数控铣床概述
数控铣床论文
数控铣床论文引言数控铣床作为一种高精度、高效率的金属加工设备，广泛应用于石油、汽车、航空航天等领域。
本论文将从数控铣床的原理和结构、加工过程的优势、发展趋势等方面进行探讨和分析。
一、数控铣床的原理和结构1.1 数控铣床的原理数控铣床是一种通过控制系统来实现铣削加工的设备。
它利用计算机控制系统来控制铣床的动作和加工过程，通过预先编程的方式输入加工参数和轨迹，在铣床上自动完成加工操作。
1.2 数控铣床的结构数控铣床的主要结构包括机床主体、数控系统、电动主轴、刀库、夹具等部件。
机床主体负责支撑和定位工件，数控系统负责控制整个加工过程，电动主轴则提供加工动力，刀库和夹具用于安装刀具和夹持工件。
二、数控铣床的加工过程优势2.1 高精度加工数控铣床利用了计算机的精确定位和控制能力，能够实现高精度的加工。
通过对加工参数的调整，可以控制铣削刀具的轨迹和进给速度，保证加工的精度和表面质量。
2.2 高效率加工相比传统的手动操作或普通铣床加工，数控铣床具有更高的加工效率。
它能够自动化地完成复杂的加工任务，并实现自动换刀、自动测量等功能，大大提高了加工效率。
2.3 灵活多样的加工方式数控铣床可以用于各种形状和精度要求不同的工件加工。
通过对加工程序的编程，可以实现不同形状的轮廓加工、孔加工、螺纹加工等。
同时，数控系统可以存储和调用多个加工程序，可以根据需求随时切换加工方式。
三、数控铣床的发展趋势3.1 智能化随着人工智能和物联网技术的发展，未来的数控铣床将更加智能化。
它可以通过传感器实时感知加工过程的状态，自动调整加工参数，提高加工效率和质量。
同时，智能化的数控铣床还可以与其他设备进行无线通信，实现生产流程的自动化控制。
3.2 高速化为了适应快节奏的现代生产需求，数控铣床的加工速度将会进一步提高。
高速切削技术的应用可以大幅度减少加工时间，提高生产效率。
同时，高速化还需要配备更强大的电动主轴和刀具系统，以确保加工质量和稳定性。
简述数控铣床的各部分组成及其功能
简述数控铣床的各部分组成及其功能
数控铣床是一种用于加工金属、塑料等材料的机床，它是通过计算机
程序控制刀具和工件的移动来实现精密加工的。
下面将详细介绍数控
铣床的各部分组成及其功能。
1. 机身：数控铣床的主体部分，通常由铸造或焊接而成。
它支撑着所
有其他组件，并提供了稳定的加工平台。
2. 工作台：位于机身上方，用于固定待加工的工件。
通常由T型槽和
螺纹孔组成，以便夹紧和固定不同形状和大小的工件。
3. 刀架：用于固定刀具并使其能够在三个方向上移动。
刀架通常由主轴、伸缩臂、升降装置和旋转装置等组成。
4. 主轴：负责驱动刀具旋转并提供加工力。
主轴通常由电机、变速器、轴承和冷却系统等组成。
5. 控制系统：负责编程、监测和控制整个加工过程。
它包括计算机、
数控系统、编程软件和操作面板等组件。
6. 切削液系统：用于冷却和润滑切削过程中的刀具和工件。
它通常由
泵、储液箱、喷嘴和管道等组成。
7. 夹具：用于夹紧工件以保持其稳定性。
夹具通常由夹具底座、夹紧块和螺栓等组成。
8. 传感器：用于测量加工过程中的各种参数，如位置、速度、力和温度等。
传感器通常包括编码器、位移传感器和压力传感器等。
总之，数控铣床是一种高精度的机床，它由多个部分组成，每个部分都有特定的功能，共同协作实现精密加工。
数控铣床简介
125~635mm 420mm 215~625mm
1~5000mm/min 15m/min
0.001mm 0.04mm 0.03mm 0.016mm
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1.4 数控铣床的主要规格参数
6. 控制系统 控制系统型号
系统分辨率 7. 电机容量 主轴电机 进给电机X、Y、Z向 机床电源 8. 外形尺寸 9. 机床重量
4. 辅助装置 ：主要指数控铣床的一些辅助配套部件，如手动换刀 时用的气动装置、加工冷却时用的冷却装置、冲屑时用的排屑装置等。
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1.2 数控铣床的组成和工作原理
✓ 1.2.2 数控铣床的基本工作原理
数控铣床的基本工作原理如图1-4所示。 根据被加工零件的图样、尺寸、材料及技术要求等内容进行工艺 分析如加工顺序、走刀路线、切削用量等，通过面板键盘输入或磁盘 读入等方法把加工程序输入到数控铣床的专用计算机（数控装置）中， 数控装置经过驱动电路控制和放大，使伺服电机转动，通过齿轮副(或 直接)经滚珠丝杠，驱动铣床工作台（X、Y轴）和Z方向（头架滑 板）。再与选定的主轴转速相配合。半闭环和闭环的数控机床检测反 馈装置可把测得的信息反馈给数控装置进行比较后再处理，最终完成 整个加工。加工结束机床自动停止。
1.1 数控铣床的结构特点和分类
✓ 1.1.1数控铣床的结构特点
以南通纵横国际机床股份公司的VM600（XK714B）床身型数控 铣床为例，该机床采用立式主轴、十字型床鞍工作台布局，结构十分 紧凑。
其主要结构特点如下： 1. 床身部分：它是整个机床的基础。床身底面通过调节螺栓和垫 铁与地面相连。调整调节螺栓可使机床工作台处于水平。床身上的Y 向矩形导轨连接床鞍，并使其沿导轨运动。 2. 立柱部分：安装于床身后部，上面设有Z向矩形导轨用于连接 铣头部件，并使其沿导轨作Z向进给运动。内部空间安放平衡锤，用 于平衡铣头部件重量，减少垂直方向滚珠丝杠的拉力。它是由铣头上 下移动经铣头上连接杆、套筒滚子链、链轮等带动而上下运动的。
第5章 数控铣床
5.1.2 XKA5750数控铣床的组成
机床外形如图5-3所示，图中1为底座，5为床身，工作台13由伺 服电动机15带动在升降滑座16上作纵向（X轴）左右移动；伺服电动 机2带动升降滑座16作垂直（Z轴） 上下移动；滑枕8作横向（y轴）进 给运动。用滑枕实现横向运动，可 获得较大的行程。机床主运动由交 流无级变速电动机驱动，万能铣头 9不仅可以将铣头主轴调整到立式 和卧式位置，而且还可以在前半球 面内使主轴中心线处于任意空间角 度。图5-3 XKA5750数控立式铣床
加工工件所需要的运动仅仅是相对运动，因此，对部件的运动分配可以 有多种方案。如图5-4所示，同是用于铣削加工的铣床，根据工件的重量和尺 寸的不同，可以有四种不同的布局方案。 图5-4a是加工工件较轻的升降 台铣床，由工件完成三个方向的进给 运动，分别由工作台、滑鞍和升降台 来实现。 当加工件较重或者尺寸较高时， 则不宜由升降台带着工件作垂直方向 的进给运动，而是改由铣头带着刀具 来完成垂直进给运动，如图8-21b所 示。这种布局方案，铣床的尺寸参数 即加工尺寸范围可以取得大一些。如 图5-4c所示的龙门式数控铣床，工作 台载着工件作一个方向上进给运动， 其他两个方向的进给运动由多个刀架 即铣头部件在立柱与横梁来完成。 图5-4 数控铣床总体布局示意图 当加工更大更重的工件时，由工件作进给运动，在结构上是难于实现的，因 此，采用如图5-4d所示的布局方案，全部进给运动均由铣头运动来完成，这 种布局形式可以减小铣床的结构尺寸和重量。
图5-1 典型平面零件
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类零件，如图5-2 所示的飞机变斜角梁缘条。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间接触为一条直线。加工这类零件最 好采用四坐标或五坐标数控铣床摆角加工，如果没有上述机床，也可以用 三坐标数控铣床上进行两轴半近似加工。
公共基础知识数控铣床基础知识概述
《数控铣床基础知识综合性概述》一、引言数控铣床作为现代制造业中不可或缺的关键设备，以其高精度、高效率和高自动化程度的特点，在机械加工、航空航天、汽车制造、模具加工等众多领域发挥着至关重要的作用。
了解数控铣床的基础知识，对于从事相关行业的技术人员和对现代制造技术感兴趣的人士来说，具有重要的现实意义。
本文将从数控铣床的基本概念、发展历程、核心理论、重要实践以及未来趋势等方面进行全面深入的阐述与分析。
二、数控铣床的基本概念（一）定义与组成数控铣床是一种通过数字控制技术实现自动化加工的机床。
它主要由机床本体、数控系统、驱动系统、辅助装置等部分组成。
机床本体包括床身、立柱、工作台、主轴箱等机械结构，为加工提供基础支撑和运动平台。
数控系统是数控铣床的核心控制部分，负责接收加工指令、进行数据处理和控制机床的运动。
驱动系统包括主轴驱动和进给驱动，分别实现主轴的旋转运动和工作台、刀具的进给运动。
辅助装置包括自动换刀装置、冷却系统、排屑系统等，为加工过程提供必要的辅助功能。
（二）工作原理数控铣床的工作原理是将加工零件的几何信息和工艺信息用数控代码表示，通过输入装置输入到数控系统中。
数控系统对这些代码进行处理和运算，生成控制信号，控制驱动系统使机床的各个运动部件按照预定的轨迹和速度进行运动，从而实现对零件的加工。
在加工过程中，数控系统还可以实时监测机床的运行状态，进行误差补偿和故障诊断，保证加工的精度和可靠性。
（三）分类1. 按控制方式分类可分为点位控制数控铣床、直线控制数控铣床和轮廓控制数控铣床。
点位控制数控铣床主要用于加工平面内的孔系，其运动轨迹是由各个定位点组成的。
直线控制数控铣床除了能控制两个坐标轴的联动外，还可以控制第三个坐标轴作直线运动，用于加工平面轮廓。
轮廓控制数控铣床能够对两个或两个以上的坐标轴进行联动控制，实现复杂曲面的加工。
2. 按主轴布局形式分类可分为立式数控铣床、卧式数控铣床和龙门式数控铣床。
数控铣床-加工中心的认识
伺服系统是数控铣床执行机构的驱动部件，主要包括主轴伺服系统和进给
伺服系统。它把来自数控装置的运动指令进行放大，驱动机床的运动部件，使 工作台按规定轨迹移动或准确定位。
（2）数控铣床/加工中心的工作原理 加工中心的基本工作原理如图1.6所示。根据被加工零件的图样、尺寸、材
料及技术要求等内容进行工艺分析，确定加工顺序、走刀路线、切削用量等， 把加工程序输入到数控装置中，经过驱动电路控制和放大，使伺服电机转动， 经滚珠丝杠驱动铣床工作台，最终完成整个加工。加工结束机床自动停止。
3.数控铣床加工范围与常用的刀具 （1）数控铣床的加工范围
1)平面类零件 平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工米昂与水平面的夹角为 一定值的零件，这类加工面可展开为平面。
1.数控铣床/加工中心的分类 （1）按控制轴数可分为： 1）三轴数控铣床（加工中心） 2）四轴数控铣床（加工中心） 3）五轴数控铣床（加工中心） （2）按主轴与工作台相对位置分类 1）立式加工中心 2）卧式加工中心
2.数控铣床的组成和工作原理 （1）数控铣床的组成
数控铣床与其他数控机床一样，由数控系统、伺服系统、机床本体三部分 组成。其中数控系统是核心部件。
项目
配分
刀具识别
50பைடு நூலகம்
机床面板识别
50
考核标准 能正确识别刀具的种类并说明其加工场合
能正确识别面板上的所有功能按键
得分
【复习与思考】
1.判断题。
（1）数控机床产生于1958年。（ ）
（2）二轴半的数控铣床是指具有二根半轴的数控铣床。（ ）
（3）加工中心不适宜加工箱体类零件。（ ）
简述数控铣床的基本组成
简述数控铣床的基本组成
数控铣床是一种能够以计算机控制对工件进行精密切削的机床。
其主要由以下几个部分组成：
1.床身：数控铣床的床身是整个机床的基础结构，用来承载和支撑各个部件。
2.主轴箱：主轴箱是数控铣床的重要组成部分，主要包括主轴、主轴箱壳体、主轴调速装置等。
3.工作台：工作台是数控铣床的工件安装和加工的平台，可以上下、左右、前后运动。
4.数控系统：数控系统是整个数控铣床的核心，用来控制刀具和工件之间的相对运动。
5.刀库：刀库是数控铣床用来存储刀具的位置，其根据需要可装配不同的刀具。
6.冷却系统：数控铣床加工时需要冷却液来冷却加工区域，散热和冷却切屑。
7.操作单元：数控铣床的操作单元由操作面板和控制柜组成，是操作者和数控系统之间的桥梁。
除了以上几个主要的组成部分外，数控铣床还包括电气系统、润滑系统、机床保护装置等部分，这些都对机床的性能和加工质量起到重要的作用。
数控铣床的操作技术概述
直柄和锥柄两种。立铣刀用于铣削平面、沟槽和台阶面。
• （2）端铣刀－刀齿分布在圆柱的柱面及一端面上。这种 铣刀主要用于铣平面 和台阶。
• （3）盘铣刀－这种铣刀除在圆柱面上有齿外，有的一个 端面上或两个端面上也有齿，分别称为单面刃盘铣刀、双 面刃盘铣刀、三面刃盘铣刀。圆柱面上刀齿交错倾斜的又 称为错齿盘铣刀。盘铣刀用于铣凹槽和台阶。
• ⑴背吃刀量（mm）的选择由加工余量确定，粗加工（ 10~80）时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功 率机床上，背吃刀量可达8～10mm，半精加工（1.25~10） 时，背吃刀量可取0.5～2mm
• 精加工（0.32~1.25）时，背吃刀量取0.2～0.4mm。 • 粗加工分多次进刀时应在第一、第二次的进给时的背次刀
• 3 切削用量的确定 • 铣削切削用量包括主轴转速、进给速度、背吃刀量和侧吃
刀量几个方面。切削用量选择正确与否对切削力、切削功 率、刀具磨损、加工质量及加工成本都有影响。数控加工 时选取切削用量的原则；就是在保证加工质量和刀具耐用 度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使加工 效率最高，加工成本最低。
有高精度，高性能。所以数控铣床加工对刀具要求更高， 数控加工用的刀具要有精度高、刚度好、耐用度高，尺寸 稳定，安装调整方便等方面的功能。合理地选择刀具结构 及几何参数。是选使数控铣刀时要特别注意的；
• 1）.面铣刀的选择 • 标准可转位面铣刀直径为φ16～φ630mm，应根据侧吃刀量
选择适当的铣刀直径，尽量包容工件整个加工宽度，以提 高加工精度和效率，减少相邻两次进给之间的接刀痕迹和 保证铣刀的耐用度。
• 二 数控铣床的主要功能 • 1.三坐标联动
第一章数控铣床数控铣床用途十分广泛，不仅可以加工各种平面、沟槽...
第一章数控铣床数控铣床用途十分广泛，不仅可以加工各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面和孔，而且还能加工各种平面曲线和空间曲线等复杂型面，适合于各种模具、凸轮、板类及箱体类零件的加工。
第一节数控铣床的分类数控铣床的分类方法与通用机床类似，通常可以分为立式数控铣床、卧式数控铣床、立卧两用数控铣床。
一、立式数控铣床立式数控铣床的应用范围在数控铣床中最为广泛。
立式数控铣床主要用于水平面内的型面加工，增加数控分度头后，可在圆柱表面加工曲线沟槽。
小型立式数控铣床与普通立式升降台铣床的工作原理相差不大，机床的工作台可以自由移动，但是升降台和主轴固定不动；中型立式数控铣床的工作台通常可以纵向和横向移动，主轴可沿垂直方向的溜板上下移动；大型立式数控铣床在设计过程中通常要考虑扩大行程、缩小占地面积以及刚性等技术上的问题，所以往往采用龙门架移动式，主轴可在龙门架的横向和垂向方向的溜板上移动，龙门架床身纵向移动。
从数控系统控制的坐标数量来分，立式数控铣床可分为2.5坐标数控立式铣床、3坐标数控立式铣床、4坐标数控立式铣床和5坐标数控立式铣床。
目前3坐标数控立式铣床应用最广，可进行3坐标联动加工。
部分机床3个坐标中只能进行任意2个坐标联动加工，通常这种机床成为2.5坐标数控立式铣床。
所谓4坐标数控立铣和5坐标数控立铣，是指机床除了3个坐标可以联动加工外，机床主轴还可以绕3个坐标轴中的一个或两个轴作摆角运动。
图1－1是一台3坐标数控立式铣床。
图1－1 三坐标数控立式铣床一般来说，机床控制的坐标轴越多，尤其是要求联动的坐标轴越多，机床的功能就越齐全，机床的加工范围和加工对象也就越广，但是与之对应的机床结构和数控系统更加复杂，编程难度更大，设备更加昂贵。
为了提高数控立铣的生产效率，通常可以采用自动交换工作台，这样的结构大大减少零件装卸的辅助工作时间。
除此之外，还可以通过附加数控转盘、增加靠模装置、采用气动或液压的多工位夹具等方法来提高数控立铣的生产效率。
电子课件-《数控铣床加工中心编程与操作(FANUC系统)(第二版)》-A0第一章 数控铣床加工中心编程基本知识
第一节 数控铣床/加工中心概述 二、 数控铣床 /加工中心的组成
数控铣床/加工中心的组成
第一节 数控铣床/加工中心概述
1. 程序载体 数控机床是按照程序载体上的数控程序运行的。 2. 输入装置 输入装置的作用是将程序载体内有关加工程序读入数控系统。 3. 数控系统 数控系统是数控机床的核心。它由输入装置、控制运算器和输出装置 等构成。 4. 伺服系统 伺服系统是数控机床的重要组成部分，它是数控系统和受控设备的联 系环节。
第三节 数控编程的基本知识
1. 图样分析 2. 确定加工工艺 3. 数值处理 4. 编写程序 5. 存储程序 6. 程序校验与试切
第三节 数控编程的基本知识
二、 程序编制的方法
1. 手工编程 对于几何形状简单、计算方便、轮廓由直线和圆弧组成的零件，一般 采用手工编程的方法编制加工程序。 2. 自动编程 对于几何形状复杂，轮廓外形由一些非圆曲线、曲面所组成，或者零 件的几何形状并不复杂但是程序编制的工作量很大，或者是需要进行复杂 的工艺及工序处理的零件，采用自动编程的方法。
第二节 数控铣床/加工中心的坐标系
如图所示，定位块被事先安装在机床上，水平边和竖直边分别与机床 坐标系的 X轴和Y 轴平行。对刀点位于定位块的左下角，相对于编程原点 的距离为δ1 和δ2。对刀点在机床坐标系中的位置可以通过对刀的方式获得， 即图中的 X1 值和Y1 值，此值为负值。因定位块的厚度尺寸δ1 和δ2 是已知 的，所以就可以间接计算出编程原点在机床坐标系中的坐标值为 (X1+δ1， Y1+δ2)。
数控铣床加工零件 a)汽车拨叉 b)塑料模具零件 c)电极
第一节 数控铣床/加工中心概述
2. 加工中心 加工中心是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效 率自动化机床。与数控铣床的最大区别在于具有自动交换加工刀具的能力。 (1)加工中心的分类 加工中心按主轴在空间所处的位置分为卧式加工中心和立式加工中心。
数控铣床及加工中心概述
700x320
150 BT40 10000 5.5 1.1
切削进给率（mm/min）
定位精度（mm） 重复定位精度（mm）
气压（kg/cm2） 刀库（选装）
机器重量（kg）
1-20000
±0.005/300 ±0.0025 ≥6
20（机械手） 2920
6、数控铣床及加工中心技术参数识读 数控铣床及加工中心主要技术参数识读可分成尺寸参数、接口参数、运动参数、动力
铣床主体是数控铣床的机械部件，包括床身、主轴箱、铣头、工作台、
进给机构等。与传统的普通铣床相比较，其整体布局、外观造型、传动机 构、工具系统等方面都发生了很大的变化。如：主传动及主轴部件具有传 递功率大、刚度高、抗振性好及热变形小等优点；进给传动件具有传动链 短、结构简单、传动精度高等特点；机床本身具有很高的动、静刚度；采 用全封闭罩壳。
数控铣床是一种用途广泛的机床，主要用于完成铣削平面加工或镗削加 工的数控机床，有立式、卧式及龙门铣3种。主轴在空间处于垂直状态的， 称为立式数控铣床；主轴在空间处于水平状态的，称为卧式数控铣床。主 轴可作垂直和水平转换的，称为立卧两用数控铣床。
（1）立式数控铣床
如图1.1.1所示为立式数控铣床。立式数控铣床是数控铣床中数量最多的一种， 应用范围最广。小型数控立式铣床的X、Y、Z方向的移动一般都由工作台完成，主 运动为主轴旋转，与普通立式升降台铣床相似。中型数控立铣的纵向和横向移动一 般由工作台完成，且工作台还可手动升降，主轴除完成主运动外，还能沿垂直方向 伸缩。大型数控立铣，由于需要考虑扩大行程、缩小占地面积、刚性等技术问题， 多采用龙门架沿床身作纵向移动，主轴在龙门架的横向与垂直溜板上运动。
内容包括：主轴电机功率；伺服电机额定转矩。作用：影响到切削负荷。 （5）精度参数。
第一章数控铣床概述
图1-1 数控铣床
图1-2 加工中心
第一节 数控铣床（加工中心）的组成和工作原理 一 、数控铣床（加工中心）的 数控铣床（加工中心）大体由输入装臵、数 控装臵、伺服系统、检测及其辅助装臵和机床本 体等组成。 1、输入装臵 数控程序编制后需要存储在一定的介质上， 按目前的控制介质大致分为纸介质和电磁介质， 相应地通过不同方法输入到数控装臵中去。纸带 输入方法，即在专用的纸带上穿孔，用不同孔的 位臵组成数控代码，再通过纸带阅读机将代表不 同含义的信息读入。手动输入是将数控程序通过 数控机床上的键盘输入，程序内容将存储在数控 系统的存储器内，使用时可以随时调用。
伺服系统接收数控装臵输出的各种信号，经 过分配、放大、转换等功能，驱动各运动部件， 完成零件的切削加工。 4、检测装臵 位臵检测、速度反馈装臵根据系统要求不断 测定运动部件的位臵或速度，转换成电信号传 输到数控装臵中，与目标信号进行比较、运算， 进行控制。 5、运动部件 由包括床身、主轴箱、工作台、进给机构等 组成的机械部件，伺服电机驱动运动部件运动， 完成工件与刀具之间的相对运动。
基础篇 数控铣床（加工中心）的编程 第一章 数控铣床（加工中心）概述
数控铣床是主要采用铣削方式加工零件的 数控机床，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、扩孔、铰孔、镗 孔和攻丝等，如图1-1所示。
第二节 数控铣床（加工中心）的分类和特点 数控机床加工与普通机床有着一定的区别： １）工序集中 数控机床一般带有可以自动换 刀的刀架、刀库，换刀过程由程序控制自动进行 ，因此，工序比较集中，减少机床占地面积，节 约厂房，同时减少或没有中间环节（如半成品的 中间检测、暂存搬运等），既省时间又省人力。 ２）自动化程度高 数控机床加工时，不需人 工控制刀具，自动化程度高，对操作工人的要求 降低。数控操作工在数控机床上加工出的零件比 普通工在传统机床上加工出的零件精度高，而且 省时、省力，降低了工人的劳动强度。
数控铣床实训指导书
数控铣床实训指导书为了帮助学生更好地理解和掌握数控铣床的相关知识和技术，掌握数控铣床的使用方法，促进实战能力的提升，特编写此数控铣床实训指导书。
一、数控铣床的基本知识1. 数控铣床概述数控铣床是一种通过计算机控制机床的加工方法，具有高效率、高精度、自动化程度高等优点。
数控铣床可以在铣床上进行各种几何图形的铣削、切割加工，广泛应用于机械加工行业，用于加工各种机零、模具、工具等零部件。
2. 数控铣床基本结构和工作原理数控铣床主要由铣床主体、数控设备和工件夹具三部分组成。
数控设备可以对机床进行操作和控制，以达到所需的加工效果。
数控铣床的工作原理是在工件旋转的基础上，通过铣头刀具的移动实现对工件的削离，从而形成所需形状的零件。
数控铣床的各种动作，如进给、进给速度、铣削深度和切削速度等都由计算机控制。
3. 数控铣床的加工能力数控铣床的加工能力是由机床的主要参数决定的。
数控铣床的加工能力包括加工精度、铣削范围、电主轴、主轴转速、铣削刀具切削力、稳定性、刚度等。
当我们进行加工时，要根据所需加工的零件结构特点来选择合适的数控铣床型号和参数。
二、数控铣床的使用方法 1. 编程数控铣床的使用过程中，编程是十分重要的，需要我们对机床性能以及所需要加工的工件进行了解。
数控程序是一项关键技术，编写好的程序可以帮助机床在加工时自动执行所需要的加工工序。
针对不同零件，我们需要编写不同的程序进行加工。
首先，我们要对要进行加工的工件进行尺寸测量和创造三维模型，然后编写程序，并在计算机上进行仿真，检查程序正确性和效果。
最后将所编好的程序保存到磁盘或U盘中，载入到数控机床中执行。
2. 刀具设定刀具的设定可以影响加工效率和加工质量。
在使用数控铣床加工时，需要根据所需加工零件的形状特征，选择合适的刀具。
不同的刀具可以实现不同的加工效果，如槽铣刀、球头铣刀、T型槽铣刀等。
刀具的设定方式有L型刀头设定、扩展臂式刀头设定、二维设定等，我们需要根据实际加工情况合理选择。
数控铣床的基本知识和特点
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：1.1.1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。
1.1.2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。
1.1.3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。
1.1.4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，将编好的加工程序输入到控制器。
控制器对加工程序处理后，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。
1.2.2 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。
数控铣床加工中心概述
程序段格式
1
2
3
4
5
6
7
8
顺 序 号
准 备 功 能
坐 标 字
进 给 功 能
主 轴 功 能
刀 具 功 能
辅 助 功 能
结 束 符 号
.
Fanuc数控系统
坐标系统
坐标系的确定原则
刀具相对于静止的工件而运动 标准坐标系的确定
右手笛卡尔直角坐标系
.
坐标轴的确定及步骤
Z轴——产生切削力的主轴轴线为Z轴，刀 具远离工件的方向为正。
自动编程适合于曲线轮廓、三维曲面、多轴加工的复 杂型面的零件的加工。
.
程序的基本结构
O1；
程序号
N10G54G17G40G49G90；
第一程序段
N20 M3 S300；第二程序段
N30 G0 Z30.0；
N40 X-60.0 Y0；
N50 Z5.0；
N60 G1 Z-5.0 F80；
N70 G1 G42 X-50.0 Y10.0 D1；
.
工艺特点
主要加工对象
立式数控铣床/加工中心一般适用于加工平面凸 轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及 模具的内、外形腔等。卧式数控铣床/加工中心 适用于加工箱体、泵体、壳体等零件。
.
加工工序的划分
刀具集中分序法 粗、精加工分序法 按加工部位分序法
.
加工路线的确定
1、尽量减少进、退刀时间和其它辅助时间。 2、铣削零件轮廓时，尽量采用顺铣(顺铣
.
编程坐标系的建立原则
编程零点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于 坐标值的计算，并减少错误和编程错误。
编程零点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。
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数控铣床概述图1-1 立式数控数控铣床概述一．数控铣床的工艺范围数控铣床(Numerical Control Milling Machine)适合于各种箱体类和板类零件的加工。
它的机械结构除基础部件外，还包括主传动系统和进给传动系统，实现工件回转、定位的装置和附件，实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、冷却等系统和排屑、防护等装置，特殊功能装置，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。
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，也可以对零件进行钻、扩、铰、锪及螺纹加工等。
二．数控铣床的分类1．按主轴布置形式分类按机床主轴的布置形式及机床的布局特点分类，可分为数控立式铣床、数控卧式铣床和数控龙门铣床等。
（1) 立式数控铣床一般可进行三坐标联动加工，目前三坐标数控立式铣床占大多数。
如图1-1所示，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，并通过立柱内的重锤平衡主轴箱的质量。
为保证机床的刚性，主轴中心线距立柱导轨面的距离不能太大，因此，这种结构主要用于中小尺寸的数控铣床。
此外，还有的机床主轴可以绕X 、Y 、Z 坐标轴中其中一个或两个做数控回转运动的四坐标和五坐标数控立式铣床。
通常，机床控制的坐标轴越多，尤其是要求联动的坐标轴越多，机床的功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。
但随之而来的就是机床结构更加复杂，对数控系的要求更高，编程难度更大，设备的价格也更高。
数控立式铣床也可以附加数控转盘，采用自动交换台，增加靠模装置来扩大它的功能、加工范围及加工对象，进一步提高生产效率。
（2) 卧式数控铣床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。
如图1-2所示，数控卧式铣床的主轴与机床工作台面平行，加工时不便于观察，但排屑顺畅。
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万能数控转盘来实现四坐标、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程中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”。
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度的加工面摆成水平来加工，这样可以省去很多专用夹具或专用角度的成形铣刀。
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“四面加工”。
使其加工范围更加广泛。
但从制造成本上考虑，单纯的数控卧式铣床现在已比较少，而多是在配备自动换刀装置(ATC)后成为卧式加工中心。
（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，以保证机床的整体刚性和强度，这就是数控龙门铣床。
如图1-3所示，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、中等质量的各种基础大件，板件、盘类件、壳体件和模具等多品种零件的加工，工件一次装夹后可自动高效、高精度的连续完成铣、钻、镗和铰等多种工序的加工，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。
图1-2卧式数控铣床图1-3 数控龙门铣床2．按数控系统的功能分类按数控系统的功能分类，数控铣床可分为经济型数控铣床、全功能数控铣床和高速数控铣床等。
（1）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SE.MENS802S等采用开环控制，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。
如图1-4(a)所示。
（2）全功能数控铣床全功能数控铣床采用半闭环控制或闭环控制，其数控系统功能丰富，一般可以实现四坐标以上的联动，加工适应性强，应用最广泛，如图1-4(b)所示。
(a) 经济型数控铣床 (b) 全功能数控铣床图1-4 数控铣床（3）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，加工时主轴转速一般在8000～40000r/min，切削进给速度可达10～30m/min，可以对大面积的曲面进行高效率、高质量的加工。
但目前这种机床价格昂贵，使用成本比较高。
三．数控铣床的组成1．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：(1)主传动系统由主轴箱、主轴电机、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统控制，并通过装在主轴上的刀具进行切削。
(2)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，包括直线进给运动和旋转运动。
(3)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。
(4)辅助装置如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。
(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。
2．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。
由于主传动系统的变速功能一般采用变频或交流伺服主轴电动机，通过同步齿形带带动主轴旋转，对于功率较大的数控铣床，为了实现低速大转矩，有时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V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。
主轴具有刀具自动锁紧和松开机构，用于固定主轴和刀具的连接。
由碟形弹簧、拉杆和气缸或液压缸组成。
主轴具有吹气功能，在刀具松开后，向主轴锥孔吹气，达到清洁锥孔的目的。
3．进给传动系统的结构进给系统即进给驱动装置，驱动装置是指将伺服电动机的旋转运动变为工作台直线运动的整个机械传动链，主要包括减速装置、丝杆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X、Y、Z轴传动结构是伺服电动机固定在支承座上，通过弹性联轴器带动滚珠丝杠旋转，从而使与工作台联结螺母移动，实现X、Y、Z轴的进给。
四．数控铣床的布局1．工件的重量和尺寸与布局的关系可以有四种不同的布局方案：(1) 工件进给运动的升降台铣床(2) 铣头垂直进给运动的升降台铣床(3) 工件一个方向进给运动的龙门式数控铣床(4) 铣头垂直进给运动的龙门式数控铣床2．运动的分配与部件的布局一般需要对工件的顶面进加工，则铣床主轴应布局成立式的。
一般需要对工件的多个侧面进行加工，则主轴应布局成卧式的。
3．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精度、刚度、抗振性和热稳定性等结构性能。
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，结构性能是有差异的。
T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五．数控铣床刀具数控铣床上所采用的刀具要根据被加工零件的材料、几何形状、表面质量要求、热处理状态、切削性能及加工余量等，选择刚性好、耐用度高的刀具。
1.铣刀类型选择根据被加工零件的几何形状,选择刀具的类型有：(1）加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀(2）铣大的平面时：为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀(3）铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀(4）铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀(5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具2.铣刀结构选择铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。
由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式，刀片定位元件的结构又有不同类型，因此铣刀的结构形式有多种，分类方法也较多。
选用时，主要可根据刀片排列方式。
刀片排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。
1）平装结构(刀片径向排列)平装结构铣刀的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片(刀片价格较低，可重磨)。
由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且在切削力方向上的硬质合金截面较小，故平装结构的铣刀一般用于轻型和中量型的铣削加工。
2)立装结构(刀片切向排列)立装结构铣刀的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。
虽然刀具零件较少，但刀体的加工难度较大，一般需用五坐标加工中心进行加工。
由于刀片采用切削力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大了容屑空间。
由于刀片切向安装，在切削力方向的硬质合金截面较大，因而可进行大切深、大走刀量切削，这种铣刀适用于重型和中量型的铣削加工。
六.数控铣床的电路分析1．VMC650数控立式铣床简介VMC650数控立式铣床如图1-5，数控系统采用FANUC Series0i Mate-MC，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：（1）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，机床运行时噪声低、震动小、热变形小。
图1-5 VMC650数控铣（2）交流伺服电机经联轴节和滚球丝杆副直联，使X、Y、Z轴获得高速移动，由于机床基础件刚度高，导轨副均采用直线滚动导轨副，使高速进给时震动小，低速进给时无爬行，并且有很高的精度稳定性。
图1-5 VMC650数控铣床（3）全封闭式安全防护，机床外围采用了全封闭式安全防护罩，使加工过程中的冷却液和铁屑得到安全充分的回收。
该防护罩又具有开门断电的功能，避免了工作者的意外伤害。
（4）自动排屑功能可以大大减轻操作者的劳动强度。
（5）机床的主要规格及参数：工作台面尺寸为： 420mmX800mm工作台T型槽宽X槽数 3-18H8工作台T型槽距离 100mm工作台左右行程（X轴） 650mm工作台前后行程（Y轴） 400mm工作台上下行程（z轴） 480mm主轴端面与工作台面距离 80～560mm主轴锥孔 BT40主轴转速 80～8000转/分主轴驱动电机 FANUC-βiI 6/10000，带内置编码器三坐标拖动电机 FANUC-βis 12/2000，额定扭矩：10.5N.M 2000转/分快速移动速度（X、Y、Z轴） 20000mm/min进给速度（X、Y、Z轴） 1～5000mm/min（6）电源的要求：电压为AC380V，+10%～—15%，50Hz±1Hz，3相，最大电源容量：15KVA（7）气源的要求：气源流量：300升/分，气源压力：0.5～1MPa（5～10公斤/厘米2）（8）环境的要求：数控系统中过高的或湿度可能引起控制机构的失灵，同样温度过低，会使气动装置的水受冻而损坏装置。