数控机床工作原理组成及发展趋势

1、数控机床工作原理组成及开展趋势数控机床工作原理组成及开展趋势论文关键词：数控机床工作原理,开展趋势数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。一：数控机床的种类按数控机床运动轨迹分类数控机床运动轨迹主要有三种形式：点位控制运动、直线控制运动和连续控制运动。按进给伺服系统控制方式分类由数控装置发出脉冲或电压信号，通过伺服系统控制机床各运动部件运动。数控机床

2、按进给伺服系统控制方式分类有三种形式：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。二：数控机床的硬件构成数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。2.数控加工程序指令代码在数控机床加工程序中，我国和国际上都广泛使用准备功能G指令、辅助功能M指令、进给功能F指令、刀具功能T指令和主轴转速功能S指令等5种指令代码来描述加工工艺过程和数控机床的各种运动特征。需要说明的是，数控机床的指令在国际上有很多标准，并不完全一致。而随着数控加工技术的开展、不断改良和创新，其系统功能更加强大和使用上会

3、更加方便。在不同数控系统之间，功能指令字也会更加丰富，程序格式上的差异也会一定存在。3.数控机床的编程自从第一台数控铣床诞生后，数控加工技术在全世界各国得到迅速开展，对现代机械制造加工技术的开展起到重大推动作用。数控加工技术不仅涉及数控加工设备，还涉及数控加工工艺、工装和加工过程的自动控制等。在目前生产中，数控加工设备的种类很多，不仅有数控车床、数控铣床、数控磨床、数控冲床、电加工机床，车铣教工中心、镗铣加工中心、齿轮加工中心，还有各种柔性制造单元等等。从数控系统控制的轴数上看，不仅有简单的二轴控制、三轴控制、四轴、五轴控制，在高档数控系统中已经可以控制在几十个轴以上的运动状态。数控加工技术的

4、广泛应用突显在航空航天技术、汽车制造、模具制造、轮船制造、电子制造等各个制造行业中，和我们日常工作、生活密切相关。下面，就数控加工技术根底知识作一简单介绍。数控加工编程的根本概念a数控编程所谓数控编程就是把零件的工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移量等信息用数控语言记录在程序单上，并经校核的全过程。为了与数控系统的内部程序系统软件及自动编程用的零件源程序相区别，把从外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为数控程序。b数控加工程序编制的方法数控编程大体经过了机器语言编程、高级语言编程、代码格式编程和人机对话编程与动态仿真这样几个阶段。在上个世纪70年代，美国电子工业协会EIA和

5、国际标准化组织ISO先后对数控机床坐标轴和运动方向、数控程序编程的代码、字符和程序段格式等制定了假设干标准和标准我国按照ISO标准也制定了相应的国家标准和部颁标准，从而出现了用代码和标示符号，按照严格的格式书写的数控加工源程序代码格式编程程序。这种编写源程序技术的重大进步，意义极为深远。在这种编程方式出现后，但凡数控系统不管档次上下，均具有编程功能。因为编程过程的大为简化，使得机床操作者只要查阅、细读系统说明书就有能力编程。从而使数控机床走向大范围、广领域的应用。数控加工程序编制方法主要分为手工编程与自动编程两种。4.数控机床的开展趋势为了满足市场和科学技术开展的需要，为了到达现代制造技术对数

6、控技术提出的更高的要求，数控未来仍然继续向开放式、基于PC的第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向开展。a、开放式为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速开展的要求，最重要的开展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国、欧共体及日本开展开放式数控的方案等。b、基于PC的第六代方向基于PC所具有的开放性、低本钱、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承当数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更

7、加普遍。c、高速化、高效化机床向高速化方向开展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工本钱，而且还可提高零件的外表加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低本钱生产有广泛的适用性。90年代以来，随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统含监控系统和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化开展步伐。高速主轴单元电主轴，转/min、高速且高加/减速度的进给运动部件快移速度60120m/min，

8、切削进给速度高达60m/min、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，到达了新的技术水平。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速开展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。d、高精度化精密化是为了适应高新技术开展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。从精密加工开展到超精密加工特高精度加工，是世界各工业强国致力开展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级随着高新技术的开展和对

9、机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了满足用户的需要，近10多年来，普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心的加工精度那么从35m，提高到11.5m。e、高可靠性数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠，因为是商品，受性能价格比的约束。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16小时内连续正常工作，无故障率P(t)99%以上的话，那么数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。MTBF大于3000小时，对于由不同数量的数控机床构成的无人化工厂差异就大多了，我们只对一台

10、数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10：1的话数控的可靠比主机高一个数量级。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。f、智能化随着人工智能在计算机领域的不断渗透和开展，数控系统的智能化程度将不断提高，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面。1应用自适应控制技术数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，到达改良系统运行状态的目的。2引入专家系统指导加工将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。3引入故障诊断专家系统4智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最正确的运行。可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最正确的运行。综上所述，由于数控机床不断采纳科学技术开展中的各种新技术，使得其功能日趋完善，数控技术在机械加工中的地位也显得越来越重要，数控机床的广泛应用是现代制造业开展的必然趋势。5结束语本文