09月22日, 2014 81次
对于数控机床，我们可以从不同的角度对其进行分类。(一)按控制系统的特点分类 1．点位控制数控机床 对于一些孔加工用数控机床，只要求获得精确的孔系坐标定位精度，而不管从一个孔到另外一个孔是按照什么样的轨迹运动，如坐标钻床，坐标镗床及冲床等，就可以采用简单而价格低廉的点位控制系统。这种点位控制系统，为了确保准确的定位，系统在高速运行后，一般采用3级减速，以减减小定位误差。但是由于移动件本身存在惯性，而且在低速运动时，摩擦力有可能变化。所以即使驱动装置停止运动后，工作台并不立即停止，形成定位误差Δd，而且这个值有一定的分散性。 2．直线控制数控机床 某些数控机床不仅要求具有准确定位的功能，而且要求从一点到另一点之间按直线移动，并能控制位移的速度。因为这一类型的数控机床在两点间移动时，要进行切削加工。所以对于不同的刀具和工件，需要选用不同的切削用量及进给速度。 这一类的数控机床包括:数控镗铣床、数控车床、加工中心等。一般情况下这些数控机床，有两个到三个可控轴。为了能在刀具磨损或更换刀具后，可得到合格的零件，达类机床的数控系统常常具有刀具半径补偿功能、刀具长度补偿的功能，和主轴转速控制的功能。 3. 轮廓控制的数控机床 更多的数控机床，具有轮廓控制的功能，即可以加工曲线或者曲面的零件。这类机床有二坐标及二坐标以上数控铣床，可加工曲面的数控车床，加工中心等。这类数控机床应能同时控制两个或两个以上的轴并具有插补功能，能对位移和速度进行严格的不间断控制。现代数控机床绝大多数都具有两坐标或两坐标以上联动的功能，不仅有刀具半径补偿、刀具长度补偿、还有机床轴向运动误差补偿、丝杠、齿轮的间隙误差补偿等一系列补偿功能。 按照可联动(同时控制)轴数，且相互独立的轴数，可以有2轴控制、2.5轴控制、3轴控制、4轴控制、5轴控制等。2.5轴控制(两个轴是连续控制，笫三轴是点位或直线控制)的原理，实现了三个主要轴x，Y，z内的两维控制。3轴控制是三个坐标轴X，Y，z都同时插补，是三维连续控制。5轴连续控制是一种很重要的加工形式，这时3个直线坐标轴X，Y，z，与转台的回转，刀具的摆动，同时联动(也可以是与两轴的数控转台联动，或刀具做两个方向的摆动)。由于刀尖可以按数学规律导向，使之垂直于任何双倍曲线平面(double curve)，因此特别适合于加工叶片、机翼等。(二)按执行机构的伺服系统类型分类 1. 开环伺服系统数控机床 这是比较原始的一种数控机床，这类机床的数控系统将零件的程序处理后，输出数字指令信号给伺服系统，驱动机床运动。没有来自位置传感器的反馈信号。最典型的系统就是采用步进电机的伺服系统。这类机床较为经济，但是速度及精度都较低。因此，目前在国内，仍作为一种经济型的数控机床，多用于对旧机床的改造。 2. 闭环伺服系统数控机床 这类机床可以接受插补器的指令，而且随时接受工作台端测得的实际位置反馈信号进行比较，并根据其差值不断地进行误差修正。这类数控机床可以消除由于传动部件制造中存在的精度误差给工件加工带来的影响。这种采用闭环伺服系统的数控机床，可以得到很高的加工精度，但是由于很多的机械传动环节，如丝杠副、工作台都包括在反馈环路内，而各种机械传动环节，包括丝杠与螺母、工作台与导轨的摩擦特性，各部件的刚性，以及位移测量元件安装的传动链间隙等等，都是可变的，都直接影响伺服系统的调节参数。有一些是非线性的参数，因此闭环系统的设计和调整都有较大的难度。设计和调整得不好，很容易形成系统的不稳定。所以，闭环伺服系统数控机床，主要用于一些精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精铣床等。 3. 半闭环伺服系统的数控机床 大多数数控机床是半闭环伺服系统，将测量元件从工作台移到电机端头或丝杠端头。这种系统的闭环环路内不包括丝杠、螺母副及工作台，因此可以获得稳定的控制特性:而且由于采用了高分辨率的测量元件，可以获得比较满意的精度及速度。(三)按数控装置类型分类 1．硬件式数控机床(即NC机床) 这是早期的数控机床，数控装置中的输人、运算、插补运算以及控制功能均由集成电路或晶体管等器件组成。一般来说，不同的数控机床都需要专门设计不同的逻辑电路。这类数控机床数控装置的通用性较差，因其全部由硬件组成，所以功能和灵活性也较差。因此，这类机床现在已基本不再使用。 2. 软件式数控机床(即CNC机床) 70年代中期，随着微电子技术的发展，芯片的集成度越来越高。利用中、大规模及超大规模的集成电路，组成CNC装置成为可能。采用这一类装置的数控机床，其主要的功能，几乎全由软件来实现，对于不同的数控机床，只需编制不同的软件就可以实现。而硬件几乎可以通用。这就为硬件的大批量生产提供了条件。批量生产有利于保证产品的质量、缩短生产周期，降低生产成本，所以现代数控机床，都采用CNC装置。这种软件式数控，由于有很高的柔性，给机床厂以及机床的用户以很大的方便。他们可以根据各自的需要开发出不同的用户程序，使得数控机床的应用更为广泛，并能深入到机械加工业的备个领域中去。(四)按加工方式分类 1. 金属切削类数控机床：如数控车床、加工中心、数控钻床、数控磨床、数控镗床等。 2. 金属成型类数控机床：如数控折弯机、数控弯管机、数控回转头压力机等。 3. 数控特种加工机床：如数控线(电极)切割机床、数控电火花加工机床、数控激光（等离子）切割机床等。 4. 其他类型的数控机床：如火焰切割机、数控三坐标测量机等。(五)按照功能水平分类 可以把数控机床分为高、中、低档(经济型)三类:这种分类方法，目前在我国用的很多，但是因为没有一个确切的定义，所以涵意不很明确。我们习惯地按照以下功能水平进行分类界定。 1. 分辨率和进给速度：分辨率为10um，进给速度在8～15m/min为低档;分辨率为1um，进给速度为15～24m/min为中档;分辨率为0.1um，进给速度为15～100m/min为高裆。 2．伺服进给类型：采用开环、步进电机进给系统为低档;中高档则采用半闭环的直流伺服系统及交流伺服系统(也包括采用闭环伺服系统)。 3. 联动轴数：低档数控机床最多联动轴数为2～3轴，中、高档则为2～4轴或3～5轴以上。 4. 通信功能：低档数控一般无通信功能。中档可以有RS-232或DNC ( direct numerical control直接数字控制)接口。高档的还可有MAP(manufacturing automation protocal制造自动化协议)通信接口，具有联网功能。近期的CNC装置还具备存储卡和U盘接口。 5．显示功能：低档数控一般只有简单的数码管显示或简单的CRT、LCD基本信息显示。而中档数控则具有较齐全的CRT、LCD信息显示，不仅有字符，而且有图形，人机对话，自诊断等功能。高档数控还可以有三维图形显示。 6. 内装PC(programmable contro11er可编程控制器)：低档数控一般无内装PC，中、高档数控都有内装PC。高档数控具有强功能的内装PC，有轴控制的扩展功能。 7. 主CPU(centraI processing unit中央处理单元)：低档数控一般采用8位CPU，中档及高档已经逐步的由16位CPU向32位CPU过渡。目前国外的一些新的数控系统已经选用了64位CPU，并选用具有精简指令集的RISC中央处理单元，以提高运算速度。根据以上的一些功能及指标，就可以将各种类型的产品分为低、中、高档三类数控系统。
立车，车削中心，钻，刨，磨，拉，滚齿，铣齿，剃齿，加工中心，龙门，卧加，
数控机床的组成及基本结构一、程序编制及程序载体 数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（APT）或CAD/CAM设计。 编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。二、输入装置输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从内部存储器中逐段逐段调出进行加工。三、数控装置数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。四、驱动装置和位置检测装置 驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置之后，数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值运动。五、辅助控制装置辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。由于可编程逻辑控制器（PLC）具有响应快，性能可靠，易于使用、编程和修改程序并可直接启动机床开关等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。六、机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床。
数控机床的基本构造：数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。各部分的主要功能：1、加工程序载体数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。2、数控装置数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（Software NC）。CNC系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。1）输入装置：将数控指令输入给数控装置，根据程序载体的不同，相应有不同的输入装置。主要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC（直接数控）输入，现仍有不少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。（1）纸带输入方式。可用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动，也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程序控制机床运动。（2）MDI手动数据输入方式。操作者可利用操作面板上的键盘输入加工程序的指令，它适用于比较短的程序。在控制装置编辑状态（EDIT）下，用软件输入加工程序，并存入控制装置的存储器中，这种输入方法可重复使用程序。一般手工编程均采用这种方法。在具有会话编程功能的数控装置上，可按照显示器上提示的问题，选择不同的菜单，用人机对话的方法，输入有关的尺寸数字，就可自动生成加工程序。（3）采用DNC直接数控输入方式。把零件程序保存在上级计算机中，CNC系统一边加工一边接收来自计算机的后续程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM软件设计的复杂工件并直接生成零件程序的情况。2）信息处理：输入装置将加工信息传给CNC单元，编译成计算机能识别的信息，由信息处理部分按照控制程序的规定，逐步存储并进行处理后，通过输出单元发出位置和速度指令给伺服系统和主运动控制部分。CNC系统的输入数据包括：零件的轮廓信息（起点、终点、直线、圆弧等）、加工速度及其他辅助加工信息（如换刀、变速、冷却液开关等），数据处理的目的是完成插补运算前的准备工作。数据处理程序还包括刀具半径补偿、速度计算及辅助功能的处理等。3）输出装置：输出装置与伺服机构相联。输出装置根据控制器的命令接受运算器的输出脉冲，并把它送到各坐标的伺服控制系统，经过功率放大，驱动伺服系统，从而控制机床按规定要求运动。3、伺服系统和测量反馈系统伺服系统是数控机床的重要组成部分，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。由于伺服系统是数控机床的最后环节，其性能将直接影响数控机床的精度和速度等技术指标，因此，对数控机床的伺服驱动装置，要求具有良好的快速反应性能，准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，并能忠实地执行来自数控装置的指令，提高系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。驱动装置由主轴驱动单元、进给驱动单元和主轴伺服电动机、进给伺服电动机组成。步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机是常用的驱动装置。测量元件将数控机床各坐标轴的实际位移值检测出来并经反馈系统输入到机床的数控装置中，数控装置对反馈回来的实际位移值与指令值进行比较，并向伺服系统输出达到设定值所需的位移量指令。4、机床主体机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件。它是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械部分。与传统的机床相比，数控机床主体具有如下结构特点：1）采用具有高刚度、高抗震性及较小热变形的机床新结构。通常用提高结构系统的静刚度、增加阻尼、调整结构件质量和固有频率等方法来提高机床主机的刚度和抗震性，使机床主体能适应数控机床连续自动地进行切削加工的需要。采取改善机床结构布局、减少发热、控制温升及采用热位移补偿等措施，可减少热变形对机床主机的影响。2）广泛采用高性能的主轴伺服驱动和进给伺服驱动装置，使数控机床的传动链缩短，简化了机床机械传动系统的结构。3）采用高传动效率、高精度、无间隙的传动装置和运动部件，如滚珠丝杠螺母副、塑料滑动导轨、直线滚动导轨、静压导轨等。5、数控机床的辅助装置辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置，常用的辅助装置包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头，防护，照明等各种辅助装置。数控机床的特点：1、对加工对象的适应性强，适应模具等产品单件生产的特点，为模具的制造提供了合适的加工方法；2、加工精度高，具有稳定的加工质量；3、可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；4、加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；5、机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；6、机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；7、有利于生产管理的现代化。数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，使用了计算机控制方法，为计算机辅助设计、制造及管理一体化奠定了基础；8、对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高；9、可靠性高。
1、主机：包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。功能：用于完成各种切削加工的机械部件。 2、数控装置：包括硬件以及相应的软件。功能：用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。3、驱动装置：包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。功能：他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 4、辅助装置：指数控机床的一些必要的配套部件。功能：用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。5、编程及其他附属设备。功能：可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。一、数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)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。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。二、特点：1、对加工对象的适应性强，适应模具等产品单件生产的特点，为模具的制造提供了合适的加工方法;2、加工精度高，具有稳定的加工质量;3、可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件;4、加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间;5、机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高(一般为普通机床的3~5倍);6、机床自动化程度高，可以减轻劳动强度; 本回答被网友采纳
数控机床一般由下列几个部分组成： ●主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。 ●数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 ●驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 ●辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。 ●编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。 本回答被网友采纳
1、主机：包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。功能：用于完成各种切削加工的机械部件。 2、数控装置：包括硬件以及相应的软件。功能：用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。3、驱动装置：包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。功能：他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 4、辅助装置：指数控机床的一些必要的配套部件。功能：用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。5、编程及其他附属设备。功能：可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。一、数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)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。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。二、特点：1、对加工对象的适应性强，适应模具等产品单件生产的特点，为模具的制造提供了合适的加工方法;2、加工精度高，具有稳定的加工质量;3、可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件;4、加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间;5、机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高(一般为普通机床的3~5倍);6、机床自动化程度高，可以减轻劳动强度;