数控铣床加工零件的过程

数控铣床是一种用途广泛的机床，在数控机床中所占比例最大，在航空航天、汽车制造、一般机械加工和模具制造业中应用非常广泛。数控铣床多为三坐标、两坐标联动的机床，也称两轴半控制数控铣床，即在X、Y、Z三个坐标轴中，任意两轴都可以联动，也可以三个或更多坐标轴联动，可以用来加工螺旋槽、叶片等立体曲面零件。

3.1.1 数控铣床加工的主要零件对象

数控铣床可以用来加工许多普通铣床难以加工甚至无法加工的零件，它以铣削功能为主，主要适合铣削下列四类零件。

1. 平面类零件

加工面与水平面的夹角为定角的零件称为平面类零件。目前，在数控铣床上加工的绝大多数零件属于平面类零件。平面类零件的特点是加工面为平面或可以展开成为平面。如图3-1所示的三个零件均属平面类零件。图中的曲线轮廓面M和圆台侧面N，展开后均为平面，P为斜平面。这类零件的数控铣削相对比较简单，一般用三轴数控铣床的两轴联动就可以加工出来。

图3-1 平面类零件

2. 变斜角类零件

加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。这类零件的特点是加工面不能展开为平面，但在加工中，铣刀圆周与加工面接触的瞬间为一条直线。图3-2是飞机上的一种变斜角梁椽条。该零件在第②肋至第⑤肋的斜角α从3°10'均匀变化到2°32'，从第⑤肋至第⑨肋再均匀变化到1°20'，从第⑨肋到第⑩肋又均匀变化至0°。变斜角类零件一般采用四轴或五轴联动的数控铣床加工，也可以在三轴数控铣床上通过两轴联动用鼓形铣刀分层近似加工，但精度稍差。

图3-2 飞机上变斜角梁缘条

3. 曲面类(立体类)零件

加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件。曲面类零件的特点一是加工面不能展开为平面，二是加工面与铣刀始终为点接触。这类零件在数控铣床的加工中较为常见，如各种模具、叶片类零件等，如图3-3所示，通常采用两轴半联动数控铣床来加工精度要求不高的曲面，精度要求高的曲面需用三轴联动数控铣床加工，若曲面周围有干涉表面，需用四轴甚至五轴联动数控铣床加工。

图3-3 曲面类零件

4. 箱体类零件

箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有一定型腔或空腔，在长、高、宽方向有一定比例的零件。这类零件在机械行业、汽车、飞机制造等各个行业中用得较多，如汽车的发动机缸体、变速箱体;机床的床头箱、主轴箱;柴油机缸体、齿轮泵壳体等。这类零件的加工一般都需要进行多工位孔系、轮廓及平面加工，当在普通铣床上加工，难以保证工件尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要求时，宜选择用数控铣床进行加工。

3.1.2 数控铣床的分类

数控铣床种类很多，按其体积大小可分为小型、中型和大型数控铣床，一般数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床，其工作台宽度多在400mm以下，规格较大的数控铣床，例如工作台宽度在500mm以上的，其功能已向加工中心靠近，进而演变成柔性加工单元。

常用的分类方法是按机床主轴的布局形式可分为立式数控铣床、卧式数控铣床和立卧两用数控铣床。

1. 立式数控铣床

立式数控铣床的主轴轴线垂直于水平面，是数控铣床中最常见的一种布局形式，应用范围也最广泛，如图3-4所示。立式数控铣床中又以三坐标(X、Y、Z)联动铣床居多，各坐标的控制方式主要有以下三种。

(1) 工作台纵、横向移动并升降，主轴不动方式，目前小型数控铣床一般采用这种方式。

(2) 工作台纵、横向移动，主轴升降方式，这种方式一般用在中型数控铣床中。

(3) 龙门架移动式，即主轴可在龙门架的横向和垂直导轨上移动，龙门架则沿床身作纵向移动。许多大型数控铣床都采用这种结构，又称之为龙门数控铣床，如图3-4(b)所示。

图3-4 立式数控铣床

2. 卧式数控铣床

卧式数控铣床的主轴轴线平行于水平面，主要用来加工箱体类零件，如图3-5所示。为了扩大功能和加工范围，通常采用增加数控转盘来实现四轴或五轴加工。这样，工件在一次加工中可以通过转盘改变工位，进行多方位加工。配有数控转盘的卧式数控铣床在加工箱体类零件和需要在一次安装中改变加工工位的零件时具有明显的优势。

3. 立卧两用数控铣床

图3-5 卧式数控铣床

图3-6 立卧两用数控铣床

立卧两用数控铣床(如图3-6所示)的主轴轴线方向可以改变，使一台铣床具备立式数控铣床和卧式数控铣床的功能，达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工。立卧两用数控铣床的主轴方向的更换有手动与自动两种。采用数控万能主轴头的立卧两用数控铣床，其主轴头可以任意转换方向，可以加工出与水平面呈各种不同角度的工件表面。当立卧两用数控铣床增加数控转盘后，就可以实现对工件的“五面加工”，即除了工件与转盘贴面的定位面外，其他表面都可以在一次安装中进行加工。因此，立卧两用数控铣床的加工性能非常优越。