题目：浅谈对数控车床的知识及应用1数控基本概念1.1数控的定义数控，就是数字程序控制。

随着数控技术的发展，先进的数控机床都配置有小型计算机或微型计算机的数控装置，有的数控机床可以直接与外部计算机连接，由计算机进行自动编程，然后直接控制数控机床进行加工。

简单地说数控的定义就是将数字、字母和符号等组成的控制指令输入到机床的数控装置中并转换成信息，用以控制机械设备的状态和加工过程。

1.2数控的加工原理数控加工原理就是将被加工零件的工艺过程、工艺参数的要求用数控程序语言以手动或信息载体输入到数控机床的数控装置中，数控装置便根据程序指令直接控制机床的各种运动对零件进行加工。

当程序结束，机床自动停止，零件加工完成。

数控程序加工的过程可用下图表示，见图1。

零件图纸——→程序编制——→信息裁体——→信息处理——→伺服系统↓零件加工←数控机床←图1数控加工程序过程示意图1.3数控机床的组成数控机床是一种自动化程度高、加工精度高、生产效率高的先进设备。

他除了机床本体部分与普通同类机床相似外，还配备有功能齐全、技术先进的数控装置，伺服系统，位置检测元件，空压和液压装置，刀具系统等，他们共同组成了一个相互关联的有机统一体，保证了数控机床加工的高精度、高效率和自动化程度。

数控机床各部分的组成示意图见图2。

「———————————————→液压装置程数伺序控服↓输→装——→系—————→机床本体←———刀具系统入置统↑| ↑ || ﹄——————→空压装置检测元件| ||—————————————————-—|图2数控机床的组成示意图1.4数控机床的分类（1）按工艺用途分类分为一般数控机床和数控加工中心。

一般数控机床指与一般通用机床相对应的数控车、铣、钻、镗、磨和齿轮加工机床。

加工中心最显著的特点是具有刀库和换刀机械手，能够实现多工序加工。

刀库的容量应为二十把刀以上，但是一般常说的四方刀架、八方刀架等不属于刀库的范畴。

（2）按控制运动的方式分类分为点位控制、直线控制和轮廓控制三种。

点位控制数控机床在加工平面内只控制刀具相对于工件的定位点的坐标位置，而对定位移动的轨迹不作要求。

这类控制系统主要用于数控钻床、数控镗床、数控冲床和测量机等。

直线控制数控机床能控制刀具或工件的适当的进给运动，沿平行于坐标轴的方向进行直线移动和加工，或者控制两个坐标轴以相同的速度运动，沿45°斜线进行切削加工。

这类控制系统主要用于数控车床、数控镗铣床以及某些加工中心。

轮廓控制数控机床能同时控制两个或两个以上坐标轴，使刀具与工件作相对运动，加工复杂零件。

单纯的点位控制和直线控制机床很少，大部分为轮廓控制数控机床。

轮廓控制数控机床能够实现联动加工，也能进行点位和直线控制。

这类控制系统主要用于数控车床、数控铣床、数控磨床以及加工中心机床。

（3按伺服系统控制方式分类分为开环、闭环和半闭环系统。

由伺服系统控制机床执行件运动时，虽然其接受了数控装置的指令要求值，但实际位移量并不一定等同于指令要求值，也就是存在一定的误差。

这一误差是由伺服电动机的转角误差、减速齿轮的传动误差、滚珠丝杠的导程误差以及导轨副抵抗爬行的能力这四项因素综合反映的。

开环、闭环和半闭环系统的主要区别在于使用的电动机不同、是否进行执行件的测量及误差补偿以及误差补偿范围的大小不同。

开环系统由于不进行执行件的测量及误差补偿，所以结构简单，维修方便，精度相对较低，成本低，一般用于精度要求不太高的中小型数控机床上。

闭环系统精度高，成本高，主要用于精度要求较高的大型和精密数控机床上。

半闭环系统只对部分误差进行补偿，因此从理论上讲其加工精度不如全闭环系统。

（4）按数控装置的功能分类分为数控机床、简易数控机床和经济型数控机床。

数控机床的数控装置功能齐全，能够进行自动编程、自动测量和自动故障诊断等。

简易数控机床的功能单一，仅具备实现自动化的基本功能，并采用直观输入方式，结构简单，价格便宜。

通用机床可采用单片机或单板机经数控化改造成经济型数控机床，性能可靠，操作简便。

2数控机床的基本功能2.1数控装置的基本功能对于具有基本工艺性能的数控车床，除了数控机床通用的基本功能外，它应具备有自身特点的以下功能。

（1）控制功能是指数控装置的控制坐标轴数和同时受控的联动轴数。

（2）插补功能常用的插补功能是直线插补和圆弧插补。

（3）主轴功能①主轴速度选择功能：数控装置能够根据主轴速度指令地址S和其后的数字，选择主轴的转速。

②主轴同步进给控制功能：由于加工螺纹时，主轴转一转，刀具在进给运动方向必须精确位移一个导程。

所以具有切削螺纹的车床主轴，必须安装有位置编码器。

③横线控制速度功能：在加工球面和端面时，为了改善表面的质量和刀具寿命需要使刀具随工件直径的变化而不断改变主轴的速度。

④最高转速限制功能：在有恒线速度控制功能的机床，为保护主电机安运行，必须有最高转速限制功能。

（4）机械误差补偿功能由于数控机床的进给传动链中存在间隙会直接影响工件的加工精度，为此，数控装置中设置了机械误差的补偿功能，以消除工序加工中的传动误差和反向间隙误差。

3数控机床的编程与加工中的相关知识3.1数控加工的编程方法数控加工的编程方法是根据编程手段和自动化程度区分为手工编程和自动编程。

（1）手工编程是由人工编写零件的加工程序。

当被加工零件的几何形状不太复杂，编程工作量小，生产周期又短，可采用手工编程。

（2）自动编程对于形状复杂零件的数控加工，若工作量大，坐标计算比较复杂，用手工编程不仅耗时多，计算又容易出错，如果采用功能强大的编程软件在计算机上进行自动编程，就能较快完成加工程序的编制，而且程序正确可靠。

3.2数控程序编制的内容如果是一个简单的零件在数控车床上作单工序加工。

那么编程员或操作工人就可以根据图纸进行手工编程，并从操作面板上将程序输入数控装置中，然后将程序试运行检验后就可以进行自动加工在这里的工作就是编写程序和输入程序了。

实际上，在这个编写程序的过程中还包括了加工程序方案制定，坐标数值计算，刀具及车削用量选择等内容，只是因为零件结构和尺寸简单而无明显的体现。

如果是轮廓形状比较复杂的零件，要经过加工工序，其中又要有一个或两个数控加工工序，那么程序编制的内容就多了。

数控程序编制的过程和主要内容的流程图，见图3。

︳————-↓------—---——————︱工制︱↓刀位图︳零艺定→刀具准备手工编辑坐标计算数件→分→工→工艺卡——数控工序卡——程序单→控图析艺→夹具准备自动编辑刀位图→车方︱穿孔纸带床案︱程序单︱︱—————————————————-︱图3程序编制流程简图3.3数控刀具的特点数控刀具与普通机床上用的刀具实际没有多大区别，它们需具有以下特点：(1)刀具的切削性能必须稳定可靠高。

目前生产上通常用刀具耐用度来评定刀具的好坏。

刀具耐用度愈大，表示刀具切削性能愈好。

但是切削一批相同的零件，由于使用的刀具材料及工件材质不可能完全相同，再加上刃磨质量等一些不能完全严格控制的因素，所以即使在相同条件下，刀具耐用度仍随机变动。

因此在数控上，除应给出刀具耐用度的平均值指标外，还应给出刀具的可靠指标Tp。

它已成为选择刀具的关键性指标。

通常是规定可靠度P≥0.9，即9％时刀具切削时间为T0.9。

研究表明，当耐用度的随机变量接近于正态分布时，如以耐用度的平均值T作为标准，刀具的可靠性只有50％。

(2)可靠地断屑、排屑。

刀具必须能可靠地断屑或卷屑即切削控制。

数控机床上每一工位设备上。

装置着许多刀具，切削量大，切屑多，因此，在切削塑性金属时，必须控制切屑不缠绕在刀具，工件及工艺装备上，控制切屑不飞溅，保证操作者安全，不影响切削液喷注，不影响零件的定位和输送，不划伤已加工表面，使切屑易于清理，为此，采用卷屑槽或断屑块的刀具，或用间隙切削或振动切削措施提高断屑效果。

(3)应具有高的精度。

刀具切削部分的几何尺寸变化要小，刀体刀杆和刀片反复装卸也应能保持精度稳定。

(4)快速更换及尺寸预调。

刀具应能快速或自动更换，并需有控制和调整尺寸的功能或具有刀具磨损的自动补偿装置，以减少换刀调整的停机时间。

3.4数控车的对刀方法数控加工的对刀,对其处理的好坏直接影响到加工零件的精度,还会影响数控机床的操作。

所谓对刀,就是在工件坐标系中使刀具的刀位点位于起刀点(对刀点)上,使其在数控程序的控制下,由此刀具所切削出的加工表面相对于定位基准有正确的尺寸关系,从而保证零件的加工精度要求。

在数控加工中,对刀的基本方法有试切法、对刀仪对刀、ATC对刀和自动对刀等。

（1）试切法根据数控机床所用的位置检测装置不同,试切法分为相对式和绝对式两种。

在相对式试切法对刀中,可采用三种方法:一是用量具(如钢板尺等)直接测量,对准对刀尺寸,这种对刀方法简便但不精确;二是通过刀位点与定位块的工作面对齐后,移开刀具至对刀尺寸,这种方法的对刀准确度取决于刀位点与定位块工作面对齐的精度;三是将工件加工面先光一刀,测出工件尺寸,间接算出对刀尺寸,这种方法最为精确。

在绝对式试切法对刀中,需采用基准刀,然后以直接或间接的方法测出其他刀具的刀位点与基准刀之间的偏差,作为其他刀具的设定刀补值。

以上试切法,采用“试切——测量——调整(补偿)”的对刀模式,故占用机床时间较多,效率较低,但由于方法简单,所需辅助设备少,因此广泛被用于经济型低档数控机床中。

（2）对刀仪对刀对刀仪对刀分为机内对刀仪对刀和机外对刀仪对刀两种。

机内对刀仪对刀是将刀具直接安装在机床某一固定位置上(对车床,刀具直接安装在刀架上或通过刀夹再安装在刀架上),此方法比较多地用于车削类数控机床中。

而机外对刀仪对刀必须通过刀夹再安装在刀架上(车床),连同刀夹一起,预先在机床外面校正好,然后把刀装上机床就可以使用了,此方法目前主要用于镗铣类数控机床中,如加工中心等。

采用对刀仪对刀需添置对刀仪辅助设备,成本较高,装卸刀具费力,但可节省机床的对刀时间,提高了对刀精度,一般用于精度要求较高的数控机床中。

（3）定点对刀法在数控车床上配有专用的对刀装置，将刀架上装好的刀具移动，使刀尖对准对刀装置上的基准点，操作面板上就会显示刀尖的高度和刀尖在X和Z坐标方向的偏移值，然后将偏移值输入到刀补存储器的对应刀具补偿号下。

4数控仿真软件的优越性（1）增强了学校设备配备的科学性和实习安排的多样性数控机床属于机电一体化的高科技产品,品种多、价格高。

一台数控车或数控铣至少7、8万,一般也在20万左右。

一台数控加工中心一般要30万左右,多则达百万甚至上千万。

数控机床的实训如果完全按照实操进行,不但投入大,而且消耗多、成本高,即使是实力雄厚的院校或企业也难以承受此种消耗和投入。

而使用数控仿真系统可以弥补此不足,使数控技术的教学达到投入少、内容多、见效快、培养的学生适应性强的目的。