數控機床是采用數控技術(shù)對工作臺運動(dòng)和切削加工過(guò)程進(jìn)行控制的機床，是典型的機電一體化產(chǎn)品，是數控技術(shù)的較典型應用。
1.數控機床的組成
典型數控機床的組成。數控機床主要由零件加工程序、輸入裝置、數控裝置、伺服驅動(dòng)裝置、輔助控制裝置、檢測反饋裝置、機床本體等七部分組成，其中數控裝置、伺服驅動(dòng)裝置、輔助控制裝置、檢測反饋裝置又合稱(chēng)為數控系統。實(shí)際上，零件加工程序并非數控機床的物理組成部分，但從邏輯上講，數控機床加工過(guò)程按數控加工程序的規定進(jìn)行，數控加工程序是數控機床加工的一個(gè)重要環(huán)節，因此常將數控加工程序作為數控機床的一個(gè)組成部分。
機床本體是實(shí)現切削加工的主體，對加工過(guò)程起支撐作用。數控機床的精度、精度保持性、剛性、抗振性、低速運動(dòng)平穩性、熱穩定性等主要性能均取決于機床本體。數控機床的機械部件包括：主運動(dòng)部件、進(jìn)給運動(dòng)執行部件如工作臺、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、潤滑、轉位和夾緊等輔助裝置。對于加工中心類(lèi)的數控機床，還有存放刀具的刀庫、刀具交換裝置等部件。數控機床的機械部件的組成與普通機床相似，但傳動(dòng)結構要求簡(jiǎn)單，在精度、剛度、抗振性等方面要求，而且其傳動(dòng)和變速系統要便于實(shí)現自動(dòng)控制。
2.數控機床的工作原理
在數控機床上加工零件時(shí)，首先根據零件圖樣的要求，結合所采用的數控機床的功能、性能和特點(diǎn)，確定合理的加工工藝，編制相應的數控加工程序，并采用適當的方式將程序輸入到數控裝置。在數控
機床加工過(guò)程中，數控裝置對數控加工程序進(jìn)行編譯、運算和處理，輸出坐標控制指令到伺服驅動(dòng)系統，順序邏輯控制指令到PLC，通過(guò)伺服驅動(dòng)系統和PLC驅動(dòng)機床刀架或工作臺按照數控加工程序規定的軌跡和工藝參數運動(dòng)，從而加工出符合圖紙要求的零件。
數控技術(shù)的應用不但給傳統制造業(yè)帶來(lái)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(zhù)數控技術(shù)的不斷發(fā)展和應用的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)(汽車(chē)、輕工、等)的發(fā)展起著(zhù)越來(lái)越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數字化已是現代發(fā)展的大趨勢。
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)競爭能力。在轎車(chē)工業(yè)，年產(chǎn)30萬(wàn)輛的生產(chǎn)節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車(chē)裝備解決的問(wèn)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，才能對這些筋、壁進(jìn)行加工。近來(lái)采用大型整體鋁合金坯料”掏空”的方法來(lái)制造機翼、機身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結方式拼裝，使構件的強度、剛度和性提高。這些都對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。一般認為，1臺5軸聯(lián)動(dòng)機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動(dòng)機床，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(guò)去因5軸聯(lián)動(dòng)數控系統、主機結構復雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數控機床高出數倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機床的發(fā)展。
當前由于電主軸的出現，使得實(shí)現5軸聯(lián)動(dòng)加工的復合主軸頭結構大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價(jià)格差距縮小。因此了復合主軸頭類(lèi)型5軸聯(lián)動(dòng)機床和復合加工機床(含5面加工機床)的發(fā)展。
數控機床是綜合應用計算機、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測及機械等高的產(chǎn)物，是技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的典型機電一體化加工設備。它與普通機床相比，不僅零件加工，產(chǎn)品質(zhì)量穩定，且自動(dòng)化程度，可減輕工人的體力勞動(dòng)強度，提高了生產(chǎn)效率，還可完成普通機床難以完成或根本不能加工的復雜曲面的零件加工，因而數控機床在機械制造業(yè)中的地位愈來(lái)愈顯得重要。但我們要清醒地認識到，能否達到數控機床以上所述的優(yōu)點(diǎn)，還要看操作者在生產(chǎn)中能不能恰當、正確地使用。下面從操作者的角度來(lái)談一下數控機床使用中應注意的事項，以數控機床的優(yōu)點(diǎn)得以充分發(fā)揮。
1.提高操作人員的綜合素質(zhì)
數控機床的使用比使用普通機床的難度要大，因為數控機床是典型的機電一體化產(chǎn)品，它牽涉的知識面較寬，即操作者應具、電、液、氣等更寬廣的知識，因此對操作人員提出的素質(zhì)要求是很高的。目前一個(gè)不可忽視的現象是數控機床的用戶(hù)越來(lái)越多，但機床的利用率卻不高，除了生產(chǎn)任務(wù)不飽滿(mǎn)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(wèn)題不知如何處理，特別是新購機床，由于電子元器件的質(zhì)量問(wèn)題，以及運輸中受到的振動(dòng)等因素影響，在正式投產(chǎn)3～6個(gè)月內數控系統出現一些故障現象，往往在維修手冊中是查不到的，也可能以前遇到過(guò)，這就要求使用者具有較高的素質(zhì)，能冷靜對待問(wèn)題，頭腦清醒，現場(chǎng)判斷，當然還應具有較扎實(shí)的數控基礎等。一般情況下，新購機床時(shí)機床廠(chǎng)家會(huì )為用戶(hù)提供技術(shù)培訓的機會(huì )，時(shí)間雖然不長(cháng)，但他們的針對性，用戶(hù)應予以重視，所送人員應包括以后的機床操作者。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，在日后的使用中應不斷積累，還有一個(gè)值得一試的辦法是走訪(fǎng)一些同類(lèi)機床的老用戶(hù)，他們有的實(shí)踐經(jīng)驗，較有發(fā)言權，可請求他們的幫助，讓他們?yōu)椴僮髡哌M(jìn)行的培訓，這是短時(shí)間內提高操作人員綜合素質(zhì)較的辦法。
2.遵循正確的操作規
不管什么機床，它都有一套自己的操作規程。它既是操作人員的重要措施之一，也是設備、產(chǎn)品質(zhì)量等的重要措施。使用者按照操作規程正確操作，如果機床在第 一次使用或長(cháng)期沒(méi)有使用時(shí)，先使其空轉幾分鐘，使用中注意開(kāi)機、關(guān)機的順序和注意事項，這些對初學(xué)者尤其應引起足夠重視，因為他們缺乏相應的操作培訓，往往在這方面容易犯錯。
3.創(chuàng )造一個(gè)良好的使用環(huán)境
一般來(lái)說(shuō)，數控機床的使用環(huán)境沒(méi)有什么苛刻要求，可放置于普通機床一樣的生產(chǎn)車(chē)間。話(huà)雖然這么說(shuō)，但由于數控機床中含有大量的電子元件，它們較怕陽(yáng)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，引起機床運行不正常，這些一般在安裝機床時(shí)就已經(jīng)注意了。對于使用者而言，主要是注意周?chē)h(huán)境的保護，比如說(shuō)下雨天，就要注意不要將雨傘帶到生產(chǎn)現場(chǎng)，更換鞋子等。
4.盡可能提高機床的開(kāi)動(dòng)
如果它的開(kāi)動(dòng)率不高，這不但使用戶(hù)投入的資金不能起到產(chǎn)的作用，還有一個(gè)令人擔憂(yōu)的問(wèn)題是很可能因過(guò)保修期，設備發(fā)生故障需支付額外的維修費用，因為新購進(jìn)的設備都有時(shí)間的保修期限，從以往的經(jīng)驗來(lái)看，CNC設備在使用初期故障率相對來(lái)說(shuō)往往大一些，用戶(hù)就應在這期間充分利用機床，使其薄弱環(huán)節盡早暴露出來(lái)，在保修期內得以解決。平常缺少生產(chǎn)任務(wù)，也不能空閑不用，這不是對設備的愛(ài)護，反而由于長(cháng)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，每次空運行1小時(shí)左右，利用機床運行時(shí)的發(fā)熱量來(lái)去除或降低機內的濕度。
5.冷靜對待機床故障
機床在使用中不可避免地會(huì )出現一些故障，此時(shí)操作者要冷靜對待，不可盲目處理，以免產(chǎn)生嚴重的后果，要注意保留現場(chǎng)，待維修人員來(lái)后如實(shí)說(shuō)明故障前后的情況，并參與共同分析問(wèn)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，避免下次重復犯錯。
