【正文】 167。 數(shù)控機(jī)床加工 數(shù)字控制機(jī)床是用數(shù)字代碼形式的信息 (程序指令 )，控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控機(jī)床。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多，有車(chē)床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等。此外還有能自動(dòng)換刀、一次裝卡進(jìn)行多工序加工的加工中心、車(chē)削中心等。 一 、 概述 （ 一 ） 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生 1． 結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜 、 精度 、 性能日趨提高 ， → 效率 、 精度 、自動(dòng)化 ↑ 2． 自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn) ， 專(zhuān)用機(jī)床的出現(xiàn)：生產(chǎn)周期 ， 準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng) ，產(chǎn)品更新慢； 3． 70～ 80%為單件 、 小批生產(chǎn) ， 一般用通用機(jī)床加工 ， 對(duì)曲面 、 曲線(xiàn)或復(fù)雜零件靠樣板或劃線(xiàn)加工 ， 或用靠模 ， 精度和效率低； 4． 1948年 ， 美國(guó)帕森斯公司接受美國(guó)空軍委托 ， 研制飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設(shè)備 。 1952年 ， 美國(guó) PARSONS公司與麻省理工學(xué)院 （ MIT） 合作 ， 研制了第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床：電子計(jì)算機(jī) ， 自動(dòng)控制 ， 伺服驅(qū)動(dòng) ， 精密檢測(cè) ， 新型結(jié)構(gòu)等新技術(shù)成果 ， 主要加工曲面零件 1959年，制成了晶體管元件和印刷電路板，使數(shù)控裝置進(jìn)入了第二代，體積縮小，成本有所下降； 1960年以后，較為簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的點(diǎn)位控制數(shù)控鉆床，和直線(xiàn)控制數(shù)控銑床得到較快發(fā)展，使數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)各部門(mén)逐步獲得推廣 1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。 60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱(chēng) DNC)，又稱(chēng)群控系統(tǒng)；采用小型計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱(chēng) CNC),使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計(jì)算機(jī)化為特征的第四代。 1974年，研制成功使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置 (簡(jiǎn)稱(chēng) MNC)，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。第五代與第三代相比，數(shù)控裝置的功能擴(kuò)大了一倍，而體積則縮小為原來(lái)的 1/20，價(jià)格降低了 3/4 （ 二 ） 特點(diǎn)及應(yīng)用 1． 自動(dòng)化程度高 ， 能適應(yīng)不同零件的自動(dòng)加工 ， 生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短 ， 利于更新?lián)Q代； 2． 生產(chǎn)率 、 加工精度高 ， 生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定 （ 1） 定位精度 ， 重復(fù)時(shí) （ 2） 采用較大切削用量 ， 自動(dòng)換速 ， 自動(dòng)換刀 ， 無(wú)需工序間檢測(cè)；較普通機(jī)床提高 3～ 4倍 （ 3） 機(jī)床本身精度高 ， 可利用軟件進(jìn)行精度校正和補(bǔ)償 3． 工序集中 —— 一機(jī)多用 4． 能高效 、 優(yōu)質(zhì)完成復(fù)雜型面零件的加工 ， 5． 高技術(shù)設(shè)備 （ 三 ） 基本工作原理 1． 工藝與表面成型方法與普通機(jī)床相同 ， 關(guān)鍵是 自動(dòng)控制原理與方法 ； 2． 數(shù)控機(jī)床使以數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)控制的； 3． 加工程序 ：與加工零件有關(guān)的信息 ， 如工件與刀具運(yùn)動(dòng)規(guī)機(jī)的尺寸參數(shù) （ 進(jìn)給尺寸 ） ；切削加工工藝參數(shù) （ 主軸變速 ， 刀具更換 ， 冷卻開(kāi)停 ， 工件夾緊 、 松開(kāi)等 ） 加工信息；用規(guī)范的文字 、 數(shù)字和符號(hào)組成的代碼 ， 按一定格式編寫(xiě)成的加工程序單 。 4． 輸入加工程序 5．?dāng)?shù)控裝置進(jìn)行譯碼，寄存，運(yùn)算后，控制伺服機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各功能。 （ 四 ） 數(shù)控機(jī)床的組成 程序編制 輸入裝置 數(shù)控裝置CNC 伺服驅(qū)動(dòng)及位置檢測(cè) 輔助控制及強(qiáng)電控制裝置 機(jī)床 主運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 輔助動(dòng)作 控制介質(zhì) 數(shù)控裝置 伺服系統(tǒng) 機(jī) 床 測(cè)量裝置 1． 程序編制及程序載體 （ 1） 編程 ① 對(duì)加工零件進(jìn)行工藝分析 ， 再確定： ② 零件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系上的相對(duì)位置 ， 即零件安裝位置； ③ 刀具與零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的尺寸參數(shù) ④ 加工工藝路線(xiàn)或加工順序 。 工藝參數(shù) ， 以及輔助動(dòng)作等 。 ⑤ 程序載體 制定工藝 運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算 編寫(xiě)程序單 制備控制介質(zhì) 首件試切 程序校核 機(jī)床加工 修改 零件圖 （ 2） 輸入裝置：數(shù)控代碼轉(zhuǎn)化成電脈沖并送存在數(shù)控裝置中 ， 光電閱讀機(jī) ， 錄放機(jī) ， 軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 ， 鍵盤(pán)輸入等 （ 3） 數(shù)控裝置 ， 及強(qiáng)電控制裝置 ① 核心：接受輸入裝置的脈沖信號(hào) ， 經(jīng)系統(tǒng)軟件或邏輯電路進(jìn)行譯碼 ， 運(yùn)算處理或輸出各種信號(hào)和指令 ， 控制機(jī)床各個(gè)部分進(jìn)行規(guī)定有序的動(dòng)作 。 ② 輸出信號(hào)：由插補(bǔ)運(yùn)算決定的各坐標(biāo)軸的 進(jìn)給位移量 、 進(jìn)給方向和速度 的指令 ， 伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件 *主軸變速 、 換向 ， 停啟等 *選擇、交換刀具，控制冷卻，潤(rùn)滑，工件松開(kāi)夾緊，分度等 ③ 強(qiáng)電控制裝置：介于數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械 、 液壓部件之間的控制系統(tǒng) 主要作用：主運(yùn)動(dòng)變速 ， 刀具選擇交換 ， 輔助動(dòng)作等指令 ， 經(jīng)編譯 、 判斷 、 功率放大后 ， 直接驅(qū)動(dòng)相應(yīng)電器 ， 液壓 ，氣動(dòng)機(jī)械部件 ， 完成動(dòng)作 （ 4） 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及位置檢測(cè)： ① 由伺服驅(qū)動(dòng)電路和伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成 ， 與執(zhí)行部件和傳動(dòng)部件組成進(jìn)給系統(tǒng) ② 由指令控制執(zhí)行部件的進(jìn)給速度 ， 方向 ， 位移 ③ 伺服系統(tǒng)有開(kāi)環(huán) 、 閉環(huán)和半閉環(huán)之分 （ 5）機(jī)床的機(jī)械部分，刀庫(kù)，機(jī)械手 （ 五 ） 數(shù)控機(jī)床分類(lèi) 1． 按控制刀具相對(duì)工件移動(dòng)的軌跡分 （ 1） 點(diǎn)位控制系統(tǒng)： 點(diǎn)位控制是只控制刀具或工作臺(tái)從一點(diǎn)移至另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位 ， 然后進(jìn)行定點(diǎn)加工 ， 而點(diǎn)與點(diǎn)之間的路徑不需控制 。 采用這類(lèi)控制的有數(shù)控鉆床 、 數(shù)控鏜床和數(shù)控坐標(biāo)鏜床等 。 （ 2） 直線(xiàn)控制系統(tǒng)： 直線(xiàn)控制是除控制直線(xiàn)軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)的準(zhǔn)確定位外 ， 還要控制在這兩點(diǎn)之間以指定的進(jìn)給速度進(jìn)行直線(xiàn)切削 。 采用這類(lèi)控制的有平面銑削用的數(shù)控銑床 ，以及階梯軸車(chē)削和磨削用的數(shù)控車(chē)床和數(shù)控磨床等 。 （ 3） 連續(xù)控制系統(tǒng) 連續(xù)軌跡控制 (或稱(chēng)輪廓控制 )能夠連續(xù)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向的聯(lián)合運(yùn)動(dòng) 。 2．按檢測(cè)及反饋分： （ 1） 開(kāi)環(huán) ： 開(kāi)環(huán)伺服機(jī)構(gòu)是由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路，和步進(jìn)電機(jī)組成。每一脈沖信號(hào)使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，通過(guò)滾珠絲杠推動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)一定的距離。這種伺服機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī) 工作臺(tái) 脈沖指令 （ 2） 閉環(huán) ： 位置檢測(cè)器安裝在工作臺(tái)上，可直接測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位置，故反饋精度高于半閉環(huán)控制，但掌握調(diào)試的難度較大，常用于高精度和大型數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)所用伺服馬達(dá)與半閉環(huán)相同，位置檢測(cè)器則用長(zhǎng)光柵、長(zhǎng)感應(yīng)同步器或長(zhǎng)磁柵。 比較環(huán)節(jié) 驅(qū)動(dòng)電路 執(zhí)行 元件 信號(hào)處理電路 工作臺(tái) 反饋信號(hào) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 檢測(cè)元件 脈沖指令 （ 3） 半閉環(huán) ： 位置檢測(cè)器裝在絲杠或伺服馬達(dá)的端部，利用絲杠的回轉(zhuǎn)角度間接測(cè)出工作臺(tái)的位置。常用的伺服馬達(dá)有寬調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)、寬調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)和電液伺服馬達(dá)。 比較環(huán)節(jié) 驅(qū)動(dòng)電路 執(zhí)行 元件 信號(hào)處理電