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1、一、精密数控机床概述 1.1 精密数控机床的概念 1.2 精密数控机床的重要性 1.3 精密数控机床的与数控加工中心的分类 1.4 数控机床发展历程、市场规模及增长性 1.5 中国机床行业市场预测及展望 1、数控机床概念 机床（英文名称：machine tool）是指制 造机器的机器，亦称工作母机或工具机，习 惯上简称机床。一般分为金属切削机床、锻 压机床和木工机床等。现代机械制造中加工 机械零件的方法很多：除切削加工外，还有 铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属 精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件 ，一般都需在机床上用切削的方法进行最终 加工。机床在国民经济现代化的建设中起着 重大作用
2、。 精密数控加工技术 数控技术 机床数控系统 外围技术 基础件 配套件 数控装置 驱动系统 位置反馈 系统 刀具系统 编程技术 管理技术 床身 立柱 工作台 刀架 刀库 丝杠 导轨 硬件 软件 伺服系统 电动机 光栅 光电编码器 磁栅 感应同步器 测速发电机 旋转变压器 刀片 刀杆 编程机 编程系统 PLC CPU RAM ROM 接口 控制软件 顺序程序 步进电动机 直流电动机 交流电动机 普通机床与数控机床 普通车床 数控车床 普通机床 具有手动加工和机动加 工功能，加工过程全部 由人工干预。 主传动和进给传动一般 采用三相交流异步电动 机，由变速箱实现多极 变速以满足工艺要求， 机床传动
3、链长。 加工过程中，必须由人 工不断地进行测量，保 证工件的加工精度。 普通机床与数控机床 数控机床 具有手动加工（电手轮） 、机动加工和控制程序自 动加工功能，加工过程一 般不需人工干预。 具有CRT屏幕显示功能， 自动报警显示功能。普通 机床不具备此功能。 主传动和进给传动采用直 流或交流无级调速伺服电 动机一般没有主轴变速箱 和进给变速箱，传动链短 。 普通机床与数控机床 数控机床 具有工件测量系统。加 工过程中不需进行工件 尺寸的人工测量。 CNC机床与普通机床 最显著的区别 当加工对象（工件）改变， CNC机床只需改变加工程序（ 应用软件），而不需对机床做 较大的调整，就能加工出各种
4、 不同的工件。 普通机床与数控机床 2、精密数控机床的重要性 u数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可 少的物质手段； u是国家的战略技术; u基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重要 基础性产业； u专家们预言: 二十一世纪机械制造业的竞争，其实 质是数控技术的竞争；应用于汽车、航天、军工等行 业. 案例： 揭秘日本东芝公司与克格勃的潜艇秘密交易 1983年早春的一个深夜，由苏联海运公司开到日本 的万吨货轮“老共产党员”号，从日本芝浦码头出港，运 走了数十箱“九余度推进器电脑工作母机”的部件。按照 日本人的说法，苏联人购买这些母机的用途，除了使 潜艇的推进性能改善之外，还能使当时正
5、在建造中的 新型航空母舰的推进器得到改进。这就是轰动一时的“ 东芝公司违反巴统输出事件”。这次事件的后果是严重 的：美国海军第一次丧失了对苏联海军舰艇的水声探 测优势，直到今天，美国海军仍没有绝对把握去发现 新型的俄罗斯潜艇。 东芝赚钱 苏联获利 勃列口涅夫统治后期，苏联在农、业和居 民消费品方面的生产陷入困境，政府每年都要 从扑不充裕的外汇储备中拿出相当一部分用于 进口粮食。l978年，受寒流影响，苏联的粮食 产量锐减，不得不严格限制其他进口项日，以 保证进口粮食所需的资金，工业机械设备的进 口几乎全部停止。当时，日本是苏联主要的工 业设备提供者，日本数十家公司驻莫斯科的代 表，无不为获得出
6、口合同四处奔走。 东芝赚钱 苏联获利 日本东芝公司为了开拓苏联这个巨大的市场 ，于1980年派了几名高级职员，在莫斯科召开 酒会，跟苏联的政府官员套交情，设法获得订 单。在这次酒会上，苏联技术机械进口公司的 副总裁奥西波夫悄悄告诉主持酒会的东芝职员 ：“苏联正需要一种大型船舶推进器的工作母机 。东芝是制造工业机械的行家，相信这种工作 母机在日本已经可以生产了。” 东芝赚钱 苏联获利 奥西波夫的来头很大，他实际上就是日本公 司驻苏联代表处人员口中的“K帮”人物(“K帮”是 苏联国家安全委员会克格勃的代称)。在莫斯科 搞贸易的人都知道，奥西波夫是有权批准任何贸 易协定的重要人物，他的话具有绝对的权
7、威，哪 家公司如果违抗了他的意愿，它在莫斯科甚至苏 联的业务就得宣告终止。 东芝赚钱 苏联获利 酒会还没结束，一份加急电传就被迅速发回 东京东芝公司总部：“火速寻找加工螺旋桨推进器 的工作母机!”几天后，东芝公司产品部的高级职 员就携带着拥有最新技术的“九余度推进器电脑工 作母机”的各种数据及结构蓝图飞往莫斯科。 东芝赚钱 苏联获利 日本公司驻莫斯科的业务代表们都有一句口 头禅：“杀价，杀价，再杀价，还你两成是奇迹 ，五成成交是常事。”在东芝公司和苏联就这种 工作母机讨价还价的过程中，东芝总部认为这笔 交易风险太大，特意打电报指示其驻莫斯科的商 业代表，如果苏方杀价太狠，则无须达成交易。 东芝
8、赚钱 苏联获利 东芝公司的报价是每部母机lO亿日元(按当 时汇率，约为500万美元)，苏方的反应非常意外 ，他们要一次购头4部母机，并超量购买配件， 而杀价的幅度却破天荒地仅为两成。东芝公司的 代表虽然差点高兴得笑出来，表面却还是不肯同 意苏方的价格。为了增加谈判的筹码，东芝公司 的职员说：“除了我们东芝，任何资本主义国家 都不可能有此种胆量!”据说，这是东芝在对苏贸 易中惟一次吊苏联人的胃口。 东芝赚钱 苏联获利 最后，交易以87折成交，东芝都不相信，4 部工作母机能卖到35亿日元。然而，这场交易中 真正得利的还是苏联：也们得到的产品是不能以 价格来衡量的。因为这些技术的应用在海军舰艇 方面
9、使北约和美国一下子失去了原有的优势。 苏日联手 借道挪威 在当时冷战的背景下，对社会主义国家的出 口，要受到“巴黎统筹委员会”(简称“巴统”，由除 冰岛以外的北约国家与日本等国组成)的限制。“ 九余度推进器电脑工作母机”在当时属于最先进 的工业技术产品，苏联根本无法自行设计制造。 由于该设备可用于加工军用舰艇的螺旋桨，大大 减少舰艇的噪音，明显属于被“巴黎统筹委员会” 禁止向苏联出口的机械设备。 苏日联手 借道挪威 东芝和克格勃都非常清楚这种限制，因此， 在商业谈判完成后，双方就开始考虑，如何把电 脑工作母机顺利运往苏联。 莫斯科很快指示，把挪威作为转运地。东芝 先将工作母机出口到挪威，挪威也
10、是北约国家， 这样做不违反“巴统”规定。实际上，挪威早就向 苏联提供了火炮自动瞄准计算机，而这种计算机 也是“巴统”严格禁止向苏联出口的。可见，苏联 和挪威之间早就建立了送交特殊货物的秘密渠道 。 苏日联手 借道挪威 根据合同，东芝公司必须负责4部母机的安 装、调试，直到正常运转。同时，还要训练苏方 的技术人员，直到他们能完全操作为止。苏方扣 下l0的价款，直到东芝完成合同所规定的条款 后才给付这笔尾款。但苏联军方后来临时改变主 意，只要求东芝公司安装两台机械，剩下的两部 坚持由他们自己的技术人员来处理。 3、数控机床的分类 按工具与工件的相对运动轨迹分类 点位控制、直线控制、轮廓控制 按伺服
11、机构的控制方式分类 开环控制、闭环控制、半闭环控制 按加工方式分类 分类 点位控制系统 这类控制方式只要求控制 刀具从一点移到另一点的 准确位置，而对运动轨迹 原则上不加控制。 数控机床在刀具移动的过 程中，并不进行切削加工 ，而是作快速空行程的定 位运动。 属于点位控制的数控机床 有数控钻床、数控镗床、 数控冲床和数控测量机。 数控机床的分类（1） 点位控制系统 在从点1到点2的轨迹中 ，刀具不切削。因此可 以从任意选择的方向接 近点2。 现在图示的是2种可能 的路径。 数控机床的分类（1） 直线控制系统 这类控制方式除了控制点 与点之间的准确位置外， 还要保证被控制的两点间 移动的轨迹是一
12、条直线而 且移动的速度是给定的。 在两点间移动时，刀具切 削材料，进行加工。 一般的简易数控系统均属 于直线控制系统。 数控机床的分类（1） 直线控制系统 必须沿着平行于某一坐标 轴方向，或沿着与坐标轴 成45度的直线。 在这个例子中，显示的是 关于铣削的一个直线控制 系统。工件的a-b-c外形被 加工。 注意 数控机床的分类（1） 轮廓控制系统 该系统能对刀具相对零件 的运动轨迹进行连续控制 ，以加工任意斜率的直线 、圆弧、抛物线或其它函 数关系的曲线。 刀具以一定的进给速度运 动的同时，进行加工。 数控铣床、功能完善的数 控车床、数控凸轮磨床等 均采用。 数控机床的分类（1） 轮廓控制系统
13、 装置系统一般都是两坐标或两坐标以上的多坐标联动控制系统， 其功能齐全，可加工任意形状的曲线或型腔，如平板凸轮。 二轴 三轴 五轴 四轴 数控机床的分类（1） 伺服系统 伺服系统又称伺服机构。 作用：把来自数控装置的信号转换为机床移动 部件的运动。 其性能是决定机床的加 工精度、表面质量和生 产效率的主要因素之一 。 数控机床的分类（2） 开环伺服系统 通常不带位置测量元件，伺服驱动元件为步进电机。 对实际传动机构的动作情况不进行检查，没有被控制对象 的反馈值，指令发送出去不再反馈回来，称为开环控制。 优点是结构简单，调试容易，价格便宜。但是控制精度和 运动速度受到限制。 数控机床的分类（2）
14、 闭环伺服系统 必须具备测量元件。 直接在移动工作台上安装直线位移检测装置如光栅、磁尺、 感应同步器等，检测出来的反馈信号与输入指令相比较，用比较 的差值进行控制，直至差值消除时停止，这叫闭环控制。 优点是控制精度高，但是安装、调试和维护比较复杂，而且 价格昂贵。 数控机床的分类（2） 半闭环伺服系统 对工作台的实际位置不进行检查测量，而是通过与伺服电 机（执行单元）有机联系的测量元件（如测速电机、光电编码 器等）检测出伺服电机的转角，间接推算出工作台实际位移量 ，用此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。 由于检测的不是工作台的位移，所以称之为半闭环。 半闭环精度没有闭环高，但调试却比闭环容
15、易。 数控机床的分类（2） 按加工方式进行数控机床的分类 金属切削类机床 车、加工中心、钻、磨、镗。 金属成型类机床 数控折弯机、数控回转头压力机 数控特种加工机床 数控线切割机床、数控电火花加工机床、 数控激光切割机床 其他类型 数控三坐标测量机 分类 数控机床的分类（3） 数控机床分类表 数控机床的种类 数控电加工机床 数控金属成型机床 印刷电路基板、多孔零件 数控车床 加工中心机床 数控铣床 数控钻床 数控镗床 数控磨床 控制系统类别 点位、直线控制 轮廓控制 点位、直线控制 开环、半闭环、闭环 特殊用途的轮廓控制 点位、直线控制 轮廓控制 点位控制 开环、半闭环 开环、半闭环、闭环 开环、半闭环、闭环 开环、半闭环 开环、半闭环 开环、半闭环 开环、半闭环 闭环 闭环、半闭环 开环、半闭环 开环、半闭环 点位、直线控制 点位、直线控制 轮廓控制 轮廓控制 执行机构类别加工对象类别 没锥度、圆弧的轴 有锥度、圆弧的轴 齿轮箱、框架等箱体 飞机零件的轮廓加工 箱体 平面轮廓的凸轮、样板 、冲模、压、铸模 箱体 精密箱体 凸轮、轧辊、冲模 模具 冲压，板材、弯管等 数控机床的分类 数控车床 具有仿形功能的加工中心 数控钻削中心 卧式铣镗床 龙门式平面磨床 五轴五联动数控镗铣床 三坐标测量仪 加工中心的基本概念 加工中心的含义 加工中心的基本结构 加工中
