數控機床是采用數控技術對工作臺運動和切削加工過程進行控制的機床，是典型的機電一體化產品，是數控技術的較典型應用。

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、伺服驅動裝置、輔助控制裝置、檢測反饋裝置又合稱為數控系統(tǒng)。實際上，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，數控機床加工過程按數控加工程序的規(guī)定進行，數控加工程序是數控機床加工的一個重要環(huán)節(jié)，因此常將數控加工程序作為數控機床的一個組成部分。

機床本體是實現切削加工的主體，對加工過程起支撐作用。數控機床的精度、精度保持性、剛性、抗振性、低速運動平穩(wěn)性、熱穩(wěn)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：主運動部件、進給運動執(zhí)行部件如工作臺、拖板及其傳動部件以及床身、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，但傳動結構要求簡單，在精度、剛度、抗振性等方面要求，而且其傳動和變速系統(tǒng)要便于實現自動控制。

2.數控機床的工作原理

在數控機床上加工零件時，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，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。在數控機床加工過程中，數控裝置對數控加工程序進行編譯、運算和處理，輸出坐標控制指令到伺服驅動系統(tǒng)，順序邏輯控制指令到PLC，通過伺服驅動系統(tǒng)和PLC驅動機床刀架或工作臺按照數控加工程序規(guī)定的軌跡和工藝參數運動，從而加工出符合圖紙要求的零件。

數控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數控技術的不斷發(fā)展和應用的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)(汽車、輕工、等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，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、質量是制造技術的主體。高速、高精加工技術可地提，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。在轎車工業(yè)，年產30萬輛的生產節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備解決的問題之一；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、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料”掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，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軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具較佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發(fā)揮的效益。但過去因5軸聯動數控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發(fā)展。

當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此了復合主軸頭類型5軸聯動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、自動控制、自動檢測及機械等高的產物，是技術密集度及自動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，產品質量穩(wěn)定，且自動化程度，可減輕工人的體力勞動強度，提高了生產效率，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，還要看操作者在生產中能不能恰當、正確地使用。下面從操作者的角度來談一下數控機床使用中應注意的事項，以數控機床的優(yōu)點得以充分發(fā)揮。

1.提高操作人員的綜合素質

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要求是很高的。目前一個不可忽視的現象是數控機床的用戶越來越多，但機床的利用率卻不高，除了生產任務不飽滿外，還有一個關鍵的因素是操作人員素質不夠高，碰到一些問題不知如何處理，特別是新購機床，由于電子元器件的質量問題，以及運輸中受到的振動等因素影響，在正式投產3～6個月內數控系統(tǒng)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，這就要求使用者具有較高的素質，能冷靜對待問題，頭腦清醒，現場判斷，當然還應具有較扎實的數控基礎等。一般情況下，新購機床時機床廠家會為用戶提供技術培訓的機會，時間雖然不長，但他們的針對性，用戶應予以重視，所送人員應包括以后的機床操作者。操作人員綜合素質的提高不是一時二時的事，而要抓，在日后的使用中應不斷積累，還有一個值得一試的辦法是走訪一些同類機床的老用戶，他們有的實踐經驗，較有發(fā)言權，可請求他們的幫助，讓他們?yōu)椴僮髡哌M行的培訓，這是短時間內提高操作人員綜合素質較的辦法。

2.遵循正確的操作規(guī)

不管什么機床，它都有一套自己的操作規(guī)程。它既是操作人員的重要措施之一，也是設備、產品質量等的重要措施。使用者按照操作規(guī)程正確操作，如果機床在第 一次使用或長期沒有使用時，先使其空轉幾分鐘，使用中注意開機、關機的順序和注意事項，這些對初學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)造一個良好的使用環(huán)境

一般來說，數控機床的使用環(huán)境沒有什么苛刻要求，可放置于普通機床一樣的生產車間。話雖然這么說，但由于數控機床中含有大量的電子元件，它們較怕陽光直接照射，也怕潮濕和粉塵、振動等，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就已經注意了。對于使用者而言，主要是注意周圍環(huán)境的保護，比如說下雨天，就要注意不要將雨傘帶到生產現場，更換鞋子等。

4.盡可能提高機床的開動

如果它的開動率不高，這不但使用戶投入的資金不能起到產的作用，還有一個令人擔憂的問題是很可能因過保修期，設備發(fā)生故障需支付額外的維修費用，因為新購進的設備都有時間的保修期限，從以往的經驗來看，CNC設備在使用初期故障率相對來說往往大一些，用戶就應在這期間充分利用機床，使其薄弱環(huán)節(jié)盡早暴露出來，在保修期內得以解決。平常缺少生產任務，也不能空閑不用，這不是對設備的愛護，反而由于長期不用，可能由于受潮等原因加快電子元器件的變質或損壞。使用者要定期通電，每次空運行1小時左右，利用機床運行時的發(fā)熱量來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出現一些故障，此時操作者要冷靜對待，不可盲目處理，以免產生嚴重的后果，要注意保留現場，待維修人員來后如實說明故障前后的情況，并參與共同分析問題，盡早排除故障。故障若屬于操作原因，操作人員要及時吸取經驗，避免下次重復犯錯。