数控机床与数控技术

数控机床与数控技术一、数控机床的构成数控机床一般由以下几个部分组成(见图1)1．主机这是数控机床的主体，主要指的是机床的床身、立柱、主轴和其他主要的机械部件。根据切削加工要素的不同，主机可以分为各种不同的机床，如车床、铣床、钻床、销床等等。从表面上看，数控机床的主机结构与普通机床有相似的地方，也可分为床身、立柱等主要构件。但实际上数控机床主机结构一般都是经过专门设计的。因为数控系统是高度自动化的设备，它的结构必须满足自动化生产的要求、如动态品质的要求、热变形的要求等等。所以数控机床的主机结构在很大程度上是经过CAD设计而得到。2．数控系统这是数控机床的核心。包括数控硬件(电路板、显示器、键盘、存储等)数控软件两大部分。现代数控机床的数控系统大多是采用计算机控制的，数控系统具有下列一些主要的功能：多坐标控制(多轴联动)；多种函数的插补；各种编程代码的转化；各种形式的数据输入；各种加工方式的选择；故障的自诊断等等。因此我们把数控系统称为CNC系统。由于CNC系统是数控机床的核心，因此数控机床的技术水平在很大程度上依赖于数控系统的技术水平。而数控软件则是这个核心的关键所在。现在国内已有很多技术部门自行开发研制出高水平的数控软件。在每两年一次“中国机床展”上我们都能看到各种国产的高水平数控系统。这样才使我国的数控机床工业有了坚实的基础。3．驱动装置这是数控机床执行机构的驱动部件。主要包括主轴驱动单元、各个坐标轴的驱动单元、主轴电机、各个坐标轴的驱动电机等。普通机床的主轴和进给系统是由电机驱动进给箱和主轴箱的齿轮来实现传动和变速。而数控机床的主轴和进给运动则是由数控系统发出指令，通过电气和液压系统的动作来实现。这样就对数控机床的驱动装置有了一些特殊的要求。比如数控机床的伺服驱动要有良好的快速响应能力，能够准确而灵敏地跟踪数控系统发出的指令。4．辅助装置指的是数控机床的一些必需的配套部件。辅助装置包含的面很广，几乎包括了机床上的电气、液压、气动和与机床加工相关的冷却、防护、润滑、照明、排屑等—系列设备。由于辅助装置对机床的功能具有很大的影响，所以它们的发展极为迅速。现在我国生产的数控机床上的辅助装置的国产化率已经很高了。5．编程机随着数控系统功能和数控机床加工能力的增强而增加的机床辅助设备。随着数控机床技术水平的提高，三个以上坐标轴的多坐标控制已经成为许多数控机床的标准配置。这种标准配置对于机械加工来说是很重要。而多坐标加工的程序编制是一件比较困难事情。手工编程费时费力，而且程序的准确性不高。这样，采用计算机编程就成为多坐标数控机床必不可少的编程方式。现在微型计算机发展很快，大部分的机外编程可以在微型计算机上完成。但是大型复杂曲面的零件程序还必须采用小型计算机来实现。近十几年以来，数控机床的功能有了很大的发展，加工范围和加工对象日益扩大。所以，数控机床的组成也有了一些变化。图1中指出的组成只是—个大概的分类。不过从图1中，我们已经可以大致地了解到数控机床的基本构成情况。二、数控机床的加工特点数控机床是一种高度自动化的机床，它对于解决复杂型面和高精度零件的加工，小批量零件的加工，复杂零件的加工，都有十分重要的意义。数控机床与普通机床相比有着许多突出的优点。数控机床能够完成许多普通机床难以完成，或者根本不能加工的复杂零件的加工；可以大大提高零件的加工精度，稳定产品的质量；可以大大的提高生产率；几乎不需要专门的工装卡具，适应多品种小批量的产品加工；减少在制品的数量，加快资金的流动。当然，数控机床也有初期投入比较大，对操作人员的技术水平要求较高等问题。表1说明了数控机床与普通机床的对比。所以应当合理的选择和使用数控机床，降低生产成本，以提高经济效益与竞争能力。三、数控机床的适用范围不是所有的零件都是用于数控加工的，只有某些零件才适用于数控加工。图2说明数控机床、专用机床和普通机床各自的使用范围，图3表示了各种机床的加工批量与成本的关系。从图2、图3中我们可以看出，数控机床适用于加工那些比较复杂而生产批量不大的零件。在零件复杂程度相当，而生产批量较大时应采用专用机床进行加工。适用于数控加工的零件有：(1)批量小而又多次重复生产的零件；(2)几何形状复杂的零件；(3)贵重零件加工；(4)需要全部检验的零件；(5)其他适用于数控加工的零件。对上述零件采用数控加工，才能最大限度地发挥出数控加工的特点。数控加工技术是一门比较新的学科，又是一门实践性很强的学科