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數(shù)控機(jī)床與數(shù)控技術(shù)
一、數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成
數(shù)控機(jī)床一般由以下幾個(gè)部分組成
1．主機(jī)這是數(shù)控機(jī)床的主體，主要指的是機(jī) 床的床身、立柱、主軸和其他主要的機(jī)械部件。
根據(jù)切削加工要素的不同，主機(jī)可以分為各種 不同的機(jī)床，如車床、銑床、鉆床、銷床等等。從 表面上看，數(shù)控機(jī)床的主機(jī)結(jié)構(gòu)與普通機(jī)床有相似 的地方，也可分為床身、立柱等主要構(gòu)件。但實(shí)際 上數(shù)控機(jī)床主機(jī)結(jié)構(gòu)一般都是經(jīng)過專門設(shè)計(jì)的。因 為數(shù)控系統(tǒng)是高度自動化的設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)必須滿 足自動化生產(chǎn)的要求、如動態(tài)品質(zhì)的要求、熱變形 的要求等等。所以數(shù)控機(jī)床的主機(jī)結(jié)構(gòu)在很大程度 上是經(jīng)過CAD設(shè)計(jì)而得到。 2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)這是數(shù)控機(jī)床的核心。包括數(shù)控 硬件(電路板、顯示器、鍵盤、存儲等)數(shù)控軟件 兩大部分。
現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)大多是采用計(jì)算機(jī)控 制的，數(shù)控系統(tǒng)具有下列一些主要的功能：多坐標(biāo) 控制(多軸聯(lián)動)；多種函數(shù)的插補(bǔ)；各種編程代碼 的轉(zhuǎn)化；各種形式的數(shù)據(jù)輸入；各種加工方式的選 擇；故障的自診斷等等。因此我們把數(shù)控系統(tǒng)稱為 CNC系統(tǒng)。
由于CNC系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，因此數(shù)控機(jī) 床的技術(shù)水平在很大程度上依賴于數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù) 水平。而數(shù)控軟件則是這個(gè)核心的關(guān)鍵所在�，F(xiàn)在 國內(nèi)已有很多技術(shù)部門自行開發(fā)研制出高水平的數(shù) 控軟件。在每兩年一次“中國機(jī)床展”上我們都能 看到各種國產(chǎn)的高水平數(shù)控系統(tǒng)。這樣才使我國的 數(shù)控機(jī)床工業(yè)有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3．驅(qū)動裝置這是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部 件。主要包括主軸驅(qū)動單元、各個(gè)坐標(biāo)軸的驅(qū)動單 元、主軸電機(jī)、各個(gè)坐標(biāo)軸的驅(qū)動電機(jī)等。
普通機(jī)床的主軸和進(jìn)給系統(tǒng)是由電機(jī)驅(qū)動進(jìn)給 箱和主軸箱的齒輪來實(shí)現(xiàn)傳動和變速。而數(shù)控機(jī)床 的主軸和進(jìn)給運(yùn)動則是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，通過 電氣和液壓系統(tǒng)的動作來實(shí)現(xiàn)。這樣就對數(shù)控機(jī)床 的驅(qū)動裝置有了一些特殊的要求。比如數(shù)控機(jī)床的 伺服驅(qū)動要有良好的快速響應(yīng)能力，能夠準(zhǔn)確而靈 敏地跟蹤數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。
4．輔助裝置指的是數(shù)控機(jī)床的一些必需的配 套部件。
輔助裝置包含的面很廣，幾乎包括了機(jī)床上的 電氣、液壓、氣動和與機(jī)床加工相關(guān)的冷卻、防護(hù)、 潤滑、照明、排屑等—系列設(shè)備。由于輔助裝置對 機(jī)床的功能具有很大的影響，所以它們的發(fā)展極為 迅速�，F(xiàn)在我國生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床上的輔助裝置的國 產(chǎn)化率已經(jīng)很高了。
5．編程機(jī)隨著數(shù)控系統(tǒng)功能和數(shù)控機(jī)床加工 能力的增強(qiáng)而增加的機(jī)床輔助設(shè)備。
隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的提高，三個(gè)以上坐標(biāo) 軸的多坐標(biāo)控制已經(jīng)成為許多數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)配置。 這種標(biāo)準(zhǔn)配置對于機(jī)械加工來說是很重要。而多坐 標(biāo)加工的程序編制是一件比較困難事情。手工編程 費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且程序的準(zhǔn)確性不高。這樣，采用計(jì) 算機(jī)編程就成為多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床必不可少的編程方 式�，F(xiàn)在微型計(jì)算機(jī)發(fā)展很快，大部分的機(jī)外編程 可以在微型計(jì)算機(jī)上完成。但是大型復(fù)雜曲面的零 件程序還必須采用小型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
近十幾年以來，數(shù)控機(jī)床的功能有了很大的發(fā) 展，加工范圍和加工對象日益擴(kuò)大。所以，數(shù)控機(jī) 床的組成也有了一些變化。圖1中指出的組成只是 —個(gè)大概的分類。不過從圖1中，我們已經(jīng)可以大 致地了解到數(shù)控機(jī)床的基本構(gòu)成情況。
二、數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)
數(shù)控機(jī)床是一種高度自動化的機(jī)床，它對于解 決復(fù)雜型面和高精度零件的加工，小批量零件的加 工，復(fù)雜零件的加工，都有十分重要的意義。
數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比有著許多突出的優(yōu)點(diǎn)。 數(shù)控機(jī)床能夠完成許多普通機(jī)床難以完成，或者根 本不能加工的復(fù)雜零件的加工；可以大大提高零件 的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量；可以大大的提高生 產(chǎn)率；幾乎不需要專門的工裝卡具，適應(yīng)多品種小 批量的產(chǎn)品加工；減少在制品的數(shù)量，加快資金的 流動。當(dāng)然，數(shù)控機(jī)床也有初期投入比較大，對操 作人員的技術(shù)水平要求較高等問題。表1說明了數(shù) 控機(jī)床與普通機(jī)床的對比。
所以應(yīng)當(dāng)合理的選擇和使用數(shù)控機(jī)床，降低生 產(chǎn)成本，以提高經(jīng)濟(jì)效益與競爭能力。
三、數(shù)控機(jī)床的適用范圍
不是所有的零件都是用于數(shù)控加工的，只有某 些零件才適用于數(shù)控加工。圖2說明數(shù)控機(jī)床、專 用機(jī)床和普通機(jī)床各自的使用范圍，圖3表示了各 種機(jī)床的加工批量與成本的關(guān)系。
從圖2、圖3中我們可以看出，數(shù)控機(jī)床適用于 加工那些比較復(fù)雜而生產(chǎn)批量不大的零件。在零件 復(fù)雜程度相當(dāng)，而生產(chǎn)批量較大時(shí)應(yīng)采用專用機(jī)床 進(jìn)行加工。適用于數(shù)控加工的零件有：
(1)批量小而又多次重復(fù)生產(chǎn)的零件；
(2)幾何形狀復(fù)雜的零件；
(3)貴重零件加工；
(4)需要全部檢驗(yàn)的零件；
(5)其他適用于數(shù)控加工的零件。
對上述零件采用數(shù)控加工，才能最大限度地發(fā) 揮出數(shù)控加工的特點(diǎn)。
數(shù)控加工技術(shù)是一門比較新的學(xué)科，又是一門 實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。
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