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1、1项目一 数控车床的概述模块一模块一 数控车削加工技术基础数控车削加工技术基础项目一 数控车床的概述（一）数字控制 数字控制简称数控或NC（numerical c ontrol），是指用输入数控装置的数字信息来控制机械执行预定的动作。其数字信息包括字母、数字和符号。 计算机数控简称CNC（computer numerical control），是采用具有存储程序的计算机，按照存储在计算机读写存储器中的控制程序去执行数控装置的一部分或全部数控功能。数控机床基本概念数控机床基本概念数控机床基本概念数控机床基本概念（二）数控机床 数控机床是一种利用数控技术，准确地按照事先安排的工艺流程，实现规定加工
2、动作的金属切削机床。数控机床加工原理是把刀具与工件的运动坐标分成最小的单位量即最小位移量，由数控系统根据工件的要求，向各坐标轴发出指令脉冲，使各坐标移动若干个最小位移量，从而实现刀具与工件的相对运动，以完成零件的加工。（三）数控系统数控系统是指数控机床的程序控制系统，它能逻辑地处理输入到系统中具有特定代码的程序，并将其译码，从而控制机床运动，并加工零件。数控机床基本概念数控机床基本概念（四）数控程序输入数控系统中的、使数控机床执行一个确定的加工任务的、具有特定代码和其他符号编码的一系列指令称为数控程序（NC Program）或零件程序（part program）。数控机床基本概念数控机床基本概
3、念（五）数控编程生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程称为数控编程（NC programming）。数控机床基本概念数控机床基本概念（六）数控加工 数控加工是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的，但也发生了明显的变化。它用数字信息控制零件和刀具位移来进行机械加工。数控机床基本概念数控机床基本概念 机床数控与数控机床机床数控与数控机床 机床数控是指通过加工程序编制工作，将其控制指令以数字信号的方式记录在信息介质上，经输入计算机处理后，对机床各种动作的顺序、位移量和速度实现自动控制的一门技术。 数控机床则是一种通过数字信息控制，按给定
4、的运动规律，进行自动加工的机电一体化新型加工装备。车削中心车削中心车削中心(a)车削中心(b) 车削中心可在一台车床上完成多道工序的加工，从而缩短了加工周期，提高了机床的生产效率和加工精度。若配上机械手，刀库料台和自动测量监控装置构成车加工单元，用于中小批量的柔性加工；数控机床的用途分类数控机床的用途分类一、数控车床的用途 数控车床与卧式车床一样，也是用来加工轴类或盘类的回转体零件。但是由于数控车床是自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，所以数控车床特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产品的品种和规格频繁变化的特点，能够满足新产
5、品的开发和多品种、小批量、生产自动化的要求，因此被广泛应用于机械制造业，例如，汽车制造厂、发动机制造厂等。数控车床约占数控机床总数的25%。二、数控车床的分类（一）按车床主轴位置分类：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，并有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件用。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；数控机床的用途分类数控机床的用途分类数控机床的用途分类数控机床的用途分类卧式数控车床 卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床（如图1-1-3）和数控倾斜导轨卧式车床（如图1-1-4）。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。
6、图1-1-3 前置刀架卧式数控车床 图1-1-4 后置刀架卧式数控车床数控机床的用途分类数控机床的用途分类（二）按加工零件的基本类型分类：1卡盘式数控车床 卡盘式数控车床未设置尾座，适合车削盘类（含短轴类）零件。其夹紧方式多 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）。顶尖式数控车床 顶尖式数控车床配置有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的轴类零件及直径不太大的盘、套类零件。数控机床的用途分类数控机床的用途分类（三）按刀架数量分类：.单刀架数控车床 普通数控车床一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧式自动转位刀架（图1-1-5）或多工位转塔式自动转位刀架（图1-1-6）。
7、 图1-1-5 四工位卧式自动转位刀架 图1-1-6 多工位转塔式自动转位刀架数控机床的用途分类数控机床的用途分类双刀架数控车床，如图1-1-7（a、b）。 (a) (b)图1-1-7 双刀架数控车床（四）按数控系统的功能分类：1.经济型数控车床它一般采用步进电动机驱动形成开环伺服系统，其控制部分采用单板机或单片机来实现。此类车床结构简单，价格低廉，无刀尖圆弧半径自动补偿和恒线速度切削等功能。2.全功能型数控车床它一般采用闭环或半闭环控制系统，具有高刚度、高精度和高效率等特点。3.车削中心它是以全功能型数控车床为主体，并配置刀库、换刀装置、分度装置、铣削动力头和机械手等，实现多工序复合加工的机
8、床，在工件一次安装后，它可完成回转零件的车、铣、钻、铰、攻螺纹等多种加工工序，其功能全面，但价格较高。4.FMC车床 它实际上是一个由数控车床、机器人等构成的柔性加工单元。它能实现工件搬运、装卸的自动化和加工调整准备的自动化。 一、数控车床的特点（一）适应性强 数控机床在生产过程中是按照数控指令进行工作的，当生产对象改变时，只需改变数控加工的程序并配备所需的生产工具，而无需改变机械部分和控制部分的硬件。这一特点不仅满足了当前产品更新快的市场竞争需要，而且解决了单件、小批量及新产品试制的自动化生产问题。因此，生产准备周期短，有利于机械产品的迅速更新换代。 （二）适合加工复杂型面的零件 由于数控车
9、床能实现两轴或两轴以上的联动，所以能完成复杂型面的加工，特别是对于可用数学方程式和坐标点表示的形状复杂的零件，加工非常方便。 数控车床的特点与发展数控车床的特点与发展（三）加工质量稳定 对于同一批零件，由于使用同一车床和刀具及同一加工程序，刀具的运动轨迹完全相同，且数控车床是根据数控程序自动进行加工，可以避免人为的误差，这就保证了零件加工质量的稳定性。 （四）生产效率高 在数控车床上可以采用较大的切削用量，有效地节省了机动工时。还有自动调速、自动换刀和其他辅助操作自动化等功能，使辅助时间大为缩短，而且一般不需工序间的检验与测量，所以，比普通车床的生产率高 34 倍，甚至更高。数控车床的主轴转速
10、及进给范围都比普通车床大。目前数控车床的最高进给速度可达100 mmin 以上，最小分辨率达 001m。数控车床的加工时间利用率高达 90，而普通车床仅为 3050。 （五）加工精度高 数控车床有较高的加工精度，一般在 0.0050.01 mm 之间。数控车床的加工精度不受零件复杂程度的影响，车床传动链的反向齿轮间隙和丝杠的螺距误差等都可以通过数控装置自动进行补偿，其定位精度比较高，同时还可以利用数控软件进行精度校正和补偿。 （六）工序集中，一机多用 数控车床特别是车削中心，在一次装夹的情况下，几乎可以完成零件的全部加工工序，一台数控车床可以代替数台普通车床。这样可以减少装夹误差，节约工序之间
11、的运输、测量和装夹等辅助时间，还可以节省车间的占地面积，带来较高的经济效益。 （七）减轻劳动强度 在输入程序并启动后，数控车床就自动地连续加工，直至零件加工完毕。这样就简化了人工操作，使劳动强度大大降低。 （八）价格较高且调试和维修较复杂 数控车床是一种技术含量高的设备，价格较高，而且要求具有较高技术水平的人员来操作和维修。 （九）编程时间长，机床利用率低 由于目前数控车床多采用手工编程，故编程耗时较长，导致数控车床的利用率低。 (十）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，有利于与计算机连接，构成由计算机控制、管理的生产系统，为产品的设计、制造及管理一体化奠定了
12、基础。 第一台数控机床是为了适应航空工业制造的需要产生的。1952年，由美国麻省理工学院和帕森斯公司合作研制成功了世界上第一台具有信息存储和信息处理功能的新型机床，即数控机床。现在数控车床的技术还在不断向前发展着。数控车床发展趋势如下：随着数控系统、机床结构和刀具材料的技术发展，数控车床将向高速化发展，进一步提高主轴转速、转位换刀速度以及刀架快速移动；工艺和工序将更加复合化和集中化；数控车床向多主轴、多刀架加工方向发展；为实现长时间无人化全自动操作，数控车床向全自动化方向发展；机床的加工精度向更高方向发展。同时，数控车床也向简易型发展。如表1-1是数控系统发展的六代历史。数控车床的发展数控车床的发展表表1-1 1-1 数控系统发展的六代历史数控系统发展的六代历史表头表头数控系统发展的历史数控系统发展的历史世界产生年代世界产生年代中国产生年代中国产生年代1第一代电子管数控系统（NC）1952年1958年2第二代晶体管数控系统（NC）1959年1964年3第三代集成电路数控系统（NC）1965年1972年4第四代小型计算机数控系统（CNC）1970年1978年5第五代微处理器数控系统（MNC）1974年1981年6第六代基于工控PC机的通用CNC系统1990年1992年谢 谢