摘要:數(shù)控機床是運用數(shù)控技術(shù)對零件進行加工控制的機床。經(jīng)過近幾十年國內(nèi)外廠家的發(fā)展，數(shù)控機床的種類繁多，且控制精度日漸提高，本文對數(shù)控機床的原理、分類進行了詳細的介紹，給出了企業(yè)在選擇數(shù)控機床時應(yīng)主要考慮的幾個原則。 關(guān)鍵詞:數(shù)控機床;原理;分類 數(shù)控機床是在普通機床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由于它具有良好的柔性、高的加工精度和穩(wěn)定性、能加工復(fù)雜零件、減輕了工人的勞動強度和易于實現(xiàn)現(xiàn)代化管理等一系列優(yōu)點，目前在機械制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 一、數(shù)控機床原理 數(shù)控機床一般由信息載體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體等四部分組成。信息載體即穿孔紙帶、穿孔卡、磁帶和磁盤等，用于記錄程序編制的內(nèi)容，并通過光電紙帶閱讀機、磁帶機和磁盤驅(qū)動器等讀入裝置輸送給數(shù)控裝置。數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，也就是常說的NC（普通數(shù)控裝置） 或CNC（計算機數(shù)控裝置），NC是數(shù)控機床發(fā)展初期的一種形式，現(xiàn)在的數(shù)控機床大多使用CNC系統(tǒng)。數(shù)控裝置的作用是接受讀入裝置輸入的加工信息，經(jīng)過譯碼處理和運算，發(fā)出相應(yīng)的指令脈沖給伺服系統(tǒng)，完成零件加工。伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的執(zhí)行部分，由電動機和傳動裝置組成。伺服系統(tǒng)接受數(shù)控裝置傳來的指令脈沖信號，控制機床執(zhí)行件（工作臺或刀架）運動的位移和速度。機床本體主要是機械部件，包括主運動部件、進給運動部件和支承部件等。對于數(shù)控機床部件來講，機械部件結(jié)構(gòu)較通用機床簡單，但其各項技術(shù)指標要求比通用機床要高。在數(shù)控機床上進行加工時，首先根據(jù)零件圖編制程序，編程的代碼和指令格式大多符合ISO標準和相應(yīng)的國家標準。然后將程序通過信息載體輸入到NC或CNC中，由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序內(nèi)容發(fā)出指令，一方面由伺服系統(tǒng)中的電動機通過傳動裝置控制機床執(zhí)行件的運動，另一方面控制機床的其它輔助運動，如主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向選擇，冷卻泵的開停等。兩方面協(xié)同動作，共同完成加工內(nèi)容。數(shù)控機床加工零件的過程如圖1所示。

二、數(shù)控機床的分類方法多種多樣，常見的分類方法有四種 （一）按伺服系統(tǒng)類型分類 分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。由伺服系統(tǒng)控制機床執(zhí)行件運動時，雖然其接受了數(shù)控裝置的指令要求值，但實際位移量并不一定等同于指令要求值，也就是存在一定的誤差。這一誤差是由伺服電動機的轉(zhuǎn)角誤差、減速齒輪的傳動誤差、滾珠絲杠的導(dǎo)程誤差以及導(dǎo)軌副抵抗爬行的能力這四項因素綜合反映的。開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)的主要區(qū)別在于使用的電動機不同、是否進行執(zhí)行件的測量及誤差補償以及誤差補償范圍的大小不同。開環(huán)系統(tǒng)如圖2所示，由于不進行執(zhí)行件的測量及誤差補償，所以結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，精度相對較低，成本低，一般用于精度要求不太高的中小型數(shù)控機床上。閉環(huán)系統(tǒng)如圖3所示，精度高，成本高，主要用于精度要求較高的大型和精密數(shù)控機床上。半閉環(huán)系統(tǒng)如圖4所示，介于兩者之間，只對部分誤差進行補償，因此從理論上講其加工精度不如全閉環(huán)系統(tǒng)。圖1所示的系統(tǒng)稱之為開環(huán)系統(tǒng)（圖中虛線框部分所示），如果加入位移檢測裝置和反饋系統(tǒng)（圖中虛線部分所示），此時，該系統(tǒng)稱為閉環(huán)系統(tǒng)。 （二）按控制運動的方式分類 分為點位控制、直線控制和輪廓控制三種。點位控制數(shù)控機床在加工平面內(nèi)只控制刀具相對于工件的定位點的坐標位置，而對定位移動的軌跡不作要求。這類控制系統(tǒng)主要用于數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和測量機等。直線控制數(shù)控機床能控制刀具或工件的適當(dāng)?shù)倪M給運動，沿平行于坐標軸的方向進行直線移動和加工，或者控制兩個坐標軸以相同的速度運動，沿45°斜線進行切削加工。這類控制系統(tǒng)主要用于數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床以及某些加工中心。輪廓控制數(shù)控機床能同時控制兩個或兩個以上坐標軸，使刀具與工件作相對運動，加工復(fù)雜零件。單純的點位控制和直線控制機床很少，大部分為輪廓控制數(shù)控機床。輪廓控制數(shù)控機床能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)動加工，也能進行點位和直線控制。這類控制系統(tǒng)主要用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床以及加工中心機床。 （三）按工藝用途分類 分為一般數(shù)控機床和數(shù)控加工中心。一般數(shù)控機床指與一般通用機床相對應(yīng)的數(shù)控車、銑、鉆、鏜、磨和齒輪加工機床。加工中心最顯著的特點是具有刀庫和換刀機械手，能夠?qū)崿F(xiàn)多工序加工。刀庫的容量應(yīng)為二十把刀以上，但是一般常說的四方刀架、八方刀架等不屬于刀庫的范疇。 （四）按數(shù)控裝置的功能分類 分為數(shù)控機床、簡易數(shù)控機床和經(jīng)濟型數(shù)控機床。數(shù)控機床的數(shù)控裝置功能齊全，能夠進行自動編程、自動測量和自動故障診斷等。簡易數(shù)控機床的功能單一，僅具備實現(xiàn)自動化的基本功能，并采用直觀輸入方式，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。通用機床可采用單片機或單板機經(jīng)數(shù)控化改造成經(jīng)濟型數(shù)控機床，性能可靠，操作簡便。 三、選擇數(shù)控機床時，應(yīng)主要考慮以下幾個問題 （一）企業(yè)經(jīng)濟能力和工人技術(shù)水平用戶如何合理地利用有限的資金，獲得適合本單位的數(shù)控機床十分重要。除了不同的經(jīng)濟能力購買不同檔次的數(shù)控機床外，操作人員的操作、日常維護和保養(yǎng)（預(yù)防性維修）的技術(shù)水平，維修人員的故障維修水平都會影響機床的精度、穩(wěn)定性和壽命。 （二）數(shù)控系統(tǒng)的選擇國外品牌有發(fā)那科、西門子、三菱等系統(tǒng)，國內(nèi)品牌有華中數(shù)控、廣州數(shù)控等，根據(jù)加工精度、穩(wěn)定性、價格等各方面因素進行合理選擇。國外的數(shù)控系統(tǒng)由于發(fā)展較早，相對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)來講精度、穩(wěn)定性好一些，但價格也較高。國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)有較大的價格優(yōu)勢，且各方面性能指標都在不斷提高中，如華中數(shù)控等系統(tǒng)在國內(nèi)也占有不少的市場份額。 （三）數(shù)控機床類型、技術(shù)規(guī)格的選擇根據(jù)典型加工對象選用數(shù)控機床的類型，工件的加工批量應(yīng)大于經(jīng)濟批量，選擇的數(shù)控機床型號應(yīng)能滿足本廠大部分工件的加工要求，并能保證加工質(zhì)量。機床型號、規(guī)格的選擇切忌能包攬一切項目，沒必要且浪費成本。少數(shù)超規(guī)格的工件可選擇外協(xié)或其它方法解決。 （四）售后服務(wù)質(zhì)量 數(shù)控機床由于涉及多學(xué)科知識，一般出現(xiàn)故障后是由廠家來進行維修的。機床在初期運行期間或正常使用后，都可能會有一些問題，此時用戶與廠家及時的溝通就顯得極為重要。實際中也有不少例子，比如一些單位購買進口多軸聯(lián)動機床，一旦出現(xiàn)故障，維修人員都得進出國門修理，有時候并不像顧客所希望的那樣及時。所以不管是顧客或是廠家，若售后服務(wù)質(zhì)量好的話，對雙方進一步的發(fā)展都至關(guān)重要。 總之，數(shù)控機床由于一系列優(yōu)點，已在機床工業(yè)中日漸受到人們的重視，而且數(shù)控技術(shù)的發(fā)展也使機床的結(jié)構(gòu)、種類發(fā)生了一系列的變化。企業(yè)在數(shù)控機床的選擇中應(yīng)根據(jù)企業(yè)經(jīng)濟能力和工人技術(shù)水平結(jié)合數(shù)控機床類型、技術(shù)規(guī)格及售后服務(wù)質(zhì)量等原則，綜合考慮上述因素的利弊，確定數(shù)控機床的選擇。