数控铣床

浅谈数控铣床

摘要：本文首先阐述了数控铣床的基本概念及其它的基本结构，数控铣床形式多样，不同类型的数控铣床在组成上虽有所差别，但却有许多相似之处。其次分析了数控铣床的主要功能及其加工对象，通过差不，补偿等功能，数控铣床可以加工平面类零件和曲面类零件，文章的结尾给数控铣床作简单的分类。

概述

数控铣床引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。许多文献上给数控铣床作以下定义：数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机床。

数控铣床的基本结构

数控铣床形式多样，不同类型的数控铣床在组成上虽有所差别，但却有许多相似之处。下面以XK5040A型数控立式升降台铣床为例介绍其组成情况。

Ⅺ锯040A型数控立式升降台铣床配有Ⅳ四3MA数控系统，采用全数字交流伺服驱动。 该机床由6个主要部分组成．即床身部分，铣头部分，工作台部分，横进给部分，升降台部分，冷却、润滑部分。 (1)床身

床身内部布局合理，具有良好的刚性，底座上设有4个调节螺栓，便于机床进行水平调整，切削液储液褴设在机床座内部。 (2)铣头部分

铣头部分由有级(或无级)变速箱和铣头两个部件组成。铣头主轴支承在高精度轴承上．保证主轴具有高回转精度和良好的刚性；主轴装有快速换刀螺母，前端锥采用1$0505锥度；主轴采用机械无级变速，其调节范围宽，传动平稳，操作方便。刹车机构能使主轴迅速制动，可节省辅助时间，刹车时通过制动手柄撑开止动环使主轴立即制动。启动主电动机时，应注意松开主轴制动手柄。铣头部件还装有伺服电机、内齿带轮、滚珠丝杠副及主轴套简，它们形成垂直方向(z方向)进给传动链，使主轴作垂向直线运动。 (3)工作台

工作台与床鞍支承在升降台较宽的水平导轨上，工作台的纵向进给是由安装在工作台右端的伺服电机驱动的。通过内齿带轮带动精密滚珠丝杠剐，从而使工作台获得纵向进给。工作台左端装有手轮和刻度盘，以便进行手动操作。床鞍的纵横向导轨面均采用了TuRcllE B贴塑面，从而提高了导轨的耐磨性、运动的平稳性和精度的保持性，消除了低速爬行现象。 (4)升降台(横向进路部分)

升降台前方装有交流伺服电机．驱动床鞍作横向进给运动，其传动原理与工作台的纵向进给相同。此外．在横向滚珠丝杠前端还装有进给手轮，可实现手动进给。升降台左侧装有锁紧手柄，轴的前端装有长手柄，可带动锥齿轮及升降台丝杆旋转，从而获得升降台的升降运动。

(5)冷却与润滑装置

①冷却系统。机床的冷却系统是由冷却泵、出水管、回水管、开关及喷嘴等组成，冷却泵安装在机床底座的内腔里，冷却泵将切削液从底座内储液池打至出水管，然后经喷嘴喷出，对切削区进行冷却。

②润滑系统及方式。润滑系统是由手动润捐油泵、分油器、节流阀、油管等组成。机床采用周期润滑方式，用手动润滑油泵，通过分油器对主轴套筒、纵横向导轨及三向滚珠丝杆进行润滑，以提高机床的使用寿命。

数控铣床的主要功能及加工对象

功能：

不同档次的数控铣床的功能有较大的差别，但都应具备以下主要功能。 1、直线插补

完成数控铣削加工所应具备的最基本功能之一，可分为平面直线插补、空间直线插补、逼近直线插补等。 2、圆弧插补

完成数控铣削加工所应具备的最基本功能之一，可分为平面圆弧插补、逼近圆弧插补等。 3、固定循环

固定循环是指系统所作的固化的子程序，并通过各种参数适应不同的加工要求，主要用于实现一些具有典型性的需要多次重复的加工动作，如各种孔、内外螺纹、沟槽等的加工。使用固定循环可以有效地简化程序的编制。 4、刀具补偿

一般包括刀具半径补偿、刀具长度补偿、刀具空间位置补偿功能等。 刀具半径补偿——平面轮廓加工 刀具长度补偿——设置刀具长度 刀具空间位置补偿——曲面加工 5、镜向、旋转、缩放、平移

通过机床数控系统对加工程序进行上述处理，控制加工，从而简化程序编制。 6、自动加减速控制

该功能使机床在刀具改变运动方向时自动调整进给速度，保持正常而良好的加工状态，避免造成刀具变形、工件表面受损、加工过程速度不稳等情形。 7、数据输入输出及 DNC 功能

数控铣床一般通过 RS232C 接口进行数据的输入及输出，包括加工程序和机床参数等。当执行的加工程序超过存储空间时，就应当采用 DNC 加工，即外部计算机直接控制数控铣床进行加工。 8、子程序功能

对于需要多次重复的加工动作或加工区域，可以将其编成子程序，在主程序需要的时候调用它，并且可以实现子程序的多级嵌套，以简化程序的编写。 9、自诊断功能

自诊断是数控系统在运转中的自我诊断，它是数控系统的一项重要功能，对数控机床的维修具有重要的作用。

加工对象：

（1）平面类零件

- 1 -

平面类零件的特点表现在加工表面既可以平行水平面，又可以垂直于水平面，也可以与水平面的夹角成定角；目前在数控铣床上加工的绝大多数零件属于平面类零件，平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件，一般只需要用三坐标数控铣床的两轴联动或三轴联动即可加工。在加工过程中，加工面与数控刀具为面接触，粗、精加工都可采用立铣刀或圆鼻刀。

（2）曲面类零件

曲面类零件的特点是加工表面为空间曲面，在加工过程中，加工面与铣刀始终为点接触。表面精加工多采用球头铣刀进行。

数控铣床的分类

数控铣床可按通用铣床的分类方法分为以下3类： （1）数控立式铣床

数控立式铣床主轴轴线垂直于水平面，这种铣床占数控铣床的大多数，应用范围也最广。目前三坐标数控立式铣床占数控铣床的大多数，一般可进行三轴联动加工。

（2）卧式数控铣床

卧式数控铣床的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台或万能数控转台的方式来实现四轴和五轴联动加工。这样既可以加工工件侧面的连续回转轮廓，又可以实现在一次装夹中通过转台改变零件的加工位置也就是通常所说的工位，进行多个位置或工作面的加工。

（3）立卧两用转换铣床

这类铣床的主轴可以进行转换，可在同一台数控铣床上进行立式加工和卧式加工，同时具备立、卧式铣床的功能。

结束语

无论在数控设备的机械性能方面，还是在数控技术的智能化水平方面，我国都落后于发达国家。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，来提高制造能力和水平，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力。因此，我们要努力提高电主轴等高速部件的技术水平，加快数控设备与计算机的融合，制定自己的数控编程标准，等等。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术应成为我国加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

参考文献

1、杨学桐，李冬茹，何文立等/世纪数控机床技术发展战略研究［M］.北京：国家机械工业局，2000.

2、席文杰主编/最新数控机床加工工艺编程技术与维护维修实用手册[M].吉林：吉林电子出版社，2004.4.

3、梁训，王宣，周延佑/机床技术发展的新动向［J］.世界制造技术与装备市场，2001(3)：21-28.

4、方雄文/立式加工中心产品的发展趋势[J].制造技术与机床，2009.12.

- 2 -