1.2数控铣床的结构及其主要技术参数

(一)概念

数控：是数字控制（NumericalControl,NC）的一种方法的简称，是用数字信号对机床运行及加工过程进行控制的一种方法。知识链接数控机床：用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，或者说装备了数控系统的机床。数控机床按加工用途分类可分为数控铣床、加工中心、数控车床、数控钻床、数控电火花成形机床、数控线切割机床和其他数控机床。数控铣床是主要采用铣削方式加工零件的数控机床，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，所以其结构相比普通铣床有很大区别。它能够进行外形轮廓铣削、平面或曲面型腔铣削及三维复杂型面的铣削，如凸轮、模具、叶片等。另外，数控铣床还具有孔加工的功能，通过特定的功能指令可进行一系列孔的加工，如钻孔、镗孔、扩孔、铰孔和攻螺纹等，如图1-1所示。一、数控铣床组成和工作原理

图1-1数控铣床及其加工的零件数控铣床（二）数控铣床的组成和工作原理1．组成数控铣床（加工中心）大体有数控系统、伺服系统、（刀库和自动换刀装置）、检测及其辅助装置和机床本体组成。（1）数控系统是数控机床的核心，它由程序的输入/输出装置、数控装置等组成，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种功能。（2）伺服系统是数控机床的执行机构，它位于数控装置和机床本体之间，包括主轴驱动单元（主要是速度控制）、进给驱动单元（主要有速度控制和位置控制）、主轴电动机和进给电动机。伺服系统接受数控装置的指令信息，并按指令信息的要求控制执行部件的进给速度、方向和位移。指令信息是以脉冲信息体现的，每一脉冲使机床移动部件产生的位移量叫脉冲当量。（3）检测装置的作用是检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，以保证机床的加工精度。

（4）辅助装置的作用是控制机床的各种辅助动作，由液压装置、气动装置、冷却系统、润滑系统、自动清屑器等组成。润滑装置

气动装置排屑装置冷却水泵（5）机床本体是机床的机械部分主要由床身、主轴箱、立柱、工作台、导轨、滑板等支承部件、主运动部件和进给运动执行工作台面与导轨立柱主轴部件2.工作原理在数控机床上加工零件时，首先要按照零件图的工艺要求，将零件图上的几何信息和工艺信息数字化，也就是将刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程中主轴速度和进给速度的变换、切削液的开关、工件和刀具的交换等控制和操作，按规定的代码和格式编写成数控程序，然后通过介质或机床面板手动输入到数控系统，数控系统则按照程序的要求，先进行相应的运算、处理，然后发出各种控制命令来驱动机床的伺服系统或其他执行元件，使各坐标轴、主轴及相关的辅助动作相互协调，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工，如图1-3所示。零件图样CNC装置加工程序伺服系统机床部件制成零件编制送入命令驱动加工图1-3数控机床工作原理图二、数控铣床（加工中心）的分类和特点（一）数控铣床的分类和特点1．数控铣床的分类数控铣床是一种用途广泛的数控机床，按照不同方法分为不同种类。（1）按主轴轴线位置方向分为：立式数控铣床、卧式数控铣床。（2）按加工功能分为：数控铣床、数控仿形铣床、数控齿轮铣床等。（3）按控制坐标轴数分为：两坐标数控铣床、两坐标半数控铣床、三坐标数控铣床等。（4）按伺服系统方式分为：半闭环伺服系统、闭环伺服系统、开环伺服系统。

2．数控铣床的特点数控铣床最大的特点是高柔性，所谓“柔性”即灵活、通用、万能，可以适用加工不同形状的工件。数控铣床的高效率主要是数控铣床高柔性带来的，一般不需要使用专用夹具工艺装备，在更换工件时，只需要调用存储于计算机中的加工程序，装夹工件和调整刀具数据即可，能大大缩短生产周期。数控铣床的主轴转速和进给量都是无级变速的，因此，有利于选择最佳切削用量，具有快进、快退、快速定位功能，可大大减少辅助时间。采用数控铣床比普通铣床可提高生产率3~5倍。对于复杂的成型面加工，生产率可提高十几倍，甚至几十倍。数控机床加工前经调整好后，输入程序并起动，机床就能自动连续地进行加工，甚至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具装备、加工形态的观测、零件的检验等工作。这样可极大的降低劳动强度。操作者的劳动趋于智力型工作。三、机床坐标系

1．机床坐标系的定义为了确定机床的运动方向和移动距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫机床坐标系，也叫标准坐标系。2．机床坐标系中的规定（1）永远假定刀具相对于静止的工件而运动；（2）将增大工件和刀具间距离的方向确定为机床坐标系的正方向；（3）数控机床的坐标系采用右手定则的笛卡儿坐标系；右手笛卡儿坐标系大拇指——为X轴的正方向；食指指——为Y轴的正方向；中指指——为Z轴的正方向；四指弯曲方向为转动轴A、B、C轴的转动方向。

3．机床坐标系的确定1）Z坐标轴——与主轴轴线平行的坐标轴。在钻、镗、铣加工中，钻入或镗入工件的方向为Z轴的负方向。2）X坐标轴一般为水平方向，它垂直于Z轴且平行于工件的装夹面。立式铣床：站在工作台前，从刀具主轴向立柱看，水平向右的方向为X轴的正方向。卧式铣床：从主轴向工件看（即从机床背面向工件看），向右方向为X轴的正方向。3）Y坐标轴垂直于X、Z坐标轴，根据右手笛卡儿坐标系来进行判别。立式升降台铣床卧式升降台铣床四、机床原点和机床参考点1．机床原点（机床零点）——是机床上设置的一个固定点，一般设在刀具远离工件的极限点处，即坐标正方向的极限点处。它在机床装配、调试时就已设置好，一般情况下不允许用户进行更改。2．机床参考点

——是数控机床上一个特殊位置的点，机床参考点与机床原点的距离由系统参数设定。其值可以是零，表示机床参考点和机床原点重合；如果其值不为零，则机床开机回零后显示的机床坐标系的值即是系统参数中设定的距离值。

开机回参考点的目的就是为了建立机床坐标系，并确定机床坐标系的原点。该坐标系一经建立，只要机床不断电，将永远保持不变，并且不能通过编程对它进行修改。五、工件坐标系1．工件坐标系的概念：针对某一工件，根据零件图样建立的坐标系称为工件坐标系（也称编程坐标系）。2．工件坐标系原点：指工件装夹完成后，选择工件上的某一点作为编程或工件加工的原点。3．工件坐标系原点的选择原则：1）工件坐标系原点应选在零件图的基准尺寸上，以便于坐标值的计算，减少错误。2）工件坐标系原点应尽量选在精度较高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度。3）Z轴方向上的工件坐标系原点，一般取在工件的上表面。4）当工件对称时，一般以工件的对称中心作为XY平面的原点。5）当工件不对称时，一般取工件其中的一个垂直交角处作为工件原点。工件坐标系原点的选择4．工件坐标系原点的设定实质：就是在编程与加工之前让数控系统知道工件坐标系在机床坐标系中的具体位置。通过这种方法设定的工件坐标系，只要不对其进行修改、删除操作，该工件坐标系将永久保存，即使机床关机，其坐标系也将保留。设定过程：找出装夹后工件的编程坐标系原点在机床坐标系中的绝对坐标值，将这些值