数控机床的特点

数控机床的特点

能完成普通机床难以或无法完成的加工任务（水轮机叶片）

加工精度高：自身精度高,好装夹，多工序加工，减小重定位误差，自动加工，精度保持性好（稳定性好）;生产率高：减少辅助时间（较大的切削用量，自动换速、换刀）；无需作停机检测；更换工件种类，无需调整机床,单位时间金属切削率高;一机多用（一次装夹，几乎全部加工，代替数台普通机床; 良好的经济效益；减轻劳动强度；有利于现代化的管理有利于机械加工综合自动化发展

数控机床的组成：输入装置、数控装置及强电控制、伺服驱动系统、位置检测系统、机床的机械部件等。

数控机床工作原理图：

数控机床的分类

按被控对象运动轨迹分

点位控制系统：控制机床运动部件的精确位置，即控制刀具与工件的相对位置，对定位过程中的轨迹没有严格要求。（如NC钻床、NC冲床、NC坐标测量机）

直线控制：其控制系统除了控制点与点之间的准确位置外，还要保证两点之间移动轨迹是一条直线，而且对运动速度也要进行控制。它的轨迹一般是平行于坐标轴，也可成45°。（如早期NC车）

轮廓控制（连续控制）系统：它能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间曲面的运动轨迹能满足图样要求。（如NC车、NC铣、加工中心）按进给伺服系统的特点分

开环数控机床（开环控制）这类控制方式通常不带位置检测元件，伺服驱动元件为功率步进电机或伺服步进电机加液压马达。每一脉冲信号使步进电机转动一定的角度，通过滚珠丝杠推动工作台移动一定的距离。这种伺服机构比较简单，工作稳定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。

闭环控制：这类控制方式带有检测装置，直接对工作台的实际位置进行检测，得到反馈信号，这些信号基本有两类：①位置②速度位置检测器安装在工作台上，可直接测出工作台的实际位置，故反馈精度高于半闭环控制，但掌握调试的难度较大，常用于高精度和大型数控机床。闭环伺服机构所用伺服马达与半闭环相同，位置检测器则用长光栅、长感应同步器或长磁栅。半闭环控制：这类控制将位置检测装置安装在驱动电机的端部或在传动丝杠端部，间接测量执行部件的实际位置或位移。半闭环伺服机构是由比较线路、伺服放大线路、伺服马达、速度检测器和位置检测器组成。位置检测器装在丝杠或伺服马达的端部，利用丝杠的回转角度间接测出工作台的位置。这种伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用。

按进给伺服系统的特点分

硬线数控：它的输入处理，插补运算和控制功能，都固定组合逻辑电路来实现。（早期产品，现已淘汰）

计算机数控机床：软线数控机床，它的硬件由小型或微型计算机再加上通用或专用的大规模集成电路制成，主要功能几乎全部用系统软件来实现。

手工编程的内容和步骤：确定工艺过程：根据…来分析，确定…，对刀点、换刀点，换刀数少。：计算加工轨迹和加工尺寸（数值计算或几何计算）计算零件轨迹和刀具运动的轨迹的坐标值等。：编写加工程序单（和初校）

制备控制介质：将程序单上的内容记录在控制介质上，作为数控装置的输入信息，也可直接将通过键盘输入；程序校验和初切。

工序的安排：先进行内形内腔加工，后进行外形加工工序；同定位、同夹紧最好一起进行，以减少重复定位；用同刀具加工的工序最好一起进行，节省换刀时间；同一次装夹的多道工序，先安排对工件刚性破坏小的工序。

光滑进退刀的方法：采用螺旋线、圆弧和斜线方式进退刀，保证光滑进退刀。

切削深度：根据浅切削、小层深的分层原则，采用合理分层加工的方法来实现加工的合理性与载荷的恒定。

常用的刀具材料有硬质合金、涂层硬质合金、金属陶瓷、立方氮化硼（PCBN）和聚晶金刚石（PCD）等。

相对坐标：终点坐标值以起点计量、也叫增量坐标。

绝对坐标：运动轨迹的坐标点以固定的原点计量。

顺逆圆方向的规定：对着第三坐标正向去观察圆弧

G04 H 暂停指令，一般用于光整加工G09 精定位指令

G33 X Z R 单程车螺纹，R指螺距G40 取消刀补

G41 左刀补G42 右刀补G53 取消零点偏置G54 调用零点偏置

G59 Z 指定零点偏置

G81 X Z D H R 矩形（台阶）循环

G82 X Z D H R L 梯形（锥台阶）循环

D是指每次切深H指X向精加工余量R指毛坯直径L指Z向总长

G83 X Z D H R 螺纹循环D是指每次切深H总切深R指螺距

G90 绝对尺寸G91 增量尺寸

G92 S 主轴限速, r/min G94 每分进给, mm/min G95 主轴每转进给, mm/r G96 恒线速, m/min G97 恒转速, r/min

主要M指令简介

M00 程序中间停止M03 主轴顺转（CW）M04 主轴逆转（CCW）

M08 冷却泵开M09 冷却泵关M17 子程序结束返回主程序

M30 主程序结束并返回起点

加工中心编程举例(FANUC为例)

G00、G01、G02、G03通用

G17------XY平面选择

G28原点复归X Y Z

G30第二原点复归X Y Z G40取消半径补偿

G41左补偿G42右补偿G43长度补偿G54-------G59原点偏置G73-------G89循环指令G81钻孔循环G90绝对坐标G91相对坐标G98固定循环复归到起始点G99固定循环复归到R点

程序编制中的数值计算

基点：直线段和圆弧段的交点和切点

节点：逼近直线段或圆弧段与轮廓曲线的交点或切点

数控机床结构设计的要求

1、具有大的切削功率，高的静动刚度，良好的抗振性。

2、具有较高的几何精度，传动精度，定位精度和热稳定性。

3、具有实现辅助操作自动化的结构部件

二、提高机床的结构刚度

1、合理选择构件的结构形式：截面形状尺寸、隔板和筋条、局部刚度、焊接结构

2、合理的结构布局可以提高刚度

3、采取补偿构件变形的结构措施

三、提高机床的抗振性

振动：强迫振动、自激振动

1、减少机床的内部振源

2、先进行内形内腔加工，后进行外形加工工序；

3、同定位、同夹紧最好一起进行，以减少重复定位；

4、用同刀具加工的工序最好一起进行，节省换刀时间；

5、同一次装夹的多道工序，先安排对工件刚性破坏小的工序。

数控机床的组成部件大致可以分为机械和电气控制两部分，机械部分通常称之为机床本体，它由主运动系统、进给系统、支撑系统和自动换刀系统所组成。

数控机床主运动特点

转速高，功率大；主轴转数的变换迅速可靠；一般具有自动换刀装置；

数控机床主运动变速方式：

带有二级齿轮变速

带有定比传动

由主轴电机直接驱动

如下图所示