數(shù)控機(jī)床專業(yè)工作原理

1、根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝規(guī)程，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序。

2、將所編程序指令輸入機(jī)床數(shù)控裝置。

3、數(shù)控裝置將程序（代碼）進(jìn)行譯碼、運(yùn)算之后，向機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)的伺服機(jī)構(gòu)和輔助控制在發(fā)出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)部件，并控制所需要的輔助動(dòng)作，最后加工出合格的零件。

1，按加工工藝方法分類

普通數(shù)控機(jī)床

為了不同的工藝需要，普通數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、銑床、鉆床、鏜床及磨床等，而且每一類又有很多品種。

數(shù)控加工中心

數(shù)控加工中心是帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床。典型的數(shù)控加工中心有鏜銑加工中心和車削加工中心。

多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床

多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，其特點(diǎn)是數(shù)控裝置能同時(shí)控制的軸數(shù)較多，機(jī)床結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。坐標(biāo)軸數(shù)的多少取決于加工零件的復(fù)雜程度和工藝要求，現(xiàn)在常用的有四、五、六坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床。

數(shù)控特種加工機(jī)床

數(shù)控特種加工機(jī)床包括電火花加工機(jī)床、數(shù)控線割機(jī)床、數(shù)控激光切割機(jī)床等。

2，按控制運(yùn)動(dòng)的方式分類

點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床

這類機(jī)床只控制運(yùn)動(dòng)部件從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，在移動(dòng)過程中不進(jìn)行加工，對(duì)兩點(diǎn)間的移動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)軌跡沒有嚴(yán)格要求，可以沿多個(gè)坐標(biāo)同時(shí)移動(dòng)，也可以沿各個(gè)坐標(biāo)先后移動(dòng)。采用點(diǎn)位控制的機(jī)床有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)等。

直線控制數(shù)控機(jī)床

這類機(jī)床不僅要控制點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，而且要控制(或工作臺(tái))以一定的速度沿與坐標(biāo)軸平行的方向進(jìn)行切削加工。

輪廓控制數(shù)控機(jī)床

這類機(jī)床能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的平面或空間運(yùn)動(dòng)軌跡能滿足零件輪廓的要求。

輪廓控制數(shù)控機(jī)床有數(shù)控銑床、車床、磨床和加工中心等。

按所用進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類

開環(huán)數(shù)控機(jī)床

開環(huán)數(shù)控機(jī)床采用開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)，伺服驅(qū)動(dòng)部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

閉環(huán)數(shù)控機(jī)床

閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是按閉環(huán)原理工作的，帶有直線位移檢測(cè)裝置，直接對(duì)工作臺(tái)的實(shí)際位移量進(jìn)行檢測(cè)。伺服驅(qū)動(dòng)部件通常采用直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。

半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床

這類控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別在于采用角位移檢測(cè)元件，檢測(cè)反饋信號(hào)不是來自工作臺(tái)，而是來自與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)系的角位移檢測(cè)元件。

按所給數(shù)控裝置類型分類

硬件式數(shù)控機(jī)床

硬件式數(shù)控機(jī)床（NC機(jī)床）使用硬件式數(shù)控裝置，它的輸入、查補(bǔ)運(yùn)算和控制功能都由專用的固定組合邏輯電路來實(shí)現(xiàn)，不同功能的機(jī)床，其結(jié)合邏輯電路也不相同。改變或增減控制、運(yùn)算功能時(shí)，需要改變數(shù)控裝置的硬件電路。

軟件式數(shù)控機(jī)床

這類數(shù)控機(jī)床使用計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（CNC）。此數(shù)控裝置的硬件電路是由小型或微型計(jì)算機(jī)再加上通用或?qū)Ｓ玫拇笠?guī)模集成電路制成。數(shù)控機(jī)床的主要功能幾乎全部由系統(tǒng)軟件來實(shí)現(xiàn)，所以不同功能的機(jī)床其系統(tǒng)軟件也就不同，而修改或增減系統(tǒng)功能時(shí)，不需改變硬件電路，只需改變系統(tǒng)軟件。

按數(shù)控裝置的功能水平分類

按此分類方法可將數(shù)控機(jī)床分為低、中、高檔三類。

數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測(cè)量反饋裝置和機(jī)床本體組成

加工精度

數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加工的。目前數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量普遍達(dá)到了0.001mm，而且進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控機(jī)床能達(dá)到很高的加工精度。

對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)

在數(shù)控機(jī)床上改變加工零件時(shí)，只需從新編制（更換）程序，輸入新的程序就能實(shí)現(xiàn)對(duì)新的零件的加工，這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利。

自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低

數(shù)控機(jī)床對(duì)零件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的，操作者除了安放穿孔帶或操作鍵盤、裝卸工件、關(guān)鍵工序的中間檢測(cè)以及觀察機(jī)床運(yùn)行之外，不需要進(jìn)行繁雜的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度均可大為減輕，加上數(shù)控機(jī)床一般都具有較好的安全防護(hù)、自動(dòng)排屑、自動(dòng)冷卻和自動(dòng)潤(rùn)滑裝置，操作者的勞動(dòng)條件也大為改善。

生產(chǎn)效率高

數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此，數(shù)控機(jī)床每一道工序都選用最有利的切削用量。由于數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛性好，因此允許進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削，這就提高了數(shù)控機(jī)床的切削功率，節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。

數(shù)控機(jī)床更換被加工零件時(shí)幾乎不需要重新調(diào)整機(jī)床，故節(jié)省了零件安裝、調(diào)整時(shí)間。數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量穩(wěn)定，一般只做首件檢驗(yàn)和工序間關(guān)鍵尺寸的抽樣檢驗(yàn)，因此節(jié)省了停機(jī)檢驗(yàn)時(shí)間。

良好的經(jīng)濟(jì)效益

在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，使用數(shù)控機(jī)床加工，可節(jié)省劃線工時(shí)，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省了直接生產(chǎn)費(fèi)用；使用數(shù)控機(jī)床加工零件一般不需要制作專用夾具，節(jié)省了工藝裝備費(fèi)用；數(shù)控機(jī)床加工精度穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。

有利于現(xiàn)代化管理

采用數(shù)控機(jī)床加工，能準(zhǔn)確地計(jì)算出零件加工工時(shí)和費(fèi)用，并有效地簡(jiǎn)化了檢驗(yàn)夾具、半成品的管理工作，這些特點(diǎn)都有利于現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理。

數(shù)控機(jī)床自上世紀(jì)50年代問世到現(xiàn)在的半個(gè)世紀(jì)中，數(shù)控機(jī)床的品種得以不斷發(fā)展，幾乎所有機(jī)床都實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化。目前，已經(jīng)出現(xiàn)了包括生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造和管理等全過程均由計(jì)算機(jī)集成管理和控制的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System），以實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域已從航空工業(yè)部門逐步擴(kuò)大到汽車、造船、機(jī)床、建筑等機(jī)械制造行業(yè)，出現(xiàn)了金屬成型類數(shù)控機(jī)床、特種加工數(shù)控機(jī)床，還有數(shù)控繪圖機(jī)、數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。

1. 高精度化 普通級(jí)數(shù)控機(jī)床加工精度已由原來的±10μm,提高到±5μm和±2μm，精密級(jí)從±5μm提高到±1.5μm。

2. 高速度化 提高主軸轉(zhuǎn)速是提高切削速度的最直接方法，現(xiàn)在主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)50000r/min，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)快速移動(dòng)速度達(dá)30-40m/min。

3. 高柔性化 由單機(jī)化發(fā)展到單元柔性化和系統(tǒng)柔性化，相繼出現(xiàn)柔性制造單元（FMC）,柔性制造系統(tǒng)（FMS）,和介于二者之間的柔性制造線（FTL）。

4. 高自動(dòng)化 數(shù)控機(jī)床除自動(dòng)編程，上下料、加工等自動(dòng)化外，還在自動(dòng)檢索、監(jiān)控、診斷、自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)傳輸?shù)姆矫姘l(fā)展。

5. 復(fù)合化 包含工序復(fù)合化，功能復(fù)合化，在一臺(tái)數(shù)控設(shè)備上完成多工序切削加工（車、銑、鏜、鉆）

6. 高可靠性 系統(tǒng)平均無故障時(shí)間MTBF由80年代10000h提高到現(xiàn)在的30000h，而整機(jī)的MTBF也從100～200h提高到500～800h。

7. 在智能化 網(wǎng)絡(luò)化方面也得到較大發(fā)展現(xiàn)已出現(xiàn)了通過網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行的遠(yuǎn)程診斷服務(wù)。

隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品多樣化的要求日益強(qiáng)烈，產(chǎn)品更新越來越快，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，同時(shí)隨著汽車工業(yè)和輕工業(yè)消費(fèi)品的高速增長(zhǎng)，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，其精度日趨提高，性能不斷改善，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來越短，傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法已難以適應(yīng)這種多樣化、柔性化、高效和高質(zhì)量復(fù)雜零件加工要求。因此，對(duì)制造機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備——機(jī)床，必然會(huì)相應(yīng)地提出高效率、高精度和高自動(dòng)化的要求。

在機(jī)械產(chǎn)品中，單件與小批量產(chǎn)品占到70%——80%。這類產(chǎn)品的生產(chǎn)不僅對(duì)機(jī)床提出了“三高”要求，而且還要求機(jī)床應(yīng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)產(chǎn)品變化的能力。特別是一些由曲線、曲面組成的復(fù)雜零件，若采用通用機(jī)床加工，只能借助畫線和樣板用手工操作的方法來加工，或利用靠模和仿型機(jī)床來加工，其加工精度和生產(chǎn)效率都受到了很大的限制。

數(shù)控機(jī)床就是為了解決單件、小批量，特別是高精度、復(fù)雜型面零件加工的自動(dòng)化并保證質(zhì)量要求而產(chǎn)生的。1947年美國(guó)PARSONS公司為了精確制造直升機(jī)機(jī)翼、漿葉和框架，開始探討用三坐標(biāo)曲線數(shù)據(jù)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)加工飛機(jī)零件。1952年麻省理工學(xué)院（MIT）伺服機(jī)構(gòu)研究所用實(shí)驗(yàn)室制造的控制裝置與辛辛那提（Cincinnati Hydrotel）公司的立式銑床成功的實(shí)現(xiàn)了三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)控制銑刀連續(xù)空間曲面加工，它綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密檢測(cè)與新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，是一種新型的機(jī)床，可用于加工復(fù)雜曲面零件。該銑床的研制成功是機(jī)械制造行業(yè)中的一次技術(shù)革命，使機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，揭開了數(shù)控加工技術(shù)的序幕。

高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的總方向，近幾年來，在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績(jī)。主要表現(xiàn)在：

1. 機(jī)床復(fù)合技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟，包括銑-車復(fù)合、車銑復(fù)

合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復(fù)合，車磨復(fù)合，成形復(fù)合加工、特種復(fù)合加工等，復(fù)合加工的精度和效率大大提高?！耙慌_(tái)機(jī)床就是一個(gè)加工廠”、“一次裝卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，復(fù)合加工機(jī)床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢(shì)。

2.智能化技術(shù)有新突破數(shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。如：自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷電保護(hù)功能、加工零件檢測(cè)和自動(dòng)補(bǔ)償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動(dòng)消除機(jī)床震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段，智能化提升了機(jī)床的功能和品質(zhì)。

3.機(jī)器人使柔性化組合效率更高機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用，使得柔性線更加靈活、功能進(jìn)一步擴(kuò)展、柔性線進(jìn)一步縮短、效率更高。機(jī)器人與加工中心、車銑復(fù)合機(jī)床、磨床、齒輪加工機(jī)床、工具磨床、電加工機(jī)床、鋸床、沖壓機(jī)床、激光加工機(jī)床、水切割機(jī)床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線已經(jīng)開始應(yīng)用。

4.精密加工技術(shù)有了新進(jìn)展數(shù)控金切機(jī)床的加工精度已從原來的絲級(jí)（0.01mm）提升到目前的微米級(jí)（0.001mm），有些品種已達(dá)到0.05μm左右。超精密數(shù)控機(jī)床的微細(xì)切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達(dá)到0.05μm左右，形狀精度可達(dá)0.01μm左右。采用光、電、化學(xué)等能源的特種加工精度可達(dá)到納米級(jí)（0.001μm）。通過機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、機(jī)床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、振動(dòng)等動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù)，提高機(jī)床加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進(jìn)入亞微米、納米級(jí)超精加工時(shí)代。

5.功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。全數(shù)字交流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機(jī)、直線電機(jī)，高性能的直線滾動(dòng)組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應(yīng)用，極大的提高數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。2100433B

由低到高分為五個(gè)等級(jí)：

數(shù)控機(jī)床工(職業(yè)資格五級(jí))

數(shù)控機(jī)床工(職業(yè)資格四級(jí))

數(shù)控機(jī)床工(職業(yè)資格三級(jí))

數(shù)控機(jī)床工(職業(yè)資格二級(jí))

數(shù)控機(jī)床工(職業(yè)資格一級(jí))