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1、模块一本项目主主要对数数控机床床的产生生、特点点及类型型加以概概述，使使初学者者对数控控机床有有一个基基本认识识。 数控控机床（NNumeericcal Conntrool MMachhinee Tooolss）是用用数字代代码形式式的信息息（程序序指令），控控制刀具具按给定定的工作作程序、运运动速度度和轨迹迹进行自自动加工工的机床床，简称称数控机机床。 数控机机床是在在机械制制造技术术和控制制技术的的基础上上发展起起来的，其其过程大大致如下下： 19448年，美美国帕森森斯公司司接受美美国空军军委托，研研制直升升飞机螺螺旋桨叶叶片轮廓廓检验用用样板的的加工设设备。由由于样板板形状复复杂多样样
2、，精度度要求高高，一般般加工设设备难以以适应，于于是提出出采用数数字脉冲冲控制机机床的设设想。19449年，该该公司与与美国麻麻省理工工学院（MMIT）开开始共同同研究，并并于19952年年试制成成功第一一台三坐坐标数控控铣床，当当时的数数控装置置采用电电子管元元件。 19559年，数数控装置置采用了了晶体管管元件和和印刷电电路板，出出现带自自动换刀刀装置的的数控机机床，称称为加工工中心（ MC Macchinningg Ceenteer），使使数控装装置进入入了第二二代， 19665年，出出现了第第三代的的集成电电路数控控装置，不不仅体积积小，功功率消耗耗少，且且可靠性性提高，价价格进一一步
3、下降降，促进进了数控控机床品品种和产产量的发发展。 60年年代末，先先后出现现了由一一台计算算机直接接控制多多台机床床的直接接数控系系统（简简称 DDNC），又又称群控控系统；采用小小型计算算机控制制的计算算机数控控系统（简简称 CCNC），使使数控装装置进入入了以小小型计算算机化为为特征的的第四代代。119744年，研研制成功功使用微微处理器器和半导导体存贮贮器的微微型计算算机数控控装置（简简称 MMNC），这这是第五五代数控控系统。 20世世纪800年代初初，随着着计算机机软、硬硬件技术术的发展展，出现现了能进进行人机机对话式式自动编编制程序序的数控控装置；数控装装置愈趋趋小型化化，可以以
4、直接安安装在机机床上；数控机机床的自自动化程程度进一一步提高高，具有有自动监监控刀具具破损和和自动检检测工件件等功能能。 20世世纪900年代后后期，出出现了PPC+CCNC智智能数控控系统，即即以PCC机为控控制系统统的硬件件部分，在在PC机机上安装装NC软软件系统统，此种种方式系系统维护护方便，易易于实现现网络化化制造。 一、数控控机床与与普通机机床的区区别 数控机机床对零零件的加加工过程程，是严严格按照照加工程程序所规规定的参参数及动动作执行行的。它它是一种种高效能能自动或或半自动动机床，与与普通机机床相比比，具有有以下明明显特点点： 1、适合合于复杂杂异形零零件的加加工数控机机床可以以
5、完成普普通机床床难以完完成或根根本不能能加工的的复杂零零件的加加工，因因此在宇宇航、造造船、模模具等加加工业中中得到广广泛应用用。2、加工工精度高高3、加工工稳定可可靠实现计计算机控控制，排排除人为为误差，零零件的加加工一致致性好，质质量稳定定可靠。4、高柔柔性加工对对象改变变时，一一般只需需要更改改数控程程序，体体现出很很好的适适应性，可可大大节节省生产产准备时时间。在在数控机机床的基基础上，可可以组成成具有更更高柔性性的自动动化制造造系统FMSS。5、高生生产率数控机机床本身身的精度度高、刚刚性大，可可选择有有利的加加工用量量，生产产率高，一一般为普普通机床床的 335 倍，对对某些复复杂
6、零件件的加工工，生产产效率可可以提高高十几倍倍甚至几几十倍。6、劳动动条件好好机床自自动化程程度高，操操作人员员劳动强强度大大大降低，工工作环境境较好。7、有利利于管理理现代化化采用数数控机床床有利于于向计算算机控制制与管理理生产方方面发展展，为实实现生产产过程自自动化创创造了条条件。8、投资资大，使使用费用用高9、生产产准备工工作复杂杂由于整整个加工工过程采采用程序序控制，数数控加工工的前期期准备工工作较为为复杂，包包含工艺艺确定、程程序编制制等。10、维维修困难难数控机机床是典典型的机机电一体体化产品品，技术术含量高高，对维维修人员员的技术术要求很很高。二、数控控机床的的适用范范围由于数数
7、控机床床的上述述特点，适适用于数数控加工工的零件件有：1、批量量小而又又多次重重复生产产的零件件；2、几何何形状复复杂的零零件；3、贵重重零件加加工；4、需要要全部检检验的零零件；5、试制制件。对以上上零件采采用数控控加工，才才能最大大限度地地发挥出出数控加加工的优优势。 一、按加加工方式式和工艺艺用途分分类 1、普通通数控机机床 普通数数控机床床一般指指在加工工工艺过过程中的的一个工工序上实实现数字字控制的的自动化化机床，如如数控铣铣床、数数控车床床、数控控钻床、数数控磨床床与数控控齿轮加加工机床床等。普普通数控控机床在在自动化化程度上上还不够够完善，刀刀具的更更换与零零件的装装夹仍需需人工
8、来来完成。 2、加工工中心 加工中中心是带带有刀库库和自动动换刀装装置的数数控机床床，它将将数控铣铣床、数数控镗床床、数控控钻床的的功能组组合在一一起，零零件在一一次装夹夹后，可可以将其其大部分分加工面面进行铣铣、镗、钻钻、扩、铰铰及攻螺螺纹等多多工序加加工。由由于加工工中心能能有效地地避免由由于多次次安装造造成的定定位误差差，所以以它适用用于产品品更换频频繁、零零件形状状复杂、精精度要求求高、生生产批量量不大而而生产周周期短的的产品。 二、按运运动方式式分类 1、点位位控制数数控机床床如图 1-11 所示示，点位位控制是是指数控控系统只只控制刀刀具或工工作台从从一点移移至另一一点的准准确定位
9、位，然后后进行定定点加工工，而点点与点之之间的路路径不需需控制。采采用这类类控制的的有数控控钻床、数数控镗床床和数控控坐标镗镗床等。 2、点位位直线控控制数控控机床 如图 1-22 所示示，点位位直线控控制是指指数控系系统除控控制直线线轨迹的的起点和和终点的的准确定定位外，还还要控制制在这两两点之间间以指定定的进给给速度进进行直线线切削。采采用这类类控制的的有数控控铣床、数数控车床床和数控控磨床等等。 3、轮廓廓控制数数控机床床亦称连连续轨迹迹控制，如如图 11-3 所示，能能够连续续控制两两个或两两个以上上坐标方方向的联联合运动动。为了了使刀具具按规定定的轨迹迹加工工工件的曲曲线轮廓廓，数控
10、控装置具具有插补补运算的的功能，使使刀具的的运动轨轨迹以最最小的误误差逼近近规定的的轮廓曲曲线，并并协调各各坐标方方向的运运动速度度，以便便在切削削过程中中始终保保持规定定的进给给速度。采采用这类类控制的的有数控控铣床、数数控车床床、数控控磨床和和加工中中心等。 三、按控控制方式式分类 1、开环环控制系系统开环控控制系统统是指不不带反馈馈装置的的控制系系统，由由步进电电机驱动动线路和和步进电电机组成成，如图图 1-4 所所示。数数控装置置经过控控制运算算发出脉脉冲信号号，每一一脉冲信信号使步步进电机机转动一一定的角角度，通通过滚珠珠丝杠推推动工作作台移动动一定的的距离。 这种伺伺服机构构比较简
11、简单，工工作稳定定，容易易掌握使使用，但但精度和和速度的的提高受受到限制制。 2、半闭闭环控制制系统 如图 1-55 所示示，半闭闭环控制制系统是是在开环环控制系系统的伺伺服机构构中装有有角位移移检测装装置，通通过检测测伺服机机构的滚滚珠丝杠杠转角间间接检测测移动部部件的位位移，然然后反馈馈到数控控装置的的比较器器中，与与输入原原指令位位移值进进行比较较，用比比较后的的差值进进行控制制，使移移动部件件补充位位移，直直到差值值消除为为止的控控制系统统。 这种伺伺服机构构所能达达到的精精度、速速度和动动态特性性优于开开环伺服服机构，为为大多数数中小型型数控机机床所采采用。 3、闭环环控制系系统 如
12、图 1-66 所示示，闭环环控制系系统是在在机床移移动部件件位置上上直接装装有直线线位置检检测装置置，将检检测到的的实际位位移反馈馈到数控控装置的的比较器器中，与与输入的的原指令令位移值值进行比比较，用用比较后后的差值值控制移移动部件件作补充充位移，直直到差值值消除时时才停止止移动，达达到精确确定位的的控制系系统。 闭环控控制系统统的定位位精度高高于半闭闭环控制制，但结结构比较较复杂，调调试维修修的难度度较大，常常用于高高精度和和大型数数控机床床。 四、按联联动轴数数分类 数控系系统控制制几个坐坐标轴按按需要的的函数关关系同时时协调运运动，称称为坐标标联动，按按照联动动轴数可可以分为为： 1、
13、两轴轴联动 数控机机床能同同时控制制两个坐坐标轴联联动，适适于数控控车床加加工旋转转曲面或或数控铣铣床铣削削平面轮轮廓。 2、两轴轴半联动动 在两轴轴的基础础上增加加了Z轴轴的移动动，当机机床坐标标系的XX、Y轴轴固定时时，Z轴轴可以作作周期性性进给。两两轴半联联动加工工可以实实现分层层加工。 3、三轴轴联动 数控机机床能同同时控制制三个坐坐标轴的的联动，用用于一般般曲面的的加工，一一般的型型腔模具具均可以以用三轴轴加工完完成。 4、多坐坐标联动动 数控机机床能同同时控制制四个以以上坐标标轴的联联动。多多坐标数数控机床床的结构构复杂，精精度要求求高、程程序编制制复杂，适适于加工工形状复复杂的零
14、零件，如如叶轮叶叶片类零零件。通常三三轴机床床可以实实现二轴轴、二轴轴半、三三轴加工工；五轴轴机床也也可以只只用到三三轴联动动加工，而而其他两两轴不联联动。 数控机机床是典典型的机机电一体体化产品品，是现现代制造造业的主主流设备备，是体体现现代代机床技技术水平平、现代代机械制制造业工工艺水平平的重要要标志，是是关系国国计民生生、国防防尖端建建设的战战略物资资。工业业化国家家经济总总产值的的50%（日本本）至668%（美美国）是是由制造造业创造造的，制制造业对对发展国国家经济济有决定定性的影影响，而而发展机机床业是是发展制制造业的的根本。220022年，我我国机床床市场消消费额达达59亿亿美元，
15、成成为世界界第一。我我国数控控机床总总量供给给能力不不凡，产产品品种种无重要要缺门空空白，数数控机床床进入成成熟期，但但与先进进国家相相比尚有有30-50年年的差距距，机床床数控化化率110% ，数控控机床应应用水平平较低。数控系系统技术术的突飞飞猛进为为数控机机床的技技术进步步提供了了条件，为为了满足足市场的的需要，达达到现代代制造技技术对数数控机床床提出的的更高的的要求，当当前，数数控技术术及数控控机床的的发展方方向主要要体现为为以下几几方面： 一、高速速、高效效 机床向向高速化化方向发发展，不不但可大大幅度提提高加工工效率、降降低加工工成本，而而且还可可提高零零件的表表面加工工质量和和精度。超超高速加加工技术术对制造造业实现现高效、优优质、低低成本生生产有广广泛的适适用
