本項(xiàng)目主要對(duì)數(shù)控機(jī)床的主要部件及其功用加以闡述，使學(xué)習(xí)者對(duì)數(shù)控機(jī)床作進(jìn)一步了解，為下一步熟悉各種數(shù)控機(jī)床并具備操作技能打好機(jī)床結(jié)構(gòu)方面的基礎(chǔ)。
項(xiàng)目一 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系
一、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的作用
數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系是為了確定工件在機(jī)床中的位置，機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件特殊位置及運(yùn)動(dòng)范圍，即描述機(jī)床運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息而建立的幾何坐標(biāo)系。通過(guò)機(jī)床坐標(biāo)系的建立，可確定機(jī)床位置關(guān)系，獲得所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。
二、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系確定依據(jù)
數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的確定依據(jù)為國(guó)際上統(tǒng)一的ISO841標(biāo)準(zhǔn)。
三、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系確定方法
1、假設(shè)：工件固定，刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)。
2、標(biāo)準(zhǔn)：右手笛卡兒直角坐標(biāo)系——拇指為 X 向，食指為 Y 向，中指為 Z 向。如圖 2-11 所示。
3、順序：先 Z 軸，再 X 軸，最后 Y 軸。
Z 軸——機(jī)床主軸；
X 軸——裝夾平面內(nèi)的水平向；
Y 軸——由右手笛卡兒直角坐標(biāo)系確定。
4、方向：退刀即遠(yuǎn)離工件方向?yàn)檎较颉Ｈ鐖D 2-12 、 2-13 所示。
圍繞X、Y、Z各軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及其正方向+A、+B、+C分別用其正方向右手定則判定。直角坐標(biāo)系X、Y、Z 又稱(chēng)主坐標(biāo)系或第一坐標(biāo)系，如有第二組坐標(biāo)系和第三組坐標(biāo)系平行于 X、Y、Z，則分別指定為U、V、W和 P、Q、R。
四、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)
數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)是指機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定的點(diǎn)，它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已經(jīng)確定下來(lái)了，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行運(yùn)動(dòng)加工的基準(zhǔn)參考點(diǎn)，一般取在機(jī)床運(yùn)動(dòng)方向的最遠(yuǎn)點(diǎn)。
項(xiàng)目二 數(shù)控系統(tǒng)
一、數(shù)控系統(tǒng)的組成與作用
1、數(shù)控系統(tǒng)的組成
計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng) CNC 系統(tǒng)）由程序、輸入輸出設(shè)備、CNC 裝置、可編程控制器（ PLC ）、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等組成，如圖 2-14 為 CNC 系統(tǒng)組成框圖。
2、數(shù)控系統(tǒng)的作用
數(shù)控系統(tǒng)接受按零件加工順序記載機(jī)床加工所需的各種信息，并將加工零件圖上的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算、處理，然后發(fā)出控制命令，使刀具實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成零件加工過(guò)程。
二、數(shù)控系統(tǒng)工作過(guò)程
如圖 2-15 所示（圖中的虛線框?yàn)镃NC單元），一個(gè)零件程序的執(zhí)行首先要輸入CNC中，經(jīng)過(guò)譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)、位置控制，由伺服系統(tǒng)執(zhí)行CNC輸出的指令以驅(qū)動(dòng)機(jī)床完成加工。
CNC系統(tǒng)的主要工作包括以下內(nèi)容 ：
1、輸入
零件程序及控制參數(shù)、補(bǔ)償量等數(shù)據(jù)的輸入，可采用光電閱讀機(jī)、鍵盤(pán)、磁盤(pán)、連接上級(jí)計(jì)算機(jī)的DNC 接口、網(wǎng)絡(luò)等多種形式。CNC裝置在輸入過(guò)程中通常還要完成無(wú)效碼刪除、代碼校驗(yàn)和代碼轉(zhuǎn)換等工作。
2、譯碼
不論系統(tǒng)工作在MDI方式還是存儲(chǔ)器方式，都是將零件程序以一個(gè)程序段為單位進(jìn)行處理，把其中的各種零件輪廓信息(如起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線或圓弧等)、加工速度信息(F 代碼)和其他輔助信息(M、S、T代碼等)按照一定的語(yǔ)法規(guī)則解釋成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專(zhuān)用單元。在譯碼過(guò)程中，還要完成對(duì)程序段的語(yǔ)法檢查，若發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤便立即報(bào)警。
3、刀具補(bǔ)償
刀具補(bǔ)償包括刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。通常CNC裝置的零件程序以零件輪廓軌跡編程，刀具補(bǔ)償作用是把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。目前在比較好的CNC裝置中，刀具補(bǔ)償?shù)墓ぜ€包括程序段之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)接和過(guò)切削判別，這就是所謂的C刀具補(bǔ)償。
4、進(jìn)給速度處理
編程所給的刀具移動(dòng)速度，是在各坐標(biāo)的合成方向上的速度。速度處理首先要做的工作是根據(jù)合成速度來(lái)計(jì)算各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的分速度。在有些CNC裝置中，對(duì)于機(jī)床允許的最低速度和最高速度的限制、軟件的自動(dòng)加減速等也在這里處理。
5、插補(bǔ)
插補(bǔ)的任務(wù)是在一條給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上進(jìn)行“ 數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化 ”。插補(bǔ)程序在每個(gè)插補(bǔ)周期運(yùn)行一次，在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)，根據(jù)指令進(jìn)給速度計(jì)算出一個(gè)微小的直線數(shù)據(jù)段。通常，經(jīng)過(guò)若干次插補(bǔ)周期后 ，插補(bǔ)加工完一個(gè)程序段軌跡，即完成從程序段起點(diǎn)到終點(diǎn)的“數(shù)據(jù)點(diǎn)密化”工作。
6、位置控制
位置控制處在伺服回路的位置環(huán)上， 這部分工作可以由軟件實(shí)現(xiàn)， 也可以由硬件完成。它的主要任務(wù)是在每個(gè)采樣周期內(nèi)，將理論位置與實(shí)際反饋位置相比較， 用其差值去控制伺服電動(dòng)機(jī)。在位置控制中通常還要完成位置回路的增益調(diào)整、各坐標(biāo)方向的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償，以提高機(jī)床的定位精度。
7、I/0 處理
I/O 處理主要處理CNC裝置面板開(kāi)關(guān)信號(hào)，機(jī)床電氣信號(hào)的輸入、輸出和控制(如換刀、換擋、冷卻等) 。
8、顯示
CNC裝置的顯示主要為操作者提供方便，通常用于零件程序的顯示、參數(shù)顯示、刀具位置顯示、機(jī)床狀態(tài)顯示、報(bào)警顯示等。有些CNC裝置中還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)圖形顯示。
9、診斷
對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的不正常情況進(jìn)行檢查、定位，包括聯(lián)機(jī)診斷和脫機(jī)診斷。
三、數(shù)控系統(tǒng)要求、類(lèi)型及性能評(píng)價(jià)指標(biāo)
1、對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求
（ 1 ）高效 要求數(shù)控系統(tǒng)有較高的工作速度，能迅速進(jìn)行復(fù)雜信息、數(shù)據(jù)的處理與計(jì)算，以適應(yīng)數(shù)控加工高效要求。
（ 2 ）穩(wěn)定性 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)有穩(wěn)定的工作過(guò)程，使數(shù)據(jù)處理、運(yùn)算正確無(wú)誤，從而保證數(shù)控加工正常而高精度。
（ 3 ）可靠性 數(shù)控系統(tǒng)的工作應(yīng)有高的可靠性，使其長(zhǎng)時(shí)期連續(xù)工作而不出現(xiàn)故障。
（ 4 ）開(kāi)放性 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具有良好開(kāi)放性，使其功能的修改、擴(kuò)充、適應(yīng)性，即功能的開(kāi)發(fā)與升級(jí)能方便地實(shí)現(xiàn)。
2、數(shù)控系統(tǒng)類(lèi)型
數(shù)控系統(tǒng)從其發(fā)展階段來(lái)看，可分為兩種類(lèi)型：以電子管、晶體管、集成電路為特征的硬線連接數(shù)控系統(tǒng)，即NC系統(tǒng)；
以小型計(jì)算機(jī)、微處理器、工控PC機(jī)為特征的軟件數(shù)控系統(tǒng)，即CNC系統(tǒng)，現(xiàn)今使用的均為CNC系統(tǒng)。
3、數(shù)控系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)
數(shù)控系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)是指數(shù)控系統(tǒng)的主要參數(shù)、功能指標(biāo)及關(guān)鍵部件的功能水平等方面，可參見(jiàn)表 2-2 。
四、常見(jiàn)數(shù)控系統(tǒng)
數(shù)控機(jī)床配置的數(shù)控系統(tǒng)不同，其功能和性能也有很大差異。就目前應(yīng)用來(lái)看，F(xiàn)ANUC(日本)、SIEMENS(德國(guó))、FAGOR(西班牙)、HEIDENHAIN(德國(guó))、MITSUBISHI(日本)等公司的數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品 ， 在數(shù)控機(jī)床行業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位；我國(guó)數(shù)控產(chǎn)品以華中數(shù)控、航天數(shù)控為代表，也已將高性能數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。
項(xiàng)目三 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)
一、主傳動(dòng)系統(tǒng)作用
數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的作用就是產(chǎn)生不同的主軸切削速度以滿(mǎn)足不同的加工條件要求。
二、對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求
1、有較寬的調(diào)速范圍
可增加數(shù)控機(jī)床加工適應(yīng)性，便于選擇合理切削速度使切削過(guò)程始終處于最佳狀態(tài)。
2、有足夠的功率和扭矩
使數(shù)控加工方便實(shí)現(xiàn)低速時(shí)大扭矩，高速時(shí)恒功率，以保證加工高效率。
3、有足夠的傳動(dòng)精度
各零部件應(yīng)具有足夠精度、剛度、抗振性，使主軸運(yùn)動(dòng)高精度，從而保證數(shù)控加工高精度。
4、噪聲低，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)
使數(shù)控機(jī)床工作環(huán)境良好、宜人。
三、主傳動(dòng)系統(tǒng)的變速方式
1、采用變速齒輪傳動(dòng)
如圖 2 - 16 所示， 采用少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，用液壓撥叉自動(dòng)變速，電機(jī)主軸仍為無(wú)級(jí)變速，并實(shí)現(xiàn)主軸的正反啟動(dòng)、停止、制動(dòng)。該方式扭矩大，噪聲大，一般用于較低速加工。
2、采用同步齒形帶傳動(dòng)
采用直流或交流主軸伺服電機(jī)，由同步齒形帶傳動(dòng)至主軸， 如圖 2 - 17 所示 。該方式主軸箱及主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主軸部件剛性好；傳動(dòng)效率高、平穩(wěn)、噪聲小；不需潤(rùn)滑；但由于輸出扭矩小，低速性能不太好，在中檔機(jī)床中應(yīng)用較多。
3、采用主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)
亦稱(chēng)一體化主軸、電主軸，由主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，電機(jī)、主軸合二為一，主軸為電機(jī)的轉(zhuǎn)子， 如圖 2 - 18 所示 。該方式處理好散熱、潤(rùn)滑非常關(guān)鍵，一般應(yīng)用于高速機(jī)床。
四、主軸部件
1、軸承
數(shù)控機(jī)床主軸軸承的支承形式、軸承材料、安裝方式均不同于普通機(jī)床，其目的是保證足夠的主軸精度。
2、主軸準(zhǔn)停裝置
滿(mǎn)足刀具交換時(shí)，刀柄鍵槽位置必須固定的要求。
3、自動(dòng)夾緊和切屑清除裝置
自動(dòng)夾緊一般由液壓或氣壓裝置予以實(shí)現(xiàn)；而切屑清除則是通過(guò)設(shè)于主軸孔內(nèi)的壓縮空氣噴嘴來(lái)實(shí)現(xiàn)，其孔眼分布及其角度是影響清除效果的關(guān)鍵。
4、潤(rùn)滑與冷卻
低速時(shí)，采用油脂、油液循環(huán)潤(rùn)滑；高速時(shí)采用油霧、油氣潤(rùn)滑方式。主軸的冷卻以減少軸承及切割磁力線發(fā)熱，有效控制熱源為主。
項(xiàng)目四 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)
一、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)作用
數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖指令，并經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。
二、對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的要求
為保證數(shù)控機(jī)床高的加工精度，要求其進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)有高的傳動(dòng)精度、高的靈敏度（響應(yīng)速度快）、工作穩(wěn)定、有高的構(gòu)件剛度及使用壽命、小的摩擦及運(yùn)動(dòng)慣量，并能清除傳動(dòng)間隙。
三、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)種類(lèi)
1、步進(jìn)伺服電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)
一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。
2、直流伺服電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)
功率穩(wěn)定，但因采用電刷，其磨損導(dǎo)致在使用中需進(jìn)行更換。一般用于中檔數(shù)控機(jī)床。
3、交流伺服電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)
應(yīng)用極為普遍，主要用于中高檔數(shù)控機(jī)床。
4、直線電機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)
無(wú)中間傳動(dòng)鏈，精度高，進(jìn)給快，無(wú)長(zhǎng)度限制；但散熱差，防護(hù)要求特別高，主要用于高速機(jī)床。
四、進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)部件
1、滾珠絲杠螺母副
數(shù)控加工時(shí)，需將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)，故采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)。數(shù)控機(jī)床上一般采用滾珠絲杠， 如圖 2 - 19 所示，它可將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，滿(mǎn)足進(jìn)給系統(tǒng)減少摩擦的基本要求。該傳動(dòng)副傳動(dòng)效率高，摩擦力小，并可消除間隙，無(wú)反向空行程；但制造成本高，不能自鎖，尺寸亦不能太大，一般用于中小型數(shù)控機(jī)床的直線進(jìn)給。
2、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)
為 了擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床的工藝范圍，數(shù)控機(jī)床除了沿 X、 Y、 Z 三個(gè)坐標(biāo)軸作直線進(jìn)給外，往往還需要有繞 Y 或 Z 軸的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于加工中 心，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)已成為一個(gè)不可缺少的部件。
數(shù)控機(jī)床中常用的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有分度工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 。
（ 1 ） 分度工作臺(tái)
分度工作臺(tái)只能完成分度運(yùn)動(dòng),不能實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給，它是按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，在需要分度時(shí)將工作臺(tái)連同工件回轉(zhuǎn)一定的角度。分度時(shí)也可以采用手動(dòng)分度。分度工作臺(tái)一般只能回轉(zhuǎn)規(guī)定的角度 ( 如 90、 60 和 45 度 等 ) 。
（ 2 ） 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)
數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)外觀上與分度工作臺(tái)相似，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功用大不相同。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要作用是根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖信號(hào)，完成圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行各種圓弧加工或曲面加工，它也可以進(jìn)行分度工作。
3、導(dǎo)軌
導(dǎo)軌是進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是機(jī)床基本結(jié)構(gòu)的要素之一，它在很大程度上決定數(shù)控機(jī)床的剛度、精度與精度保持性。目前，數(shù)控機(jī)床上的導(dǎo)軌形式主要有滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和液體靜壓導(dǎo)軌等。
（ 1 ） 滑動(dòng)導(dǎo)軌
滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點(diǎn), 在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用廣泛，目前多數(shù)使用金屬對(duì)塑料形式，稱(chēng)為貼塑導(dǎo)軌，如圖2-20所示 。
貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)：摩擦特性好、耐磨性好、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、工藝性好、速度較低。
（ 2 ） 滾動(dòng)導(dǎo)軌
滾動(dòng)導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌面之間放置滾珠、滾柱或滾針等滾動(dòng)體，使導(dǎo)軌面之間為滾動(dòng)摩擦而不是滑動(dòng)擦擦。
滾動(dòng)導(dǎo)軌與滑動(dòng)導(dǎo)軌相比，其靈敏度高，摩擦系數(shù)小，且動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差很小，因而運(yùn)動(dòng)均勻，尤其是在低速移動(dòng)時(shí)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；定位精度高，重復(fù)定位精度可達(dá)0.2 μ m ；牽引力小 ，移動(dòng)輕便 ；磨損小，精度保持性好，使用壽命長(zhǎng)。但滾動(dòng)導(dǎo)軌的抗振性差，對(duì)防護(hù)要求高, 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高 。
項(xiàng)目五 檢測(cè)裝置
一、檢測(cè)裝置作用
檢測(cè)裝置是對(duì)數(shù)控機(jī)床中運(yùn)動(dòng)部件的位置及速度進(jìn)行檢測(cè)，把測(cè)量信號(hào)作為反饋信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送回計(jì)算機(jī)與脈沖指令信號(hào)進(jìn)行比較，以控制驅(qū)動(dòng)元件正確運(yùn)轉(zhuǎn)。檢測(cè)裝置的精度直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度和加工精度 。
二、對(duì)檢測(cè)裝置的要求
數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)裝置的要求是：高的可靠性及抗干擾能力；滿(mǎn)足機(jī)床加工精度和加工速度的要求；使用維護(hù)方便；成本低等。
三、檢測(cè)裝置的分類(lèi)
1、直接測(cè)量與間接測(cè)量
直接測(cè)量是指所測(cè)對(duì)象為被測(cè)對(duì)象本身，其方式有二：一是直線測(cè)量，即測(cè)工作臺(tái)直線位移（但檢測(cè)裝置需和行程等長(zhǎng)）；二是角度測(cè)量，即測(cè)主軸旋轉(zhuǎn)角度。
間接測(cè)量是指以旋轉(zhuǎn)方式檢測(cè)裝置反映工作臺(tái)直線位移，該方法使用方便又無(wú)長(zhǎng)度限制，但精度要受機(jī)床傳動(dòng)鏈精度的影響。
2、增量式和絕對(duì)式測(cè)量
增量式測(cè)量是指只測(cè)位移增量，由系統(tǒng)所發(fā)脈沖量累計(jì)計(jì)算位移。
絕對(duì)式測(cè)量是指被測(cè)任一點(diǎn)均從固定的零點(diǎn)起算，被測(cè)點(diǎn)均有對(duì)應(yīng)編碼。
3、位置檢測(cè)與速度檢測(cè)
位置檢測(cè)指對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的位置作測(cè)量，而速度檢測(cè)則是對(duì)運(yùn)動(dòng)件速度作測(cè)量（如測(cè)速發(fā)電機(jī)）。
數(shù)控機(jī)床中一般為位置檢測(cè)，常用位置檢測(cè)元件及其特點(diǎn)、應(yīng)用詳見(jiàn)表 2-4 。
項(xiàng)目六 自動(dòng)換刀裝置
一、自動(dòng)換刀裝置的作用
自動(dòng)換刀裝置可幫助數(shù)控機(jī)床節(jié)省輔助時(shí)間，并滿(mǎn)足在一次安裝中完成多工序、工步加工要求。
二、對(duì)自動(dòng)換刀裝置的要求
數(shù)控機(jī)床對(duì)自動(dòng)換刀裝置的要求是：換刀迅速、時(shí)間短，重復(fù)定位精度高，刀具儲(chǔ)存量足夠，所占空間位置小，工作穩(wěn)定可靠。
三、換刀形式
1、回轉(zhuǎn)刀架換刀
其結(jié)構(gòu)類(lèi)似普通車(chē)床上回轉(zhuǎn)刀架，根據(jù)加工對(duì)象不同可設(shè)計(jì)成四方或六角形式，由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令進(jìn)行回轉(zhuǎn)換刀。
2、更換主軸頭換刀
各主軸頭預(yù)先裝好所需刀具，依次轉(zhuǎn)至加工位置，接通主運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。該方式的優(yōu)點(diǎn)是省去了自動(dòng)松夾、裝卸刀具、夾緊及刀具搬動(dòng)等一系列復(fù)雜操作，縮短了換刀時(shí)間，提高了換刀可靠性。
3、使用刀庫(kù)換刀
將加工中所需刀具分別裝于標(biāo)準(zhǔn)刀柄，在機(jī)外進(jìn)行尺寸調(diào)整之后按一定方式放入刀庫(kù)，由交換裝置從刀庫(kù)和主軸上取刀交換。
四、刀具交換裝置
自動(dòng)換刀裝置中，實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與主軸間傳遞和裝卸刀具的裝置為刀具交換裝置。刀具交換方式常有兩種：采用機(jī)械手交換刀具和由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)交換刀具（刀庫(kù)移至主軸處換刀或主軸運(yùn)動(dòng)到刀庫(kù)換刀位置換刀）,其中以機(jī)械手換刀最為常見(jiàn)。
五、刀庫(kù)
刀庫(kù)是自動(dòng)換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局及具體結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)控機(jī)床的總體設(shè)計(jì)有很大影響。
1、刀庫(kù)容量
指刀庫(kù)存放刀具的數(shù)量，一般根據(jù)加工工藝要求而定。刀庫(kù)容量小，不能滿(mǎn)足加工需要；容量過(guò)大，又會(huì)使刀庫(kù)尺寸大，占地面積大，選刀過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，且刀庫(kù)利用率低，結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，造成很大浪費(fèi)。
2、刀庫(kù)類(lèi)型
一般有盤(pán)式、鏈?zhǔn)郊肮妮喪降稁?kù)幾種。
盤(pán)式刀庫(kù) 刀具呈環(huán)行排列，空間利用率低，容量不大但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
鏈?zhǔn)降稁?kù) 結(jié)構(gòu)緊湊，容量大，鏈環(huán)的形狀也可隨機(jī)床布局制成各種形式而靈活多變，還可將換刀位突出以便于換刀，應(yīng)用較為廣泛。
鼓輪式或格子式刀庫(kù) 占地小，結(jié)構(gòu)緊湊，容量大，但選刀、取刀動(dòng)作復(fù)雜，多用于 FMS 的集中供刀系統(tǒng)。
3、選刀方式
常有順序選刀和任意選刀兩種。
順序選刀是在加工前，將加工所需刀具依工藝次序插入刀庫(kù)刀套中，順序不能有差錯(cuò)，加工時(shí)按順序調(diào)刀。工件變更時(shí)，需重調(diào)刀具順序，操作煩瑣，且加工同一工件中刀具不能重復(fù)使用。
任意選刀是刀具均有自己的代碼，加工中任選且可重復(fù)使用，也不用放于固定刀座，裝刀、選刀都較方便。
項(xiàng)目七 數(shù)控機(jī)床床身
一、數(shù)控機(jī)床床身作用
數(shù)控機(jī)床床身用于支承機(jī)床中各零部件，并承受切削力。
二、對(duì)床身的要求
數(shù)控機(jī)床對(duì)床身的要求是：有足夠的剛性、抗振性，小的熱變形，且易安裝、調(diào)整。
三、數(shù)控機(jī)床床身類(lèi)型
大部分機(jī)床采用鑄鐵床身，生產(chǎn)中亦有采用人造花崗石及鋼板焊接床身的。
項(xiàng)目八 刀具系統(tǒng)
一、刀具系統(tǒng)作用
數(shù)控刀具系統(tǒng)在數(shù)控加工中具有極其重要的意義，正確選擇和使用與數(shù)控機(jī)床相匹配的刀具系統(tǒng)是充分發(fā)揮機(jī)床的功能和優(yōu)勢(shì)、保證加工精度以及控制加工成本的關(guān)鍵。
二、刀具系統(tǒng)內(nèi)容
刀具系統(tǒng)非常龐大，包含內(nèi)容極多：刀具種類(lèi)、規(guī)格、結(jié)構(gòu)、材料、參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等。 不同的刀具類(lèi)型和刀柄的結(jié)合構(gòu)成一個(gè)品種規(guī)格齊全的刀具系統(tǒng)，供用戶(hù)選擇和組合使用， 所具備的刀具系統(tǒng)必須與所使用的機(jī)床相適應(yīng)。
三、刀具結(jié)構(gòu)與刀具材料
與普通刀具相類(lèi)似，數(shù)控刀具亦有整體、機(jī)夾式之分，為充分發(fā)揮刀具的切削能力，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，數(shù)控刀具更多采用機(jī)械夾固可轉(zhuǎn)位刀具式。與普通刀具不同，數(shù)控刀具在結(jié)構(gòu)上對(duì)尺寸精度要求很高，以滿(mǎn)足較高的定位精度及重復(fù)定位精度要求，與之對(duì)應(yīng)的是，刀架或刀柄等接口部分的制造精度亦很高。
在數(shù)控加工中，速度要遠(yuǎn)高于普通加工，為適合因高速而帶來(lái)的高切削溫度及嚴(yán)重摩擦，而不致使刀具磨損過(guò)于迅速，數(shù)控加工刀具以硬質(zhì)合金為主，一般采用 YT 類(lèi)硬質(zhì)合金加工鋼料，YG 類(lèi)硬質(zhì)合金加工鑄鐵。為不斷提高刀具切削性能，數(shù)控刀具中，越來(lái)越多地采用涂層硬質(zhì)合金，涂層材料及涂層技術(shù)的迅猛發(fā)展，為數(shù)控刀具的性能提高提供了良好的條件。除此以外，數(shù)控刀具中，亦有采用CBN 、金屬?gòu)?fù)合陶瓷等特硬材料的。
項(xiàng)目九 夾具及附件
數(shù)控機(jī)床依靠機(jī)床精度和數(shù)控加工程序準(zhǔn)確控制刀具的正確位置和保證工件的位置精度，使用夾具時(shí)勿需考慮常規(guī)夾具上的導(dǎo)向和對(duì)刀功能，只需具備定位和夾緊兩種功能就能滿(mǎn)足要求。通常，選用通用夾具，在一次安裝中完成工件盡可能多表面的加工；當(dāng)工件品種和結(jié)構(gòu)變化較大時(shí)，可選用組合夾具；當(dāng)工件形狀復(fù)雜，不易安裝且批量較大時(shí)，可考慮設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。
作為一種可重復(fù)使用的夾具系統(tǒng)，組合夾具尤其是孔系組合夾具已在數(shù)控機(jī)床上逐步獲得推廣應(yīng)用，如圖 2-21 所示為在臥式加工中心上加工閥體零件的孔系組合夾具。
數(shù)控機(jī)床上常用的夾具及附件有：機(jī)用虎鉗、平口虎鉗、液壓虎鉗、卡盤(pán)、對(duì)刀儀等，其具體使用方法參見(jiàn)各常用數(shù)控機(jī)床操作項(xiàng)目。
