數控機床是數字程序控制機床的簡稱。它于20世紀50年代初期問世，50年代末期進入實用階段，目前已在許多領域得到較為廣泛的推廣和應用。

4.3.1　數控機床的基本工作原理

數控機床是根據零件圖紙的加工要求，把機床加工中需要的各種運動（或動作）及其運動量的大小用數字代碼的形式表示，再經過數控裝置的變換并發出相應的指令對機床進行控制。

圖5．4．8　數控加工機床的原理示意圖

圖5．4．8為數控機床的原理示意圖，首先根據零件圖的加工要求編制加工工藝，然后編制加工程序，再通過鍵盤或其他輸入設備送入數控系統，經修改、調試后儲存。加工時，數控裝置按所編制的程序發出指令，通過步進電機轉換成電機軸的旋轉運動，經過扭矩放大裝置和滾珠絲杠副驅動工作臺和主軸箱及主軸按照加工所需要的運動規律運動，完成對工件的加工。其工作過程大致可分為3次轉換。

第一次轉換，是根據零件圖的形狀和尺寸，確定機床加工的全部動作，再把各個動作機所控制的尺寸等加工要求編寫成程序。程序編制可通過鍵盤直接編寫并送入數控裝置，也可以通過CAD／CAM系統生成并送入數控裝置，還可以在編程器上編寫，再通過程序介質（如穿孔紙帶、磁帶、磁盤等）送入數控裝置。

第二次轉換，是數控裝置把程序指令轉換成各種控制信號，分別向3個坐標上的步進電機發出不同數量的電脈沖。

第三次轉換，是隨動系統（包括步進電機、扭矩放大器和滾珠絲杠副）把步進電機接收的電脈沖信號轉換成機床的進給運動。步進電機是一種能將電脈沖信號轉換成角度位移的電機。每當接受到數控裝置發出的一個電脈沖信號，它的輸出軸即可轉動一定的角度，這個角度稱為步距角。常用步進電機的步距角有0．75°，1．5°，3°等幾種。步進電機的輸出功率比較微弱，一般不能直接帶動機床工作臺和主軸箱，而要經過扭矩放大器將扭矩放大，然后帶動滾珠絲杠使工作臺或主軸箱移動。當數控裝置依次協調地分別向3個坐標上的步進電機發出不同數量的電脈沖，就可使刀具與工件得到3個方向的相對運動，繼而實現空間曲面的加工。每個電脈沖使工作臺和主軸箱移動的距離稱為脈沖當量，其大小與步進電機的步距角和滾珠絲杠的螺距等參數有關。數控機床常用的脈沖當量有0．005 mm，0．01 mm，0．02 mm等幾種。

4.3.2　數控機床的特點和應用

數控機床的主要特點如下：

①生產準備時間短，適應性強。當加工對象改變時，只需要另行編寫程序和更換刀具即可，不需要很長周期的生產準備和很大費用的工裝投入。這對于更新頻繁的小批量零件的加工尤其具有優越性。

②加工能力強，可以加工普通機床難以加工的、形狀復雜的零件，如螺旋槳、鍛模等。

③生產效率高。對于形狀復雜的零件，使用數控機床比普通機床可提高工效5～10倍，有時甚至更高。

④機床利用率高。因為數控機床可以顯著減少輔助時間。普通機床的凈切削時間為15%～20%，而數控機床一般為65%～70%。

⑤加工精度高，可靠性高加工精度穩定。

數控機床主要應用于中、小批及單件生產中形狀復雜的零件，或在新產品試制中需要多次修改設計的零件的加工。由數控機床組成的柔性生產線在中批量、多品種的摩托車生產中顯示了巨大的優越性。