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。
内容包括：定位精度和重复定位精度；回转工作台的分度精度。作用：影响到加工精 度及其一致性， （6）其它参数。
内容包括：外形尺寸、重量。作用：影响到使用环境。
（3） 机床精度的选择 选择机床的精度等级应根据被加工工件关键部位的加工精度要求来确定，
3、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
2）按自动换刀装置分类 按自动换刀装置分类，通常可以分为四类：转塔头加工中心、刀库+主轴换 刀加工中心、刀库+机械手+主轴换刀加工中心、刀库+机械手+双主轴转塔 头加工中心等。
3）按加工中心完成功能特征分类 按功能特征分类，可分为镗铣、钻削和复合加工中心；按工艺用途可分
为镗铣加工中心、车削加工中心、钻削加工中心、攻螺纹加工中心及磨削 加工中心等。 4）按加工中心机械结构特征分类
按工作台种类分，加工中心工作台有各种结构，可分为单、双和多工作 台。 5）按主轴结构特征分类
按主轴结构特征分类，可分为单轴、双轴、三轴及可换主轴箱的加工中 心。
（2）加工中心的特点 加工中心作为一种高效多功能的数控机床，在现代生产中扮演着重要角
色。它可以自动连续的完成铣、钻、扩、铰、锪、攻螺纹等多工序加工，
适合于小型板类、盘类、壳体类、模具等零件的多品种小批量加工。它除 了具有数控机床的共同特点外，还具有其独特的特点。
1）工序集中； 2）强力切削； 3）对加工对象的实用性强； 4）加工生产率高； 5）快速定位； 6）减轻操作者的劳动强度； 7）随机换刀； 8）经济效益高； 9）有利于生产管理的现代化。
内容包括：外形尺寸、重量。作用：影响到使用环境。
（2）机床规格的选择 应根据被加工典型工件大小尺寸选用相应规格的数控机床。数控机床的
主要规格包括工作台尺寸、几个数控进给坐标的行程范围和主轴电动机功 率。选用合适的工作台尺寸保证工件在其上面能顺利装夹；选择合适的进 给坐标行程保证工件的加工尺寸在各坐标有效行程内。
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。
2、数控铣床组成结构 由图1.1.3可见，数控铣床一般由以下几个部分组成：
（1）数控系统 数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。主要由输入
装置、监视器、计算机数字控制系统、可编程控制器、各类输入／输出接口等组成。 （2）进给伺服系统
数控铣床一般有多个进给方向的运动控制，如前后、左右、上下方向的运动。各 方向进给运动的机械执行部件都配有一套伺服驱动系统。
任务一 数控铣床及加工中心的产生发展和分类
任务导入：数控铣床及加工中心的介绍、发展和分类。
一、数控铣床及加工中心介绍
1、数控铣床：
数控（NC）机床：采用数字化信号对机床的运动及加工过程进行控制的机 床，称为数控机床。
计算机数控(Computer numerical control)（CNC系统）：采用存储程序 的专用计算机来实现部分或全部基本数控功能，则称为计算机数控。
与护罩等附件干涉等一系列问题，而且还要考虑机床工作台的承载能力。 对机床的主要的技术参数认识是确定机床能否满足加工的重要依据。
Hale Waihona Puke 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
参数、精度参数、其它参数几个方面来认识。 （1）尺寸参数。
包括：工作台面积（长、宽）、承重；主轴端面到工作台的距离；交换工作台尺寸数
4、加工中心（Machining Center）：加工中心是一种集成化的数控加工 机床，是在数控铣床的发展基础上衍化而成的，它集铣削、钻削、铰削、 镗削及螺纹切削等工艺于一体，通常称镗铣类加工中心，习惯称加工中心。
（1）加工中心的分类 1）按照机床结构分类 按照机床结构分类，可分为立式、卧式、龙门式和万能加工中心。
一般来说，批量生产零件时，实际加工出的精度公差数值为机床定位精度 公差数值的1.5～2倍。数控铣床和加工中心按精度分为普通型和精密型， 其主要精度项目如表1-1-2所示。普通型CNC机床可批量加工IT8级精度的 工件；精密型CNC铣床和加工中心加工精度可达IT5～6级，但对使用环境 要求较严格，以及要有恒温等工艺措施。 CNC铣床和加工中心的直线定位精度和重复定位精度综合反映了该轴各运 动元部件的综合精度。尤其是重复定位精度，它反映了该控制轴在全行程 内任意点定位稳定性，这是衡量该控制轴能否稳定可靠工作的基本指标。
（3）立、卧两用数控铣床
立、卧两用数控铣床的主轴方向可以变换，能达到在一台 机床上既可以进行立式加工、又可以进行卧式加工。立、卧两 用数控铣床的主轴方向的更换有手动与自动两种。采用数控万 能主轴头的立、卧两用数控铣床，其主轴头可以任意转换方向， 可以加工出与水平面呈各种不同角度的工件表面。当立、卧两 用数控铣床增加数控转盘后，就可以实现对工件的“五面加 工”，即除了工件与转盘贴面的定位面外，其他表面都可以在 一次安装中进行加工。因此，其加工性能非常优越。
数控铣床：也称作数控铣削机床，和镗铣加工中心不同是，它没有刀库及 自动换刀装置。
小型数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床，额定功率通常不是 很高，其工作台宽度多在400mm以下；规格较大的数控铣床，例如工作台 宽度在500mm以上的，其功能已向加工中心靠近，进而演变成柔性加工单 元。数控铣床能被CNC控制的坐标进给运动多为三坐标。
参数、精度参数、其它参数几个方面来认识。 （1）尺寸参数。
包括：工作台面积（长、宽）、承重；主轴端面到工作台的距离；交换工作台尺寸数
量及交换时间；作用：影响到加工工件的尺寸范围大小重量编程范围及刀具、工件、机 床之间的干涉。 （2）接口参数。
包括：工作台T型槽数；槽宽槽间距；主轴孔锥度、直径；最大刀具尺寸及重量；刀 具容量交换时间（加工中心）等。作用：影响到工件、刀具安装及加工适应性和效率。 （3）运动参数。
其中能两轴联动的机床，也称两轴半机床，即在X、Y、Z三个坐标轴中， 任意两轴可以联动，一般情况下，两轴半控制的数控铣床上只能用来加工 平面曲线的轮廓。
三坐标联动的数控铣床能进行X、Y、Z三个坐标轴联动加工，可以加工 空间曲面，目前以三坐标数控立式铣床为发展方向。对于有特殊要求的数 控铣床，还可以加一个数控分度头或数控回转工作台，即回转的A坐标或C 坐标，这种四坐标或者五坐标的数控铣床可用来加工螺旋槽、叶片等立体 曲面零件。
包括：各坐标行程及摆角范围；主轴转速范围；各坐标快速进给速度、切削进给速度 范围。作用：响到加工性能及编程参数。 （4）动力参数。
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。
内容包括：定位精度和重复定位精度；回转工作台的分度精度。作用：影响到加工精 度及其一致性， （6）其它参数。
CNC铣床或加工中心的工作台面尺寸和三个直线坐标行程都有一定比 例关系，如机床的工作台为500mm×500mm，其X轴行程一般为700～ 800mm，Y轴为550～700mm，Z轴为500～600mm，因此工作台的大小 基本确定了加工空间的大小。
此外，选择数控机床时还应考虑工件与换刀空间的干涉及工作台回转时
DT450
450 350 450
机械规格
Y轴电机（KW） Z轴电机（KW）
控制器
DT450
1.1 1.1 FANUC
主轴端面至工作台（mm）
150～600
快速移动速率（m/min）
40/40/30
工作台尺寸（mm）
最大承重（kg） 主轴孔锥度规格 主轴转速（rpm） 主轴电机（KW） X轴电机（KW）
量及交换时间；作用：影响到加工工件的尺寸范围大小重量编程范围及刀具、工件、机 床之间的干涉。 （2）接口参数。
包括：工作台T型槽数；槽宽槽间距；主轴孔锥度、直径；最大刀具尺寸及重量；刀 具容量交换时间（加工中心）等。作用：影响到工件、刀具安装及加工适应性和效率。 （3）运动参数。
包括：各坐标行程及摆角范围；主轴转速范围；各坐标快速进给速度、切削进给速度 范围。作用：响到加工性能及编程参数。 （4）动力参数。
5、数控铣床及加工中心主要技术参数 数控铣床的主要技术参数包括工作台面积、各坐标轴行程、主轴转速范围、切
削进给速度范围、刀库容量、换刀时间、定位精度、重复定位精度等。表1-1-1为 DT450数控铣床及立式加工中心技术参数说明。
表1-1-1 数控铣床/DT450立式加工中心技术参数说明
机械规格 行程X轴（mm） 行程Y轴（mm） 行程Z轴（mm）
（3）主轴伺服系统 机床主轴的运动是旋转运动，随切削加工情形的变化，要求主轴转速能
够随之变化。现代数控机床要求主轴具有很高的转速和很宽的调速范围， 主轴的正反方向都可以实现转动和自动加减速，并且可以在最高速与最低 速间指令任意转速，属于无级调速方式。 （4）辅助装置
辅助装置主要包括液压控制系统、润滑装置、切削液装置、排屑装置、 工件夹紧放松机构、回转工作台、过载和保护装置等。 （5）机床主体
项目一 数控铣床及加工中心概述
学习目的： 1、了解数控铣床和加工中心的产生发展和分类； 2、理解数控铣床和加工中心基本工作原理； 3、掌握数控铣床及加工中心坐标系的确定；
技能要求： 1、熟悉数控铣床和加工中心的产生发展、分类特征； 2、理解数控铣床、加工中心基本工作原理； 3、熟练掌握数控铣床、加工中心坐标系的确定。
（2）卧式数控铣床 卧式数控铣床的主轴水平布置，为了扩大加工范围和使用功能，通常采用增加
数控转盘或万能数控转盘来实现4～5轴加工。这样不但工件侧面上的连续回转轮廓 可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，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角度的加工面摆成水平面来加工， 可以省去许多专用夹具或专用角度成型铣刀。对箱体类零件或在一次安装中需要改 变工位的工件来说，选择带数控转盘的卧式数控铣床进行加工是非常合适的。如图 1.1.2所示为卧式数控铣床。