三坐标数控铣床设计

第１章　绪论

随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入自适应

控制﹑模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程﹑前馈控
制﹑模糊控制﹑学习控制﹑自适应控制﹑工艺参数自动生成﹑三维刀
具补偿﹑运动参数动态补偿等功能，而且人机截面极为友好，并且有
故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能
化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优
化调整参数。直线电机驱动系统以使用化。

用数控铣床加工零件时，首先应编制该零件的加工程序，这是

数控铣床的工作指令。将加工程序输入数控装置，再由数控装置控制
机床主运动的变速﹑启动﹑停止﹑进给运动的方向﹑速度和位移量，
以及工件装夹和冷却润滑的开关等动作，使刀具与被加工零件以及其
它辅助装置严格按照加工工序规定的顺序﹑运动轨迹加工出符合要求
的零件。

三坐标数控铣床的进给运动是数字控制的直接对象，不论点位控

制还是连续控制，被加工工件的最后坐标精度和轮廓精度都受到进给
运动的传动精度﹑灵敏度和稳定性的影响。为此，要注意以下三点进
给运动要求：

(1) 减少运动件的摩擦力。进给系统虽有许多元件，但摩擦阻力主

要来自丝杠和导轨。丝杠和导轨结构的滚动化是减少摩擦的重要措施
之一。

(2) 提高传动精度和刚度。在进给系统中滚珠丝杠和支承结构是决

定其传动精度和刚度的主要部件，因此，必须首先保证它们的加工精
度。

(3) 减少运动惯量。进给系统中每个元件的惯量对伺服机构的启动

和制动特性都有直接的影响。尤其是处于高速运转的零件，其惯性的影
响更大。

设计是在原有普通铣床的基础上,对其进行改造,成为三坐标数控铣

床。该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线。
所设计的三坐标数控铣床，三个坐标方向的移动均由步进电机带动，
主轴电机采用交流电机，所有电机均由单片机进行控制。

此设计主要对数控铣床的机构进行设计，了解单片机的工作原理

主要有以下几个方面：X、Y、Z 工作台的传动机构设计，主要是滚珠丝

杠的运用；机床整体结构的设计，了解优缺点，充分考虑主要矛盾，
择优选取；单片机控制系统的设计，进一步熟悉其应用。