淺析數(shù)控機(jī)床自動化設(shè)計與制造

王立言 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院

所謂的數(shù)字控制，即一種基于數(shù)字化技術(shù)來控制物體的方式。而數(shù)控機(jī)床自然也是指基于數(shù)字控制技術(shù)而控制的機(jī)床。鑒于計算機(jī)技術(shù)又是數(shù)控技術(shù)的重要基礎(chǔ)，故數(shù)控技術(shù)又有計算機(jī)數(shù)控技術(shù)之稱。

一、數(shù)控加工中心的組成及特點

（一）數(shù)控加工中心的組成

1.數(shù)控加工中心主要由三部分組成，分別為立柱、工作臺與床身。而作為加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其主要承載著加工中心的靜荷載及加工動荷載的功效。而為保證足夠的加工強(qiáng)度，故打造的過程通常也是采用除燥的方式。

數(shù)控加工中心的基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu)共有三部分，分貝為立柱、工作臺及床身。而就上述三大組成部分而言，因其需要承載機(jī)床加工時產(chǎn)生的動載荷，故通常是以鑄造的房還是來保證其擁有足夠的強(qiáng)度。

2.主軸部件。組成主軸的零部件主要包含了主軸箱、電動機(jī)、軸承等。其中，最主要的功率輸出部件便是主軸，而為保證主軸輸出的精準(zhǔn)度，其一切動作及指令均是由數(shù)控系統(tǒng)來加以控制。

3.數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要作用便是通過調(diào)用各種動作來完成加工，而組成該系統(tǒng)的主要裝置，如CNC裝置、伺服驅(qū)動系統(tǒng)及面板操作系統(tǒng)等，因其均具備信息輸入、數(shù)據(jù)處理等功能，故也是科技最集中的部分。

4.自動換刀系統(tǒng)。機(jī)床加工過程必然涉及到刀具的更換，而自動換刀系統(tǒng)則能通過數(shù)控指令來控制旋轉(zhuǎn)臺，讓旋轉(zhuǎn)臺結(jié)合相關(guān)信息并從刀庫中提取相應(yīng)的刀具并完成更換。當(dāng)然，上述過程均是自主、獨(dú)立進(jìn)行，而整個過程所涉及到的部件則包含了刀庫與旋轉(zhuǎn)臺等。

5.輔助裝置。作為加工中心的輔助部件，其雖未直接參與到產(chǎn)品的加工過程中，但卻發(fā)揮著無可替代的重要作用諸如提高加工的效率與精度等。而諸多潤滑、排屑、渡壓、檢測等，其均屬于加工中心輔助部件的范疇。

（二）數(shù)控機(jī)床特點

1.全封閉防護(hù)、工序集中。在加工中心加工期間，為防止不安全事故發(fā)生，則必須確保防護(hù)門處于關(guān)閉裝填。雖然，加工中心的運(yùn)行過程涉及到眾多主軸、進(jìn)給軸以及聯(lián)動軸，但不同軸均是基于其自身的程度在進(jìn)行多角度、多位置的旋轉(zhuǎn)。而在眾多軸的自動化運(yùn)作時，也便形成了高精度的集中加工。

2.多把刀具自動交換、工作臺同時加工。雖自動環(huán)道系統(tǒng)能可自動完成道具更換，到仍需在更換前確保刀庫之中擁有足夠的刀具。除此之外，系統(tǒng)還能同時指揮多工作臺同時加工，如此使得機(jī)床加工的效率亦有了顯著提升 。

3.功能強(qiáng)大、實現(xiàn)自動化與高精度。除了產(chǎn)品加工外，加工中心還擁有眾多復(fù)合型功能，諸如于工作臺旋轉(zhuǎn)期間，加工中心能可保證不斷供給刀具來擴(kuò)充加工范圍。與此同時，基于加工中心對切削參數(shù)的選擇與分析，還能提升主軸的轉(zhuǎn)速與精度，繼而在保證良好的刀具性能同時還能縮短切削時間。

二、車床自動化設(shè)計加工

為確保車床的自動化設(shè)計能最大限度滿足產(chǎn)品的加工需求，則相關(guān)的自動化設(shè)計亦需結(jié)合人們意愿。具體而言，即指加工過程需務(wù)必結(jié)合人的指令來實現(xiàn) 。以此方有助于提升車床的自動化加工效率。

（一）數(shù)控車床的主體

1.主軸。就數(shù)控車床而言，影響車床主軸回轉(zhuǎn)精度的最關(guān)鍵因素便是加工精度，而車床的加工效率則在極大程度上取決于主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)功率及回轉(zhuǎn)速度。至于車床的自動化速度則主要是由車床主軸的變速自動化及回轉(zhuǎn)速度所決定。當(dāng)前數(shù)控機(jī)床的主軸箱可自動調(diào)速，且主軸箱的傳動部件得到了相應(yīng)的簡化，如此使得加工過程自動化亦得到了顯著提升。

2.導(dǎo)軌。導(dǎo)軌主要是對機(jī)床的加工過程提供指導(dǎo)，以此確保運(yùn)動的準(zhǔn)確及有效。而就目前而言，我國除了部分定型數(shù)控床是使用貼塑導(dǎo)軌外，其與絕大多數(shù)的數(shù)控機(jī)床均是采用金屬型的滑動導(dǎo)軌。而相較于金屬型滑動導(dǎo)軌、貼塑最大的優(yōu)勢便在于擁有較強(qiáng)的耐磨性與耐腐蝕性。

（二）數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)

數(shù)控與普通起床之間最大的區(qū)別便是數(shù)控機(jī)床擁有數(shù)控裝置及伺服系統(tǒng)。其中，數(shù)控裝置主要作用在于調(diào)配整個系統(tǒng)，而伺服系統(tǒng)則負(fù)責(zé)配合數(shù)控裝置。

1.數(shù)控裝置。作為計算機(jī)系統(tǒng)之核心，數(shù)控裝置最核心的作用便是接收各類信息，繼而根據(jù)信息反饋來發(fā)出相關(guān)命令及“指揮”各部件完成相應(yīng)的工序。

2.伺服系統(tǒng)。就數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)而言，其主要服務(wù)對象為驅(qū)動電路。正是基于伺服系統(tǒng)能準(zhǔn)確獲取并執(zhí)行各類命令，故在整個數(shù)控機(jī)床的加工過程中均發(fā)揮著無可替代的重要作用。

總之，數(shù)控機(jī)床的加工中心主要指的是計算機(jī)、氣動等現(xiàn)代技術(shù)及控制理論的控制中心，這樣通過以數(shù)控技術(shù)作支撐，這樣便能夠更好的突出眾多功能，諸如刀庫自動換刀、多工序加工等，從而達(dá)到節(jié)能、省時的目標(biāo)。