數(shù)控機床有多少種？在加工中分為哪幾類？

隨著我國機床制造業(yè)的提高，數(shù)控機床已投放到各在零配件加工和自動化生產(chǎn)線中。是未來各大智能工廠不可缺少的連接設(shè)備。由于數(shù)控機床的品種很多，有金削設(shè)備鈑金設(shè)備兩大類。同時根據(jù)其控制原理、功能和組成部分，從不同的角度進行了分類，下面我們從實際零件加工中的功能體現(xiàn)給予分類：

一、零件孔系加工中以點位控制的數(shù)控機床。點位控制數(shù)控機床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床及三坐標測量機等，印制電路板鉆孔機是最簡單的點位控制數(shù)控機床。點位控制的數(shù)控機床用于加工平面內(nèi)的孔系，它控制加工平面內(nèi)的兩具坐標軸（一個坐標軸就是一個方向的進給運動）帶動刀具與工件相對運動，從一個坐標公交車（一個坐標軸就是一個方向的進給運動）帶動刀具與工件相對運動，從一個坐標位置（坐標點）快速移動到下一個坐標位置，然后控制第三個坐標軸進行切削加工。該類機床要求坐位置有較高的定位精度，為了提高生產(chǎn)效率，機床采用設(shè)定的最高進給速度進行定位運動，在接近定位點前進分級或連續(xù)降速，以便低速趨近終點，從而減少運動部件的慣性過沖和由此引起的定位誤差。在定位移動過程中，數(shù)控機床不進行削加工，對運動軌跡沒有任何要求。

二、在切削加工中應(yīng)于最多直線控制數(shù)控機床。直線控制數(shù)控機床可控制刀具或工作臺適當?shù)倪M給速度，沿平行于坐標軸的方向進行直線移動和切削加工，進給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。直線控制的簡易數(shù)控車床，只有兩個坐標軸，可用于加工臺階軸。直線控制的數(shù)控車床有三個坐標軸，可用于平面的銑削加工?，F(xiàn)代組合機床采用數(shù)控進給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動動力頭帶著多個軸箱沿軸向進給，進行切削加工，它也可以算作一種直線控制的數(shù)控機床。

三、曲線和輪廓控制的復(fù)雜零件的數(shù)控機床。輪廓控制數(shù)控機床分為平面輪廓加工的數(shù)控機床和空間輪廓加工的數(shù)控機床。平面輪廓加工的數(shù)控機床有車削曲面零件的數(shù)控車床和銑削曲面輪廓的數(shù)控車床，其加工零件的輪廓形狀。零件的輪廓可以由直線、圓弧或任意平面曲線（如拋物線、阿基米德螺旋線等）組成。不管零配件輪廓由何種線段組成，加工時通常用小段直線來逼近曲線輪廓。在數(shù)控車床上用圓柱銑刀銑削輪廓面時，數(shù)控系統(tǒng)控制刀具中心相對工件在單位時間內(nèi)，同時在兩個坐標軸方向上移動△xi、△y1i,刀具中對工件的合成位移△Li,則由輪廓曲線的等距線上的點I'移到點J',從而在工件上加工出一小段直線IJ,來逼近輪廓曲線上的IJ圓弧。連續(xù)控制兩個相對位移分量△xi、△yi,便可加工出多段小直線組成的折線來逼近曲線輪廓。進給分量△xi、△yi,由合成進給速度單位時間、輪廓曲線的數(shù)學(xué)公式y(tǒng)=f(x)、刀具半徑R及加工余量δ確定的刀具中心對零件輪廓的偏移量(D=R+6)等條件確定，并由數(shù)控系統(tǒng)實時計算獲得。這樣的運算稱為插補運算和刀具半徑補償運算。

用計算所得的兩個位移分量分別指令兩個坐標軸同時運動，這種控制方式稱為兩坐標聯(lián)動控制。用半徑為R的圓弧切削刃車刀車削曲面零件時，同樣也要進行插補運算與刀具半徑補償運算。用半徑R=0的切削刃車刀進行加工時，可根據(jù)工件的輪廓直接運算，不需考慮刀具中心偏移的問題，故無須進行刀具半徑補償?shù)倪\算，只做插補運算。能夠進行兩坐標聯(lián)動控制的數(shù)控機床，一般也能夠進行點位和直線控制。

具形狀的不同有以下幾種加工方法

①在三坐標控制兩坐標聯(lián)動的機床上，用“行切法”進行加工。也有將這種方法稱為兩軸半控制的，即X、Y、Z三軸中任意兩軸做插補運動，第三軸做周期性進給運動，刀具采用球頭銑刀，如圖1.6所示。在Y向分為若干段，球頭銑刀沿ZX平面的曲線進行插補加工，當一段加工完后，進給△y,再加工另一相鄰曲線，如此依次用平面曲線來逼近整個中△y根據(jù)表面粗糙度的要求及刀頭的半徑選取，球頭銑刀的球半徑應(yīng)盡可能選得大一些，以減小表面粗糙度Ra值，增加刀具剛度和散熱性能。但在加工凹面時，球頭半徑必須小于被加工曲面的最小曲率半徑，以免產(chǎn)生切削刃干涉。

②三坐標聯(lián)動加工。內(nèi)循環(huán)滾珠螺母的回珠器其滾道母線SS'為一條空間曲線，它可用空間直線去逼近，可在有空間直線插補功能的三坐標聯(lián)動床上加工。但是編程計算較復(fù)雜，其加工程序可采用自動編程系統(tǒng)來編制。

③四坐標聯(lián)動加工。所示的飛機大梁其加工表面是直紋扭曲面若用三坐標聯(lián)動機床和球頭銑刀加工，不但生產(chǎn)率低，而且零件表面的表面粗糙度也很差。以采用圓柱銑刀周邊切削方式，在四坐標機床上加工，除三個移動坐標的聯(lián)動外，為保刀具與工件型面在全長上始終貼合，刀具還應(yīng)繞O1(或O2)做擺動聯(lián)動。此擺動聯(lián)動導(dǎo)致直線移動坐標要有附加的補償移動，其附加運動量與擺心的位置有關(guān)，也需在編程時進行計算。加工程序要決定四個坐標軸的位移指令，以控制四軸聯(lián)動加工，因此編程相當復(fù)雜的。

④五坐標聯(lián)動加工。所有的空間輪廓幾乎都可以用球頭銑刀按“行切法”進行加工。對于一些大型的曲面輪廓，零件尺寸和曲面的曲率半徑都比較大，改用面銑刀進行加工，可以提高生產(chǎn)率、減少加工的殘留量(減小表面粗糙度Ra值),如圖1.9所示。用面銑刀加工時，刀具的端面與工件輪廓在切削點處的切平面重合(加工凸面),或者與切平面成某一夾角(加工凹面),亦即刀具軸線與工件輪廓的法線平行或成某一夾角(該夾角可以避免產(chǎn)生切削刃干涉)。

加工時，切削點P(X,Y,Z)處的坐標與法線n的方向角θ是不斷變化的，故刀具刀位點O的坐標與刀具軸線的方向角也要做相應(yīng)的變化。目前的數(shù)控機床在編制加工程序時都是根據(jù)零件曲面輪廓的數(shù)學(xué)模型，計算出每一個切削點對應(yīng)的刀位點O的坐標與方向角(即刀位數(shù)據(jù)),通過程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)，以控制刀具。刀位點的坐標位置以由三個直線進給坐標軸來實現(xiàn)，刀具軸線的方向角則可以由任意兩個繞坐標軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角合成實現(xiàn)。因此，用面銑刀加工空間曲面輪廓時，需控制五個坐標軸(三個直線坐標軸和兩個圓周進給坐標軸)進行聯(lián)動。五軸聯(lián)動的數(shù)控機床是功能最全、控制最復(fù)雜的一種數(shù)控機床，五軸聯(lián)動加工的程序編制也是最復(fù)雜的，應(yīng)使用自動編程系統(tǒng)來編制。

上述分類主要是基于數(shù)控機床的加工功能。如果從控制軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)的角度來分類，數(shù)控機床可分為兩軸聯(lián)動數(shù)控機床、三軸控制兩軸聯(lián)動數(shù)控機床、三軸聯(lián)動數(shù)控床及五軸聯(lián)動數(shù)控機床等。

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