淺談數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)

劉超

摘 要 20世紀(jì)40年代以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)力的迅速發(fā)展，人們對(duì)各種產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率提出了越來(lái)越高的要求。飛機(jī)、汽車、農(nóng)機(jī)、家電等生產(chǎn)企業(yè)大多采用了自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，改善工人的勞動(dòng)條件，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。然而，進(jìn)行單一產(chǎn)品零件生產(chǎn)的高效率和高度自動(dòng)化的剛性機(jī)床及專用機(jī)床生產(chǎn)方式，需要巨大的初期投資和很長(zhǎng)的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，因此，它僅適用于批量較大的零件生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞 高精度 粗糙度 勞動(dòng)強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

現(xiàn)在各類仿形加工設(shè)備在過(guò)去的生產(chǎn)中部分地解決了小批量、復(fù)雜零件的加工問(wèn)題。但在更換零件時(shí)，必須重新制造靠模并調(diào)整設(shè)備，既耗費(fèi)大量的手工勞動(dòng)，延長(zhǎng)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，又由于靠模加工誤差的影響，零件的加工精度很難達(dá)到較高的要求。為了解決上述這些問(wèn)題，一種靈活、通用、高精度、高效率的“柔性”自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)——數(shù)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。以下是數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比較的特點(diǎn)：

1加工對(duì)象

（1）由于數(shù)控機(jī)床的剛性好，制造和對(duì)刀精度高，以及能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償甚至自動(dòng)補(bǔ)償，所以它能夠加工尺寸精度要求高的零件。在有些場(chǎng)合可以以車代磨。此外，由于數(shù)控加工時(shí)刀具運(yùn)動(dòng)是通過(guò)高精度插補(bǔ)運(yùn)算和伺服驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，再加上機(jī)床的剛性好和制造精度高，所以它能加工對(duì)直線度、圓度、圓柱度要求高的零件。

（2）數(shù)控機(jī)床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因?yàn)闄C(jī)床的剛性好和制造精度高，還由于它具有恒線速度切削功能。在材質(zhì)、精車余量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進(jìn)給速度和切削速度。使用數(shù)控機(jī)床的橫線速度切削功能，就可選用最佳線速度來(lái)切削端面，這樣切出的粗糙度既小又一致。數(shù)控機(jī)床還適合于加工各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以減小進(jìn)給速度的方法來(lái)達(dá)到，而這在傳統(tǒng)機(jī)床上是做不到的。

（3）數(shù)控機(jī)床具有圓弧插補(bǔ)功能，所以可直接使用圓弧指令來(lái)加工圓弧輪廓。數(shù)控機(jī)床也可以加工由任意平面曲線所組成的輪廓回轉(zhuǎn)零件，既能加工可用方程描述的曲線，那么加工復(fù)雜轉(zhuǎn)體零件就只能使用數(shù)控機(jī)床。

（4）傳統(tǒng)機(jī)床所能加工的螺紋相當(dāng)有限，它只能加工等節(jié)距的直、錐面公、英制螺紋，而且一臺(tái)機(jī)床只限定加工若干節(jié)距。數(shù)控機(jī)床不但能加工任何等節(jié)距的直、錐面公、英制螺紋和端面螺紋，而且能加工增節(jié)距、減節(jié)距，以及要求等節(jié)距、變節(jié)距之間平滑過(guò)渡的螺紋。數(shù)控機(jī)床配有精密螺紋切削功能，再加上一般采用硬質(zhì)合金刀片，所以加工出來(lái)的螺紋精度高、表面粗糙度小，因此包括絲杠在內(nèi)的螺紋零件很適合于在數(shù)控機(jī)床上加工。

（5）磁盤、錄像機(jī)磁頭、激光打印機(jī)的多面反射體、復(fù)印機(jī)的回轉(zhuǎn)鼓、照相機(jī)等光學(xué)設(shè)備的透鏡及其模具，以及隱形眼鏡等要求的輪廓精度和超低的表面粗糙度值，它們適合于在高精度、高功能的數(shù)控機(jī)床上加工。以往很難加工的塑料散光用的透視鏡，現(xiàn)在也可以用數(shù)控機(jī)床來(lái)加工。超精加工的輪廓精度可達(dá)到0.1微米，表面粗糙度可達(dá)0.2微米。超精車削零件的材質(zhì)以前主要是金屬，現(xiàn)已擴(kuò)大到塑料和陶瓷。

2按結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)

（1）采用了全封閉或半封閉防護(hù)裝置。數(shù)控機(jī)床采用封閉防護(hù)裝置可防止由于切屑或切削液飛出給操作者帶來(lái)的意外傷害。

（2）采用自動(dòng)排屑裝置。數(shù)控車床大都采用斜床身布局，排屑方便，便于采用自動(dòng)排屑機(jī)。

（3）主軸轉(zhuǎn)速高，工件裝夾安全可靠。數(shù)控機(jī)床大都采用了液壓卡盤，夾緊力調(diào)整方便可靠，同時(shí)也降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）可自動(dòng)換刀。數(shù)控機(jī)床都采用了自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架或刀庫(kù)，在加工過(guò)程中可自動(dòng)換刀，連續(xù)完成多道工序的加工。

（5）雙伺服電路驅(qū)動(dòng)。由于數(shù)控機(jī)床刀架的兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)分別有兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以它的傳動(dòng)鏈短。不必使用掛輪、光杠等傳動(dòng)部件，用伺服電動(dòng)機(jī)直接與絲杠聯(lián)接帶動(dòng)刀架運(yùn)動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)絲杠間也可以用同步皮帶副或齒輪副聯(lián)接。

（6）多功能數(shù)控機(jī)床是采用直流或交流主軸控制單元來(lái)驅(qū)動(dòng)主軸，按控制指令作無(wú)級(jí)變速，主軸之間不必用多級(jí)齒輪副來(lái)進(jìn)行變速。為擴(kuò)大變速范圍，現(xiàn)在一般還要通過(guò)一級(jí)齒輪副，以實(shí)現(xiàn)分段無(wú)極調(diào)速。數(shù)控機(jī)床的另一個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是剛度大，這是為了與控制系統(tǒng)的高精度控制相匹配，以便適應(yīng)高精度的加工。

（7）數(shù)控機(jī)床的最后一個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是輕拖動(dòng)。刀架移動(dòng)一般采用滾珠絲杠副。滾珠絲桿副是數(shù)控車床的關(guān)鍵機(jī)械部件之一，滾珠絲杠兩端安裝的滾動(dòng)軸承是專用軸承，它的壓力角比常用的向心推力球軸承要大得多。這種專用軸承配對(duì)安裝，是選配，最好在軸承出廠時(shí)就是成對(duì)的。

由于數(shù)控機(jī)床的上述特點(diǎn)，適用于數(shù)控加工的零件有：批量小而又多次重復(fù)生產(chǎn)的零件、幾何形狀復(fù)雜的零件、貴重零件、需要全部檢驗(yàn)的零件、試制件。對(duì)以上各類零件采用數(shù)控加工，才能最大限度地發(fā)揮出數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多，有車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等。此外還有能自動(dòng)換刀、一次裝夾進(jìn)行多工序加工的鏜銑加工中心、車削加工中心等。

參考文獻(xiàn)

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