數(shù)控機(jī)床是采用數(shù)控技術(shù)對(duì)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)和切削加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是數(shù)控技術(shù)的較典型應(yīng)用。

1.數(shù)控機(jī)床的組成

典型數(shù)控機(jī)床的組成。數(shù)控機(jī)床主要由零件加工程序、輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、輔助控制裝置、檢測(cè)反饋裝置、機(jī)床本體等七部分組成，其中數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、輔助控制裝置、檢測(cè)反饋裝置又合稱為數(shù)控系統(tǒng)。實(shí)際上，零件加工程序并非數(shù)控機(jī)床的物理組成部分，但從邏輯上講，數(shù)控機(jī)床加工過程按數(shù)控加工程序的規(guī)定進(jìn)行，數(shù)控加工程序是數(shù)控機(jī)床加工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此常將數(shù)控加工程序作為數(shù)控機(jī)床的一個(gè)組成部分。

機(jī)床本體是實(shí)現(xiàn)切削加工的主體，對(duì)加工過程起支撐作用。數(shù)控機(jī)床的精度、精度保持性、剛性、抗振性、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、熱穩(wěn)定性等主要性能均取決于機(jī)床本體。數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件包括：主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件如工作臺(tái)、拖板及其傳動(dòng)部件以及床身、立柱等支承部件，此外還有冷卻、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等輔助裝置。對(duì)于加工中心類的數(shù)控機(jī)床，還有存放刀具的刀庫、刀具交換裝置等部件。數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件的組成與普通機(jī)床相似，但傳動(dòng)結(jié)構(gòu)要求簡(jiǎn)單，在精度、剛度、抗振性等方面要求，而且其傳動(dòng)和變速系統(tǒng)要便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

2.數(shù)控機(jī)床的工作原理

在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，首先根據(jù)零件圖樣的要求，結(jié)合所采用的數(shù)控機(jī)床的功能、性能和特點(diǎn)，確定合理的加工工藝，編制相應(yīng)的數(shù)控加工程序，并采用適當(dāng)?shù)姆绞綄⒊绦蜉斎氲綌?shù)控裝置。在數(shù)控機(jī)床加工過程中，數(shù)控裝置對(duì)數(shù)控加工程序進(jìn)行編譯、運(yùn)算和處理，輸出坐標(biāo)控制指令到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，順序邏輯控制指令到PLC，通過伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和PLC驅(qū)動(dòng)機(jī)床刀架或工作臺(tái)按照數(shù)控加工程序規(guī)定的軌跡和工藝參數(shù)運(yùn)動(dòng)，從而加工出符合圖紙要求的零件。

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)(汽車、輕工、等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。

效率、質(zhì)量是制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可地提，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。在轎車工業(yè)，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備解決的問題之一；在航空和宇航工業(yè)，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料”掏空”的方法來制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個(gè)零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和性提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。

采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具較佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮的效益。但過去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。

當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床(含5面加工機(jī)床)的發(fā)展。

數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及機(jī)械等高的產(chǎn)物，是技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的典型機(jī)電一體化加工設(shè)備。它與普通機(jī)床相比，不僅零件加工，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，且自動(dòng)化程度，可減輕工人的體力勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，還可完成普通機(jī)床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜曲面的零件加工，因而數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的地位愈來愈顯得重要。但我們要清醒地認(rèn)識(shí)到，能否達(dá)到數(shù)控機(jī)床以上所述的優(yōu)點(diǎn)，還要看操作者在生產(chǎn)中能不能恰當(dāng)、正確地使用。下面從操作者的角度來談一下數(shù)控機(jī)床使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)，以數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)得以充分發(fā)揮。

1.提高操作人員的綜合素質(zhì)

數(shù)控機(jī)床的使用比使用普通機(jī)床的難度要大，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它牽涉的知識(shí)面較寬，即操作者應(yīng)具、電、液、氣等更寬廣的知識(shí)，因此對(duì)操作人員提出的素質(zhì)要求是很高的。目前一個(gè)不可忽視的現(xiàn)象是數(shù)控機(jī)床的用戶越來越多，但機(jī)床的利用率卻不高，除了生產(chǎn)任務(wù)不飽滿外，還有一個(gè)關(guān)鍵的因素是操作人員素質(zhì)不夠高，碰到一些問題不知如何處理，特別是新購(gòu)機(jī)床，由于電子元器件的質(zhì)量問題，以及運(yùn)輸中受到的振動(dòng)等因素影響，在正式投產(chǎn)3～6個(gè)月內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)一些故障現(xiàn)象，往往在維修手冊(cè)中是查不到的，也可能以前遇到過，這就要求使用者具有較高的素質(zhì)，能冷靜對(duì)待問題，頭腦清醒，現(xiàn)場(chǎng)判斷，當(dāng)然還應(yīng)具有較扎實(shí)的數(shù)控基礎(chǔ)等。一般情況下，新購(gòu)機(jī)床時(shí)機(jī)床廠家會(huì)為用戶提供技術(shù)培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，時(shí)間雖然不長(zhǎng)，但他們的針對(duì)性，用戶應(yīng)予以重視，所送人員應(yīng)包括以后的機(jī)床操作者。操作人員綜合素質(zhì)的提高不是一時(shí)二時(shí)的事，而要抓，在日后的使用中應(yīng)不斷積累，還有一個(gè)值得一試的辦法是走訪一些同類機(jī)床的老用戶，他們有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，較有發(fā)言權(quán)，可請(qǐng)求他們的幫助，讓他們?yōu)椴僮髡哌M(jìn)行的培訓(xùn)，這是短時(shí)間內(nèi)提高操作人員綜合素質(zhì)較的辦法。

2.遵循正確的操作規(guī)

不管什么機(jī)床，它都有一套自己的操作規(guī)程。它既是操作人員的重要措施之一，也是設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量等的重要措施。使用者按照操作規(guī)程正確操作，如果機(jī)床在第 一次使用或長(zhǎng)期沒有使用時(shí)，先使其空轉(zhuǎn)幾分鐘，使用中注意開機(jī)、關(guān)機(jī)的順序和注意事項(xiàng)，這些對(duì)初學(xué)者尤其應(yīng)引起足夠重視，因?yàn)樗麄內(nèi)狈ο鄳?yīng)的操作培訓(xùn)，往往在這方面容易犯錯(cuò)。

3.創(chuàng)造一個(gè)良好的使用環(huán)境

一般來說，數(shù)控機(jī)床的使用環(huán)境沒有什么苛刻要求，可放置于普通機(jī)床一樣的生產(chǎn)車間。話雖然這么說，但由于數(shù)控機(jī)床中含有大量的電子元件，它們較怕陽光直接照射，也怕潮濕和粉塵、振動(dòng)等，這些均可使電子元件受到腐蝕變壞或造成元件間的短路，引起機(jī)床運(yùn)行不正常，這些一般在安裝機(jī)床時(shí)就已經(jīng)注意了。對(duì)于使用者而言，主要是注意周圍環(huán)境的保護(hù)，比如說下雨天，就要注意不要將雨傘帶到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，更換鞋子等。

4.盡可能提高機(jī)床的開動(dòng)

如果它的開動(dòng)率不高，這不但使用戶投入的資金不能起到產(chǎn)的作用，還有一個(gè)令人擔(dān)憂的問題是很可能因過保修期，設(shè)備發(fā)生故障需支付額外的維修費(fèi)用，因?yàn)樾沦?gòu)進(jìn)的設(shè)備都有時(shí)間的保修期限，從以往的經(jīng)驗(yàn)來看，CNC設(shè)備在使用初期故障率相對(duì)來說往往大一些，用戶就應(yīng)在這期間充分利用機(jī)床，使其薄弱環(huán)節(jié)盡早暴露出來，在保修期內(nèi)得以解決。平常缺少生產(chǎn)任務(wù)，也不能空閑不用，這不是對(duì)設(shè)備的愛護(hù)，反而由于長(zhǎng)期不用，可能由于受潮等原因加快電子元器件的變質(zhì)或損壞。使用者要定期通電，每次空運(yùn)行1小時(shí)左右，利用機(jī)床運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱量來去除或降低機(jī)內(nèi)的濕度。

5.冷靜對(duì)待機(jī)床故障

機(jī)床在使用中不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些故障，此時(shí)操作者要冷靜對(duì)待，不可盲目處理，以免產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，要注意保留現(xiàn)場(chǎng)，待維修人員來后如實(shí)說明故障前后的情況，并參與共同分析問題，盡早排除故障。故障若屬于操作原因，操作人員要及時(shí)吸取經(jīng)驗(yàn)，避免下次重復(fù)犯錯(cuò)。