浅谈数控机床原理、分类与选择正文

摘要

世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。数控机床是运用数控技术对零件进行加工控制的机床。经过近几十年国内外厂家的发展，数控机床的种类繁多，且控制精度日渐提高，本文对数控机床的原理、分类进行了详细的介绍，给出了企业在选择数控机床时应主要考虑的问题。

关键词:数控机床;原理;分类

目录

摘要 (1)

前言 (3)

第一章数控机床的产生 (4)

第二章数控机床原理 (5)

2.1数控机床工作原理 (6)

2.2数控机床结构 (6)

第三章数控机床常见的分类方法 (8)

3.1按伺服系统类型分类 (8)

3.2按控制运动的方式分类 (9)

3.3按工艺用途分类 (9)

3.4按数控装置的功能分类 (9)

第四章数控机床的分类 (10)

4.1 按加工工艺方法分类 (10)

4.1.1．金属切削类数控机床 (10)

4.1.2．特种加工类数控机床 (10)

4.1.3．板材加工类数控机床 (10)

4.2 按控制运动轨迹分类 (10)

4.2.1．点位控制数控机床 (10)

4.2.2．直线控制数控机床 (11)

4.3.3．轮廓控制数控机床 (11)

4.3 按驱动装置的特点分类 (11)

4.3.1开环控制数控机床 (11)

4.3.2闭环控制数控机床 (12)

4.3.3半闭环控制数控机床 (12)

4.3.4混合控制数控机床 (13)

第五章选择数控机床时，应主要考虑以下几个问题 (14)

结束语 (15)

参考文献 (16)

致谢 (17)

前言

随着科学技术的发展，机电产品日趋精密复杂。产品的精度要求越来越高、更新换代的周期也越来越短，从而促进了现代制造业的发展。尤其是宇航、军工、造船、汽车和模具加工等行业，用普通机床进行加工（精度低、效率低、劳动度大）已无法满足生产要求，从而一种新型的用数字程序控制的机床应运而生。这种机床是一种综合运用了计算机技术、自动控制、精密测量和机械设计等新技术的机电一体化典型产品。数控机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的自动化机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令（刀具移动轨迹信息）规定的程序。具体地讲，把数字化了的刀具移动轨迹的信息输入到数控装置，经过译码、运算，从而实现控制刀具与工件相对运动，加工出所需要的零件的机床，即为数控机床。

数控机床是在普通机床的基础上发展起来的，由于它具有良好的柔性、高的加工精度和稳定性、能加工复杂零件、减轻了工人的劳动强度和易于实现现代化管理等一系列优点，目前在机械制造业中得到了广泛的应用。

第一章数控机床的产生

在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。

为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。

根据国家标准ＧＢ／Ｔ８１２９－１９９７，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical ，缩写ＣＮＣ）。

数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。

第二章数控机床原理

数控机床一般由信息载体、数控装置、伺服系统和机床本体等四部分组成。信息载体即穿孔纸带、穿孔卡、磁带和磁盘等，用于记录程序编制的内容，并通过光电纸带阅读机、磁带机和磁盘驱动器等读入装置输送给数控装置。数控装置是数控机床的核心，也就是常说的NC（普通数控装置）或CNC（计算机数控装置），NC是数控机床发展初期的一种形式，现在的数控机床大多使用CNC系统。数控装置的作用是接受读入装置输入的加工信息，经过译码处理和运算，发出相应的指令脉冲给伺服系统，完成零件加工。伺服系统是数控机床的执行部分，由电动机和传动装置组成。伺服系统接受数控装置传来的指令脉冲信号，控制机床执行件（工作台或刀架）运动的位移和速度。机床本体主要是机械部件，包括主运动部件、进给运动部件和支承部件等。对于数控机床部件来讲，机械部件结构较通用机床简单，但其各项技术指标要求比通用机床要高。在数控机床上进行加工时，首先根据零件图编制程序，编程的代码和指令格式大多符合ISO标准和相应的国家标准。然后将程序通过信息载体输入到NC或CNC中，由数控系统根据程序内容发出指令，一方面由伺服系统中的电动机通过传动装置控制机床执行件的运动，另一方面控制机床的其它辅助运动，如主轴转速、转向选择，冷却泵的开停等。两方面协同动作，共同完成加工内容。数控机床加工零件的过程如图1所示。

图1数控机床加工零件的过程

2.1数控机床工作原理

按照零件加工的技术要求和工艺要求，编写零件的加工程序，然后将加工程序输入到数控装置，通过数控装置控制机床的主轴运动、进给运动、更换刀具，以及工件的夹紧与松开，冷却、润滑泵的开与关，使刀具、工件和其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合图纸要求的零件。

2.2数控机床结构

数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体四个部分组成，如图所示。

数控机床的加工过程

1）控制介质控制介质以指令的形式记载各种加工信息，如零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具运动等，将这些信息输入到数控装置，控制数控机床