数控机床的组成、工作原理与结构特点

1、前言

数控技术集传统的机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体，是现代先进制造技术的基础和核心。把传统制造业推进到了信息化制造时代，是现代工业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，是一种知识密集型和资金密集型的技术。数控车床己经成为现代企业的必需品。随着数控技术的不断成熟和发展及市场日益繁荣，其竞争也越来越激烈，人们对数控车床选择也有了更加广阔的范围，对的数控机床技术的掌握也越来越高。本设计着重对MJ-520型数控车床构造及性能做初步了解及FANUC-0TE系统程序的编制及加工工艺的应用做细致的介绍。

数控加工是机械制造业中的先进加工技术，在生产企业中，数控机床的使用越来越广泛。随着数控技术的发展，数控机床不仅在航空、造船、军工等领域广泛使用，而且也进入了汽车、机床等民用机械制造行业。目前，在机械制造行业中，单件小批量的生产所占的比例越来越大，机械产品的精度和质量也在不断的提高。因此，数控机床被广泛使用。

2、课题的现实意义

数控机床正在各行各业中得到广泛的应用。因此研究和设计数控机床有很强的现实意义。微机控制技术正在发挥出巨大的优越性。

根据教案要求，结合自己的资料掌握状况，选择数控机床工艺编程及操作加工作为毕业设计课题。

毕业设计是学生必须要经历的一个重要的实践环节。通过本环节的锻炼力争能把以前所学的知识融会贯通，从而达到温故而知新的目的，提高解决实际工程课题的能力。

3、数控编程的概念

众所周知，在普通机床上加工零件时，一般是由工艺人员按照设计图样事先制定好零件的加工工艺规程。在工艺规程中制定出零件的加工工序、切削用量、机床的规格及刀具夹具等内容。操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床，加工出图样所给定的零件。也就是说零件的加工过程是由人来完成的。例如开车、停车、改变主轴转速、改变进给方向和速度、切削液的开、关等都是由工人手工操作的。

再有凸轮控制的自动车床或由仿形机床加工零件时，虽然不需要人对它进行操作，但必须根据零件的特点及工艺要求，设计出凸轮的运动曲线或靠模，由凸轮或靠模控制机床运动，最后加工出零件。在这个加工过程中，虽然避免了操作者直接操纵机床，但每一个凸轮机构或靠模，只能加工一种零件。当改变加工零件时，就要更换凸轮、靠模。因此，只能用于大批量、专业化生产中。

数控机床和以上两种机床是不一样的。它是按照事先便好的加工程序，自动的对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工业参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、背吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正传、反转、切削液开、关等），按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，然后输入到数控机床的系统中，从而指挥机床加工零件。这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫做数控程序的编制。

从以上分析可以看出，数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此，数控机床特别是用于加工小批量且行装复杂、要求精度高的零件。

从外观看，数控机床都有CRT屏幕，我们可以从屏幕上看到加工程序、各种工艺参数等内容。从内部结构看，数控机床没有变速箱，它的主运动和进给运动都是由直流或交流无机变速伺服电动机来完成的。另外，数控机床一般都有工件测量系统，在加工过程中，可以减少对工件进行人工测量的次数。

数字控制是用数字、字母和其他控制字符进行编程，来实现机械设备自动化的一种形式。号码，字母和符号是为特定的工作环境或工作而设定的一种适当的内编码。根据程序指示的改变，机械的加工也随之改变方式。更易改写程序的优越性使NC系统更适合加工微小体积的产品。与更换生产设备相比，通过编辑新的程序来实现产品的加工要容易得多。

4、数控机床的组成和工作原理

数控机床由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置（CNC）、伺服驱动及位置检测、辅助控制装置、机床本体等几部分组成。

数控机床的床体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。

5、数控车床的结构特点

与传统车床相比，数控车床的结构有以下特点：

5.1、由于数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电动机驱动，所以它的传动链短。不必使用挂轮、光杠等传动部件，用伺服电动机直接与丝杠联结带动刀架运动。伺服电动机丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副联结。

5.2、多功能数控车床是采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，按控制指令作无级变速，主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。为扩大变速范围，现在一般还要通过一级齿轮副，以实现分段无级调速，即使这样，床头箱内的结构已比传统车床简单得多。数控车床的另一个结构特点是刚度大，这是为了与控制系统的高精度控制相匹配，以便适应高精度的加工。

5.3、数控车床的第三个结构特点是轻拖动。刀架移动一般采用滚珠丝杠副。滚珠丝杠副是数控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杠两端安装的滚动轴承是专用铀承，它的压力角比常用的向心推力球辆承要大得多。这种专用轴承配对安装，是选配的，最好在轴承出厂时就是成对的。

5.4、为了拖动轻便，数控车床的润滑都比较充分，大部分采用油雾自动润滑。

5.5、由于数控机床的价格较高、控制系统的寿命较长，所以数控车床的滑动导轨也要求耐磨性好。数控车床一般采用镶钢导轨，这样机床精度保持的时间就比较长，其使用寿命也可延长许多。

5.6、数控车床还具有加工冷却充分、防护较严密等特点，自动运转时一般都处于全封闭或半封闭状态。

5.7、数控车床一般还配有自动排屑装置。

6、数控机床选择