数控铣床的简介及结构介绍

数控铣床是指利用计算机数字化信号控制但需手动换刀的铣床。它可以加工由直线、圆弧及非圆弧曲线等几何要素构成的平面轮廓、立体曲面及空间曲线。

一、数控铣床的基本组成

数控铣床一般由数控机床本体和计算机数控系统两大部分组成。

1.数控机床本体

数控机床主体由主轴箱、进给伺服系统、控制系统、机床的基础部件及辅助装置等几大部分组成。它不仅要实现由数控装置控制的各种运动，而且还要承受包括切削力在内的各种力，因此机床本体必须保证有良好的几何精度、足够的刚度、小的热变形、低的摩擦阻力，才能有效地保证机床的加工精度。数控铣床的其结构外形如图1-1所示。

2.计算机数控系统

计算机数控系统是数控机床的核心，包括硬件装置和数控软件两大部分，其中硬件装置部分由输入/输出设备、数控装置、伺服单元、驱动装置（或执行机构）、可编程序控制器（PLC）及电气控制装置和检测反馈装置等组成，如图1-2所示。数控装置内的计算机对以数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，向机床进给等执行机构发出命令，执行机构则按其命令对加工所需各种动作（如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度等）实现自动控制，从而完成工件的加工。

图1-1 数控铣床的结构外形

图1-2 计算机数控系统

图1-3 立式数控铣床

二、数控铣床的分类

1.数控铣床按主轴结构形式分类

（1）立式数控铣床立式数控铣床目前是数控铣床中占有量最多的一种，其主轴轴线垂直于水平面，如图1-3所示。从机床数控系统控制的坐标数量来看，目前三坐标立式数控铣床占大多数，一般可进行三坐标联动加工，小型立式数控铣床X、Y方向的移动一般都由工作台完成，Z方向的移动一般都由主轴箱完成，主运动为主轴旋转。

（2）卧式数控铣床如图1-4所示，卧式数控铣床的外形结构与普通卧式铣床相似，其主轴呈水平布置。为了扩大机床的加工范围和功能，常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现四、五坐标加工，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。

（3）龙门数控铣床对于大型数控铣床多采用双柱龙门结构，这类数控铣床主轴可以在龙门架的横向与垂直方向作进给运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。大型数控铣床因考虑到扩大行程、缩小占地面积及刚性等技术上的问题，往往采用龙门架移动式。龙门数控铣床如图1-5所示。

图1-4 卧式数控铣床

图1-5 龙门数控铣床

（4）立、卧两用数控铣床 其主轴轴线方向可以变换，能达到在一台机床上既可以实现立式加工，又可以实现卧式加工，即同时具备两类机床的功能。这类铣床的适应性更强，适用范围更广，选择加工对象的余地更大，生产成本更低。这类铣床可以靠手动和自动两种方式更换主轴方向，有些立、卧两用数控铣床采用主轴头可以任意方向转换的万能数控主轴头，使其可以加工出与水平面成不同角度的工件表面。另外，还可以在这类铣床的工作台上增设数控转盘，以实现对零件的“五面加工”。(www.xing528.com)

图1-6 经济型数控铣床

图1-7 卧式数控铣床

2.按控制功能分类

（1）经济型数控铣床 经济型数控铣床属于低、中档机床，多采用开环控制，成本低，功能少，主轴转速与进给速度比较低，主要用于精度要求不高的简单平面、曲面加工，如图1-6所示。这类数控铣床工作台可以纵向和横向移动，实现X、Y方向的进给运动，主轴垂直上下作Z向进给运动，主轴头升降式数控铣床在精度保持、承载质量、系统构成等方面具有很多优点，已成为数控铣床的主流。

（2）全功能型数控铣床 这类数控铣床主轴采用调速直流电动机或交流主轴控制单元来驱动，进给采用伺服电动机，半闭环或全闭环控制，属于高档数控铣床，如图1-7所示。其系统功能和加工适用性强，一般可实现四坐标轴或四坐标轴以上的联动。

（3）高速数控铣床 这类数控铣床的主轴转速可达8000～40000r/mm，进给速度可达10～30m/mm，采用全新的机床结构、电主轴、直线电动机驱动进给及强大的数控系统，并配以加工性能优越的刀具系统，可实现高速、高效、高质量加工。

三、数控铣床与普通铣床的比较

数控铣床与普通铣床相比，具有以下特点：

1.柔性好

数控铣床对零件的适应性强，为单件、小批量零件加工及新产品试制提供了极大的便利，也方便了改型设计后零件的加工。

2.加工精度高

数控机床的加工精度一般可达0.005～0.1mm，而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此其定位精度比较高。

3.加工质量稳定、可靠

加工同一批零件，在同一机床、相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的进给轨迹完全相同，数控铣床加工零件的一致性好，质量稳定。

4.生产率高

数控铣床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控铣床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，极大地提高了生产率，另外配合加工中心的刀库使用，实现了在一台机床上进行多道工序的连续加工。

5.劳动条件好

操作数控铣床主要是进行程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、观测加工状态及零件的检验等工作，因此大大降低了操作者的劳动强度。

6.有利于现代化的生产管理

数控铣床可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。