數(shù)控車床

       數(shù)控（英文名字：Numerical Control 簡(jiǎn)稱:NC）技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。數(shù)控一般是采用通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制，因此數(shù)控也稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computerized Numerical Control )，簡(jiǎn)稱CNC，國(guó)外一般都稱為CNC，很少再用NC這個(gè)概念了。 它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開(kāi)關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問(wèn)世；19世紀(jì)末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農(nóng)在美國(guó)麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控制密切結(jié)合發(fā)展起來(lái)的。1952年，第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問(wèn)世，成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件劃時(shí)代的事件，推動(dòng)了自動(dòng)化的發(fā)展。
　   現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（CNC，Computerized Numerical Control），目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來(lái)執(zhí)行對(duì)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡和外設(shè)的操作時(shí)序邏輯控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)或液壓執(zhí)行元件帶動(dòng)設(shè)備運(yùn)行。
　  傳統(tǒng)的機(jī)械加工都是用手工操作普通機(jī)床作業(yè)的，加工時(shí)用手搖動(dòng)機(jī)械刀具切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測(cè)量產(chǎn)品的精度的。現(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦數(shù)字化控制的機(jī)床進(jìn)行作業(yè)了，數(shù)控機(jī)床可以按照技術(shù)人員事先編好的程序自動(dòng)對(duì)任何產(chǎn)品和零部件直接進(jìn)行加工了。這就是我們說(shuō)的“數(shù)控加工”。數(shù)控加工廣泛應(yīng)用在所有機(jī)械加工的任何領(lǐng)域，更是模具加工的發(fā)展趨勢(shì)和重要和必要的技術(shù)手段。
　　“CNC”是英文Computerized Numerical Control（計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制）的縮寫(xiě)。 數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序，自動(dòng)地對(duì)被加工零件進(jìn)行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)給量、背吃刀量等)以及輔助功能(換刀、主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、切削液開(kāi)、關(guān)等)，按照數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫(xiě)成加工程序單，再把這程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上(如穿孔紙帶、磁帶、磁盤(pán)、磁泡存儲(chǔ)器)，然后輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，從而指揮機(jī)床加工零件。
　　這種從零件圖的分析到制成控制介質(zhì)的全部過(guò)程叫數(shù)控程序的編制。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床加工零件的區(qū)別在于控機(jī)床是按照程序自動(dòng)加工零件，而普通機(jī)床要由人來(lái)操作，我們只要改變控制機(jī)床動(dòng)作的程序就可以達(dá)到加工不同零件的目的。因此，數(shù)控機(jī)床特別適用于加工小批量且形狀復(fù)雜要求精度高的零件。由于數(shù)控機(jī)床要按照程序來(lái)加工零件，編程人員編制好程序以后，輸入到數(shù)控裝置中來(lái)指揮機(jī)床工作。程序的輸入是通過(guò)控制介質(zhì)來(lái)的。
　　數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。世界各國(guó)信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在"高精尖"數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策。因此大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。
數(shù)控車床的基本組成
　　數(shù)控車床由數(shù)控裝置、床身、主軸箱、刀架進(jìn)給系統(tǒng)、尾座、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、排屑器等部分組成。 數(shù)控車床分為立式數(shù)控車床和臥式數(shù)控車床兩種類型。
　　立式數(shù)控車床用于回轉(zhuǎn)直徑較大的盤(pán)類零件車削加工。
　　臥式數(shù)控車床用于軸向尺寸較長(zhǎng)或小型盤(pán)類零件的車削加工。
　　臥式數(shù)控車床按功能可進(jìn)一步分為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床、普通數(shù)控車床和車削加工中心。
　　(1)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床：采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和單片機(jī)對(duì)普通車床的車削進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造后形成的簡(jiǎn)易型數(shù)控車床。成本較低，自動(dòng)化程度和功能都比較差，車削加工精度也不高，適用于要求不高的回轉(zhuǎn)類零件的車削加工。
　　(2)普通數(shù)控車床：根據(jù)車削加工要求在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)，配備通用數(shù)控系統(tǒng)而形成的數(shù)控車床。數(shù)控系統(tǒng)功能強(qiáng)，自動(dòng)化程度和加工精度也比較高，適用于一般回轉(zhuǎn)類零件的車削加工。這種數(shù)控車床可同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)軸，即x軸和z軸。   　　    (3)車削加工中心：在普通數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，增加了C軸和動(dòng)力頭，更高級(jí)的機(jī)床還帶有刀庫(kù)，可控制X、Z和C三個(gè)坐標(biāo)軸，聯(lián)動(dòng)控制軸可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C軸和銑削動(dòng)力頭，這種數(shù)控車床的加工功能大大增強(qiáng)，除可以進(jìn)行一般車削外，還可以進(jìn)行徑向X軸向銑削、曲面銑削、中心線不在零件回轉(zhuǎn)中心的孔和徑向孔的鉆削等加工。
　　2.液壓卡盤(pán)和液壓尾架
　　液壓卡盤(pán)是數(shù)控車削加工時(shí)夾緊工件的重要附件，對(duì)一般回轉(zhuǎn)類零件可采用普通液壓卡盤(pán)；對(duì)零件被夾持部位不是圓柱形的零件，則需要采用專用卡盤(pán)；用棒料直接加工零件時(shí)需要采用彈簧卡盤(pán)。 對(duì)軸向尺寸和徑向尺寸的比值較大的零件，需要采用安裝在液壓尾架上的活頂尖零件尾端進(jìn)行支撐，才能保證對(duì)零件進(jìn)行正確的加工。尾架有普通液壓尾架和可編程液壓尾架。 　　3.數(shù)控車床的刀架
　　數(shù)控車床可以配備兩種刀架：
　　(1)專用刀架 由車床生產(chǎn)廠商自己開(kāi)發(fā)，所使用的刀柄也是專用的。這種刀架的優(yōu)點(diǎn)是制造成本低，但缺乏通用性。
　　(2)通用刀架根據(jù)一定的通用標(biāo)準(zhǔn)(如VDI，德國(guó)工程師協(xié)會(huì))而生產(chǎn)的刀架，數(shù)控車床生產(chǎn)廠商可以根據(jù)數(shù)控車床的功能要求進(jìn)行選擇配。
　　4.銑削動(dòng)力頭
　　數(shù)控車床刀架上安裝銑削動(dòng)力頭后可以大大擴(kuò)展數(shù)控車床的加工能力。如：利用銑削動(dòng)力頭進(jìn)行軸向鉆孔和銑削軸向槽。
　　5.數(shù)控車床的刀具
　　在數(shù)控車床或車削加工中心上車削零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)車床的刀架結(jié)構(gòu)和可以安裝刀具的數(shù)量，合理、科學(xué)地安排刀具在刀架上的位置，并注意避免刀具在靜止和工作時(shí)，刀具與機(jī)床、刀具與工件以及刀具相互之間的干涉現(xiàn)象。
數(shù)控車床的使用條件
　　數(shù)控車床的正常使用必須滿足如下條件，機(jī)床所處位置的電源電壓波動(dòng)小，環(huán)境溫度低于30攝示度，相對(duì)溫度小于80%。
一. 機(jī)床位置環(huán)境要求
　　機(jī)床的位置應(yīng)遠(yuǎn)離振源、應(yīng)避免陽(yáng)光直接照射和熱輻射的影響，避免潮濕和氣流的影響。如機(jī)床附近有振源，則機(jī)床四周應(yīng)設(shè)置防振溝。否則將直接影響機(jī)床的加工精度及穩(wěn)定性，將使電子元件接觸不良，發(fā)生故障，影響機(jī)床的可靠性。
二. 電源要求
　　一般數(shù)控車床安裝在機(jī)加工車間，不僅環(huán)境溫度變化大，使用條件差，而且各種機(jī)電設(shè)備多，致使電網(wǎng)波動(dòng)大。因此，安裝數(shù)控車床的位置，需要電源電壓有嚴(yán)格控制。電源電壓波動(dòng)必須在允許范圍內(nèi)，并且保持相對(duì)穩(wěn)定。否則會(huì)影響數(shù)控系統(tǒng)的正常工作。
三. 溫度條件
　　數(shù)控車床的環(huán)境溫度低于30攝示度，相對(duì)溫度小于80%。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控電控箱內(nèi)部設(shè)有排風(fēng)扇或冷風(fēng)機(jī)，以保持電子元件，特別是中央處理器工作溫度恒定或溫度差變化很小。過(guò)高的溫度和濕度將導(dǎo)致控制系統(tǒng)元件壽命降低，并導(dǎo)致故障增多。溫度和濕度的增高，灰塵增多會(huì)在集成電路板產(chǎn)生粘結(jié)，并導(dǎo)致短路。
四. 按說(shuō)明書(shū)的規(guī)定使用機(jī)床
　　用戶在使用機(jī)床時(shí)，不允許隨意改變控制系統(tǒng)內(nèi)制造廠設(shè)定的參數(shù)。這些參數(shù)的設(shè)定直接關(guān)系到機(jī)床各部件動(dòng)態(tài)特征。只有間隙補(bǔ)償參數(shù)值可根據(jù)實(shí)際情況予以調(diào)整。
　　用戶不能隨意更換機(jī)床附件，如使用超出說(shuō)明書(shū)規(guī)定的液壓卡盤(pán)。制造廠在設(shè)置附件時(shí)，充分考慮各項(xiàng)環(huán)節(jié)參數(shù)的匹配。盲目更換造成各項(xiàng)環(huán)節(jié)參數(shù)的不匹配，甚至造成估計(jì)不到的事故。
　　使用液壓卡盤(pán)、液壓刀架、液壓尾座、液壓油缸的壓力，都應(yīng)在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，不允許任意提高。