数控机床的构成和加工影响因素

秦依亮

摘 要：自工业革命以来，人来的发展突飞猛进，进入了前所未有的科技时代，机械化开始进入人们的生活、工作，机器开始慢慢的取代一些简单的劳力工作，机械自动化的普及，大大提高了生产的效率，也减少了人力成本，制造业开始飞速发展。机械自动化慢慢的开始融入在人们的工作、生活、学习、娱乐中去。

关键词：数控机床;构成和加工

1.数控机床的构成

数控机床也叫自动化机床，全称数字控制机床，英文：Computer numerical control machine tools。第一台数控机床于1957年诞生于美国，是大型立式仿式铣床改装而成的三坐标数控铣床。数控机床的诞生，突破了制造技术发展的瓶颈，是现代制造技术的基础，数控加工技术的时代来临了。

数控机床的组成：

（1）输入输出设备

输入设备是负责将加工程序（信息）输入到数控机床电脑的外部设备。在数控机床诞生初期，输入方式有穿孔纸带（已淘汰），后续有研究出盒式磁带、键盘输入、磁盘导入等硬件装置，使加工程序输入方式便捷、迅速。

（2）CNC装置

CNC装置负责输入设备输入的加工程序的处理，CNC装置接收输入的加工信息后，经过转化将信息输出到伺服系统，由伺服系统做出具体的加工进给动作。

（3）伺服系统

伺服系统装有电机，负责根据CNC装置输出的加工信息，驱动数控机床主轴带动刀具进行相应的加工运动，数控机床加工的精密度和伺服系统有很大的关系。

（4）驱动装置

驱动装置主要由电机、机械连接部件构成，电机带动机械连接构件进行加工运动。

（5）可编程控制器（简称PLC）

可编程控制器由微处理器组成，主要负责数控机床的逻辑功能，负责机床的开机、关机、程序的切换等。

（6）测量反馈装置

数控机床有自动测量加工部件尺寸的功能，负责这一功能的就是测量反馈装置，测量反馈装置会根据机床主轴运动的轨迹，算出距离反馈给CNC装置，CNC装置会自动和输入的加工程序值进行比较，当超出设定的尺寸公差后，机床就会加工异常报警，避免加工出不良品。

（7）机床本体

机床本体包括一些辅助装置，如液压系统、主轴装置、换刀系统、冷却系统等。

数控机床加工精度高，加工质量稳定（有测量反馈系统），可以加工形状复杂的部件，提高了零部件装配的精密度，提高了產品的使用寿命和性能，极大的推动了制造业的发展，让制造业迈向了一个全新的高度。

2.影响数控加工的因素

日常影响数控加工精度和质量的因素很多，这里简单说下刀具、夹具、加工程序、切削液等对加工工件尺寸的影响。

2.1刀具

刀具就相当于数控机床的手和脚，刀具的好坏直接决定了数控机床的加工质量。因为数控机床加工不同材质工件和工件不同部位时转速和进给是不同的，并且加工工件的材质也不尽相同，所以要根据数控机床的转速、进给和工件的材质来选择合适材质的刀具，比如高速钢、硬质合金钢、金刚石刀具和其它材料的刀具等。从加工工艺上来说，在加工外圆、内孔、螺纹、凹槽等等时又要用到相对应的刀具。

刀具的耐磨性是衡量刀具质量的一个重要指标，工件加工质量很大程度上取决于刀具的耐磨性。所以在数控加工的时候，要经常关注刀具的磨损情况，及时更改刀补参数。再就是切削液对刀具也有很大的影响，在加工工艺要求不使用切削液的情况下，就必须要求刀具的强度和硬度较高一些。

刀具的日常维护、检查很重要，刀具加工寿命到期换刀后要仔细检查新刀具的状态，保证刀具刀尖（加工位置）处无磕碰、缺失等问题。在机床加工过程中，也要透过机床玻璃门观察刀具的加工状态，如果加工过程中刀具和工件之间火花很大，声音沉闷，则判定该刀具已经磨损比较严重了，要及时更换新刀具了。

2.2夹具

数控机床夹具分为通用夹具和专用夹具，不同的机床如磨床、钻床、车床、铣床分为不同种类的专用夹具。按夹具的动力方式又分为气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具、手动夹具和电液夹具。

夹具的作用就是夹紧和定位工件，以此来确定工件相对于机床和刀具的位置，便于加工程序的编写。工件加工之前的对刀程序就是根据夹具上的对刀位置来确定刀具和工件的位置。所以夹具的定位和夹紧力度对加工精度和尺寸有着很大的影响。

一般在生产过程中，数控加工人员都要定时的清理夹具，以便铁屑、杂物等影响夹具的定位导致加工尺寸偏差。还有夹具的夹紧动力源也要定期检查，以免影响夹具的夹紧效果。在更换工件型号生产的时候，针对通用夹具影响不大，加工完首件尺寸合格基本上就没问题。如果是专用夹具，涉及到要更滑夹具的时候，因为数控机床的定位精密度很高，所以在拆卸过程中，就有可能影响了夹具的定位。一般在更换夹具后的首件要反复测量，经过调试，保证连续几件合格后才能开始连续生产。

夹具的日常保养很重要，一般都要定期安排专业人员进行清理，工件加工飞溅出的铁屑很容易会附着在夹具表面以及夹具和机床的结合缝处，这都会导致加工尺寸误差的偏离。

2.3切削液

切削液在数控加工中有着很大的贡献，起到润滑工件和刀具的作用。随着发展，现如今的切削液由多种化学制剂组成，其润滑、冷却、防锈、清洗等功能更进一步，其作用更加明显不可替代。

切削液在加工过程中可以减少刀具与工件之间的摩擦系数，从而减小刀具切削时的阻力，能提高刀具的使用寿命，提高工件表面的加工质量。另外切削液在加工过程中还能及时冲洗掉夹具表面附着的铁屑，保证夹具的定位夹紧功能。此外，因为数控机床内部传动元件众多，因此很多传感器无法避免的有的会裸露在外边，这时如果铁屑粘在传感器上，就会引起数控机床的异常报警，切屑液对冲刷掉传感器上的铁屑也起到一定的作用。

2.4加工程序

数控加工程序分为手工编程和自动编程。手动编程是人工根据要加工的零件图纸，进行工艺分析，编写加工程序，手工编程适合零件加工轨迹简单，比如车外圆、切槽、加工螺纹等等。自动编程是依靠计算机软件来辅助编程，适合一些较为复杂的零件，特别是非圆曲线的表面加工，手工编程的话，程序量较大，计算繁琐，出错率较高。

对于数控加工操作人员，手工编程是必须掌握的一项技能。在加工质量出现异常的时候，我们往往需要修改加工程序。在刀具磨损但未到达使用寿命的时候，工件的加工尺寸就会出现波动，这时候就需要调整加工程序，来保证尺寸合格。再就是加工不同材质相同形状的工件时，要根据其材质调整不同的转速和进给。

手工编程的时候要尽量保证程序简洁，避免重复的程序段，减少出错率，降低计算机计算量，提高加工效率。在一定程度上也能提高刀具的使用寿命。

3.结语

数控加工技术近几十年来在制造业加工上可以说是立下了悍马功劳，人们的生活、出行、工作、娱乐等各个方面都涉及到了数控技术的应用，数控技术正在慢慢的进入人类社会各个领域，相信随着科学技术的不断发展，数控技术还会展现出它更加强大的一面。

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