浅谈数控机床的特点

刘超

摘 要 20世纪40年代以来，随着科学技术和社会生产力的迅速发展，人们对各种产品的质量和生产效率提出了越来越高的要求。飞机、汽车、农机、家电等生产企业大多采用了自动机床、组合机床和自动生产线，既保证了产品质量，又提高了生产效率，降低了生产成本，改善工人的劳动条件，减轻了劳动强度。然而，进行单一产品零件生产的高效率和高度自动化的刚性机床及专用机床生产方式，需要巨大的初期投资和很长的生产准备周期，因此，它仅适用于批量较大的零件生产。

关键词 高精度 粗糙度 劳动强度

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A

现在各类仿形加工设备在过去的生产中部分地解决了小批量、复杂零件的加工问题。但在更换零件时，必须重新制造靠模并调整设备，既耗费大量的手工劳动，延长生产准备周期，又由于靠模加工误差的影响，零件的加工精度很难达到较高的要求。为了解决上述这些问题，一种灵活、通用、高精度、高效率的“柔性”自动化生产技术——数控技术应运而生。以下是数控机床与传统机床相比较的特点：

1加工对象

（1）由于数控机床的刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿甚至自动补偿，所以它能够加工尺寸精度要求高的零件。在有些场合可以以车代磨。此外，由于数控加工时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，所以它能加工对直线度、圆度、圆柱度要求高的零件。

（2）数控机床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因为机床的刚性好和制造精度高，还由于它具有恒线速度切削功能。在材质、精车余量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进给速度和切削速度。使用数控机床的横线速度切削功能，就可选用最佳线速度来切削端面，这样切出的粗糙度既小又一致。数控机床还适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减小进给速度的方法来达到，而这在传统机床上是做不到的。

（3）数控机床具有圆弧插补功能，所以可直接使用圆弧指令来加工圆弧轮廓。数控机床也可以加工由任意平面曲线所组成的轮廓回转零件，既能加工可用方程描述的曲线，那么加工复杂转体零件就只能使用数控机床。

（4）传统机床所能加工的螺纹相当有限，它只能加工等节距的直、锥面公、英制螺纹，而且一台机床只限定加工若干节距。数控机床不但能加工任何等节距的直、锥面公、英制螺纹和端面螺纹，而且能加工增节距、减节距，以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹。数控机床配有精密螺纹切削功能，再加上一般采用硬质合金刀片，所以加工出来的螺纹精度高、表面粗糙度小，因此包括丝杠在内的螺纹零件很适合于在数控机床上加工。

（5）磁盘、录像机磁头、激光打印机的多面反射体、复印机的回转鼓、照相机等光学设备的透镜及其模具，以及隐形眼镜等要求的轮廓精度和超低的表面粗糙度值，它们适合于在高精度、高功能的数控机床上加工。以往很难加工的塑料散光用的透视镜，现在也可以用数控机床来加工。超精加工的轮廓精度可达到0.1微米，表面粗糙度可达0.2微米。超精车削零件的材质以前主要是金属，现已扩大到塑料和陶瓷。

2按结构和工作特点

（1）采用了全封闭或半封闭防护装置。数控机床采用封闭防护装置可防止由于切屑或切削液飞出给操作者带来的意外伤害。

（2）采用自动排屑装置。数控车床大都采用斜床身布局，排屑方便，便于采用自动排屑机。

（3）主轴转速高，工件装夹安全可靠。数控机床大都采用了液压卡盘，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度。

（4）可自动换刀。数控机床都采用了自动回转刀架或刀库，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工。

（5）双伺服电路驱动。由于数控机床刀架的两个方向运动分别有两台伺服电动机驱动，所以它的传动链短。不必使用挂轮、光杠等传动部件，用伺服电动机直接与丝杠联接带动刀架运动。伺服电动机丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副联接。

（6）多功能数控机床是采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，按控制指令作无级变速，主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。为扩大变速范围，现在一般还要通过一级齿轮副，以实现分段无极调速。数控机床的另一个结构特点是刚度大，这是为了与控制系统的高精度控制相匹配，以便适应高精度的加工。

（7）数控机床的最后一个结构特点是轻拖动。刀架移动一般采用滚珠丝杠副。滚珠丝杆副是数控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杠两端安装的滚动轴承是专用轴承，它的压力角比常用的向心推力球轴承要大得多。这种专用轴承配对安装，是选配，最好在轴承出厂时就是成对的。

由于数控机床的上述特点，适用于数控加工的零件有：批量小而又多次重复生产的零件、几何形状复杂的零件、贵重零件、需要全部检验的零件、试制件。对以上各类零件采用数控加工，才能最大限度地发挥出数控加工的优势。随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装夹进行多工序加工的镗铣加工中心、车削加工中心等。

参考文献

[1] 刘蔡保.数控车床编程与操作[M].化学工业出版社，2014（08）.

[2] 何雪明，吴晓光，刘有余.数控技术[M].华中科技大学出版社，2014（01）.

[3] 任立军.数控机床[M].机械工业出版社，2012（02）.