1.3 數(shù)控機床的特點和適用范圍

知識導(dǎo)圖

1.3.1 數(shù)控機床的特點

與普通機床相比，數(shù)控機床是一種機電一體化的高效自動機床，它具有以下特點。

1.具有廣泛的適應(yīng)性和較高的靈活性

數(shù)控機床更換加工對象，只需要重新編制和輸入加工程序即可實現(xiàn)加工，在某些情況下，甚至只要修改程序中部分程序段或利用某些特殊指令就可實現(xiàn)加工（例如利用縮放功能指令就可實現(xiàn)加工形狀相同、尺寸不同的零件）。這為單件、小批量多品種生產(chǎn)，產(chǎn)品改型和新產(chǎn)品試制提供了極大的方便，大大縮短了生產(chǎn)準備及試制周期。

2.加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定

由于數(shù)控機床采用了數(shù)字控制伺服系統(tǒng)，數(shù)控裝置每輸出一個脈沖，通過伺服執(zhí)行機構(gòu)使機床產(chǎn)生相應(yīng)的位移量（稱為脈沖當量），可達0.1～1μm；機床傳動絲杠采用間歇補償，螺距誤差及其傳動誤差可由閉環(huán)系統(tǒng)加以控制，因此數(shù)控機床能達到較高的加工精度。例如普通精度加工中心，定位精度一般可達到每300mm長度誤差不超過±(0.005～0.008)mm，重復(fù)精度可達到0.001mm。另外，數(shù)控機床結(jié)構(gòu)剛性和熱穩(wěn)定性都較好，制造精度能保證，其自動加工方式避免了操作者的人為操作誤差，加工質(zhì)量穩(wěn)定，合格率高，同批加工的零件幾何尺寸一致性好。數(shù)控機床能實現(xiàn)多軸聯(lián)動，可以加工普通機床很難加工甚至不可能加工的復(fù)雜曲面。

3.加工生產(chǎn)率高

在數(shù)控機床上可選擇最有利的加工參數(shù)，實現(xiàn)多道工序連續(xù)加工，也可實現(xiàn)多機看管。由于采用了加速、減速措施，使機床移動部件能快速移動和定位，大大節(jié)省了加工過程中的空程時間。

4.可獲得良好的經(jīng)濟效益

雖然數(shù)控機床分攤到每個零件上的設(shè)備費（包括折舊費、維修費、動力消耗費等）較高，但生產(chǎn)效率高，單件、小批量生產(chǎn)時節(jié)省輔助時間（如劃線、機床調(diào)整、加工檢驗等），節(jié)省直接生產(chǎn)費用。數(shù)控機床加工精度穩(wěn)定，減少廢品率，使生產(chǎn)成本進一步降低。

1.3.2 數(shù)控機床的適用范圍

數(shù)控機床是一種可編程的通用加工設(shè)備，但是因設(shè)備投資費用較高，還不能用數(shù)控機床完全替代其他類型的設(shè)備，因此，數(shù)控機床的選用有其一定的適用范圍。圖1-13可粗略地表示數(shù)控機床的適用范圍。

一般而言，數(shù)控機床最適宜加工以下類型的零件：

1）生產(chǎn)批量小的零件（100件以下）。

2）需要進行多次改型設(shè)計的零件。

3）加工精度要求高、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件，如箱體類零件，曲線、曲面類零件。

4）需要精確復(fù)制和尺寸一致性要求高的零件。

5）價格昂貴的零件。這種零件雖然生產(chǎn)量不大，但是如果加工中因出現(xiàn)差錯而報廢，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟損失。

任務(wù)實踐

1.帶領(lǐng)學(xué)生到實訓(xùn)車間，讓學(xué)生觀察數(shù)控車床與普通車床的結(jié)構(gòu)，分析數(shù)控機床的特點。

2.帶領(lǐng)學(xué)生到實訓(xùn)車間，通過通用機床、專用機床及數(shù)控機床的實際加工，讓學(xué)生分析并總結(jié)出不同種類機床的適用范圍。

3.以實物為教具，讓學(xué)生更直觀地了解所學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的積極性。

4.數(shù)控機床加工范圍較寬，用勇于創(chuàng)新的眼光拓展一下數(shù)控機床的應(yīng)用范圍。

學(xué)習情境小結(jié)

本學(xué)習情境講述了數(shù)控機床的基本概念，概述了數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展；數(shù)控機床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機床和測量反饋裝置等組成。數(shù)控機床可以按多種方式進行分類。按運動軌跡可分為點位控制、直線控制和輪廓控制的數(shù)控機床；按控制軸數(shù)可分兩軸聯(lián)動、兩軸半聯(lián)動、三軸聯(lián)動、四軸聯(lián)動和五軸聯(lián)動數(shù)控機床；按伺服系統(tǒng)的控制原理可分開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)數(shù)控機床；按功能水平可分低、中、高三檔數(shù)控機床；按工藝用途可分成數(shù)控金屬切削機床、數(shù)控金屬成形機床及特種加工機床等。最后介紹了數(shù)控機床的特點和適用范圍。