数控铣床机械组成及特点的解析

一、数控铣床（加工中心）的机械结构组成

1.基础支承件

基础支承件主要由床身、立柱、横梁、工作台、底座等结构件组成，它构成了机床的基础框架。

2.主轴系统

主轴系统包括主轴电动机、主轴传动系统以及主轴组件。和常规机床主轴系统相比，加工中心主轴系统要具有更高的转速、回转精度、结构刚性和抗振性。

3.进给传动系统

进给传动系统可直接实现直线或旋转运动的进给和定位。

4.工作台交换系统及回转工作台

回转工作台通常分为数控转台和分度转台。数控转台在加工过程中参与切削，相当于进给运动坐标轴；分度转台只完成分度运动，它要求有分度精度和在切削力作用下位置保持不变的特点。

5.加工中心刀库、自动换刀装置

它要求结构简单、功能可靠、交换迅速，为了在一次安装后能尽可能多地完成同一工件不同部位的加工要求，并尽可能减少非故障停机时间。

6.其他机械功能部件

其他机械功能部件主要有冷却、润滑、排屑和监控装置等。

下面以JCS-018型立式加工中心为例说明其机械结构，如图1-17所示。

图1-17 JCS-018型立式加工中心的结构外形(www.xing528.com)

1—数控柜 2—盘式刀库 3—主轴箱 4—操作面板 5—电源柜 6—工作台 7—滑枕 8—底座 9—进给伺服电动机 10—换刀机械手

7.JCS-018型立式加工中心的主要技术参数

JCS-018型立式加工中心为小型立式加工中心，能实现工件在一次装夹后可连续进行铣、钻、镗、锪及攻螺纹等多种工序加工，该机床适用于小型板件、盘件、壳体、模型及箱体等复杂零件的多品种、小批量加工。

JCS-018型立式加工中心的主要技术参数见表1-2。

表1-2 JCS-018型立式加工中心的主要技术参数

二、数控铣床（加工中心）的机械结构特点

数控机床是高精度、高效率的自动化机床。其加工过程中的顺序、运动部件的坐标位置及辅助功能，都是按预先编制好的加工程序自动进行的，操作者在加工过程中无法干预，因此，数控机床几乎在任何方面均要求比普通机床设计得更加完善，制造得更为精密。其设计已形成自己的独立体系，其结构特点主要有以下几个方面。

1）机床的刚度高、抗振性好。为了满足加工中心高自动化、高速度、高精度、高可靠性的要求，加工中心的静刚度、动刚度和机械结构系统的阻尼比都高于普通机床。

2）机床的传动系统结构简单，传递精度高，速度快。加工中心传动装置主要有三种，即滚珠丝杠副、静压蜗杆-螺母条及预加载荷双齿轮-齿条。它们均由伺服电动机直接驱动，省去齿轮传动机构，传递精度高，速度快。一般速度可达15m/min，最高可达100m/min。

3）主轴系统结构简单，无齿轮箱变速系统，主轴电动机功率大，调速范围宽，并可无级调速。目前加工中心95%以上的主轴传动都采用交流主轴伺服系统，速度可从10～20000r/min无级变速。驱动主轴的伺服电动机功率一般都很大，是普通机床的1～2倍，由于采用交流伺服主轴系统，主轴电动机功率虽大，但输出功率与实际消耗的功率保持同步，因此，其工作效率最高。

4）加工中心的导轨都采用了耐磨损材料和新结构，能长期保持导轨的精度，在高速重切削下，保证运动部件不振动，低速进给时不爬行及运动中的高灵敏度，表现在摩擦因数小、耐磨性好、减振消声及结构工艺性好。

5）设置有刀库和换刀机构。这是加工中心与数控铣床的主要区别，使加工中心的功能和自动化加工的能力更强了。加工中心的刀库容量少的有几把，多的达几百把。这些刀具通过换刀机构自动调用和更换，也可通过控制系统对刀具寿命进行管理。

6）控制系统功能较全。它不但可对刀具的自动加工进行控制，还可对刀库进行控制和管理，实现刀具自动交换。有的加工中心具有多个工作台，工作台可自动交换，不但能对一个工件进行自动加工，而且可对一批工件进行高柔性的自动加工。

7）智能化、高效化的程度越来越高，如FANUC16系统可实现人机对话、在线自动编程，通过彩色显示器与手动操作键盘的配合，还可实现程序的输入、编辑、修改、删除，具有前台操作、后台编辑的前后台功能。另外还可以在加工过程中实现在线检测，检测出的偏差可自动修正，从而有效地防止废品的产生。