第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床
一、什么是數(shù)控機(jī)床
數(shù)控是數(shù)字控制。（NC）
數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字化信息發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。
計算機(jī)數(shù)控（CNC）是指用計算機(jī)實現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能。
二、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展
數(shù)控機(jī)床是—種采用計算機(jī)，利用數(shù)字化信息進(jìn)行控制的，具有高附加值的，技術(shù)密集型機(jī)電一體化產(chǎn)品。
數(shù)控機(jī)床自20世紀(jì)50年代問世以來，得到了迅速發(fā)展，不斷地更新?lián)Q代。我國的數(shù)控機(jī)床行業(yè)起步于1958年。到目前為止，在開發(fā)、設(shè)計、制造具有自主版權(quán)的中、高檔CNC系統(tǒng)方面取得了可喜的成果。我國的數(shù)控產(chǎn)品覆蓋了車、銑(包括仿型銑)、鏜銑、鉆、磨、加工中心及齒輪機(jī)床、折彎機(jī)、火焰切割機(jī)，柔性制造單元等，品種達(dá)300多種。中、低檔CNC系統(tǒng)已達(dá)到小批量生聲能力。
三、數(shù)控機(jī)床是如何加工零件的
數(shù)控機(jī)床是高效的自動化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床加工不同于普通機(jī)床加工，在數(shù)控機(jī)床上加工零件，是將加工過程所需要的各種操作(如主軸的起停、換向及變速，工件或刀具的送進(jìn)，刀具選擇，冷卻液供給等)以及零件的形狀、尺寸按規(guī)定的編碼方式寫成數(shù)控加工程序，輸入到數(shù)控裝置中。再由數(shù)控裝置對這些輸入的信息進(jìn)行處理和運算，并控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)，使坐標(biāo)軸協(xié)調(diào)移動，從而實現(xiàn)刀具與工件間的相對運動，完成零件的加工。當(dāng)被加工工件改變時，除了重新裝夾工件和更換刀具外，只需更換程序。而在普通機(jī)床上加工零件，是由操作者根據(jù)圖紙要求，手動操作機(jī)床，不斷改變刀具與工件相對運動參數(shù)(位置、速度等)，使刀具從工件上切除多余材料，最終獲得符合技術(shù)要求的尺寸、形狀、表面質(zhì)量及位置要求的零件。
插補(bǔ)是零件輪廓線起點和終點之間確定一些中間點，以達(dá)到數(shù)據(jù)點的密化的功能。
插補(bǔ)方法：脈沖增量法。
數(shù)字增量法。
數(shù)控機(jī)床包括：1、數(shù)控裝置。2、伺服驅(qū)動裝置。3、機(jī)床主體和輔助裝置。
四、采用數(shù)控機(jī)床的原因和必然性
數(shù)控機(jī)床的前期投資費用以及維修(技術(shù))費用比較高，對管理及操作人員素質(zhì)的要求也比較高，但是采用數(shù)控機(jī)床不僅節(jié)約勞動力，提高勞動生產(chǎn)率，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，對開發(fā)新產(chǎn)品和促進(jìn)老產(chǎn)品更新?lián)Q代，加速流動資金周轉(zhuǎn)和縮短交貨期都起著很大作用。合理選用數(shù)控機(jī)床可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與競爭力。因此，普通機(jī)床正在大量地被數(shù)控機(jī)床取代。數(shù)控機(jī)床已經(jīng)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)必不可少的設(shè)備。采用數(shù)控機(jī)床，提高機(jī)械工業(yè)的數(shù)控化率是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造和技術(shù)更新的必由之路。
五、數(shù)控機(jī)床的組成
數(shù)控機(jī)床由CNC系統(tǒng)和機(jī)床主機(jī)及輔助裝置組成。CNC系統(tǒng)由程序、輸入輸出設(shè)備、CNC裝置及主軸、進(jìn)給控制單元組成。零件加工程序是CNC系統(tǒng)的重要組成部分。輸入輸出設(shè)備主要用于零件加工程序的編制、存儲、打印、顯示等。不同檔次的CNC系統(tǒng)其輸入輸出設(shè)備的復(fù)雜程度也不一樣。
CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心部件，它由計算機(jī)(包括硬件和軟件)、可編程序控制器(PLC)和接口電路組成。
主軸控制單元與交、直流主軸電動機(jī)及其進(jìn)給檢測元件組成主軸驅(qū)動裝置，用于控制主軸的旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)在寬范圍內(nèi)速度連續(xù)可調(diào)，并在每種速度下都能提供切削所需要的功率。
速度控制單元與進(jìn)給伺服電動機(jī)(功率步進(jìn)電動機(jī)或交、直流伺服電動機(jī))及其檢測元件組成進(jìn)給驅(qū)動裝置，用于控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運動，提供切削過程中所需要的扭矩，并可以任意調(diào)節(jié)運動速度。再配以位置控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)對工作臺(或刀具)位置的精確控制，這就是進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)。
為了滿足數(shù)控機(jī)床高自動化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求，與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床主機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)需滿足高剛度和高抗振性、小的機(jī)床熱變形等要求，為此在結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料選用上采取一系列措施；此外，在數(shù)控機(jī)床中多采用高效率、無間隙、低摩擦傳動，并采用高性能，寬調(diào)速范圍交、直流伺服電動機(jī)和主軸電動機(jī)，以盡量簡化機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)。
輔助裝置是保證數(shù)控機(jī)床功能充分發(fā)揮所需要的配套部件，包括：電器、液壓、氣動元件及系統(tǒng)，冷卻、排屑、防護(hù)、潤滑、照明、儲運等一系列裝置，交換工作臺，數(shù)控轉(zhuǎn)臺，數(shù)控分度頭，刀具及其監(jiān)控檢測裝置等。
一、什么是數(shù)控機(jī)床
數(shù)控是數(shù)字控制。（NC）
數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字化信息發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。
計算機(jī)數(shù)控（CNC）是指用計算機(jī)實現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能。
二、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展
數(shù)控機(jī)床是—種采用計算機(jī)，利用數(shù)字化信息進(jìn)行控制的，具有高附加值的，技術(shù)密集型機(jī)電一體化產(chǎn)品。
數(shù)控機(jī)床自20世紀(jì)50年代問世以來，得到了迅速發(fā)展，不斷地更新?lián)Q代。我國的數(shù)控機(jī)床行業(yè)起步于1958年。到目前為止，在開發(fā)、設(shè)計、制造具有自主版權(quán)的中、高檔CNC系統(tǒng)方面取得了可喜的成果。我國的數(shù)控產(chǎn)品覆蓋了車、銑(包括仿型銑)、鏜銑、鉆、磨、加工中心及齒輪機(jī)床、折彎機(jī)、火焰切割機(jī)，柔性制造單元等，品種達(dá)300多種。中、低檔CNC系統(tǒng)已達(dá)到小批量生聲能力。
三、數(shù)控機(jī)床是如何加工零件的
數(shù)控機(jī)床是高效的自動化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床加工不同于普通機(jī)床加工，在數(shù)控機(jī)床上加工零件，是將加工過程所需要的各種操作(如主軸的起停、換向及變速，工件或刀具的送進(jìn)，刀具選擇，冷卻液供給等)以及零件的形狀、尺寸按規(guī)定的編碼方式寫成數(shù)控加工程序，輸入到數(shù)控裝置中。再由數(shù)控裝置對這些輸入的信息進(jìn)行處理和運算，并控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)，使坐標(biāo)軸協(xié)調(diào)移動，從而實現(xiàn)刀具與工件間的相對運動，完成零件的加工。當(dāng)被加工工件改變時，除了重新裝夾工件和更換刀具外，只需更換程序。而在普通機(jī)床上加工零件，是由操作者根據(jù)圖紙要求，手動操作機(jī)床，不斷改變刀具與工件相對運動參數(shù)(位置、速度等)，使刀具從工件上切除多余材料，最終獲得符合技術(shù)要求的尺寸、形狀、表面質(zhì)量及位置要求的零件。
插補(bǔ)是零件輪廓線起點和終點之間確定一些中間點，以達(dá)到數(shù)據(jù)點的密化的功能。
插補(bǔ)方法：脈沖增量法。
數(shù)字增量法。
數(shù)控機(jī)床包括：1、數(shù)控裝置。2、伺服驅(qū)動裝置。3、機(jī)床主體和輔助裝置。
四、采用數(shù)控機(jī)床的原因和必然性
數(shù)控機(jī)床的前期投資費用以及維修(技術(shù))費用比較高，對管理及操作人員素質(zhì)的要求也比較高，但是采用數(shù)控機(jī)床不僅節(jié)約勞動力，提高勞動生產(chǎn)率，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，對開發(fā)新產(chǎn)品和促進(jìn)老產(chǎn)品更新?lián)Q代，加速流動資金周轉(zhuǎn)和縮短交貨期都起著很大作用。合理選用數(shù)控機(jī)床可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與競爭力。因此，普通機(jī)床正在大量地被數(shù)控機(jī)床取代。數(shù)控機(jī)床已經(jīng)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)必不可少的設(shè)備。采用數(shù)控機(jī)床，提高機(jī)械工業(yè)的數(shù)控化率是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造和技術(shù)更新的必由之路。
五、數(shù)控機(jī)床的組成
數(shù)控機(jī)床由CNC系統(tǒng)和機(jī)床主機(jī)及輔助裝置組成。CNC系統(tǒng)由程序、輸入輸出設(shè)備、CNC裝置及主軸、進(jìn)給控制單元組成。零件加工程序是CNC系統(tǒng)的重要組成部分。輸入輸出設(shè)備主要用于零件加工程序的編制、存儲、打印、顯示等。不同檔次的CNC系統(tǒng)其輸入輸出設(shè)備的復(fù)雜程度也不一樣。
CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心部件，它由計算機(jī)(包括硬件和軟件)、可編程序控制器(PLC)和接口電路組成。
主軸控制單元與交、直流主軸電動機(jī)及其進(jìn)給檢測元件組成主軸驅(qū)動裝置，用于控制主軸的旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)在寬范圍內(nèi)速度連續(xù)可調(diào)，并在每種速度下都能提供切削所需要的功率。
速度控制單元與進(jìn)給伺服電動機(jī)(功率步進(jìn)電動機(jī)或交、直流伺服電動機(jī))及其檢測元件組成進(jìn)給驅(qū)動裝置，用于控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運動，提供切削過程中所需要的扭矩，并可以任意調(diào)節(jié)運動速度。再配以位置控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)對工作臺(或刀具)位置的精確控制，這就是進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)。
為了滿足數(shù)控機(jī)床高自動化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求，與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床主機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)需滿足高剛度和高抗振性、小的機(jī)床熱變形等要求，為此在結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料選用上采取一系列措施；此外，在數(shù)控機(jī)床中多采用高效率、無間隙、低摩擦傳動，并采用高性能，寬調(diào)速范圍交、直流伺服電動機(jī)和主軸電動機(jī)，以盡量簡化機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)。
輔助裝置是保證數(shù)控機(jī)床功能充分發(fā)揮所需要的配套部件，包括：電器、液壓、氣動元件及系統(tǒng)，冷卻、排屑、防護(hù)、潤滑、照明、儲運等一系列裝置，交換工作臺，數(shù)控轉(zhuǎn)臺，數(shù)控分度頭，刀具及其監(jiān)控檢測裝置等。