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作者：泰格斯 發(fā)布時(shí)間：2024-03-04 20:27:42
數(shù)控銑床又稱CNC（Computer Numerical Control）銑床。英文意思是用電子計(jì)數(shù)字化信號控制的銑床。
數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種自動加工設(shè)備，兩者的加工工藝基本相同，結(jié)構(gòu)也有些相似。數(shù)控銑床有分為不帶刀庫和帶刀庫兩大類。其中帶刀庫的數(shù)控銑床又稱為加工中心。
| 目錄 | 1基本介紹 | 4夾具 6編程知識 | 9附件 |
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科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及世界先進(jìn)制造技術(shù)的興起和不斷成熟，對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求；超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，對數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)、伺服性能、主軸驅(qū)動、機(jī)床結(jié)構(gòu)等提出了更高的性能指標(biāo)；FMS的迅速發(fā)展和CIMS的不斷成熟，又將對數(shù)控機(jī)床的可靠性、通信功能、人工智能和自適應(yīng)控制等技術(shù)提出更高的要求。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的性能日臻完善，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。
數(shù)控銑床是一種加工功能很強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床，迅速發(fā)展起來的加工中心、柔性加工單元等都是在數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，兩者都離不開銑削方式。由于數(shù)控銑削工藝最復(fù)雜，需要解決的技術(shù)問題也最多，因此，人們在研究和開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)及自動編程語言的軟件時(shí)，也一直把銑削加工作為重點(diǎn)。
隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜，且需求頻繁改型，特別是在宇航、造船、軍事等領(lǐng)域所需的機(jī)械零件，精度要求高，形狀復(fù)雜，批量小。加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，普通機(jī)床或?qū)Ｓ没潭雀叩淖詣踊瘷C(jī)床已不能適應(yīng)這些要求。為了解決上述問題，一種新型的機(jī)床——數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。這種新型機(jī)床具有適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。它綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動控制、伺服驅(qū)動、精密測量和新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，是今后數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向。
世界上第一臺成功研制的數(shù)控機(jī)床是一臺三坐標(biāo)的數(shù)控銑床，于1952年由美國帕森斯公司（Parsons）和麻省理工學(xué)院（MIT）合作完成。早在1948年，美國在研制加工直升機(jī)葉片輪廓檢查用樣板的加工機(jī)床任務(wù)時(shí)，就提出了研制數(shù)控機(jī)床的初始設(shè)想。1949年，在美國空軍部門的支持下，帕森斯公司正式接受委托，與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室合作，開始從事數(shù)控機(jī)床的研制工作。經(jīng)過三年時(shí)間的研究，于1952年試制成功世界上第一臺數(shù)控機(jī)床試驗(yàn)性樣機(jī)。這是一臺采用脈沖乘法器原理的真線插補(bǔ)三坐標(biāo)連續(xù)控制銑床。其控制裝置由2000多個(gè)電子管組成，占了一個(gè)普通實(shí)驗(yàn)室那么大。這臺數(shù)控銑床的誕生，標(biāo)志著機(jī)械制造的數(shù)字控制時(shí)代的開始。
銑床的加工表面形狀一般是由直線、圓弧或其他曲線所組成。普通銑床操作者根據(jù)圖樣的要求。不斷改變刀具與工件之間的相對位置，再與選定的銑刀轉(zhuǎn)速相配合，使刀具對工件進(jìn)行切削加工，便可加工出各種不同形狀的工件。
數(shù)控機(jī)床加工是把刀具與工件的運(yùn)動坐標(biāo)分割成最小的單位量，即最小位移量。由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)工件程序的要求，使各坐標(biāo)移動若干個(gè)最小位移量，從而實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對運(yùn)動，以完成零件的加工。
數(shù)控銑削加工除了具有普通銑床加工的特點(diǎn)外，還有如下特點(diǎn)：
1、零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好，能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的零件，如模具類零件、殼體類零件等；
2、能加工普通機(jī)床無法加工或很難加工的零件，如用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線零件以及三維空間曲面類零件；
3、能加工一次裝夾定位后，需進(jìn)行多道工序加工的零件；
4、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量一般為0.001mm，高精度的數(shù)控系統(tǒng)可達(dá)0.1μm，另外，數(shù)控加工還避免了操作人員的操作失誤；
5、生產(chǎn)自動化程度高，可以減輕操作者的勞動強(qiáng)度。有利于生產(chǎn)管理自動化；
6、生產(chǎn)效率高，數(shù)控銑床一般不需要使用專用夾具等專用工藝設(shè)備，在更換工件時(shí)只需調(diào)用存儲于數(shù)控裝置中的加工程序、裝夾工具和調(diào)整刀具數(shù)據(jù)即可，因而大大縮短了生產(chǎn)周期。其次，數(shù)控銑床具有銑床、鏜床、鉆床的功能，使工序高度集中，大大提高了生產(chǎn)效率。另外，數(shù)控銑床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度都是無級變速的，因此有利于選擇最佳切削用量；
工作原理（圖）：
數(shù)控銑床形式多樣，不同類型的數(shù)控銑床在組成上雖有所差別，但卻有許多相似之處。下面以XK5040A型數(shù)控立式升降臺銑床為例介紹其組成情況。Ⅺ鋸040A型數(shù)控立式升降臺銑床配有Ⅳ四3MA數(shù)控系統(tǒng)，采用全數(shù)字交流伺服驅(qū)動。該機(jī)床由6個(gè)主要部分組成．即床身部分，銑頭部分，工作臺部分，橫進(jìn)給部分，升降臺部分，冷卻、潤滑部分。床身內(nèi)部布局合理，具有良好的剛性，底座上設(shè)有4個(gè)調(diào)節(jié)螺栓，便于機(jī)床進(jìn)行水平調(diào)整，切削液儲液襤設(shè)在機(jī)床座內(nèi)部。
①冷卻系統(tǒng)。機(jī)床的冷卻系統(tǒng)是由冷卻泵、出水管、回水管、開關(guān)及噴嘴等組成，冷卻泵安裝在機(jī)床底座的內(nèi)腔里，冷卻泵將切削液從底座內(nèi)儲液池打至出水管，然后經(jīng)噴嘴噴出，對切削區(qū)進(jìn)行冷卻。
②潤滑系統(tǒng)及方式。潤滑系統(tǒng)是由手動潤捐油泵、分油器、節(jié)流閥、油管等組成。機(jī)床采用周期潤滑方式，用手動潤滑油泵，通過分油器對主軸套筒、縱橫向?qū)к壖叭驖L珠絲桿進(jìn)行潤滑，以提高機(jī)床的使用壽命。
從數(shù)字控制技術(shù)特點(diǎn)看，由于數(shù)控機(jī)床采用了伺服電機(jī)，應(yīng)用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對機(jī)床執(zhí)行部件工作順序和運(yùn)動位移的直接控制，傳統(tǒng)機(jī)床的變速箱結(jié)構(gòu)被取消或部分取消了，因而機(jī)械結(jié)構(gòu)也大大簡化了。數(shù)字控制還要求機(jī)械系統(tǒng)有較高的傳動剛度和無傳動間隙，以確保控制指令的執(zhí)行和控制品質(zhì)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，由于計(jì)算機(jī)水平和控制能力的不斷提高，同一臺機(jī)床上允許更多功能部件同時(shí)執(zhí)行所需要的各種輔助功能已成為可能，因而數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)機(jī)床具有更高的集成化功能要求。
從制造技術(shù)發(fā)展的要求看，隨著新材料和新工藝的出現(xiàn)，以及市場競爭對低成本的要求，金屬切削加工正朝著切削速度和精度越來越高、生產(chǎn)效率越來越高和系統(tǒng)越來越可靠的方向發(fā)展。這就要求在傳統(tǒng)機(jī)床基礎(chǔ)上發(fā)展起來的數(shù)控機(jī)床精度更高，驅(qū)動功率更太，機(jī)械機(jī)構(gòu)動靜、熱態(tài)剛度更好，工作更可靠，能實(shí)現(xiàn)長時(shí)同連續(xù)運(yùn)行和盡可能少的停機(jī)時(shí)間。
銑頭部分由有級（或無級）變速箱和銑頭兩個(gè)部件組成。銑頭主軸支承在高精度軸承上．保證主軸具有高回轉(zhuǎn)精度和良好的剛性；主軸裝有快速換刀螺母，前端錐采用1$0505錐度；主軸采用機(jī)械無級變速，其調(diào)節(jié)范圍寬，傳動平穩(wěn)，操作方便。剎車機(jī)構(gòu)能使主軸迅速制動，可節(jié)省輔助時(shí)間，剎車時(shí)通過制動手柄撐開止動環(huán)使主軸立即制動。啟動主電動機(jī)時(shí)，應(yīng)注意松開主軸制動手柄。銑頭部件還裝有伺服電機(jī)、內(nèi)齒帶輪、滾珠絲杠副及主軸套簡，它們形成垂直方向（z方向）進(jìn)給傳動鏈，使主軸作垂向直線運(yùn)動。
工作臺與床鞍支承在升降臺較寬的水平導(dǎo)軌上，工作臺的縱向進(jìn)給是由安裝在工作臺右端的伺服電機(jī)驅(qū)動的。通過內(nèi)齒帶輪帶動精密滾珠絲杠剮，從而使工作臺獲得縱向進(jìn)給。工作臺左端裝有手輪和刻度盤，以便進(jìn)行手動操作。床鞍的縱橫向?qū)к壝婢捎昧薚uRcllE B貼塑面，從而提高了導(dǎo)軌的耐磨性、運(yùn)動的平穩(wěn)性和精度的保持性，消除了低速爬行現(xiàn)象。
數(shù)控銑床的基礎(chǔ)件通常是指床身、立柱、橫梁、工作臺、底座等結(jié)構(gòu)件，其尺寸較大（俗稱大件），井構(gòu)成了機(jī)床的基本框架。其他部件附著在基礎(chǔ)件上，有的部件還需要沿著基礎(chǔ)件運(yùn)動。由于基礎(chǔ)件起著支撐和導(dǎo)向的作用，因而對基礎(chǔ)件的本要求是剛度好。
變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的功率控制設(shè)備。在數(shù)控機(jī)床中，變頻器主要用于控制主軸的動作。
包括主軸箱體和主軸傳動系統(tǒng)，用于裝夾刀具并帶動工具旋轉(zhuǎn)，主軸轉(zhuǎn)速范圍和輸出扭矩對加工有直接的影響。
由進(jìn)給電機(jī)和進(jìn)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，按照程序設(shè)定的進(jìn)給速度實(shí)現(xiàn)刀具和工件之間的相對運(yùn)動，包括直線進(jìn)給運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
數(shù)控銑床運(yùn)動控制的中心，執(zhí)行數(shù)控加工程序控制機(jī)床進(jìn)行加工。
如液壓、氣動、潤滑、冷卻系統(tǒng)、排屑、自動報(bào)警和防護(hù)等裝置。
