数控机床的基本构造和工作原理

数控机床的基本构造和工作原理随着工业化程度的提高，人们对于加工精度的要求也越来越高。

传统的手工加工早已无法满足要求，而数控机床的出现则极大地提高了加工精度和效率。

那么数控机床又是如何实现高精度加工的呢？
一、数控机床的基本构造
数控机床分为两个部分：数控系统和机床本体。

数控系统是数控机床的智能核心，也是实现数控加工的关键。

机床本体则是数控机床的身体，它由进给系统、主轴系统、刀具变换系统等构成。

1. 数控系统
数控系统涉及到计算机技术、电气技术、机械工程技术等多个领域，是数控机床的智能核心。

数控系统的主要功能是实现复杂的运动控制和刀具轨迹控制，从而实现高精度的加工。

数控系统通常由电子计算机、数控器、输入、输出设备等组成。

数控机床的进给系统、主轴系统和刀具变换系统均由数控系统控制。

根据所需加工的工艺要求，设定工件坐标系和工件加工程序，数控系统将加工程序转换为机床执行的运动坐标系，同时控制曲柄、伺服电机、精密滚珠丝杠等元件的动作，从而实现复杂的加工。

2. 机床本体
机床本体是数控机床的身体，它由进给系统、主轴系统、刀具变换系统等构成。

进给系统：进给系统主要由进给电机、滚珠丝杠、传动装置等组成。

它的主要功能是实现工件在各个方向上的移动，包括高速进给、低速进给和停放功能。

进给系统采用高精度的滚珠丝杠传动，这样能够在保证加工效率的同时保证加工精度。

主轴系统：主轴系统主要由主轴电机、主轴头、主轴箱等组成。

主轴电机可以通过数控系统控制其转速及转向，从而驱动切削刀具完成各种类型的加工操作。

主轴头则为不同类型的切削刀具提供固定的装夹和换刀机构。

主轴箱则位于床身内，保证主轴旋转的平稳和均匀。

刀具变换系统：刀具变换系统主要用于切换不同类型的切削刀具，它可以实现快速换刀，提高了生产效率。

刀具变换系统中通常包括刀库、刀架、刀杆等部分。

二、数控机床的工作原理
数控机床的工作原理可以简单地理解为：根据预先编好的加工程序，控制进给系统和主轴系统，使工件沿着预设的轨迹完成加工。

数控机床的数控系统采用标准数学模型表示工件表面的轮廓，以三维数学坐标系表示加工轨迹。

根据工件图样、切削力、刀具形状、切削速度等数据，数控系统进行加工计算，然后根据计算结果，通过高速进给系统控制工件在各个方向上的移动，通过主轴系统控制刀具的转速和转向，从而开始加工。

数控机床的进给系统可以实现高速进给、低速进给和停放。

高速进给主要用于机床在无切削的情况下，将刀具移动到加工起点。

低速进给是机床在进行切削的过程中，由数控系统控制的工件在不同方向上的移动速度，从而控制加工质量和加工效率。

停
放功能主要用于加工过程中，需要检查刀具及工件状态或清理加工区域时使用。

主轴系统通过数控系统控制主轴电机的转速和转向，从而控制切削刀具的转速和切削方向，完成各种类型的加工操作。

刀具变换系统可以实现快速换刀，提高加工效率。

刀具变换系统通常包括刀库、刀架和刀杆等部分。

在加工过程中，数控系统会根据加工轮廓及需要的不同切削条件，自动选择合适的切削参数和切削刀具。

总之，数控机床是机电一体化、高精度、高效率的现代化机器。

通过对进给系统、主轴系统和刀具变换系统的智能控制，能够实现各种类型的精密加工，从而满足不同行业的需求。