数控机床的进给运动控制技术

1.数字控制技术

数控（Numerical Control，NC），GB/T 8129—1997定义为：“用数值数据的控制装置，在运行过程中，不断地引入数值数据，从而对某一生产过程实现自动控制。”由于现代数控机床都用计算机来进行控制，所以一般称为计算机数控（Computerized Numerical Control，CNC）。

数控技术的应用，使数控机床成为一种技术密集度和自动化程度很高的机电一体化加工设备。它综合地应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术等先进技术，涉及电力、电子、机械、控制等多个领域，是现代制造技术的基础。

数控机床中的数控技术，是按行业规范的数字和文字编码方式，把各种机械位移、速度、加速度参数及和加工有关的辅助功能，如主轴起停、自动更换刀具、切削液自动开启和停止及动作，用数字、文字符号表示出来，由专门的数控系统识别并处理这些符号，将其变成电信号，由这些电信号利用电气部件及电动机，驱动机床自动地实现预计的机械动作，从而完成加工任务。

数控机床是用数控系统装备起来的“工作母机”。

对进给运动进行控制是数控机床的核心技术之一，按运动方式来分，数控机床可分为点位控制、点位直线控制、轮廓控制三种类型。

（1）点位控制数控机床 点位控制是指数控系统只控制刀具或工作台从一点移至另一点的准确定位，然后进行定点加工，而点与点之间的路径不需控制。采用这类控制的数控机床有数控钻床、数控镗床等。

（2）点位直线控制数控机床 点位直线控制是指数控系统除控制直线轨迹的起点和终点的准确定位外，还要控制在这两点之间以指定的进给速度进行直线切削。采用这类控制的数控机床有数控铣床、数控车床和数控磨床等。

（3）轮廓控制数控机床 轮廓控制数控机床能够连续控制两个或两个以上坐标方向的联合运动。为了使刀具按规定的轨迹加工工件的曲线轮廓，数控装置具有插补运算功能，可使刀具的运动轨迹在允许的误差范围内逼近规定的轮廓曲线，并协调各坐标方向的运动速度，以便在切削过程中始终保持规定的进给速度。采用这类控制的数控机床有数控车床、数控铣床、数控磨床和加工中心等。

数控系统控制几个坐标轴按需要的函数关系同时协调运动，称为坐标联动。按照联动轴数，数控机床有两轴联动、两轴半联动、三轴联动和多坐标联动之分。普通数控车床一般为两轴联动。

2.数控加工技术

数控机床是一种自动化程度很高的加工设备。但是，自动化程度再高的设备也是要由操作者来为它做准备工作，这就涉及数控加工技术。(www.xing528.com)

数控加工技术，就是指运用数控机床对零件进行加工过程中所涉及的各种技术。数控机床与通用机床加工在基本的加工机理上是一致的，但在具体的加工方法即工艺上有其自身所独有的特点，这主要体现在因控制机床动作方式的不同上面。由于数控机床高自动化的特点，普通机床中诸如主轴的启动、停止、主轴转速的调整、切削用量的改变、走刀路径的确定等内容，已不能由操作者按经验在加工过程中进行自行确定，而必须由专门的程序人员，按数控系统所规定的指令格式，根据工件的材料、所使用的刀具等客观对象，把被加工零件的工艺过程、工艺参数以程序的形式传输给机床的数控系统，由数控系统指挥机床的相关执行机构，协调地完成各种运动。

图1-4是数控机床加工过程框图。数控加工过程一般包括：

（1）加工准备 数控加工的准备过程复杂，内容繁多，包括对零件的结构认识，工艺分析，工艺方案的制订，加工程序编制，选用工装、辅具及其使用方法等。

（2）调整工作 调整工作主要包括刀具命名、调入刀库中的刀具、工件安装、对刀、机床各部位状态设定等多项工作内容。

（3）程序调试 程序调试主要是对程序本身的语法问题、逻辑关系及设计合理性进行检验和调整。

图1-4 数控机床加工过程框图

（4）试切加工 试切加工是对零件加工设计方案进行动态下的考察与验证。

（5）加工和检测 试切成功后方可对零件进行正式加工，并对加工后的零件进行检测。

加工准备、调整工作、程序调试时，机床都属待机状态。为提高工作效率，希望待机时间越短越好，有利于机床合理使用。

从上述过程中可以看出，数控加工技术除包括刀具、夹具等基本内容外，还包括编程技术，而程序编制又是综合各种加工工艺和工装刀具的结果，所以了解和掌握数控机床的性能和特点，运用好数控加工技术是使用好数控机床的关键。