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1、第第1章章概概述述1.1 数控机床的发展和特点数控机床的发展和特点1.2 数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理1.3 数控机床的常见类型数控机床的常见类型1.1数控机床的发展和特点数控机床的发展和特点制造业是一个国家国民经济的支柱产业制造业是一个国家国民经济的支柱产业。1.1.1 数控机床的发展数控机床的发展1高速、高精度化高速、高精度化高速指的是高的主轴转速、高的快速移高速指的是高的主轴转速、高的快速移动速度和高的换刀速度动速度和高的换刀速度。高精度化是指提高数控机床的精度。高精度化是指提高数控机床的精度。2高可靠性高可靠性数控机床的平均无故障工作时间数控机床的平均无故障工作时间
2、（小时）。（小时）。3机床功能复合化机床功能复合化复合化是为了提高零件加工效率，减复合化是为了提高零件加工效率，减少辅助时间。能减少装卸时间，提高机床少辅助时间。能减少装卸时间，提高机床生产效率，减少半成品库存量，又能保证生产效率，减少半成品库存量，又能保证和提高形位精度。和提高形位精度。4智能化、网络化、柔性化智能化、网络化、柔性化智智能能化化是是指指数数控控机机床床控控制制加加工工精精度度和和加加工工效率的智能化。效率的智能化。网网络络化化可可以以进进行行跨跨地地域域的的协协同同设设计计、协协同同制造、信息共享、远程监控及远程服务制造、信息共享、远程监控及远程服务1.1.2 数控机床的特点
3、数控机床的特点1对加工对象的适应性强对加工对象的适应性强2加工精度高加工精度高3生产效率高生产效率高4操作者劳动强度低操作者劳动强度低5经济效益好经济效益好6便于生产管理的现代化便于生产管理的现代化1.2数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理1.2.1 数控机床组成数控机床组成数数控控机机床床按按照照事事先先编编制制好好的的程程序序，由由数数控控系系统统控控制制完完成成预预定定的的运运动动轨轨迹迹和和辅辅助助动动作作。它它一一般般由由程程序序载载体体、输输入入装装置置、CNC单单元元、伺伺服服系系统统、位位置置反反馈馈系系统统和和机机床本体组成。如图床本体组成。如图1.2所示。所示。
4、图1.2 数控机床的组成 1.2.2 数控机床的工作原理数控机床的工作原理在数控机床上加工零件通常需要经过以在数控机床上加工零件通常需要经过以下几个步骤。下几个步骤。制订工艺规程。制订工艺规程。将将NC程序通过输入装置传输到数控程序通过输入装置传输到数控机床的机床的CNC系统。系统。CNC系统分析程序段，并按要求将系统分析程序段，并按要求将相应的指令、数值传送到各个坐标轴的伺相应的指令、数值传送到各个坐标轴的伺服系统及机床强电控制系统服系统及机床强电控制系统。伺服系统驱动机床的运动部件。伺服系统驱动机床的运动部件。位置编码器检测并反馈给数控系统。位置编码器检测并反馈给数控系统。机床辅助动作由数
5、控系统的机床辅助动作由数控系统的PLC直接控制。直接控制。1程序载体程序载体程序载体用于记录数控机床加工零件程序载体用于记录数控机床加工零件所需的程序。所需的程序。2输入装置输入装置输入装置的作用是将程序载体上的程输入装置的作用是将程序载体上的程序完整、正确地读入数控机床的序完整、正确地读入数控机床的CNC中。中。3CNC单元单元CNC单元是数控机床的核心单元是数控机床的核心。4伺服系统伺服系统伺服系统用于完成坐标轴的驱动。伺服系统用于完成坐标轴的驱动。直接影响数控机床加工的速度、位置直接影响数控机床加工的速度、位置精度及加工的形状精度。精度及加工的形状精度。5位置反馈系统位置反馈系统闭环控制
6、系统闭环控制系统半闭环控制系统半闭环控制系统6机床本体机床本体是数控机床的机械结构是数控机床的机械结构1.3数控机床的常见类型数控机床的常见类型1.3.1 数控车床数控车床1普通数控车床普通数控车床普普通通数数控控车车床床是是机机械械制制造造业业拥拥有有量量较较多多的的一一种种车车床床，通通常常称称之之为为经经济济型型数数控控车车床床。图图1.4为为CK6140经济型数控车床外形图。经济型数控车床外形图。图1.4 CK6140数控车床 2全机能数控车床全机能数控车床图图1.5所示为所示为45倾斜床身的数控车床倾斜床身的数控车床（去掉外壳等零部件），具有回轮式刀塔，（去掉外壳等零部件），具有回轮
7、式刀塔，使用滚动导轨支承刀塔溜板，通常称之为使用滚动导轨支承刀塔溜板，通常称之为全机能数控车床。全机能数控车床。图1.5 全机能数控车床 3车削加工中心车削加工中心车车削削加加工工中中心心是是性性能能最最好好的的数数控控车车床床，常常用用作作精精加加工工使使用用，其其床床身身均均为为倾倾斜斜结结构构，如图如图1.6所示。所示。图1.6 车削加工中心 1.3.2 数控镗铣床数控镗铣床1数控铣床数控铣床数控铣床为三轴控制加工机床，与数数控铣床为三轴控制加工机床，与数控车床不同，其主运动由定尺寸刀具完成，控车床不同，其主运动由定尺寸刀具完成，加工过程所需的运动轨迹由加工过程所需的运动轨迹由X、Y、Z
8、三轴三轴共同运动实现，如图共同运动实现，如图1.7所示。所示。图1.7 数控铣床 2镗铣加工中心镗铣加工中心图图1.8所示为所示为FH4000卧式镗铣加工中心。卧式镗铣加工中心。图1.8 卧式镗铣加工中心 图图1.9所示为所示为MCRAR型龙门型五型龙门型五面镗铣加工中心，它具有面镗铣加工中心，它具有1500mm5000mm的工作台面，可以适应的工作台面，可以适应大、中型零件的精密加工；机床配置的数大、中型零件的精密加工；机床配置的数控系统具有五坐标控制功能；为扩展机床控系统具有五坐标控制功能；为扩展机床的工艺范围，其上配备有多种动力铣头的工艺范围，其上配备有多种动力铣头（角度铣头、直角铣头和加长铣头等），（角度铣头、直角铣头和加长铣头等），根据加工过程需要，可以自动更换。根据加工过程需要，可以自动更换。图1.9 龙门五面镗铣加工中心 1.3.3 其他数控机床其他数控机床1数控线切割机床数控线切割机床2数控冲床数控冲床
