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什么是數(shù)控機床
閱讀：1544 發(fā)布時間：2013-5-31
隨著科學技術和社會生產(chǎn)的迅速發(fā)展，機械產(chǎn)品日趨復雜，對機械產(chǎn)品質量和生產(chǎn)率的要求越來越高。在航空航天、軍工和計算機等工業(yè)中，零件精度高、形狀復雜、批量少、經(jīng)常改動，加工困難，生產(chǎn)效率低，勞動強度大，質量難以保證。機械加工工藝過程自動是和智能化適應上述發(fā)展特點的zui重要手段。
為解決上述問題，一種靈活、通用、高精度、的“柔性”自動化生產(chǎn)設備一數(shù)控機床在這種情況下應運而生。目前數(shù)控技術已逐步普及，數(shù)控機床在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用，已成為機床自動化的一個重要發(fā)展方向。
1、數(shù)控
（1）數(shù)控的意義：
數(shù)控即數(shù)字控制（NUMERICALCONTROL），是數(shù)字程序控制的簡稱。
數(shù)控的實質是通過特定處理方式下的數(shù)字信息（不邊疆變化的數(shù)字量）去自動控制機械裝置進行動作，它與通過連續(xù)變化的模擬量進行的程序控制（即順序控制），有著截然不同的性質。
由于數(shù)控中的控制信息，而處理這些短信息離不開計算機，因此將通過計算機進行自動控制的技術，簡稱為數(shù)控。這里講的數(shù)控，特指用于機床加工中的數(shù)控（即機床數(shù)控）。除此之外，數(shù)控還廣泛應用于測量、理化試驗與分析、物質與信息的傳輸、建筑以及科學管理等領域。
（2）數(shù)控的分類：
早期的數(shù)控機床的NC裝置由各種邏輯元件、記憶元件組成隨機邏輯電路，是固定接線的硬件結構，由硬件來實現(xiàn)數(shù)控功能，稱作硬件數(shù)控，用這種技術實現(xiàn)的數(shù)控機床一般稱作為NC機床。
計算機數(shù)控（COMPUTERNUMERICALCONTROL），簡稱CNC?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)是采用微處理器或微機的數(shù)控系統(tǒng)，由事先存放在存儲器里的系統(tǒng)程序（軟件）來實現(xiàn)控制邏輯，實現(xiàn)部分或分部數(shù)控功能，并通過接口與外圍設備進行連接，稱為CNC系統(tǒng)，這樣的機床一般稱為CNC機床。
2、機床數(shù)控與數(shù)控機床
（1）機床數(shù)控
機床數(shù)控是指通過加工程序編制工作，將其控制指令以數(shù)字信號的方式記錄在信息介質上，經(jīng)輸入計算機處理后，對機床各種動作的順序、位移量和速度實現(xiàn)自動控制的一門技術。其控制對象是專門針對機床和機床加工的，這里所說的機床不僅指金屬切削機床（臺車、銑、刨、鉆、磨、鏜等機床）。
（2）數(shù)控機床
數(shù)控機床是一種通過數(shù)字信息控制機床按給定的運動規(guī)律，進行自動加工的機電一體化新型加工裝備。
數(shù)控機床是數(shù)字控制技術與機床相結合的產(chǎn)物，機床數(shù)控技術是通過數(shù)控機床加工技術而實現(xiàn)的，應用數(shù)控技術的關鍵在于學好和用好數(shù)控機床。
一個國家的機床數(shù)控率，反映了這個國家機床工業(yè)和機械制造業(yè)水平的高低，同時也是衡量一個國家科技進步的重要標志之一。它對于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，促進科技進步和加速現(xiàn)代化建設，都有著十分重大的意義。發(fā)達國家視數(shù)控技術為機械工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點，而大力推進和發(fā)展數(shù)控機床。
3、數(shù)控機床的應用
數(shù)控機床的特點：
數(shù)控機床與傳統(tǒng)機床相比，具有以下一些特點。
（1）具有高度柔性
在數(shù)控機床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機床不同，不必制造，更換許多模具、夾具，不需要經(jīng)常重新調(diào)整機床。因此，數(shù)控機床適用于所加工的零件頻繁更換的場合，亦即適合單件，小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)，從而縮短了生產(chǎn)準備周期，節(jié)省了大量工藝裝備的費用。
（2）加工精度高
數(shù)控機床的加工精度一般可達0.05—0.1MM，數(shù)控機床是按數(shù)字信號形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一脈沖信號，則機床移動部件移動一具脈沖當量（一般為0.001MM），而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲桿螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進行曲補償，因此，數(shù)控機床定位精度比較高。
（3）加工質量穩(wěn)定、可靠
加工同一批零件，在同一機床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡*相同，零件的一致性好，質量穩(wěn)定。
（4）生產(chǎn)率高
數(shù)控機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間，數(shù)控機床的主軸聲速和進給量的范圍大，允許機床進行大切削量的強力切削。數(shù)控機床目前正進入高速加工時代，數(shù)控機床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工，極大地提高了生產(chǎn)率。另外，與加工中心的刀庫配合使用，可實現(xiàn)在一臺機床上進行多道工序的連續(xù)加工，減少了半成品的工序間周轉時間，提高了生產(chǎn)率。
（5）改善勞動條件
數(shù)控機床加工前是經(jīng)調(diào)整好后，輸入程序并啟動，機床就能有自動連續(xù)地進行加工，直至加工結束。操作者要做的只是程序的輸入、編輯、零件裝卸、刀具準備、加工狀態(tài)的觀測、零件的檢驗等工作，勞動強度大降低，機床操作者的勞動趨于智力型工作。另外，機床一般是結合起來，既清潔，又安全。
（6）利用生產(chǎn)管理現(xiàn)代化
數(shù)控機床的加工，可預先估計加工時間，對所使用的刀具、夾具可進行規(guī)范化，現(xiàn)代化管理，易于實現(xiàn)加工信息的標準化，目前已與計算機輔助設計與制造（CAD／CAM）有機地結合起來，是現(xiàn)代化集成制造技術的基礎。
4、數(shù)控技術的發(fā)展
（1）高速化
數(shù)控系統(tǒng)采用32位以上的微處理器，使數(shù)控系統(tǒng)的輸入、譯碼、算計、輸出等環(huán)節(jié)都在高速下完成，并可提高數(shù)控系統(tǒng)的分辯率及實現(xiàn)連續(xù)小程序段的高速、高精加工。
目前正在開發(fā)的采用64位*處理單元（CPU）的新型數(shù)控系統(tǒng)，增強了插補運算功能、快速進給功能，實現(xiàn)了高速加工，實現(xiàn)了多軸控制功能，一般控制軸數(shù)為3—15軸，zui多24軸，同時控制軸數(shù)可達3—6軸。
（2）多功能
數(shù)控系統(tǒng)具有多種監(jiān)控、檢測及補償功能。如刀具磨損的檢測、系統(tǒng)的精度及熱變的檢測等，還具有刀具壽命管理、刀具長度偏置、刀具半徑補償、刀尖補償、螺距補償?shù)裙δ?。大多?shù)現(xiàn)代數(shù)控機床都采用CRT顯示，可以進行二維圖形的軌跡顯示，有的還可以實現(xiàn)三維彩色動態(tài)圖形顯示。借助CRT，利用鍵盤可以實現(xiàn)程序的輸入、編輯、修改和刪除等功能?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)具有硬件、軟件及故障自診斷功能。
（3）智能化
在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，引進了自適應控制技術。自適應控制技術是能調(diào)節(jié)在加工過程中所測得的工作狀態(tài)特性，且能使切削過程達到并維持*狀態(tài)的技術。
現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)智能化的發(fā)展，目前主要體現(xiàn)在以下幾方面：
①工件自動檢測，自動定心。
②刀具被損檢測及自動更換備用刀具。
③刀具壽命及刀具收存情況管理。
④負載監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、維修管理。
⑤利用前饋控制實時補償矢量的功能。
⑥根據(jù)加工時的熱變形，對滾珠桿等伸縮進行實時補償?shù)墓δ堋?br />5、數(shù)控機床的組成
現(xiàn)代計算機數(shù)控機床由程序、輸入輸出設備、計算機數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機床本體組成。
為解決上述問題，一種靈活、通用、高精度、的“柔性”自動化生產(chǎn)設備一數(shù)控機床在這種情況下應運而生。目前數(shù)控技術已逐步普及，數(shù)控機床在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用，已成為機床自動化的一個重要發(fā)展方向。
1、數(shù)控
（1）數(shù)控的意義：
數(shù)控即數(shù)字控制（NUMERICALCONTROL），是數(shù)字程序控制的簡稱。
數(shù)控的實質是通過特定處理方式下的數(shù)字信息（不邊疆變化的數(shù)字量）去自動控制機械裝置進行動作，它與通過連續(xù)變化的模擬量進行的程序控制（即順序控制），有著截然不同的性質。
由于數(shù)控中的控制信息，而處理這些短信息離不開計算機，因此將通過計算機進行自動控制的技術，簡稱為數(shù)控。這里講的數(shù)控，特指用于機床加工中的數(shù)控（即機床數(shù)控）。除此之外，數(shù)控還廣泛應用于測量、理化試驗與分析、物質與信息的傳輸、建筑以及科學管理等領域。
（2）數(shù)控的分類：
早期的數(shù)控機床的NC裝置由各種邏輯元件、記憶元件組成隨機邏輯電路，是固定接線的硬件結構，由硬件來實現(xiàn)數(shù)控功能，稱作硬件數(shù)控，用這種技術實現(xiàn)的數(shù)控機床一般稱作為NC機床。
計算機數(shù)控（COMPUTERNUMERICALCONTROL），簡稱CNC?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)是采用微處理器或微機的數(shù)控系統(tǒng)，由事先存放在存儲器里的系統(tǒng)程序（軟件）來實現(xiàn)控制邏輯，實現(xiàn)部分或分部數(shù)控功能，并通過接口與外圍設備進行連接，稱為CNC系統(tǒng)，這樣的機床一般稱為CNC機床。
2、機床數(shù)控與數(shù)控機床
（1）機床數(shù)控
機床數(shù)控是指通過加工程序編制工作，將其控制指令以數(shù)字信號的方式記錄在信息介質上，經(jīng)輸入計算機處理后，對機床各種動作的順序、位移量和速度實現(xiàn)自動控制的一門技術。其控制對象是專門針對機床和機床加工的，這里所說的機床不僅指金屬切削機床（臺車、銑、刨、鉆、磨、鏜等機床）。
（2）數(shù)控機床
數(shù)控機床是一種通過數(shù)字信息控制機床按給定的運動規(guī)律，進行自動加工的機電一體化新型加工裝備。
數(shù)控機床是數(shù)字控制技術與機床相結合的產(chǎn)物，機床數(shù)控技術是通過數(shù)控機床加工技術而實現(xiàn)的，應用數(shù)控技術的關鍵在于學好和用好數(shù)控機床。
一個國家的機床數(shù)控率，反映了這個國家機床工業(yè)和機械制造業(yè)水平的高低，同時也是衡量一個國家科技進步的重要標志之一。它對于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，促進科技進步和加速現(xiàn)代化建設，都有著十分重大的意義。發(fā)達國家視數(shù)控技術為機械工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點，而大力推進和發(fā)展數(shù)控機床。
3、數(shù)控機床的應用
數(shù)控機床的特點：
數(shù)控機床與傳統(tǒng)機床相比，具有以下一些特點。
（1）具有高度柔性
在數(shù)控機床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機床不同，不必制造，更換許多模具、夾具，不需要經(jīng)常重新調(diào)整機床。因此，數(shù)控機床適用于所加工的零件頻繁更換的場合，亦即適合單件，小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)，從而縮短了生產(chǎn)準備周期，節(jié)省了大量工藝裝備的費用。
（2）加工精度高
數(shù)控機床的加工精度一般可達0.05—0.1MM，數(shù)控機床是按數(shù)字信號形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一脈沖信號，則機床移動部件移動一具脈沖當量（一般為0.001MM），而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲桿螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進行曲補償，因此，數(shù)控機床定位精度比較高。
（3）加工質量穩(wěn)定、可靠
加工同一批零件，在同一機床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡*相同，零件的一致性好，質量穩(wěn)定。
（4）生產(chǎn)率高
數(shù)控機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間，數(shù)控機床的主軸聲速和進給量的范圍大，允許機床進行大切削量的強力切削。數(shù)控機床目前正進入高速加工時代，數(shù)控機床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工，極大地提高了生產(chǎn)率。另外，與加工中心的刀庫配合使用，可實現(xiàn)在一臺機床上進行多道工序的連續(xù)加工，減少了半成品的工序間周轉時間，提高了生產(chǎn)率。
（5）改善勞動條件
數(shù)控機床加工前是經(jīng)調(diào)整好后，輸入程序并啟動，機床就能有自動連續(xù)地進行加工，直至加工結束。操作者要做的只是程序的輸入、編輯、零件裝卸、刀具準備、加工狀態(tài)的觀測、零件的檢驗等工作，勞動強度大降低，機床操作者的勞動趨于智力型工作。另外，機床一般是結合起來，既清潔，又安全。
（6）利用生產(chǎn)管理現(xiàn)代化
數(shù)控機床的加工，可預先估計加工時間，對所使用的刀具、夾具可進行規(guī)范化，現(xiàn)代化管理，易于實現(xiàn)加工信息的標準化，目前已與計算機輔助設計與制造（CAD／CAM）有機地結合起來，是現(xiàn)代化集成制造技術的基礎。
4、數(shù)控技術的發(fā)展
（1）高速化
數(shù)控系統(tǒng)采用32位以上的微處理器，使數(shù)控系統(tǒng)的輸入、譯碼、算計、輸出等環(huán)節(jié)都在高速下完成，并可提高數(shù)控系統(tǒng)的分辯率及實現(xiàn)連續(xù)小程序段的高速、高精加工。
目前正在開發(fā)的采用64位*處理單元（CPU）的新型數(shù)控系統(tǒng)，增強了插補運算功能、快速進給功能，實現(xiàn)了高速加工，實現(xiàn)了多軸控制功能，一般控制軸數(shù)為3—15軸，zui多24軸，同時控制軸數(shù)可達3—6軸。
（2）多功能
數(shù)控系統(tǒng)具有多種監(jiān)控、檢測及補償功能。如刀具磨損的檢測、系統(tǒng)的精度及熱變的檢測等，還具有刀具壽命管理、刀具長度偏置、刀具半徑補償、刀尖補償、螺距補償?shù)裙δ?。大多?shù)現(xiàn)代數(shù)控機床都采用CRT顯示，可以進行二維圖形的軌跡顯示，有的還可以實現(xiàn)三維彩色動態(tài)圖形顯示。借助CRT，利用鍵盤可以實現(xiàn)程序的輸入、編輯、修改和刪除等功能?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)具有硬件、軟件及故障自診斷功能。
（3）智能化
在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，引進了自適應控制技術。自適應控制技術是能調(diào)節(jié)在加工過程中所測得的工作狀態(tài)特性，且能使切削過程達到并維持*狀態(tài)的技術。
現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)智能化的發(fā)展，目前主要體現(xiàn)在以下幾方面：
①工件自動檢測，自動定心。
②刀具被損檢測及自動更換備用刀具。
③刀具壽命及刀具收存情況管理。
④負載監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、維修管理。
⑤利用前饋控制實時補償矢量的功能。
⑥根據(jù)加工時的熱變形，對滾珠桿等伸縮進行實時補償?shù)墓δ堋?br />5、數(shù)控機床的組成
現(xiàn)代計算機數(shù)控機床由程序、輸入輸出設備、計算機數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機床本體組成。