数控加工工艺学教案

第三节数控机床的分类及应用

一、按工艺用途分类

1．一般数控机床

最普通的数控机床有钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿轮加工机床。

2．数控加工中心

加工中心是在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置，构成一种带自动换刀装置的数控机床。

二、按加工路线分类

1．点位控制机床

刀具与工件相对移动时，只控制从一点运动到另一点的准确性，而不考虑两点之间的路径和方向。

2．直线控制机床

刀具与工件相对移动时，除控制从起点刀终点的准确定位外，还要保证平行于坐标轴的直线切削运动。

3．轮廓控制机床

刀具与工件相对运动时，能对两个或两个以上坐标轴的运动同时进行控制。

三、按可控制联动的坐标轴数分类

数控机床可控制联动的坐标轴数是指数控装置控制几个伺服电动机同时驱

动机床移动部件运动的坐标轴数目。

1．两坐标联动

数控机床能同时控制两个坐标轴联动，即数控装置同时控制X和Z方向运动，可用于加工各种曲线轮廓的回转体类零件。

2．三坐标联动

数控机床能同时控制三个坐标轴联动，此时，铣床称为三坐标数控铣床，可用于加工曲面零件。

3．两轴半坐标联动

数控机床本身有三个坐标能作三个方向的运动，但控制装置只能同时控制两个坐标联动，而第三个坐标只能作等距周期移动。

4．多坐标联动

能同时控制四个以上坐标轴联动的数控机床，多坐标数控机床的结构复杂、精度要求高、程序编制复杂，主要应用于加工形状复杂的零件。

四、按控制方式分类

1．开环控制数控机床

开环控制数控机床系统中没有检测反馈装置，不检测运动的实际位置，没有位置反馈信号。指令信息在控制系统中单方向传送，不反馈。

2．全闭环控制数控机床

安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中，与所要

求的位置指令进行比较，用比较的差值进行控制，直到差值消除为止。

3．半闭环控制数控机床

半闭环控制系统采用转角位移检测元件，测出伺服电动机或丝杠的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算机中进行位置比较，用比较的差值进行控制。

五、其它分类方式

1．按加工方式分类

可以分为金属切削类数控机床、金属成形类数控机床、数控特种加工机床、其它类型数控机床等。

2．按照功能水平分类

可分为高、中、低档三类。

六、数控机床的应用范围

1．适于加工的零件

（1）多品种、小批量生产的零件。

（2）结构比较复杂的零件。

（3）需要频繁改型的零件。

（4）价值昂贵，不允许报废的关键零件。

（5）需要最小生产周期的急需零件。

（6）周期性投产的零件。

（7）新产品试制中的零件。

2．典型数控机床的加工应用

（1）数控车床

1）几何精度要求高、尺寸精度要求高的回转体零件。2）表面质量要求高的回转体零件。

3）表面形状复杂的回转体零件。

4）带特殊螺纹的回转体零件。

（2）数控铣床

1）平面轮廓类零件

2）变斜角类零件

3）空间曲面轮廓零件

（3）加工中心

1）箱体零件

2）盘、套、板类零件

3）整体叶轮类零件

4）模具类零件

5）异形零件

作业：

1．数控机床按加工路线分类可分为（）、（）和（）机床。

2．数控机床按照功能水平分类可分为（）、（）、（）三类。

3．名词解释：数控机床可控制联动的坐标轴数

4．适合数控机床加工的零件有哪些？

5．数控铣床、加工中心分别适合加工哪些类别的零件？

第四节数控系统的插补原理

插补的概念：数控系统在处理轨迹控制信息时，用户编程时给出了轨迹的起点和终点以及轨迹的类型，并规定其走向，然后由数控系统在控制过程中计算出运动轨迹的各个中间点，这个过程称之为插补。

一、对插补计算的要求

（1）对插补所需要的数据最少。

（2）插补理论误差要满足精度要求。

（3）沿插补路线或称插补矢量的合成进给速度要满足轮廓表面粗糙度一致性的工艺要求，即进给速度变化要在许可范围内。

（4）控制联动坐标轴数的能力强，即易实现多坐标轴的联动控制。

（5）插补算法简单可靠。

二、插补算法的种类

1．硬件插补

由专门的硬件接成的数字电路装置。

2．软件插补

软件插补法可分成基准脉冲插补法和数据采样插补法(Sampled-data)(也称数字增量插补法)两类。

3．软硬件插补

数控系统将软件插补法与硬件插补法结合起来，软件插补完成粗插补，硬件完成精插补。