数控铣削与加工技术 知识第1章 数控铣床概述.pptVIP

第1章 数控铣床概述 任务1 数控铣床工作原理及组成 阶段1 数控铣床的发展 普通机床是通过技术工人操作手轮移动刀架，使刀具沿正确的方向走刀到零件所加工的位置的。普通机床需要接受较长时间的专业培训并且具有一定操作技能的操作者在具备一定条件的环境下才能加工出高质量的零件。相对来说，普通设备的加工效率较低，成本较高。 数控铣床（见图1-1）是发展最早的一种数控机床，以主轴位于垂直方向的立式铣床居多，刀具做旋转的主运动，主轴上装刀具；工作台做进给运动，工件装于工作台上。在数控铣床上能够铣削各种平面曲线和立体曲面零件，在航天、军工、模具等行业得到了广泛的应用。当工作台完成纵向、横向和垂直3个方向的进给运动，主轴只做旋转运动时，机床属于升降台式铣床。 为提高刚度，目前多采用主轴既旋转，又随主轴箱做垂直升降的进给运动，工作台完成纵向、横向的进给运动，该机床称为工作台不升降铣床。在工作台不升降的立式数控铣床上加工平面凸轮零件时，只需要工作台沿纵、横两个坐标轴协调运动，刀具仅做旋转的主运动，这种加工过程属于两坐标联动控制，如图1-2（a）所示。当加工圆锥台零件时，依靠工作台纵、横两坐标协调运动完成圆周曲线的一圈加工后，再沿锥台高度方向将刀具提升一个高度ΔZ，接着改变圆的半径，当ΔZ很小、零件表面很光滑时，称为两轴半坐标控制，如图1-2（b）所示。如果要在圆锥体上加工一条螺旋槽，除要求刀具旋转外，3个进给坐标每时每刻都必须进行协调运动，称为三坐标联动控制，如图1-2（c）所示。 图1-1数控铣床外观图 1—主轴箱；2—控制面板；3—防护罩；4—工作台；5—手轮操作柄 图1-2不升降铣床的联动坐标 (a)凸轮零件；(b)圆锥台零件；(c)螺旋槽 阶段3 数控铣床的组成 数控铣床主要分为主机、驱动装置、控制部分和辅助装置等4个部分，如图1-4所示。 1.主机 主机是数控铣床的机械部件，包括床身、主轴箱、工作台、进给机构、外部防护罩等。 床身用于支撑和连接机床各部件；主轴箱用于安装主轴；主轴下端的锥孔用于安装铣刀；工作台用于安装工件或夹具；工作台可沿滑鞍上的导轨在X 向移动，滑鞍可沿床身上的导轨在Y 向移动，从而实现工件在X和Y 向的移动；无论是X、Y 向，还是Z向的移动都是靠伺服电机驱动滚珠丝杠来实现的。 2.驱动装置 驱动装置是数控铣床执行机构的驱动部件，包括主轴电机、进给伺服电机等。 当主轴箱内的主轴电机驱动主轴旋转时，铣刀能够切削工件。主轴箱还可沿立柱上的导轨在Z向移动，使刀具上升或下降。伺服装置用于驱动伺服电机。控制器用于输入零件加工程序和控制机床工作状态。控制电源用于向伺服装置和控制器供电。 3.控制部分 控制部分是数控铣床的控制核心，一般是指一台机床专用计算机，包括屏幕显示器、控制面板等。 4.辅助装置 辅助装置是指数控铣床的一些配套部件，包括液压、气动装置及冷却系统和排屑装置等。 图1-4数控铣床的主要结构 1—主轴箱；2—铣刀；3—立柱；4—纵向工作台；5—伺服电机；6—床身； 7—数控系统；8—伺服装置；9—工件；10—滚珠丝杠；11—滑鞍 阶段4 数控铣床的刀具系统及其他设备 1.刀具系统 目前数控机床正向着工序和功能集中型的加工中心方向发展。加工中心要完成对工件的多工序加工，必须具备自动更换刀具和刀具储备的系统，即自动换刀系统。 自动换刀系统的结构形式随加工中心的类型不同而不同。 （1）回转刀架式。回转刀架结构简单、紧凑，但空间利用率低，刀库容量小。 回转刀架是一种最简单的自动换刀系统，回转刀架上可安装4把、6把、8把甚至更多数量的刀具，由数控系统控制换刀。 （2）更换主轴头式。在带有旋转刀具的数控机床中，如数控钻床，更换主轴头是一种比较简单的换刀方式，常 用转塔的转位来更换主轴头，以实现自动换刀。 （3） 刀库—机械手式。目前大量使用的是这种自动换刀系统。这种结构形式主轴的刚度高，刀具的存储量大。 加工时，事先把所需要的全部刀具安装在标准刀柄上，按一定方式放入刀库。当需要使用某一刀具时，首先在刀库中选刀，之后自动将刀换到主轴上。加工完毕后，又自动将用过的刀放回刀库，将下一把刀换到主轴上。 2.数控回转工作台 数控回转工作台可以由独立的控制装置控制，也可以通过相应的接口由主机的数控装置控制。 数控回转工作台如图1-5所示，适用于数控铣床和立、卧式加工中心，使机床增加一个或两个回转坐标