數(shù)控車床及加工零件的特點(diǎn)分析

吳國(guó)兵

（宜興技師學(xué)院，江蘇 宜興 214200）

當(dāng)今社會(huì)，數(shù)控車床是機(jī)械類加工生產(chǎn)的一大優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。它是一種利用數(shù)控技術(shù)，按照事先編制好的程序?qū)崿F(xiàn)動(dòng)作的機(jī)床。它由程序載體、輸人裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)和機(jī)床機(jī)械部件組成。數(shù)控車床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的自動(dòng)化設(shè)備。數(shù)控車床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。

一 數(shù)控車床的優(yōu)點(diǎn)

1.數(shù)控車床相對(duì)于普通機(jī)床的剛性更好，加工精度更高，具有比較穩(wěn)定的加工質(zhì)量。以及能更加精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償甚至是自動(dòng)補(bǔ)償，所以它能夠加工尺寸精度要求較高的零件。如進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、刀具選擇等，都是由指令代碼規(guī)定好的。系統(tǒng)由數(shù)字程序指令控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)主軸自動(dòng)啟停、換向和變速，能自動(dòng)控制進(jìn)給速度、方向和加工路線，進(jìn)行加工，能選擇刀具并根據(jù)刀具尺寸調(diào)整吃刀量及行走軌跡，能完成加工中所需要的各種輔助動(dòng)作。整個(gè)加工過程是自動(dòng)進(jìn)行的，人為造成的誤差很小，數(shù)控車床而且傳動(dòng)中的間隙及誤差還可以由數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。

2.數(shù)控車削時(shí)的刀具運(yùn)動(dòng)是通過高精度插補(bǔ)運(yùn)算和伺服驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，再加上機(jī)床的剛性好和制造精度高，所以它能加工母線直線度、圓度、圓柱度要求高的零件。對(duì)多圓弧以及其它復(fù)雜曲線輪廓的形狀，加工出的形狀與圖紙上的形狀的接近程度比仿形車床要好得多。車削出來的零件形狀精度，不會(huì)比這種樣板本身的形狀精度差。

3.數(shù)控車床具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。使用數(shù)控車床進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，可節(jié)省工時(shí)，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省直接生產(chǎn)費(fèi)用；同時(shí)還能節(jié)省工裝設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用；數(shù)控車床加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。此外，數(shù)控車床還可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，所以數(shù)控車床雖然價(jià)格較高，仍可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.數(shù)控車削對(duì)提高位置精度特別有效，很多位置精度要求高的零件用傳統(tǒng)的車床車削達(dá)不到要求。在數(shù)控車床上加工如果發(fā)現(xiàn)位置精度較高，可以用修改程序的方法來校正，這樣可以提高位置精度。而在傳統(tǒng)車床上加工是無法作這種校正的，比如錐度誤差等。

二 數(shù)控車床的缺點(diǎn)

1.價(jià)格相對(duì)較高，設(shè)備前期投資較大，由于費(fèi)用高昂，不利于加工大批量零件；

2.對(duì)操作和維修人員的技術(shù)要求較高，從而增加了工資成本，一旦數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障，即造成巨大經(jīng)濟(jì)損失；

3.接口電路復(fù)雜，數(shù)控系統(tǒng)要與各種數(shù)控設(shè)備及外部設(shè)備相配套，要隨時(shí)處理生產(chǎn)過程中的各種情況，適應(yīng)設(shè)備的各種工藝要求，因而接口電路復(fù)雜，而且工作頻繁；

3.維修成本高，系統(tǒng)復(fù)雜，修理復(fù)雜，需要好的工作環(huán)境；

4.加工復(fù)雜形狀的零件時(shí)，手工編程的工作量大。稍有差錯(cuò)，必造成損失。

三 數(shù)控車床加工零件的特點(diǎn)

數(shù)控車床可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，能夠完成車削多種零件的內(nèi)外圓，端面、切槽、任意錐面、球面及公、英制螺紋、圓錐螺紋等工序。

1.加工的零件表面粗糙度好

數(shù)控車床能加工出表面粗糙度小的零件，不僅是因?yàn)闄C(jī)床的剛性和制造精度高，還由于它能夠進(jìn)行恒線速度切削。且易于保證工件各個(gè)加工面的精度；加工時(shí)，工件繞某一固定軸線回轉(zhuǎn)，各表面具有同一的回轉(zhuǎn)軸線，故易于保證加工面間同軸度的要求；在材質(zhì)、精車留量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進(jìn)刀切削量和切削速度。在傳統(tǒng)的車床上車削端面時(shí)，由于轉(zhuǎn)速在切削過程中恒定，理論上只有某一直徑處的粗糙度最小。實(shí)際上也可發(fā)現(xiàn)端面內(nèi)的粗糙度不一致。使用數(shù)控車床的恒線速度切削功能，就可選用最佳線速度來切削端面，這樣車出的粗糙度很小而且基本一致。數(shù)控車床還適合于車削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以通過提高轉(zhuǎn)速和減小走刀量與切削余量的方法來達(dá)到，而這在傳統(tǒng)車床上是做不到的。在有些要求不高的場(chǎng)合可以以車代磨。

2.能夠加工內(nèi)外輪廓形狀復(fù)雜的零件

任意平面曲線都可以用無數(shù)短直線或小圓弧組成，而數(shù)控車床又具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，部分車床數(shù)控裝置還有一些非圓復(fù)雜曲線插補(bǔ)功能，所以可以車削由任意直線和平面曲線組合的形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件和較難控制尺寸的零件。如具有封閉內(nèi)腔的殼體零件，由于計(jì)算機(jī)具有高超的運(yùn)算能力，可以瞬間準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬間應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此數(shù)控車床能完成普通車床難以加工或根本不能加工的復(fù)雜型面的零件。

零件的內(nèi)外輪廓的曲線是數(shù)學(xué)方程式描述的曲線。對(duì)于由直線或圓弧組成的輪廓，直接利用機(jī)床的直線或圓弧插補(bǔ)功能。對(duì)于由非圓曲線組成的輪廓，可以用非圓曲線插補(bǔ)功能；若所選機(jī)床沒有曲線插補(bǔ)功能，則應(yīng)先用直線或圓弧去逼近，然后再用直線或圓弧插補(bǔ)功能進(jìn)行插補(bǔ)車削。如果說車削圓弧零件和圓錐零件既可選用傳統(tǒng)普通車床也可選用數(shù)控車床，那么車削復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)體零件和以上兩種類型的零件就都能使用數(shù)控車床進(jìn)行車削，而且效果理想。

3.車削各種螺紋軸、孔的零件

數(shù)控車床不但能車任何等節(jié)距的直、錐和端面螺紋，而且能車增節(jié)距、減節(jié)距，以及要求等節(jié)距、變節(jié)距之間平滑過渡的螺紋和變徑螺紋。數(shù)控車床車削螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)向不必象傳統(tǒng)車床那樣交替變換，它可以循環(huán)，直到完成。所以它車削螺紋的效率很高。數(shù)控車床可以配備精密螺紋切削功能，再加上采用機(jī)夾式硬質(zhì)合金螺紋車刀，以及可以使用較高的轉(zhuǎn)速，所以車削出來的螺紋精度較高、表面粗糙度小?？梢哉f，只要是市場(chǎng)上所使用的螺紋零件，很適合于在數(shù)控車床上加工。

四 總結(jié)

數(shù)控車床加工是現(xiàn)代化加工設(shè)備的基礎(chǔ)，又是精密、高效、高可靠性、高柔性加工技術(shù)的支撐。利用數(shù)控車床加工有大的優(yōu)勢(shì)，不僅能夠減少人工成本和產(chǎn)品不良率的出現(xiàn)，還能控制加工出現(xiàn)的誤差。實(shí)現(xiàn)單臺(tái)機(jī)床的全自動(dòng)化生產(chǎn)，減少人工成本和產(chǎn)品不良率。對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化、智能化生產(chǎn)起到舉足輕重的作用。