时控制五个轴联动。这时刀具可以被定在空间的任意方向。数控铣床和加工中心的分类及主要

8、加工对象数控铣床的分类 数控铣床常见的类型主要有数控立式铣床、数控卧式铣床和数控龙门铣床等。1.数控立式铣床数控立式铣床主轴与机床工作台面垂直，一般采用固定式立柱结构，工作台不升降，主轴箱作上下运动，主轴中心线与立柱导轨面的距离不能太大，以保证机床的刚性。2.数控卧式铣床数控卧式铣床其主轴与机床工作台面平行。一般配有数控回转工作台，便于加工零件的不同侧面。目前单纯的数控卧式铣床现在已比较少。3.数控龙门铣床对于大尺寸的数控铣床，一般采用对称的双立柱结构龙门铣床，保证机床的整体刚性和强度，数控龙门铣床有工作台移动和龙门架移动两种形式，它适用于加工整体结构件零件、大型箱体零件和大型模具等。加工中心

9、的分类加工中心品种繁多，形态各异，分类方法有多种。按照换刀的形式可分为带刀库、机械手的加工中心、无机械手的加工中心和回转刀架式的加工中心。按其运动坐标数和控制坐标的联动数可分为三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动和六轴五联动加工中心等。常用分类方法是按机床结构分，一般可分为立式加工中心、卧式加工中心、龙门式加工中心和五面体加工中心。 1.立式加工中心 立式加工中心指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心，如图1.3所示为一种立式加工中心外形图。其结构形式多为固定立柱式，工作台为长方形，无分度回转功能，主要适合加工板材类、壳体类工件，也可用于模具加工。一般具有3个直线运动坐标，如果在工作台

10、上安装一个水平轴的数控回转台，还可加工螺旋线类零件。2.卧式加工中心卧式加工中心是指主轴轴心线为水平状态设置的加工中心，如图1.5所示。卧式加工中心一般具有35个运动坐标，常见的是3个直线运动坐标加一个回转运动坐标。 卧式加工中心 3.龙门式加工中心龙门式加工中心 4.五面体加工中心这类加工中心具有立式加工中心和卧式加工中心的功能，工件一次安装后能完成除安装面外的所有侧面和顶面等5个面的加工。但是由于复合加工中心存在结构复杂、造价高、占地面积大等缺点，所以它的生产和使用远不如其他类型的加工中心广泛，适于加工复杂箱体类零件和具有复杂曲线的工件，如螺旋桨叶片及各种复杂模具。数控铣床加工的主要对象根

11、据数控铣床的特点，从铣削加工角度考虑，适合数控铣削的主要加工对象有以下几类。1.平面轮廓零件这类零件的加工面平行或垂直于定位面，如各种盖板、凸轮以及飞机整体结构件中的框、肋等。平面类零件加工中简单，一般只需用三坐标数控铣床的两轴半坐标联动，就可以把它们加工出来。2.变斜角类零件加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角零件，变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周的瞬时接触为一条线。【相关链接】 变斜角零件多为飞机上的零件，如飞机上的整体梁、框、椽条和肋板等，如图1.7为飞机外形，图1.8所示为变斜角梁椽条，在第2肋到第5肋的斜角从310均匀变化为232，从第5肋到第8肋均匀变化为120，最后从第9肋到第12肋均匀变化为0。 波音737飞机外形 飞机变斜角梁椽条3.曲面类轮廓零件 加工面为空间曲面的零件如模具、叶片、螺旋桨等。曲面类零件不能展开为平面。加工时，铣刀与加工面始终为点接触，一般采用球头刀在三坐标数控铣床上加工。当曲面较复