数控机床的特点与分类
数控机床是一种高度自动化的新型机床，是自动化控制原理在机床方面的应用，但是，它与在此以前的自动机床具有本质的区别，不能混为一谈。本章将着重从控制原理和机床结构等方面阐明数控机床的特点，并按照最常见的几种原则对数控机床作分类介绍。
第一节数控机床的逻辑方框图
机床自动化，一般包括两个主要方面的内容：刀具和工件之间相对运动的顺序，或称程序刀具和工件之间相对运动的距离，或称行程数控机床与普通自动化机床的主要区别就是：普通自动化机床虽然也可以用插销板、步进选线器、继电器逻辑电路甚至穿孔卡等来控制其各种加工动作的先后程序，而对于行程则只能用模拟某个尺寸的几何量，例如两个挡块间的距离或凸轮的升程等来控制；数控机床则是直接按零件所要加工的尺寸数字量或经过代码化的数字码来控制。所以前者通常称为行程式程序控制机床，而后者则称为数字式程序控制机床。
数控机床大都通过运算、控制装置来实现其程序和行程的控制，通过各种辅助机能来对变速、换位、换刀等辅助动作进行控制。图2-1是数控机床的逻辑方框图及示意图。
由图2-1可知，数控机床一般包括四个基本组成部分：控制介质、数控装置、伺服机构和机床。有时为了进一步提髙机床的加工精度和生产效率，在上述控制系统外再加一个测量装置，如图中虚线框内所示。
第二节数控技术中的主要环节
从生产准备过程到零件加工完成，全部数控过程一共包括四次转换：首先是加工指令形式的转换，从普通的设计图纸和工艺文件转换为数控装置能够识别的控制介质；第二次是信息形式的转换，把控制介质输入的数字量变成相应的电信号；第三次是能量形式的转换，由电信号控制和放大的电能变成机械能；第四次是运动形式的转换，由驱动机构的简单回转运动变为形式更加复杂的加工运动和辅助运动。这一系列性质各异而又密切相关的转换，实质上是有关信息的产生、传递、处理和转换执行的过程，这就是数控技术的基本过程，也就是数控技术的主要技术环节。
―、指令形式的转换
数控机床工作前，首先要由工艺人员根据零件图所规定的尺寸、形状和其它加工要求来?编制适用于数控机床要求的工艺，即确定加工顺序、每个工步内机床要移动的距离、主轴转速和进给速度以及机床其它辅助运动等等。这一套工作叫做“程序设计”，或称“为数控机床编程序”。编完程序以后，将程序的内容以数字和文字符号（即所谓代码)的形式填写到程序单内，然后再按照程序单上的数字和文字一一相对应地在纸带上穿孔，制作出穿孔纸带来。穿孔带上孔的不同排列方式，代表着不同的数字和文字，机床的数控系统可以识别它。所以，穿孔纸带就成了数控装置“自己能阅读”的工艺卡片，数控机床将完全按照它指示的内容来工作。这样，数控机床的控制就通过穿孔带来进行了，因此穿孔纸带被称为“控制介质”。
从零件图纸和工艺卡片到打出穿孔纸带，这个环节虽然不属于数控机床的一部分，但却.是整个数控技术中的第一环。
二、信息形式的转换
加工指令信息的转换是通过数控装置来完成的。数控装置是数控机床的运算和控制系统，它利用读带机读带，在接受所读出的数据和指令后，进行
必要的运算和逻辑分析，然后将运算结果送到相应的伺服驱动机构去，用以操纵机床，并控制输入过程的进行。最简单的数控装置的逻辑方框图如图2-2所示，图中虚线所包括部分为数控装置。
如图所示，在数控装置启动后，输入控制电路发出命令使读带机工作，穿孔带从读带机中自动走过，读带机将穿孔带上的数码和文字代码信号送到译码器，译码器将译出的数码送到运算器，将译出的控制代码送到指令码寄存器、辅助功能寄存器及主控制器。主控制器是数控装置的心脏部分，它控制运算器的运算过程，控‘制输出装置的方向及座标转换，控制脉冲的输出，同时通过输入控制电路控制读带机的启动和停止。机床主轴转速的更换、进给速度的改变、冷却润滑液的开停、刀具的更换等辅助动作，则都由辅助功能寄存器在主控制器控制下来操纵。机床各座标运动的数值，可通过测量装置的检测送到数码显示器中表示出来，并且可以反馈到主控制器中。
数控装置是数控技术中的核心部件，也是数控机床与其它自动化机床控制技术中具有本质区别的特征所在。
三、能量形式的转换
数控系统通过加工指令和控制信息的转换，得到了进行加工所需的输出信号，但它并不能把计算的结果直接付诸实施。因为这个信号很微弱，它只
是一个控制信号，为此，需对之进行放大、整形和适当分配，使之成为驱动机床电器元件的较强电能；同时，欲使电能变为能使机床部件运动的机械能，也必须通过某种机构进行转换。伺服驱动机构的作用，就在于实现这种能量形式的转换。
伺服驱动机构简称伺服机构，它是一个髙精度的随动系统，或者说是—个可以进行自动检测的动力控制系统，其中包括一个置于系统前端的功率放大器。伺服机构在数控系统中的作用是：接受数控装置发出的脉冲信号，并且把它变换成模拟量(如转角、电压、相位等)，经功率放大后去驱动工作台，使工作台进行精确定位。或按规定的轨迹作严格的相对运动。
目前，数控机床伺服机构常用的驱动部件有步进电机、电液脉冲马达、电液伺服阀、小惯量直流伺服电机和大惯量伺服电机等。
从四十年代伺服驱动技术开始发展到现在，已经有了很大的进展。由于液压具有惯性小、反应灵敏、体积小的特点，所以它领先于电气伺服装置，而广泛应用于机床伺服驱动系统。随后，由于步进电机能够准确而可靠的根据数控装置输出的脉冲信号而步进，因而它很快成为脉冲式伺服驱动装置的主要元件。步进电机又称脉冲马达，但由于它输出功率比较小，往往不能用来直接驱动机床的工作台，因此，后来又发展了功率步进电机，或通过液压随动阀和油马达组成的液压扭矩放大器将其功率放大。步进电机与液压扭矩放大器的组合通常称为电液脉冲马达。六十年代初，小惯量直流伺服电机研制成功，使伺服驱动机构取得了重大技术突破。七十年代初，大惯量伺服电机出现，把机床驱动技术又提髙到一个新的水平。
伺服机构的概念虽然早已成熟，但是在机床中如此广泛而精确的运用，是从数控机床开始的。
四、运动形式的转換
通过数控系统伺服机构，虽然实现了将数控装置输出的信号变为驱动机床的机械能，但是驱动机构的简单回转运动，远不能满足加工过程中所需要的各种复杂形式的加工运动和辅助运动，这又需要通过机床的机械或液压系统来进行运动形式的转换。
数控机床和普通机床一样，其加工的效率与质量最终将通过机床的运动来实现，因此运动的品质如何将直接影响加工效果。数控机床是属于高精度、髙效率和髙度自动化的机床，现有普通机床结构中刚度不足、滑动面磨擦系数髙和传动间隙过大等缺点难以适应数控机床的需要，而且数控机床不象普通机床那样，随时可通过手动操作来修正和补偿上述各种因素对加工零件精度的影响，因此,数控机床必须确实具备能够可靠地保证加工精度的自动化机构。
第三节数控机床的结构特点
数控机床由于在结构中出现了自动控制装置——数控装置，因而导致了机床加工性质、加工能力和具体结构的改变，数控机床属于精密机床的范畴，其中许多部件还厲于超精密级的，它必须既保证髙效率、高度自动化，又满足高精度的要求。因此，从结构上看，它的主要特点是刚度高、传动间隙小，具体有如下几点：
1、数控机床的各工作部件的运动之间，通过电子计算机建立“软”联接，取代了传统的机械传动链的“硬”联接，所以机床各运动部件的驱动机构是独立的。这种“软”联接具有运动速度快、传动间隙小、控制方便、结构简单和运动惯量小等优点。
2、进给驱动部件采用了功率步进电机、电液脉冲马达、伺服电机等许多新型驱动部件。驱动系统，尤其是传动的最后环节，具有很高的传动刚度，其结构通常采用预加负荷的精密滚珠丝杠螺母副。_
3、传动链釆取了消除间隙措施，并增加了必要的背隙补偿环节。
4、进给速度范围比普通机床宽得多。一方面为提髙效率，缩短快速趋进的时间（许多数控机床已将快速移动速度提高到15米/分以上)；另一方面为满足强力切削和精密定位(有的机床已实现了三万比一速比的超低速进给）。
5、选用摩擦系数低、耐磨性能髙的导轨部件，如滚动导轨、静压导轨、淬硬镶钢导轨等，或采用机械、气动、液压卸荷措施。在行程较大的情况下，采用循环式滚动导轨体，以消除爬行，提高动态响应能力。
6、釆用滚轮式、弹性滚柱式等预加负荷式自动消除导轨滑动面间隙机构，以提髙导向精度。
7、在工作台、主轴和其它运动部件上设置可靠、完善的夹紧机构，保证在夹紧过程中及夹紧后定位精度不变，并能承受大的切削力。
8、设置刚度、精度符合要求的主轴部件，并设有刀具自动装卸、夹紧和主轴定位机构。
9、采用刚度和抗振性较好的床身、立柱、横梁等基础部件，设置辅助导轨等必要的防止变形设施，和平衡油缸、补偿凸轮等变形补偿机构。
10、为严格控制机床加工过程中的温升，尽可能减少发热，妥善处理排屑，保证良好的润滑、冷却，对液压系统采用恒温控制或强制降温，并采用分离传动的方法将热源与机床本体厢离。
11、为防止机床因不可避免的热变形影响其精度，在布局中采用热对称结构和整机均匀温升的措施，以通过热平衡减少相对变形。
12、采用多主轴、多刀架、双重刀架等结构，以提髙换刀的速度；更多的采用任意位置换刀方式，以提髙加工精度。
13、采用双工作台和多工作台，使工件的装卸时间与切削加工时间重合，以提髙机床利用
14、采用大功率电机，以适应多刀、多主轴同时切削和强力切削的要求。
第四节数控系统的分类
数控系统的种类很多，可以按照多种原则来进行分类。弄清数控系统的分类方法，可以进一步加深对数控工作原理的理解，熟悉数控机床的具体机能。
一、按能够控制的刀具与工件间相对运动的轨迹分类
1、点位控制系统（positioning control system）
这类控制系统只控制刀具相对工件从某一点移到另一加工点之间的准确座标位置，至于点与点之间经过的轨迹，则不加控制；在移动过程中不作切
削运动。通常采用这类系统的机床有钻床、镗床、冲床等。图2-3所示为一台点位控制系统数控座标镗床及加工示意图。
点位控制系统有増量方式、绝对值方式以及这两者的组合方式等三种。在增量方式中，各加工点位置是以前一加工点或起始点的座标增值给出的；
在绝对值方式中，各加工点位置是用它们在既定座标系中的绝对座标值给出的。前者控制比较简单、但积累误差较大；后者精度高，定位顺序选择也方便。所谓组合方式，就是在机床位置检测器分辨能力限制范围内，加工点位置指令数字的高位部分的定位采用绝对值方式，低位部分的控制采用増量方式，因此是一种较方便的高精度定位方式。
2、直线控制系统（straight-line control system）
这类控制系统除了要保证位移起点与终点的准确位置外，还要保证使运动轨迹呈一条直线；刀具则在运动过程中进行切削。一般地说，直线运动的轨迹将平行于各座标轴的直线，亦即在某一程序段内只有一个工作台或刀架在沿导轨运动。在特殊情况下，如果同时驱动两个运动部件，并使其运动速度相等，可获得与座标轱成45°的斜线运动。采用这类控制系统的机床有车床、磨床、铣床等。图2-4为一台直线控制系统数控车床及其加工示意图。
3、轮廓控制系统（Contour control system）
轮廓控制系统亦称连续控制系统。这类系统能够对两个或两个以上座标方向进行严格控制，不仅控制每个座标的行程位置，同时还控制每个坐标的运动速度，这样相互配合以形成所需要的直线、斜线或曲线、曲面。这类机床一般有较多的可控运动座标，通常可以联动的座标为2?3个；在运动过程
中切削是连续进行的。采用这类控制系统的有加工成型表面的各种机床，如铣床、车床、电加工机床和其它特种加工机床等。图2-5所示为一台三座标联控轮廓控制数控立式铣床及其加工示意图。
切割时，髙频电源的正、负极分别接在工件与钼丝上，通以20千周/秒的高频电流。由于钼丝与工件间有微小的间隙，因而通电后形成火花放电，放电通道温度髙达10000?12000C,使工件受电火花髙温腐蚀而被“切割”。
钼丝在放电过程中，由走丝电机贮丝筒带动作高速（10米/秒)往复运动，因而可得到及时冷却，并带走切屑。切割过程中，钼丝托架导轮位置固定不动，上下工作台根据数控装置的指令在X、F两个方向步进电机带动下作配合运动，从而使工件切割成形。图2-6为数控线切割机外形及其加工示意图。
数控线切割机床虽然不属于普通的金属切削机床，但是它的数控系统是比较典型和相当完善的，近年来经过适当改造，已经应用于许多简易数控车床、数控铣床和其它数控机床?
二、按被控制量有无检测反馕装置分类
检测反馈装置很重要，因为它在很大程度上决定了数控机床的精度、速度和可靠性，在这方面，按方式和精度分类时有如图2-7所示关系。
1、开环系统（opened-loop system）
图2-8为开环系统数控装置的逻辑方框图。此种数控装置根据运算结果，发出脉冲信号，送到伺服驱动机构，驱动丝杠螺母机构转动，从而使工作台移动，工作台的移动量，完全由数控装置发出的指令信号控制。这种系统没有检测装置，也不能将被控制量的实际位移觉反馈回去与指令值进行比较，其精度，一方面取决于数控装置的运算精度，另一方面取决于伺脤驱动机构的精度和机床的变形惫，目前一般可达土0.02毫米，少数可达土0.01毫米，它的优点是系统比较简单，调试和维修方便，工作稳定，成本较低，适用于精度要求一般的中小型机床。
2、闭环系统（Closed-loop system）
如图2-9所示，闭环系统的数控装置根据运算结果发出指令信号，通过伺服驱动机构带动工作台移动，并通过检测装置测出工作台的实际位移量，向比较电路发回反馈信号与原指令信号进行比较，用两者的差值进行控制，直到差值等于零为止。这种系统的优点是定位精度高，可达土0.01毫米以内，缺点是系统复杂，调试和维修困难，成本高，并且由于机床本身的谐振频率、爬行间隙等影响，存在着伺服机构不稳定的问题，多用于髙精度机床。
3、反馈补偿型开环系统（Feed back compensation open loop system)
其逻辑方框图如图2-10。这种系统基本与开环系统相同，但增加了一个自动补偿系统，以补偿迸给丝杠螺距误差、齿条的节距误差和齿隙等机械系统误差。其基本原理就是在事前测定丝杠、齿条等各处的误差值，然后在工作台运动过程中在预先指定的补偿位置独动开关，发出加减脉冲信号进行补偿修正；并且通过事前测定的齿轮传动间隙，在工作台换向时定量加入若干个脉冲进行补偿，以消除反向死区。这样就把系统的精度提高到了校正尺的精度。这种系统与闭环系统不同，它不对工作台移动进行检测反馈，因而也不会造成由于机械系统的间隙、爬行而形成的伺服机构不稳定。所以,反馈补偿型开环系统的稳定性相当于开环，而精度接近于闭环，是一种速度快、精度高的控制系统，多用于高精度和大型数控机床。
4、半闭环系统
其逻辑大框图2--11。这是由闭环系统派生的一些基本上与闭环系统相同，但其检测系统不是直接对工作台的实际位移进行检测，而是对驱动玑构的回转角度进行检测，因而只能测定和反馈伺服驱动机构中的误差，不能消除进给丝杠及其它传动误差。这种系统性能比闭环稳定，检测机构比闭环简单一些，安装也方便一些，但精度与开环系统相差不多，使用不广。
此外，尚有双重反馈控制系统，兼有半闭环系统易于稳定和闭环系统精度高的优点。
三、按机床的数控装置是否包括插补运算器分类
1、内插补控制系统（Inter polation control system）
这类机床的数控装置具有插补运算功能，即机床本身的数控装置中包括一个作为插补运箕器的专用电子计算机。其优点是便于零件的更换和程序的修改，灵活性大，适应性强；缺点是成本较高，可靠性欠佳。目前我国釆用较多。
2、外插补控制系统（Non-Inter polation control system）
这类机床的数控装置本身不具有插补运算功能，必须依靠通用电子计算机或外加插补运算器，对穿孔带的代码、数值进行插补运算，并且将用到伺
服驱动机构去的电信号记录在磁带上<这个工作一般是在计算中心进行的)，然后将录制好的磁带，送至与机床相连的控制装置。该控制装S即把磁带上的信号重新放出来，去驱动伺服机构。这类系统简化了与机床直接相联的控制装置，降低了数控装置的成本，提高了可靠性。其缺点是零件更换和程序修改都需依赖于计算中心，适应性较差。
四、按对伺服驱动机构发出的控制信号的变化规律分类
1、脉冲式控制系统
控制系统对伺服驱动机构发出的控制信号是突变的电压或电流，称脉冲式控制系统。目前多用于中小型数控机床。
2、模拟式控制系统
控制系统对伺服驱动机构发出的控制信号是渐变的电压或电流，称模拟式控制系统。在大型数控机床等情况下，若不采用电液脉冲马达而用伺服电机时，则多用此类控制系统。
五、按数控装置能同时控制的座标轴数分类
可分为：双座标、三座标、四座标、五座标或其它多座标联控数控机床。
睐第1章数控机床的结构特点 1.1数控机床的组成 1.1.1 数控机床的整体结构 数控机床的组成，从大的方面划分，主要由信息载体、计算机数控装置、坐标伺服系统、辅助控制系统、位置和速度检测反馈系统以及过程检测的自适应控制系统等六部分组成。数控机床的组成框图如图1.1所示。 图1.1 数控机床的组成框图 图1-5数控机床的组成及框图 1．信息载体 它是把加工零件通过建立数学模型及数学处理后，按规范编制成工艺流程，形成程序文件，然后通过计算机存储到软盘或磁盘上，再将软盘或磁盘的程序输送到数控系统中。或者通过键盘将加工程序输送到数控系统中，也可通过DNC接口用通用计算机直接将加工程序输送到数控系统中。
这些软盘、磁盘、键盘或通用计算机就是信息载体。我们把可用不同形式将零件的加工程序记录在上面，并可传输给数控装置的这种载体称为信息载体，也可称为控制介质。 在早期的数控机床上，常用纸带、穿孔卡片、磁带等作为信息载体。 2．计算机数控装置 加工程序由输入装置传送到数控系统中后，经过中央处理单元、运算器、存储器、控制器等，又通过数控系统软件、机床参数等的支持，再经过输出装置，分配到坐标伺服系统和辅助控制系统中去。 同时又将坐标伺服系统中的位置检测信号、速度检测信号和自适应控制的温度、转矩、振动、摩擦、切削力及液压、气压、中心润滑等系统的压力多因素变化过程检测的反馈信息，经与给定值和最佳参数反复比较、处理后，再输出给坐标伺服系统和辅助控制系统。 这里的输入/输出装置、中央处理单元（CPU）、运算器、存储器和控制器等组成的装置称为计算机数控装置。 3．坐标伺服系统 由伺服控制电路、功率放大器、交流伺服电机或线性电机、位置和速度检测装置等组成，将数控装置发出的脉冲信号转换成机床的各坐标运动，这种系统称为坐标伺服系统。 坐标伺服系统中的位置检测装置和速度检测装置，对坐标运行的直线位置、角向位置的准确性和直线运行速度、角向回转速度进行检测、修正。其中包括主轴转换成伺服坐标的角向位置检测和回转运行的速度检测。坐标伺服系统中的坐标运行位置精度和运行速度将直接影响数控机床的加工精度和生产效率。 4．辅助控制装置 辅助控制装置的作用，就是通过接收数控装置发出的辅助控制指令，经输入/输出接口电路转换成强电（动力能源）信号，用来控制机床主轴的启动、停止，主轴的无级调速，机械手、刀库、换刀的动作，刀塔的动作，尾座的动作，工作台的交换、定位、夹紧，冷却液装置的动作，排屑器的动作，液压装置的动作，气压装置的动作及中心润滑装置的动作等。 辅助控制装置用辅助指令来控制数控机床各开关量，能使机床在运行过程中形成一套完整或较完整的逻辑工作状态。 数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置、和机床本体四大部分组成。 1.1.2计算机数控系统（简称CNC）的组成 计算机数控系统（CNC）主要由微型计算机、外围设备和机床控制装置三大部分组成。1．微型计算机
摘要 世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。数控机床是运用数控技术对零件进行加工控制的机床。经过近几十年国内外厂家的发展，数控机床的种类繁多，且控制精度日渐提高，本文对数控机床的原理、分类进行了详细的介绍，给出了企业在选择数控机床时应主要考虑的问题。 关键词:数控机床;原理;分类
摘要 (1) 前言 (3) 第一章数控机床的产生 (4) 第二章数控机床原理 (5) 2.1数控机床工作原理 (6) 2.2数控机床结构 (6) 第三章数控机床常见的分类方法 (8) 3.1按伺服系统类型分类 (8) 3.2按控制运动的方式分类 (9) 3.3按工艺用途分类 (9) 3.4按数控装置的功能分类 (9) 第四章数控机床的分类 (10) 4.1 按加工工艺方法分类 (10) 4.1.1．金属切削类数控机床 (10) 4.1.2．特种加工类数控机床 (10) 4.1.3．板材加工类数控机床 (10) 4.2 按控制运动轨迹分类 (10) 4.2.1．点位控制数控机床 (10) 4.2.2．直线控制数控机床 (11) 4.3.3．轮廓控制数控机床 (11) 4.3 按驱动装置的特点分类 (11) 4.3.1开环控制数控机床 (11) 4.3.2闭环控制数控机床 (12) 4.3.3半闭环控制数控机床 (12) 4.3.4混合控制数控机床 (13) 第五章选择数控机床时，应主要考虑以下几个问题 (14) 结束语 (15) 参考文献 (16) 致谢 (17)
数控机床的特点和应用 数控机床的特点和应用 1、数控机床的特点 (1)加工精度高。数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的。目前数控机床的脉冲当量普遍达到了。.001，而且进给传动链的反 向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，因此，数控机 床能达到很高的加工精度。对于中、小型数控机床，其定位精度普 遍可达0.03,重复定位精度为0.01. (2)对加工对象的适应性强。数控机床上改变加工零件时，只须 重新编制程序，输人新的程序郭能实现对新的零件的加工，这就为 复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利。 对那些普通手工操作的普通机床很难加工或无法加工的精密复杂零件，数控机床也能实现自动加工。 (3)自动化程度高，劳动强度低。数控机床对零件的加工是按事 先编好的程序自动完成的，操作者除了安放穿孔带或操作键盘、装 卸工件、对关键工序的中间检测以及观察机床运行之外，不需要进 行复杂的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度均可大为减轻，加 上数控机床一般有较好的安全防护、自动排屑、自动冷却和自动润 滑装置，操作者的劳动条件也大为改善。 (4)生产效率高。零件加工所需的`时间主要包括机动时间和辅助时间两部分。数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此数控机床的每一道工序都可选用最有利的切削用量。由于 数控机床的结构刚性好，因此，允许进行大切削量的强力切削，这 就提高了切削效率，节省了机动时间。因为数控机床的移动部件的 空行程运动速度快，所以工件的装夹时间、辅助时间比一般机床少。 数拉机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床.故节省了 零件安装调整时间。数控机床加工质量稳定，一般只做首件检验和
数控机床的机械结构 在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点：1）由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2）为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；3）为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4）为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求： 一、较高的机床静、动刚度 数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构（如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等）的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。 为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。 为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。 二、减少机床的热变形 在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，也是机床季度下降。对于数控机床来说，因为全部加工过程是计算
随着数字化、信息化程度越来越高，数控机床也越来越适用到各大企业，母线机行业也有数控三工位母线加工机、数控母线冲剪机、数控母线折弯机、数控母线铣角机、数控铜棒加工机等数控母线加工机。相对于普通的加工机床，数控机床有哪些优点呢？ （1）自动化程度高，数控机床可以减轻操作者的体力劳动强度，按输入的程序自动完成，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换模具，在加工过程中，主要是观察和监督机床运行。 （2）加工零件精度高、质量稳定，数控机床定位精度和重复定位精度都很高，较容易保证一批零件尺寸的一致性，只要工艺设计和程序正确合理，加之精心操作，就可以保证零件获得较高的加工精度，也便于对加工过程实行质量控制。采用数控母线加工机来操作，避免了人工的弊端，完全实现自动化，人力资源也大大减少了，具有生产效益高及质量稳定的特点。 （3）生产效率高，批量操作的工件是数控母线加工机适合操作的，数控母线加工机对于中小批量的生产，可以快速实现生产，在市场上享有很大的竞争力。数控机床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面，一般只检测首件，所以可以省区普通机床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减少了辅助时间，而且由于数控加工出的零件质量稳定，为后续工序带来方便，其综合效率明显提高。 （4）便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备，通过编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来，它能够加工成不同的形状，满足加工的不同要求，这样的话复杂的零部件的加工就能变得非常的容易。数控加工能大大缩短产品研制周期，为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。（5）数控母线加工机适合于加工复合投产的零件，对于有周期性和季节性要求的产品，采用专门的生产线来生产的话可能就不划算。采用数控母线加工机的话，下次产品再生产的时候就可以接着进行操作。（6）可向更高级的制造系统发展。数控机床及其加工技术是计算机辅助制造的基础。
浅谈对数控车床的认识 姓名：李本旗 单位：陇东职业中等专业学校 日期：二〇一一年六月三十日
浅谈对数控车床的认识 李本旗 摘要：数控车床源于普通车床而优于普通车床，其有五大优点：1、提高加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使产品质量稳定；2、提高生产效率，一般约提高效率3－5倍，使用数控加工中心机床则可提高生产率5－10倍；3、可加工形状复杂的零件； 4、减轻了劳动强度，改善了劳动条件； 5、有利于生产管理和机 械加工综合自动化的发展。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。普通车床经济实用，仍然在国民生产中占有一席之地。 关键词：数控车床认识 自从进入机械这个专业以来，“数控”这个词时常在耳边响起，作者对数控的理解虽然不象那些不懂数控的老师说的那样把毛坯装夹好后，输入程序，想要什么样的东西就能加工出什么来那样简单，但是对于数控车床的概念仍然不懂，虽然自己也曾经找书看过关于数控的概念，但那些生硬的文字解释依然使作者心里很含糊，直到这次培训真正接触了数控车床并亲手操作了才彻底明白。其实数控车床就
是在普通车床的基础上引入了计算机，利用计算机控制机床的运转，达到机电合一，并进一步改进机床的运行精度，同时实现多轴联动以完成复杂工件的加工。数控车床以其五大优点在工业生产中逐渐占领了重要的地位，并且其发展水平往往成为一个国家工业发展状况的标志之一。然而普通车床虽然没有数控车床的那么多优点，但由于其在价格上的优势仍然在国民生产中占有一席之地，占到车床总量的65%，而且永远也不可能完全被数控车床所取代。 一、数控车床的概念 数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。 数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Computerized Numerical Control），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行，从而实现对将毛坯料加工成为人
数控机床基本知识 参考书目： 全国数控培训网络天津分中心组编. 数控机床（第2版）. 机械工业出版社，2006 第一章数控机床概述 美国PARSONS公司与麻省理工学院伺服机构研究所合作，在1952年第一台由专用电子计算机控制的三坐标立式数控铣床研制成功。之后经过不断的改善，于1955年进入实用阶段 （可用于背景的论述） 随着科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。（对机床的要求越来越高） 制造业的全球化竞争日趋激烈。 统计资料表明，在机械制造工业中单件小批量生产占据机械加工总量的80%左右。 数控机床特别适用于加工批量小、加工零件的形状比较复杂、加工的精度要求的产品的加工。 1 数控机床的工作过程 （1）编制加工程序 根据被加工零件的图样进行工艺方案的分析与设计，进而进行数控编程（需要技术与经验，最重要的一部） （2）加工程序的输入 可以用计算机和数控机床的接口直接进行通信，将编写零件的加工程序输入到数控系统。 （3）预调刀具和夹具 根据零件的工艺设计方案中所确定的刀具方案和夹具方案，在加工之前，进行安装与调整刀具和夹具。 （4）数控装置对加工程序进行译码和运算处理 处理后变成脉冲信号 脉冲信号 有的送至机床的伺服系统，经传动机构驱动机床的相关部件，完成对零件的切削加工。 有的送到可编程控制器，按顺序控制机床的其他辅助部件，完成工件夹紧、松开、冷却液的开闭、刀具的自动更换等动作。 （5）加工过程的在线检测 数控系统需要随时检测机床的坐标位置、行程开关的状态等，并与程序的要求相比较，以决定下一步工作。 2 数控机床的组成 数控机床是典型的机电一体化产品，主要由程序载体、输入/输出装置、数控装置、伺服系统和机床本体等五部分组成。 （1）程序载体 人与数控机床建立某种联系，联系的中间媒介就是程序载体，如穿孔带、磁带、磁盘等。 数控编程的一般过程，首先对零件图上的几何形状、尺寸和技术条件进行工艺分析，在此基础上确定加工顺序和进给路线（应该是工艺师在进行这部分工作？） 确定主运动和进给运动的工艺参数； 确定加工供过程中的各种辅助操作； 用标准格式的代码编制出加工程序，再将加工程序存入程序载体。 （2）人机交互装置
数控机床的分类及典型轴类零件的加工.txt跌倒了，爬起来再哭~~~低调！才是最牛B的炫耀！！不吃饱哪有力气减肥啊？真不好意思，让您贱笑了。我能抵抗一切，除了诱惑……老子不但有车，还是自行的……一. 数控机床的分类 1. 1按加工工艺方法分类 1金属切削类数控机床 与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。 在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。 2特种加工类数控机床 除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。 3板材加工数控机床 常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。 近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等 1. 2按控制控制运动轨迹分类 1点位控制数控机床 位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。 这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。 2直线控制数控机床 直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。 直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。 数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。 3轮廓控制数控机床
数控机床的组成分类及特点 数控机床的组成 ①控制介质 人和数控机床联系的媒介物。控制介质可以是穿孔带，也可以是穿孔卡、磁带、磁盘或其他可以储存代码的载体，有些直接集成在CAD/CAM中。 ②数控装置 数控装置是数控机床的中枢，在普通数控机床中一般由输入装置、存储器、控制器、运算器和输出装置组成。数控装置接收输入介质的信息，并将其代码加以识别、储存、运算，输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统，进而控制机床动作。在计算机数控机床中，由于计算机本身即含有运算器、控制器等上述单元，因此其数控装置的作用由一台计算机来完成。 ③伺服系统 其作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动，包括信号放大和驱动元件。其性能好坏直接决定加工精度、表面质量和生产率。 ④机床 早期采用通用车床，现在采用了新的加强刚性、减小热
变形、提高精度等方面的技术使其发生了很大的变化。 数控机床的分类 数控机床规格繁多，据不完全统计已有400多个品种规格。可以按照多种原则来进行分类。但归纳起来，常见的是以下面4种方法来分类的。 ①按工艺用途分类 一般数控机床、数控加工中心、多坐标数控机床 ②按运动轨迹分类 点位控制数控机床、点位直线控制数控机床、轮廓控制数控机床 ③按伺服系统的控制方式分类 开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床 ④按数控装置分类 硬件控制数控机床、软件控制数控机床 数控机床的特点 ①采用了高性能的主轴及伺服传动系统，机械结构得到简化，传动链较短； ②为了使连续性自动化加工，机械结构具有较高的动态刚度及耐磨性，热变形小； ③更多的采用高效率、高精度的传动部件，如滚珠丝
数控机床的分类 数控机床的品种规格很多，分类方法也各不相同.一般可根据功能和结构，按下面四种原则进行分类. 1、按机床运动的控制执进分类 (1)点位控制数控机床。点位控制数控机床只要求控制机床的移动部件从一点移动到另一点的准确定位，对于点与点之间的运动轨迹的要求并不严格，在移动过程中不进行加工，各坐标轴之间的运动是不相关的。为了实现既快又精确的定位，两点间位移的移动一般先快速移动，然后慢速趋近定位点，从而保证定位精度.如图3.6所示为点位控制的加工轨迹。具有点位控制功能的机床主要有数控钻床、数控惶床和数控冲床等. (2)直线控制数控机床。直线控制数控机床也称为平行控制数控机床，其特点是除了控制点一与点之间的准确定位外.还要控制两相关点之间的移动速度和移动轨迹，但其运动路线只是与机床坐标轴平行移动，也就是说同时控制的坐标轴只有一个，在移位的过程中刀具能以指定的进给速度进行切削.其有直线控制功能的机床主要有数控车床、数控铣床和数控磨床等。 (3)轮廓控制数控机床。轮廓控制数控机床也称连续控制数控机床，其控制特点是能够对两个或两个以上的运动坐标方向的位移和速度同时进行控制.为了满足刀具沿工件轮
廓的相对运动轨迹符合工件加工轮廓的要求，必须将各坐标方向运动的位移控制和速度控制按照规定的比例关系精确地协调起来。因此，在这类控制方式中.就要求数控装置具有插补运算功能，通过数控系统内插补运算器的处理，把直线或圆弧的形状描述出来，也就是一边计算，一边根据计算结果向各坐标轴控制器分配脉冲量，从而控制各坐标轴的联动位移量与要求的轮廓相符合.在运动过程中刀具对工件表面连续进行切削，可以进行各种直线、圆弧、曲线的加工。轮廓控制的加工轨迹如图3.7所示。 这类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机床和加工中心等，其相应的数控装置称为轮廓控制数控系统。根据它所控制的联动坐标轴数不同，又可以分为下面儿种形式。 1)二轴联动。它主要用于数控车床加工旋转曲面或数控铣床加工曲线柱面。 2)二轴半联动。它主要用于三轴以上机床的控制，其中两根轴可以联动，而另外一根轴可以作周期性进给。如图3.8所示就是采用这种方式加工三维空问曲面的.
数控机床优点 (1) 具有高度柔性 在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 (2) 加工精度高 数控机床的加工精度，一般可达到0.005～0.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。 (3) 加工质量稳定、可靠 加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。 (4) 生产率高 数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目
前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。 (5) 改善劳动条件 数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。 (6) 利于生产管理现代化 数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。 三晶变频器S350数控机床专用-高端品牌变频器 三晶S350高性能矢量变频器 S350系列是由广州三晶电气有限公司推出的新一代高性能矢量变频器，有如下特点： ■采用最新高速电机控制专用芯片DSP，确保矢量控制快速响应 ■硬件电路模块化设计，确保电路稳定高效运行 ■外观设计结合欧洲汽车设计理念，线条流畅，外形美观
数控机床的特点 一般数控机床通常是指数控车床、数控铣床、数控镗铣床等，它们的下述特点对其组成自动化制造系统是非常重要的。 ◆柔性高 数控机床按照数控程序加工零件，当加工零件改变时，—般只需要更换数控程序和配备所需的刀具，不需要靠模、样板、钻镗模等专用工艺装备。数控机床可以很快地从加工一种零件转变为加工另一种零件，生产准备周期短，适合于多品种小批量生产。 ◆自动化程度高 数控程序是数控机床加工零件所需的几何信息和工艺信息的集合。几何信息有走刀路径、插补参数、刀具长度和半径补偿；工艺信息有刀具、主轴转速、进给速度、冷却液开/关等。在切削加工过程中，自动实现刀具和工件的相对运动，自动变换切削速度和进给速度，自动开/关冷却液，数控车床自动转位换刀。操作者的任务是装卸工件、
换刀、操作按键、监视加工过程等。 ◆加工精度高、质量稳定 现代数控机床装备有cnc数控装置和新型伺服系统，具有很高的控制精度，普遍达到1 rn，高精度数控机床可达到0.2 m。数控机床的进给采用闭环或半闭环控制，对反向间隙和丝杠螺距误差以及刀具磨损进行补偿，因而数控机床能达到较高的加工精度。对中小型数控机床，定位精度普遍可达到0.03mm，重复定位精度可达到0.0lmm。数控机床的传动系统和机床结构都具有很高的刚度和稳定性，制造精度也比普通机床高。当数控机床有3～5轴联动功能时，可加工各种复杂曲面，并能获得较高精度。由于按照数控程序自动加工，避免了人为的操作误差，因而同一批加工零件的尺寸一致性好，加工质量稳定。 ◆生产效率较高
零件加工时间由机动时间和辅助时间组成，数控机床加工的机动时间和辅助时间比普通机床明显减少。数控机床主轴转速范围和进给速度范围比普通机床大，主轴转速范围通常在 10～6000r/min，高速切削加工时可达15000r/min，进给速度范围上限可达到10～12m/min，高速切削加工进给速度甚至超过30m /min，快速移动速度超过30～60m/min。主运动和进给运动一般为无级变速，每道工序都能选用最有利的切削用量，空行程时间明显减少。数控机床的主轴电动机和进给驱动电动机的驱动能力比同规格的普通机床大，机床的结构刚度
数控机床特点 1信息输入2数控装置3 伺服驱动装置逐点比较法步骤 和检测反馈装置4机床本体5机电接口1判别2进给3 计算4 比较 分类位置检测装置：要求 按运动1点位控制数控机床1受外界因素影响要小长期保持精度 2直线控制数控机床2能满足速度和精度的要求 3轮廓控制的数控机床 3 结构简单成本低 按伺服系统类型> 感应同步器工作原理 1开环控制数控机床在激磁绕组上加一定的幅值一定频率的激 2闭环控制的数控机床磁电压时候在感应绕组上就会产生感应电 3半闭环控制的数控机床压感应电压的频率与激磁电压相同但它的 按工艺方法幅值随滑尺相对于定尺的位移成渝线函数规1金属切削类律变化当滑尺移动一个截距2T 感应电压的2金属成型类和特种加工相位变化一个周期2π因此通过测量感应 按功能电压的大小推算出滑尺相对定尺的位移 1中央处理单元>光栅构成 2分辨率和进给速度 1 光源2透镜3标尺光栅4 指示光栅5光3多轴联动功能敏元件：将光强信号变为电信号6 检测线路：4显示功能5通讯功能进一步处理信号 CNC装置的主要功能>光栅工作原理 1控制轴数和联动轴数2准备功能当两块栅距相同的光栅彼此倾斜一定角度3插补功能4主轴速度功能重叠放置在光源的照射下由于挡光效应5进给功能6补偿功能7固定循环加工功能产生一系列明暗相间的条纹成为莫尔条纹8辅助功能9字符图形显示功能利用他的以下特性可以测距测速和鉴向10程序编制功能11 输入输出和通讯1当用于平行光来照射光栅时透过莫尔条12自诊断功能纹的光强分布近似于余弦函数规律 CNC装置的特点2莫尔条纹移动与光栅移动相对应 1 灵活性大2通用性强3可靠性高当光栅相对一个栅距d 莫尔条纹则在 4 可以实现丰富复杂的功能 5 使用维修方便其垂直方向上移动一个宽度w 6易于实现机电一体化3莫尔条纹具有放大作用 CNC装置的体系结构>光栅信号处理过程 1主从结构2多主结构3 分布式结构1在莫尔条纹的移动方向上开4个窗口CNC装置的软件结构ABCD 彼此相距W/4 透过4个窗口的 1 CNC 装置的软件硬件的界面光强的变化近似预先函数规律 2 系统软件的内容和结构类型2利用光敏元件将回路光强信号转变成3多任务并行处理四路相位彼此相差π/2 的交变电压信号 UA UB UC UD 3利用差动放大电路将四路交变电压信号频率则可以测出光栅尺的移动速度 转换成两路相位彼此相差π/2交变电压根据两路方波信号彼此超前或滞后 信号UA UB 关系则可以鉴别出光栅尺的移动方向 4通过整形将两路交变电压信号转换成利用信频可以提高光栅的分辨率 两路方波信号V A VB 5方波信号变化一个周期则表示光栅尺 移动了一个栅距d 利用方波信号变化的
1.4 数控机床的分类 （1.4节 9~14页） 这节重点是学习和掌握通用数控机床的四大分类及特点。 1.41 按工艺用途分类 1、金属切削类数控机床：分别有数控车床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。这些机床的动作与运动都是数字化控制，具有较高的生产率和自动化程度，特别是加工中心，它是一种带有自动换刀装置，能进行铣、钻、镗削加工的复合型数控机床。加工中心又分为车削中心、磨削中心等。还实现了在加工中心上增加交换工作台以及采用主轴或工作台进行立、卧转换的五面体加工中心。 2、金属成形类及特种加工类数控机床：它是指金属切削类以外的数控机床。数控弯管机、数控线切割机床、数控电火花成形机床等等都是这一类数控机床。 1.42 按运动方式分类 1、定位控制数控机床：它是指能控制刀具相对于工件的精确定位控制系统,而在相对运动的过程中不能进行任何加工。通过采用分级或连续降速，低速趋近目标点，来减少运动部件的惯性过冲而引起的定位误差。 2、直线运动控制数控机床:它是指控制机床工作台或刀具以要求的进给速度，沿平行于某一坐标轴或两轴的方向进行直线或斜线移动和切削加工的机床。这类数控机床要要求具有准确的定位功能和控制位移的速度，而且也要偶刀具半径和长度的补偿功能以及主轴转速控制的功能。现代组合机床也算是一种直线运动控制数控机床。 3、轮廓控制的数控机床:它是指能实现两轴或两轴以上的联动加工，而且对各坐标的位移和速度进行严格的不间断控制，具有这种控制功能的数控机床。现代数控机床大多数有两坐标或以上联动控制、刀具半径和长度补偿等等功能。按联动轴数也可分两轴联动、两轴半、三轴、四轴、五轴联动等。随着制造技术的发展，多坐标联动控制也越来普遍。 1.43 按控制方式分类 1、开环控制系统：它是指没有位置检测反馈装置的控制方式。特点是结构简单、价格低廉，但难以实现运动部件的快速控制。广泛应用于步进电机低扭矩、高精度、速度中等的小型设备德驱动控制中，特别在微电子生产设备中。
数控机床的适用范围及结构特点 1. 数控机床的适用范围 一般来说，数控机床特别适合于加工零件较复杂、精度要求高、产品更新频繁、生产周期要求短的场合。数控加工适用范围可用图7-7粗略表示。 图7-7所示为零件复杂及生产批量的不同，三种机床的应用范围的变化，当零件不太复杂，生产批量又较小时，宜采用通用机床；当生产批量很大，宜采用专用机床；而随着零件复杂程度的提高，数控机床越显得适用。目前，随着数控机床的普及，应用范围止由BCD向EFG线复杂性较低的范围扩大。 从图7-7中可看出通用机床、专用机床和数控机床零件加工批量与生产成本的关系。在多品种、中小批量生产情况下，采用数控机床总费用更为合理。 根据数控加工的优缺点及国内外大量应用实践，一般可按适用程度将零件分为三类： （1）最适用类 1）形状复杂，加工精度要求高，用通用机床无法加工或虽然能加工但很难保证产品质量的零件。 2）用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件。 3）有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒型零件。 4）必须在依次装夹中合并完成铣、镗、铰或螺纹等多工序的零件。 （2）较适用类
1）在通用机床加工时极易受人为因素（如：情绪波动、体力强弱、技术水平高低等）干扰，零件价值又高，一旦质量失控会造成重大经济损失的零件； 2）在通用机床上加工时必须制造复杂的专用工装的零件。 3）需要多次更改设计后才能定型的零件。 4）在通用机床上加工需要作长时间调整的零件。 5）用通用机床加工时，生产率很低或体力劳动强度很大的零件。 （3）不适用类 1）生产批量大的零件。 2）装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件。 3）加工余量不稳定，且数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的零件。 4) 必须用特定的工艺装备协调加工的零件。 2. 数控机床的结构特点 1）主运动常用交流或直流电动机拖动，采用变频调速，简化了主传动系统的机械结构，而且转速高、功率大，速度变换迅速、可靠；能无级变速。合理选择切削用量。 2）主轴部件和支承件均采用了刚度和抗振性较好的新型结构。如采用动静压轴承的主轴部件，采用钢板焊接结构的支承件等。 3）采用了摩擦因数很低的塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨，以提高机床运动的灵敏性。 4）进给传动中，一方面采用无间隙的传动装置和元件，如滚珠丝杠副、静压蜗杆蜗条副、预加载荷的双齿轮齿条副等。另一方面采用消除间隙措施，如偏心套式、锥度齿轮式及斜齿轮垫片错齿等消隙结构。 5）采用了多主轴、多刀架的结构，以提高单位时间内的切削功率。 6）具有自动换刀和自动交换工件的装置，以减少停机时间。 7）采用自动排屑、自动润滑装置等。
数控机床的特点与分类 1 .数控技术的发展 数控(N 。merical Control , NC ) ，国家标准(GB8129 一1997 )定义为“用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法”。定义中的“机床”，不仅指金属切削机床，还包括其他各类机床，如线切割机床等。 数控机床(Numerical Control Machine Tools )是金属密集度及自动化程度很高的机电一体化加工装备。它是按国际或国家甚至生成厂家规定的数字和文字编码方式，把各种机床位移量、运转系数、辅助功能(如刀具变换、切削液自动供停等)用数字、文字符号表示出来，通过能识别并处理这些符号的数字控制系统( Numerical Control System ，简称数控系统)变成电信号，继而利用相关的电气元部件实现我们要求的机械动作，从而完成加工任务。国际信息处理联盟(Interna - tional Federat : on of Information Processing , IFIP )第五技术委员会对数控机床的定义是：数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能逻辑地处理具有特定代码或其他符号编码指令规定的程序。 1949 年，美国John T . Parsons 和麻省理工学院(MIT )的伺服机构研究所研制成数控三坐标铣床，拉开了NC 机床发展的序幕。1955 年，MIT 协助Parsons 公司在辛辛那提公司(Cincinnati Hydrotel ) 4 #铣床配置数控系统，改装成一部三轴数控铣床，实现传统机器的NC 化。1958 年，MIT 研制出自动刀具程序设计( Automatic Programming Tools , APT )。同年，美国K 各T 公司研制出带自动换刀(Automatic Tool Change , ATC )的加工中心。1959 年，数控机床已可用于片状复杂形状零件的加工。20 世纪60 年代以后，NC 机床制造商全力投人NC 机床生产和销售市场，改进NC 功能，增加NC 加工及应用范围，并引人应用到各种各样机器上，使数控加工逐渐成为生产加工零件的主流. 日本从1952 年开始研究数控机床，1956 年富士通(FANUC )公司研制成数控转塔式冲床。1957 年东京工人研制出数控车床雏形成品。1958 年牧野公司( Mak : no )与FANUC 公司合作，开发出数控铣床。同时，FANUC 公司还将油压脉冲马达和代数运算脉冲补偿电路应用在数控机床上.使数控性能大幅度升高，稳定性能大为增加。1966 年FANUC 公司研制出全集成电路化的数控装置。使NC 变得更有效、更可靠、更小型和更经济。 欧洲的第一台数控机床则直到1959 年才在巴黎机床博览会上展示出来。从20 世纪70 年代起，布线程序控制器逐渐被可编程序存储控制器所取代。由于小型计算机加人控制器的一体化，就有可能用灵活的软件代替任务专一的硬件。通过不断扩大存储器容量，把单一程序甚至整个程序库存人控制器中，通过手动输入可直接在机床上对控制器进行校正。 随着加工中心的出现，以及CNC ( Computeri : ed NC )技术、信息技术、网络控制技术和系统工程的发展，单机数控自动化逐步走向计算机控制的多机制造系统自动化。20 世纪60 年代末，出现的DNC ( Direct NC )系统，就是使用一台较大型的计算机控制和管理多台数控机床，能进行多品种、多工序的自动加工。之后，以此为控制基础，出现了包括加工、组合、检查在自动化程度和规模上不同的多种层次和级别的柔性制造系统即FMS ( Flexihle Manufacturing system ) ，使得数控机床成为组成现代机械制造生产系统的基本设备。 2 .数控机床的特点
百度文库- 让每个人平等地提升自我 网络教育学院 本科生毕业论文（设计） 题目：浅析数控机床的发展进程及趋势 学习中心： 层次：专科起点本科 专业：机械设计制造及其自动化 年级：年季 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：年月日
内容摘要 本文以数控机床为研究对象，首先阐述了数控机床的发展历程，尤其对其进给伺服系统和机械传动系统的发展过程进行了详细描述，接下来对我国数控机床的发展现状与发展趋势进行了介绍，并分析了其存在的问题，最后提出了针对我国数控机床的发展策略。 关键词：数控机床；进给伺服系统，机床加工程序
目录 内容摘要 ........................................................................................................................... I 前言 .. (1) 1 数控机床的发展进程 (2) 进给伺服系统 (2) 机械传动系统 (4) 数控机床加工程序的结构 (5) 2 数控机床的发展趋势 (7) 3 数控机床发展中所存在的问题 (12) 4 数控机床的发展策略 (13) 结束语 (14) 致谢 (15) 参考文献 (15) 参考文献 (17)
前言 自20世纪末开始，我国制造业就开始了逐渐由制造大国向制造强国迈进了脚步，机床制造业也跟着取得数控机床快速增长的业绩。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素，既是生产力要素，又是重要商品。机床的发展和创新在一定程度上能映射出加工技术的主要趋势。近年来, 我国在数控机床和机床工具行业对外合资合作进一步加强, 无论在精度、速度、性能, 还是智能化方面都取得了相当的成绩[1]。 在国际贸易中, 很多发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的主要机电出口产品。因此，对数控机床技术的发展历程进行总结分析，将有助于推进我国数控机床技术实现跨越式发展的目标。
数控技术专业毕业论文 ` 桂林电子科技大学职业技术学院 毕业设计(论文) 浅谈数控机床的维修与维护 学院(系): 机电工程系 专业: 数控技术专业 学号: 学生姓名: 指导教师:
目录 摘要 (2) 第一章绪论 (3) 第二章数控机床概述 (4) 2、1 数控机床的简介 (4) 2、2 数控机床的组成 4 2、3数控机床的特点 4 2、4数控机床的主要技术指标 5 2、5数控机床使用中应注意的事项 5 第三章数控机床的故障诊断 6 3、1 数控机床的外部故障诊断方法 6 3、2 数控机床常见的故障诊断 6 3、3数控机床的故障排除方法7 第四章数控机床各部故障分析及维修11 4、1数控机床主轴伺服系统故障检查及维修11 4、2 数控PLC初始故障的诊断11 4、3 数控设备检测元件故障及维修11 4、4数控机床加工精度异常故障及维修12 第五章数控机床的保养及维护13 5、1 数控机床的保养知识13 5、2 数控机床系统的维护13 5、3 机械部件的维护14 第六章结论16 参考文献17 致谢18
摘要 机械制造业就是国民经济的支柱产业,可以说,没有发达的制造业,就不可能有国家的真正繁荣与富强。而机械制造业的发展规模与水平,则就是反映国民经济实力与科学技术水平的重要指标之一。 制造自动化技术就是先进制造技术的重要组成部分,其核心就是数控技术。数控技术就是综合应用计算机、自动化控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。它的出现及所带来得巨大效益,已引起了世界各国科技与工业界的普遍重视。 数控维修技术不仅就是保障数控机床正常运行的前提,对数控技术的发展与完善也起到了巨大的推动作用,因此,它已经成为一门专门的学科。同时也表明,数控维修技术就是制造业竞争与发展的基础,也就是机械制造业技术水平的标志。 论文主要研究了根据数控机床的特点,数控机床常见的故障及诊断方法,数控机床的保养知识与讲解了数控车床的维修方法与注意的事项。 研究结果表明:数控加工在当前制造行业中占据着主导地位,在各行各业中都有她的出现,它的发展将带动制造业的飞速发展,同时也将影响社会的发展进程。因此,做好数控设备的维护工作,提高数控设备的维修效率,就是现代制造业的—项重要工作本文的特色在于:通过分析数控机床的维修维护,提高了加工效率,最终为企业带来了效益。 关键词:数控技术;数控机床;常见故障;诊断方法;维修方法;
数控机床的种类 目前数控机床的品种很多，通常按下面几种方法进行分类。 一、按运动方式分类 1、点位控制系统 点位控制系统是指数控系统只控制刀具或机床工作台，从一点淮确地移动到另一点，而点与点之间运动的轨迹不需要严格控制的系统。为了减少移动部件的运动与定位时间，一般先以快速移动到终点附近位置，然后以低速准确移动到终点定位位置，以保证良好的定位精度。移动过程中刀具不进行切削。使用这类控制系统的主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床等。 2、点位直线控制系统 点位直线控制系统是指数控系统不仅控制刀具或工作台从一个点准确地移动到下一个点，而且保证在两点之间的运动轨迹是一条直线的控制系统。刀具移动过程可以进行切削。应用这类控制系统的有数控车床、数控钻床和数控铣床等。 3、轮廓控制系统 轮廓控制系统也称连续切削控制系统，是指数控系统能够对两个或两个以上的坐标轴同时进行严格连续控制的系统。它不仅能控制移动部件从一个点淮确地移动到另一个点，而且还能控制整个加工过程每一点的速度与位移量，将零件加工成一定的轮廓形状。应用这类控制系统的有数控铣床、数控车床、数控齿轮加工机床和加工中心等。 二、按控制方式分类 1、开环控制数控机床 开环控制系统的特征是系统中没有检测反馈装置，指令信息单方向传送，并且指令发出后，不再反馈回来，故称开环控制。 受步进电动机的步距精度和工作频率以及传动机构的传动精度影响，开环系统的速度和精度都较低。但由于开环控制结构简单，调试方便，容易维修，成本较低，仍被广泛应用于经济型数控机床上。 2、半闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床不是直接检测工作台的位移量，而是采用转角位移检测元件，测出伺服电动机或丝杠的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算机中进行位置比较，用比较的差值进行控制。由于反馈环内没有包含工作台，故称半闭环控制。 半闭环控制精度较闭环控制差，但稳定性好，成本较低，调试维修也较容易，兼顾了开环控制和闭环控制两者的特点，因此应用比较普通。 3、闭环控制数控机床 闭环控制系统的特点是，利用安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中，与所要求的位置指令进行比较，用比较的差值进行控制，直到差值消除为止。可见，闭环控制系统可以消除机械传动部件的各种误差和工件加工过程中产生的干扰的影响，从而使加工精度大大提高。速度检测元件的作用是将伺服电动机的实际转速变换成电信号送到速度控制电路中，进行反馈校正，保证电动机转速保持恒定不变。常用速度检测元件是测速电动机。 闭环控制的特点是加工精度高，移动速度快。这类数控机床采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动元件，电动机的控制电路比较复杂，检测元件价格昂贵。因而调试和维修比较复杂，成本高。 三、按工艺用途分类 按工艺用途分类，数控机床可分为数控钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿轮加