数控铣床的机械结构组成及编程原理

  一、数控铣床的机械结构组成

  数控铣床是机械和电子技术相结合的产物，它的机械结构随着电子控制技术在铣床的普及应用，以及对铣床性能提出的技术要求，而逐步发展变化。从数控铣床发展史看，早期的数控铣床是对普通铣床的进给系统进行革新、改造，而后发展成一种全新的加工设备。1952年，美国研制的世界第一台三坐标数控铣床，其特点是用三个数控伺服系统代替了传统的机械进给系统。早期的数控铣床同普通铣床相比，除进给系统是数控伺服系统外，外型和结构基本相同。我国现生产的经济型数控铣床，就属于这种类型，因为这些产品是在普通铣床的在总体结构基础上经局部改进而发展来的。

  数控铣床的机械结构，除铣床基础部件外，由下列个部分组成:主传动系统;进给系统;实现工件回转、定位装置和附件;实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却等系统和排屑、防护等装置;刀架或自动换刀装置;自动托盘交换装置;特殊功能装置;为完成自动化控制功能的各种反馈信号装置及元件。可以通过程序控制机床的运行。即使是一些加工前的设定调整操作，也可以通过操作面板上各类相应的按钮、开关方便的进行。数控铣床主轴从结构上讲，可以实现铣、钻、锉等各类不同工艺内容的加工，因此行业内几乎以数控铣床涵盖了数控数控钻床和数控铿床。机械加工中，较少有单一的应用于钻削或镗削的数控钻床或数控锉床。

  铣床基础件称为铣床大件，通常是指床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台等。它是整台铣床的基础和框架。铣床的其他零部件，或者固定在基础件上，或者工作时在它的导轨上运动，其他机械结构的组成则按铣床的功能需要选。

  二、编程的基本原理

  坐标系

  根据标准坐标系的规定，机床使用右手顺时针直角坐标系，机床中的运动是指刀具和工件间的相对运动。

  1.机床坐标系

  数控铣床类机床中，坐标系如何建立取决于机床的类型。坐标系原点即为机床零点，也是所有坐标轴坐标基准。机床零点可通过在各坐标轴移动范围内设置的参考点来确定。参考点与机床零点可以重合，也可以不重合，这一般由机床生产厂家设定。

  2.工件坐标系

  为了便于在编程时对工件的几何要素位置进行描述，编程人员必须在零件图上选择建立一个过渡坐标系，即工件坐标系，也称为编程坐标系。该坐标系原点即工件原点或编程原点。数控铣床加工工件坐标系可以有编程人员自由选择，原则上应尽量使编程简单、尺寸换算少、

  引起的加工误差小等。一般情况下，尺寸集中标注或坐标标注的零件，编程原点应尽可能选在尺寸标注基准上;对称或同心零件编程原点应尽可能选在对称中心线或圆心上;Z向原点位置一般置于工件上表面。

  3.工件装夹

  加工工件时，工件必须定位并夹紧在机床上，保证工件坐标系坐标轴平行于机床坐标系坐标轴，由此在每个坐标轴上产生机床原点与工件原点的坐标偏移量。该值作为可设定零点偏移量输入到给定的区域，即偏值寄存器(如G54)中。当NC程序运行时，此值可以用一个对应的编程指令(如G54)进行选择调用，从而确定工件在机床上的装夹位置。

  4.当前工件坐标系

  在对一些复杂零件进行几何描述时，如其中的某些结构要素如果选择一个新的原点编程比使用原工件原点更方便，则可以利用可编程零点偏置进行坐标转换，重新确定一个新的零点。新的零点以原工件零点为基准进行偏置。使用可编程零点偏置后形成的一个新的实际工件坐标系即为当前工件坐标系，工件坐标系也可通过旋转进行转换形成新的当前工件坐标系。