数控机床的动态特性概述
李凯旋
研究机床动态特性的重要性和必要性现代机床正向高速，大功率，高精度的方向发展，
除了要求机床重量轻，成本低，使用方便和具有良
好的工艺性能外，对机床的加工性能要求也愈来愈
高。机床的加工性能与其动态特性紧密相关。
由于受到理论分析和测试实验手段落后的限制，传统的机床设计
的主要依据是静刚度和静强度，对机床的动态特性考虑较少。结
果常常是以较大的安全系数加强机床结构。导致机床结构尺寸和
重量加大。并不能从根本上改观机床的动态特性。
机床的动态特性的基本概念
机床的动态性能是指机床运转之后振动、噪声、热变形与磨损等性
能的总称。但长期以来主要指的是机床的振动性能，即主要指机床
抵抗振动的能力。【1】?????
??????===振型）振型（一阶振型，二阶变形大小）动态柔度变形的能力。动刚度：动载荷下抵抗变形的能力。静刚度：静载荷下抵抗为临界阻尼系数为阻尼系数，阻尼比）（固有角频率固有频率(/1r r ,r/r 2/f f co co n n n n d k ωξπωω机床结构的动态特性参数主要参数包括固有频率，阻尼比，振型，动刚度等。机床的动态分析主要是研究抵抗振动的能力，包括抗振性和切削稳定性，【2】???
?????????切削自激振的能力）切削稳定性（机床抵抗主要零件的固有频率阻尼特性机床的结构刚度振动的能力）抗振性（机床抵抗受迫激振力：由回转的不平衡质量作为振动系统的振动源产生的周期性简谐振动。【1】诸乃雄，机床动态设计原理与应用[M]上海：同济大学出版社，1987:1-3
【2】陈雪瑞，金属切削机床设计[ M ] 太原: 山西科学教育出版社, 1988.147-151
主要指标外力的激励频率与物体的固有频率相等时，物体的振动形态成为主振型或一阶振型。外力的激励频率是物体固有频率二倍时，物体的振动形态为二阶振型，以此类推.......
机床的动态特性基本概念
抗振性的衡量标准一般用产生单位振动量所需要的激振力表示。切削稳定性的衡量标准一般用切削时开始出现自激振动的极限切削宽度来表示。极限切削宽度越大，切削稳定性越好。
机床的振动类型及消除措施
?????
????????????????)的频率自激振动（外部激振力平衡导致）受迫振动（旋转体的不的固有频率）自由振动（频率为系统产生振动的原因机床零部件整体振动动
部件结合面间的相对振整机摇晃振动特性分类振动类型
机床动态特性的基本概念
1，消除受迫振动的方法主要有：采用隔振措施合理提高机床的动刚度，使受迫振动的频率与系统的固有频率远离。
2，自激振动与切削相关，切削用量愈大，切削力愈大，自激振动愈剧烈。方法：改变切削条件，找出机床的主振型及引起该主振型的薄弱环节，通过增强机床的动刚度或采取减振措施。
可见提高机床的动刚度非常重要！下面是提高机床动刚度的措施
????????
???????????????????切削力方向）尽量使振动方向垂直于变更振型的振动方向（涂层在支承件表面采用阻尼内的空腔
尼材料填充机床支承件采用泥芯和混凝土等阻阻尼利用好结合面间的摩擦性改善机床结构的阻尼特基联接处的刚度改善构件间或构件与地筋条
合理布置构件的筋板和状及尺寸合理设计构件的断面形和固有频率提高机床构件的静刚度321321
机床动态特性的基本概念
小结:现阶段，研究机床动态特性及确定机床动刚度的方法主要是通过对实际机床或模型作激振试验，采用正弦信号，随机信号，脉冲信号和非周期信号，根据不同的输入信号方式，采用不同的分析，测量方法。通过实验，找到影响动刚度的薄弱环节，提出改进措施，以改进结构设计，或安装有效的减振装置，从而达到提高机床的动刚度，使机床有较合适的动态特性的目的。
机床动态特性的研究内容
机床动态特性的研究包括动力分析和动力设计两部分。
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????????）条件，跟自激振动有关切削颤振和爬行的临界动力稳定性（确定产生一定范围内振力的动力响应控制在动力响应（将受到的激比值）模态振型（两个振幅的各阶固有频率固有特性（复杂系统）动力分析)
1，动力分析指在已知系统的动力模型，外部激励和系统工作条件的基础上分析研究系统的动态特性。包括固有特性，动力响应，动力稳定性三方面。【3】2，自激振动：振动系统在一定的条件和运转状态下，可能产生自激振动。自激振动主要由系统本身的动力特性所决定的振动，产生自激振动的系统称为不稳定系统。例如，机床在一定的切削条件下，可能产生切削颤振；低速相对运动在一定条件下，有可能产生爬行现象。
【3】杜君文，机械制造技术装备及设计[M]天津:天津大学出版社1998，222一224
机床动态特性的研究内容
对机床结构进行动力分析有两种手段：1.对机床结构的动力学模型进行理论分析。2对机床结构进行动态测试。【4】
手段1优点：可获得机床的各种动力特性和动力分析所需的数据，还可获得表示该机床机构偏离最优化涉及到何种程度的指标，对哪些部件改进，如何具体改进，并且改进后的效果也可以估计出来。缺点：由于机床结果十分复杂，不确定因素很多，有些问题从理论到实践还未得到解决，在研发过程中，完全依赖理论分析无法满足实际要求。
动态测试主要应用激振响应法测定结构的动态特性，包括各阶固有频率，各阶主模态振型，结构上有关点的动柔度频率响应等，应用这些数据进行分析，找出机床结构的薄弱环节，加以改进。不足：动态测试只能定型的指出改进设计的方向，不能定量确定结构改进的程度，改进设计效果也需要等到新机床制造出来后进行试验才知道。
【4】王世军，黄玉美．机床整机特性的有限元分析方法［J］．机床与液压，2005( 3) :20－22．
机床动态特性的研究内容
机床的动态设计
机床的动态设计指的是机床的动态性能在其图纸设计阶段就能得到预测和优化，从而寻求一种经济合理的结构，使其动态性能满足预先给定的设计要求。包括：CAD/CAE,计算机图形学，振动理论，有限元，振动测试技术等。【5】满足要求
修改动力学模型检验是否满足要求）对系统动态特性仿真建立动力学模型设计要求→?→→
→→(机床动态设计的一般过程
动力分析为动力学的“正”问题，动态设计为动力学的“逆”问题。动态设计师比动力分析更为复杂的问题，尽管理论上已经提出了一些动态设计的方法，但目前大多数仍将动态设计问题转化为动力分析问题来处理。目前针对机床一般的动态设计大多根据经验和各方面的设计要求拟出原始的方案进而逐步展开的。
【5】王富强，精密机床床身的动态特性分析与优化[D].兰州；兰州理工大学2007,06-29
机床动态特性的研究内容
动态设计的基本原则
动态设计的目标是在保证机械系统满足其功能要求的条件下具有良好的动态性能，使其经济合理、运转平稳、可靠。因此，必须把握机械结构的固有频率、振型和阻尼比，通过动态分析找出系统的薄弱环节来改进设计。
动态设计的原则是：
(1) 防止共振；
(2) 尽量减小机器振动幅度；
(3) 尽量增加结构各阶模态刚度，并且最好接近相等；
(4) 尽量提高结构各阶模态阻尼比；
(5) 避免零件疲劳破坏；
(6) 提高系统振动稳定性，避免失稳。
具体设计时，以上述为基本原则，应根据具体设备的要求，给出动态设计指标。
机床动态特性的研究内容
模态分析相关概念
模态分析是研究机构动力特性的一种近代特性方法。模态是机械结构的固有振动特性。每一个模态具有特定的固有频率，阻尼比和模态振型。这些模
态参数可由计算或试验分析取得，其过程为模态分析。分析过程由有限元方法得出，称之为计算模态分析。若通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得，则为试验模态分析。
模态参数有：模态频率、模态质量、模态向量、模态刚度和模态阻尼等
模态分析的应用：1评价现有结构系统的动态特性。
2在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计。
机床动态特性的研究内容
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???合建模）二者相结合的方法（综实验建模及其分析方法
阵分析法）（主要采用有限元法矩理论建模及其分析方法1，理论建模及其分析方法是基于结构动力学原理，根据结构的设计方
案，图纸和资料等建立起来模拟机床动态特性的的有限元动力模型而无
需依赖已有的机械设备。优点：可经济迅速地达到优化设计的目标，把
提高机床的动态特性的问题解决在方案及图纸设计阶段。缺点：误差大。2，实验建模又称为系统辨识，对机械系统（实物或模型）进行激振
（输入），通过观测到的系统的输入，输出数据，对系统确定一个一个
数学模型，使这个数学模型尽可能精确地放反映系统的动态特性。优点：模型及其动态特性对机床模拟精度都较高。缺点：投资大，动态试验及
信号分析数据处理过程中都要受到各种随机噪声的干扰，测试仪器误差，各种信号误差，从而给动态性能带来一定误差。
3，综合建模将有限元分析技术和模态分析技术有机的结合起来，发挥
各自的长处，以得到能确切反映实际，实用的动态特性分析技术。
机床动态特性的研究现状
机床的动态特性研究主要包括机床分部件和整机的动态特性分析。整机的动态特性又是与分部件的动态特性和结合面的动态特性相关的。
国外研究现状
国外的机床动态分析和动态设计领域的研究较多，并在结构优化设计方面取得了很多的成绩。特点如下：【6】
（1）设计与分析平行。机床结构设计的各个阶段均有结构分析参与，并且贯穿整个设计过程。这样确定的机床结构设计方案，基本就是定型方案。
（2）结构优化的思想被用于设计的各个阶段。
（3）大量的虚拟试验代替实物实验。
国内研究现状
国内对机床的动态特性研究可按整机分析和部件分析两个方面归纳如下
（1）机床整机的研究现状，在整机建模与分析方面，上交，天大等院校都有一定的研究，提出了整机动态特性预测的方法及相关软件的研发。
eg:1福州大学林有希提出整机有限元法，利用静态凝聚法和结构技术，大幅度缩减自由度对整机进行建模。
【6】杨永亮.基于有限元的车床床身结构优化:[D]. 大连:大连理工大学机械系，2006，1-3
机床动态特性的研究现状
2上海交通大学张广鹏等运用均质梁，集中力量及结合部单元进行了整机预测软件包的研制。
3东南大学毛海军等利用阻抗匹配法建立了磨床整机的动力学模型，并进行了实验验证。
4昆明理工大学杜奕利用试验模态技术，对MSY7115平面磨床整机结构的动
态特性进行了模态分析，并建立了立柱和整机的有限元模型，并对其进行了
动态特性优化的改进设计。梁志强采用理论建模和试验建模相结合的方法研究TH6350加工中心整机的动态特性。
5北京机床研究所赵宏林等利用自行开发的机床整机特性分析软件包--ANTPOS 软件包对一台立式加工中心实现了在图纸阶段预测其整机综合特性的目的，并与试验值进行了比较。
6北京理工大学采用用户自定义矩阵单元处理机床结合部的接触问题，利用
I-DEAS Master Series 划分有限元网络，主要采用二维壳单元建立了立式加工中心的动力学模型，并进行了动态特性分析。
机床动态特性的研究现状
（2）机床部件的研究现状
在部件建模与分析方面，研究大多集中在传统机床的床身和主轴的动态性能分析和优化设计方面，近年来对精密机床的研究也日渐增多。其中东南大学，天津大学等对床身进行了大量的研究。
1东南大学机械工程系，利用有限元法对机床床身进行静、动态分析，并
使用渐进优化算法对床身结构进行基于基频约束和刚度约束的拓扑优化，为ESO方法在机床大件结构拓扑优化中的应用做了有益的尝试。并对床身的隔板厚度对床身的动态性能进行了研究，对地脚螺栓对床身的动态性能的影响进行了研究。东南大学和无锡机床股份有限公司对内圆圆磨床
M2120A床身结构进行有限元分析，得等到床身前几阶的固有频率和振型，分析床身的内部筋板布置对结构动态特性的影响。
2天津大学机械工程学院利用变量化设计的技术，将机床的大件结构分割
为元结构，通过变量化设计元结构，提高整机以及床身动态特性。
机床动态特性的研究现状
国内机床动态优化设计的基本思路可归纳为：【7】
1，对机床主要零部件进行CAD三维空间实体建模，建立有限元模型；2，对机床结合面问题进行研究，并利用模态试验修正其理论模型；3建立整机结构有限元模型，分析计算结构的固有频率和振型，使其符合试验的结果；4由结果指导机床整机和部件优化设计；5利用主动或被动阻尼控制装置实现在某种激励下机床结构的减振设计；6通过CAD技术绘制优化选型后的结构设计图，并定型生产。实体模型建立的准确程度以及测试的方法和手段等方面都会影响有限元模型的准确程度，从而对优化结构产生较大的影响。
将机床的结构动态优化设计解决在设计阶段成为机床动态设计的主要目标。
国内外机床结构动态设计存在较大的差距。国外对机床动态特性的研究特点已不再赘述。我国对机床的动态特性研究主要集中在对现有机床以及机床部件的动态分析方面，并较多借鉴现有机床的结构，尤以进口机床较多，对其动态分析较少。【7】张海伟，数控机床动态性能的分析及其结构优化闭制造技术与机床，2006（5）
数控机床的发展史 1.第一代数控机床产生于 1952年（电子管时代）美国麻省理工学院研制出一套试验性数字控制系统，并把它装在一台立式铣床上，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床，但是这台机床毕竟是一台试验性的机床。到了1954年11月，在帕尔森斯专利基 础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司。 2.第二代数控机床产生于1959年（晶体管时代）电子行业研制出晶体管元器件，因而数控系统中广泛采用晶体管和印制电路板，使数控机床跨入了第二代。同年3月，由美国克耐·杜列克公司（Keaney ＆Trecker Corp）发明了带有自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心”。现在加工中心已成为数控机床中一种非常重要的品种，在工业发达的国家中约占数控机床总量的l/4左右。生产出来。 3. 第三代数控机床产生于1960年（集成电路时代）研制出了小规模集成电路。由于它的体积小，功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第三代。以上三代，都是采用专用控制的硬件逻辑数控系统（NC）。 4.第四代数控机床产生于 1970年前后随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降、小型计算机开始取代专用控制的硬件逻辑数控系统（NC），数控的许多功能由软件程序实现。由计算机作控制单元的数控系统（CNC），称为第四代。1970年，在美国芝加哥国际展览会上，首次展出了这种系统。 5.第五代数控机床产生于1974年美、日等国首先研制出以微处理器为核心的数控系统的数控机床。30多年来，微处理机数控系统的数控机床得到飞速发展和广泛的应用，这就是第 五代数控（MNC）。后来，人们将MNC也统称为CNC。 柔性制造系统 1967年，英国首先把几台数控机床联接成具有柔性的加工系统，这就是最初的FMS—Flexible Manufacturing System柔性制造系统。之后，美、欧、日等国也相继进行了开发和应
第一章数控机床概述 第一节数控机床的产生与发展 随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷。机械制造产业作为国民工业的基础，其产品更是日趋精密复杂，特别是在宇航、航海、军事等领域所需的机械零件，精度要求更高，形状更为复杂且往往批量较小，加工这类产品需要经常改装或调整设备，普通机床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应这些要求。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。 一种新型的生产设备——数控机床就应运而生了。 1948年帕森斯公司（Parsons）正式接受美国空军的委托，与麻省理工学院(MIT)伺服机构实验室（Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）合作，于1952年试制成功世界上第一台数控机床试验性样机。1959年，美国克耐·杜列克公司（Keaney & Trecker）首次成功开发了加工中心（Machining Center）。 1．1数控机床的发展简况 第1代数控机床：1952年～1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）。 第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。 第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。 第4代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（CNC）。 第5代数控机床：从1974年开始采用微型计算机控制的系统（MNC）。 微型计算机控制系统 1．计算机直接数控系统 所谓计算机直接数控（Direct Numerical Control，DNC）系统，即使用一台计算机为数台数控机床进行自动编程，编程结果直接通过数据线输送到各台数控机床的控制箱。 2．柔性制造系统 柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）也叫做计算机群控自动线，它是将一群数控机床用自动传送系统连接起来，并置于一台计算机的统一控制之下，形成一个用于制造的整体。 3．计算机集成制造系统 计算机集成制造系统（Computer-Integrated Manufacturing System，CIMS），是指用最先进的计算机技术，控制从定货、设计、工艺、制造到销售的全过程，以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统。 1．2我国数控机床发展概况 1958年开始并试制成功第一台电子管数控机床。1965年开始研制晶体管数控系统，直到20世纪60年代末至70年代初成功。从20世纪80年代开始，先后从日本、美国、德国等国家引进先进的数控技术。如北京机床研究所从日本FANUC公司引进FANUC3、FANUC5、FANUC6、FANUC7系列产品的制造技术；上海机床研究所引进美国GE公司的MTC-1数控系统等。 1．3数控机床的发展趋势 从数控机床技术水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自动化是数控机床的重要发展趋势。 数控系统都采用了16位和32位微处理器，标准总线及软件模块和硬件模块结构，内存容量扩大到1MB以上，机床分辨率可达0.1 m，高速进给可达100m/min，控制轴数可达16个。
数控机床发展史 班级：学号：姓名： 数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置，经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。 数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术，应用数控加工可大大提高生产率、稳定价格质量，缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工，易于在工厂或车间实行计算机管理，还使车间设备总数减少、节省人力、改善劳动条件，有利于加快产品的开发和更新换代，提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。 数控加工技术也是发展军事工业的重要战略。美国和西方各国在高档数控机床与加工技术方面，一直对我国进行封锁限制，因为许多先进武器设备的制造，如飞机、导弹、坦克等关键零件，都离不开高性能的数控机床加工。 世界上第一台NC数控机床的发明者一般归为John T. Parsons，1942年，他的公司在为西科斯基公司制造直升机叶片梁时，西科斯基公司在给他的梁图纸上作出17点的定义，Parsons则用曲线把这17点连成一个轮廓，它们可以作为模板使用制作桁的夹具。金属切削工
具很难加工出这种特Parsons就去Wright Field找旋转的螺旋桨实验室环科负责人Frank Stulen，在他们的谈话中，Stulen断定Parsons 真的不知道他在说什么。Parsons意识到了这一点，并当场聘请Stulen。Stulen于1946年4月1日开始工作，并聘请了三个新的工程师和他一起。Stulen的弟弟在柯蒂斯-赖特螺旋桨工作，并提到过他们使用的工程计算打孔卡计算器。Stulen决定采取这个方法计算转子应力，当Parsons打孔卡计算器时，他问Stulen这个东西可否用来产生200个点构成叶片梁的轮廓，而不是之前得到的17点，根据这些点切削再抛光，就可以得到一个流畅光滑的造型，这样得到的造型可以做成一个模板用来冲压叶片梁。Stulen很快编制好了程序，指出了点表。利用点表（每一个孔都有一个X和Y轴的数字），三个操作员就可以操作了，一个操作员读出X和Y值，另两个则把切削头移动到相应的位置。这种操作方法被称为“数字法”. 基于这一事件，Parsons设想能够建造一台完全自动化的机器，因为如果人操作的话，为了产生足够多的轮廓点，需要花费大量的时间去操控切削头到达指定的位置。如果可以输入指令直接给机器，那可以避免控制切削头沿X轴，Y轴移动的时间，这样可以制作更好的模板。 但当时他没有足够的资金做这件事情，直到后来美国空军帮他投资，以便能够加工航空发动机零件，并且得到了麻省理工的支持，解决了伺服问题，终于在1952年造出来第一台样机。 美国军方的经济支持，机床得到了快速的发展。
河北科技师范学院欧美学院论文题目：数控机床发展史 系别：机电科学与工程系 专业：机械制造与自动化 姓名：陈许超 学号：9322080117 2010年10月6日
数控机床发展史 论文摘要摘要：作为机械系的一名学生，将来工作学习都会以机械为主，所以必须把握好各种机械的专业知识，从这学期开端，开端接触机械专业基础课。我会本着认真的态度看待专业课的学习，进步自己的专业素养.接下来我将介绍一下我对数控机床发展史的熟悉。 20世纪中期，随着电子技巧的发展，主动信息处理、数据处理以及电子盘算机的涌现，给主动化技巧带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行把持，推动了机床主动化的发展。 采用数字技巧进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公（ParsonsCorporation）实现的。他们在制作飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子盘算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到±0.0381mm（±0.0015in），达到了当时的最高程度。 1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套实验性的数控系统，成功地实现了同时把持三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。这台机床是一台实验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。
在此以后，从1960年开端，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及应用了数控机床。 数控机床中最初涌现并获得应用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。 然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积宏大，功耗高，因此除了在军事部门应用外，在其他行业没有得到推广应用。 到了1960年以后，点位把持的数控机床得到了迅速的发展。因为点位把持的数控系统比起轮廓把持的数控系统要简略得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大批发展，据统计材料表明，到1966年实际应用的约6000台数控机床中，85%是点位把持的机床。 数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有主动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令主动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和调换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。
数控技术历史发展趋势及新技术论文 数控技术，简称数控（Numerical Control ）即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。 发展历史 1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。 1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。 1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。 60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。 1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。 20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。 20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。 现在，数控技术也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：CNC），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，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。数控技术是制造业信息化的重要组成部分。 发展途径 在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。 为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨
第一章数控机床概述 １.1 数控机床简介 1.1.1 数控机床的产生及其重要性 随着科学技术的飞跃发展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快,多品种、中小批量生产的比重明显增加。同时,随着航空工业、汽车工业和轻工消费品生产的高速增长,复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高。此外，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件高效和高质量的加工要求。 数字控制机床，就是为了解决单件、小批量，特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而生产的。1９47年,美国Parsons公司为了精确制造直升机翼、桨叶和直升机框架,开始探讨用三坐标曲线数据来控制机床的运动,并进行实验,加工飞机零件。1９49年,为了能在短时间内制造出经常变更设计的零件,美国空军（Ｕ。S。ＡｉｒForｃｅ)与Parsons公司签定了制造第一台数控机床的合同。1951年，美国麻省理工学院ＭＩＴ（Maｓsachuseｔts Ｉｎsｔｉｕte of Ｔechnｏlogy）承担了这一项目。1９52年，MIT伺服机构研究所用实验室制造的控制装置和辛辛那提（Ｃinciｎｎａti Ｈydrotel)公司的立式铣床成功地实现了三轴联动数控运动，可控制铣刀进行连续空间曲面的加工，揭开了数控加工技术的序幕。随着不断的改进与完善,1９5５年,NＣ（数控)机床开始用于工业加工。 数控机床是综合应用了微电子、计算机、自动检测以及精密机械等技术的最新成果而发展起来的完全新型的机床,它标志着机床工业进入了一个新的阶段。
从第一台数控机床问世到现在4０多年中,数控技术的发展非常迅速,使制造技术发生了根本性的变化，几乎所有品种的机床都实现了数控化。数控机床的应用领域也从航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造行业。此外,数控技术也会在绘图仪、坐标测量仪、激光加工与线切割机等机械设备中得到广泛的应用。努力发展数控加工技术，并向更高层次的自动化、柔性化、敏捷化、网络化和数字化制造方向推进,是当前机械制造业发展的方向。 从２0世纪５０年代末期，我国就开始研究数控技术，开发数控产品。１958年,清华大学和北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床。经过多年的不断努力,数控产业取得了长足的发展：国产数控系统基本上掌握了关键技术,可靠性已有很大提高;新开发的国产数控机床产品大部分达到国际20世纪８0年代中期水平，部分达到国际２0世纪９0年代水平,为国家重点建设提供了一批高水平数控机床；技术上也取得很大突破，如高速主轴制造技术、快速进给、快速换刀、柔性制造等技术，为国产数控机床的下一步发展奠定了基础。虽然在数控技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在迅速缩小。 数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术。应用数控加工可大大提高生产效率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工,易于在工厂或车间实行计算机管理，还使车间设备总数减少,节省人力、改善劳动条件,有利于加快产品的开发和更新换代,提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。数控加工技术的应用,使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程联为一体,使零件的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺规划（CAＰＰ）和计算机辅助制造（ＣAM）的一体化成为现实,使机械加工的柔性化自动化水平不断提高。 数控加工技术也是发展军事工业的重要战略技术。美国与西方各国在高档数控机床与技工技术方面,一直通过巴黎统筹委员会对我国进行封锁限制，应为许多先进武器装备的制造，如飞机、导弹、坦克等的关键零件,都离不开高性能数控机床的加工。如著名的“东芝事件”,即是由于前苏联利用从日本获得的大型五坐标数控铣床,用其制造出具有复杂曲面的潜艇的噪声大为降低,西方的反潜艇设备顿时失效,对西方构成了重大威胁。我国的航空、能源、交通等行业也从西方引入了一些五坐标机床等高档数控设备，但其使用受到国外的监控和限制,不准用语军事用途的零件加工。特别是１9９9年美国的考克斯报告,其中一项主要内容就是指责我国将从美国购买的二手数控机床用于军事工业,这一切均说明数控加工技术在国防现代化方面所起的重要作用。 1.1．2 数控机床应用范围及特点 目前的数控加工主要应用于以下两方面: 一方面的应用是常规零件加工,如二维车削、箱体类镗铣等。其目的在于：
第一章数控机床概述 第一节数控加工的概念 一、概念： 数字控制(Numerical Control，简称NC)技术是用数字化信息进行控制的自动控制技术。数控机床：是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电动机的起动和停止，主轴变速，工件松开夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字信息送入数控装置或计算机，经过译码、运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。 数控加工：根据零件图样及工艺要求等原始条件，编制零件数控加工程序，并输入到数控机床的数控系统，以控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。 二、产生：1952年美国帕森斯公司（Parsons）和麻省理工学院(MIT)合作研制成功了世界上第一台数控机床，它是一台三坐标数控铣床，用于加工直升飞机叶片轮廓检查用样板。 第二节数控机床的组成与分类 一、数控机床的组成 数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。现代数控系统都为计算机数控系统(Computer Numerical Control，简称CNC)。数控机床的基本组成包括加工程序、输入/输出装置、数控装置、伺服系统、辅助控制装置、反馈系统及机床本体。 图一数控机床的组成 第二节数控机床的组成与分类 CNC装置(CNC单元)： CNC装置是数控机床的核心部件。 组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块 以及相应的控制软件。 作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输 入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置 和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组 织，使整个系统有条不紊地进行工作的。 1. 操作面板 操作面板的是操作人员与机床数控装置进行信息交流的工具。 组成：按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显 示器；。 它是数控机床特有的部件。 第二节数控机床的组成与分类 2. 控制介质与输入输出设备 控制介质记录零件加工程序的媒介 输入输出设备CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通 常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程 序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放 或记录在相应的控制介质上。 1. 操作面板 操作面板的是操作人员与机床数控装置进行信息交流的工具。 组成：按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显
《数控技术》论文题目：数控机床发展史 姓名：江源 班级：汽车13-1 学号：1307130106 指导教师：卢万杰 完成日期：2015.5.8 辽宁工程技术大学机械工程学院 二零一六年五月
数控机床发展史 摘要： 数控机床是数字控制机床是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。随着数控机床在工业生产中日益风靡，人们不禁要问：数控机床是如何发展的？以后又会向什么方向发展呢？ 关键词： 数控机床发展 一·数控机床发展 1·数控机床的起源 1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。1949年，该公司在美国麻省理工学院（MIT）伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产，于1957年正式投入使用。这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代的开始。数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。 2·数控机床的兴起 1952年美国麻省理工学院和吉丁斯·路易斯公司首先联合研制出世界上第 一台数控升降台铣床，随后德国、日本、苏联等国于1956年分别研制出本国的第一台数控机床。60年代初，美国、日本、德国、英国相继进入商品化试生产，由于当时数控系统处于电子管、晶体管、和集成电路初期，设备体积大、 线路复杂、价格昂贵、可靠性差，数控机床大多是控制简单的数控钻床，数控 技术没有普及推广，数控机床技术发展整体进展缓慢。 70年代，出现了大规模集成电路和小型计算机，特别是微处理器的研制成功，实现了数控系统体积小、运算速度快、可靠性提高、价格下降，使数控系统总体性能、质量有了很大提高，同时，数控机床的基础理论和关键技术有了 新的突破，从而给数控机床发展注入了新的活力，世界发达国家的数控机床产 业开始进入了发展阶段。 80年代以来，数控系统微处理器运算速度快速提高，功能不断完善、可靠性进一步提高，监控、检测、换刀、外围设备得到了应用，使数控机床得到了 全面发展，数控机床品种迅速扩展，发达国家数控机床产业进入了发展应用阶段。
数控技术的发展史 1946年诞生了世界上第一台电子计算机，6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化. 1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。1949年，该公司在美国麻省理工学院伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产，于1957年正式投入使用。这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代的开始。 数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。经过几十年的发展，目前的数控机床已实现了计算机控制并在工业界得到广泛应用，在模具制造行业的应用尤为普及。针对车削、铣削、磨削、钻削和刨削等金属切削加工工艺及电加工、激光加工等特种加工工艺的需求，开发了各种门类的数控加工机床。数控机床种类繁多，一般将数控机床分为16大类：数控车床(含有铣削功能的车削中心)，数控铣床(含铣削中心) ，数控铿床，以铣程削为主的加工中心，数控磨床(含磨削中心) ，数控钻床(含钻削中心) ，数控拉床，数控刨床，数控切断机床，数控齿轮加工机床，数控激光加工机床，数控电火花线切割机床，数控电火花成型机床(含电加工中心)，数控板村成型加工机床，数控管料成型加工机床，其他数控机床。 如今的数控技术发展趋势有以下几个方面： 1高速、高精度、高效、高可靠性。要提高加工效率，首先必须提高切削速度和进给速度，同时，还要缩短加工时间；要确保加工质量，必须提高机床部件运动轨迹的精度，而可靠性则是上述目标的基本保证。为此，必须要有高性能的数控装置作保证。 2柔性化、集成化。为适应制造自动化的发展，向FMC、FMS和CIMS 提供基础设备，要求数控系统不仅能完成通常的加工功能，而且还能够具备自动测量，自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头（有时带坐标变换）、自动误差补偿，自动诊断、进线和联网功能，特别是依据用户的不同要求，可方便地灵活配置及集成。 3智能化，网络化。智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便方面的智能化，如前馈控制，电机参数的自适应运算，自动识别负载自动选定模型，自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容，方便系统的诊断及维修等。 4市场适应性上的发展趋势：普及型、个性化。为了适应数控机床多品种、小批量的特点，数控系统又要尽可能扩大批量，为此，数控系统生产厂家不仅应能生产通用的普及型数控系统，而且更应能生产带有个性化的数控系统，特别是
（数控加工）第一章数控机 床概述
第壹章数控机床概述 数控技术是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，它已开始在各个领域普及，且且它所带来的巨大效益已引起了世界各国科技和工业届的普遍重视。 20世纪40年代以来，汽车、飞机和导弹制造工业发展迅速，原来的加工设备已无法承担加工航空工业需要的复杂型面零件。数控技术是为了解决复杂型面零件加工的自动化而产生的。1948年，美国帕森斯（Parsons）X公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床加工样板曲线的设想。后来和美国空军签订合同，帕森斯（Parsons）X公司和麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所合作进行研制成功。1952年试制成功第壹台三坐标立式数控铣床。后来，又经过改进且开展自动编程技术的研究，于1955年进入实验阶段，这对加工复杂曲面和促进美国飞机制造业的发展起了重要作用。 1958年我国开始研制数控机床，1975年研制出第壹台加工中心。目前，在数控技术领域，我国同先进国家之间仍存在不小的差距，但这种差距正在缩小。数控技术的应用也从机床控制拓展到其他控制设备，如数控电火花线切割机床、数控测量机和工业机器人等。 1.1数控机床的产生和发展 科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之壹。单件、小批生产占机械加工的80%左右，壹种适合于产品更新换代快、品种多、质量和生产率高、成本低的自动化生产设备的应用已迫在眉睫。而数控机床则能适应这种要求，满足目前生产需求。
机床发展史 世界上最早出现的机床是在公元二千多年时的树木车床。在工作时用脚踏绳索下端的套圈，利用树枝的弹性通过绳索带动工件旋转，用石片或其他东西作为刀具，对工件进行切削。这便是机床最早的雏形。 到了十五世纪，由于制造钟表和武器的需要，出现了加工螺纹的齿轮的机床。还有用于加工炮筒的镗床，十七世纪，由于军事上的需要，大炮制造业迅速发展，镗床得到了进一步的发展。 中世纪时期，有人设计出了利用脚踏板通过曲轴带动飞轮旋转，再由飞轮带动主轴旋转的“脚踏车床”，到十六世纪中叶，法国一个叫贝松的设计师设计出了一种用使用螺丝杠使刀具移动来车螺纹的车床，不过这种车床在当时并没有得到推广。 十八世纪的工业革命进一步推动了机床技术的发展。1775年，威尔金森发明了世界上第一台能够进行精密加工的镗床。这种镗床用的是空心圆筒形镗杆，两端都安装在轴承上[1]。镗床为蒸汽机的发展做出了重要的贡献，从此，机床逐渐用蒸汽机作为动力。而在机床上，人们已经开始设计出床头箱、卡盘，从原来的旋转工件发展到旋转床头箱[2]。1797年，英国的莫利兹设计出了一种用丝杠传动刀架的车床，这种车床能够实现自动进给和加工螺纹，被视为划时代的机床结构。莫利兹也因此被称为“英国机床工业之父”。 十九世纪，由于纺织业，交通运输机械和武器制造业的大力发展，各种各样的机床开始广泛出现。1800年，莫利兹改进了原来的刀架车床，采用更换齿轮的方法使得进给速度的加工螺纹的螺距可以改变。1817年，一位英国人罗伯茨设计出了可以通过四级带轮的背轮机构来改变主轴转速的车床。此后，更大型的车床出现了。同时，工业的发展对于机械化自动化的要求越来越高，在这种需求下，美国的菲奇在1845年设计出了转塔车床，三年后，美国又出现了回轮车床[5]。到了1873年，美国的斯潘塞相继研制出了单轴自动车床和三轴自动车床。到了二十世纪初出现了有单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。 十九世纪人们对于镗床的改进也在不断进行。1885年，在对威尔金森的镗床做了许多改进之后，英国的赫顿发明了工作台升降式镗床，并成为了现代镗床的雏形。 由于发展蒸汽机的需求，很多技术人员也开始着手刨床的研究。从1814年到1839年前，人们先后设计制造出多种龙门刨床，但是这些刨床都没有送刀装置[6]，直到1839年，英国一个叫做博德默的设计师终于设计出了带有送刀装置的龙门刨床。而从1831年起以后的40年间，用于加工小平面的牛头刨床也开始被制造出来。 就在英国为了应对工业革命的需求设计制造刨床、镗床的时候，美国为了生产武器装备，则将精力放在了铣床的研制上。1818年，惠特尼研制出了世界上第一台普通铣床，但是由于当时的铣床造价过高，因此并没有得到广泛发展，虽然当时关注铣床的人不多，但是惠特尼的铣床为以后铣床的发明应用奠定了基础。1862年，美国工程师约瑟夫·布朗设计制造出了世界上第一台万能铣床，这种铣床配备了万有分度盘和综合铣刀[7]，成为了一次划时代的设计。万能铣床的工作台可以在水平方向旋转一定的角度并有立铣头等附件。布朗设计的铣床在1867年的巴黎博览会上获得了极大的成功，随后，他又设计出了经过研磨也不
第一章数控机床概述 数控技术是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，它已开始在各个领域普及，并且它所带来的巨大效益已引起了世界各国科技与工业届的普遍重视。 20世纪40年代以来，汽车、飞机和导弹制造工业发展迅速，原来的加工设备已无法承担加工航空工业需要的复杂型面零件。数控技术是为了解决复杂型面零件加工的自动化而产生的。1948年，美国帕森斯（Parsons）公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床加工样板曲线的设想。后来与美国空军签订合同，帕森斯（Parsons）公司与麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所合作进行研制成功。1952年试制成功第一台三坐标立式数控铣床。后来，又经过改进并开展自动编程技术的研究，于1955年进入实验阶段，这对加工复杂曲面和促进美国飞机制造业的发展起了重要作用。 1958年我国开始研制数控机床，1975年研制出第一台加工中心。目前，在数控技术领域，我国同先进国家之间还存在不小的差距，但这种差距正在缩小。数控技术的应用也从机床控制拓展到其他控制设备，如数控电火花线切割机床、数控测量机和工业机器人等。 1.1数控机床的产生与发展 科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。单件、小批生产占机械加工的80%左右，一种适合于产品更新换代快、品种多、质量和生产率高、成本低的自动化生产设备的应用已迫在眉睫。而数控机床则能适应这种要求，满足目前生产需求。 1.1.1数控机床的产生与发展过程 1946年诞生了世界上第一台电子计算机，它为人类进入信息社会奠定了基础。1952年，计算机技术应用到机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控机床经历了两大阶段和六代的发展。 1.数控（NC）阶段（1952年-1970年） 早期计算机的运算速度底,这对当时的科学计算和数据处理影响还不大,但不能适应机床的实施控制要求.人们不得不采用数字逻辑电路制成一台机床专用计算机作为数控系统,这被称为硬件连接数控(HARD-WIRED NC),简称为数控(NC) 。随着元器件的发展,这个阶段经历了三代,即1952年的第一代——电子管数控机床；1959年的第二代——晶体管数控机床；1965年的第三代——集成电路数控机床。 2.计算机数控（CNC）阶段（1970年-现在） 直到1970年,通用小型计算机业出现并成批生产,其运算速度比20世纪五六十年代有了大幅度的提高,这比逻辑电路专用计算机成本低，可靠性高。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段。1971年，美国Intel公司在世界上第一次将计算机的两个核心部件——运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器 （MICRO-PROCESSOR），又称中央处理单元（简称CPU）。1974年，微处理器被应
数控车床概述教案 专业 （工种） 机械装配与自动化教师课题 （项目） 数控车床概述分课题 授课班级预备技师培班训授课 时间 课 时 教学目标1、掌握数控车床的概念 2、了解数控车床的分类 教学重点数控车床的组成结构和工作原理 教学难点归纳总结数控车床的组成结构和工作原理 教学对象 分析根据我们电子专业学生普遍存在理解能力低的特点，我采用创设情景、激发兴趣；分组实践、体验感悟；分析探究、项目拓展的教学思路，让学生先“会”后“懂”，真正实现“手动”到“脑动”这一教学目标，。 教学方法讲解、分析、设问、演示示范、练习 教学过程及教学内容 引入：同学们上堂课我们学习了编程指令，对于编程指令功能令大家要记住，以便可以对简单零件进行编程。 正题：数控车床概述、 数控车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。 数控车床 数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。 数控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。 数控机床 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。 三、数控车床的分类 数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进行分类。 按车床主轴位置分类数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。 (1)立式数控车床立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。 (2)卧式数控车床卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。 按加工零件的基本类型分： (1)卡盘式数控车床。这类车床没有尾座，适合车削盘类(含短轴类)零件。夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火卡爪(即软卡爪)。 (2)顶尖式数控车床。这类车床配有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的零件及直径不太大的盘类零件。 按刀架数量分： (1)单刀架数控车床数控车床。一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧动转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。 (2)双刀架数控车床。这类车床的双刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。
数控机床发展简史： 1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。1949年，该公司在美国麻省理工学院（MIT）伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产，于1957年正式投入使用。这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代的开始。数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。 当时的数控装置采用电子管元件，体积庞大，价格昂贵，只在航空工业等少数有特殊需要的部门用来加工复杂型面零件；1959年，制成了晶体管元件和印刷电路板，使数控装置进入了第二代，体积缩小，成本有所下降；1960年以后，较为简单和经济的点位控制数控钻床，和直线控制数控铣床得到较快发展，使数控机床在机械制造业各部门逐步获得推广。我国于1958年开始研制数控机床，成功试制出配有电子管数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。 1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（简称DNC），又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统（简称CNC）,使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。 1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置（简称MNC），这是第五代数控系统。第五代与第三代相比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积则缩小为原来的1/20，价格降低了3/4，可靠性也得到极大的提高。80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。
数控机床的发展史 论文摘要：机床是一个国家制造业水平高低的象征,但是目前我国的数控机床的技术还远落后于世界的先进技术水平，作为学生的我们应该本着认真学习的态度学好机械设计这门课程，提高自己的科学素养，接下来我将介绍一下我对数控机床发展史的认识。 关键词：数控机床发展组成分类特点功能 20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。 数控机床的发展史 第一代： 1952年 ,电子管控制 第二代：1959年，出现了晶体管控制的“加工中心”； 第三代：1965年，出现了小规模集成电路。使数控系统的可靠性得到了进一步的提高； 第四代：1967年以计算机作为控制单元的数控制系统。FMS （Flexible Manufacturing System） ,柔性制造系统。 第五代：1970年，美国英特尔开发使用了微处理器。CNC。 采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（ParsonsCorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到±
0.0381mm（±0.0015in），达到了当时的最高水平。 1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。 这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。 在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。 数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。 然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。 数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐·;特雷克公司（KeaneyTreckerCorp.）开发出来的。 1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystemmdash;—FMS）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。 1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为CNC机床），进
数控车床概述 【课题】全国中等职业技术院校数控类行动导向教材 《数控车削编程与加工》(中国劳动保障出版社） 第一单元任务一 教学目标： 知识技能目标：①能够叙述数控机床的基本概念、发展史、发展趋势。 ②能够叙述数控机床的的组成与分类。 ③能够叙述数控机床的主要参数及各参数的意义。 ④能够阐述数控车床的工作原理与加工过程,并举例 说明生产中的车削应用。 过程方法目标:在任务学习的过程中，能通过多种渠道收集信息,会对收集的信息进行处理、分析和概括。具有信息收集、 信息处理能力和分析概括能力。 情感态度目标:在任务学习中，参与师生、生生之间的信息交流活动，能相互合作,共同解决问题。具有信息交流和相互合 作的能力。 教学重点、难点: 重点:数控机床的组成与分类，数控车床的工作原理与加工过程。 难点：数控车床的工作原理与加工过程
教学方法：观察、讨论、交流 ,自主探究法。 学情分析：数控车第一次课，学生初次接触数控，学生对自己未来职业的特点还没有初步的了解,所以本次课以吸引学生对数 控的兴趣为主要教学思路,结合数控的当前形势与发展让 学生了解未来职业的特点。 教学准备：搜集各类数控机床图片，多媒体视频课件，安排数控车间参观。 教学过程设计: 教学内容课堂互动设计要点一．知识讲解 1、数控机床概述： 世界上先进的加工制造视频 (1）数控机床的概念 是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。 1）数控技术:用数字、字母和符号进行编程，对某一 工作过程进行操作的自动控制技术。 2)数控系统：实现数控机床相关功能的软硬件系统, 是数控技术的载体。 课堂互动 (2）数控机床的发展史 从20世纪5０年代世界第一台数控机床问世到今已经历6０年。数控机床经过了两个阶段共６代的发展历程。1）第一阶段:硬件数控（NC） 第一代1９５２年的电子管 第二代1９59年的晶体管 第三代1９６5年的小规模集成电路。说说日常生活中 哪些东西是由数 控的。 说说世界上第一 台数控机床是哪 年生产的，数控 机床发展历经了 哪几个? 以先进的数 控机床加工 视频来调动 学生学习数 控的兴趣, 使学生对数 控加工有个 感性认识。 拓展学生的 学习思维 教师先举例 比如电梯， 机器人等。 教师简要介 绍数控机床 发展的历史 背景