【高考輔導(dǎo)資料】數(shù)控機床發(fā)展及應(yīng)用數(shù)控畢業(yè)論文

畢業(yè)論文題目：數(shù)控機床發(fā)展及應(yīng)用學(xué)生所在單位：姓名： 教育層次：專科學(xué)號： 專業(yè)：數(shù)控技術(shù)指導(dǎo)教師 分校： 引言現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)集機械制造技術(shù)、計算機技術(shù)、成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、光機電技術(shù)于一體，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它的發(fā)展和應(yīng)用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段，它的廣泛使用給機械制造業(yè)生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式帶來深刻的變化，它的關(guān)聯(lián)效益和輻射能力更是難以估計；數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，現(xiàn)代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上。數(shù)控技術(shù)是國際商業(yè)貿(mào)易的重要構(gòu)成，發(fā)達(dá)國家把數(shù)控機床視為具有高技術(shù)附加值、高利潤的重要出口產(chǎn)品，世界貿(mào)易額逐年增加。大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。因此數(shù)控技術(shù)是衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實現(xiàn)加工機床及生產(chǎn)過程數(shù)控化是當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向，機械制造的競爭其實質(zhì)是數(shù)控的競爭。摘 要 世界制造業(yè)轉(zhuǎn)移，中國正在逐步成為世界加工廠。美國、德國、韓國等國家已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化發(fā)展的高技術(shù)密集時代與微電子時代，鋼鐵、機械、化工等重工業(yè)正逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。我國目前經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)過了發(fā)展初期，正處于重化工業(yè)發(fā)展中期。 未來10年將是中國機械行業(yè)發(fā)展最佳時期。美國、德國的重化工業(yè)發(fā)展期延續(xù)了18年以上，美國、德國、韓國四國重化工業(yè)發(fā)展期平均延續(xù)了12年，我們估計中國的重化工業(yè)發(fā)展期將至少延續(xù)10年，直到2015年。因此，在未來10年中，隨著中國重化工業(yè)進(jìn)程的推進(jìn)，中國企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品技術(shù)、質(zhì)量等都將得到大幅提升，國產(chǎn)機械產(chǎn)品國際競爭力增強，逐步替代進(jìn)口，并加速出口。目前，機械行業(yè)中部分子行業(yè)如船舶、鐵路、集裝箱及集裝箱起重機制造等已經(jīng)受益于國際間的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，并將持續(xù)受益；電站設(shè)備、工程機械、床等將受益于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，加快出口進(jìn)程關(guān)鍵詞 : 歷史 機床 刀具 發(fā)展趨勢數(shù)控的歷史數(shù)控（英文名字：Numerical Control 簡稱:NC）技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設(shè)備動作控制的技術(shù)。數(shù)控一般是采用通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C實現(xiàn)數(shù)字程序控制，因此數(shù)控也稱為計算機數(shù)控(Computer Numerical Control )，簡稱CNC，國外一般都稱為CNC，很少再用NC這個概念了。它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。 數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀(jì)末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，美國麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機，包括計算機數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機床控制密切結(jié)合發(fā)展起來的。1952年，第一臺數(shù)控機床問世，成為世界機械工業(yè)史上一件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展?，F(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計算機數(shù)控技術(shù)(Computer Numerical Control )，目前它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可通過計算機軟件來完成。車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機械加工方法，所謂機械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設(shè)備都稱為機床，數(shù)控機床就是在普通機床上發(fā)展過來的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。給機床裝上數(shù)控系統(tǒng)后，機床就成了數(shù)控機床。當(dāng)然，普通機床發(fā)展到數(shù)控機床不只是加裝系統(tǒng)這么簡單，例如：從銑床發(fā)展到加工中心，機床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數(shù)控設(shè)備，主要是指數(shù)控車床和加工中心。數(shù)控機床的分類按加工工藝方法分類 1、金屬切削類數(shù)控機床 與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應(yīng)的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機床等。盡管這些數(shù)控機床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機床的動作和運動都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產(chǎn)率和自動化程度。 在普通數(shù)控機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機床。加工中心機床進(jìn)一步提高了普通數(shù)控機床的自動化程度和生產(chǎn)效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數(shù)控銑床基礎(chǔ)上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進(jìn)行銑、鏜、鉆、擴、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機床的臺數(shù)和占地面積，縮短了輔助時間，大大提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。 2、特種加工類數(shù)控機床 除了切削加工數(shù)控機床以外，數(shù)控技術(shù)也大量用于數(shù)控電火花線切割機床、數(shù)控電火花成型機床、數(shù)控等離子弧切割機床、數(shù)控火焰切割機床以及數(shù)控激光加工機床等。 3、板材加工類數(shù)控機床 常見的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機床有數(shù)控壓力機、數(shù)控剪板機和數(shù)控折彎機等。 近年來，其它機械設(shè)備中也大量采用了數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控多坐標(biāo)測量機、自動繪圖機及工業(yè)機器人等。 按控制運動軌跡分類 1、點位控制數(shù)控機床 位置的精確定位，在移動和定位過程中不進(jìn)行任何加工。機床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點的坐標(biāo)值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標(biāo)軸之間的運動無任何聯(lián)系。可以幾個坐標(biāo)同時向目標(biāo)點運動，也可以各個坐標(biāo)單獨依次運動。 這類數(shù)控機床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點焊機等。點位控制數(shù)控機床的數(shù)控裝置稱為點位數(shù)控裝置。 2、直線控制數(shù)控機床 直線控制數(shù)控機床可控制刀具或工作臺以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度，沿著平行于坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行直線移動和切削加工，進(jìn)給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。 直線控制的簡易數(shù)控車床，只有兩個坐標(biāo)軸，可加工階梯軸。直線控制的數(shù)控銑床，有三個坐標(biāo)軸，可用于平面的銑削加工?，F(xiàn)代組合機床采用數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動動力頭帶有多軸箱的軸向進(jìn)給進(jìn)行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數(shù)控機床。 數(shù)控鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標(biāo)方向的進(jìn)給運動的速度能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應(yīng)該稱為點位/直線控制的數(shù)控機床。 3、輪廓控制數(shù)控機床 輪廓控制數(shù)控機床能夠?qū)蓚€或兩個以上運動的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機床移動部件的起點與終點坐標(biāo)，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。 常用的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機床。數(shù)控火焰切割機、電火花加工機床以及數(shù)控繪圖機等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比點位/直線控系統(tǒng)更為復(fù)雜，在加工過程中需要不斷進(jìn)行插補運算，然后進(jìn)行相應(yīng)的速度與位移控制。 現(xiàn)在計算機數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實現(xiàn)，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外，現(xiàn)代計算機數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。 按驅(qū)動裝置的特點分類1、開環(huán)控制數(shù)控機床 這類控制的數(shù)控機床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅(qū)動部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動機或混合式伺服步進(jìn)電動機。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進(jìn)給指令，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，驅(qū)動步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)一個角度，再經(jīng)過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母機構(gòu)轉(zhuǎn)換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。此類數(shù)控機床的信息流是單向的，即進(jìn)給脈沖發(fā)出去后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機床。 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。但是，系統(tǒng)對移動部件的實際位移量不進(jìn)行監(jiān)測，也不能進(jìn)行誤差校正。因此，步進(jìn)電動機的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。開環(huán)控制系統(tǒng)僅適用于加工精度要求不很高的中小型數(shù)控機床，特別是簡易經(jīng)濟型數(shù)控機床。 2、閉環(huán)控制數(shù)控機床 接對工作臺的實際位移進(jìn)行檢測，將測量的實際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進(jìn)行比較，用差值對機床進(jìn)行控制，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終實現(xiàn)移動部件的精確運動和定位。從理論上講，閉環(huán)系統(tǒng)的運動精度主要取決于檢測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關(guān)，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環(huán)控制數(shù)控機床的系統(tǒng)框圖。圖中A為速度傳感器、C為直線位移傳感器。當(dāng)位移指令值發(fā)送到位置比較電路時，若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機轉(zhuǎn)動，通過A將速度反饋信號送到速度控制電路，通過C將工作臺實際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較后得到的差值進(jìn)行位置控制，直至差值為零時為止。這類控制的數(shù)控機床，因把機床工作臺納入了控制環(huán)節(jié)，故稱為閉環(huán)控制數(shù)控機床。 閉環(huán)控制數(shù)控機床的定位精度高，但調(diào)試和維修都較困難，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。 3、半閉環(huán)控制數(shù)控機床 半閉環(huán)控制數(shù)控機床是在伺服電動機的軸或數(shù)控機床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動部件的實際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對誤差進(jìn)行修正。通過測速元件A和光電編碼盤B可間接檢測出伺服電動機的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺的實際位移量，將此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來實現(xiàn)控制。由于工作臺沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機床。 半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，并且具有很好的穩(wěn)定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機設(shè)計成一體，這樣，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。 4、混合控制數(shù)控機床 將以上三類數(shù)控機床的特點結(jié)合起來，就形成了混合控制數(shù)控機床?；旌峡刂茢?shù)控機床特別適用于大型或重型數(shù)控機床，因為大型或重型數(shù)控機床需要較高的進(jìn)給速度與相當(dāng)高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜。混合控制系統(tǒng)又分為兩種形式： （1）開環(huán)補償型。它的基本控制選用步進(jìn)電動機的開環(huán)伺服機構(gòu)，另外附加一個校正電路。用裝在工作臺的直線位移測量元件的反饋信號校正機械系統(tǒng)的誤差。 （2）半閉環(huán)補償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺上的直線位移測量元件實現(xiàn)全閉環(huán)修正，以獲得高速度與高精度的統(tǒng)一。其中A是速度測量元件（如測速發(fā)電機），B是角度測量元件，C是直線位移測量元件。數(shù)控機床運動坐標(biāo)的電氣控制數(shù)控機床一個運動坐標(biāo)的電氣控制由電流(轉(zhuǎn)矩)控制環(huán)、速度控制環(huán)和位置控制環(huán)串聯(lián)組成 。(1)電流環(huán)是為伺服電機提供轉(zhuǎn)矩的電路。一般情況下它與電動機的匹配調(diào)節(jié)已由制造者作好了或者指定了相應(yīng)的匹配參數(shù)，其反饋信號也在伺服系統(tǒng)內(nèi)聯(lián)接完成，因此不需接線與調(diào)整。(2)速度環(huán)是控制電動機轉(zhuǎn)速亦即坐標(biāo)軸運行速度的電路。速度調(diào)節(jié)器是比例積分(PI)調(diào)節(jié)器，其P、I調(diào)整值完全取決于所驅(qū)動坐標(biāo)軸的負(fù)載大小和機械傳動系統(tǒng)(導(dǎo)軌、傳動機構(gòu))的傳動剛度與傳動間隙等機械特性，一旦這些特性發(fā)生明顯變化時，首先需要對機械傳動系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)工作，然后重新調(diào)整速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器。速度環(huán)的最佳調(diào)節(jié)是在位置環(huán)開環(huán)的條件下才能完成的，這對于水平運動的坐標(biāo)軸和轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸較容易進(jìn)行，而對于垂向運動坐標(biāo)軸則位置開環(huán)時會自動下落而發(fā)生危險，可以采取先摘下電動機空載調(diào)整，然后再裝好電動機與位置環(huán)一起調(diào)整或者直接帶位置環(huán)一起調(diào)整，這時需要有一定的經(jīng)驗和細(xì)心。速度環(huán)的反饋環(huán)節(jié)見前面“速度測量”一節(jié)。(3)位置環(huán)是控制各坐標(biāo)軸按指令位置精確定位的控制環(huán)節(jié)。位置環(huán)將最終影響坐標(biāo)軸的位置精度及工作精度。這其中有兩方面的工作：一是位置測量元件的精度與CNC系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的匹配問題。測量元件單位移動距離發(fā)出的脈 沖數(shù)目經(jīng)過外部倍頻電路和/或CNC內(nèi)部倍頻系數(shù)的倍頻后要與數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的分辨率相符。例如位置測量元件10脈沖/mm，數(shù)控系統(tǒng)分辨率即脈沖當(dāng)量為0.001mm，則測量元件送出的脈沖必須經(jīng)過100倍頻方可匹配。二是位置環(huán)增益系數(shù)Kv值的正確設(shè)定與調(diào)節(jié)。通常Kv值是作為機床數(shù)據(jù)設(shè)置的，數(shù)控系統(tǒng)中對各個坐標(biāo)軸分別指定了Kv值的設(shè)置地址和數(shù)值單位。在速度環(huán)最佳化調(diào)節(jié)后Kv值的設(shè)定則成為反映機床性能好壞、影響最終精度的重要因素。Kv值是機床運動坐標(biāo)自身性能優(yōu)劣的直接表現(xiàn)而并非可以任意放大。關(guān)于Kv值的設(shè)置要注意兩個問題，首先要滿足下列公式：Kv=v/式中v坐標(biāo)運行速度，m/min跟蹤誤差，mm注意，不同的數(shù)控系統(tǒng)采用的單位可能不同，設(shè)置時要注意數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的單位。例如，坐標(biāo)運行速度的單位是m/min，則Kv值單位為m/(mmmin)，若v的單位為mm/s，則Kv的單位應(yīng)為mm/(mms)。其次要滿足各聯(lián)動坐標(biāo)軸的Kv值必須相同，以保證合成運動時的精度。通常是以Kv值最低的坐標(biāo)軸為準(zhǔn)。位置反饋(參見上節(jié)“位置測量”)有三種情況：一種是沒有位置測量元件，為位置開環(huán)控制即無位置反饋，步進(jìn)電機驅(qū)動一般即為開環(huán)；一種是半閉環(huán)控制，即位置測量元件不在坐標(biāo)軸最終運動部件上，也就是說還有部分傳動環(huán)節(jié)在位置閉環(huán)控制之外，這種情況要求環(huán)外傳動部分應(yīng)有相當(dāng)?shù)膫鲃觿偠群蛡鲃泳?，加入反向間隙補償和螺距誤差補償之后，可以得到很高的位置控制精度；第三種是全閉環(huán)控制，即位置測量元件安裝在坐標(biāo)軸的最終運動部件上，理論上這種控制的位置精度情況最好，但是它對整個機械傳動系統(tǒng)的要求更高而不是低，如若不然，則會嚴(yán)重影響兩坐標(biāo)的動態(tài)精度，而使得機床只能在降低速度環(huán)和位置精度的情況下工作。影響全閉環(huán)控制精度的另一個重要問題是測量元件的精確安裝問題，千萬不可輕視。(4)前饋控制與反饋相反，它是將指令值取出部分預(yù)加到后面的調(diào)節(jié)電路，其主要作用是減小跟蹤誤差以提高動態(tài)響應(yīng)特性從而提高位置控制精度。因為多數(shù)機床沒有設(shè)此功能，故本文不詳述，只是要注意，前饋的加入必須是在上述三個控制環(huán)均最佳調(diào)試完畢后方可進(jìn)行。數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)數(shù)控機床一般由NC控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和反饋檢測系統(tǒng)3部分組成。數(shù)控機床對位置系統(tǒng)要求的伺服性能包括：定位速度和輪廓切削進(jìn)給速度；定位精度和輪廓切削精度；精加工的表面粗糙度；在外界干擾下的穩(wěn)定性。這些要求主要取決于伺服系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)特性。對閉環(huán)系統(tǒng)來說，總希望系統(tǒng)有較高的動態(tài)精度，即當(dāng)系統(tǒng)有一個較小的位置誤差時，機床移動部件會迅速反應(yīng)。下面就位置控制系統(tǒng)影響數(shù)控機床加工要求的幾個方面進(jìn)行論述。1加工精度精度是機床必須保證的一項性能指標(biāo)。位置伺服控制系統(tǒng)的位置精度在很大程度上決定了數(shù)控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標(biāo)。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統(tǒng)中開環(huán)放大倍數(shù)的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因為在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區(qū)分出來的，反饋檢測元件的精度對系統(tǒng)的精度常常起著決定性的作用。可以說，數(shù)控機床的加工精度主要由檢測系統(tǒng)的精度決定。位移檢測系統(tǒng)能夠測量的最小位移量稱做分辨率。分辨率不僅取決于檢測元件本身，也取決于測量線路。在設(shè)計數(shù)控機床、尤其是高精度或大中型數(shù)控機床時，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統(tǒng)的分辨率或脈沖當(dāng)量，一般要求比加工精度高一個數(shù)量級?？傊?，高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測元件作為保證。例如，數(shù)控機床中常用的直線感應(yīng)同步器的精度已可達(dá)0.0001mm，即0.1m，靈敏度為0.05m，重復(fù)精度0.2m；而圓型感應(yīng)同步器的精度可達(dá)0.5N，靈敏度0.05N，重復(fù)精度0.1N。2開環(huán)放大倍數(shù)在典型的二階系統(tǒng)中，阻尼系數(shù)x=1/2(KT)-1/2，速度穩(wěn)態(tài)誤差e()1/K，其中K為開環(huán)放大倍數(shù)，工程上多稱作開環(huán)增益。顯然，系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)是影響伺服系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)指標(biāo)的重要參數(shù)之一。一般情況下，數(shù)控機床伺服機構(gòu)的放大倍數(shù)取為2030(1/S)。通常把K20的系統(tǒng)稱為高放大倍數(shù)或硬伺服系統(tǒng)，應(yīng)用于輪廓加工系統(tǒng)。假若為了不影響加工零件的表面粗糙度和精度，希望階躍響應(yīng)不產(chǎn)生振蕩，即要求是取值大一些，開環(huán)放大倍數(shù)K就小一些；若從系統(tǒng)的快速性出發(fā)，希望x選擇小一些，即希望開環(huán)放大倍數(shù)增加些，同時K值的增大對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度也能有所提高。因此，對K值的選取是必需綜合考慮的問題。換句話說，并非系統(tǒng)的放大倍數(shù)愈高愈好。當(dāng)輸入速度突變時，高放大倍數(shù)可能導(dǎo)致輸出劇烈的變動，機械裝置要受到較大的沖擊，有的還可能引起系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。這是因為在高階系統(tǒng)中系統(tǒng)穩(wěn)定性對K值有取值范圍的要求。低放大倍數(shù)系統(tǒng)也有一定的優(yōu)點，例如系統(tǒng)調(diào)整比較容易，結(jié)構(gòu)簡單，對擾動不敏感，加工的表面粗糙度好。3提高可靠性數(shù)控機床是一種高精度、高效率的自動化設(shè)備，如果發(fā)生故障其損失就更大，所以提高數(shù)控機床的可靠性就顯得尤為重要。可靠度是評價可靠性的主要定量指標(biāo)之一，其定義為：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。對數(shù)控機床來說，它的規(guī)定條件是指其環(huán)境條件、工作條件及工作方式等，例如溫度、濕度、振動、電源、干擾強度和操作規(guī)程等。這里的功能主要指數(shù)控機床的使用功能，例如數(shù)控機床的各種機能，伺服性能等。平均故障(失效)間隔時間(MTBF)是指發(fā)生故障經(jīng)修理或更換零件還能繼續(xù)工作的可修復(fù)設(shè)備或系統(tǒng)，從一次故障到下一次故障的平均時間，數(shù)控機床常用它作為可靠性的定量指標(biāo)。由于數(shù)控裝置采用微機后，其可靠性大大提高，所以伺服系統(tǒng)的可靠性就相對突出。它的故障主要來自伺服元件及機械傳動部分。數(shù)控加工刀具的種類 數(shù)控加工刀具可分為常規(guī)刀具和模塊化刀具兩大類。模塊化刀具是發(fā)展方向。發(fā)展模塊化刀具的主要優(yōu)點：減少換刀停機時間，提高生產(chǎn)加工時間；加快換刀及安裝時間，提高小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟性；提高刀具的標(biāo)準(zhǔn)化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；擴大刀具的利用率，充分發(fā)揮刀具的性能；有效地消除刀具測量工作的中斷現(xiàn)象，可采用線外預(yù)調(diào)。事實上，由于模塊刀具的發(fā)展，數(shù)控刀具已形成了三大系統(tǒng)，即車削刀具系統(tǒng)、鉆削刀具系統(tǒng)和鏜銑刀具系統(tǒng)。 1、從結(jié)構(gòu)上可分為整體式鑲嵌式可分為焊接式和機夾式。機夾式根據(jù)刀體結(jié)構(gòu)不同，分為可轉(zhuǎn)位和不轉(zhuǎn)位；減振式當(dāng)?shù)毒叩墓ぷ鞅坶L與直徑之比較大時，為了減少刀具的振動，提高加工精度，多采用此類刀具；內(nèi)冷式切削液通過刀體內(nèi)部由噴孔噴射到刀具的切削刃部；特殊型式如復(fù)合刀具、可逆攻螺紋刀具等。2、從制造所采用的材料上可分為高速鋼刀具高速鋼通常是型坯材料，韌性較硬質(zhì)合金好，硬度、耐磨性和紅硬性較硬質(zhì)合金差，不適于切削硬度較高的材料，也不適于進(jìn)行高速切削。高速鋼刀具使用前需生產(chǎn)者自行刃磨，且刃磨方便，適于各種特殊需要的非標(biāo)準(zhǔn)刀具。硬質(zhì)合金刀具硬質(zhì)合金刀片切削性能優(yōu)異，在數(shù)控車削中被廣泛使用。硬質(zhì)合金刀片有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格系列產(chǎn)品，具體技術(shù)參數(shù)和切削性能由刀具生產(chǎn)廠家提供。硬質(zhì)合金刀片按國際標(biāo)準(zhǔn)分為三大類：P類，M類，K類。 P類適于加工鋼、長屑可鍛鑄鐵（相當(dāng)于我國的YT類） M類適于加工奧氏體不銹鋼、鑄鐵、高錳鋼、合金鑄鐵等（相當(dāng)于我國的YW類） M-S類適于加工耐熱合金和鈦合金 K類適于加工鑄鐵、冷硬鑄鐵、短屑可鍛鑄鐵、非鈦合金（相當(dāng)于我國的YG類） K-N類適于加工鋁、非鐵合金 K-H類適于加工淬硬材料陶瓷刀具立方氮化硼刀具金剛石3、從切削工藝上可分為車削刀具分外圓、內(nèi)孔、外螺紋、內(nèi)螺紋，切槽、切端面、切端面環(huán)槽、切斷等。數(shù)控車床一般使用標(biāo)準(zhǔn)的機夾可轉(zhuǎn)位刀具。機夾可轉(zhuǎn)位刀具的刀片和刀體都有標(biāo)準(zhǔn)，刀片材料采用硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金以及高速鋼。數(shù)控車床機夾可轉(zhuǎn)位刀具類型有外圓刀具、外螺紋刀具、內(nèi)圓刀具、內(nèi)螺紋刀具、切斷刀具、孔加工刀具（包括中心孔鉆頭、鏜刀、絲錐等）。機夾可轉(zhuǎn)位刀具夾固不重磨刀片時通常采用螺釘、螺釘壓板、杠銷或楔塊等結(jié)構(gòu)。常規(guī)車削刀具為長條形方刀體或圓柱刀桿。方形刀體一般用槽形刀架螺釘緊固方式固定。圓柱刀桿是用套筒螺釘緊固方式固定。它們與機床刀盤之間的聯(lián)接是通過槽形刀架和套筒接桿來聯(lián)接的。在模塊化車削工具系統(tǒng)中，刀盤的聯(lián)接以齒條式柄體聯(lián)接為多，而刀頭與刀體的聯(lián)接是“插入快換式系統(tǒng)”。它既可以用于外圓車削又可用于內(nèi)孔鏜削，也適用于車削中心的自動換刀系統(tǒng)。數(shù)控車床使用的刀具從切削方式上分為三類：圓表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔類刀具。鉆削刀具分小孔、短孔、深孔、攻螺紋、鉸孔等。鉆削刀具可用于數(shù)控車床、車削中心，又可用于數(shù)控鏜銑床和加工中心。因此它的結(jié)構(gòu)和聯(lián)接形式有多種。有直柄、直柄螺釘緊定、錐柄、螺紋聯(lián)接、模塊式聯(lián)接（圓錐或圓柱聯(lián)接）等多種。鏜削刀具分粗鏜、精鏜等刀具。鏜刀從結(jié)構(gòu)上可分為整體式鏜刀柄、模塊式鏜刀柄和鏜頭類。從加工工藝要求上可分為粗鏜刀和精鏜刀。銑削刀具分面銑、立銑、三面刃銑等刀具。面銑刀（也叫端銑刀） 面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃。面銑刀多制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)和刀片機夾可轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)，刀齒材料為高速鋼或硬質(zhì)合金，刀體為40Cr。立銑刀 立銑刀是數(shù)控機床上用得最多的一種銑刀。立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，它們可同時進(jìn)行切削，也可單獨進(jìn)行切削。結(jié)構(gòu)有整體式和機夾式等，高速鋼和硬質(zhì)合金是銑刀工作部分的常用材料。模具銑刀 模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成，可分為圓錐形立銑刀、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄。它的結(jié)構(gòu)特點是球頭或端面上布滿切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進(jìn)給。銑刀工作部分用高速鋼或硬質(zhì)合金制造。鍵槽銑刀鼓形銑刀成形銑刀4、特殊型刀具 特殊型刀具有帶柄自緊夾頭、強力彈簧夾頭刀柄、可逆式（自動反向）攻螺紋夾頭刀柄、增速夾頭刀柄、復(fù)合刀具和接桿類等。(一)刀具的選用與其使用刀具的選用與其使用條件，式件材料和尺寸，斷屑及刀具和刀片的生產(chǎn)供應(yīng)等許多因素有關(guān)。如選用適當(dāng)不但能使機床發(fā)揮出應(yīng)有的效率，同時能提高加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。而且，刀具的結(jié)構(gòu)形式有時對工藝方案的擬定也起著決定性影響，因此必須慎重對待，綜合考慮。一般選擇原則如下：為了提高刀具的耐用度和可靠性。應(yīng)盡量選用各種高性能，高效率，長壽命的刀具材料制成的刀具，如使用各種超硬材料人造聚晶金剛石，金剛石壓層刀片，立方氮化硼cNB，cNB硬質(zhì)合金復(fù)合片等，高性能復(fù)合陶瓷，涂層刀具，硬質(zhì)合金層壓刀片是一種耐磨性，強度及沖擊韌性等綜合性能較好的硬質(zhì)合金刀片，它是在韌性較好的YG8合金基礎(chǔ)上，再壓一層厚度為0.20.5mm含Tic和Tac等稀有金屬碳化物的刀片和各種超硬高速鋼等。必須指出，基于目前我國現(xiàn)實防情況，有些新型刀片還處于過渡試制階段，性能不夠穩(wěn)定，所以通用型高速鋼w18Cr4V和W6M05Cr4V2與硬質(zhì)合金仍是我國制造數(shù)控刀具與自動線刀具的主要材料，但應(yīng)盡量選用涂層牌號。而且使用之前刀片須經(jīng)過嚴(yán)格檢驗，以避免一把刀具損壞而造成停機，甚至使整條自動線不能工作。 應(yīng)選用機夾可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)行的可轉(zhuǎn)位車刀國家標(biāo)準(zhǔn)GB5343-85中的規(guī)定的刀具品種，因其刀尖位置精度要求較低刀尖到側(cè)基面允差和刀尖高度允差為一O.33-0.39mm，刀尖到后基面允差為一2.5-2.9mm，因此只適用于普通車床及帶有快換刀夾的數(shù)控車床。這是因為刀具上刀尖位置過大的制造誤差，可通過快換刀夾和刀具一起在機外預(yù)調(diào)時得到補償。如要求刀具不經(jīng)過預(yù)調(diào)使用如使用圓盤形或圓錐形刀架，則應(yīng)選用精密級可轉(zhuǎn)位車刀的刀尖位置精度可達(dá)0.08mmX方向和Y方向，換刀后經(jīng)過試切補償修正，可滿足一般車削加下精度的要求。由于帶沉孔和后角刀片的刀具結(jié)構(gòu)簡單，通常只需用一個沉頭螺釘就可直接將刀片3壓緊在車刀刀桿上。它具有夾緊元件少，制造方便斷屑可靠，刀頭部分尺寸小，刀頭上無凸出部分，切屑流出不受阻礙等優(yōu)點，因此應(yīng)優(yōu)先采用，這可廣泛用于制造各種小尺寸的外圓車刀和端面車刀、內(nèi)孔鏜刀和鏜刀頭、可轉(zhuǎn)位鉆頭、叫轉(zhuǎn)位銑刀和三面銑刀等刀具上。 為了集中工序，提高生產(chǎn)率及保證加工精度，應(yīng)盡可能采用復(fù)合刀具。其中以孔加工復(fù)合刀具的使用最為普遍。 精加工孔時可采用鏜孔或鉸孔工藝。由于鏜刀結(jié)構(gòu)簡單，刃磨和調(diào)整方便，因此只要在鏜桿剛性足夠的條件下，應(yīng)盡量采用鏜刀。尤其是孔徑在大于80cm的孔，過小的孔不宜用鏜刀加工，不然由于鏜桿過細(xì)，會引起振動而影響加工精度和表面粗糙度。應(yīng)盡量采用各種高效刀具。如高剛性麻花鉆，鉆擴四刃鉆，硬質(zhì)合金單刃鉸刀，精密微調(diào)鏜刀，波形刃立銑刀和熱管式刀具等。3幾種高效率數(shù)控自動線刀具在數(shù)控機床和自動線上，為提高鉆頭耐用度和生產(chǎn)率，國外大量使用高剛性麻花鉆。這種鉆頭在如下特點：螺旋角大，可增大到35。一45。以降低切削力。鉆芯厚度厚?？蓪@芯厚度由標(biāo)準(zhǔn)鉆的0.125-0.15D提高到0.3D，D為鉆頭直徑，以提高鉆頭的強度與剛性。采用新的容屑槽形狀。鉆頭的剛性與容屑是兩個相互矛盾的問題，如用增加鉆芯厚度的方法來提高剛性，容屑的斷面就要減小，這樣會使排屑困難。所以必須采用新的容屑槽形狀。由于鉸孔比鏜鉆孔更能保證孔的位置和形狀精度。所以數(shù)控機床和自動線上廣泛使用尺寸可微調(diào)和鑲裝刃頭的各種鏜刀桿。（二）刀具安全使用 1、請不要在不合適的切削條件下使用。 請將產(chǎn)品目錄中所記載的切削條件表內(nèi)的參數(shù)作為新的加工工作開始時的大致標(biāo)準(zhǔn)。因為切削而出現(xiàn)異常的震動或響聲時，請調(diào)整切削條件。 2、請不要使用磨損嚴(yán)重，有缺口的刀具。 連續(xù)地使用磨損嚴(yán)重、有缺口的刀具，會引起破損，在裝上刀具之前請先確認(rèn)刀具的損傷情況，并在合適的時候更換刀具或重新研磨。 3、請不要進(jìn)行反向使用 刀具通常是在向右旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下使用。如為向左旋轉(zhuǎn)，則會在包裝上加以提示，故請予確認(rèn)。數(shù)控機床如何正確選用刀具及編程數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計數(shù)據(jù)成為可能，特別是DNC系統(tǒng)微機與數(shù)控機床的聯(lián)接，使得設(shè)計、工藝規(guī)劃及編程的整個過程全部在計算機上完成，一般不需要輸出專門的工藝文件。 目前，許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題，如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動生成NC程序并傳輸至數(shù)控機床完成加工。 因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的，這與普通機床加工形成鮮明的對比，同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點，能夠正確選擇刀刃具及切削用量。 一、數(shù)控加工刀具的選擇刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。 在進(jìn)行自由曲面(模具)加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。 在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時進(jìn)行選刀和換刀動作。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具迅速、準(zhǔn)確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應(yīng)了解機床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄(3種規(guī)格)和錐柄(4種規(guī)格)2種，共包括16種不同用途的刀柄。 在經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進(jìn)行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：盡量減少刀具數(shù)量；一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工步驟；粗精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；先銑后鉆 ；先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。 二. 數(shù)控刀具的特點數(shù)控刀具與普通機床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點： 剛性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及熱變形??； 互換性好，便于快速換刀； 壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠； 刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時間； 刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除； 系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。三、加工過程中切削用量的確定合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。具體要考慮以下幾個因素： 切削深度ap。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。 切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，一般L的取值范圍為：L=(0.60.9)d。 切削速度V。提高V也是提高生產(chǎn)率的一個措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時，v可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，V可選200m/min以上。 主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來選定。計算公式為：V=pnd/1000。數(shù)控機床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)(倍率)開關(guān)，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。 進(jìn)給速度Vf。VF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。Vf的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時，Vf可選擇得大些。在加工過程中，Vf也可通過機床控制面板上的修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。隨著數(shù)控機床在生產(chǎn)實際中的廣泛應(yīng)用，量化生產(chǎn)線的形成，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問題之一。在數(shù)控程序的編制過程中，要在人機交互狀態(tài)下即時選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)點，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)水平。數(shù)控機床發(fā)展趨勢1、高速、高精密化20世紀(jì)90年代以來，歐、美、日各國數(shù)控機床特別是高速加工中心的開發(fā)應(yīng)用新一代的高速數(shù)控機床，加快機床高速化的發(fā)展步伐。（1）、主軸轉(zhuǎn)速：高速主軸單元（內(nèi)裝式主軸電機），主軸轉(zhuǎn)速15000-100000r/min；（2）、高速且高加/減速度的進(jìn)給運動部件快移速度60-120m/min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了新的技術(shù)水平。 （3）、運算速度：微處理器的迅速發(fā)展為數(shù)控系統(tǒng)向高速、高精度方向發(fā)展提供了保障，開發(fā)出CPU已發(fā)展到32位以及64位的數(shù)控系統(tǒng)，頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。由于運算速度的極大提高，使得當(dāng)分辨率為0.1m時，在24m/mi以上；在分辨率為1m時，在100m/min（有的到200m/min）以上，（4）、換刀速度：目前國外先進(jìn)加工中心的刀具交換時間普遍已在1s左右，高的已達(dá)0.5s。德國Chiron公司將刀庫設(shè)計成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布置，其刀到刀的換刀時間僅0.9s。（5）、采用網(wǎng)格解碼器檢查和提高加工中心的運動軌跡精度，并通過仿真預(yù)測機床的加工精度，以保證機床的定位精度和重復(fù)定位精度，使其性能長期穩(wěn)定，能夠在不同運行條件下完成多種加工任務(wù)，并保證零件的加工質(zhì)量。小線段插補進(jìn)給速度達(dá)到12m/min。（6）、隨著高新技術(shù)的發(fā)展和對機電產(chǎn)品性能與質(zhì)量要求的提高，機床用戶對機床加工精度的要求也越來越高。為了滿足用戶的需要，近10多年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10m提高到5m，精密級加工中心的加工精度則從35m，提高到11.5m。2、 數(shù)控機床設(shè)計CAD化數(shù)控機床的設(shè)計時一項要求較高、綜合性強、工作量打的工作、故應(yīng)用CAD技術(shù)就更有必要、更迫切。（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊化任何一類機床都是若干基礎(chǔ)件、標(biāo)準(zhǔn)件和功能部件組成的，盡管在同一類機床中有規(guī)格大小和立、臥等形式之分，但大體上功能部件都是相似的。為便于發(fā)展同系列和跨系列變形品種，滿足用戶的市場需要，現(xiàn)在許多機床生產(chǎn)廠家都在發(fā)展自己產(chǎn)品的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計。3、 數(shù)控機床功能多樣化隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機床的功能越來越多，具體體現(xiàn)在：A、 用戶界面圖形化B、 科學(xué)計算可視化C、 插補和補償方式多樣化D、 內(nèi)裝高性能數(shù)控系統(tǒng)E、 多媒體技術(shù)應(yīng)用4、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、集成化隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動化的發(fā)展需求，數(shù)控機床的智能化程度在不斷提高。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）、為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如自適應(yīng)控制、工藝參數(shù)自動生成。（2）、高驅(qū)動性能及使用連接方便方面的智能化，如前饋控制、電動機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等。（3）、故障自診斷與自修復(fù)技術(shù)：根據(jù)已有的故障信息，應(yīng)用現(xiàn)代智能方法實現(xiàn)故障的快速準(zhǔn)確定位；（4）、簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等。（5）、4M數(shù)控系統(tǒng)：在制造過程中，加工、檢測一體化是實現(xiàn)快速制造、快速檢測和快速響應(yīng)的有效途徑，將測量（Measurement）、建模（Modelling）、加工（Manufacturing）、機器操作（Manipulator）四者（即4M）融合在一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)信息共享，促進(jìn)測量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點（數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機床）、線（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段車間獨立制造島、FA）、體（CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)）的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟性方向發(fā)展。5、復(fù)合化復(fù)合機床的含義是指在一臺機床上實現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分為工藝復(fù)合型和工序復(fù)合型兩類。工藝復(fù)合型機床如鏜銑鉆復(fù)合加工中心、車銑復(fù)合車削中心、銑鏜鉆車復(fù)合復(fù)合加工中心等；工序復(fù)合型機床如多面多軸聯(lián)動加工的復(fù)合機床和雙主軸車削中心等。采用復(fù)合機床進(jìn)行加工，減少了工件裝卸、更換和調(diào)整刀具的輔助時間以及中間過程中產(chǎn)生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產(chǎn)品制造周期，提高了生產(chǎn)效率和制造商的市場反應(yīng)能力，相對于傳統(tǒng)的工序分散的生產(chǎn)方法具有明顯的優(yōu)勢。加工過程的復(fù)合化也導(dǎo)致了機床向模塊化、多軸化發(fā)展。德國Index公司最新推出的車削加工中心是模塊化結(jié)構(gòu)，該加工中心能夠完成車削、銑削、鉆削、滾齒、磨削、激光熱處理等多種工序，可完成復(fù)雜零件的全部加工。隨著現(xiàn)代機械加工要求的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動數(shù)控機床越來越受到各大企業(yè)的歡迎。在2005年中國國際機床展覽會（CIMT2005）上，國內(nèi)外制造商展出了形式各異的多軸加工機床（包括雙主軸、雙刀架、9軸控制等）以及可實現(xiàn)45軸聯(lián)動的五軸高速門式加工中心、五軸聯(lián)動高速銑削中心等。6、驅(qū)動并聯(lián)化并聯(lián)運動機床克服了傳統(tǒng)機床串聯(lián)機構(gòu)移動部件質(zhì)量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能沿固定導(dǎo)軌進(jìn)給、作業(yè)自由度偏低、設(shè)備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在機床主軸（一般為動平臺）與機座（一般為靜平臺）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構(gòu)驅(qū)動，通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平臺獲得相應(yīng)自由度的運動，可實現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控加工、裝配和測量多種功能，更能滿足復(fù)雜特種零件的加工，具有現(xiàn)代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點。并聯(lián)機床作為一種新型的加工設(shè)備，已成為當(dāng)前機床技術(shù)的一個重要研究方向，受到了國際機床行業(yè)的高度重視，被認(rèn)為是“自發(fā)明數(shù)控技術(shù)以來在機床行業(yè)中最有意義的進(jìn)步”和“21世紀(jì)新一代數(shù)控加工設(shè)備”。 7、極端化（大型化和微型化）國防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良好的數(shù)控機床的支撐。而超精密加工技術(shù)和微納米技術(shù)是21世紀(jì)的戰(zhàn)略技術(shù)，需發(fā)展能適應(yīng)微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機床包括微切削加工（車、銑、磨）機床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力機等的需求量正在逐漸增大。8、數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的建立：國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649(STEP-NC)，以提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化的編程語言，既方便用戶使用，又降低了和操作效率直接有關(guān)的勞動消耗。9、信息交互網(wǎng)絡(luò)化對于面臨激烈競爭的企業(yè)來說，使數(shù)控機床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在車間各個部門間暢通無阻是非常重要的。既可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，又能實現(xiàn)數(shù)控機床的遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、培訓(xùn)、教學(xué)、管理，還可實現(xiàn)數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(wù)（數(shù)控機床故障的遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)等）。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配備了一個稱為信息塔（e-Tower）的外部設(shè)備，包括計算機、手機、機外和機內(nèi)攝像頭等，能夠?qū)崿F(xiàn)語音、圖形、視像和文本的通信故障報警顯示、在線幫助排除故障等功能，是獨立的、自主管理的制造單元。10、新型功能部件為了提高數(shù)控機床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應(yīng)用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括：（1）、電主軸：高頻電主軸是高頻電動機與主軸部件的集成，具有體積小、轉(zhuǎn)速高、可無級調(diào)速等一系列優(yōu)點，在各種新型數(shù)控機床中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用；（2）、電動機：近年來，直線電動機的應(yīng)用日益廣泛，雖然其價格高于傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng)，但由于負(fù)載變化擾動、熱變形補償、隔磁和防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，機械傳動結(jié)構(gòu)得到簡化，機床的動態(tài)性能有了提高。如：西門子公司生產(chǎn)的1FN1系列三相交流永磁式同步直線電動機已開始廣泛應(yīng)用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機床以及動態(tài)性能和運動精度要求高的機床等；德國EX-CELL-O公司的XHC臥式加工中心三向驅(qū)動均采用兩個直線電動機；（3）、珠絲桿：電滾珠絲桿是伺服電動機與滾珠絲桿的集成，可以大大簡化數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)，具有傳動環(huán)節(jié)少、結(jié)構(gòu)緊湊等一系列優(yōu)點。11、過程綠色化隨著日趨嚴(yán)格的環(huán)境與資源約束，制造加工的綠色化越來越重要，而中國的資源、環(huán)境問題尤為突出。因此，近年來不用或少用冷卻液、實現(xiàn)干切削、半干切削節(jié)能環(huán)保的機床不斷出現(xiàn)，并在不斷發(fā)展當(dāng)中。在21世紀(jì)，綠色制造的大趨勢將使各種節(jié)能環(huán)保機床加速發(fā)展，占領(lǐng)更多的世界市場。12、媒體技術(shù)的應(yīng)用多媒體技術(shù)集計