数控机床简介

数控机床简介平度市电子中专杜希军内容介绍●数控机床概述●数控机床结构●数控机床发展趋势●数控机床种类●数控机床功能部件前言

从1952年世界上第一台数控机床诞生以来，短短半世纪有了迅猛发展。当今世界各国都把数控机床生产和应用水平，作为工业现代化的一个重要标志。我国从1958年开始研制数控机床，短短几十年，在数控机床生产、先进技术的引进，数控应用技术研究方面，都取得了令人瞩目的成绩，同时培养造就了一大批数控技术开发、应用人才。先进制造技术的核心是数控技术，数控技术及装备水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。制造领域的竞争集中表现为数控技术的竞争。当前数控技术正朝着高速、高精、高效、多轴、高可靠性和复合方向发展。数控机床无论在结构上，还是在性能上都有很大提高，数控机床进入了空前时期。

一、数控机床概述数控机床发展历史数控机床诞生的年代为1952年，1948年美国帕森斯公司在研制加工直升飞机叶片轮廓检验用样板的机床时，提出了应用电子计算机控制机床来加工样板曲线的设想。受美国空军委托，帕森斯公司与麻省理工学院伺服机构研究所合作进行研制工作。1952年试制成功世界上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年进入实用阶段。（德国1956年；日本1958年；中国1958年）。世界上第一台加工中心诞生于1958年，由美国卡尼。特雷克（Kearney&Trecker）公司制造。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家德国和瑞士的机床精度最高。德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。一、数控机床概述什么是数控：数字程序控制简称数控NC，通常用数控指令控制机械运动。什么是数控机床：采用数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。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。

什么是加工中心：一般认为具备快速换刀机构的数控机床称为加工中心。一、数控机床概述数控车床由数控系统和机床本体组成数控系统包括：计算机数控装置、输入输出设备、PLC控制单元、各轴伺服控制单元、伺服驱动装置、主轴编码器、测量装置、监控器、辅助装置、控制电路等组成。机床本体包括：床身、电动机、主轴箱、回转刀架、进给传动系统、冷却系统、润滑系统、机床安全保护系统组成。一、数控机床概述数控车床结构1、机床本体加工运动的实际部件，包括主运动部件（如主轴），进给运动部件（如进给丝杠、工作台、刀架），冷却、润滑部件，夹紧、机械换刀手等辅助装置2、输入输出设备输入设备是将程序载体上的数控代码变成相应的脉冲信号，传入并存在数控装置（如键盘、磁盘驱动器、串行接口等）输出设备是通过显示器为操作人员提供必要的信息（如显示器、报警器等）因此，输入输出设备是人机进行信息交流，人机对话的必备设备一、数控机床概述3、计算机数控装置是数控机床的核心，接受输入装置的信息，经过控制软件的处理，将指令输给伺服系统，控制机床运动部件按加工程序指令运动。4、伺服系统它是数控系统的执行部分，把来自机床数控系统的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。（如伺服电机、电主轴

丝杠等）5、可编程控制器（PLC）及电器控制装置与CNC装置协调配合来共同完成机床的控制，接受CNC的信息，并转换成控制信号，控制机床动作6、检测反馈装置对机床的运动速度、方向、位移量及加工状态加以检测，把结果反馈给数控装置。分为半闭环和闭环两种。（如光电编码器、光栅尺等）二、数控机床发展趋势

1、向运动高速化、高精度化发展电主轴、直线电机技术日益成熟，数控机床高速化进程越来越快，主轴转速目前已达到4万转/分钟以上，短短几年就翻了一番。快速目前已达到48～90M/分钟，是过去的几倍，线性（磁悬浮）电机的使用，是提高速度和精度的一个重要途径。线性电机驱动传输部分没有丝杠和螺母，没有联轴器等传动因素，没有因丝杠造成弯曲振动和反弹，工作性能比原来提高了3倍以上。2、向多品种、高柔性化发展向多品种、高柔性发展针对不同零件，特别是适应汽车等行业需求，不同档次、不同层次的数控机床产品不断出现，既有单机数控，又有以下不同品种：FMC<柔性制造单元>＝CNC<数控机床>＋自动上下料。FMS<柔性制造系统>＝CNC<数控机床>＋自动上下料＋物流管理。FA<工厂自动化>＝FMS＋计算机控制的生产管理。柔性加工岛：由不同的形式的数控机床和其他工作站松散地链接起来，形成一个柔性加工区域，以方便尽可能完整地加工同类零件。二、数控机床发展趋势3、向高自动化发展在全部加工过程中尽量减少人的介入而自动完成规定的任务，包括物料流和信息流的自动化(如自动化工厂）4、向高可靠性、长时间无故障化发展由于数控机床配置的数控系统都采用大规模或超大规模集成电路，因此故障率大大降低，FANUC系统平均无故障为120个月，月故障率为0.008%，数控机床可以实现连续5000小时自动运行。5、向智能化发展1）自适用控制技术2）专家系统技术3）故障诊断技术6、向网络化发展通讯技术的应用，使现代数控机床自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络等手段对机床进行远程程序修改、故障诊断，对其运行状态进行监控，实现了数控加工全过程网络控制。三、数控机床种类1、按刀具与工件的相对运动轨迹分类（一）点位控制数控机床

（二）直线控制数控机床（三）轮廓控制数控机床三、数控机床种类

2、按伺服系统类型分类（一）开环控制数控机床

（二）闭环控制数控机床（三）半闭环控制数控机床三、数控机床种类

3、按加工方式分类（一）金属切削类数控机床有：数控车床、数控铣床、数控磨床、数控镗床、数控钻床和加工中心（二）金属成型类数控机床有：数控折弯机、数控弯管机、数控压力机等。（三）特种加工类数控机床有：数控电火花加工机床、数控线切割机床、数控激光切割机等。（四）其他类数控机床有：数控火焰切割机、数控三坐标测量机等。三、数控机床种类4、按加工工艺分类（一）数控机床有：车、铣、钻、镗、磨等。（二）加工中心。5、按加工精度分类（一）高档数控机床。（纳米级机床达到0．005～0．01μm，最小分辨率为1nm（0．000001mm）（二）生产型数控机床。（三）普及生产型数控机床。三、数控机床种类6、按联动轴数分类（一）两轴控制。（二）两轴半控制（两个轴连续控制，第三轴是点位或直线控制）。（三）多轴控制。包括三轴控制、四轴控制、五

轴控制、虚拟轴控制。结束语当今数控技术已进入新的发展时期，数控机床新结构新品种不断出现。在汽车、航空航天、模具、医疗器械、复合材料等加工领域中，新材料、新的加工方法、新的加工理念不断出现，推动和丰富了传统加工理论。研究数控技术，跟踪世界数控技术发展潮流，不断提高数控技术水平，是摆在我们面前一项重要任务。让我们共同努力，用创新的理念，反复实践，不断探讨，在较短时间内，使我国数控技术赶上世界先进水平。让数控技术为现代化建设发挥更大作用。一、数控机床概述输入输出设备机床本体机床本体机床本体机床本体数控车床结构返回一、数控机床概述数控装置返回交流伺服电机返回电主轴返回滚珠丝杠返回高速主轴单元返回可编程控制器（PLC）及电器控制装置返回

进给传动系统包括：伺服驱动单元、伺服电机、滚珠丝杠副、位置检测装置。返回测量装置-主轴光电编码器：检测主轴的转数；检测电机转角的光电编码器

：用以计算、定位工作台的位置。

返回位置检测装置---光栅尺返回电主轴返回直线（磁悬浮）电机返回自动化工厂自动化工厂自动化工厂返回（一）点位控制数控机床返回（二）直线控制数控机床直线控制数控机床，一般只有与轴平行运动功能的数控机床，称为直线控制数控机床。直线控制系统主要用于工件搬运装置和相对简单加工机床的控制。返回（三）轮廓控制数控机床返回（一）开环控制系统示意图返回（二）闭环控制系统示意图返回（三）半闭环控制系统示意图返回数控车床图片数控车床返回立式数控铣床图