数控车床及加工零件的特点分析

吴国兵

（宜兴技师学院，江苏 宜兴 214200）

当今社会，数控车床是机械类加工生产的一大优势产业。它是一种利用数控技术，按照事先编制好的程序实现动作的机床。它由程序载体、输人装置、数控装置、伺服系统、位置反馈系统和机床机械部件组成。数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的自动化设备。数控车床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。

一 数控车床的优点

1.数控车床相对于普通机床的刚性更好，加工精度更高，具有比较稳定的加工质量。以及能更加精确地进行人工补偿甚至是自动补偿，所以它能够加工尺寸精度要求较高的零件。如进给速度、主轴转速、刀具选择等，都是由指令代码规定好的。系统由数字程序指令控制机床实现主轴自动启停、换向和变速，能自动控制进给速度、方向和加工路线，进行加工，能选择刀具并根据刀具尺寸调整吃刀量及行走轨迹，能完成加工中所需要的各种辅助动作。整个加工过程是自动进行的，人为造成的误差很小，数控车床而且传动中的间隙及误差还可以由数控系统进行补偿。

2.数控车削时的刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，再加上机床的刚性好和制造精度高，所以它能加工母线直线度、圆度、圆柱度要求高的零件。对多圆弧以及其它复杂曲线轮廓的形状，加工出的形状与图纸上的形状的接近程度比仿形车床要好得多。车削出来的零件形状精度，不会比这种样板本身的形状精度差。

3.数控车床具有良好的经济效益。使用数控车床进行单件、小批量生产时，可节省工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；数控车床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控车床还可实现一机多用，所以数控车床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。

4.数控车削对提高位置精度特别有效，很多位置精度要求高的零件用传统的车床车削达不到要求。在数控车床上加工如果发现位置精度较高，可以用修改程序的方法来校正，这样可以提高位置精度。而在传统车床上加工是无法作这种校正的，比如锥度误差等。

二 数控车床的缺点

1.价格相对较高，设备前期投资较大，由于费用高昂，不利于加工大批量零件；

2.对操作和维修人员的技术要求较高，从而增加了工资成本，一旦数控系统发生故障，即造成巨大经济损失；

3.接口电路复杂，数控系统要与各种数控设备及外部设备相配套，要随时处理生产过程中的各种情况，适应设备的各种工艺要求，因而接口电路复杂，而且工作频繁；

3.维修成本高，系统复杂，修理复杂，需要好的工作环境；

4.加工复杂形状的零件时，手工编程的工作量大。稍有差错，必造成损失。

三 数控车床加工零件的特点

数控车床可实现自动控制，能够完成车削多种零件的内外圆，端面、切槽、任意锥面、球面及公、英制螺纹、圆锥螺纹等工序。

1.加工的零件表面粗糙度好

数控车床能加工出表面粗糙度小的零件，不仅是因为机床的刚性和制造精度高，还由于它能够进行恒线速度切削。且易于保证工件各个加工面的精度；加工时，工件绕某一固定轴线回转，各表面具有同一的回转轴线，故易于保证加工面间同轴度的要求；在材质、精车留量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进刀切削量和切削速度。在传统的车床上车削端面时，由于转速在切削过程中恒定，理论上只有某一直径处的粗糙度最小。实际上也可发现端面内的粗糙度不一致。使用数控车床的恒线速度切削功能，就可选用最佳线速度来切削端面，这样车出的粗糙度很小而且基本一致。数控车床还适合于车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过提高转速和减小走刀量与切削余量的方法来达到，而这在传统车床上是做不到的。在有些要求不高的场合可以以车代磨。

2.能够加工内外轮廓形状复杂的零件

任意平面曲线都可以用无数短直线或小圆弧组成，而数控车床又具有直线和圆弧插补功能，部分车床数控装置还有一些非圆复杂曲线插补功能，所以可以车削由任意直线和平面曲线组合的形状复杂的回转体零件和较难控制尺寸的零件。如具有封闭内腔的壳体零件，由于计算机具有高超的运算能力，可以瞬间准确地计算出每个坐标轴瞬间应该运动的运动量，因此数控车床能完成普通车床难以加工或根本不能加工的复杂型面的零件。

零件的内外轮廓的曲线是数学方程式描述的曲线。对于由直线或圆弧组成的轮廓，直接利用机床的直线或圆弧插补功能。对于由非圆曲线组成的轮廓，可以用非圆曲线插补功能；若所选机床没有曲线插补功能，则应先用直线或圆弧去逼近，然后再用直线或圆弧插补功能进行插补车削。如果说车削圆弧零件和圆锥零件既可选用传统普通车床也可选用数控车床，那么车削复杂形状回转体零件和以上两种类型的零件就都能使用数控车床进行车削，而且效果理想。

3.车削各种螺纹轴、孔的零件

数控车床不但能车任何等节距的直、锥和端面螺纹，而且能车增节距、减节距，以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹和变径螺纹。数控车床车削螺纹时主轴转向不必象传统车床那样交替变换，它可以循环，直到完成。所以它车削螺纹的效率很高。数控车床可以配备精密螺纹切削功能，再加上采用机夹式硬质合金螺纹车刀，以及可以使用较高的转速，所以车削出来的螺纹精度较高、表面粗糙度小。可以说，只要是市场上所使用的螺纹零件，很适合于在数控车床上加工。

四 总结

数控车床加工是现代化加工设备的基础，又是精密、高效、高可靠性、高柔性加工技术的支撑。利用数控车床加工有大的优势，不仅能够减少人工成本和产品不良率的出现，还能控制加工出现的误差。实现单台机床的全自动化生产，减少人工成本和产品不良率。对制造业实现自动化、柔性化、集成化、智能化生产起到举足轻重的作用。