CNC 机床基础简要指南

什么是数控机床？

CNC 机床是一种数控机床，具有机载计算机的附加功能。计算机被称为机器控制单元 (MCU)。生产零件所需的数值数据以程序的形式提供给机器。该程序被翻译成适当的电信号，以输入到运行机器的电机中。

机架床身是数控机床的机械结构，还由主传动系统、进给传动系统、床身、工作台及辅助运动装置、液压和气动系统、润滑系统、冷却装置、排屑、保护系统和其他部件。但为了适应数控化的要求，充分发挥机床的性能，在整体布局、外观、传动系统结构、刀具系统和操作性能等方面都发生了很大的变化。数控机床的机械部分包括床身、箱体、立柱、导轨、工作台、主轴、进给机构、换刀机构。

数控机床如何工作？

数控机床是利用计算机来实现数字程序控制的技术。该技术是利用计算机根据预先存储的控制程序，执行设备运动轨迹和外围设备操作的时序逻辑控制功能。由于用计算机代替了原来由硬件逻辑电路组成的数控装置，输入操作指令的存储、处理、计算、逻辑判断等控制功能可以由计算机软件实现，由计算机软件产生的微指令。处理可以传输。将电机或液压执行器驱动至伺服驱动装置，带动数控机床运行。

为了运行数控机床，您可以通过以下步骤：

步骤一、根据被加工零件的图纸和工艺计划，使用规定的代码和程序格式，将刀具的运动轨迹、加工工艺、工艺参数、切削量等编写成可编辑的指令表。由数控系统识别，即编写加工程序。

步骤二、将编制好的加工程序输入数控装置。

步骤3、数控装置对输入的程序（代码）进行解码处理，并向各坐标轴的伺服驱动装置和辅助功能控制装置发出相应的控制信号，控制机床各部分的运动。

第四步，在运动过程中，数控系统需要随时检测数控机床坐标轴位置、行程开关状态等，并与程序要求进行比较，确定下一步动作直到加工出合格的零件。

第五步，操作人员可以随时观察和检查数控机床的加工情况和工作状态。必要时需要对数控机床动作和加工程序进行调整，以保证机床安全可靠运行。

笛卡尔坐标系

几乎所有可以在常规机床上生产的东西都可以在计算机数控机床上生产，具有许多优点。用于生产产品的机床运动有两种基本类型：点对点（直线运动）和连续路径（轮廓运动）。

笛卡尔坐标系或直角坐标系是由法国数学家和哲学家勒内·笛卡尔设计的。有了这个系统，任何特定的点都可以从沿三个垂直轴的任何其他点用数学术语来描述。这个概念非常适合机床，因为它们的结构通常基于三个运动轴（X、Y、Z）加上一个旋转轴。在平面立式铣床上，X轴是工作台的水平运动（向右或向左），Y轴是工作台的横向运动（靠近或远离立柱），Z轴是工作台的垂直运动膝盖或纺锤体。 CNC 系统在很大程度上依赖于直角坐标的使用，因为程序员可以精确定位工作中的每个点。当点位于工件上时，使用两条直线相交，一条垂直，一条水平。这些线必须相互成直角，它们相交的点称为原点或零点（图1）

图1 相交线形成直角并建立零点。

图2 CNC使用的三维坐标平面（轴）

三维坐标平面如图 2 所示。X 和 Y 平面（轴）是水平的，代表水平机床工作台运动。 Z 平面或轴表示垂直刀具运动。加号 (+) 和减号 (-) 表示从零点（原点）沿运动轴的方向。 XY 轴交叉时形成的四个象限按逆时针方向编号（图 3）。位于象限 1 的所有位置都是正 (X+) 和正 (Y+)。在第二象限中，所有位置都是负 X (X-) 和正 (Y+)。在第三象限中，所有位置都是负 X (X-) 和负 (Y-)。在第四象限中，所有位置都是正 X (X+) 和负 Y (Y-)。

图3 X、Y轴交叉时形成的象限用于从X/Y零点或原点精确定位点。

在图 3 中，点 A 将位于 Y 轴右侧 2 个单位和 X 轴上方 2 个单位处。假设每个单位等于 1.000。点 A 的位置将是 X + 2.000 和 Y + 2.000。对于 B 点，位置将是 X + 1.000 和 Y - 2.000。在 CNC 编程中，没有必要指示正 (+) 值，因为这些是假定的。但是，必须指明负 (-) 值。例如，A 和 B 的位置将表示如下：

A X2.000 Y2.000

B X1.000 Y-2.000

计算机系统连接到由传感器和电气驱动器组成的机器。程序控制机床轴的运动。

最常见的数控机床类型有哪些？

早期的机床设计为操作员在操作控制装置时站在机器前。不再需要这种设计，因为在 CNC 中操作员不再控制机床运动。在传统机床上，只有大约 20% 的时间花在去除材料上。随着电子控制装置的加入，去除金属所花费的实际时间增加到 80% 甚至更高。它还减少了将刀具带到每个加工位置所需的时间。

有 10 种最常见的 CNC 机床类型存在于各个行业。

1. 数控铣床（CNC Mills）

2. CNC Router Machines (CNC Routers)

3. 数控激光机（激光切割机、激光雕刻机、激光焊机）

4. 数控车床（CNC Lathes）

5. 数控钻床（CNC Drills）

6. 数控镗床

7. 数控磨床（CNC磨床）

8. 放电加工机（EDM）

9. 数控等离子切割机（CNC Plasma Cutters）

10. 3D打印机