數(shù)控機(jī)床簡介

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

從1952年世界上第一臺數(shù)控機(jī)床誕生以來，短短半世紀(jì)有了迅猛發(fā)展。當(dāng)今世界各國都把數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)和應(yīng)用水平，作為工業(yè)現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志。我國從1958年開始研制數(shù)控機(jī)床，短短幾十年，在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)、先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，數(shù)控應(yīng)用技術(shù)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(shù)開發(fā)、應(yīng)用人才。先進(jìn)制造技術(shù)的核心是數(shù)控技術(shù)，數(shù)控技術(shù)及裝備水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。制造領(lǐng)域的競爭集中表現(xiàn)為數(shù)控技術(shù)的競爭。當(dāng)前數(shù)控技術(shù)正朝著高速、高精、高效、多軸、高可靠性和復(fù)合方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)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(jī)床進(jìn)入了空前時期。

一、數(shù)控機(jī)床概述數(shù)控機(jī)床發(fā)展歷史數(shù)控機(jī)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(jī)葉片輪廓檢驗(yàn)用樣板的機(jī)床時，提出了應(yīng)用電子計算機(jī)控制機(jī)床來加工樣板曲線的設(shè)想。受美國空軍委托，帕森斯公司與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究所合作進(jìn)行研制工作。1952年試制成功世界上第一臺三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。后來，又經(jīng)過改進(jìn)并開展自動編程技術(shù)的研究，于1955年進(jìn)入實(shí)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(dāng)今世上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計、制造和使用上，技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最多的國家德國和瑞士的機(jī)床精度最高。德國的水平最高，日本的產(chǎn)值最大。美國的機(jī)床業(yè)一般。一、數(shù)控機(jī)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(jī)械運(yùn)動。什么是數(shù)控機(jī)床：采用數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。數(shù)字控制機(jī)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(yùn)動速度和軌跡進(jìn)行自動加工的機(jī)床，簡稱數(shù)控機(jī)床。

什么是加工中心：一般認(rèn)為具備快速換刀機(jī)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床稱為加工中心。一、數(shù)控機(jī)床概述數(shù)控車床由數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體組成數(shù)控系統(tǒng)包括：計算機(jī)數(shù)控裝置、輸入輸出設(shè)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(jī)床本體包括：床身、電動機(jī)、主軸箱、回轉(zhuǎn)刀架、進(jìn)給傳動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、機(jī)床安全保護(hù)系統(tǒng)組成。一、數(shù)控機(jī)床概述數(shù)控車床結(jié)構(gòu)1、機(jī)床本體加工運(yùn)動的實(shí)際部件，包括主運(yùn)動部件（如主軸），進(jìn)給運(yùn)動部件（如進(jìn)給絲杠、工作臺、刀架），冷卻、潤滑部件，夾緊、機(jī)械換刀手等輔助裝置2、輸入輸出設(shè)備輸入設(shè)備是將程序載體上的數(shù)控代碼變成相應(yīng)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(shè)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(shè)備是人機(jī)進(jìn)行信息交流，人機(jī)對話的必備設(shè)備一、數(shù)控機(jī)床概述3、計算機(jī)數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)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(jī)床運(yùn)動部件按加工程序指令運(yùn)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(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動部件的運(yùn)動。（如伺服電機(jī)、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(jī)床的控制，接受CNC的信息，并轉(zhuǎn)換成控制信號，控制機(jī)床動作6、檢測反饋裝置對機(jī)床的運(yùn)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(jī)床發(fā)展趨勢

1、向運(yùn)動高速化、高精度化發(fā)展電主軸、直線電機(jī)技術(shù)日益成熟，數(shù)控機(jī)床高速化進(jìn)程越來越快，主軸轉(zhuǎn)速目前已達(dá)到4萬轉(zhuǎn)/分鐘以上，短短幾年就翻了一番。快速目前已達(dá)到48～90M/分鐘，是過去的幾倍，線性（磁懸?。╇姍C(jī)的使用，是提高速度和精度的一個重要途徑。線性電機(jī)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(yīng)汽車等行業(yè)需求，不同檔次、不同層次的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，既有單機(jī)數(shù)控，又有以下不同品種：FMC<柔性制造單元>＝CNC<數(shù)控機(jī)床>＋自動上下料。FMS<柔性制造系統(tǒng)>＝CNC<數(shù)控機(jī)床>＋自動上下料＋物流管理。FA<工廠自動化>＝FMS＋計算機(jī)控制的生產(chǎn)管理。柔性加工島：由不同的形式的數(shù)控機(jī)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(jī)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(wù)，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(jī)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(jī)床可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)5000小時自動運(yùn)行。5、向智能化發(fā)展1）自適用控制技術(shù)2）專家系統(tǒng)技術(shù)3）故障診斷技術(shù)6、向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展通訊技術(shù)的應(yīng)用，使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床自動化程度進(jìn)一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)等手段對機(jī)床進(jìn)行遠(yuǎn)程程序修改、故障診斷，對其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控加工全過程網(wǎng)絡(luò)控制。三、數(shù)控機(jī)床種類1、按刀具與工件的相對運(yùn)動軌跡分類（一）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床

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

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

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

3、按加工方式分類（一）金屬切削類數(shù)控機(jī)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(jī)床有：數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控壓力機(jī)等。（三）特種加工類數(shù)控機(jī)床有：數(shù)控電火花加工機(jī)床、數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控激光切割機(jī)等。（四）其他類數(shù)控機(jī)床有：數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)等。三、數(shù)控機(jī)床種類4、按加工工藝分類（一）數(shù)控機(jī)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(jī)床。（納米級機(jī)床達(dá)到0．005～0．01μm，最小分辨率為1nm（0．000001mm）（二）生產(chǎn)型數(shù)控機(jī)床。（三）普及生產(chǎn)型數(shù)控機(jī)床。三、數(shù)控機(jī)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(diǎn)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(dāng)今數(shù)控技術(shù)已進(jìn)入新的發(fā)展時期，數(shù)控機(jī)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(fù)合材料等加工領(lǐng)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(shù)，跟蹤世界數(shù)控技術(shù)發(fā)展潮流，不斷提高數(shù)控技術(shù)水平，是擺在我們面前一項重要任務(wù)。讓我們共同努力，用創(chuàng)新的理念，反復(fù)實(shí)踐，不斷探討，在較短時間內(nèi)，使我國數(shù)控技術(shù)趕上世界先進(jìn)水平。讓數(shù)控技術(shù)為現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)揮更大作用。一、數(shù)控機(jī)床概述輸入輸出設(shè)備機(jī)床本體機(jī)床本體機(jī)床本體機(jī)床本體數(shù)控車床結(jié)構(gòu)返回一、數(shù)控機(jī)床概述數(shù)控裝置返回交流伺服電機(jī)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(jìn)給傳動系統(tǒng)包括：伺服驅(qū)動單元、伺服電機(jī)、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(jī)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（磁懸浮）電機(jī)返回自動化工廠自動化工廠自動化工廠返回（一）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床返回（二）直線控制數(shù)控機(jī)床直線控制數(shù)控機(jī)床，一般只有與軸平行運(yùn)動功能的數(shù)控機(jī)床，稱為直線控制數(shù)控機(jī)床。直線控制系統(tǒng)主要用于工件搬運(yùn)裝置和相對簡單加工機(jī)床的控制。返回（三）輪廓控制數(shù)控機(jī)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