龙门式数控铣床工作原理【干货】
(完整版)数控铣床概述
图1-1 立式数控铣床数控铣床概述一．数控铣床的工艺范围数控铣床(Numerical Control Milling Machine)适合于各种箱体类和板类零件的加工。
它的机械结构除基础部件外，还包括主传动系统和进给传动系统，实现工件回转、定位的装置和附件，实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、冷却等系统和排屑、防护等装置，特殊功能装置，如刀具破损监视、精度检测和监控装置，为完成自动化控制功能的各种反馈信号装置及元件。
铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、锪及螺纹加工等。
二．数控铣床的分类1．按主轴布置形式分类按机床主轴的布置形式及机床的布局特点分类，可分为数控立式铣床、数控卧式铣床和数控龙门铣床等。
（1) 立式数控铣床一般可进行三坐标联动加工，目前三坐标数控立式铣床占大多数。
如图1-1所示，数控立式铣床主轴与机床工作台面垂直，工件装夹方便，加工时便于观察，但不便于排屑。
一般采用固定式立柱结构，工作台不升降。
主轴箱做上下运动，并通过立柱内的重锤平衡主轴箱的质量。
为保证机床的刚性，主轴中心线距立柱导轨面的距离不能太大，因此，这种结构主要用于中小尺寸的数控铣床。
此外，还有的机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中其中一个或两个做数控回转运动的四坐标和五坐标数控立式铣床。
通常，机床控制的坐标轴越多，尤其是要求联动的坐标轴越多，机床的功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。
但随之而来的就是机床结构更加复杂，对数控系的要求更高，编程难度更大，设备的价格也更高。
数控立式铣床也可以附加数控转盘，采用自动交换台，增加靠模装置来扩大它的功能、加工范围及加工对象，进一步提高生产效率。
（2) 卧式数控铣床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。
如图1-2所示，数控卧式铣床的主轴与机床工作台面平行，加工时不便于观察，但排屑顺畅。
为了扩大加工范围和扩充功能，一般配有数控回转工作台或万能数控转盘来实现四坐标、五坐标加工，这样不但工件侧面上的连续轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装过程中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”。
龙门铣床——精选推荐
龙门铣床本⼈有此课题全套资料，需要的QQ：561014150 有偿本科⽣毕业设计（论⽂）开题报告论⽂题⽬：龙门铣床横向进给系统设计与实体建模学院：机械⼯程学院专业班级：机械设计制造及其⾃动化学⽣姓名：指导教师：开题时间：2011 年 4 ⽉15 ⽇1、铣床及其分类：1.1、发展历史铣床是⼀种⽤途⼴泛的机床，在铣床上可以加⼯平⾯（⽔平⾯、垂直⾯）、沟槽（键槽、T形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋形表⾯（螺纹、螺旋槽）及各种曲⾯。
此外，还可⽤于对回转体表⾯、内孔加⼯及进⾏切断⼯作等。
铣床在⼯作时，⼯件装在⼯作台上或分度头等附件上，铣⼑旋转为主运动，辅以⼯作台或铣头的进给运动，⼯件即可获得所需的加⼯表⾯。
由于是多⼑断续切削，因⽽铣床的⽣产率较⾼。
⽤铣⼑对⼯件进⾏铣削加⼯的机床。
铣床除能铣削平⾯、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加⼯⽐较复杂的型⾯，效率较刨床⾼，在机械制造和修理部门得到⼴泛应⽤。
铣床最早是由美国⼈E.惠特尼于1818年创制的卧式铣床。
为了铣削⿇花钻头的螺旋槽，美国⼈J.R.布朗于1862年创制了第⼀台万能铣床，是为升降台铣床的雏形。
1884年前后出现了龙门铣床。
20世纪20年代出现了半⾃动铣床，⼯作台利⽤挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的⾃动转换。
1950年以后，铣床在控制系统⽅⾯发展很快，数字控制的应⽤⼤⼤提⾼了铣床的⾃动化程度。
尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和⾃动换⼑系统在铣床上得到应⽤，扩⼤了铣床的加⼯范围，提⾼了加⼯精度与效率。
随着机械化进程不断加剧，数控编程开始⼴泛应⽤与于机床类操作，极⼤的释放了劳动⼒。
数控编程铣床将逐步取代现在的⼈⼯操作。
对员⼯要求也会越来越⾼，当然带来的效率也会越来越⾼。
1.2、主要分类⼀、按布局形式和适⽤范围加以区分（1）升降台铣床：有万能式、卧式和⽴式等，主要⽤于加⼯中⼩型零件，应⽤最⼴。
（2）龙门铣床：包括龙门铣镗床、龙门铣刨床和双柱铣床，均⽤于加⼯⼤型零件。
数控龙门铣床的操作方法
数控龙门铣床的操作方法数控龙门铣床是一种高精度、高效率的机床，广泛应用于航空航天、车船制造、模具加工等领域。
它通过数字化编程和自动化控制实现工件的加工，保证了加工精度和生产效率。
下面我将详细介绍数控龙门铣床的操作方法。
第一步：准备工作在操作数控龙门铣床之前，需要先进行准备工作。
首先，检查机床的各个部件是否正常，包括导轨、工作台、刀库等。
其次，检查刀具是否安装正确，刀具夹持装置是否稳固。
最后，确认工件的尺寸、材料和加工要求，并根据这些信息进行编程。
第二步：开机和自动回零接下来，我们需要将机床开机，并进行自动回零操作。
首先，打开电源开关，然后按下启动按钮，机床即会开始自动回零。
自动回零是将所有坐标轴移动到机床规定的零点位置，以确定坐标轴的初始位置和参考点。
这是下一步操作的基础。
第三步：选择加工程序在完成自动回零后，我们需要根据工件的加工要求选择相应的加工程序。
加工程序是根据工件的形状、尺寸和切削参数等编制的一系列加工指令集合。
我们可以通过数控系统的操作界面选择已经编写好的加工程序，或者根据需要进行编程。
第四步：编程如果没有现成的加工程序可用，我们需要进行编程。
编程是将工件的图纸和加工要求翻译成机床能识别和执行的指令。
数控龙门铣床一般采用G代码和M代码进行编程，G代码是控制加工轨迹的指令，M代码是控制辅助功能的指令。
在编程过程中，需要考虑刀具的路径选择、进给速度、切削深度等参数，并通过编写相应的指令将其输入到数控系统中。
第五步：机床坐标系设置在编程完成后，我们需要设置机床的坐标系。
坐标系是用于确定机床各个轴向的运动方向和数值的参考系统。
通常，数控龙门铣床采用绝对坐标系或相对坐标系。
绝对坐标系是以机床一定位置为参考点，所有位置均以此点为零点，而相对坐标系是以加工前的参考点为零点，所有位置均是相对于此点的增量。
根据实际需求，我们可以选择合适的坐标系。
第六步：安全操作在开始加工之前，我们需要确保进行安全操作。
什么是数控龙门钻床
什么是数控龙门钻床数控龙门钻床，也称为加工中心，是一种可控制多种加工操作的机床。
它可以钻孔、铣削、切割和雕刻，以适应不同的制造需求。
数控龙门钻床通常具有更高的自动化水平和更高的加工效率，可以适应各种复杂的加工任务。
数控技术入门数控技术是一种通过计算机和其他先进技术来控制工具机运动的方法。
数控机床通过计算机程序控制工具和工件之间的相对运动，实现各种精密加工操作。
数控技术允许快速地生产大批量的高精度零件。
龙门钻床的结构数控龙门钻床是一种大型的铣削机，通常由一台控制设备和一台龙门床组成。
龙门床具有一个类似门框的结构，支撑着床面和直线运动轴。
它也通常配备一个用于夹紧工件的工作台和一个用于安装切削工具的刀库。
控制设备通常由电脑和各种硬件设备组成，如机床控制器和伺服电机。
这些设备与工具机通过一些信号线和接口连接，使得机床的精确运动受到计算机程序控制。
数控龙门钻床的特点数控龙门钻床具有以下特点：1.高效率：数控技术使得加工速度更快，精度更高，节省了大量时间和人力。
2.灵活性：数控龙门钻床可以适应各种工件形状和尺寸的加工，可以满足不同需求。
3.自动化：通过计算机程序控制，数控龙门钻床能够自动地完成复杂的加工任务，减小了人力干预的成本。
4.高精度：数控龙门钻床具有极高的加工精度和重复性，可以在微米级别完成加工。
5.低成本：虽然数控龙门钻床需要一定的资金投入，但是与手工或传统机器比较，其加工成本更低。
总结数控龙门钻床是一种高性能的加工设备，它通过计算机程序控制工具机运动，适应各种复杂加工任务。
这种机床具有高效率、高精度、灵活性和自动化特点，可以大幅度提高制造业的生产效率。
目前，数控龙门钻床已广泛应用于航空、航天、电子、汽车等领域，成为制造业的重要设备之一。
龙门刨床主拖动部分(工作台)工作原理及PLC控制电路图
主拖动部分（工作台）的原理图3.1.1工作台行程开关零位状态Figure 3.1 .1 table-state trip switch of zero龙门刨床工作台自动运行使由安装在床身的6个行程开关来控制的。
工作台侧面的燕尾槽中安装了四个撞块，工作台在运动中依靠这四个撞块去碰撞相应的行程开关，从而实现工作台的自动工作。
图 4.2.2（a）为各行程开关的零位状态，前进撞块A和B、后退撞块C和D 分布在行程开关两侧。
这6个行程开关是：前进减速开关ST10、前进换向开关ST12、前进安全限位开关ST1、后退减速开关ST11、后退换向开关ST13 、后退安全限位开关ST2。
工作前应根据加工工件加工长短来决定工作台的行程，并以此来调整前进撞块与后退撞块之间的距离，使A、B撞块位于床身六个行程开关的左侧，C、D撞块位于六个行程开关的右侧，并检查好使六个行程开关处于零位状态，才可以启动工作台工作。
工作台如在前进运行，前进末了，A撞块碰ST10；然后B撞块碰ST12，工作台经过一段越位后开始后退，后退开始时，撞块B使ST12复位，在后退A撞块使ST10复位；工作台继续后退。
后退末了，工件退出刀具后，后退撞块C碰ST11减速，D碰ST13换向，经过一段越位后后退换前进。
撞块使ST13复位，再前进，撞块C使ST11复位，照这样的方式循环工作。
如果前进时，碰撞ST12部起作用，在碰撞安全限位开关ST1，不使工作台由于电器失灵而冲出去。
后退由ST2实现保护。
图3.1.2工作台控制电路Figure 3.1.2 table control circuit工作台的控制必须在直流发电机的原动机M2Y-D起动完成后，即接触器KM3触点闭合，电柜通风机M11、M12接触器KM17触点闭合，直流电动机的励磁机G2励磁正常，失磁保护继电器KUC吸合。
其常开触点闭合之后才可进行。
（一）工作台步进、步退的控制工作台步进、步退是由悬挂在按钮站上的按钮SB8、SB12操作的电动控制。
龙门铣床怎么操作【实用版】
一、操作龙门铣加工前检查龙门铣床各部位手柄和按钮是否正常，按规定加注润滑油，并低速试动转1~2min，才可以进行操作。
二、工作前应穿好工作服，要戴工作帽，操作时严禁戴手套。
三、装夹工件要稳固。
装卸、对刀、测量、变速、紧固心轴及清洁机床，都必须在铣床停稳后进行。
四、工作台上禁止放工量具、工件及其它杂物。
五、开机时要检查工件和铣刀相互位置是否恰当。
六、铣床自动走刀时，手把与丝扣要脱开；工作台不能走到两个限位置，限位块应安装牢固。
七、铣床运转时，禁止用手或棉纱清扫机床，人不能站在铣刀的切线方向，更不得用嘴吹切削屑。
八、刀杆、拉杆、夹头和刀具要在开机前装好并拧紧，不得利用主轴动转来帮助装卸。
九、铣床使用完毕要关闭电源，清扫机床，并将铣头置于空位，工作台移至正中。
1.操作者的注意力要集中在操作龙门铣床上。
确保在工作中的安全问题和操作的质量。
2.铣切各种工件，特别是粗铣时，开始应进行缓慢切削。
3.铣削过程中，工件不可随意退回，否则容易发生事故;如遇特殊情况，非退回不可，应做好准备再退。
4.推料速度不宜太快，应与铣刀回转速度、加工量的大小及材质的软硬相适应。
铣削过程中，遇到工件局部如逆纹或节疤时，应将木料压住，减慢送料速度，以防工件弹回伤人。
5.当使用样模铣削曲线形工件时如果工件较大，为确保安全，挡环最好安装在刀头的上方。
1．工作物要用压板、螺钉或专用工具夹紧。
使用一般的扳手不准加套管，以免滑脱伤人。
2．刀具一定要夹牢，否则不准开车工作。
3．工作前，要检查机床传动部分的运转情况，并将机床的挡板装好，才能运转。
4．铣切各种工件，特别是粗铣时，开始应进行缓慢切削。
5．移动工作台和刀架时，应先松开固定螺钉。
6．装卸刀具时，应使用铜锤或木槌轻打，防止刀具碎片飞出伤人。
7．在切削中，不准变速和调整刀具，禁止用手摸或测量工件。
修复龙门铣床导轨修复：机床导轨大都由钢或铸铁制成，这类导轨出现划伤，应进行修复，不然会使划伤扩大，甚至影响机床使用。
UG在数控龙门铣床设计中的应用
UG在数控龙门铣床设计中的应用摘要：我国机床设计和开发手段要尽快从“甩图板”的二维CAD向三维CAD过渡，在此三维设计基础上进行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新产品的开发速度，保证新产品的顺利投产，并逐步实现产品生命周期管理。
关键词：UG数控龙门铣床设计应用由于我国数控技术起步较晚，新技术的普及应用也相对要慢一些，因此，一些数控设备生产企业还在使用传统二维CAD软件，使得产品设计的周期变长，更新换代的速度也慢了很多。
因此，我国机床设计和开发手段要尽快从“甩图板”的二维CAD向三维CAD过渡。
三维建模和仿真是现代设计的基础，是企业技术优势的源泉。
在此三维设计基础上进行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新产品的开发速度，保证新产品的顺利投产，并逐步实现产品生命周期管理。
三维造型软件大多具有在整个产品周期内的方便的修改能力，尤其是后期修改性，无论是实体建模还是曲面造型，由于三维造型软件提供了智能化的树结构，用户可方便快捷地对产品进行重复修改，即使是在设计的最后阶段需要做重大的修改，或者是对原有方案的更新换代，对于三维软件来说，都是非常容易的事。
以UG数控龙门铣床的设计为例来说明。
图1、数控龙门铣床装配图一、数控龙门铣床的结构及工作原理如图１所示，龙门铣床主要包括工作台、底座、龙门和Z轴装置等。
龙门铣床属于三轴机床，通过机床主轴在X、Y和Z三个方向的运动来实现各种类型零件的铣削加工。
设计的龙门铣床是靠主轴头的移动来实现铣削运动，由三台伺服电机带动滚珠丝杠副实现X、Y和Z三轴的运动，工作时把工件的毛坯装夹在工作台上，通过已经编制好的加工程序，最终完成工件的铣削加工。
二、设计的过程和方法1.设计的流程应用UG的拉伸＼回转＼扫掠＼钻孔和阵列等建模功能，完成龙门铣床的各个组成零件的三维造型设计，并在设计过程中不断完善，及时修改其形状和尺寸，进一步优化设计，最终得到满意的效果。
利用UG软件完成的铣床底座如图2所示，底座如图3所示。
龙门铣床的结构
龙门铣床的结构
结构龙门铣床由门式框架、床身工作台和电气控制系统构成。
门式框架由立柱和顶梁构成，中间还有横梁。
横梁可沿两立柱导轨作升降运动。
横梁上有1～2个带垂直主轴的铣头，可沿横梁导轨作横向运动。
两立柱上还可分别安装一个带有水平主轴的铣头，它可沿立柱导轨作升降运动。
这些铣头可同时加工几个表面。
每个铣头都具有单独的电动机（功率最大可达150千瓦）、变速机构、操纵机构和主轴部件等。
卧式长床身上架设有可移动的工作台，并覆有护罩。
加工时，工件安装在工作台上并随之作纵向进给运动。
龙门铣床还有一些变型以适应不同的加工对象。
①龙门镗铣床：横梁上装有可铣可镗的铣镗头
TX400龙门镗铣头
，其主轴（套筒或滑枕）能作轴向机动进给并有运动微调装置,微调速度可低至5毫米/分。
可进行镗孔及铣削作业。
②龙门钻铣床：横梁上装有动力头，通过接杆装钻头或铣刀，可完成钻孔及铣削作业。
龙门铣床床身上装设有X轴导轨，龙门铣床工作台跨越紧固在该床身上。
工作台上方活动跨越架设有龙门架，龙门架还包括有：龙门架拖板，龙门架拖板活动夹持于该X轴导轨上。
Z轴导轨，装设于龙门架上。
横梁，该横梁装设有一Z轴拖板，横梁通过该Z轴拖板而活动夹持于该Z轴导轨上，横梁上还装设有Y轴导轨。
铣削装置，龙门铣床铣削装置活动装设于该Y轴导轨上，使该龙门架在数控电路控制系统的控制下，作X、Y、Z三轴的立体空间铣削加工。
该数控龙门铣床具有高精度的铣、钻、镗、削等操作。
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龙门式数控铣床工作原理: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。
龙门式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。
一、龙门式数控铣床的基本组成
龙门式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。