数控机床的性能指标
机床的主要指标
机床的主要指标这里所说的数控机床主要指标以数控切削机床为主，其他类型机床因与具体工艺关系密切在此不作说明。
数控切削机床主要指标有精度指标、运动性能指标和功能指标。
1）精度指标精度指标包括定位精度和重复定位精度、分辨率和脉冲当量。
（1）定位精度是指机床各轴在数控系统控制下的移动部件在确定的终点所达到的实际位置精度，移动部件实际位置与理想位置之间的误差等，它直接影响零件加工的位置精度。
（2）重复定位精度是反映轴运动稳定性的基本指标，是指在同一数控机床上，应用相同程序代码到达某同一位置所得到连续结果的一致程度。
一般情况下，重复定位精度是呈正态分布的偶然误差，它主要受伺服系统特征、进给系统的间隙与刚性及摩擦特征等因素的影响。
（3）分辨率是指位移和速度两个相邻的分散细节之间可以分辨的最小间隔。
脉冲当量是指数控系统发出的一个进给脉冲使机械运动机构产生的相应位移量，一个脉冲对应的这个位移即为脉冲当量，共数值大小决定机床的加工精度和表面质量。
2）运动性能指标运动性能指标包括主轴系统、伺服驱动系统、坐标行程的技术指标等。
（1）主轴系统的指标主要有主轴转速、扭矩与功率。
目前机械主轴的转速一般在8000r/min以下，扭矩较大；高速主轴转速在10000r/min以上，但扭矩要低于机械主轴。
（2）伺服驱动系统直接控制着机床的进给速度。
进给速度是影响零件加工质量、生产效率以及刀具寿命的主要因素，它受数控装置的运算速度、机床动态特性以及工艺系统刚性等因素的影响。
（3）数控机床各坐标（直线轴、旋转轴）行程的大小构成机床的空间加工范围和曲面加工能达到的状态，是直接体现机床加工能力的指标参数。
（4）进给运动的位移速度和定位精度两个技术指标又是相互制约的，位移速度要求越高，定位精度就越难提高。
3）功能指标功能指标主要包括可控轴数和联动轴数、插补功能、刀具参数补偿功能、监测功能等。
（1）可控轴数是指数控装置能够控制的坐标数；联动轴数是指数控装置控制的坐标轴同时到达空间某一点的坐标数，表示数控装置可同时控制按一定规律完成一定轨迹插补的协调运动控制能力。
数控机床动态性能测试与评估
数控机床动态性能测试与评估数控机床是现代制造业中的重要设备，其动态性能的好坏直接影响到工件加工的精度和质量。
为了确保数控机床在工作过程中的稳定性和准确性，必须对其动态性能进行测试与评估。
本文将介绍数控机床动态性能测试的方法和评估的相关指标，以期提供参考和指导。
一、测试方法数控机床的动态性能测试主要包括加速度测试、速度测试和定位精度测试三个方面。
下面将详细介绍这三个测试方法。
1. 加速度测试加速度测试旨在评估数控机床在快速启停过程中的稳定性能。
测试时，通过设置不同的加速度值，使数控机床在规定时间内加速至最高速度，然后再减速停下来。
通过测量加速度过程中的振动情况和减速停顿过程中的位置误差，可以评估机床的加速度性能。
2. 速度测试速度测试是评估数控机床在运行过程中的速度变化和稳定性能。
测试时，通过设置不同的速度值，使机床在规定的时间内运行一段距离。
通过测量运行过程中的位置误差和速度波动情况，可以评估机床的速度性能。
3. 定位精度测试定位精度测试是评估数控机床在停下来后，重新启动时的位置回归能力。
测试时，通过将机床移动至一个位置，然后停下来，再重新启动，通过测量重新启动后的位置与目标位置之间的偏差，可以评估机床的定位精度。
二、评估指标数控机床的动态性能评估需要考虑多个指标，下面将介绍几个常用的评估指标。
1. 加速度度量指标加速度的度量指标主要包括最大加速度、平均加速度和加速度时间。
最大加速度表示在加速过程中达到的最高加速度值，平均加速度表示加速过程中的平均加速度大小，加速度时间表示加速过程所需的时间长度。
2. 速度度量指标速度的度量指标主要包括最大速度、平均速度和速度波动。
最大速度表示运行过程中达到的最高速度值，平均速度表示运行过程中的平均速度大小，速度波动表示速度变化的波动情况，波动越小表示机床的速度稳定性越好。
3. 定位精度度量指标定位精度的度量指标主要包括位置误差和重复定位精度。
位置误差表示机床在停下来后重新启动时与目标位置之间的偏差大小，重复定位精度表示机床在多次停下来后重新启动时的位置回归能力。
数控机床的工作原理组成及主要性能指标
数控机床的工作原理组成及主要性能指标数控机床的工作原理、组成及主要性能指标数控机床的工作原理、组成及主要性能指标数控机床的基本操作以—数控系统为例)BEIJING0iFANUC(数控机床的工作原理数控机床是用数字信息进行控制的机床。
凡是用代码化的数字信息将刀具移动轨迹信息记录在程序介质上，然后送人数控系统经过译码和运算，控制机床刀具与工件的相对运动，加工出所需工件的一类机床即为数控机床。
数控加工的基本过程。
在数控机床加工工件前，要分析零件图，拟定零件加工工艺方案，明确加工工艺参数，然后按编程规则编制数控加工程序。
当加工零件的几何信息和工艺信息转换为数字化信息后，可以用不同方法输入到机床的数控系统中，经检查无误即可启动机床，运行数控加工程序数控装置自动完成数控加工程序发出的各种控制指令。
如果不出现故障，直到加工程序运行结束，零件加工完毕为止。
数控加工的控制过程与计算机控制打印机的打印过程，特别是与计算机控制绘图机的绘图过程非常相似。
数字控制是相对于模拟控制而言的。
数字控制系统或计算机数字控制系统用字长来表示不同精度信息，可进行复杂的算术运算、逻辑运算和信息处理，通过改变软件而非电路或机械机构实现信息处理方式和过程的转换，具有很好的柔)(性功能。
系统方便、可靠、精度高，广泛应用于机械运动的轨迹、检测和cNc 辅助运动控制等各方面，其中，轨迹控制是机床和工业机器人的主要控制内容。
数控机床的组成数控机床一般由输人输出设备、数控装置、伺服单元、驱动装置或称执行((cNc)机构、可编程控制器眦及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组))(成。
输入和输出装置。
是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话(1)的交互设备。
输人装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存人数控装置内。
目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体为磁盘、穿孔纸带。
输出装置是显示器，有显示器或彩色液晶显示器两种。
61125数控车床参数
61125数控车床参数61125数控车床是一种常见的数控加工设备，它具有多种参数和特性。
首先，让我们从机床的基本参数开始：1. 加工直径，61125数控车床通常具有加工直径的参数，这是指它能够加工的工件的最大直径范围。
这个参数通常是车床的重要参考指标之一。
2. 加工长度，这个参数指的是数控车床能够加工的工件的最大长度范围，也是评价车床加工能力的重要参数之一。
3. 主轴转速，主轴转速是指数控车床主轴的旋转速度范围，通常以转/分或者r/min为单位。
主轴转速的范围将影响到车床的加工适用范围，比如对于不同材料的加工需要不同的转速。
4. 主轴孔径，主轴孔径是指数控车床主轴的孔径大小，这个参数将决定车床能够加工的材料直径范围。
5. 主电机功率，主电机功率是指数控车床主轴驱动电机的功率大小，通常以千瓦（kW）为单位。
主电机功率的大小将直接影响车床的加工能力和效率。
6. X、Z轴行程，X、Z轴行程是指数控车床在X、Z方向上的行程范围，它决定了车床能够加工的工件尺寸范围和加工精度。
7. 快进速度，快进速度是指数控车床在空转状态下X、Z轴的最大移动速度，它影响了车床的加工效率。
8. 定位精度，定位精度是指数控车床在加工过程中的定位精度，这个参数直接关系到加工零件的尺寸精度和加工质量。
此外，61125数控车床还可能具有其他特殊的参数和功能，比如自动换刀、刀具库容量、冷却系统等。
这些参数和功能将根据具体的车床型号和厂家而有所不同。
总的来说，61125数控车床作为一种常见的数控加工设备，具有多种参数和特性，用户在选购和使用时需要根据实际加工需求进行综合考虑。
数控木工钻孔机床的性能指标与评估方法
数控木工钻孔机床的性能指标与评估方法数控木工钻孔机床作为木工加工行业中的重要设备之一，其性能指标的准确评估对于设备选型、使用效果和生产效率的提升具有重要作用。
本文将从机床的工作精度、加工效率、稳定性和可靠性等方面，详细介绍数控木工钻孔机床的性能指标及评估方法。
一、工作精度数控木工钻孔机床的工作精度是衡量其加工质量的重要指标之一。
常见的工作精度包括定位精度、重复定位精度和加工表面粗糙度等。
定位精度指机床在预定工作位置上的准确度，可以通过测量加工位置的偏差来评估。
常用的评估方法是在不同位置上进行多次加工，并测量加工位置，然后进行统计分析，计算出平均偏差值。
定位精度越高，加工位置的偏差越小，表示机床的定位稳定性越好。
重复定位精度是指机床在多次重复加工时，加工位置的重复性，通常通过加工同一位置多次，并测量其偏差来评估。
评估方法与定位精度类似，计算出平均偏差值，并进行统计分析。
重复定位精度越高，加工位置的偏差越小，表示机床的重复性越好。
加工表面粗糙度是指木材加工后表面的光滑程度，常用的评估方法是使用表面粗糙度测试仪进行测量，并根据国际标准进行评分。
加工表面粗糙度越小，表示机床的加工质量越高。
二、加工效率加工效率是评估数控木工钻孔机床的另一个重要性能指标。
加工效率的高低直接影响到生产效率和经济效益。
加工速度是衡量机床加工效率的重要指标之一。
常见的加工速度包括进给速度和主轴转速。
进给速度越大，表示机床的工作效率越高；主轴转速越高，表示机床的加工速度越快。
换刀时间是指机床完成一次换刀操作所需的时间。
换刀速度越快，表示机床连续加工的间隔时间越短，生产效率越高。
自动化程度也是衡量机床加工效率的重要指标之一。
常见的自动化功能包括自动送料、自动定位和自动换刀等。
机床的自动化程度越高，操作人员的人力成本越低，生产效率也越高。
三、稳定性与可靠性稳定性与可靠性是数控木工钻孔机床评估的另一个重要方面。
机床的稳定性和可靠性直接关系到设备的使用寿命和故障率。
数控机床的参考指标
（1）数控机床的主要技术规格数控车床主要有床身、刀架最大回转直径、最大车削长度、最大车削直径等；数控铣床主要有工作台、工作台T形槽、工作台行程等规格尺寸。
（2）数控机床的运动指标数控机床主轴采用直流或交流伺服电动机驱动，选用高速精密轴承支撑，保证主轴具有较宽范围和较高回转精度，以及较高的刚度和抗震性。
现代数控机床的主轴普遍达到5000～10000r/min，甚至更高的转速。
主轴转速可以通过操作面板上的“主轴转速倍率”开关直接改变，其调节范围为50％～120％，每档间隔为5％～10％。
（3）数控机床的精度指标1）脉冲当量（分辨率）脉冲当量是影响数控机床加工精度和表面质量的主要因素,因而是数控机床的重要精度指标.普通数控机床的精度指标是0.001mm,经济型数控机床的精度指标为0.01mm,精密或超精密数控机床的精度指标为0.001 mm～0.0001mm。
2）定位精度定位精度是指数控机床工作台等移动部件所达到的实际位置的精度.实际位置与指令位置的差值为定位误差.引起定位误差的因素包括伺服系统、检测系统、进给系统误差，以及运动部件的几何误差。
定位误差将直接影响零件加工的精度，一般数控机床的定位精度为0.001 mm～0.018mm。
通俗来讲定位精度就是程序指定移动量与实际移动量之间的误差。
比如：程序输入X轴正方形移动50mm 实际测量移动量是49.95 这个定位精度就是0.05/503）重复定位精度重复定位精度是指在相同的条件下，采用相同的操作方法，重复进行同一动作时，得到的一致性程度。
一般数控机床的重复定位精度为0.008mm。
重复定位精度就是每次前进和退回是不是停留在同一个点上。
比如：当前测量X轴位置表显示50mm程序给定指令正方向进给50mm，表显示可能是99.05mm （因为有误差）然后程序给定指定负方向进给50mm，此时如果没有误差的话应该是50mm，但是因为重复定位误差，这时候表可能显示50.05mm或者49.95mm 此时的重复定位精度就是0.05/50（4）刀具系统数控机床包括刀架工位数、刀具孔直径、刀杆尺寸、换刀时间等各项内容。
数控机床的主要性能指标
数控机床的主要性能指标一、数控机床的精度精度是数控机床的重要技术指标之一。
精度主要指加工精度、定位精度和重复定位精度。
1、定位精度和重复定位精度定位精度是指数控机床工作台等移动部件实际运动位置与指令位置的一致程度，其不一致的差量即为定位误差。
定位误差包括伺服系统、检测系统、性进给系统等误差，还包括移动部件导轨的几何误差等。
定位误差将直接影响零件加工的位置精度。
重复定位精度是指在同一台数控机床上，应用相同程序相同代码加工一批零件，所得到的连续结果的一致程度。
重复定位精度受伺服系统特性、进给系统的间隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。
一般情况下，重复定位精度是成正态分布的偶然性误差，它影响一批零件加工的一致性，是一项非常重要的性能指标。
2、分度精度分度精度是指分度工作台在分度时，实际回转角度与指令回转角度的差值。
分度精度既影响零件加工部位在空间的角度位置，也影响孔系加工的同轴度等。
3、分辨率与脉冲当量分辨率是指可以分辨的最小位移间隔。
对测量系统而言，分辨率是可以测量的最小位移；对控制系统而言，分辨率是可以控制的最小位移增量，即数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床移动部件上的移动量，一般称为脉冲当量。
脉冲当量是设计数控机床的原始数据之一，其数值的大小决定数控机床的加工精度和表面质量。
脉冲当量越小，数控机床的加工精度和加工表面质量越高。
4、加工精度近年来，伴随着数控机床的发展和机床结构特性的提高，数控机床的性能与质量都有了大幅度的提高。
中等规格的加工中心，其定位精度普通级达到(±0.005∽±0.008)mm/300mm，精密级达到±0.001∽±0.003mm／全程；普通级加工中心的加工精度达到±1.5μm ，超精密级数控车床的加工圆度已经达到0.1μm ，表面粗糙度为Ra0.3 μm 。
二、数控机床的可控轴数与联动轴数可控轴数是指数控系统能够控制的坐标轴数目。
数控机床的特点及主要技术指标
数控机床的特点
• 有利于实现计算机辅助制造 • 初期投资大，但经济效益明显 • 可以精确地计算成本和安排生产进度
以上这些特点决定了数控机床在工业 界的快速发展和广泛应用
数控机床的特点
（1）对加工对象的适应性强，可以加工有复杂型面的工件
数控机床的刀具运动轨迹是由加工程序决定 的，因此只要能编制出程序，多么复杂的型面工 件都能加工。如用数控车床加工复杂的回转表面， 采用五轴联动的数控机床能加工螺旋桨的复杂空 间曲面。
第一章 数控机床概述 §1-1数控机床的特点及主要技术指标
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章目录
§1-1数控机床的特点及主要技术指标
一数控机床的特点 二数控机床的主要技术指标
数控机床的特点
可以加工有复杂型面的工件 加工精度高，尺寸一致性好 生产效率高
以上这些特点决定了数控机床在工业 界的快速发展和广泛应用
数控机床的特点
（7）可以精确地计算成本和安排生产进度，有利于 生产管理现代化
利用数控机床加工零件，可以预计所需要的时间， 因而工时和工时费用可以估计得更精确。这有利于精确编 制生产进度表，有利于均衡生产和取得更高的预计产量。
数控机床的特点
（8）易于建立计算机通信网络
数控机床使用的是数字信息和标准代码输入， 易于建立通信网络，成为计算机辅助设计、制造 及管理一体化的基础。
全国高职高专数控模具规划教材
数控机床的特点
（5）有利于实现计算机辅助制造
目前在机械制造业中，CAD/CAM已经被广泛应用，数 控机床及其加工技术正是计算机辅助制造系统的基础。
数控机床的特点
（6）初期投资大，但经济效益明显
数控机床的技术指标
数控机床的技术指标数控机床的技术指标包括规格指标、精度指标、性能指标和牢靠性指标。
1.规格指标：规格指标是指数控机床的基本力量指标，主要有以下几方面：行程范围：坐标轴可控的运动区间，它反映该机床允许的加工空间，通常状况工件的轮廓尺寸应在加工空间的范围之内，个别状况，工件轮廓也可大于机床的加工范围，但其加工范围必需在加工空间范围之内。
工作台面尺寸：它反映该机床安装工件大小的最大范围，通常应选择比最大加工工件稍大一点的面积，这是由于要预留夹具所需的空间。
承载力量：它反映该机床能加工零件的最大重量。
主轴功率和进给轴扭矩：它反映该机床的加工力量，同时也可间接反映机床刚度和强度。
掌握轴数和联动轴数：数控机床掌握轴数通常是指机床数控装置能够掌握的进给轴数目。
现在，有的数控机床生产厂家也认为掌握轴数包括全部的运动轴，即进给轴、主轴、刀库轴等。
数控机床掌握轴数和数控装置的运算处理力量、运算速度及内存容量等有关。
联动轴数是指数控机床掌握多个进给轴，使它们按零件轮廓规定的规律运动的进给轴数目。
它反映数控机床实现曲面加工的力量。
2.精度指标：几何精度：它是综合反映机床的关键零部件和总装后的几何外形误差的指标。
这些指标可分为两类：第一类是对机床的基础件和运动大件（如床身、立柱、工作台、主轴箱等）的直线度、平面度、垂直度的要求，如工作台的平面度、各坐标轴运动方向的直线度和相互垂直度、相关坐标轴到归与工作台面、T形槽侧面的平行度等其次类是对机床执行切削运动的主要部件—主轴的运动要求，如主轴的轴向窜动、主轴孔的径向跳动、主轴箱移动导轨与主轴轴线的平行度、主轴轴线与工作台面的垂直度（立式）或平行度（卧式）等。
位置精度：它是综合反映机床各运动部件在数控系统的掌握下空载所能达到的精度。
依据各轴能达到位置精度就能推断出加工时零件所能达到的精度。
这类指标主要有：定位精度：它是指数控机床各移动轴在确定的终点所能达到的实际位置精度，其误差称为定位误差。
数控机床的性能指标
2．按机床所用进给伺服系统不同分类 (1)．开环伺服系统 开环伺服系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率 步进电机和电液脉冲马达等。如图所示。由数控系统送出 的进给指令脉冲，通过环形分配器、按步进电机的通电方 式进行分配，并经功率放大后送给步进电机的各相绕组， 使之按规定的方式通、断电，从而驱动步进电机旋转。再 经同步齿形带、滚珠丝杠螺母副驱动执行部件。每给一脉 冲信号，步进电机就转过一定的角度，工作台就走过一个 脉冲当量的距离。数控装置按程序加工要求控制指令脉冲 的数量、频率和通电顺序，达到控制执行部件运动的位移 量、速度和运动方向的目的。由于它没有检测和反馈系统 ，故称之为开环。其特点是结构简单，维护方便，成本较 低。但加工精度不高，如果采取螺距误差补偿和传动间隙 补偿等措施，定位精度可稍有提高。
数控技术及特种加工
机电工程系 ：李伟
2013-2014-2
一.数控机床的产生和发展
1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作，历时 三年研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名 “Numerical Control”。数控即数字控制(Numerical Control，简称NC)。数控技术即NC技术，是指用数字化信 息发出指令并实现自动控制的技术。计算机数控 (Computerized Numerical Control，简称CNC)是指用计 算机实现部分或全部的数控功能。采用数控技术的自动控 制系统为数控系统，采用计算机数控技术的自动控制系统 为计算机数控系统，其被控对象可以是生产过程或设备。 如果被控对象是机床，则称为数控机床。
三.数控机床的工作原理
数控机床是一种高度自动化的机床，它在加工工艺与加工 表面形成方法上与普通机床基本相同，最根本的不同在于 实现自动化控制的原理与方法上：数控机床是用数字化的 信息来实现自动控制的。在数控机床上加工零件时，首先 要将被加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化。先根 据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程、工艺参 数、刀具参数，再按数控机床规定采用的代码和程序格式， 将与加工零件有关的信息如工件的尺寸、刀具运动中心轨 迹、位移量、切削参数(主轴转速、切削进给量、背吃刀 量)以及辅助操作(换刀、主轴的正转与反转、切削液的开 与关)等编制成数控加工程序，然后将程序输入到数控装 置中，经数控装置分析处理后，发出指令控制机床进行自 动加工。
数控设备可靠性指标
数控机床可靠性的四项指标（1）平均无故障间隔时间平均无故障间隔时间，MTBF （Mean Time Between Failures ）是指对可修复产品，相邻故障工作时间的平均值，是衡量可靠性的重要指标，具体数值在产品标准中给出。
据统计，数控系统最低可接受的MTBF 不应该低于3000h 。
统计资料表明，国外数控系统的MTBF 为5000h~22000h 。
对可靠性的评估，主要是考核无故障性参数。
数控系统丧失规定的功能称为故障。
平均无故障工作时间能准确反映数控设备正常工作的时间。
它是指一次故障发生后，到下次故障发生前无故障间隙工作时间的平均值。
MTBF 的观测值可用如下公式计算： MTBF =1N 0∑i =1n t i =∑i =1n t /∑i =1nr i 式中，N 0为在评定周期内机床累计故障频数；n 为机床抽样台数；i t 为在评定周期内第i 台机床实际工作时间h ，r i 为在评定周期内第i 台机床出现故障的频数。
数控机床经过早期磨损期后，消除了早期故障，进入正常工作阶段，其工作基本控制在偶然失效阶段，可以认为其故障间隔时间服从指数分布。
数控机床故障间隔时间的区间估计一般取置信区间水平为1-α=90%，即真值落在估计区间的概率为90%。
其双侧置信区间按下式估计：其单侧置信区间按下式估计：θ>2T X 0.102(2r +2)=θL式中，r 为发生故障的次数；T 为定时截尾试验时间，X 0.052、X 0.952、X 0.102为参数为0.05、0.95、0.10的分布数。
评定时根据数控机床发生故障的次数及相关发生的时间，然后按照上述公式进行计算即可。
MTBF 越长表示可靠性越高，正确工作能力越强。
（2）平均修复时间平均修复时间（Mean Time To Repair）又称平均事后维修时间，是从发现故障到机床恢复规定性能所需修复时间的平均值，简称MTTR。
它包括确认失效发生所必需的时间、维修所需要的时间、获得配件的时间、维修团队的响应时间、记录所有任务的时间以及将设备重新投入使用的时间。
数控机床性能参数分析与优化
数控机床性能参数分析与优化数控机床是现代制造业的关键设备之一，它的性能参数对于工件的加工精度、质量和效率具有重要影响。
本文将介绍数控机床的性能参数，分析其影响因素和优化方法，以提高数控机床的加工效率和质量。
一、数控机床的性能参数数控机床的性能参数包括机床精度、重复定位精度、加工速度、加工精度等。
其中，机床精度是指机床的几何形状精度和位置精度，反映了机床的制造水平和装配质量；重复定位精度是指机床在连续多次加工同一位置时的精度误差，反映了机床的维护和调整水平；加工速度是指机床加工的速度和进给速度，反映了机床的快速定位和运动能力；加工精度是指机床加工的尺寸精度和形状精度，反映了机床的加工能力和工件质量。
二、数控机床性能参数的影响因素数控机床的性能参数受多种因素影响，包括机床结构、主轴系统、导轨系统、伺服系统、控制系统等。
其中，机床结构对几何形状精度和位置精度有重要影响，主轴系统对加工速度和加工精度有重要影响，导轨系统对位置精度和加工精度有重要影响，伺服系统对加工速度和加工精度有重要影响，控制系统对机床加工的精度和稳定性有重要影响。
三、数控机床性能参数的优化方法为了提高数控机床的性能参数，需要从多个方面入手，包括机床结构、主轴系统、导轨系统、伺服系统、控制系统等。
1. 机床结构优化机床结构优化是提高机床几何形状精度和位置精度的关键。
在机床设计和制造过程中，需要加强对机床刚性、精度和稳定性的控制，采用可靠的连接和调整装置，保证机床各部件的精度和稳定性。
此外，还需要进行机床的动态特性分析，优化机床的结构参数和布局，提高机床的工作效率和稳定性。
2. 主轴系统优化主轴系统优化是提高机床加工速度和加工精度的关键。
在主轴系统设计和制造过程中，需要加强对主轴系统的刚性、平衡和精度的控制，采用高性能陶瓷轴承和高精度电机，提高主轴系统的旋转速度和动态精度。
此外，还需要进行主轴系统的动态特性分析和设计，降低主轴系统的振动和噪声，提高主轴系统的工作效率和可靠性。
数控车床的主要性能指标介绍
数控车床的重要性能指标介绍主轴采纳直流或交流电动机驱动，具有较宽调速范围和较高回转精度，主轴本身刚度与抗振性比较好。
现在数控机床主轴普遍达到5000～10000r／min甚至更高的转速，对提高加工质量和各种小孔加工极为有利；主轴可以通过操作面板上的转速倍率开关调整转速；在加工端面时主轴具有恒线切削速度（恒线速单位：mm/min），是衡量车床的紧要性能指标之一。
数控车床该系统有进给速度范围、快速（空行程）速度范围、运动辨别率（最小移动增量）、定位精度和螺距范围等重要技术参数。
进给速度是影响加工质量、生产效率和刀具寿命的重要因素，直接受到数控装置运算速度、机床动特性和工艺系统刚度限制。
数控机床的进给速度可达到10～30m／min其中进给速度为加工的速度，快进速度为不加工时移动的速度，进给速度可通过操作面板上的进给倍率开关调整。
脉冲当量（辨别率）是CNC紧要的精度指标。
有其两个方面的内容，一是机床坐标轴可达到的掌控精度（可以掌控的最小位移增量），表示CNC每发出一个脉冲时坐标轴移动的距离，称为实际脉冲当量或外部脉冲当量；二是内部运算的最小单位，称之为内部脉冲当量，一般内部脉冲当量比实际脉冲当量设置得要小，为的是在运算过程中不损失精度，数控系统在输出位移量之前，自动将内部脉冲当量转换成外部脉冲当量。
实际脉冲当量决议于丝杠螺距、电动机每转脉冲数及机械传动链的传动比，其计算公式为实际脉冲当量＝传动比×丝杠螺距/电动机每转脉冲数数控机床的加工精度和表面质量取决于脉冲当量数的大小。
一般数控机床的脉冲当量—，般为0.001mm，简易数控机床的脉冲当量一般为0.01mm，精密或超精密数控机床的脉冲当量一般为0.0001mm，脉冲当量越小，数控机床的加工精度和表面质量越高。
定位精度是指数控机床各移动轴在确定的尽头所能达到的实际位置精度，其误差称为定位误差。
定位误差包括伺服系统、检测系统、进给系统等的误差，还包括移动部件导轨的几何误差等。
如何进行数控机床系统的性能评估
如何进行数控机床系统的性能评估数控机床系统（Computer Numerical Control，CNC）是一种通过计算机控制机床运动和加工工艺的先进设备。
而数控机床系统的性能评估是为了确保其在实际工作中能够达到预期的效果和要求，提高加工质量和生产效率的关键一环。
本文将从数控机床系统的性能评估指标、评估方法和优化方向三个方面进行讨论。
首先是数控机床系统的性能评估指标。
性能评估指标是评价数控机床系统功能、效率和精度等方面的重要指标，用于量化评估数控机床系统的性能水平。
常见的性能评估指标包括：加工精度、工作速度、切削力、工作稳定性、运动精度等。
加工精度是指数控机床系统加工零件的精度，包括形状精度和尺寸精度。
工作速度是指数控机床系统的加工速度，对于高效率生产至关重要。
切削力是指数控机床系统在加工过程中所施加的力，衡量加工过程中的稳定性和刚性。
工作稳定性是指数控机床系统在工作过程中的振动和波动情况，影响加工质量和零件精度。
运动精度是数控机床系统工作过程中各轴位移误差的大小，直接影响加工精度。
接下来是数控机床系统的性能评估方法。
数控机床系统的性能评估方法通常包括实验测试和仿真模拟两种方式。
实验测试是通过真实加工实验来获取数控机床系统的性能数据，通过直接测量和观察来评估系统的性能水平。
实验测试的主要优点是能够真实反映数控机床系统的性能，但也存在劳动强度大、成本高和时间长等问题。
仿真模拟则是利用计算机模拟数控机床系统的工作过程和性能，通过软件模拟的方式评估系统的性能。
仿真模拟的优点是成本低、时间短、可重复性好，但是模拟结果可能与实际情况存在一定差距。
综合使用实验测试和仿真模拟两种方法能够更全面准确地评估数控机床系统的性能。
最后是数控机床系统性能评估的优化方向。
在评估数控机床系统性能的基础上，通过优化改进的方式提高系统的性能水平，进一步提高加工质量和生产效率。
优化方向主要包括以下几个方面：首先是零件加工精度的提高，通过优化控制算法和传感器监测等手段减小误差，提高零件加工的精度。
数控机床的工作原理组成及主要性能指标
数控机床的工作原理组成及主要性能指标数控机床是一种利用计算机进行控制的高精度机床，它采用数字信号来代替传统机床上的机械仪器，实现对机床运动和加工过程的精确控制。
数控机床广泛应用于航空航天、汽车制造、模具加工等行业。
本文将介绍数控机床的工作原理组成和主要性能指标。
一、数控机床的工作原理组成1.控制系统：控制系统是数控机床的核心部分，它由硬件和软件两部分组成。
硬件包括电源、控制器、传感器等，它们负责对输入指令进行解释和处理。
软件包括数控程序编制和分析软件，负责将工件的设计图纸转化成机床能够识别的指令。
2.驱动系统：驱动系统负责将控制系统输出的指令转化为机床各轴的运动信号，驱动伺服电机完成机床工作。
常见的驱动系统包括伺服电机驱动、液压驱动和气动驱动等。
伺服电机驱动方式比较常见，它通过闭环控制实现对机床轴的精确驱动。
3.机床本体：机床本体是数控机床的主体部分，包括机床床身、进给机构、主轴箱等。
床身是机床的支撑结构，进给机构负责机床各轴的进给运动，主轴箱负责驱动切削工具旋转。
4.操作面板：操作面板是机床的人机交互界面，用于输入指令和参数，监控机床运行状态。
操作面板通常包括数字显示器和操作按钮，通过它可以实现对机床的操作控制。
5.刀具与夹具：刀具和夹具是机床上完成加工的关键部分，刀具负责切削工作，夹具负责固定工件。
数控机床的刀具和夹具需要与控制系统兼容。
1.来回定位精度：来回定位精度是机床在多次来回定位中，重复性定位误差的范围。
它是衡量机床重复定位精度的重要指标，通常以±mm为单位。
2.直线度误差：数控机床在进给各轴进行直线运动时，与规定的直线轨迹的最大偏离量。
直线度误差常以mm/m为单位。
3.平行度误差：数控机床在进行平行移动时，各轴平面的最大偏离量。
平行度误差常以mm为单位。
4.轮廓精度：轮廓精度是指机床加工出来的工件轮廓与设计图纸要求的轮廓的接近程度。
表达方式一般是加工后的工件尺寸与设计尺寸之间的偏差。
数控机床的规格和性能指标
数控机床的规格和性能指标
数控机床主要性能指标数控机床主要性能指标包括：定位精度、移动精度、主轴控制、运动性能四项性能指标。
（1）定位精度指标一般是指定位精度、重复定位精度、分度精度等指标。
（2）移动精度指标主要是指分辨度与脉冲当量。
（3）主轴控制主要是指可控轴数和联动轴数。
（4）运动性能指标主要是指主轴转速、进给速度、行程、摆角范围、刀库容量和换刀时间等。
数控机床的技术标准数控机床是以数字化制造技术为核心的机电一体化机床，通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其它辅助系统组成，大致上可分为数控车床、数控铣床、加工中心等16大种类。
在“十二五”规划中，明确提出了重点发展高端装备制造业的信息化、自动化、智能化水平，而这显然离不开精密机床行业的有力支持。
对精度、速度、功率等的控制能力指标是机床产品的主要追求目标。
针对中国机床工具行业的数控技术与国际先进水平相比仍相对落后的局面，究其根由，可以说，高品质的功能配套部件发展缓慢是其中的主要原因之一，这些功能部件的性能直接影响到主机的整体技术水平，与数控机床产业的发展息息相关。
在数控机床行业的实际应用中，交流伺服系统已明显占据了一定的优势。
而按照机床传动机械的不同，又将应用的伺服系统分为进给伺服与主轴伺服两类。
在主轴伺服驱动单元方面，由于需要提供加工各类工件所需的切削功率，因而要求其能够满足机床主轴调速范围宽、低速大转矩、动态响应快等特性，同时还可配合CNC系统实现刚性攻丝、主轴速度控制、Cs轴控制实时切换等高性能。
而进给伺服驱动单元以数控机床的各坐标为控制对象，以产生机床的切削进给运动，因此，特别强调其对位置与速度控制的准确性和快速性，且可靠性要高。
6140数控车床参数
6140数控车床参数数控车床（CNC车床）是一种通过计算机数控系统驱动工作台和刀架进行半自动加工的机床。
下面将对数控车床常见的一些参数进行详细介绍。
1.加工能力数控车床的加工能力是指其加工零件的最大尺寸和最大重量。
一般来说，数控车床的最大加工直径和最大加工长度是两个关键参数。
最大加工直径决定了数控车床能够加工零件的最大尺寸，而最大加工长度则决定了数控车床能够加工零件的最大长度。
此外，数控车床还有最大工件重量的限制，这是由其主轴的承载能力决定的。
2.主轴转速范围主轴转速范围是指数控车床主轴的最小转速和最大转速之间的范围。
主轴转速是控制加工质量和加工效率的重要因素之一、一般来说，数控车床的主轴转速范围越宽，就能够适应更多种类的加工需求。
3.主轴功率主轴功率是指数控车床主轴的功率大小。
主轴功率决定了数控车床可以承载的切削负荷大小。
一般来说，主轴功率越大，数控车床就能够加工更硬的材料，或者进行更重的切削加工。
4.伺服系统伺服系统是数控车床的核心控制系统之一，它负责驱动工作台、刀架等组件进行运动。
数控车床的伺服系统通常包括伺服电机、伺服放大器、编码器等组成。
伺服系统的性能直接影响着数控车床的精度和稳定性。
5.控制系统控制系统是数控车床的另一个核心控制系统，它负责接收操作员的指令，将其转化为机床运动或切削参数等信号，并控制数控车床按照设定的路径进行加工。
控制系统通常由数控设备、计算机和控制软件组成。
6.刀架形式数控车床的刀架形式决定了其可用的切削工具类型和数量。
常见的刀架形式有东西刀架和上下刀架两种。
东西刀架可以同时安装多个刀具，适用于多种切削工艺。
而上下刀架则只能安装一个刀具，适用于一些简单的加工工艺。
7.供给方式供给方式是指数控车床的工作台移动方式。
常见的供给方式有车床床身滑块供给和龙门式供给两种。
车床床身滑块供给适用于小型和中型数控车床，龙门式供给适用于大型数控车床。
8.加工精度加工精度是指数控车床在加工过程中能够达到的尺寸精度和形状精度。
数控机床的主要性能指标与功能
③运算速度:微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度 方向发展提供了保障，开发出CPU已发展到32位以及64位的 数控系统，频率提高到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速度 的极大提高，使得当分辨率为0. 1μm,0.01μm时仍能获得高
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1.1 数控机的产生与发展
达24~240m/min的进给速度。 ④换刀速度:目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在
影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不 采用数字逻辑电路制成一台机床专用计算机作为数控系统， 被称为硬件连接数控(HARD-WIRED NC)，简称为数控( NC)。 随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一
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1.1 数控机的产生与发展
代一电子管数控机床;1959年的第二代一晶体管数控机 床;1965年的第三代一集成电路数控机床。
第一章 数控机床概述
1.1 数控机的产生与发展 1.2 机床中有关数控的基本概念 1.3 数控机床的组成与工作原理 1.4 数控机床的分类 1.5 数控机床的持点 1.6 数控机床的主要性能指标与功能
1.7 数控机床的应用范围
1.1 数控机的产生与发展
1.1.1 数控机床的产生与发展过程
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1.1 数控机的产生与发展
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闭环伺服系统
3．按加工工艺方法分类 1) 金属切削类数控机床 这类数控机床如数控车床、数控铣床、数控镗床、数控 磨床、数控钻床、数控齿轮加工机床、加工中心等。尽管 这些机床在加工工艺方面存在很大差异，具体的控制方法 也各不相同，但它们都适合于单件、小批量和多品种的零 件加工，具有很高的生产率和自动化程度。 2) 金属成型类数控机床 这类数控机床如数控折弯机、数控弯管机、数控冲床等。 3) 数控特种加工及其他类型机床 这类数控机床如数控线切割机床、数控火焰切割机、数 控三坐标测量机、数控电火花加工机床等。
二.数控机床的组成
1 程序编制及程序载体 2 输入装置 3 数控装置 4 强电控制装置 5 伺服控制装置 6 机床的机械部件
与传统的普通机床相比，数控机床机械部件有如下几个 特点： (1) 采用了高性能的主轴及进给伺服驱动装置，机械传 动结构得到简化，传动链较短。 (2) 机械结构具有较高的动态特性、动态刚度、阻尼刚 度、耐磨性以及抗热变形性能。 (3) 较多地采用高效传动件，如滚珠丝杠螺母副、直线 滚动导轨等。 (4) 还有一些配套部件(如冷却、排屑、防护、润滑、 照明、储运等一系列装置)和辅属设备(编程机和对刀仪 等)。
2．按机床所用进给伺服系统不同分类 (1)．开环伺服系统 开环伺服系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率 步进电机和电液脉冲马达等。如图所示。由数控系统送出 的进给指令脉冲，通过环形分配器、按步进电机的通电方 式进行分配，并经功率放大后送给步进电机的各相绕组， 使之按规定的方式通、断电，从而驱动步进电机旋转。再 经同步齿形带、滚珠丝杠螺母副驱动执行部件。每给一脉 冲信号，步进电机就转过一定的角度，工作台就走过一个 脉冲当量的距离。数控装置按程序加工要求控制指令脉冲 的数量、频率和通电顺序，达到控制执行部件运动的位移 量、速度和运动方向的目的。由于它没有检测和反馈系统 ，故称之为开环。其特点是结构简单，维护方便，成本较 低。但加工精度不高，如果采取螺距误差补偿和传动间隙 点位控制； 廓控制
(b) 直线控制；
(c) 轮
(2) 直线控制机床。它如图 (b)所示，可控制刀具相对于工 作台以适当的进给速度，沿着平行于某一坐标轴方向或与 坐标轴成45°的斜线方向作直线轨迹的加工。这种方式 是一次同时只有某一轴在运动，或让两轴以相同的速度同 时运动以形成45(的斜线，所以其控制难度不大，系统结 构比较简单。一般地，都是将点位与直线控制方式结合起 来，组成点位直线控制系统而用于机床上。这种形式的典 型机床有车阶梯轴的数控车床、数控镗铣床和简单加工中 心等。 (3) 轮廓控制机床。它又称连续控制机床。如图 (c)所示， 可控制刀具相对于工件作连续轨迹的运动，能加工任意斜 率的直线，任意大小的圆弧，配以自动编程计算，可加工 任意形状的曲线和曲面。典型的轮廓控制型机床有数控铣 床、功能完善的数控车床、数控磨床和数控电加工机床等。
半闭环伺服系统
(3)．闭环伺服系统 闭环伺服系统如图所示。它的工作原理和半闭环伺服系统 相同，但测量元件(直线感应同步器、长光栅等)装在工作 台上，可直接测出工作台的实际位置。该系统将所有部分 都包含在控制环之内，可消除机械系统引起的误差，精度 高于半闭环伺服系统，但系统结构较复杂，控制稳定性较 难保证，成本高，调试维修困难。
数控技术及特种加工
机电工程系 ：李伟
2013-2014-2
一.数控机床的产生和发展
1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作，历时 三年研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名 “Numerical Control”。数控即数字控制(Numerical Control，简称NC)。数控技术即NC技术，是指用数字化信 息发出指令并实现自动控制的技术。计算机数控 (Computerized Numerical Control，简称CNC)是指用计 算机实现部分或全部的数控功能。采用数控技术的自动控 制系统为数控系统，采用计算机数控技术的自动控制系统 为计算机数控系统，其被控对象可以是生产过程或设备。 如果被控对象是机床，则称为数控机床。
开环伺服系统
(2)．半闭环伺服系统 半闭环伺服系统具有检测和反馈系统，如图所示。测量 元件(脉冲编码器、旋转变压器和圆感应同步器等)装在丝 杠或伺服电机的轴端部，通过测量元件检测丝杠或电机的 回转角。间接测出机床运动部件的位移，经反馈回路送回 控制系统和伺服系统，并与控制指令值相比较。如果二者 存在偏差，便将此差值信号进行放大，继续控制电机带动 移动部件向着减小偏差的方向移动，直至偏差为零。由于 只对中间环节进行反馈控制，丝杠和螺母副部分还在控制 环节之外，故称半闭环。对丝杠螺母副的机械误差，需要 在数控装置中用间隙补偿和螺距误差补偿来减小。
四.数控机床的分类
1．按加工控制路线分类 有点位控制机床、直线控制机床和轮廓控制机床。 (1) 点位控制机床。它如图(a)所示，只控制刀具从一点向 另一点移动，而不管其中间行走轨迹的控制方式。在从点 到点的移动过程中，只作快速空程的定位运动，因此不能 用于加工过程的控制。属于点位控制的典型机床有数控钻 床、数控镗床和数控冲床等。这类机床的数控功能主要用 于控制加工部位的相对位置精度，而其加工切削过程还得 靠手工控制机械运动来进行。
三.数控机床的工作原理
数控机床是一种高度自动化的机床，它在加工工艺与加工 表面形成方法上与普通机床基本相同，最根本的不同在于 实现自动化控制的原理与方法上：数控机床是用数字化的 信息来实现自动控制的。在数控机床上加工零件时，首先 要将被加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化。先根 据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程、工艺参 数、刀具参数，再按数控机床规定采用的代码和程序格式， 将与加工零件有关的信息如工件的尺寸、刀具运动中心轨 迹、位移量、切削参数(主轴转速、切削进给量、背吃刀 量)以及辅助操作(换刀、主轴的正转与反转、切削液的开 与关)等编制成数控加工程序，然后将程序输入到数控装 置中，经数控装置分析处理后，发出指令控制机床进行自 动加工。