數(shù)控機床的構成和加工影響因素

秦依亮

摘 要：自工業(yè)革命以來，人來的發(fā)展突飛猛進，進入了前所未有的科技時代，機械化開始進入人們的生活、工作，機器開始慢慢的取代一些簡單的勞力工作，機械自動化的普及，大大提高了生產的效率，也減少了人力成本，制造業(yè)開始飛速發(fā)展。機械自動化慢慢的開始融入在人們的工作、生活、學習、娛樂中去。

關鍵詞：數(shù)控機床;構成和加工

1.數(shù)控機床的構成

數(shù)控機床也叫自動化機床，全稱數(shù)字控制機床，英文：Computer numerical control machine tools。第一臺數(shù)控機床于1957年誕生于美國，是大型立式仿式銑床改裝而成的三坐標數(shù)控銑床。數(shù)控機床的誕生，突破了制造技術發(fā)展的瓶頸，是現(xiàn)代制造技術的基礎，數(shù)控加工技術的時代來臨了。

數(shù)控機床的組成：

（1）輸入輸出設備

輸入設備是負責將加工程序（信息）輸入到數(shù)控機床電腦的外部設備。在數(shù)控機床誕生初期，輸入方式有穿孔紙帶（已淘汰），后續(xù)有研究出盒式磁帶、鍵盤輸入、磁盤導入等硬件裝置，使加工程序輸入方式便捷、迅速。

（2）CNC裝置

CNC裝置負責輸入設備輸入的加工程序的處理，CNC裝置接收輸入的加工信息后，經過轉化將信息輸出到伺服系統(tǒng)，由伺服系統(tǒng)做出具體的加工進給動作。

（3）伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)裝有電機，負責根據(jù)CNC裝置輸出的加工信息，驅動數(shù)控機床主軸帶動刀具進行相應的加工運動，數(shù)控機床加工的精密度和伺服系統(tǒng)有很大的關系。

（4）驅動裝置

驅動裝置主要由電機、機械連接部件構成，電機帶動機械連接構件進行加工運動。

（5）可編程控制器（簡稱PLC）

可編程控制器由微處理器組成，主要負責數(shù)控機床的邏輯功能，負責機床的開機、關機、程序的切換等。

（6）測量反饋裝置

數(shù)控機床有自動測量加工部件尺寸的功能，負責這一功能的就是測量反饋裝置，測量反饋裝置會根據(jù)機床主軸運動的軌跡，算出距離反饋給CNC裝置，CNC裝置會自動和輸入的加工程序值進行比較，當超出設定的尺寸公差后，機床就會加工異常報警，避免加工出不良品。

（7）機床本體

機床本體包括一些輔助裝置，如液壓系統(tǒng)、主軸裝置、換刀系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。

數(shù)控機床加工精度高，加工質量穩(wěn)定（有測量反饋系統(tǒng)），可以加工形狀復雜的部件，提高了零部件裝配的精密度，提高了產品的使用壽命和性能，極大的推動了制造業(yè)的發(fā)展，讓制造業(yè)邁向了一個全新的高度。

2.影響數(shù)控加工的因素

日常影響數(shù)控加工精度和質量的因素很多，這里簡單說下刀具、夾具、加工程序、切削液等對加工工件尺寸的影響。

2.1刀具

刀具就相當于數(shù)控機床的手和腳，刀具的好壞直接決定了數(shù)控機床的加工質量。因為數(shù)控機床加工不同材質工件和工件不同部位時轉速和進給是不同的，并且加工工件的材質也不盡相同，所以要根據(jù)數(shù)控機床的轉速、進給和工件的材質來選擇合適材質的刀具，比如高速鋼、硬質合金鋼、金剛石刀具和其它材料的刀具等。從加工工藝上來說，在加工外圓、內孔、螺紋、凹槽等等時又要用到相對應的刀具。

刀具的耐磨性是衡量刀具質量的一個重要指標，工件加工質量很大程度上取決于刀具的耐磨性。所以在數(shù)控加工的時候，要經常關注刀具的磨損情況，及時更改刀補參數(shù)。再就是切削液對刀具也有很大的影響，在加工工藝要求不使用切削液的情況下，就必須要求刀具的強度和硬度較高一些。

刀具的日常維護、檢查很重要，刀具加工壽命到期換刀后要仔細檢查新刀具的狀態(tài)，保證刀具刀尖（加工位置）處無磕碰、缺失等問題。在機床加工過程中，也要透過機床玻璃門觀察刀具的加工狀態(tài)，如果加工過程中刀具和工件之間火花很大，聲音沉悶，則判定該刀具已經磨損比較嚴重了，要及時更換新刀具了。

2.2夾具

數(shù)控機床夾具分為通用夾具和專用夾具，不同的機床如磨床、鉆床、車床、銑床分為不同種類的專用夾具。按夾具的動力方式又分為氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、電磁夾具、手動夾具和電液夾具。

夾具的作用就是夾緊和定位工件，以此來確定工件相對于機床和刀具的位置，便于加工程序的編寫。工件加工之前的對刀程序就是根據(jù)夾具上的對刀位置來確定刀具和工件的位置。所以夾具的定位和夾緊力度對加工精度和尺寸有著很大的影響。

一般在生產過程中，數(shù)控加工人員都要定時的清理夾具，以便鐵屑、雜物等影響夾具的定位導致加工尺寸偏差。還有夾具的夾緊動力源也要定期檢查，以免影響夾具的夾緊效果。在更換工件型號生產的時候，針對通用夾具影響不大，加工完首件尺寸合格基本上就沒問題。如果是專用夾具，涉及到要更滑夾具的時候，因為數(shù)控機床的定位精密度很高，所以在拆卸過程中，就有可能影響了夾具的定位。一般在更換夾具后的首件要反復測量，經過調試，保證連續(xù)幾件合格后才能開始連續(xù)生產。

夾具的日常保養(yǎng)很重要，一般都要定期安排專業(yè)人員進行清理，工件加工飛濺出的鐵屑很容易會附著在夾具表面以及夾具和機床的結合縫處，這都會導致加工尺寸誤差的偏離。

2.3切削液

切削液在數(shù)控加工中有著很大的貢獻，起到潤滑工件和刀具的作用。隨著發(fā)展，現(xiàn)如今的切削液由多種化學制劑組成，其潤滑、冷卻、防銹、清洗等功能更進一步，其作用更加明顯不可替代。

切削液在加工過程中可以減少刀具與工件之間的摩擦系數(shù)，從而減小刀具切削時的阻力，能提高刀具的使用壽命，提高工件表面的加工質量。另外切削液在加工過程中還能及時沖洗掉夾具表面附著的鐵屑，保證夾具的定位夾緊功能。此外，因為數(shù)控機床內部傳動元件眾多，因此很多傳感器無法避免的有的會裸露在外邊，這時如果鐵屑粘在傳感器上，就會引起數(shù)控機床的異常報警，切屑液對沖刷掉傳感器上的鐵屑也起到一定的作用。

2.4加工程序

數(shù)控加工程序分為手工編程和自動編程。手動編程是人工根據(jù)要加工的零件圖紙，進行工藝分析，編寫加工程序，手工編程適合零件加工軌跡簡單，比如車外圓、切槽、加工螺紋等等。自動編程是依靠計算機軟件來輔助編程，適合一些較為復雜的零件，特別是非圓曲線的表面加工，手工編程的話，程序量較大，計算繁瑣，出錯率較高。

對于數(shù)控加工操作人員，手工編程是必須掌握的一項技能。在加工質量出現(xiàn)異常的時候，我們往往需要修改加工程序。在刀具磨損但未到達使用壽命的時候，工件的加工尺寸就會出現(xiàn)波動，這時候就需要調整加工程序，來保證尺寸合格。再就是加工不同材質相同形狀的工件時，要根據(jù)其材質調整不同的轉速和進給。

手工編程的時候要盡量保證程序簡潔，避免重復的程序段，減少出錯率，降低計算機計算量，提高加工效率。在一定程度上也能提高刀具的使用壽命。

3.結語

數(shù)控加工技術近幾十年來在制造業(yè)加工上可以說是立下了悍馬功勞，人們的生活、出行、工作、娛樂等各個方面都涉及到了數(shù)控技術的應用，數(shù)控技術正在慢慢的進入人類社會各個領域，相信隨著科學技術的不斷發(fā)展，數(shù)控技術還會展現(xiàn)出它更加強大的一面。

參考文獻：

[1]丁美玲.數(shù)控車床加工精度的影響因素分析及對策[J].機電信息，2014（15）：75-77.

[2]張淑梅.數(shù)控車床加工精度的影響因素及提高措施[J].內燃機與配件，2018，No.255（03）：99-100.

[3]羅穎.關于數(shù)控車床加工精度影響因素分析及對策探討[J].中國高新區(qū)，2017（16）：171.

[4]陳勇.數(shù)控機床加工質量影響因素分析[J].企業(yè)技術開發(fā)旬刊，2013，032（002）：P.62-63.