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數控銑床,顧名思義是銑床的升級版,它和普通銑床原理相同,結構相似,工藝相近,不同在於數控銑床是利用計算機程序作為指導者的自動加工機床。

1 數控銑床 -定義

數控銑床是在一般銑床的基礎上發展起來的,兩者的加工工藝基本相同,結構也有些相似,但數控銑床是靠程序控制的自動加工機床,所以其結構也與普通銑床有很大區別.
數控銑床一般由數控系統、主傳動系統、進給伺服系統、冷卻潤滑系統等幾大部分組成:
1、主軸箱 包括主軸箱體和主軸傳動系統,用於裝夾刀具並帶動刀具旋轉,主軸轉速範圍和輸出扭矩對加工有直接的影響。
2、進給伺服系統 由進給電機和進給執行機構組成,按照程序設定的進給速度實現刀具和工件之間的相對運動,包括直線進給運動和旋轉運動。
3、控制系統 數控銑床運動控制的中心,執行數控加工程序控制機床進行加工。
4、輔助裝置 如液壓、氣動、潤滑、冷卻系統和排屑、防護等裝置。
5、機床基礎件 通常是指底座、立柱、橫樑等,它是整個機床的基礎和框架。

2 數控銑床 -工作原理

數控銑床數控銑床

根據零件形狀、尺寸、精度和表面粗糙度等技術要求制定加工工藝,選擇加工參數。通過手工編程或利用CAM 軟體自動編程,將編好的加工程序輸入到控制器。控制器對加工程序處理后,向伺服裝置傳送指令。伺服裝置向伺服電機發出控制信號。主軸電機使刀具旋轉,X、Y 和Z向的伺服電機控制刀具和工件按一定的軌跡相對運動,從而實現工件的切削。
數控銑床主要由床身、銑頭、縱向工作台、橫向床鞍、升降台、電氣控制系統等組成。能夠完成基本的銑削、鏜削、鑽削、攻螺紋及自動工作循環等工作,可加工各種形狀複雜的凸輪、樣板及模具零件等。數控銑床的床身固定在底座上,用於安裝和支承機床各部件,控制台上有彩色液晶顯示器、機床操作按鈕和各種開關及指示燈。縱向工作台、橫向溜板安裝在升降台上,通過縱向進給伺服電機、橫向進給伺服電機和垂直升降進給伺服電機的驅動,完成X、Y、Z坐標的進給。電器櫃安裝在床身立柱的後面,其中裝有電器控制部分。

3 數控銑床 -主要功能

各種類型數控銑床所配置的數控系統雖然各有不同,但各種數控系統的功能,除一些特殊功能不盡相同外,其主要功能基本相同。
1、 點位控制功能
此功能可以實現對相互位置精度要求很高的孔系加工。
2、 連續輪廓控制功能
此功能可以實現直線、圓弧的插補功能及非圓曲線的加工。
3、 刀具半徑補償功能
此功能可以根據零件圖樣的標註尺寸來編程,而不必考慮所用刀具的實際半徑尺寸,從而減少編程時的複雜數值計算。
4、 刀具長度補償功能
此功能可以自動補償刀具的長短,以適應加工中對刀具長度尺寸調整的要求。
5、 比例及鏡像加工功能
比例功能可將編好的加工程序按指定比例改變坐標值來執行。鏡像加工又稱軸對稱加工,如果一個零件的形狀關於坐標軸對稱,那麼只要編出一個或兩個象限的程序,而其餘象限的輪廓就可以通過鏡像加工來實現。
6、 旋轉功能
該功能可將編好的加工程序在加工平面內旋轉任意角度來執行。
7、 子程序調用功能
有些零件需要在不同的位置上重複加工同樣的輪廓形狀,將這一輪廓形狀的加工程序作為子程序,在需要的位置上重複調用,就可以完成對該零件的加工。
8、 宏程序功能
該功能可用一個總指令代表實現某一功能的一系列指令,並能對變數進行運算,使程序更具靈活性和方便性。

4 數控銑床 -加工特點

1、用數控銑床加工零件,精度很穩定。如果忽略刀具的磨損,用同一程序加工出的零件具有相同的精度。
2、數控銑床尤其適合加工形狀比較複雜的零件,如各種模具等。
3、數控銑床自動化程度很高,生產率高,適合加工批量較大的零件。

5 數控銑床 -分類

數控銑床立式數控銑床
1、按構造上分類
⑴工作台升降式數控銑床
這類數控銑床採用工作台移動、升降,而主軸不動的方式。小型數控銑床一般採用此種方式。
⑵主軸頭升降式數控銑床
這類數控銑床採用工作台縱向和橫向移動,且主軸沿垂向溜板上下運動;主軸頭升降式數控銑床在精度保持、承載重量、系 統構成等方面具有很多優點,已成為數控銑床的主流。
⑶龍門式數控銑床
這類數控銑床主軸可以在龍門架的橫向與垂向溜板上運動,而龍門架則沿床身作縱向運動。大型數控銑床,因要考慮到擴大行程,縮小佔地面積及剛性等技術上的問題,往往採用龍門架移動式。

2、按通用銑床的分類方法分類
⑴數控立式銑床
數控立式銑床在數量上一直佔據數控銑床的大多數,應用範圍也最廣。從機床數控系繞控制的坐標數量來看,目前3坐標數控立銑仍佔大多數;一般可進行3坐標聯動加工,但也有部分機床只能進行3個坐標中的任意兩個坐標聯動加工(常稱為2.5坐標加工)。此外,還有機床主軸可以繞X、Y、Z坐標軸中的其中一個或兩個軸作數控擺角運動的4坐標和5坐標數控立銑。
數控銑床卧式數控銑床

⑵卧式數控銑床
與通用卧式銑床相同,其主軸軸線平行於水平面。為了擴大加工範圍和擴充功能,卧式數控銑床通常採用增加數控轉盤或萬能數控轉盤來實現4、5坐標加工。這樣,不但工件側面上的連續迴轉輪廓可以加工出來,而且可以實現在一次安裝中,通過轉盤改變工位,進行「四面加工」。
⑶立卧兩用數控銑床
目前,這類數控銑床已不多見,由於這類銑床的主軸方向可以更換,能達到在一台機床上既可以進行立式加工,又可以進行卧式加工,而同時具備上述兩類機床的功能,其使用範圍更廣,功能更全,選擇加工對象的餘地更大,且給用戶帶來不少方便。特別是生產批量小,品種較多,又需要立、卧兩種方式加工時,用戶只需買一台這樣的機床就行了。

6 數控銑床 -選用原則

1、根據被加工零件的尺寸選用   
規格較小的升降台式數控銑床,其工作台寬度多在400mm以下,它最適宜中小零件的加工和複雜形面的輪廓銑削任務。規格較大的如龍門式銑床,工作台在500—600mm以上,用來解決大尺寸複雜零件的加工需要。
2、根據加工零件的精度要求選用   
中國已制定了數控銑床的精度標準,其中數控立式銑床升降台銑床已有專業標準。標準規定其直線運動坐標的定位精度為0.04/300mm,重複定位精度為 0.025mm,銑圓精0.035mm。實際上,機床出廠精度均有相當的儲備量,比國家標準的允差值大約壓縮20%左右。因此,從精度選擇來看,一般的數控銑床即可滿足大多數零件的加工需要。對於精度要求比較高的零件,則應考慮選用精密型的數控銑床。
3、根據加工零件的加工特點來選擇   
對於加工部位是框形平面或不等高的各級台階,那麼選用點位---直線系統的數控銑床即可 如果加工部位是曲面輪廓,應根據曲面的幾何形狀決定選擇兩坐標聯動和三坐標聯動的系統。 也可根據零件加工要求,在一般的數控銑床的基礎上,增加數控分度頭或數控迴轉工作台,這時機床的系統為四坐標的數控系統,可以加工螺旋槽、葉片零件等。
4、根據零件的批量或其他要求選擇   
對於大批量的,用戶可採用專用銑床。如果是中小批量而又是經常周期性重複投產的話,那麼採用數控銑床是非常合適的,因為第一批量中準備好多工夾具、程序等可以存儲起來重複使用。 從長遠考慮,自動化程度高的銑床代替普通銑床,減輕勞動者的勞動量提高生產率的趨勢是不可避免的。

7 數控銑床 -安裝吊運

一般的數控銑床是機電一體化設計,從製造廠發貨到用戶,都是整機裝運,不需解體包裝。因此用戶收到機床后,只需按說明書的規定進行即可。注意以下幾個方面:
1、開箱  
機床開箱后,首先根據包裝標誌找到隨機技術文件,按技術文件中的裝箱清單清點附件、工具、備件等。如箱內實物與裝箱單不符,應及時與製造廠聯繫。然後,仔細閱讀說明書,按說明書指導進行安裝工作。
2、吊運  
按照說明書中的吊裝圖,在適當的位置墊上木塊或厚布,防止鋼絲繩碰傷油漆和加工面。在吊運過程中,應盡量降低機床的重心。如果,數控機床的電龜是分離的,則電櫃頂部一般有吊環供吊運時使用。
3、調整  
對於數控銑床,主機是整機發運,出廠前都一調整好,用戶在安裝中應注意:油壓的調整、自動潤滑的調整以及重點檢查防止升降台垂向下滑裝置是否起作用等。

8 數控銑床 -調試驗收

對於一般的數控銑床來說,主機是整機發運,出廠前都已調整好。但用戶在使用前仍需注意以下幾點:
1.數控銑床的調試
(1)油壓的調整。   
因為液壓變速、液壓拉力等機構都需要合適的壓力,所以機床開箱后,清除防鏽用的油封,即向油池中灌油,開動油泵調整油壓,一般在1—2Pa的壓力即可。
(2)自動潤滑的調整   
數控銑床大多採用自動定時定量潤滑站供油,開車前檢查一下潤滑油泵是否按規定的時間啟動。這些時間的調整一般由繼電器進行的。
(3)重點檢查防止升降台垂向下滑裝置是否作用。   
檢查方法很簡單,在機床通電的情況下,在床身固定表座,用千分表測頭指向工作檯面,然後將工作台突然斷電,通過千分表觀察工作檯面是否下沉,變化在0.01—0.02mm是允許的,下滑太多會影響批量加工零件的一致性。此時,可調整自鎖器調節。
2.數控銑床的驗收  
對於數控銑床的驗收,目前主要根據國家頒布的專業標準。有ZBJ54014-88,ZBnJ54015-88兩種。機床出廠前已在製造廠內按上述兩項標準檢查合格,由質檢部門簽發的產品合格說明書,用戶可按照合格說明書中的項目,根據本單位實際掌握的檢測手段,抽檢或全部複檢各項精度,如有不合格項目,可向製造廠提出交涉。如果複檢數據符合出廠合格證的要求,則可記錄入檔案,作為以後參考。

9 數控銑床 -使用條件

與加工中心相比,數控銑床除了缺少自動換刀功能以及刀庫外,其他方面均與加工中心類似,可以對工件進行鑽,擴,鉸,鍃,鏜孔與攻絲等,但其主要還是用來對工件進行銑削加工。 一般下列加工內容常採用數控銑削加工:
1、工件上的曲線輪廓內、外形,特別是由數學表達式給出的非圓曲線與列表曲線等輪廓。
2、給出數學模型的空間曲線。
3、形狀複雜,尺寸繁多,劃線與檢測困難的部位。
4、用通用銑床加工時難以觀察,測量和控制進給的內、外凹槽。
5、以尺寸協調的高精度孔與面。 . 能在一次安裝中一起銑削出來的簡單表面或形狀。
6、採用數控銑削能成倍提高生產率,大大減輕體力勞動的一般加工內容。
而下列加工內容不宜採用數控銑削加工
1、需要長時間占機人工調整的粗加工內容。
2、毛坯上加工余量不充分或不太穩定的部位。
3、必須按專用工裝協調的加工內容,如標準樣件、協調平板、模胎。
4、簡單的粗加工面。
5、需用細長銑刀加工的部位,如狹長深槽或高筋板小轉接圓弧部位。

10 數控銑床 -工裝夾具

數控銑床銑床夾具
1.基本要求   
在數控銑削加工中一般不要求很複雜的夾具,只要求簡單的定位、夾緊就可以了,其設計的原理也與通用銑床夾具相同,結合數控銑削加工的特點,這裡提出一些基本要求:
(1) 為保證工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外,夾具要做的儘可能開敞,因為夾緊機構元件和加工面之間應保持一定的安全距離,同時要求夾緊機構元件能低則低,以防止夾具與銑床主軸套筒或刀套、刃具在加工過程中發生干涉。
(2) 為保持零件的安裝方位與機床坐標系及編程坐標系方向的一致性,夾具應保證在機床上實現定向安裝,還要求協調零件定位面與機床之間保持一定的坐標聯繫。
(3) 夾具的剛性與穩定性要好。盡量不採用在加工過程中更換夾緊點的設計,當非要在加工過程中更換夾緊點時,要特別注意不能更換因更換夾緊點而破壞夾具或工件的定位精度。
數控銑床虎鉗

2.常用夾具的種類   
數控銑削加工常用的夾具大致有以下幾種:
(1)萬能組合夾具。適合小批量生產或研製時的中小、小型工件在數控銑床上進行銑削加工。
(2)專用銑削夾具。這是特別為某一項或類似的幾項工件設計製造的夾具,一般在年產量較大或研製時非要不可時採用。其結構固定,僅使用於一個具體零件的具體工序,這類夾具設計應力求簡化,使製造時間盡量縮短。
(3)多工位夾具。可以同時裝夾多個工件,可減少換刀次數,已便於一面加工,一面裝卸工件,有利於縮短輔助時間,提高生產率,較適合中批量生產。
(4)氣動或液壓夾具。適合生產批量較大的場合,採用其它夾具又特別費工,費力的工件,能減輕工人勞動強度和提高生產率,但此類夾具結構較複雜,造價往往很高,而且製造周期較長。
(5)通用銑削夾具。有通用可調夾具、虎鉗、分度頭和三爪卡盤等。
3.數控銑床夾具的選用原則   
在選用夾具時,通常需要考慮產品的生產批量、生產效率、質量保證及經濟性,選用時可參考下列原則: .在生產量小或研製時,應廣泛採用萬能組合夾具,只用在組合夾具無法解決十才考慮採用其他夾具。 .小批量或成批生產十可考慮採用專用夾具,但應盡量簡單。
在生產批量較大的可考慮採用多工位夾具和氣動、液壓夾具。

11 數控銑床 -切削條件

銑削加工一般來說,均屬於高效率加工。   
在端面銑削當中,所採用的刀具根據其運用範圍有不同的形狀和種類。刀具的切刃,由於切削過程的摩擦,急劇加熱,在空轉時急劇冷卻下來,要求非常嚴格。因此,要求刃具有耐衝擊性、耐磨損性和耐熱性。   
為了在刀具刀尖上緩和衝擊,並容易流出鐵屑,必須充分研究刀尖的形狀。選擇端面銑削刀片的前角有兩種:一種是與工件接近90度的加工面的肩削形,一種是對刀具磨損有利的平削形。採用平削形刀刃衝擊小,切削厚度小,在平削形中,由於后角大,對刀具耐磨損有利,但由於軸向產生分力回引起震動,所以常採用45 度后角。   
刀具的有效直徑和刀刃數的選擇,視被加工材料而定。為了獲得經濟性穩定的銑削作業,必須充分選擇適當的切削條件。充分考慮各方面因素。如被切削材料、硬度、機床的功率和剛性、刀具的形狀等因素 。

 

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