率數(shù)控車床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作數(shù)控折彎機并加工零件。

 

　　率數(shù)控車床按工藝用途分類

 

　　重切削數(shù)控車床，包括數(shù)控車床，數(shù)控鉆床，數(shù)控銑床，數(shù)控磨床，數(shù)控鏜床發(fā)及加工中心。這些機床都有適用于單件、小批量和多品種和零件加工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生產(chǎn)率和自動化程度，以及很高的設(shè)備柔性。

 

　　金屬成型類數(shù)控機床；這類機床包括數(shù)控折彎機，數(shù)控組合沖床、數(shù)控彎管機、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機等。

 

　　數(shù)控特種加工機床；這類機床包括數(shù)控線（電極）切割機床、數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控火焰切割機、數(shù)控激光切割機床、組合機床等。

 

　　其他類型的數(shù)控設(shè)備；非加工設(shè)備采用數(shù)控技術(shù)，如自動裝配機、多坐標(biāo)測量機、自動繪圖機和工業(yè)機器人等。

 

　　率數(shù)控車床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、機床主體和其他輔助裝置。下面分別對各組成部分的基本工作原理進行概要說明。

 

　　1、加工程序載體

 

　　重切削數(shù)控車床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數(shù)控機床進行控制，必須編制加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數(shù)（進給量主軸轉(zhuǎn)速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數(shù)控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。

 

　　2、數(shù)控裝置

 

　　率數(shù)控車床的核心。現(xiàn)代數(shù)控裝置均采用CNC形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器拋丸機，以程序化的軟件形式實現(xiàn)數(shù)控功能，因此又稱軟件數(shù)控（Software NC）。CNC系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。因此，數(shù)控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構(gòu)成。而所有這些工作都由計算機的系統(tǒng)程序進行合理地組織，使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進行工作。

 

　　（1）輸入裝置 將數(shù)控指令輸入給數(shù)控裝置，根據(jù)程序載體的不同，相應(yīng)有不同的輸入裝置。目前主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM系統(tǒng)直接通信方式輸入和連接上級計算機的DNC（直接數(shù)控）輸入，現(xiàn)仍有不少系統(tǒng)還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

 

　　1）紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機讀入零件程序，直接控制機床運動，也可以將紙帶內(nèi)容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程序控制機床運動。

 

　　2）MDI手動數(shù)據(jù)輸入方式。操作者可利用操作面板上的鍵盤輸入加工程序的指令，它適用于比較短的程序。

 

　　率數(shù)控車床在控制裝置編輯狀態(tài)（EDIT）下，用軟件輸入加工程序，并存入控制裝置的存儲器中，這種輸入方法可重復(fù)使用程序。一般手工編程均采用這種方法。

 

　　在具有會話編程功能的數(shù)控裝置上，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的方法，輸入有關(guān)的尺寸數(shù)字，就可自動生成加工程序。

 

　　3）率數(shù)控車床采用DNC直接數(shù)控輸入方式。把零件程序保存在上級計算機中，CNC系統(tǒng)一邊加工一邊接收來自計算機的后續(xù)程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM軟件設(shè)計的復(fù)雜工件并直接生成零件程序的情況。

 

　　（2）信息處理 輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識別的信息，由信息處理部分按照控制程序的規(guī)定，逐步存儲并進行處理后，通過輸出單元發(fā)出位置和速度指令給伺服系統(tǒng)和主運動控制部分。CNC系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)包括：零件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度及其他輔助加工信息（如換刀、變速、冷卻液開關(guān)等） ，數(shù)據(jù)處理的目的是完成插補運算前的準(zhǔn)備工作。數(shù)據(jù)處理程序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。

 

　　（3）輸出裝置 輸出裝置與伺服機構(gòu)相聯(lián)。輸出裝置根據(jù)控制器的命令接受運算器的輸出脈沖，并把它送到各坐標(biāo)的伺服控制系統(tǒng)，經(jīng)過功率放大，驅(qū)動伺服系統(tǒng)，從而控制機床按規(guī)定要求運動。

 

　　率數(shù)控車床的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的，這與普通機床加工形成鮮明的對比，同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，高精度數(shù)控車床在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點，能夠正確選擇刀刃具及切削用量。高精度數(shù)控車床必須適應(yīng)數(shù)控機床高速、和自動化程度高的特點，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。

 

　　率數(shù)控車床控制技術(shù)是集計算機。電子。電氣。電力拖動。自動控制與自動測量。機械。液壓。氣動為一體的高新技術(shù)。它較好的解決了形狀復(fù)雜。精密。中小批量零件加工問題，而隨著計算機輔助設(shè)計。計算機輔助制造。計算機輔助工藝等新技術(shù)的應(yīng)用，特別是在自動化和柔性化制造系統(tǒng)中發(fā)揮著不可取代的作用，為產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代推波助瀾。為此也推動了數(shù)控技術(shù)自身的不斷完善和發(fā)展。

 

　　高精度數(shù)控車床狹義的說就是以數(shù)字字符形式控制機床運動，完成機械加工的機床。而我們常說的CNC是指計算機數(shù)控機床出現(xiàn)于五十年代末，七十年代以后隨著微型計算機技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。現(xiàn)在已經(jīng)成為機加行業(yè)*不可取代的加工設(shè)備。

 

　　率數(shù)控車床具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。高精度數(shù)控車床具體要考慮以下幾個因素：

 

　　1、切削深度t。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進行精加工。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。

 

　　2、切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，一般L的取值范圍為：L=（0.6～0.9）d。

 

　　3、切削速度v。提高v也是提高生產(chǎn)率的一個措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時，v可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，v可選200m/min以上。

 

　　4、主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來選定。計算公式為：v=∏nd/1000。數(shù)控機床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開關(guān)，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進行整倍數(shù)調(diào)整。

 

　　5、進給速度vF。vF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。vF的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時，vF可選擇得大些。高精度數(shù)控車床在加工過程中，vF也可通過機床控制面板上的修調(diào)開關(guān)進行人工調(diào)整，但是zui大進給速度要受到設(shè)備剛度和進給系統(tǒng)性能等的限制。

 

　　選擇功能中的可編程序控制器有內(nèi)裝和獨立型兩種。選用內(nèi)裝型，它有不同型號，首先要根據(jù)數(shù)控裝置與機床之間的輸入輸出信號點數(shù)來選擇。選用的點數(shù)要筆實用點數(shù)稍多一些，一杯可能追加和變更控制性能的需要。中國臺灣數(shù)控車床其次要估計順序程序規(guī)模選擇存儲容量。程序規(guī)模隨著機床復(fù)雜程度的增加，存儲容量也隨著增大，要根據(jù)具體情況合理選擇。還有處理時間、指令功能、定時器、計數(shù)器、內(nèi)部繼電器等技術(shù)規(guī)格，數(shù)量也應(yīng)滿足設(shè)計要求。

 

　　率數(shù)控車床進給驅(qū)動的選擇

 

　　（1）優(yōu)先選用交流伺服電機，因為它與直流電機比較，轉(zhuǎn)子慣量小，動態(tài)響應(yīng)好，輸出功率大，轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，應(yīng)用環(huán)境不受限制。

 

　　（2）中國臺灣數(shù)控車床通過正確計算加在電機軸上的負載條件來選擇合適規(guī)格的伺服電機。

 

　　（3）進給驅(qū)動制造廠家對生產(chǎn)的進給速度控制單元和伺服電機提供系列的成套產(chǎn)品，所以當(dāng)選好伺服電機之后，由產(chǎn)品說明書選用相應(yīng)的速度控制單元。

 

　　率數(shù)控車床主軸驅(qū)動的選擇

 

　　（1）優(yōu)先選用主流主軸電機，因為它沒有像直流主軸電機那樣的換向、高轉(zhuǎn)速和大容量的限制，恒功率調(diào)速范圍大，噪聲低，價格便宜。目前上已有85%數(shù)控機床采用交流主軸驅(qū)動。

 

　　（2）按下列原則選擇主軸電機：

 

　　①根據(jù)不同的機床計算出切削功率，所選電機應(yīng)滿足這個要求；

 

　　②根據(jù)要求的主軸加減速時間，計算出電機功率不應(yīng)超過電機的zui大輸出功率；

 

　　③在要求主軸頻繁起、制動的場合、必須計算出平均功率，其值不能超過電機連續(xù)額定輸出功率；

 

　　④在要求恒表面受到控制的場合，則恒表面速度控制所需的切削功率和加速所需功率兩者之和，應(yīng)在電機能夠提供的功率范圍之內(nèi)。

 

　　（3）中國臺灣數(shù)控車床主軸驅(qū)動制造廠家對生產(chǎn)的主軸速度控制單元和主軸電機提供系列的成套產(chǎn)品，所以當(dāng)選好主軸電機之后，由產(chǎn)品說明書選用相應(yīng)的主軸速度控制單元。

 

　　（4）率數(shù)控車床需要主軸作定向控制時，根據(jù)機床實際情況，選用位置編碼器或磁性傳感器來實現(xiàn)主軸定向控制。