數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成和加工影響因素

秦依亮

摘 要：自工業(yè)革命以來，人來的發(fā)展突飛猛進(jìn)，進(jìn)入了前所未有的科技時代，機(jī)械化開始進(jìn)入人們的生活、工作，機(jī)器開始慢慢的取代一些簡單的勞力工作，機(jī)械自動化的普及，大大提高了生產(chǎn)的效率，也減少了人力成本，制造業(yè)開始飛速發(fā)展。機(jī)械自動化慢慢的開始融入在人們的工作、生活、學(xué)習(xí)、娛樂中去。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;構(gòu)成和加工

1.數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成

數(shù)控機(jī)床也叫自動化機(jī)床，全稱數(shù)字控制機(jī)床，英文：Computer numerical control machine tools。第一臺數(shù)控機(jī)床于1957年誕生于美國，是大型立式仿式銑床改裝而成的三坐標(biāo)數(shù)控銑床。數(shù)控機(jī)床的誕生，突破了制造技術(shù)發(fā)展的瓶頸，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，數(shù)控加工技術(shù)的時代來臨了。

數(shù)控機(jī)床的組成：

（1）輸入輸出設(shè)備

輸入設(shè)備是負(fù)責(zé)將加工程序（信息）輸入到數(shù)控機(jī)床電腦的外部設(shè)備。在數(shù)控機(jī)床誕生初期，輸入方式有穿孔紙帶（已淘汰），后續(xù)有研究出盒式磁帶、鍵盤輸入、磁盤導(dǎo)入等硬件裝置，使加工程序輸入方式便捷、迅速。

（2）CNC裝置

CNC裝置負(fù)責(zé)輸入設(shè)備輸入的加工程序的處理，CNC裝置接收輸入的加工信息后，經(jīng)過轉(zhuǎn)化將信息輸出到伺服系統(tǒng)，由伺服系統(tǒng)做出具體的加工進(jìn)給動作。

（3）伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)裝有電機(jī)，負(fù)責(zé)根據(jù)CNC裝置輸出的加工信息，驅(qū)動數(shù)控機(jī)床主軸帶動刀具進(jìn)行相應(yīng)的加工運動，數(shù)控機(jī)床加工的精密度和伺服系統(tǒng)有很大的關(guān)系。

（4）驅(qū)動裝置

驅(qū)動裝置主要由電機(jī)、機(jī)械連接部件構(gòu)成，電機(jī)帶動機(jī)械連接構(gòu)件進(jìn)行加工運動。

（5）可編程控制器（簡稱PLC）

可編程控制器由微處理器組成，主要負(fù)責(zé)數(shù)控機(jī)床的邏輯功能，負(fù)責(zé)機(jī)床的開機(jī)、關(guān)機(jī)、程序的切換等。

（6）測量反饋裝置

數(shù)控機(jī)床有自動測量加工部件尺寸的功能，負(fù)責(zé)這一功能的就是測量反饋裝置，測量反饋裝置會根據(jù)機(jī)床主軸運動的軌跡，算出距離反饋給CNC裝置，CNC裝置會自動和輸入的加工程序值進(jìn)行比較，當(dāng)超出設(shè)定的尺寸公差后，機(jī)床就會加工異常報警，避免加工出不良品。

（7）機(jī)床本體

機(jī)床本體包括一些輔助裝置，如液壓系統(tǒng)、主軸裝置、換刀系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。

數(shù)控機(jī)床加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定（有測量反饋系統(tǒng)），可以加工形狀復(fù)雜的部件，提高了零部件裝配的精密度，提高了產(chǎn)品的使用壽命和性能，極大的推動了制造業(yè)的發(fā)展，讓制造業(yè)邁向了一個全新的高度。

2.影響數(shù)控加工的因素

日常影響數(shù)控加工精度和質(zhì)量的因素很多，這里簡單說下刀具、夾具、加工程序、切削液等對加工工件尺寸的影響。

2.1刀具

刀具就相當(dāng)于數(shù)控機(jī)床的手和腳，刀具的好壞直接決定了數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量。因為數(shù)控機(jī)床加工不同材質(zhì)工件和工件不同部位時轉(zhuǎn)速和進(jìn)給是不同的，并且加工工件的材質(zhì)也不盡相同，所以要根據(jù)數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給和工件的材質(zhì)來選擇合適材質(zhì)的刀具，比如高速鋼、硬質(zhì)合金鋼、金剛石刀具和其它材料的刀具等。從加工工藝上來說，在加工外圓、內(nèi)孔、螺紋、凹槽等等時又要用到相對應(yīng)的刀具。

刀具的耐磨性是衡量刀具質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，工件加工質(zhì)量很大程度上取決于刀具的耐磨性。所以在數(shù)控加工的時候，要經(jīng)常關(guān)注刀具的磨損情況，及時更改刀補(bǔ)參數(shù)。再就是切削液對刀具也有很大的影響，在加工工藝要求不使用切削液的情況下，就必須要求刀具的強(qiáng)度和硬度較高一些。

刀具的日常維護(hù)、檢查很重要，刀具加工壽命到期換刀后要仔細(xì)檢查新刀具的狀態(tài)，保證刀具刀尖（加工位置）處無磕碰、缺失等問題。在機(jī)床加工過程中，也要透過機(jī)床玻璃門觀察刀具的加工狀態(tài)，如果加工過程中刀具和工件之間火花很大，聲音沉悶，則判定該刀具已經(jīng)磨損比較嚴(yán)重了，要及時更換新刀具了。

2.2夾具

數(shù)控機(jī)床夾具分為通用夾具和專用夾具，不同的機(jī)床如磨床、鉆床、車床、銑床分為不同種類的專用夾具。按夾具的動力方式又分為氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、電磁夾具、手動夾具和電液夾具。

夾具的作用就是夾緊和定位工件，以此來確定工件相對于機(jī)床和刀具的位置，便于加工程序的編寫。工件加工之前的對刀程序就是根據(jù)夾具上的對刀位置來確定刀具和工件的位置。所以夾具的定位和夾緊力度對加工精度和尺寸有著很大的影響。

一般在生產(chǎn)過程中，數(shù)控加工人員都要定時的清理夾具，以便鐵屑、雜物等影響夾具的定位導(dǎo)致加工尺寸偏差。還有夾具的夾緊動力源也要定期檢查，以免影響夾具的夾緊效果。在更換工件型號生產(chǎn)的時候，針對通用夾具影響不大，加工完首件尺寸合格基本上就沒問題。如果是專用夾具，涉及到要更滑夾具的時候，因為數(shù)控機(jī)床的定位精密度很高，所以在拆卸過程中，就有可能影響了夾具的定位。一般在更換夾具后的首件要反復(fù)測量，經(jīng)過調(diào)試，保證連續(xù)幾件合格后才能開始連續(xù)生產(chǎn)。

夾具的日常保養(yǎng)很重要，一般都要定期安排專業(yè)人員進(jìn)行清理，工件加工飛濺出的鐵屑很容易會附著在夾具表面以及夾具和機(jī)床的結(jié)合縫處，這都會導(dǎo)致加工尺寸誤差的偏離。

2.3切削液

切削液在數(shù)控加工中有著很大的貢獻(xiàn)，起到潤滑工件和刀具的作用。隨著發(fā)展，現(xiàn)如今的切削液由多種化學(xué)制劑組成，其潤滑、冷卻、防銹、清洗等功能更進(jìn)一步，其作用更加明顯不可替代。

切削液在加工過程中可以減少刀具與工件之間的摩擦系數(shù)，從而減小刀具切削時的阻力，能提高刀具的使用壽命，提高工件表面的加工質(zhì)量。另外切削液在加工過程中還能及時沖洗掉夾具表面附著的鐵屑，保證夾具的定位夾緊功能。此外，因為數(shù)控機(jī)床內(nèi)部傳動元件眾多，因此很多傳感器無法避免的有的會裸露在外邊，這時如果鐵屑粘在傳感器上，就會引起數(shù)控機(jī)床的異常報警，切屑液對沖刷掉傳感器上的鐵屑也起到一定的作用。

2.4加工程序

數(shù)控加工程序分為手工編程和自動編程。手動編程是人工根據(jù)要加工的零件圖紙，進(jìn)行工藝分析，編寫加工程序，手工編程適合零件加工軌跡簡單，比如車外圓、切槽、加工螺紋等等。自動編程是依靠計算機(jī)軟件來輔助編程，適合一些較為復(fù)雜的零件，特別是非圓曲線的表面加工，手工編程的話，程序量較大，計算繁瑣，出錯率較高。

對于數(shù)控加工操作人員，手工編程是必須掌握的一項技能。在加工質(zhì)量出現(xiàn)異常的時候，我們往往需要修改加工程序。在刀具磨損但未到達(dá)使用壽命的時候，工件的加工尺寸就會出現(xiàn)波動，這時候就需要調(diào)整加工程序，來保證尺寸合格。再就是加工不同材質(zhì)相同形狀的工件時，要根據(jù)其材質(zhì)調(diào)整不同的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給。

手工編程的時候要盡量保證程序簡潔，避免重復(fù)的程序段，減少出錯率，降低計算機(jī)計算量，提高加工效率。在一定程度上也能提高刀具的使用壽命。

3.結(jié)語

數(shù)控加工技術(shù)近幾十年來在制造業(yè)加工上可以說是立下了悍馬功勞，人們的生活、出行、工作、娛樂等各個方面都涉及到了數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)正在慢慢的進(jìn)入人類社會各個領(lǐng)域，相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)還會展現(xiàn)出它更加強(qiáng)大的一面。

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