数控车床基本知识

　　随着科学技术和社会生产的迅速发展，机械产品日趋复杂，对机械产品质量和生产率的要求越来越高。在航空航天、军工和计算机等工业中，零件精度高、形状复杂、批量少、经常改动，加工困难，生产效率低，劳动强度大，质量难以保证。机械加工工艺过程自动是和智能化适应上述发展特点的最重要手段。

　　为解决上述问题，一种灵活、通用、高精度、高效的“柔性”自动化生产设备一数控机床在这种情况下应运而生。目前数控技术已逐步普及，数控机床在工业生产中得到了广泛应用，已成为机床自动化的一个重要发展方向。

　　1、数控

　　（1）数控的意义：

　　数控即数字控制（NUMERICALCONTROL），是数字程序控制的简称。

　　数控的实质是通过特定处理方式下的数字信息（不边疆变化的数字量）去自动控制机械装置进行动作，它与通过连续变化的模拟量进行的程序控制（即顺序控制），有着截然不同的性质。

　　由于数控中的控制信息，而处理这些短信息离不开计算机，因此将通过计算机进行自动控制的技术，简称为数控。这里讲的数控，特指用于机床加工中的数控（即机床数控）。除此之外，数控还广泛应用于测量、理化试验与分析、物质与信息的传输、建筑以及科学管理等领域。

　　（2）数控的分类：

　　早期的数控机床的NC装置由各种逻辑元件、记忆元件组成随机逻辑电路，是固定接线的硬件结构，由硬件来实现数控功能，称作硬件数控，用这种技术实现的数控机床一般称作为NC机床。

　　计算机数控（COMPUTERNUMERICALCONTROL），简称CNC。现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里的系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或分部数控功能，并通过接口与外围设备进行连接，称为CNC系统，这样的机床一般称为CNC机床。

　　2、机床数控与数控机床

　　（1）机床数控

　　机床数控是指通过加工程序编制工作，将其控制指令以数字信号的方式记录在信息介质上，经输入计算机处理后，对机床各种动作的顺序、位移量和速度实现自动控制的一门技术。其控制对象是专门针对机床和机床加工的，这里所说的机床不仅指金属切削机床（台车、铣、刨、钻、磨、镗等机床）。

　　（2）数控机床

　　数控机床是一种通过数字信息控制机床按给定的运动规律，进行自动加工的机电一体化新型加工装备。

　　数控机床是数字控制技术与机床相结合的产物，机床数控技术是通过数控机床加工技术而实现的，应用数控技术的关键在于学好和用好数控机床。

　　一个国家的机床数控率，反映了这个国家机床工业和机械制造业水平的高低，同时也是衡量一个国家科技进步的重要标志之一。它对于实现生产过程自动化，促进科技进步和加速现代化建设，都有着十分重大的意义。发达国家视数控技术为机械工业发展的战略重点，而大力推进和发展数控机床。

　　3、数控机床的应用

　　数控机床的特点：

　　数控机床与传统机床相比，具有以下一些特点。

　　（1）具有高度柔性

　　在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造，更换许多模具、夹具，不需要经常重新调整机床。因此，数控机床适用于所加工的零件频繁更换的场合，亦即适合单件，小批量产品的生产及新产品的开发，从而缩短了生产准备周期，节省了大量工艺装备的费用。

　　（2）加工精度高

　　数控机床的加工精度一般可达0.05—0.1MM，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一脉冲信号，则机床移动部件移动一具脉冲当量（一般为0.001MM），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杆螺距平均误差可由数控装置进行曲补偿，因此，数控机床定位精度比较高。

　　（3）加工质量稳定、可靠

　　加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。

　　（4）生产率高

　　数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床主轴声速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削。数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，极大地提高了生产率。另外，与加工中心的刀库配合使用，可实现在一台机床上进行多道工序的连续加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产率。

　　（5）改善劳动条件

　　数控机床加工前是经调整好后，输入程序并启动，机床就能有自动连续地进行加工，直至加工结束。操作者要做的只是程序的输入、编辑、零件装卸、刀具准备、加工状态的观测、零件的检验等工作，劳动强度大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是结合起来，既清洁，又安全。

　　（6）利用生产管理现代化

　　数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，对所使用的数控刀具、夹具可进行规范化，现代化管理，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD／CAM）有机地结合起来，是现代化集成制造技术的基础。

　　4、数控技术的发展

　　（1）高速化

　　数控系统采用32位以上的微处理器，使数控系统的输入、译码、算计、输出等环节都在高速下完成，并可提高数控系统的分辩率及实现连续小程序段的高速、高精加工。

　　目前正在开发的采用64位中央处理单元（CPU）的新型数控系统，增强了插补运算功能、快速进给功能，实现了高速加工，实现了多轴控制功能，一般控制轴数为3—15轴，最多24轴，同时控制轴数可达3—6轴。

　　（2）多功能

　　数控系统具有多种监控、检测及补偿功能。如刀具磨损的检测、系统的精度及热变的检测等，还具有刀具寿命管理、刀具长度偏置、刀具半径补偿、刀尖补偿、螺距补偿等功能。大多数现代数控机床都采用CRT显示，可以进行二维图形的轨迹显示，有的还可以实现三维彩色动态图形显示。借助CRT，利用键盘可以实现程序的输入、编辑、修改和删除等功能。现代数控系统具有硬件、软件及故障自诊断功能。

　　（3）智能化

　　在现代数控系统中，引进了自适应控制技术。自适应控制技术是能调节在加工过程中所测得的工作状态特性，且能使切削过程达到并维持最佳状态的技术。

　　现代数控系统智能化的发展，目前主要体现在以下几方面：

　　①工件自动检测，自动定心。

　　②刀具被损检测及自动更换备用刀具。

　　③刀具寿命及刀具收存情况管理。

　　④负载监控、数据管理、维修管理。

　　⑤利用前馈控制实时补偿矢量的功能。

　　⑥根据加工时的热变形，对滚珠杆等伸缩进行实时补偿的功能。

　　5、数控机床的组成

　　现代计算机数控机床由程序、输入输出设备、计算机数控装置、伺服系统、机床本体组成。

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