什么是数控
传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的，加工时用手摇动机械刀具切削金属，靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的。现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了，数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了。这就是我们说的“数控加工”。数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域，更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段。
“CNC”是英文Computerized Numerical Control（计算机数字化控制）的缩写。
数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等)，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器)，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。
这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。数控机床与普通机床加工零件的区别在于控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此，数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂要求精度高的零件
由于数控机床要按照程序来加工零件，编程人员编制好程序以后，输入到数控装置中来指挥机床工作。程序的输入是通过控制介质来的。
选用与安装
数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。合理选用数控车床，应遵循如下原则：
1.选用原则
1)前期准备
确定典型零件的工艺要求、加工工件的批量，拟定数控车床应具有的功能是做好前期准备，合理选用数控车床的前提条件
满足典型零件的工艺要求
典型零件的工艺要求主要是零件的结构尺寸、加工范围和精度要求。根据精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求来选择数控车床的控制精度。
根据可靠性来选择
可靠性是提高产品质量和生产效率的保证。数控机床的可靠性是指机床在规定条件下执行其功能时，长时间稳定运行而不出故障。即平均无故障时间长，即使出了故障，短时间内能恢复，重新投入使用。选择结构合理、制造精良，并已批量生产的机床。一般，用户越多，数控系统的可靠性越高。
2)机床附件及刀具选购
机床随机附件、备件及其供应能力、刀具，对已投产数控车床、车削中心来说是十分重要的。选择机床，需仔细考虑刀具和附件的配套性。
3)注重控制系统的同一性
生产厂家一般选择同一厂商的产品，至少应选购同一厂商的控制系统，这给维修工作带来极大的便利。教学单位，由于需要学生见多识广，选用不同的系统，配备各种仿真软件是明智的选择。
4)根据性能价格比来选择
做到功能、精度不闲置、不浪费，不要选择和自已需要无关的功能。
5)机床的防护
需要时，机床可配备全封闭或半封闭的防护装置、自动排屑装置。
在选择数控车床、车削中心时，应综合考虑上述各项原则。
2.安装方法
1)起吊和运输
机床的起吊和就位，应使用制造厂提供的专用起吊工具，不允许采用其他方法进行。不需要专用起吊工具，应采用钢丝绳按照说明书规定部位起吊和就位。
2)基础及位置
机床应安装在牢固的基础上，位置应远离振源；避免阳光照射和热幅射；放置在干燥的地方，避免潮湿和气流的影响。机床附近若有振源，在基础四周必须设置防振沟。
3)机床的安装
机床放置于基础上，应在自由状态下找平，然后将地脚螺栓均匀地锁紧。对于普通机床，水平仪读数不超过0.04/1000mm，对于高精度的机床，水平仪超过0.02／1000mm。在测量安装精度时，应在恒定温度下进行，测量工具需经一段定温时间后再使用。机床安装时应竭力避免使机床产生强迫变形的安装方法。机床安装时不应随便拆下机床的某些部件，部件的拆卸可能导致机床内应力的重要新分配，从而影响机床精度。
3.试运转前的准备
机床几何精度检验合格后，需要对整机进行清理。用浸有清洗剂的棉布或绸布，不得用棉纱或纱布。清洗掉机床出厂时为保护导轨面和加工面而涂的防锈油或防锈漆。清洗机床外表面上的灰尘。在各滑动面及工作面涂以机床规定使滑油。
仔细检查机床各部位是否按要求加了油，冷却箱中是否加足冷却液。机床液压站、自动间润滑装置的油是否到油位批示器规定的部位。
检查电气控制箱中各开关及元器件是否正常，各插装集成电路板是否到位。
通电启动集中润滑装轩，使各润滑部位及润滑油路中充满润滑油。做好机床各部件动作前的一切准备。
调试与验收
数控车床的验收应按国家颁布实行的《数控卧式车床制造与验收技术要求》进行，在验收过程中，如发生争执，应以国家有关标准为依据，通过协商解决。
1.开箱验收
按随机装箱单和合同中特定附件清单对箱内物品逐一核对检查。并做检查记录。有如下内容：
包装箱是否完好，机床外观有无明显损坏，是锈蚀、脱漆；
有无技术资料，是否齐全；
附件品种、规格、数量；
备件品种、规格、数量；
工具品种、规格、数量；
刀具〈刀片〉品种、规格、数量；
安装附件；
电气元器件品种、规格、数量；
2.开机试验
机床安装调试完成后，即通知制造厂派人调试机床。试验主要有如下：
1)各种手动试验
a.手动操作试验，试验手动操作的准确性。
b.点动试验
c.主轴变档试验
d.超程试验
2)功能试验
a.用按键、开关、人工操纵对机床进行功能试验。试验动作的灵活性、平稳性及功能的可靠性。
b.任选一种主轴转速做主轴启动、正转、反转、停止的连续试验。操作不少于7次
c.主轴高、中、低转速变换试验。转速的指令值与显示值允差为±5%。
d.任选一种进给量，在XZ轴全部行程上，连续做工作进给和快速进给试验。快速行程应大于1/2全行程。正反方和连续操作不少于7次。
e.在X、Z轴的全部行程上，做低、中、高进给量变换试验。转塔刀架进行各种转位夹紧试验。
f.液压、润滑、冷却系统做密封、润滑、冷却性试验，做到不渗漏。
g.卡盘做夹紧、松开、灵活性及可靠性试验。
h.主轴做正转、反转、停止及变换主轴转速试验。
i.转塔刀架进行正反方向转位试验。
j.进给机构做低中高进给量为快速进给变换试验。
k.试验进给坐标超程、手动数据输入、位置显示，回基准点，程序序号批示和检索、程序暂停、程序删除、址线插补、直线切削、锥度切削循环、螺纹切削循环、圆弧切削循环、刀具位置补偿、螺距补偿、间隙补偿等功能的可靠性、动作灵活性等。
3)空动转试验
a.主动动机构运转试验，在最高转速段不得少于1小时，主轴轴承的温度值不超过70℃，温升值不超过40℃；
b.连续空运转试验，其运动时间不少于8小时，每个循环时间不大于15分钟。每个循环终了停车，并模拟松卡工件动作，停车不超过一分钟，再继续运转。
4)负荷试验
用户准备好典型零件的图纸和毛坯，在制造厂调试人员指导下编程和输入程序，选择切削刀具和切削用量。负荷试验可按如下三步进行，粗车、重切削、精车。每一步又分单一切削和循环程序切削。每一次切削完成后检验零件已加工部位实际尺寸并与指令值进行比较，检验机床在负荷条件下的运行精度、即机床的综合加工精度，转塔刀架的转位精度。
3.验收
机床开箱验收，功能试验，空运转试验、负荷试验完成后，加工出合格产品，即可办理验收移交手续。如有问题，制造厂应负责解决。
使用条件
数控车床的正常使用必须满足如下条件，机床所处位置的电源电压波动小，环境温度低于30摄示度，相对温度小于80%。
1.机床位置环境要求
机床的位置应远离振源、应避免阳光直接照射和热辐射的影响，避免潮湿和气流的影响。如机床附近有振源，则机床四周应设置防振沟。否则将直接影响机床的加工精度及稳定性，将使电子元件接触不良，发生故障，影响机床的可靠性。
2.电源要求
一般数控车床安装在机加工车间，不仅环境温度变化大，使用条件差，而且各种机电设备多，致使电网波动大。因此，安装数控车床的位置，需要电源电压有严格控制。电源电压波动必须在允许范围内，并且保持相对稳定。否则会影响数控系统的正常工作。
3.温度条件
数控车床的环境温度低于30摄示度，相对温度小于80%。一般来说，数控电控箱内部设有排风扇或冷风机，以保持电子元件，特别是中央处理器工作温度恒定或温度差变化很小。过高的温度和湿度将导致控制系统元件寿命降低，并导致故障增多。温度和湿度的增高，灰尘增多会在集成电路板产生粘结，并导致短路。
4.按说明书的规定使用
机床用户在使用机床时，不允许随意改变控制系统内制造厂设定的参数。这些参数的设定直接关系到机床各部件动态特征。只有间隙补偿参数数值可根据实际情况予以调整。
用户不能随意更换机床附件，如使用超出说明书规定的液压卡盘。制造厂在设置附件时，充分考虑各项环节参数的匹配。盲目更换造成各项环节参数的不匹配，甚至造成估计不到的事故。
使用液压卡盘、液压刀架、液压尾座、液压油缸的压力，都应在许用应力范围内，不允许任意提高。
基本组成
数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。
数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。
立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件车削加工。
卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。
卧式数控车床按功能可进一步分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。
(1)经济型数控车床：采用步进电动机和单片机对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的简易型数控车床。成本较低，自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。
(2)普通数控车床：根据车削加工要求在结构上进行专门设计，配备通用数控系统而形成的数控车床。数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即x轴和z轴。
(3)车削加工中心：在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的机床还带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，联动控制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。
2.液压卡盘和液压尾架
液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件，对一般回转类零件可采用普通液压卡盘；对零件被夹持部位不是圆柱形的零件，则需要采用专用卡盘；用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。
对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件，需要采用安装在液压尾架上的活顶尖对零件尾端进行支撑，才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾架。
3.数控车床的刀架
数控车床可以配备两种刀架：
(1)专用刀架由车床生产厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低，但缺乏通用性。
(2)通用刀架根据一定的通用标准(如VDI，德国工程师协会)而生产的刀架，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。
4.铣削动力头
数控车床刀架上安装铣削动力头后可以大大扩展数控车床的加工能力。如：利用铣削动力头进行轴向钻孔和铣削轴向槽。
5.数控车床的刀具
在数控车床或车削加工中心上车削零件时，应根据车床的刀架结构和可以安装刀具的数量，合理、科学地安排刀具在刀架上的位置，并注意避免刀具在静止和工作时，刀具与机床、刀具与工件以及刀具相互之间的干涉现象。
工艺与工装
数控车床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。
1.合理选择切削用量
对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。
切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。
进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。
用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。
最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。
然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。
2.合理选择刀具
1)粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。
2)精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。
3)为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。
3.合理选择夹具
1)尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具；
2)零件定位基准重合，以减少定位误差。
4.确定加工路线
加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。
1)应能保证加工精度和表面粗糙要求；
2)应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。
5.加工路线与加工余量的联系
目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。
6.夹具安装要点
目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，如图1。液压卡盘夹紧要点如下：首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。
刀具上的修光刃指的是在刀具刀刃后面副偏角方向磨出的一小段与刀尖平行的刀刃主要用于刀刃切削后进行一次二次切削相当于精加工过程去处毛刺等伤痕目的是提高工件的表面粗糙度多应用于进行精加工的刀具上
程序构成
一、主程序和子程序
1、主程序
程序分为主程序和子程序，通常CNC系统按主程序指令运行，但在主程序中遇见调用子程序的情形时，则CNC系统将按子程序的指令运行，在子程序调用结束后控制权重新交给主程序。
CNC存储区内可存l25个主程序和子程序。程序开始的程序号用EIA标准代码O地址指令。
2、子程序
在程序中有一些顺序固定或反复出现的加工图形，把这些作为子程序，预先写人到存储器中，可大大简化程序。
子程序和主程序必须存在同一个文件中，调出的子程序可以再调用另一个子程序，我们将主程序调用子程序称为一重子程序调用，子程序调用子程序称为多重调用。
一个子程序可被多次调用，用一次调用指令可以重复999次调用。
l)子程序的编制
在子程序的开始为O地址指定的程序号、子程序中最后结束子程序指令M99，为一单独程序段。
2)子程序的执行
子程序是由主程序或上层子程序调山并执行的。
子程序调用指令如下：
M98 P ****Lxxxx
调用子程序指令子程序号子程序调用次数
子程序调用次数的默认值为1
(例l);M98PL002L5 %1002号子程序被连续调用5次
M98指令可与刀具移动指令放于同一程序段中。
[注1]子程序和主程序必须存在同一个文件中
[注2]子程序名和主程序名不得相同。
[注3]M98,M99信号不愉出到机床处，
[注4]当找不到p地址指定的子程序号时报警。
[注5]在MDI下使用M98P****调用指定的子程序是无效的。
二、文件名
CNG装置可以装人许多程序文件，以磁盘文件的方式读写。文件名格式为(有别于DOS的其他文件名):
%XXXX(地址O后面必须有四位数字)
程序以程序号开始，以M叩或M的结束。
程序号格式为%XxXx;(地址O后面必须有四位数字)
M02表示主程序结束。
M99表示子程序结束，并返回到主程序中。
三、顺序号和程序段
程序是由多条指令组成，每一条指令都称为程序段(占一行)。
程序段之间应用符号隔开，本说明书规定每个程序段的末尾以“;”作为程序段的结束，构成程序段的要素是程序字，程序字由地址及其后续的数值构成。
[注1]程序段中字符数没有限制.
[注2]ISO代码中程序段结束符号为LF
EIA代码中程序段结束符号为CRo
程序顺序号由N指明，范围为1—9999，顺序号是任意给定的，可以不连续可以在所有的程序段中都指定顺序号，也可只在必要的程序段指明顺序号
四、字和地址
程序段由字组成，而字由地址和地址后带符号的数字构成，如下所示：
X-----------------------------1000
[地址数字]字
地址是大写字母A到2中的一个，它规定了其后数字的意义，以下是本系统使用的各个地址的含义和指令值范围。
这些字组合在一起就形成了一个程序段，如下例所示：
M10，Xl00，Z200，M03
注1NC装置所引起的限制和机床的限制是二个完全不同的概念，例如NC装置X轴的移动量可以指令约l0m(m米为单位时)但实际机床的X轴行程可能只有2m，进给速度也是如此，作为NC装置可以进给速度控制到15m/分，但实际的机床就要限制到3m/分，因而，当编程序时，应将系统说明书与机床说明书熟悉，在很好理解的基础上。
注2每转进给速度是根据主抽转速而转换成每分钟进给量后按每分钟进给量执行的。
