第二节　数控车床特点、布局及分类

一、数控车床的特点

数控车床的特点见表1-2。

二、数控车床的布局

数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与卧式车床基本一致，但刀架和床身导轨的布局形式却发生了根本的变化。这是因为刀架和床身导轨的布局形式不仅影响机床的结构和外观，还直接影响数控车床的使用性能，如刀具和工件的装夹、切屑的清理以及机床的防护和维修等。

数控车床床身导轨与水平面的相对位置有四种布局形式，见表1-3。

三、数控车床的分类

数控车床品种繁多，规格不一，分类方法也较多，其具体分类如下。

（1）按数控车床主轴位置分类

①立式数控车床　立式数控车床的主轴垂直于水平面，并有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件用。这类数控机床主要用于加工径向尺寸较大、轴向尺寸较小的大型复杂零件。

②卧式数控车床　卧式数控车床的主轴轴线处于水平位置，它的床身和导轨有多种布局形式，是应用最广泛的数控车床。

（2）按加工零件的基本类型分类

①卡盘式数控车床　这类数控车床未设置尾座，主要适于车削盘类（含短轴类）零件，其夹紧方式多为电动液压控制。

②带尾座式数控车床　这类数控车床设置有普通尾座或数控尾座，主要适合车削较长的轴类零件及直径不太大的盘、套类零件。

（3）按刀架数量分类

①单刀架数控车床　普通数控车床一般都配置有各种形式的单刀架，如四刀位卧式回转刀架，如图1-3（a）所示；多刀位回转刀架，如图1-3（b）所示。

②双刀架数控车床　这类数控车床中，双刀架的配置可以是平行交错结构，如图1-4（a）所示；也可以是同轨垂直交错结构，如图1-4（b）所示。在数控车床上，各种刀架转换刀具的过程都是：接收转位指令→松开夹紧机构→分度转位→粗定位→精定位→锁紧→发出动作完成回答信号。驱动刀架工作的动力有电动和液压两类。

（4）按数控车床的档次分

①经济数控车床　经济数控车床一般是用单板机或单片机进行控制，属于低档次数控车床。机械部分由卧式车床略做改进而成。主电动机一般不做改动，进给多采用步进电动机，开环控制，四刀位回转刀架。经济数控车床没有刀尖圆弧半径自动补偿功能，所以编程时计算比较烦琐，加工精度较低。

②普及型数控车床　普及型数控车床一般有单显CRT、程序储存和编辑功能，属于中档次数控车床。多采用开环或半闭环控制。它的主电动机多采用变频调速电动机，所以它的显著缺点是没有恒线速度切削功能。

③高级数控车床　高级数控车床主轴一般采用能调速的直流或交流主轴控制单元来驱动，进给采用伺服电动机，半闭环或闭环控制，属于较高档次的数控车床。多功能数控车床具备的功能很多，特别是具备恒线速度切削和刀尖圆弧半径自动补偿功能。

④高精度数控车床　高精度数控车床主要用于加工类似VTR的磁鼓、磁盘的合金铝基板等需要镜面加工，并且形状、尺寸精度都要求很高的零部件，可以代替后续的磨削加工。这种车床的主轴采用超精密空气轴承，进给采用超精密空气静压导向面，主轴与驱动电动机采用磁性联轴器等。床身采用高刚性厚壁铸铁，中间填砂处理，支撑也采用空气弹簧三点支撑。总之，为了进行高精度加工，在机床各方面均采取了很多措施。

⑤高效率数控车床　高效率数控车床主要有一个主轴两个回转刀架及两个主轴两个回转刀架等形式，两个主轴和两个回转刀架能同时工作，提高了机床加工效率。

⑥FMC车床　FMC车床实际上是一个由数控车床、机器人等构成的一个柔性加工单元。它除了具备车削中心的功能外，还能实现工件的搬运、装卸的自动化和加工调整装备的自动化，如图1-5所示。

⑦车削中心　在数控车床上增加刀塔（架）和C轴控制后，除了能车削、镗削外，还能对端面和圆周面上任意部位进行钻、铣、攻螺纹等加工；而且在具有插补的情况下，还能铣削曲面，这样就构成了车削中心，如图1-6所示。它在转盘式刀架的刀座上安装上驱动电动机，可进行回转驱动，主轴可以进行回转位置的控制（C轴控制）。车削加工中心可进行四轴（X、Z、C、Y）控制，而一般的数控车床只能两轴（X、Z）控制。车削中心的主体是在数控车床上配刀塔（架）和换刀机械手，它与数控车床单机相比，自动选择和使用刀具数量大大增加。

但是，卧式车削中心与数控车床的本质区别并不在刀库上，它还应具备如下两种功能：一种是动力刀具功能，如铣刀和钻头，通过刀架内部结构，可使铣刀、钻头回转；另一种是C轴位置控制功能，C轴是指以Z轴（对于车床是卡盘与工件的回转中心轴）为中心的旋转坐标轴。位置控制原有X、Z坐标，再加上C坐标，就使车床变成三坐标两联动轮廓控制。例如，圆柱铣刀轴向安装，X-C坐标联动就可以在工件端面铣削；圆柱铣刀径向安装，Z-C坐标联动，就可以在工件外径上铣削。这样，车削中心就能铣削出凸轮槽和螺旋槽，如图1-7所示。

四、数控车床的选择配置与机械结构组成

如图1-8所示为典型数控车床的选择配置与机械结构组成，包括主轴传动机构、进给传动机构、刀架、床身、辅助装置（刀具自动交换机构、润滑与切削液装置、排屑、过载限位）等部分。