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1、一. 数数控机床床的分类类 1. 11按加工工工艺方方法分类类 1金属切切削类数数控机床床 与传统的的车、铣铣、钻、磨磨、齿轮轮加工相相对应的的数控机机床有数数控车床床、数控控铣床、数数控钻床床、数控控磨床、数数控齿轮轮加工机机床等。尽尽管这些些数控机机床在加加工工艺艺方法上上存在很很大差别别，具体体的控制制方式也也各不相相同，但但机床的的动作和和运动都都是数字字化控制制的，具具有较高高的生产产率和自自动化程程度。 在普通数数控机床床加装一一个刀库库和换刀刀装置就就成为数数控加工工中心机机床。加加工中心心机床进进一步提提高了普普通数控控机床的的自动化化程度和和生产效效率。例例如铣、镗镗、钻加加
2、工中心心，它是是在数控控铣床基基础上增增加了一一个容量量较大的的刀库和和自动换换刀装置置形成的的，工件件一次装装夹后，可可以对箱箱体零件件的四面面甚至五五面大部部分加工工工序进进行铣、镗镗、钻、扩扩、铰以以及攻螺螺纹等多多工序加加工，特特别适合合箱体类类零件的的加工。加加工中心心机床可可以有效效地避免免由于工工件多次次安装造造成的定定位误差差，减少少了机床床的台数数和占地地面积，缩缩短了辅辅助时间间，大大大提高了了生产效效率和加加工质量量。 2特种加加工类数数控机床床 除了切削削加工数数控机床床以外，数数控技术术也大量量用于数数控电火火花线切切割机床床、数控控电火花花成型机机床、数数控等离离子
3、弧切切割机床床、数控控火焰切切割机床床以及数数控激光光加工机机床等。 3板材加加工数控控机床 常见的应应用于金金属板材材加工的的数控机机床有数数控压力力机、数数控剪板板机和数数控折弯弯机等。 近年来，其其它机械械设备中中也大量量采用了了数控技技术，如如数控多多坐标测测量机、自自动绘图图机及工工业机器器人等 1. 22按控制制控制运运动轨迹迹分类 1点位控控制数控控机床 位置的精精确定位位，在移移动和定定位过程程中不进进行任何何加工。机机床数控控系统只只控制行行程终点点的坐标标值，不不控制点点与点之之间的运运动轨迹迹，因此此几个坐坐标轴之之间的运运动无任任何联系系。可以以几个坐坐标同时时向目标标
4、点运动动，也可可以各个个坐标单单独依次次运动。 这类数控控机床主主要有数数控坐标标镗床、数数控钻床床、数控控冲床、数数控点焊焊机等。点点位控制制数控机机床的数数控装置置称为点点位数控控装置。 2直线控控制数控控机床 直线控制制数控机机床可控控制刀具具或工作作台以适适当的进进给速度度，沿着着平行于于坐标轴轴的方向向进行直直线移动动和切削削加工，进进给速度度根据切切削条件件可在一一定范围围内变化化。 直线控制制的简易易数控车车床，只只有两个个坐标轴轴，可加加工阶梯梯轴。直直线控制制的数控控铣床，有有三个坐坐标轴，可可用于平平面的铣铣削加工工。现代代组合机机床采用用数控进进给伺服服系统，驱驱动动力力
5、头带有有多轴箱箱的轴向向进给进进行钻镗镗加工，它它也可算算是一种种直线控控制数控控机床。 数控镗铣铣床、加加工中心心等机床床，它的的各个坐坐标方向向的进给给运动的的速度能能在一定定范围内内进行调调整，兼兼有点位位和直线线控制加加工的功功能，这这类机床床应该称称为点位位/直线线控制的的数控机机床。 3轮廓控控制数控控机床 轮廓控制制数控机机床能够够对两个个或两个个以上运运动的位位移及速速度进行行连续相相关的控控制，使使合成的的平面或或空间的的运动轨轨迹能满满足零件件轮廓的的要求。它它不仅能能控制机机床移动动部件的的起点与与终点坐坐标，而而且能控控制整个个加工轮轮廓每一一点的速速度和位位移，将将工
6、件加加工成要要求的轮轮廓形状状。 常用的数数控车床床、数控控铣床、数数控磨床床就是典典型的轮轮廓控制制数控机机床。数数控火焰焰切割机机、电火火花加工工机床以以及数控控绘图机机等也采采用了轮轮廓控制制系统。轮轮廓控制制系统的的结构要要比点位位/直线线控系统统更为复复杂，在在加工过过程中需需要不断断进行插插补运算算，然后后进行相相应的速速度与位位移控制制。 现在计算算机数控控装置的的控制功功能均由由软件实实现，增增加轮廓廓控制功功能不会会带来成成本的增增加。因因此，除除少数专专用控制制系统外外，现代代计算机机数控装装置都具具有轮廓廓控制功功能。 1. 33按驱动动装置的的特点分分 1开环控控制数控
7、控机床 这类控制制的数控控机床是是其控制制系统没没有位置置检测元元件，伺伺服驱动动部件通通常为反反应式步步进电动动机或混混合式伺伺服步进进电动机机。数控控系统每每发出一一个进给给指令，经经驱动电电路功率率放大后后，驱动动步进电电机旋转转一个角角度，再再经过齿齿轮减速速装置带带动丝杠杠旋转，通通过丝杠杠螺母机机构转换换为移动动部件的的直线位位移。移移动部件件的移动动速度与与位移量量是由输输入脉冲冲的频率率与脉冲冲数所决决定的。此此类数控控机床的的信息流流是单向向的，即即进给脉脉冲发出出去后，实实际移动动值不再再反馈回回来，所所以称为为开环控控制数控控机床。 开环控制制系统的的数控机机床结构构简单
8、，成成本较低低。但是是，系统统对移动动部件的的实际位位移量不不进行监监测，也也不能进进行误差差校正。因因此，步步进电动动机的失失步、步步距角误误差、齿齿轮与丝丝杠等传传动误差差都将影影响被加加工零件件的精度度。开环环控制系系统仅适适用于加加工精度度要求不不很高的的中小型型数控机机床，特特别是简简易经济济型数控控机床。 2闭环控控制数控控机床 接对工作作台的实实际位移移进行检检测，将将测量的的实际位位移值反反馈到数数控装置置中，与与输入的的指令位位移值进进行比较较，用差差值对机机床进行行控制，使使移动部部件按照照实际需需要的位位移量运运动，最最终实现现移动部部件的精精确运动动和定位位。从理理论上
9、讲讲，闭环环系统的的运动精精度主要要取决于于检测装装置的检检测精度度，也与与传动链链的误差差无关，因因此其控控制精度度高。图图1-33所示的的为闭环环控制数数控机床床的系统统框图。图图中A为为速度传传感器、CC为直线线位移传传感器。当当位移指指令值发发送到位位置比较较电路时时，若工工作台没没有移动动，则没没有反馈馈量，指指令值使使得伺服服电动机机转动，通通过A将将速度反反馈信号号送到速速度控制制电路，通通过C将将工作台台实际位位移量反反馈回去去，在位位置比较较电路中中与位移移指令值值相比较较，用比比较后得得到的差差值进行行位置控控制，直直至差值值为零时时为止。这这类控制制的数控控机床，因因把机
10、床床工作台台纳入了了控制环环节，故故称为闭闭环控制制数控机机床。 闭环控制制数控机机床的定定位精度度高，但但调试和和维修都都较困难难，系统统复杂，成成本高。 3半闭环环控制数数控机床床 半闭环控控制数控控机床是是在伺服服电动机机的轴或或数控机机床的传传动丝杠杠上装有有角位移移电流检检测装置置（如光光电编码码器等），通通过检测测丝杠的的转角间间接地检检测移动动部件的的实际位位移，然然后反馈馈到数控控装置中中去，并并对误差差进行修修正。通通过测速速元件AA和光电电编码盘盘B可间间接检测测出伺服服电动机机的转速速，从而而推算出出工作台台的实际际位移量量，将此此值与指指令值进进行比较较，用差差值来实实
11、现控制制。由于于工作台台没有包包括在控控制回路路中，因因而称为为半闭环环控制数数控机床床。 半闭环控控制数控控系统的的调试比比较方便便，并且且具有很很好的稳稳定性。目目前大多多将角度度检测装装置和伺伺服电动动机设计计成一体体，这样样，使结结构更加加紧凑。 4混合控控制数控控机床 将以上三三类数控控机床的的特点结结合起来来，就形形成了混混合控制制数控机机床。混混合控制制数控机机床特别别适用于于大型或或重型数数控机床床，因为为大型或或重型数数控机床床需要较较高的进进给速度度与相当当高的精精度，其其传动链链惯量与与力矩大大，如果果只采用用全闭环环控制，机机床传动动链和工工作台全全部置于于控制闭闭环中
12、，闭闭环调试试比较复复杂。混混合控制制系统又又分为两两种形式式： （1）开开环补偿偿型。它它的基本本控制选选用步进进电动机机的开环环伺服机机构，另另外附加加一个校校正电路路。用装装在工作作台的直直线位移移测量元元件的反反馈信号号校正机机械系统统的误差差。 （2）半半闭环补补偿型。它它是用半半闭环控控制方式式取得高高精度控控制，再再用装在在工作台台上的直直线位移移测量元元件实现现全闭环环修正，以以获得高高速度与与高精度度的统一一。其中中A是速速度测量量元件（如如测速发发电机），BB是角度度测量元元件，CC是直线线位移测测量元件件。 二. 典典型轴类类零件的的加工 1零件图图工艺分分析 该零件表表
13、面由圆圆柱、圆圆锥、顺顺圆弧、逆逆圆弧及及螺纹等等表面组组成。其其中多个个直径尺尺寸有较较严的尺尺寸精度度和表面面粗糙度度等要求求,机器器人；球球面S50?的尺寸寸公差还还兼有控控制该球球面形状状（线轮轮廓）误误差的作作用。尺尺寸标注注完整，轮轮廓描述述清楚。零零件材料料为455钢，无无热处理理和硬度度要求。 通过上述述分析，可可采用以以下几点点工艺措措施。 对图样样上给定定的几个个精度要要求较高高的尺寸寸，因其其公差数数值较小小，故编编程时不不必取平平均值，而而全部取取其基本本尺寸即即可。 在轮廓廓曲线上上，有三三处为圆圆弧，其其中两处处为既过过象限又又改变进进给方向向的轮廓廓曲线，因因此在
14、加加工时应应进行机机械间隙隙补偿，以以保证轮轮廓曲线线的准确确性。 为便于于装夹，坯坯件左端端应预先先车出夹夹持部分分（双点点画线部部分），右右端面也也应先粗粗车出并并钻好中中心孔。毛毛坯选60?棒料。 2选择设设备 根据被加加工零件件的外形形和材料料等条件件，选用用TNDD3600数控车车床。 3确定零零件的定定位基准准和 定位基基准 确确定坯料料轴线和和左端大大端面（设设计基准准）为定定位基准准。 装夹方方法 左左端采用用三爪自自定心卡卡盘定心心夹紧，右右端采用用活动顶顶尖支承承的装夹夹方式。 4确定加加工顺序序及进给给路线 加工顺序序按由粗粗到精、由由近到远远（由右右到左）的的原则确确定
15、。即即先从右右到左进进行粗车车（留00.255?精车车余量），然然后从右右到左进进行精车车，最后后车削螺螺纹。 TND3360数数控车床床具有粗粗车循环环和车螺螺纹循环环功能，只只要正确确使用编编程指令令，机床床数控系系统就会会自动确确定其进进给路线线，因此此，该零零件的粗粗车循环环和车螺螺纹循环环不需要要人为确确定其进进给路线线（但精精车的进进给路线线需要人人为确定定）。该该零件从从右到左左沿零件件表面轮轮廓精车车进给，如如图2所所示。 图2 精精车轮廓廓进给路路线 5刀具选选择 选用5?中中心钻钻钻削中心心孔。 粗车及及平端面面选用9900硬硬质合金金右偏刀刀，为防防止副后后刀面与与工件轮轮廓干涉涉（可用用作图法法检验），副副偏角不不宜太小小，选=3550。 精车选选用9000硬质质合金右右偏刀，车车螺纹选选用硬质质合金6600外外螺纹车车刀，刀刀尖圆弧弧半径应应小于轮轮廓最小小圆角半半径，取取r=0.150.22?。 将所选定定的刀具具参数填填入数控控加工刀刀具卡片片中（见见表1），以以便编程程和操作作管理。 表1 数数控加工工刀具卡卡片 产品名称称或代号号 零件名称称
