数控加工设备组成及原理(数控加工设备分类及其特点)

数控加工设备组成及原理

一、数控加工设备组成

数控加工设备主要由以下几部分组成：

1. 数控系统：数控系统是数控加工设备的核心部分，负责接收和处理加工程序，控制机床的运动和加工过程。数控系统包括控制器、存储器、输入输出接口等。

2. 伺服系统：伺服系统是数控加工设备的执行机构，负责将数控系统发出的指令转化为机床的运动。伺服系统包括伺服电机、驱动器、位置检测装置等。

3. 机械结构：机械结构是数控加工设备的骨架，包括床身、主轴、进给机构、刀具夹具等。机械结构的设计和制造对加工精度和效率有很大影响。

4. 辅助装置：辅助装置包括冷却系统、润滑系统、排屑系统等，用于保证加工过程中的冷却、润滑和排屑。

5. 辅助设备：辅助设备包括自动换刀装置、自动上下料装置等，用于提高加工效率。

二、数控加工设备原理

数控加工设备的工作原理如下：

1. 编制加工程序：根据零件的加工要求，编制加工程序。加工程序包括刀具路径、加工参数、切削参数等。

2. 输入加工程序：将加工程序输入数控系统，可以通过键盘输入、磁盘读取、网络传输等方式。

3. 数控系统处理：数控系统对加工程序进行处理，计算出机床各个轴的运动轨迹和速度。

4. 伺服系统执行：伺服系统根据数控系统计算出的运动轨迹和速度，驱动机床各个轴进行运动。

5. 加工过程：机床按照加工程序的要求进行加工，完成零件的加工。

三、数控加工设备分类及其特点

1. 按加工方式分类

（1）数控车床：适用于加工各种回转体零件，如轴、套、盘等。

（2）数控铣床：适用于加工平面、曲面、孔等形状复杂的零件。

（3）数控磨床：适用于加工高精度、高光洁度的零件。

（4）数控加工中心：集成了数控车床、数控铣床、数控磨床等功能，适用于复杂零件的加工。

2. 按控制系统分类

（1）开环控制系统：控制系统简单，成本较低，但加工精度和稳定性较差。

（2）闭环控制系统：控制系统复杂，成本较高，但加工精度和稳定性较好。

（3）混合控制系统：结合开环和闭环控制系统的优点，适用于不同加工要求的零件。

3. 按功能分类

（1）单轴数控机床：只有一个轴可以运动的数控机床，如数控车床。

（2）多轴数控机床：有两个或两个以上轴可以运动的数控机床，如数控铣床、数控加工中心。

四、案例分析

1. 案例一：某企业生产的齿轮轴，由于加工精度要求较高，采用数控车床进行加工。在加工过程中，发现齿轮轴的径向跳动较大，影响了齿轮的装配精度。

分析：齿轮轴的径向跳动较大，可能是由于机床主轴轴承磨损、机床基础不稳固、刀具磨损等原因造成的。针对这些问题，可以采取以下措施：更换主轴轴承、加固机床基础、及时更换刀具等。

2. 案例二：某企业生产的复杂曲面零件，采用数控铣床进行加工。在加工过程中，发现零件表面出现划痕，影响了零件的表面质量。

分析：零件表面出现划痕，可能是由于刀具磨损、机床精度下降、加工参数设置不合理等原因造成的。针对这些问题，可以采取以下措施：及时更换刀具、提高机床精度、优化加工参数等。

3. 案例三：某企业生产的精密模具，采用数控磨床进行加工。在加工过程中，发现模具尺寸超差，影响了模具的精度。

分析：模具尺寸超差，可能是由于机床精度下降、加工参数设置不合理、测量工具误差等原因造成的。针对这些问题，可以采取以下措施：提高机床精度、优化加工参数、使用高精度测量工具等。

4. 案例四：某企业生产的复杂零件，采用数控加工中心进行加工。在加工过程中，发现加工效率较低，影响了生产进度。

分析：加工效率较低，可能是由于加工参数设置不合理、机床性能不足、操作人员技能水平较低等原因造成的。针对这些问题，可以采取以下措施：优化加工参数、提高机床性能、加强操作人员培训等。

5. 案例五：某企业生产的航空零件，采用数控加工设备进行加工。在加工过程中，发现零件表面出现裂纹，影响了零件的强度。

分析：零件表面出现裂纹，可能是由于加工应力过大、材料性能不足、冷却润滑不良等原因造成的。针对这些问题，可以采取以下措施：优化加工工艺、选用合适的材料、加强冷却润滑等。

五、常见问题问答

1. 问：数控加工设备有哪些优点？

答：数控加工设备具有加工精度高、加工效率高、自动化程度高、适应性强等优点。

2. 问：数控加工设备有哪些缺点？

答：数控加工设备成本较高、维护难度较大、对操作人员要求较高。

3. 问：数控加工设备的数控系统有哪些类型？

答：数控系统主要有开环控制系统、闭环控制系统、混合控制系统。

4. 问：数控加工设备的伺服系统有哪些类型？

答：伺服系统主要有步进电机伺服系统、交流伺服系统、直流伺服系统。

5. 问：数控加工设备的机械结构有哪些特点？

答：数控加工设备的机械结构具有精度高、刚性好、可靠性高等特点。