數(shù)控機床簡介

數(shù)控機床簡介平度市電子中專杜希軍內(nèi)容介紹●數(shù)控機床概述●數(shù)控機床結(jié)構(gòu)●數(shù)控機床發(fā)展趨勢●數(shù)控機床種類●數(shù)控機床功能部件前言

從1952年世界上第一臺數(shù)控機床誕生以來，短短半世紀有了迅猛發(fā)展。當今世界各國都把數(shù)控機床生產(chǎn)和應用水平，作為工業(yè)現(xiàn)代化的一個重要標志。我國從1958年開始研制數(shù)控機床，短短幾十年，在數(shù)控機床生產(chǎn)、先進技術的引進，數(shù)控應用技術研究方面，都取得了令人矚目的成績，同時培養(yǎng)造就了一大批數(shù)控技術開發(fā)、應用人才。先進制造技術的核心是數(shù)控技術，數(shù)控技術及裝備水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。制造領域的競爭集中表現(xiàn)為數(shù)控技術的競爭。當前數(shù)控技術正朝著高速、高精、高效、多軸、高可靠性和復合方向發(fā)展。數(shù)控機床無論在結(jié)構(gòu)上，還是在性能上都有很大提高，數(shù)控機床進入了空前時期。

一、數(shù)控機床概述數(shù)控機床發(fā)展歷史數(shù)控機床誕生的年代為1952年，1948年美國帕森斯公司在研制加工直升飛機葉片輪廓檢驗用樣板的機床時，提出了應用電子計算機控制機床來加工樣板曲線的設想。受美國空軍委托，帕森斯公司與麻省理工學院伺服機構(gòu)研究所合作進行研制工作。1952年試制成功世界上第一臺三坐標立式數(shù)控銑床。后來，又經(jīng)過改進并開展自動編程技術的研究，于1955年進入實用階段。（德國1956年；日本1958年；中國1958年）。世界上第一臺加工中心誕生于1958年，由美國卡尼。特雷克（Kearney&Trecker）公司制造。美、德、日三國是當今世上在數(shù)控機床科研、設計、制造和使用上，技術最先進、經(jīng)驗最多的國家德國和瑞士的機床精度最高。德國的水平最高，日本的產(chǎn)值最大。美國的機床業(yè)一般。一、數(shù)控機床概述什么是數(shù)控：數(shù)字程序控制簡稱數(shù)控NC，通常用數(shù)控指令控制機械運動。什么是數(shù)控機床：采用數(shù)控技術的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。數(shù)字控制機床是用數(shù)字代碼形式的信息（程序指令），控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，簡稱數(shù)控機床。

什么是加工中心：一般認為具備快速換刀機構(gòu)的數(shù)控機床稱為加工中心。一、數(shù)控機床概述數(shù)控車床由數(shù)控系統(tǒng)和機床本體組成數(shù)控系統(tǒng)包括：計算機數(shù)控裝置、輸入輸出設備、PLC控制單元、各軸伺服控制單元、伺服驅(qū)動裝置、主軸編碼器、測量裝置、監(jiān)控器、輔助裝置、控制電路等組成。機床本體包括：床身、電動機、主軸箱、回轉(zhuǎn)刀架、進給傳動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、機床安全保護系統(tǒng)組成。一、數(shù)控機床概述數(shù)控車床結(jié)構(gòu)1、機床本體加工運動的實際部件，包括主運動部件（如主軸），進給運動部件（如進給絲杠、工作臺、刀架），冷卻、潤滑部件，夾緊、機械換刀手等輔助裝置2、輸入輸出設備輸入設備是將程序載體上的數(shù)控代碼變成相應的脈沖信號，傳入并存在數(shù)控裝置（如鍵盤、磁盤驅(qū)動器、串行接口等）輸出設備是通過顯示器為操作人員提供必要的信息（如顯示器、報警器等）因此，輸入輸出設備是人機進行信息交流，人機對話的必備設備一、數(shù)控機床概述3、計算機數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，接受輸入裝置的信息，經(jīng)過控制軟件的處理，將指令輸給伺服系統(tǒng)，控制機床運動部件按加工程序指令運動。4、伺服系統(tǒng)它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分，把來自機床數(shù)控系統(tǒng)的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床移動部件的運動。（如伺服電機、電主軸

絲杠等）5、可編程控制器（PLC）及電器控制裝置與CNC裝置協(xié)調(diào)配合來共同完成機床的控制，接受CNC的信息，并轉(zhuǎn)換成控制信號，控制機床動作6、檢測反饋裝置對機床的運動速度、方向、位移量及加工狀態(tài)加以檢測，把結(jié)果反饋給數(shù)控裝置。分為半閉環(huán)和閉環(huán)兩種。（如光電編碼器、光柵尺等）二、數(shù)控機床發(fā)展趨勢

1、向運動高速化、高精度化發(fā)展電主軸、直線電機技術日益成熟，數(shù)控機床高速化進程越來越快，主軸轉(zhuǎn)速目前已達到4萬轉(zhuǎn)/分鐘以上，短短幾年就翻了一番?？焖倌壳耙堰_到48～90M/分鐘，是過去的幾倍，線性（磁懸?。╇姍C的使用，是提高速度和精度的一個重要途徑。線性電機驅(qū)動傳輸部分沒有絲杠和螺母，沒有聯(lián)軸器等傳動因素，沒有因絲杠造成彎曲振動和反彈，工作性能比原來提高了3倍以上。2、向多品種、高柔性化發(fā)展向多品種、高柔性發(fā)展針對不同零件，特別是適應汽車等行業(yè)需求，不同檔次、不同層次的數(shù)控機床產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，既有單機數(shù)控，又有以下不同品種：FMC<柔性制造單元>＝CNC<數(shù)控機床>＋自動上下料。FMS<柔性制造系統(tǒng)>＝CNC<數(shù)控機床>＋自動上下料＋物流管理。FA<工廠自動化>＝FMS＋計算機控制的生產(chǎn)管理。柔性加工島：由不同的形式的數(shù)控機床和其他工作站松散地鏈接起來，形成一個柔性加工區(qū)域，以方便盡可能完整地加工同類零件。二、數(shù)控機床發(fā)展趨勢3、向高自動化發(fā)展在全部加工過程中盡量減少人的介入而自動完成規(guī)定的任務，包括物料流和信息流的自動化(如自動化工廠）4、向高可靠性、長時間無故障化發(fā)展由于數(shù)控機床配置的數(shù)控系統(tǒng)都采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，因此故障率大大降低，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)平均無故障為120個月，月故障率為0.008%，數(shù)控機床可以實現(xiàn)連續(xù)5000小時自動運行。5、向智能化發(fā)展1）自適用控制技術2）專家系統(tǒng)技術3）故障診斷技術6、向網(wǎng)絡化發(fā)展通訊技術的應用，使現(xiàn)代數(shù)控機床自動化程度進一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡等手段對機床進行遠程程序修改、故障診斷，對其運行狀態(tài)進行監(jiān)控，實現(xiàn)了數(shù)控加工全過程網(wǎng)絡控制。三、數(shù)控機床種類1、按刀具與工件的相對運動軌跡分類（一）點位控制數(shù)控機床

（二）直線控制數(shù)控機床（三）輪廓控制數(shù)控機床三、數(shù)控機床種類

2、按伺服系統(tǒng)類型分類（一）開環(huán)控制數(shù)控機床

（二）閉環(huán)控制數(shù)控機床（三）半閉環(huán)控制數(shù)控機床三、數(shù)控機床種類

3、按加工方式分類（一）金屬切削類數(shù)控機床有：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床和加工中心（二）金屬成型類數(shù)控機床有：數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機、數(shù)控壓力機等。（三）特種加工類數(shù)控機床有：數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控線切割機床、數(shù)控激光切割機等。（四）其他類數(shù)控機床有：數(shù)控火焰切割機、數(shù)控三坐標測量機等。三、數(shù)控機床種類4、按加工工藝分類（一）數(shù)控機床有：車、銑、鉆、鏜、磨等。（二）加工中心。5、按加工精度分類（一）高檔數(shù)控機床。（納米級機床達到0．005～0．01μm，最小分辨率為1nm（0．000001mm）（二）生產(chǎn)型數(shù)控機床。（三）普及生產(chǎn)型數(shù)控機床。三、數(shù)控機床種類6、按聯(lián)動軸數(shù)分類（一）兩軸控制。（二）兩軸半控制（兩個軸連續(xù)控制，第三軸是點位或直線控制）。（三）多軸控制。包括三軸控制、四軸控制、五

軸控制、虛擬軸控制。結(jié)束語當今數(shù)控技術已進入新的發(fā)展時期，數(shù)控機床新結(jié)構(gòu)新品種不斷出現(xiàn)。在汽車、航空航天、模具、醫(yī)療器械、復合材料等加工領域中，新材料、新的加工方法、新的加工理念不斷出現(xiàn)，推動和豐富了傳統(tǒng)加工理論。研究數(shù)控技術，跟蹤世界數(shù)控技術發(fā)展潮流，不斷提高數(shù)控技術水平，是擺在我們面前一項重要任務。讓我們共同努力，用創(chuàng)新的理念，反復實踐，不斷探討，在較短時間內(nèi)，使我國數(shù)控技術趕上世界先進水平。讓數(shù)控技術為現(xiàn)代化建設發(fā)揮更大作用。一、數(shù)控機床概述輸入輸出設備機床本體機床本體機床本體機床本體數(shù)控車床結(jié)構(gòu)返回一、數(shù)控機床概述數(shù)控裝置返回交流伺服電機返回電主軸返回滾珠絲杠返回高速主軸單元返回可編程控制器（PLC）及電器控制裝置返回

進給傳動系統(tǒng)包括：伺服驅(qū)動單元、伺服電機、滾珠絲杠副、位置檢測裝置。返回測量裝置-主軸光電編碼器：檢測主軸的轉(zhuǎn)數(shù)；檢測電機轉(zhuǎn)角的光電編碼器

：用以計算、定位工作臺的位置。

返回位置檢測裝置---光柵尺返回電主軸返回直線（磁懸?。╇姍C返回自動化工廠自動化工廠自動化工廠返回（一）點位控制數(shù)控機床返回（二）直線控制數(shù)控機床直線控制數(shù)控機床，一般只有與軸平行運動功能的數(shù)控機床，稱為直線控制數(shù)控機床。直線控制系統(tǒng)主要用于工件搬運裝置和相對簡單加工機床的控制。返回（三）輪廓控制數(shù)控機床返回（一）開環(huán)控制系統(tǒng)示意圖返回（二）閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖返回（三）半閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖返回數(shù)控車床圖片數(shù)控車床返回立式數(shù)控銑床圖