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　数控铣床^[1]是在一般铣床的基 础上发展起来的,两者的加工工艺基本相同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别.

　 　如图所示，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、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。

　　2、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。

　　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、辅助装置 如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。

　　5、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

数 控铣床的工作原理（图）：

工艺装备

1。夹具

　　对单件、小批量、工作量较大的模具加工来说，一般可直接在机 床工作台面上通过调整实现定位与夹紧，然后通过加工坐标系的设定来确定零件的位置。

　　对有一定批量的零件来说，可选用结构较简单的夹 具。例如，加工图1所示的凸轮零件的凸轮曲面时，可采用图2中所示的凸轮夹具。其中，两个定位销3、5与定位块4组成一面两销的六点定位，压板6与夹紧螺 母7实现夹紧。图中：1-凸轮零件，2-夹具体，3-圆柱定位销，4-定位块，5-菱形定位销，6-压板，7-夹紧螺母。

图 1 凸轮零件图

图2 凸轮夹具

2。刀具

图3 常见刀具

　　（1）铣刀类型选择

　　根据被加工零件的几何 形状,选择刀具的类型有：

　　1） 加工曲面类零件时，为了^[2]保证刀具切削刃与加工轮廓在切 削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀,如图4所示。

图 4 加工曲面类铣刀

　　2） 铣大的平面时：为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，如图5所示。

图5 加工大平面铣刀

　　3） 铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀，如图6所示。

图6 加工台阶面铣刀

　　4） 铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀，如图7所示。

图 7 加工槽类铣刀

　　5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具，如图8所示。

　 钻头　镗刀

图8 孔加工刀具

　　（2）铣刀结构选择

　 　铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式，刀片定位元件的结构又有不同类型，因此铣刀的结构形式有多种， 分类方法也较多。选用时，主要可根据刀片排列方式。刀片排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。

　　1)平装结构(刀片径向排列)

图9 平装结构铣刀

　　平装结构铣刀（如图9所示）的刀体结构工艺性好，容易加工， 并可采用无孔刀片(刀片价格较低，可重磨)。由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且在切削力方向上的硬质合金截面较小，故平装结构的铣 刀一般用于轻型和中量型的铣削加工。

　　2)立装结构(刀片切向排列)

图10 立装结构铣刀

　　立装结构铣刀（如图10所示）的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。虽然刀具零件较少，但刀体的加工难度较大，一般 需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大了容屑空间。由于刀片切向安装，在切削力方 向的硬质合金截面较大，因而可进行大切深、大走刀量切削，这种铣刀适用于重型和中量型的铣削加工。

　　(3)铣刀角度的选择

　 　铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和前角(制造厂的产品样本 中对刀具的主偏角和前角一般都有明确说明)。

　　1)主偏角Kr

　　主偏角为切削刃与切削平面的夹角，如图11所 示。铣刀的主偏角有90°、88°、75°、70°、60°、45°等几种。

图11 主偏角

　 　主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切 削深度也随之减小。

　　90°主偏角　在铣削带凸肩的平面时选用，一般不用于纯平面加工。该类刀具通用性好(即可加工台阶面，又可加工 平面)，在单件、小批量加工中选用。由于该类刀具的径向切削力等于切削力，进给抗力大，易振动，因而要求机床具有较大功率和足够的刚性。在加工带凸肩的平 面时，也可选用88°主偏角的铣刀，较之90°主偏角铣刀，其切削性能有一定改善。

　　60°～75°主偏角　适用于平面铣削的粗加 工。由于径向切削力明显减小(特别是60°时)，其抗振性有较大改善，切削平稳、轻快，在平面加工中应优先选用。75°主偏角铣刀为通用型刀具，适用范围 较广；60°主偏角铣刀主要用于镗铣床、加工中心上的粗铣和半精铣加工。

　　45°主偏角　此类铣刀的径向切削力大幅度减小，约等于轴 向切削力，切削载荷分布在较长的切削刃上，具有很好的抗振性，适用于镗铣床主轴悬伸较长的加工场合。用该类刀具加工平面时，刀片破损率低，耐用度高；在加 工铸铁件时，工件边缘不易产生崩刃。

　　2)前角γ

　　铣刀的前角可分解为径向前角γf和轴向前角γp，径向前角 γf主要影响切削功率；轴向前角γp则影响切屑的形成和轴向力的方向，当γp为正值时切屑即飞离加工面。径向前角γf和轴向前角γp正负的判别见图12。

图12 前角

　　常用的前角组合形式如下：

　　双负前角　双负 前角的铣刀通常均采用方形(或长方形)无后角的刀片，刀具切削刃多(一般为8个)，且强度高、抗冲击性好，适用于铸钢、铸铁的粗加工。由于切屑收缩比大， 需要较大的切削力，因此要求机床具有较大功率和较高刚性。由于轴向前角为负值，切屑不能自动流出，当切削韧性材料时易出现积屑瘤和刀具振动。

　 　凡能采用双负前角刀具加工时建议优先选用双负前角铣刀，以便充分利用和节省刀片。当采用双正前角铣刀产生崩刃(即冲击载荷大)时，在机床允许的条件下亦 应优先选用双负前角铣刀。

　　双正前角　双正前角铣刀采用带有后角的刀片，这种铣刀楔角小，具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小，所耗 切削功率较小，切屑成螺旋状排出，不易形成积屑瘤。这种铣刀最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对于刚性差(如主轴悬伸较长的镗铣床)、功 率小的机床和加工焊接结构件时，也应优先选用双正前角铣刀。

　　正负前角(轴向正前角、径向负前角)　这种铣刀综合了双正前角和双负前 角铣刀的优点，轴向正前角有利于切屑的形成和排出；径向负前角可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余量 铣削加工。瓦尔特公司的切向布齿重切削铣刀F2265就是采用轴向正前角、径向负前角结构的铣刀。

　　(4)铣刀的齿数(齿距) 选择

　　铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制，不同直径的铣刀的齿数均有相应规定。为满足不同用 户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。

　　粗齿铣刀　适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削 加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。

　　中齿铣刀　系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定 性。

　　密齿铣刀　主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。在专业化生产(如流水线加工)中，为充分利用设备功率和满足 生产节奏要求，也常选用密齿铣刀(此时多为专用非标铣刀)。

　　为防止工艺系统出现共振，使切削平稳，还有一种不等分齿距铣刀。如 WALTER公司的NOVEX系列铣刀均采用了不等分齿距技术。在铸钢、铸铁件的大余量粗加工中建议优先选用不等分齿距的铣刀。

　　 (5)铣刀直径的选择

　　铣刀直径的选用视产品及生产批量的不同差异较大，刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸。

　 　1)平面铣刀

　　选择平面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内，也可将机床主轴直径作为选取的依据。平面铣刀直径 可按D＝1.5d（d为主轴直径)选取。在批量生产时，也可按工件切削宽度的1.6倍选择刀具直径。

　　2)

　　立铣刀直径的选择 主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的{zg}转数能否达到刀具的{zd1}切削速度 (60m/min)。

　　3)槽铣刀

　　槽铣刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择，并保证其切削功率在机床允许的 功率范围之内。

　　（6）铣刀的{zd0}切削深度

　　不同系列的可转位面铣刀有不同的{zd0}切削深度。{zd0}切削深度越大的 刀具所用刀片的尺寸越大，价格也越高，因此从节约费用、降低成本的角度考虑，选择刀具时一般应按加工的{zd0}余量和刀具的{zd0}切削深度选择合适的规格。当 然，还需要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用{zd0}切削深度时的需要。

　　（7）刀片牌号的选择

　　合理选择 刀片硬质合xx号的主要依据是被加工材料的性能和硬质合金的性能。一般选用铣刀时，可按刀具制造厂提供加工的材料及加工条件，来配备相应牌号的硬质合金刀 片。

　　由于各厂生产的同类用途硬质合金的成份及性能各不相同，硬质合xx号的表示方法也不同，为方便用户，国际标准化组织规定，切削 加工用硬质合金按其排屑类型和被加工材料分为三大类：P类、M类和K类。根据被加工材料及适用的加工条件，每大类中又分为若干组，用两位阿拉伯数字表示， 每类中数字越大，其耐磨性越低、韧性越高。

　　P类合金(包括金属陶瓷)用于加工产生长切屑的金属材料，如钢、铸钢、可锻铸铁、不锈 钢、耐热钢等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。

　　M类合金用于加工产生长切屑和短切屑的黑色 金属或有色金属，如钢、铸钢、奥氏体不锈钢、耐热钢、可锻铸铁、合金铸铁等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。

　 　K类合金用于加工产生短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料，如铸铁、铝合金、铜合金、塑料、硬胶木等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削 深度，而切削速度则应越小。

　　上述三类牌号的选择原则如图13所示：

P01
P05
P10
P15
P20
P25
P30
P40
P50

M10
M20
M30
M40

K01
K10
K20
K30
K40

进 给量

背吃刀量

切削速度

图13 P、M、K类合金切削用量的选择

　各厂生产的硬质合金虽 然有各自编制的牌号，但都有对应国际标准的分类号，选用十分方便。

数控铣床的选用

　　规格较小的升降台式数控铣床，其工作台宽度多在400mm以下，它最适宜中小零件的加工和复杂形面的轮廓铣削任务。规格较大的如龙 门式铣床，工作台在500—600mm以上，用来解决大尺寸复杂零件的加工需要。

　　2：根据加工零件的精度要求选用

　 　我国已制定了数控铣床的精度标准，其中数控升降台铣床已有专业标准。标准规定其直线运动坐标的定位精度为0.04/300mm，重复定位精度为 0.025mm，铣圆精0.035mm。实际上，机床出厂精度均有相当的储备量，比国家标准的允差值大约压缩20%左右。因此，从精度选择来看，一般的数 控铣床即可满足大多数零件的加工需要。对于精度要求比较高的零件，则应考虑选用精密型的数控铣床。

　　3：根据加工零件的加工特点来选 择

　　对于加工部位是框形平面或不等高的各级台阶，那么选用点位---直线系统的数控铣床即可。

　　如果加工部位是 曲面轮廓，应根据曲面的几何形状决定选择两坐标联动和三坐标联动的。

　　也可根据零件加工要 求，在一般的数控铣床的基础上，增加数控分度头或数控回转工作台，这时机床的系统为四坐标的数控系统，可以加工螺旋槽、叶片零件等。

　 　4：根据零件的批量或其他要求选择

　　对于大批量的，用户可采用专用铣床。如果是中小批量而又是经常周期性重复投产的话，那么采用数 控铣床是非常合适的，因为{dy}批量中准备好多工夹具、程序等可以存储起来重复使用。从长远考虑，自动化程度高的铣床代替普通，减轻劳动者的劳动量提高生产率的趋势是不可 避免的。

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