1.2數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)及其主要技術(shù)參數(shù)

(一)概念

數(shù)控：是數(shù)字控制（NumericalControl,NC）的一種方法的簡稱，是用數(shù)字信號對機(jī)床運(yùn)行及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。知識鏈接數(shù)控機(jī)床：用數(shù)字化信號對機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床按加工用途分類可分為數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控電火花成形機(jī)床、數(shù)控線切割機(jī)床和其他數(shù)控機(jī)床。數(shù)控銑床是主要采用銑削方式加工零件的數(shù)控機(jī)床，是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩者的加工工藝基本相同，結(jié)構(gòu)也有些相似，但數(shù)控銑床是靠程序控制的自動(dòng)加工機(jī)床，所以其結(jié)構(gòu)相比普通銑床有很大區(qū)別。它能夠進(jìn)行外形輪廓銑削、平面或曲面型腔銑削及三維復(fù)雜型面的銑削，如凸輪、模具、葉片等。另外，數(shù)控銑床還具有孔加工的功能，通過特定的功能指令可進(jìn)行一系列孔的加工，如鉆孔、鏜孔、擴(kuò)孔、鉸孔和攻螺紋等，如圖1-1所示。一、數(shù)控銑床組成和工作原理

圖1-1數(shù)控銑床及其加工的零件數(shù)控銑床（二）數(shù)控銑床的組成和工作原理1．組成數(shù)控銑床（加工中心）大體有數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、（刀庫和自動(dòng)換刀裝置）、檢測及其輔助裝置和機(jī)床本體組成。（1）數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，它由程序的輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置等組成，能完成信息的輸入、存儲(chǔ)、變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種功能。（2）伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它位于數(shù)控裝置和機(jī)床本體之間，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元（主要是速度控制）、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元（主要有速度控制和位置控制）、主軸電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。伺服系統(tǒng)接受數(shù)控裝置的指令信息，并按指令信息的要求控制執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移。指令信息是以脈沖信息體現(xiàn)的，每一脈沖使機(jī)床移動(dòng)部件產(chǎn)生的位移量叫脈沖當(dāng)量。（3）檢測裝置的作用是檢測速度和位移，并將信息反饋給數(shù)控裝置，以保證機(jī)床的加工精度。

（4）輔助裝置的作用是控制機(jī)床的各種輔助動(dòng)作，由液壓裝置、氣動(dòng)裝置、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、自動(dòng)清屑器等組成。潤滑裝置

氣動(dòng)裝置排屑裝置冷卻水泵（5）機(jī)床本體是機(jī)床的機(jī)械部分主要由床身、主軸箱、立柱、工作臺、導(dǎo)軌、滑板等支承部件、主運(yùn)動(dòng)部件和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行工作臺面與導(dǎo)軌立柱主軸部件2.工作原理在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，首先要按照零件圖的工藝要求，將零件圖上的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，也就是將刀具與工件的相對運(yùn)動(dòng)軌跡、加工過程中主軸速度和進(jìn)給速度的變換、切削液的開關(guān)、工件和刀具的交換等控制和操作，按規(guī)定的代碼和格式編寫成數(shù)控程序，然后通過介質(zhì)或機(jī)床面板手動(dòng)輸入到數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)則按照程序的要求，先進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算、處理，然后發(fā)出各種控制命令來驅(qū)動(dòng)機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使各坐標(biāo)軸、主軸及相關(guān)的輔助動(dòng)作相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)完成零件的加工，如圖1-3所示。零件圖樣CNC裝置加工程序伺服系統(tǒng)機(jī)床部件制成零件編制送入命令驅(qū)動(dòng)加工圖1-3數(shù)控機(jī)床工作原理圖二、數(shù)控銑床（加工中心）的分類和特點(diǎn)（一）數(shù)控銑床的分類和特點(diǎn)1．?dāng)?shù)控銑床的分類數(shù)控銑床是一種用途廣泛的數(shù)控機(jī)床，按照不同方法分為不同種類。（1）按主軸軸線位置方向分為：立式數(shù)控銑床、臥式數(shù)控銑床。（2）按加工功能分為：數(shù)控銑床、數(shù)控仿形銑床、數(shù)控齒輪銑床等。（3）按控制坐標(biāo)軸數(shù)分為：兩坐標(biāo)數(shù)控銑床、兩坐標(biāo)半數(shù)控銑床、三坐標(biāo)數(shù)控銑床等。（4）按伺服系統(tǒng)方式分為：半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)、開環(huán)伺服系統(tǒng)。

2．?dāng)?shù)控銑床的特點(diǎn)數(shù)控銑床最大的特點(diǎn)是高柔性，所謂“柔性”即靈活、通用、萬能，可以適用加工不同形狀的工件。數(shù)控銑床的高效率主要是數(shù)控銑床高柔性帶來的，一般不需要使用專用夾具工藝裝備，在更換工件時(shí)，只需要調(diào)用存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中的加工程序，裝夾工件和調(diào)整刀具數(shù)據(jù)即可，能大大縮短生產(chǎn)周期。數(shù)控銑床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量都是無級變速的，因此，有利于選擇最佳切削用量，具有快進(jìn)、快退、快速定位功能，可大大減少輔助時(shí)間。采用數(shù)控銑床比普通銑床可提高生產(chǎn)率3~5倍。對于復(fù)雜的成型面加工，生產(chǎn)率可提高十幾倍，甚至幾十倍。數(shù)控機(jī)床加工前經(jīng)調(diào)整好后，輸入程序并起動(dòng)，機(jī)床就能自動(dòng)連續(xù)地進(jìn)行加工，甚至加工結(jié)束。操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零件、刀具裝備、加工形態(tài)的觀測、零件的檢驗(yàn)等工作。這樣可極大的降低勞動(dòng)強(qiáng)度。操作者的勞動(dòng)趨于智力型工作。三、機(jī)床坐標(biāo)系

1．機(jī)床坐標(biāo)系的定義為了確定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方向和移動(dòng)距離，就要在機(jī)床上建立一個(gè)坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系就叫機(jī)床坐標(biāo)系，也叫標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系。2．機(jī)床坐標(biāo)系中的規(guī)定（1）永遠(yuǎn)假定刀具相對于靜止的工件而運(yùn)動(dòng)；（2）將增大工件和刀具間距離的方向確定為機(jī)床坐標(biāo)系的正方向；（3）數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系采用右手定則的笛卡兒坐標(biāo)系；右手笛卡兒坐標(biāo)系大拇指——為X軸的正方向；食指指——為Y軸的正方向；中指指——為Z軸的正方向；四指彎曲方向?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)軸A、B、C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

3．機(jī)床坐標(biāo)系的確定1）Z坐標(biāo)軸——與主軸軸線平行的坐標(biāo)軸。在鉆、鏜、銑加工中，鉆入或鏜入工件的方向?yàn)閆軸的負(fù)方向。2）X坐標(biāo)軸一般為水平方向，它垂直于Z軸且平行于工件的裝夾面。立式銑床：站在工作臺前，從刀具主軸向立柱看，水平向右的方向?yàn)閄軸的正方向。臥式銑床：從主軸向工件看（即從機(jī)床背面向工件看），向右方向?yàn)閄軸的正方向。3）Y坐標(biāo)軸垂直于X、Z坐標(biāo)軸，根據(jù)右手笛卡兒坐標(biāo)系來進(jìn)行判別。立式升降臺銑床臥式升降臺銑床四、機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)1．機(jī)床原點(diǎn)（機(jī)床零點(diǎn)）——是機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，一般設(shè)在刀具遠(yuǎn)離工件的極限點(diǎn)處，即坐標(biāo)正方向的極限點(diǎn)處。它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已設(shè)置好，一般情況下不允許用戶進(jìn)行更改。2．機(jī)床參考點(diǎn)

——是數(shù)控機(jī)床上一個(gè)特殊位置的點(diǎn)，機(jī)床參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)的距離由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定。其值可以是零，表示機(jī)床參考點(diǎn)和機(jī)床原點(diǎn)重合；如果其值不為零，則機(jī)床開機(jī)回零后顯示的機(jī)床坐標(biāo)系的值即是系統(tǒng)參數(shù)中設(shè)定的距離值。

開機(jī)回參考點(diǎn)的目的就是為了建立機(jī)床坐標(biāo)系，并確定機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。該坐標(biāo)系一經(jīng)建立，只要機(jī)床不斷電，將永遠(yuǎn)保持不變，并且不能通過編程對它進(jìn)行修改。五、工件坐標(biāo)系1．工件坐標(biāo)系的概念：針對某一工件，根據(jù)零件圖樣建立的坐標(biāo)系稱為工件坐標(biāo)系（也稱編程坐標(biāo)系）。2．工件坐標(biāo)系原點(diǎn)：指工件裝夾完成后，選擇工件上的某一點(diǎn)作為編程或工件加工的原點(diǎn)。3．工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的選擇原則：1）工件坐標(biāo)系原點(diǎn)應(yīng)選在零件圖的基準(zhǔn)尺寸上，以便于坐標(biāo)值的計(jì)算，減少錯(cuò)誤。2）工件坐標(biāo)系原點(diǎn)應(yīng)盡量選在精度較高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度。3）Z軸方向上的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，一般取在工件的上表面。4）當(dāng)工件對稱時(shí)，一般以工件的對稱中心作為XY平面的原點(diǎn)。5）當(dāng)工件不對稱時(shí)，一般取工件其中的一個(gè)垂直交角處作為工件原點(diǎn)。工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的選擇4．工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的設(shè)定實(shí)質(zhì)：就是在編程與加工之前讓數(shù)控系統(tǒng)知道工件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系中的具體位置。通過這種方法設(shè)定的工件坐標(biāo)系，只要不對其進(jìn)行修改、刪除操作，該工件坐標(biāo)系將永久保存，即使機(jī)床關(guān)機(jī)，其坐標(biāo)系也將保留。設(shè)定過程：找出裝夾后工件的編程坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的絕對坐標(biāo)值，將這些值