數控車床及加工零件的特點分析

吳國兵

（宜興技師學院，江蘇 宜興 214200）

當今社會，數控車床是機械類加工生產的一大優勢產業。它是一種利用數控技術，按照事先編制好的程序實現動作的機床。它由程序載體、輸人裝置、數控裝置、伺服系統、位置反饋系統和機床機械部件組成。數控車床是集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術為一體的機電一體化產品。是機械制造設備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化等優點的自動化設備。數控車床的技術水平高低及其在金屬切削加工機床產量和總擁有量的百分比是衡量一個國家國民經濟發展和工業制造整體水平的重要標志之一。

一 數控車床的優點

1.數控車床相對于普通機床的剛性更好，加工精度更高，具有比較穩定的加工質量。以及能更加精確地進行人工補償甚至是自動補償，所以它能夠加工尺寸精度要求較高的零件。如進給速度、主軸轉速、刀具選擇等，都是由指令代碼規定好的。系統由數字程序指令控制機床實現主軸自動啟停、換向和變速，能自動控制進給速度、方向和加工路線，進行加工，能選擇刀具并根據刀具尺寸調整吃刀量及行走軌跡，能完成加工中所需要的各種輔助動作。整個加工過程是自動進行的，人為造成的誤差很小，數控車床而且傳動中的間隙及誤差還可以由數控系統進行補償。

2.數控車削時的刀具運動是通過高精度插補運算和伺服驅動來實現的，再加上機床的剛性好和制造精度高，所以它能加工母線直線度、圓度、圓柱度要求高的零件。對多圓弧以及其它復雜曲線輪廓的形狀，加工出的形狀與圖紙上的形狀的接近程度比仿形車床要好得多。車削出來的零件形狀精度，不會比這種樣板本身的形狀精度差。

3.數控車床具有良好的經濟效益。使用數控車床進行單件、小批量生產時，可節省工時，減少調整、加工和檢驗時間，節省直接生產費用；同時還能節省工裝設計、制造費用；數控車床加工精度高，質量穩定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降。此外，數控車床還可實現一機多用，所以數控車床雖然價格較高，仍可獲得良好的經濟效益。

4.數控車削對提高位置精度特別有效，很多位置精度要求高的零件用傳統的車床車削達不到要求。在數控車床上加工如果發現位置精度較高，可以用修改程序的方法來校正，這樣可以提高位置精度。而在傳統車床上加工是無法作這種校正的，比如錐度誤差等。

二 數控車床的缺點

1.價格相對較高，設備前期投資較大，由于費用高昂，不利于加工大批量零件；

2.對操作和維修人員的技術要求較高，從而增加了工資成本，一旦數控系統發生故障，即造成巨大經濟損失；

3.接口電路復雜，數控系統要與各種數控設備及外部設備相配套，要隨時處理生產過程中的各種情況，適應設備的各種工藝要求，因而接口電路復雜，而且工作頻繁；

3.維修成本高，系統復雜，修理復雜，需要好的工作環境；

4.加工復雜形狀的零件時，手工編程的工作量大。稍有差錯，必造成損失。

三 數控車床加工零件的特點

數控車床可實現自動控制，能夠完成車削多種零件的內外圓，端面、切槽、任意錐面、球面及公、英制螺紋、圓錐螺紋等工序。

1.加工的零件表面粗糙度好

數控車床能加工出表面粗糙度小的零件，不僅是因為機床的剛性和制造精度高，還由于它能夠進行恒線速度切削。且易于保證工件各個加工面的精度；加工時，工件繞某一固定軸線回轉，各表面具有同一的回轉軸線，故易于保證加工面間同軸度的要求；在材質、精車留量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進刀切削量和切削速度。在傳統的車床上車削端面時，由于轉速在切削過程中恒定，理論上只有某一直徑處的粗糙度最小。實際上也可發現端面內的粗糙度不一致。使用數控車床的恒線速度切削功能，就可選用最佳線速度來切削端面，這樣車出的粗糙度很小而且基本一致。數控車床還適合于車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過提高轉速和減小走刀量與切削余量的方法來達到，而這在傳統車床上是做不到的。在有些要求不高的場合可以以車代磨。

2.能夠加工內外輪廓形狀復雜的零件

任意平面曲線都可以用無數短直線或小圓弧組成，而數控車床又具有直線和圓弧插補功能，部分車床數控裝置還有一些非圓復雜曲線插補功能，所以可以車削由任意直線和平面曲線組合的形狀復雜的回轉體零件和較難控制尺寸的零件。如具有封閉內腔的殼體零件，由于計算機具有高超的運算能力，可以瞬間準確地計算出每個坐標軸瞬間應該運動的運動量，因此數控車床能完成普通車床難以加工或根本不能加工的復雜型面的零件。

零件的內外輪廓的曲線是數學方程式描述的曲線。對于由直線或圓弧組成的輪廓，直接利用機床的直線或圓弧插補功能。對于由非圓曲線組成的輪廓，可以用非圓曲線插補功能；若所選機床沒有曲線插補功能，則應先用直線或圓弧去逼近，然后再用直線或圓弧插補功能進行插補車削。如果說車削圓弧零件和圓錐零件既可選用傳統普通車床也可選用數控車床，那么車削復雜形狀回轉體零件和以上兩種類型的零件就都能使用數控車床進行車削，而且效果理想。

3.車削各種螺紋軸、孔的零件

數控車床不但能車任何等節距的直、錐和端面螺紋，而且能車增節距、減節距，以及要求等節距、變節距之間平滑過渡的螺紋和變徑螺紋。數控車床車削螺紋時主軸轉向不必象傳統車床那樣交替變換，它可以循環，直到完成。所以它車削螺紋的效率很高。數控車床可以配備精密螺紋切削功能，再加上采用機夾式硬質合金螺紋車刀，以及可以使用較高的轉速，所以車削出來的螺紋精度較高、表面粗糙度小。可以說，只要是市場上所使用的螺紋零件，很適合于在數控車床上加工。

四 總結

數控車床加工是現代化加工設備的基礎，又是精密、高效、高可靠性、高柔性加工技術的支撐。利用數控車床加工有大的優勢，不僅能夠減少人工成本和產品不良率的出現，還能控制加工出現的誤差。實現單臺機床的全自動化生產，減少人工成本和產品不良率。對制造業實現自動化、柔性化、集成化、智能化生產起到舉足輕重的作用。