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1、一、数控机床概述一、数控机床概述数控机床发展史数控机床发展史1948年美国巴森兹（parsons)公司在研制加工直升飞机叶片轮廓样板时提出了数控机床的初始设想。1949年与麻省理工学院（MIT）合作，开始了三坐标铣床的数控化工作。1952年3月公开发布了世界上第一台数控机床的试制成功，可作直线插补。1955年进入实用化阶段。此后，德国、英国、日本和苏联等国都开始研制数控机床，其中日本发展最快。1959年美国开发成功具有刀库、刀具交换装置、回转工作台的数控机床，可在一次装夹中对工件的多个面进行多工序加工。至此数控机床的新一代类型加工中心（Machining Center)诞生，并成为当今世界数控
2、机床发展的主流。电子管时代（1952年）晶体管时代（1959年）小规模集成电路时代（1965年）小型计算机控制的计算机数控基于个人计算机（PC）平台的数控系统（称为PC数控系统）微型机数控（MNC）普通数控（NC）阶段计算机数字控制（CNC）阶段数控系统发展的两个阶段数控系统发展的两个阶段数控技术与数控机床 数控数控-即数字控制（Numerical Control, NC），是采用数字化信息（数字、字母和符号）实现自动化控制的技术。 数控机床数控机床-是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床。数控机床的组成 数控机床主要有加工中心、数控车床、数控铣镗床、数控磨床和电加工机床等。一、
3、机床数控技术的组成 机床数控技术是现代制造技术、设计技术、材料技术、信息技术、绘图技术、控制技术、检测技术及相关的外围支持技术的集成，其由机床附属装置、数控系统逐步形成外围技术组成，如动画所示。二、二、 数控机床构成及工作过程数控机床构成及工作过程（一)、数控机床的组成部分与基本工作过程(动画)。动画 数控机床的主要组成部分与基本工作过程数控机床的分类数控机床的分类 数控机床品种规格繁多，其分类方法大致有以下几种。一、一、 按加工工艺方法分类按加工工艺方法分类（一）金属切削类 指采用车、铣、镗、铰、钻、磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它主要分为普通型数控机床（数控车床、数控铣床、数控磨床等）和
4、加工中心(镗、铣类加工中心、车削中心、钻削中心等)。（二）金属成形类 指采用挤、冲、压、拉等成形工艺的数控机床，常用的有数控压力机、数控折弯机、数控弯管机、数控旋压机等。（三）特种加工类 主要有数控电火花线切割机、数控电火花成形机、数控火焰切割机、数控激光加工机等。（四）测量、绘图类 指三坐标测量仪、对刀仪、绘图仪等。 点位控制数控机床的特点是机床移动部件从一点移动到另一点的准确定位，至于点与点之间的移动的轨迹（路径和方向）并不严格要求，各坐标轴之间的运动是不相关的。如动画所示，起点到终点的运动轨迹可以是动画中的任意一种，并且在移动和定位过程中不能进行任何加工。为了实现既快又精确地定位，两点间
5、位置的移动一般先以最快速度移动，到即将接近新的位置点时再降速，使之慢速趋近定位点，以保证其精度。这类机床主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床等。其相应的数控装置称为点位控制数控系统。 动画点位控制系统工作原理（一）点位控制数控系统二、二、 按控制系统功能特点分类按控制系统功能特点分类（二）点位直线控制数控机床（二）点位直线控制数控机床 点位直线控制(动画)数控机床的特点是机床移动部件不仅要实现由一个位置到另一个位置的精确移动定位，而且能实现平行坐标轴方向的直线切削加工运动。点位直线数控机床虽然扩大了点位控制数控机床的工艺范围，但它的应用仍然受到了很大的限制。 这类数控机床主要有简易数控车床、数控
6、铣镗床等。动画 点位直线控制（三）轮廓控制数控机床（三）轮廓控制数控机床 轮廓控制数控机床的特点是能够对两个或两个以上坐标轴同时进行切削加工控制，它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且要控制整个加工过程中每一点的速度和位移，也就是说，要控制刀具移动轨迹，将工件加工成一定的轮廓形状。动画为两坐标轮廓控制数控铣床的工作原理图。常用的数控车床、数控铣床、数控磨床是典型的轮廓数控机床，它们可代替所有类型的仿形加工，提高加工精度和生产率，缩短生产准备时间。 动画 轮廓控制系统工作原理按控制方式分类按控制方式分类 1 1）开环控制系统（）开环控制系统（Open Loop ControlOpen L
7、oop Control） 系统没有反馈元件，通常用功率步进电机或电液伺服电机作为执行机构。控制精度取决于电机和丝杠的精度。比较简单，工作稳定，易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。2 2）半闭环控制系统）半闭环控制系统（Semi-closed Loop Control） 位置检测装置安装在传动丝杠的端部，间接测量执行部件的实际位置。 调试方便，稳定性好，为大多数中小型数控机床所采用。3 3）闭环控制系统（）闭环控制系统（Closed Loop ControlClosed Loop Control） 在机床移动部件上装有位置检测装置。 精度主要取决于测量元件的精度。 精度高、速度快。主要用于精
8、度要求较高的机床。定位精度定位精度：定位精度是机床工作台等移动部件在确定的终点所能达到的实际位置的精度。其误差是机床的定位误差。重复定位精度重复定位精度：指在同一台数控机床上，应用相同的程序相同的代码加工一批零件所能达到的连续结果的一致程度。其误差为重复定位误差。分度精度分度精度：分度精度是指分度工作台在分度时，理论要求回转的角度值和实际的角度的差值。其误差为分度误差。分辨率与脉冲当量分辨率与脉冲当量：是指数控机床所能反映到的机床移动部件上的最小移动量，即最小脉冲当量。数控机床的主要性能指标数控机床的主要性能指标数控机床的加工特点数控机床的加工特点一、加工精度高、质量稳定 数控机床的机械传动系
9、统和结构都有较高的精度、刚度和热稳定性。而且机床的加工精度不受零件复杂程度的影响，零件加工的精度和质量由机床保证，完全消除了操作者的人为误差。所以数控机床的加工精度高，而且同一批零件加工尺寸的一致性好，加工质量稳定。二、二、加工生产效率高 数控机床结构刚度好、功率大、能自动进行切削加工，所以能选择较大的、合理的切削用量，并自动连续完成整个切削加工过程，能大大缩短机动时间。在数控机床上加工零件，一般使用通用夹具，又可免去划线等工作，所以能大大缩短加工准备时间。又因为数控机床定位精度高，可省去加工过程中对零件的中间检测时间，所以数控机床的生产效率高。三、减轻劳动强度，改善劳动条件 数控机床的加工，除了装卸零件，操作键盘、观察机床运行外，其他的机床动作都是按加工程序要求自动连续地进行切削加工，操纵者不需要进行繁重的重复手工操作。四、加工的适应性强、灵活性好 因数控机床能实现几个坐标联动，加工程序可按对加工零件的要求而变换，所以它的适应性和灵活性很强，可以加工普通机床无法加工的形状复杂的零件。五、有利于生产管理 数控机床加工，能准确计算零件的加工工时，并有效地简化刀、夹、量具和半成品的管理工作。加工程序是用数字信息的标准代码输入，有利于计算机联接，构成由计算机控制和管理的生产系统。上一页上一页目目 录录下一页下一页谢谢谢谢大大家家！结结束束