【文章內(nèi)容簡介】 O/EIA 標準代碼）隨著技術的進步在 NC 中逐步增加了各種輔助功能、補償功能、檢測功能等速度等，速度也大大提高，人機界面大大改善（這當然與相關技術 的發(fā)展有關）。 一．數(shù)控機床特點 1．特點：加工精度高 。加工零件一致性 .互換性好 。減少了工裝 .夾具 。柔性化程度高 。提高了工作效率 。一次裝夾可以進行多工序加工 ,提高了加工質(zhì)量 ,減少了輔助工作時間 。改善了勞動條件等等。 2．對機床要求：為了提高整機可靠性就必須選用可靠性高的元 .器件 。提高機床的耐磨性能和保持潤滑良好 。為了提高精度就必須提高軸承 .絲杠 .帶輪 .齒輪等傳動部件的精度和提高對導軌接觸面 .垂直 .平行等的要求 。對機床機械裝配和電氣裝配質(zhì)量也提高了要求 。為了提高機床的自動化程度就必須提高其他輔助設施的自動化程 度等等。 3．結構情況 1）機床基礎件：鑄件（應為高強度的樹脂沙造型密烘鑄件）、焊接件（一 般用于輕型機床，且易變形） 2）導軌：導軌是機床精度的首要部件有以下幾種形式 ① 滑動導軌：傳統(tǒng)機床的導軌有 V 型和矩型兩種形式。數(shù)控機床多采用矩型導軌，其承載能力強，精度保持度好。為了提高精度保持度、降低摩擦系數(shù)和動、靜摩擦系數(shù)差別小一般采用鑲鋼 貼塑或鑄鐵淬火貼塑結構導軌副。 ② 線性導軌：這是一種專業(yè)廠生產(chǎn)的滾動導軌，有滾針、滾珠、單排、多排多種規(guī)格，其性能差別也很大。其摩擦系數(shù)低，已被數(shù)控機床大量采用。 ③ 靜壓導軌：一般用于大型機床，因其調(diào)整要求高、對油溫和黏度也要控制。 3）主傳動：主軸電機與主軸間的傳動有多種形式 ① 直聯(lián)：結構簡單，轉(zhuǎn)速高，缺點是受主電機轉(zhuǎn)矩的限制，一般轉(zhuǎn)矩小。直聯(lián)對拉刀機構的位置有些限制。 ② 齒輪傳動：變速范圍廣，傳動轉(zhuǎn)矩大，適宜大扭矩切削機床，受齒輪最高線速度的限制一般轉(zhuǎn)速較低。 ③ 帶輪傳動：有同步帶和多諧帶兩種，后者傳動轉(zhuǎn)矩較大。 ④ 電主軸：高速主軸（ 12021rpm以上）一般采用機電和一的電主軸，且主軸采用內(nèi)冷卻方式。 4）進給傳動：為了提高傳動效率和傳動精度數(shù)控機床多采 用滾珠絲杠傳動，且絲杠應進行予拉伸。絲杠與進給電機間采用直聯(lián)或同步帶、帶輪傳動。 5）刀庫：刀庫機械手是加工中心的重要部件，其可靠性的好壞又是加工中心的重要指標。常見的刀庫形式有鏈式、盤式、斗笠式等刀庫機械手的驅(qū)動有氣、液、電等；其中以凸輪式刀庫換刀速度最快。 6）潤滑系統(tǒng)；和普通機床一樣分為主軸潤滑、導軌潤滑、絲杠絲母潤滑。 機床潤滑的可靠與否關系著機床的可靠性、精度保持度；好的數(shù)控機床潤滑必須是可靠、充分和不污染環(huán)境。 7）冷卻系統(tǒng)：冷卻系統(tǒng)包括主軸冷卻和刀具冷卻。高速主軸必須具有主軸冷卻系統(tǒng)，以控制主 軸軸承的溫升在允許的范圍內(nèi)（保證主軸精度和可靠運行）。刀具冷卻是為了充分發(fā)揮機床和刀具的加工效率，使刀具在允許的線速度下長期切削加工。 8）機床防護裝置：機床防護裝置包括導軌防護和切屑、切屑液的防護。要求防護良好有便于工件的裝卸。 二．數(shù)控機床分類 1．按照一般機床應用可分為數(shù)控車 .銑 .磨 .鉆 .沖 .線切割等等。 2．按照機床功能又可分為一般數(shù)控機床；加工中心（車削中心、銑削中心、鉆削中心、加工中心）和數(shù)控仿形機床三類。 3．按照檢測位移反饋測量位置的不同，又可分為閉環(huán) .半閉環(huán) .開環(huán)三大類。 如果將光柵 .感應 同步器 .磁柵等測量器件裝在工作臺上 ,直接測量工作臺位 移 ,反饋到數(shù)控系統(tǒng)就構成了全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 如果將脈沖編碼器 .旋轉(zhuǎn)變壓器 .等測量器件裝在絲杠端頭通過測量絲杠轉(zhuǎn)動測量工作臺位移 (間接測量 )稱為半閉環(huán)系統(tǒng)。 不進行位移測量的數(shù)控系統(tǒng)稱開環(huán)系統(tǒng)。 4．以銑加工為主的機床（加工中心）有升降臺式、滑枕式、床身式（包括十字滑臺和動柱式兩種結構）和龍門式等。前兩種機床較經(jīng)濟，一般精度稍低，而龍門式機床多為大型機床。中小型加工中心多為床身式機床。 三．數(shù)控代碼和編程 數(shù)控機床是通過數(shù)控程序來控制機床加工的 ,目前大多采用功能代碼加數(shù)字的形式 ,表示各種動作和運動。 G 代碼稱準備功能代碼，用以指令運動形式。如： G00 表示定位； G01 表示直線插補； G02 G03 表示圓弧插補； G04 表示暫停等等。 M 代碼稱輔助功能代碼，用以指令輔助動作。如：主軸啟動正轉(zhuǎn) .反轉(zhuǎn) .停止 。冷卻液的開和關 。程序停止等等。 S 代碼稱主軸功能代碼，用以指令主軸速度。有 S 二位 .S 四位（五位）等 ,一般 S 四位以上直接指令主軸轉(zhuǎn)速 ,S 二位數(shù)只表示一定的主軸轉(zhuǎn)速。 T 代碼稱刀具功能代碼，用于指令刀具號和刀具補償號。 F 代碼稱進給功能代碼，用于指令進給速度。 此外，用 等指令坐標軸 。用 R 指令圓弧半徑 。用 等指令圓 弧圓心 。用 等指令補償 .暫停等參數(shù) 。用 O 指令程序號 。用 N指令程序段號等等。 將這些代碼和數(shù)字分段組合起來，用于控制機床的動作和運動叫做編程。（有的數(shù)控系統(tǒng)不采用這種代碼型式）為了編程方便，數(shù)控系統(tǒng)一般具有刀具補償功能，用一個程序通過刀具補償可以用不同刀具加工出同一個工件。隨著計算機技術的發(fā)展和實際加工的需要，在有的數(shù)控系統(tǒng)中又增加了參數(shù)編程（宏指令），將一些方程和計算（包括邏輯運算， 比較）在系統(tǒng)中進行，使一些手工計算復雜的問題得以簡化。 數(shù)控加工程序?qū)儆诠に嚪懂牐桥c機床設備 .工藝方法密切相關的 (包括加工路線 .裝夾 .刀具 .對刀等 ).所以工藝不同程序也不相同。 1．簡單零件的加工可以手工編程 ,通過系統(tǒng)的手動數(shù)據(jù)輸入 (MDI)輸入機床。 2．計算機編程 ,利用計算機編程也有手工和自動兩種方法 ,手工編程可以用計算機的通用編輯軟件進行。自動編程軟件很多，可以分為二維 .三維和多維幾種 ,也稱 CAM 軟件。一般工作過程是輸入加工工件的特征字（點 .線 .圓弧 .曲線 .曲面等）和各型值點數(shù)據(jù) ,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理 (編 程軟件 )建立數(shù)學模型 ,再輸入工藝參數(shù) (材料 .刀具 .裝夾 .基準 .機床系統(tǒng)等 )經(jīng)后置處理程序就可以輸出加工程序了。（常見的 CAM 編程軟件有 EDS UG、SURFCAM、 DUCT、 ProE 等一般價格較高。國內(nèi)的以北航 海爾的 CAX39。A制造工程師較為完善。） 3．大多數(shù)系統(tǒng)與計算機之間可以通過 RS232C接口通訊，但需要有通訊軟件。 四．數(shù)控系統(tǒng)構成 1．輸入及顯示單元 ,輸入單元包括鍵盤和接口用于輸入和編輯程序 .設定參數(shù) ,目前大多采用觸摸式鍵盤 ,一般要求可靠 ,美觀 ,手感好 ,最好防水 ,防油。顯示單元有 CRT（陰極射 線管） LCD（液晶顯示器） LED（液晶數(shù)碼顯示器）等，又分為單色，彩色兩種。 2．數(shù)控單元，包括 CPU 及數(shù)控軟件， I/O 接口，軸卡，存儲器等等。 3．位置檢測器件：閉環(huán)系統(tǒng)測量反饋元件種類很多，用于線性位移測量的有光柵尺 .感應同步器 .磁柵尺等 。用于轉(zhuǎn)角測量的有圓光柵 .脈沖編碼器 .旋轉(zhuǎn)變壓器等 ,還有增量式和絕對式之分 ,我公司機床多采用增量式編碼器或光柵。早期的測量系統(tǒng)均反饋到控制單元，現(xiàn)在控制單元與伺服之間有些采用了通訊有的只反饋到伺服單元。 4．執(zhí)行元件：數(shù)控裝置的執(zhí)行元件多采用伺服電機，伺服電機有步進電機 .直流伺服電機和交流伺服電機等種類。它們都用其特定的驅(qū)動單元（伺服單元）驅(qū)動控制。早期的數(shù)控系統(tǒng)多采用直流伺服電機，用晶閘管或晶體管控制電機電樞電壓和激磁電壓 (只有主軸才改變激磁 )改變電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。 現(xiàn)在多采用交流伺服電機，通過改變施加在電機上不同頻率的電壓（實際上電壓也改變）控制電機轉(zhuǎn)速，交流伺服電機由于沒有碳刷而使電機結構簡單可靠，減少了維修費用。驅(qū)動電路采用晶體管脈寬調(diào)制。而指令電路又有模擬式和數(shù)字式之分，數(shù)字式由于電路簡單，運算速度快，控制精度高。又沒有溫度變化帶來的零點漂移（沒有運算放大器），越 來越被廣泛采用。 步進電機是脈沖控制電機 ,大多用于開環(huán)控制系統(tǒng)。 可以控制主軸伺服電機的數(shù)控系統(tǒng)，可以控制主軸的轉(zhuǎn)向 .轉(zhuǎn)速甚至位置。 5．可編程控制器（稱 PLC 或 PMC） 現(xiàn)代數(shù)控機床幾乎全部采用 CNC 系統(tǒng)，在電氣控制中多采用了可編程控制器。 PLC 接收來自機床和 CNC 的信號，來自機床的信號如：按扭 .行程開關 .自動開關 .機床液壓 .液位 .氣壓 . 等 。來自 CNC 的信號如 : 代碼等。經(jīng)過邏輯處理（ PLC 順序程序）再向機床和 CNC 發(fā)出控制信號。發(fā)往機床的信號如：接通 .斷開開關 。(用于控制電機 .閥 .電磁鐵 .離 合器等 )各種指示燈等。發(fā)往 CNC 的信號如：工作方式 .循環(huán)啟動 .進給保持 .緊急停止 .進給和主軸倍率以及 。 PLC的采用大大簡化了機床電氣設計，減少了元 .器件 ,提高了電氣可靠性 ,同時也使連鎖 .互鎖等保護功能大大加強。 有些 PLC 還可以控制伺服電機 ,但只能用于定位 (如 :刀庫轉(zhuǎn)位 。圓工作臺分度定位等 )。 PLC 又有內(nèi)裝和外裝之分，現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)帶有內(nèi)裝 PLC，其優(yōu)點是與 CNC之間信息量大 .方便。有些系統(tǒng)需用外裝 PLC（如：上海開通的 MTCⅡ） 五．數(shù)控系統(tǒng)情況 數(shù)控系統(tǒng)性能是一個綜 合指標，涉及的問題很多，諸如：系統(tǒng)開發(fā)年代 .CPU 位數(shù) .處理速度 .軟件 .內(nèi)存 .I/ .人機界面 .安全 .方便 .成套性 .可靠性以及維修等。所以評價系統(tǒng)決不是一句話可以說清的，只有通過需要 .性能和價格來確定。 1．系統(tǒng)與計算機 PC：數(shù)控系統(tǒng)是隨著計算機的發(fā)展而發(fā)展起來的，但目前大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)又不同于計算機，它沒有諸如 等操作系統(tǒng)；硬件和 PC 也不一樣 ,沒有采用諸如 PCI