数控铣床的结构和工作原理
数控铣床的工作原理【详述】
数控铣床的工作原理内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.一．数控铣床的定义数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机床。
数控铣床分为不带刀库和带刀库两大类，其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。
数控铣床加工范围主要包括：1.平面加工：数控机床铣削平面可以分为对工件的水平面(XY)加工，对工件的正平面(XZ)加工和对工件的侧平面(YZ)加工。
只要使用两轴半控制的数控铣床就能完成这样平面的铣削加工。
2.曲面加工：如果铣削复杂的曲面则需要使用三轴甚至更多轴联动的数控铣床。
二．数控铣床的组成部分数控铣床的基础件包括：数控铣床的基础件通常是指床身、立柱、横梁、工作台、底座等结构件，其尺寸较大（俗称大件），“井”构成了机床的基本框架。
其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。
由于基础件起着支撑和导向的作用，因而对基础件的本要求是刚度好。
除了基础件，数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成：1、辅助装置如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。
2、主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。
3、控制系统数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。
4、机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架。
5、进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。
三．数控铣床的工作原理数控原理涉及到的内容特别多：如数控系统的总成，结构、机床插补运行的过程、位置反馈检测的过程、原理电机的种类、工作特性等、PLC的工作方式！简言之就是：工作原理是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。
多轴数控铣床的工作原理
多轴数控铣床的工作原理
多轴数控铣床的工作原理是通过数控系统控制机床运动，在工件上进行切削加工的过程。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 数控系统：多轴数控铣床配备了一套先进的数控系统，通过计算机编程和指令输入，控制机床的运动和切削操作。
2. 运动系统：多轴数控铣床有多个主轴和副轴，可以同时进行多个方向的切削。
数控系统通过控制电机和伺服系统，实现机床主轴和副轴的旋转和移动。
3. 刀具系统：数控铣床配备了多个刀具，在加工过程中可以根据需要进行刀具的自动更换，从而实现不同形状和尺寸的切削操作。
4. 工作台：机床的工作台具有可调节的高度和角度，可根据工件的需要进行调整。
工作台在加工过程中可以以任意方向进行移动，以满足复杂曲线和曲面的切削需求。
5. 冷却系统：多轴数控铣床在切削过程中会产生大量的热量，需要通过冷却系统进行冷却。
冷却系统通过喷水或喷液体冷却剂，将切削区域保持在适当的温度范围内，以确保加工质量和刀具寿命。
总之，多轴数控铣床通过数控系统的控制，实现机床的多轴运动和切削操作，可以高效、精确地加工各种形状和尺寸复杂的工件。
数控铣床及加工中心基本工作原理
为坐标系的原点，建立一个新的坐标系，这个新的坐标系就是工作坐标系 （编程坐标系）。 编程原点选择原则： 原则1：编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。 原则2：尽量选择便于对刀的位置。
工作坐标系的设定： 方法一 ：在机床坐标系中直接设定加工原点。 编程原点设置在工件轴心线与工件底端面的交点上。 方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系。 加工坐标系的原点可设定在相对于刀具起始点的某一符合加工要求的空
上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向， 这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。
在铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。在数控加工中就应该用
机床坐标系来描述。
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定： （1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指代表X坐标，食指代 表Y坐标，中指代表Z坐标。 （2）大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向 为Z坐标的正方向。 （3）围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则， 大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐 标A、B、C的正向。
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系 决定。
笛卡儿坐标系只表明了六个坐标之间的关系，而对于数控机床坐标方向 的判断则有如下规定：
原则一：刀具相对于静止的工件坐标而运动： 原则二：坐标正方向判断顺序先Z后X再Y。
在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床
机床回零操作应注意以下几点：
（1）、当机床工作台或主轴当前位置接近机床零点或处于超程状态时，此 时应采用手动模式，将机床工作台或主轴移至各轴行程中间位置，否则 无法完成回零操作。
数控铣床毕业论文
数控铣床毕业论文数控铣床毕业论文引言：数控铣床是一种高精度、高效率的机床，被广泛应用于制造业。
本篇毕业论文将探讨数控铣床的原理、应用领域以及未来发展趋势。
一、数控铣床的原理数控铣床是通过计算机控制来实现工件的加工过程。
其原理是将工件固定在工作台上，通过刀具在工件上进行切削、铣削的过程。
数控铣床通过预先编程，可以实现复杂的加工工艺，提高加工效率和精度。
二、数控铣床的应用领域1. 汽车制造业：数控铣床在汽车制造业中扮演着重要角色。
它可以用于加工发动机零部件、车身结构件等。
通过数控铣床，可以实现零部件的高精度加工，提高汽车的性能和质量。
2. 航空航天工业：在航空航天工业中，对零部件的精度要求非常高。
数控铣床可以满足这一需求，用于加工飞机发动机、航天器结构件等。
它的高精度和高效率可以大大提高航空航天产品的质量和生产效率。
3. 电子制造业：在电子制造业中，数控铣床可以用于加工电子元件、电路板等。
它可以实现复杂的加工工艺，提高产品的精度和稳定性。
同时，数控铣床还可以提高生产效率，降低成本。
4. 通用机械制造业：数控铣床在通用机械制造业中也有广泛应用。
它可以用于加工各种机械零部件，如轴承座、齿轮等。
数控铣床可以实现多种工艺要求，满足不同行业的加工需求。
三、数控铣床的未来发展趋势1. 自动化程度的提高：随着科技的不断进步，数控铣床的自动化程度将会不断提高。
未来的数控铣床将会更加智能化，能够自动调整加工参数、检测工件质量等。
2. 加工效率的提升：未来的数控铣床将会更加高效，能够实现更快的加工速度和更高的加工精度。
新的刀具材料和刀具设计将会进一步提高数控铣床的加工效率。
3. 环保节能：未来的数控铣床将注重环保节能。
采用新的材料和设计，减少能源消耗和废料产生。
同时，数控铣床将会更加精确控制切削力，减少能源浪费。
4. 人机交互的改进：未来的数控铣床将会更加人性化，提供更便捷的操作界面和更友好的用户体验。
人机交互的改进将大大提高操作的效率和准确性。
数控铣床加工
数控铣床加工数控铣床是出现对比早和使用对比早的数控机床，在制造中具有非常重要的地位，在汽车，航天，军工，模具等行业得到了广泛的应用。
一数控铣床按构造上分类⑴工作台升落式数控铣床这类数控铣床采纳工作台移动、升落，而主轴不动的方式。
小型数控铣床一般采纳此种方式。
⑵主轴头升落式数控铣床这类数控铣床采纳工作台纵向和横向移动，且主轴沿垂向溜板上下运动；主轴头升落式数控铣床在精度维持、承载重量、系统构成等方面具有许多优点，已成为数控铣床的主流。
⑶龙门式数控铣床这类数控铣床主轴能够在龙门架的横向与垂向溜板上运动，而龙门架那么沿床身作纵向运动。
大型数控铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术上的咨询题，往往采纳龙门架移动式。
二数控铣床也能够按通用铣床的分类方法分类⑴数控立式铣床数控立式铣床在数量上一直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广。
从机床数控系绕操纵的坐标数量来瞧，目前3坐标数控立铣仍占大多数；一般可进行3坐标联动加工，但也有局部机床只能进行3个坐标中的任意两个坐标联动加工(常称为2.5坐标加工)。
此外，还有机床主轴能够绕X、Y、Z坐标轴中的其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立铣。
⑵卧式数控铣床与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。
为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采纳增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工。
如此，不但工件侧面上的连续回转轮廓能够加工出来，而且能够实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工〞。
⑶立卧两用数控铣床目前，这类数控铣床已不多见，由于这类铣床的主轴方向能够更换，能到达在一台机床上既能够进行立式加工，又能够进行卧式加工，而同时具备上述两类机床的功能，其使用范围更广，功能更全，选择加工对象的余地更大，且给用户带来很多方便。
特殊是生产批量小，品种较多，又需要立、卧两种方式加工时，用户只需买一台如此的机床就行了。
1.1.2数控铣床的组成，工作原理及特点数控铣床的全然组成见图1，它由床身、立柱、主轴箱、工作台、滑鞍、滚珠丝杠、伺服电机、伺服装置、数控系统等组成。
数控机床的组成与基本工作原理
1．2 数控机床的组成及基本工作原理一、数控机床组成数控机床由：程序、输人/输出装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统、机床本体组成。
1、程序的存储介质，又称程序载体1)穿孔纸带（过时、淘汰）；2)盒式磁带（过时、淘汰）；3)软盘、磁盘、U盘；4)通信。
2、输人/输出装置1)对于穿孔纸带，配用光电阅读机；（过时、淘汰）；2)对于盒式磁带，配用录放机；（过时、淘汰）；3)对于软磁盘，配用软盘驱动器和驱动卡；4)现代数控机床，还可以通过手动方式(MDI方式)；5)DNC网络通讯、RS232串口通讯。
3、CNC单元CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。
CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。
其它的还有主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号，冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。
准备功能：G00,G01,G02,G03,辅助功能：M03，M04刀具、进给速度、主轴：T，F，S4、伺服系统由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。
它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。
对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。
每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。
如三轴联动的机床就有三套驱动系统。
脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。
常用的脉冲当量为0.001mm/脉冲。
5、位置反馈系统（检测反馈系统）伺服电动机的转角位移的反馈、数控机床执行机构(工作台)的位移反馈。
包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。
（作业：让同学们网上查找反馈元件，下节课用5分钟自述所查容）反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。
数铣工作原理及应用
数铣工作原理及应用数控铣床是一种采用数控技术控制工作台进行切削的机床。
它采用电子计算机将程序化的运动指令传达给机床控制系统，从而精确地控制工作台的移动。
数控铣床的工作原理是通过计算机的控制系统将所需切削轮廓信息输入到机床控制器中，再由控制器将命令传送到各个轴上的伺服驱动器，以控制刀具的移动和加工过程。
数控铣床的主要组成部分包括机床主体、CNC系统、驱动系统、刀具和刀杆、切削油泵以及液压系统等。
其中CNC系统是整个数控铣床的核心部分，由计算机、数控设备和相关控制器组成。
它通过与机床主体和驱动系统的配合工作，实现各种切削工艺的自动化控制。
数控铣床的应用非常广泛。
在传统的机械制造领域中，数控铣床可以用于制造各种精密零件、模具以及复杂的曲面零件。
由于数控铣床具有高精度、高效率和灵活多变的特点，因此在汽车、航空航天、电子、仪器仪表等领域都有广泛的应用。
例如，在汽车制造中，数控铣床可用于加工发动机零部件、底盘零件和车身结构零件。
在航空航天领域，数控铣床可以制造飞机轴、涡轮叶片和航空模型等复杂零件。
在电子和仪器仪表领域，数控铣床可以用于制造电子器件、精密仪器等。
数控铣床的优势在于能够实现高精度、高质量和高效率的加工。
通过数控铣床的精确定位和自动化控制，可以减少人为因素对加工质量的影响，大大提高了产品的一致性和可靠性。
同时，数控铣床可以根据设计要求实现复杂的曲面加工，大大扩展了产品的设计空间。
此外，数控铣床还具有自动换刀功能，可以实现多种不同形状的切削工具的快速更换，提高了生产效率。
另外，数控铣床还具有自动检测功能，可以通过传感器和测量仪器对工件和刀具进行实时监测和反馈，以实现自动修正和优化加工过程。
总而言之，数控铣床在现代制造业中具有广泛的应用前景。
它的高精度、高效率和灵活性使得它成为各个行业中不可或缺的加工设备。
随着科技的不断发展和创新，数控铣床的性能将进一步提升，其应用领域也将持续扩大。
数控铣床-加工中心的认识
伺服系统是数控铣床执行机构的驱动部件，主要包括主轴伺服系统和进给
伺服系统。它把来自数控装置的运动指令进行放大，驱动机床的运动部件，使 工作台按规定轨迹移动或准确定位。
（2）数控铣床/加工中心的工作原理 加工中心的基本工作原理如图1.6所示。根据被加工零件的图样、尺寸、材
料及技术要求等内容进行工艺分析，确定加工顺序、走刀路线、切削用量等， 把加工程序输入到数控装置中，经过驱动电路控制和放大，使伺服电机转动， 经滚珠丝杠驱动铣床工作台，最终完成整个加工。加工结束机床自动停止。
3.数控铣床加工范围与常用的刀具 （1）数控铣床的加工范围
1)平面类零件 平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工米昂与水平面的夹角为 一定值的零件，这类加工面可展开为平面。
1.数控铣床/加工中心的分类 （1）按控制轴数可分为： 1）三轴数控铣床（加工中心） 2）四轴数控铣床（加工中心） 3）五轴数控铣床（加工中心） （2）按主轴与工作台相对位置分类 1）立式加工中心 2）卧式加工中心
2.数控铣床的组成和工作原理 （1）数控铣床的组成
数控铣床与其他数控机床一样，由数控系统、伺服系统、机床本体三部分 组成。其中数控系统是核心部件。
项目
配分
刀具识别
50பைடு நூலகம்
机床面板识别
50
考核标准 能正确识别刀具的种类并说明其加工场合
能正确识别面板上的所有功能按键
得分
【复习与思考】
1.判断题。
（1）数控机床产生于1958年。（ ）
（2）二轴半的数控铣床是指具有二根半轴的数控铣床。（ ）
（3）加工中心不适宜加工箱体类零件。（ ）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数控铣床的结构和工作原理
一、数控铣床的基本组成
数控铣床最基本的组成包括I/O装置、数控装置、伺服驱动装置、测量反馈装置、辅助装置、机床本体共六部分。
下面将对这六部分进行具体介绍。
1、I/O装置
I/O装置是用于数控加工或运动控制程序、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴位置、检测开关的状态等数据的输入/输出。
键盘和显示器是数控设备必备的、最基本的I/O 装置。
作为数控系统的外围设备，台式计算机、便携式计算机是目前常用的I/O装置之一。
2、数控装置
数控装置是数控系统的核心，它由I/O接口线路、控制器、运算器和存储器等组成。
数控装置的作用是将输入装置输入的数据通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译、运算和处理后，输出各种信息和指令，用以控制机床的各部分进行规定的动作。
在这些控制信息和指令中，最基本的是经插补运算后生成的坐标轴进给速度、进给方向和进给位移量等指令，并提供给伺服驱动装置，经驱动器放大后，最终控制坐标轴的位移。
这些控制信息和指令直接决定了刀具或坐标轴的移动轨迹。
3、伺服驱动装置
伺服驱动装置通常由伺服放大器（也称驱动器、伺服单元）和执行机构等部分组成。
在数控机床上，一般都采用交流伺服电动机作为执行机构。
目前，在先进的高速加工机床上已经开始使用直线电动机。
另外，20世纪生产的数控机床中也有采用直流伺服电动机的简易数控机床，也有用步进电动机作为执行机构的。
伺服放大器它必须与驱动电动机配套使用。
4、测量反馈装置
测量反馈装置是闭环（半闭环）数控机床的检测环节，其作用是通过现代化的测量元件（如脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅、磁尺和激光测量仪等），将执行元件或工作台等的实际速度和位移检测出来，反馈给伺服驱动装置或数控装置，补偿进给速度或执行机构的运动误差，以达到提高运动机构精度的目的。
测量装置检测信号反馈的位置，取决于数控系统的结构形式。
伺服内装式脉冲编码器、测速机以及直线光栅等都是较常用的检测部件。
先进的伺服驱动装置采用了数字式伺服驱动技术（简称数字伺服），伺服驱动装置和数控装置之间采用了总线连接的，反馈信号在大多数场合都是与伺服驱动装置进行连接的，并通过总线传送到数控装置。
只有在少数场合或采用模拟量控制的伺服驱动装置（简称模拟伺服）时，反馈装置才需要直接和数控装置进行连接。
5、辅助控制机构
辅助控制机构是指介于数控装置与机床机械部件、液压部件之间的控制部件。
其主要作用是接收数控装置输出的主轴转速、转向和启停指令，刀具选择交换指令，冷却、润滑装置的启停指令，工件和机床部件的松开、夹紧指令，工作台转位等辅助指令信号，以及机床上检测开关的状态等信号，经必要的编译、逻辑判断、功率放大后直接驱动相应的执行元件，带动机床机械部件、液压气动等辅助装置完成指令规定的动作。
它通常由PLC和强电控制回路构成，PLC在结构上可以与CNC—体化（内置式PLC），也可以相对独立（外置式PLC）。
6、机床本体
机床本体就是数控机床的机械结构件，它由主传动系统、进给传动系统、床身、工作台，以及辅助运动装置、液压/气动系统、润滑系统、冷却装置、排屑、防护系统等部分组成。
为了满足数控技术的要求，充分发挥机床性能，数控机床与普通机床相比，机床本体在总体布局、外观造型、传动系统结构、刀具系统以及操作性能方面已发生了很大的变化。
二、数控铣床工作原理
在传统的金属切削机床上，操作者在加工零件时，根据图样的要求，需要不断地改变刀具的运动轨迹和运动速度等参数，使刀具对工件进行切削加工，最终加工出合格零件。
数控铣床的加工实际上应用了“微分”原理，其工作原理与过程简述如下。
1、数控装置根据加工程序要求的刀具轨迹，将轨迹按机床对应的坐标轴，以最小移动量（脉冲当量）为单位进行微分，并计算出各坐标需要移动的脉冲数。
2、通过数控装置的“插补”软件或“插补”运算器，将要求的轨迹用以“最小移动量”为单位的等效折线进行拟合，并找出最接近理论轨迹的拟合折线。
3、数控装置根据拟合折线的轨迹，给相应的坐标轴连续不断地分配进给脉冲，并通过伺服驱动使机床坐标轴按分配的脉冲运动。
由上可得出以下结论：
①只要数控机床的最小移动量（脉冲当量）足够小，所用的拟合折线就可以等效代替理论曲线。
②只要改变坐标轴的脉冲分配方式，就可以改变拟合折线的形状，从而达到改变加工轨迹的目的。
③只要改变分配脉冲的频率，就可改变坐标轴（刀具）的运动速度。
这样就实现了数控机床控制刀具移动轨迹的根本目的。
根据给定的数学函数，在理想轨迹（轮廓）的已知点之间通过数据点的密化，计算并确定中间点的方法称为插补；能同时参与插补的坐标轴数称为联动轴数。
显然，数控机床的联动轴数越多，机床加工轮廓的性能就越强。
因此，联动轴数量是衡量数控机床性能的重要技术指标。