第1章 機床概論

第1章機床概論1.1金屬切削機床

1.2機床的運動與傳動1.3數(shù)控加工技術(shù)與設備概述1.1金屬切削機床1.1.1金屬切削機床及其地位和作用1.1.2金屬切削機床發(fā)展概況1.1.3金屬切削機床的分類與編號1.1.1金屬切削機床及其地位和作用金屬切削機床簡稱機床，它是利用刀具對金屬毛坯進行切削來加工機械零件的一種工作機械。它是制造機器的機器，稱為“工作母機”或“工具機”。在現(xiàn)代化機械制造工業(yè)中，金屬切削機床是加工機器零件的主要設備。在一般的機械制造中，機床所負擔的加工工作量，約占機器制造總工作量的40％～60％，它的技術(shù)性能高低直接影響到機械產(chǎn)品的質(zhì)量和制造經(jīng)濟性。機械制造工業(yè)是制造各種機械設備及工具的工業(yè)部門，擔負著為國民經(jīng)濟中各部門提供現(xiàn)代化技術(shù)設備及裝備的重要任務。一個國家要實現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科學技術(shù)現(xiàn)代化，必須具有強大的機械制造業(yè)，而機床工業(yè)則是為機械制造業(yè)提供各種制造設備的“裝備部”，是機械制造業(yè)的后盾。因此，機床工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要地位，是整個國民經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力，也是衡量一個國家經(jīng)濟實力的標志之一。1.1.2金屬切削機床發(fā)展概況金屬切削機床的出現(xiàn)，推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，而工業(yè)的發(fā)展及不斷涌現(xiàn)的科學技術(shù)成果又使機床工業(yè)本身得以不斷發(fā)展。早在18世紀中葉，就出現(xiàn)了現(xiàn)代機床的雛形。早期的機床采用蒸汽機當動力，加工精度不高，如最早的汽缸鏜床的加工精度約為1mm左右。自從1952年第—臺數(shù)控機床問世到現(xiàn)在的50多年中，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展非常迅速，幾乎所有品種的機床都實現(xiàn)了數(shù)控化。數(shù)控機床是一種用計算機組成的計算裝置控制的、高效的自動化機床，它綜合應用了機械制造技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密測量技術(shù)、液壓傳動和機床結(jié)構(gòu)等方面的最新成就，從而形成了巨大的生產(chǎn)力，導致制造業(yè)發(fā)生了根本性的變化。數(shù)控技術(shù)已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎。數(shù)控技術(shù)水平的高低，數(shù)控機床擁有量的多少已成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志。如今，數(shù)控機床也已成為組成現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)設計(CAD)、制造(CAM)、檢驗(CAT)與生產(chǎn)管理等全部生產(chǎn)過程自動化的基本沒備。1.1.3金屬切削機床的分類與編號按照機床的加工方式，使用的刀具及其用途，將機床分為11類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工、銑床、刨插床、拉床、鋸床及其它機床等。按照工藝范圍的寬窄（萬能程度），機床可分為：通用機床、專門化機床、專用機床。通用機床的加工范圍較廣，可加工多種零件的不同工序。常見的有臥式車床、萬能升降臺銑床、臥式銑鏜機床等。專門化機床用于加工不同尺寸的一類或幾類零件的某一道（或幾道）特定工序，如曲軸車床、凸輪軸車床、精密絲杠車床等。專用機床是為某一特定零件的特定工序所設計的，其工藝范圍最窄。如加工機床主軸箱的專用鏜床、加工車床導軌的專用磨床等。各種組合機床也屬于專用機床。按照加工精度不同，可分為：普通精度級、精密級和高精密級三種精度等級的機床。按照自動化程度的不同，可分為：手動、機動、半自動和自動機床。按照機床的質(zhì)量和尺寸不同，可分為：儀表機床、中型機床、大型機床(質(zhì)量達到：10t)、重型機床(質(zhì)量在30t以上)、超重型機床(質(zhì)量在100t以上)。1．機床的分類

機床型號是機床產(chǎn)品的代號，用以簡明地表示機床的類型、主要技術(shù)參數(shù)、性能和結(jié)構(gòu)特點等。我國的機床型號現(xiàn)在是按1997年頒布的標準GB/T16768-1997《金屬機械機床型號編制方法》編制的。（1）型號表示方法通用機床的型號由基本部分和輔助部分組成?；静糠纸y(tǒng)一管理，輔助部分由生產(chǎn)廠家自定。型號的構(gòu)成如下：2．機床型號的編制方法其中：1)有“()”的代號或數(shù)字，當無內(nèi)容時則不表示，若有內(nèi)容則不帶括號；2)有“○”符號者，為大寫的漢語拼音字母；3)有“△”符號者，為阿拉伯數(shù)字；4)有“◎”符號者，為大寫的漢語拼音字母，或阿拉伯數(shù)字，或兩者兼有之。（2）機床類、組、系的劃分及其代號為了便于區(qū)別、管理和使用機床，在國家制訂的機床型號編制方法中，機床的類代號，用大寫的漢語拼音字母表示。機床類別代號見表1-1。表1-1普通機床類別代號

類別車床鉆床鏜床磨床齒輪加工機床螺紋加工機床特種加工機床銑床刨插床拉床鋸床其它機床代號CZTM2M3MYSDXBLGQ讀音車鉆鏜磨二磨三磨牙絲電銑刨拉割其它每類機床劃分為10個組，每個組又劃分為10個系(系列)。在同類機床中，主要布局和使用范圍基本相同的機床，即為同一組；在同一組機床中，其主參數(shù)相同，主要結(jié)構(gòu)及布局形式相同的機床為同一系。機床的組、系代號用兩位阿拉伯數(shù)字表示，位于類代號和通用特性代號、結(jié)構(gòu)特性代號之后；機床的系，用一位阿拉伯數(shù)字表示，位于組代號之后。各類機床組的代號及劃分見表1-2。表1-2金屬切削機床類、組劃分表

組別類別組類0123456789車床C儀表車床單軸自動車床多軸自動、半自動車床回輪、轉(zhuǎn)塔車床曲軸及凸輪軸車床立式車床落地及臥式車床仿形及多刀車床輪、軸、輥、錠及鏟齒車床其它車床鉆床Z

坐標鏜鉆床深孔鉆床搖臂鉆床臺式鉆床立式鉆床臥式鉆床銑鉆床中心孔鉆床其它鉆床鏜床T

深孔鏜床

坐標鏜床立式鏜床臥式銑鏜床精鏜床汽車、拖拉機修理用鏜床其它鏜床磨

床M儀表磨床外圓磨床內(nèi)圓磨床砂輪機坐標磨床導軌磨床刀具刃磨床平面及端面磨床曲軸、凸輪軸、花鍵軸及軋輥磨床工具磨床2M

超精機內(nèi)圓珩磨機外圓及其它珩磨機拋光機砂帶拋光及磨削機床刀具刃磨及研磨機床可轉(zhuǎn)位刀片磨削機床研磨機其它磨床3M

球軸承套圈溝磨床滾子軸承套圈滾道磨床軸承套圈超精機

葉片磨削機床滾子加工機床鋼球加工機床氣門、活塞及活塞環(huán)磨削機床汽車、拖拉機修磨機床齒輪加工機床Y儀表齒輪加工機

錐齒輪加工機滾齒機及銑齒機剃齒及珩齒機插齒機花鍵軸銑床齒輪磨齒機其它齒輪加工機齒輪倒角及檢查機螺紋加工機床S

套絲機攻絲機

螺紋銑床螺紋磨床螺紋車床銑床X儀表銑床懸臂及滑枕銑龍門銑床平面銑床仿形銑床立式升降臺銑床臥式升降臺銑床床身銑床工具銑床其它銑床刨插床B

懸臂刨床龍門刨床

插床牛頭刨床

邊緣及模具刨床其它刨床拉床L

側(cè)拉床臥式外拉床連續(xù)拉床立式內(nèi)拉床臥式內(nèi)拉床立式外拉床鍵槽、軸瓦及螺紋拉床其它拉床鋸床G

砂輪片鋸床

臥式帶鋸床立式帶鋸床圓鋸床弓鋸床銼鋸床

其它機床Q其它儀表機床管子加工機床木螺釘加工機

刻線機切斷機多功能機床

(3)通用特性代號、結(jié)構(gòu)特性別號通用特性代號有統(tǒng)一的固定含義，它在各類機床型號中所表示的意義相同。當某類機床除有普通形式外，還有某種通用特性，則在類代號之后加通用特性代號予以區(qū)分。通用特性代號見表1-3。表1-3通用特性代號對主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)、性能不同的機床，在型號中加結(jié)構(gòu)特性代號予以區(qū)分。它在型號中沒有統(tǒng)一的含義。結(jié)構(gòu)特性代號用漢語拼音字母表示，排在類代號之后。當型號中有通用特性代號時應排在通用特性代號之后。通用特性高精度精密自動半自動數(shù)控加工中心（自動換刀）仿形輕型加重型簡式柔性加工單元數(shù)顯高速代號GMZBKHFQCJRXS讀音高密自半控換仿輕重簡柔顯速(4)主參數(shù)、主軸數(shù)和第二主參數(shù)的表示方法機床主參數(shù)代表機床規(guī)格大小，用折算值表示，位于系代號之后。當折算數(shù)值大于1時，取整數(shù)，前面不加“0”，當折算數(shù)值小于1時，則以主參數(shù)值表示，并在前面加“0”。某些通用機床，當其無法用一個主參數(shù)表示時，則在型號中用設計順序號表示。機床的主軸數(shù)應以實際數(shù)值列入型號，置于主參數(shù)之后，用乘號“×”分開。主軸數(shù)是必須表示的。第二主參數(shù)(多軸機床的主軸數(shù)除外)一般不予表示，當機床的最大工件長度、最大切削長度、工作臺面長度、最大跨距等以長度單位表示的第二主頃數(shù)的變化，將引起機床結(jié)構(gòu)、性能發(fā)生較大變化時，為了區(qū)分，可將第二主參數(shù)列入型號的后部，并用分開，讀作“乘”。凡屬長度（包括跨距、行程等）的，采用“1/100”的折算系數(shù)；凡屬直徑、深度、寬度的，則采用“1/10”的折算系數(shù)；如以厚度、模數(shù)作為第二主參數(shù)的則以實際數(shù)值列入型號。(5)機床的重大改進順序號當機床的結(jié)構(gòu)、性能有更高的要求，須按新產(chǎn)品重新設計、試制和鑒定時，按照改進的先后順序用漢語拼音字母A、B、C…加在基本部分的尾部，以區(qū)別原機床型號。

(7)企業(yè)代號及其表示方法企業(yè)代號包括機床生產(chǎn)廠家及機床研究所單位代號，置于輔助部分尾部，用“／”分開。若輔助部分僅有企業(yè)代號時，可不加“／”。通用機床型號實例：例一北京機床研究所生產(chǎn)的精密臥式加工中心，其型號為：THM6365／JCS。例二沈陽第二機床廠生產(chǎn)的最大鉆孔直徑為40mm，最大跨距為1600mm的搖臂鉆床，其型號為：Z3040／S2。例三某機床廠生產(chǎn)的經(jīng)第一次改進的精密磨床，其工作臺寬度為320mm，其型號為：MM7132A。例四濟南第一機床廠生產(chǎn)的最大車削直徑為250mm精密臥式車床，其型號為：CM6125/J1。例五蘇州三光機床廠生產(chǎn)的工作臺橫向行程為200mm，快速走絲的數(shù)控電火花線切割機床其型號為：DK7720除了主參數(shù)和第二主參數(shù)外，還有一些反映機床性能的技術(shù)參數(shù)。這些技術(shù)參數(shù)主要包括尺寸參數(shù)，運動參數(shù)及動力參數(shù)：尺寸參數(shù)反映了機床能加工零件的尺寸范圍以及與附具的聯(lián)系尺寸，例如臥式車床的頂尖距、主軸內(nèi)孔錐度，搖臂鉆床的搖臂升降距離、主軸行程等。運動參數(shù)反映了機床執(zhí)行件的運動速度，如主軸的轉(zhuǎn)速范圍、刀架或工作臺的進給量范圍等，動力參數(shù)多指電動機功率、某些機床的主軸最大允許扭矩等。了解機床的主要技術(shù)參數(shù)，對于正確使用和合理選用機床具有重大意義。例如根據(jù)工藝要求，確定切削用量后，就應按照機床所能提供的功率及運動參數(shù)，選擇合適的機型。又如在計夾具時，應充分考慮機床的尺寸參數(shù)，以免夾具不能正確安裝或發(fā)生運動干涉。機床的各種主要技術(shù)參數(shù)，可從機床說明書中查出。3．金屬切削機床的主要技術(shù)參數(shù)1.2機床的運動與傳動1.2.1機床運動1.2.2機床的傳動1.2.3傳動系統(tǒng)圖機床的運動就是使刀具按一定規(guī)律切除毛坯上多余金屬,而獲得具有一定幾何形狀、尺寸精度、位置精度和表面質(zhì)量的工件的一系列運動。1.2.1機床運動機床的運動按其功用不同可分為表面成形運動和輔助運動。下面以車削加工中的運動為例,介紹機床的運動,如圖1-1所示。圖1-1表面成形運動簡圖1．表面成形運動表面成形運動是直接參與切削過程，從而在工件上形成工件表面的刀具與工件間的相對運動。表面成形運動的形式和數(shù)量，決定了被加工表面的形狀、所采用的加工方法和刀具的結(jié)構(gòu)。表面成形運動可分為機床的主運動和機床的進給運動。機床的主運動是實現(xiàn)切削的主要運動。它的特點是速度較高及消耗的動力較多。主運動常常是回轉(zhuǎn)運動，可以是工件回轉(zhuǎn)(如車床的主運動)，也可是刀具回轉(zhuǎn)(如鉆床、銑床、鏜床等的主運動)，常以n(r／min)表示。主運動也有是直線運動的(如刨床、拉床等機床的主運動)。機床的進給運動是實現(xiàn)切削的進給運動。它的特點是速度較低及消耗的動力較少。進給運動可由刀具完成(如圖示刀具的進給運動)，也可由工件完成(如銑床、鏜床和磨床等的進給運動)；可以是連續(xù)的(如車床的進給運動)，也可是間歇的(如刨床的進給運動)；可以是一個(如車削外圓柱表面時)，也可有幾個(如滾齒時)。個別情況沒有進給運動(如拉削時)。2．輔助運動機床的輔助運動是指機床上除表面成形運動以外，機床上其他所需的運動。其作用是實現(xiàn)機床的各種輔助動作。從現(xiàn)代機床控制角度來看機床運動，機床運動同樣可分為主運動、進給運動和輔助運動三大類。主運動同前面的定義一樣。而進給運動則可定義為是機床主機上除主運動以外的刀具移動、工件移動和工件轉(zhuǎn)動等有關(guān)刀具和工件的機床運動。輔助運動是除主運動和進給運動以外的機床上所有的其它運動(如主軸變速、自動換刀、工件自動夾緊和工件自動交換等運動)。3．金屬切削加工金屬切削加工是用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料層切去成為切屑，使工件獲得相應的幾何形狀、尺寸和表面質(zhì)量的加工方法。任何切削加工都必須具備三個基本條件：切削工具(常稱為刀具)、工件和切削運動。切削運動是刀具與工件之間的相對運動，它由形成切削力的主運動、保證切削連續(xù)進行的進給運動組成。主運動和進給運動之間有準確的比例關(guān)系形成的合成運動稱為合成切削運動(如車削螺紋時的兩個運動)。1.2.2機床的傳動1．機床的基本組成為獲得加工過程中所必需的各種運動，機床應具備三個基本部分：1)執(zhí)行件執(zhí)行件是執(zhí)行運動的部件，如主軸、刀架、工作臺等。其任務是帶動工件和刀具完成旋轉(zhuǎn)和直線運動，并保證準確的運動軌跡。2)動力源動力源是為執(zhí)行件提供運動和動力的裝置，有交流異步電動機、直流電動機、步進電動機等各種電動機?？梢詭讉€運動共用一個動力源，也可每個運動單獨使用一個動力源。3)傳動裝置傳動裝置是傳遞運動和動力的裝置：。通過它把動力源的動力傳遞給執(zhí)行件和把一個執(zhí)行件的運動傳遞給另一個執(zhí)行件，并使有關(guān)執(zhí)行件之間保持某種確定的運動關(guān)系。傳動裝置還可以變換運動性質(zhì)、方向和速度。機床的傳動裝置有機械、液壓、電氣、氣壓等多種形式。

2．機床的傳動鏈和傳動原理圖在機床上，為了得到所需的運動，需要通過一系列的傳動件把執(zhí)行件和動力源，或者把執(zhí)行件和執(zhí)行件連接起來，這種連接稱為傳動聯(lián)系。構(gòu)成一個傳動聯(lián)系的按一定規(guī)律排列的一系列傳動件，稱為傳動鏈。一條傳動鏈由該鏈的兩端件及兩端件之間的一系列傳動機構(gòu)所構(gòu)成。傳動鏈中通常包含兩類傳動機構(gòu)：一類是傳動比和傳動方向固定不變的傳動機構(gòu)，如定比齒輪副、蝸桿蝸輪副、絲杠和螺母副，稱為定比傳動機構(gòu)；另一類是根據(jù)加工要求可以變化傳動比和傳動方向的傳動機構(gòu)，如滑移齒輪變速機構(gòu)、變向機構(gòu)等。根據(jù)傳動聯(lián)系的性質(zhì)不同，傳動鏈(運動鏈)還可分為內(nèi)、外聯(lián)系兩種。1)內(nèi)聯(lián)系傳動鏈內(nèi)聯(lián)系傳動鏈用來連接有嚴格運動關(guān)系的兩執(zhí)行件，以獲得準確的加工表面形狀及較高的加工精度。例如在臥式車床上用螺紋車刀車螺紋時，聯(lián)系主軸和刀架之間的螺紋傳動鏈，就是一條傳動比有嚴格要求的內(nèi)聯(lián)系傳動鏈，它能保證并得到螺紋所需的螺距。2)外聯(lián)系傳動鏈它是聯(lián)系動力源和機床執(zhí)行件之間的傳動鏈，使執(zhí)行件得到運動，而且能改變運動的速度和方向，但不要求動力源和執(zhí)行件之間有嚴格的傳動比關(guān)系。如車床主運動鏈的傳動比只影響切削速度而不影響表面形狀的形成，即使在車削螺紋時，主軸轉(zhuǎn)速的大小只影響車削螺紋速度的快慢，而對螺紋表面的形成并無影響。通常，機床有幾種運動，就相應有幾條傳動鏈，例如，臥式車床需要有主運動、縱向機動進給運動、橫向機動進給運動及車螺紋運動，相應就有主運動傳動鏈、縱向進給傳動鏈，橫向進給傳動鏈及車螺紋傳動鏈等。實現(xiàn)一臺機床所有運動的傳動鏈就組成了該機床的傳動系統(tǒng)。1.2.3傳動系統(tǒng)圖傳動系統(tǒng)圖用規(guī)定的簡單符號表示傳動系統(tǒng)中的各傳動元件，并按照運動傳遞順序，以展開圖形式繪在一個能反映機床外形及主要部件相互位置的投影面上。用以了解及分析機床運動源與執(zhí)行件或執(zhí)行件與執(zhí)行件之間的傳動聯(lián)系及傳動結(jié)構(gòu)的一種示意圖。圖1.2所示為一臺數(shù)控銑床的傳動系統(tǒng)圖。與傳動原理圖相比較，傳動原理圖僅表示機床形成某一表面所需的運動及傳動聯(lián)系，而傳動系統(tǒng)圖則表示了一臺機床所有的運動及其傳動聯(lián)系。另外，傳動系統(tǒng)圖中具體表示了各傳動鏈的傳動元件的結(jié)構(gòu)類型以及作調(diào)整計算所需的主要運動參數(shù)。在傳動系統(tǒng)圖中各傳動元件是按照運動傳遞的先后順序，以展開圖的形式畫出來的。傳動系統(tǒng)圖中通常還需注明齒輪的齒數(shù)(有時也注明其編號和模數(shù))、帶輪直徑、絲杠的導程和線數(shù)、電動機的轉(zhuǎn)速和功率、傳動軸的編號等。傳動軸編號，通常是從動力源(電動機等)開始，按運動傳遞順序，順次地用羅馬數(shù)字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ…表示。在閱讀傳動系統(tǒng)圖時，首先要了解該機床所具有的執(zhí)行件及其運動方式，以及執(zhí)行件之間是否要保持傳動聯(lián)系，然后分析從運動源至執(zhí)行件或執(zhí)行件至執(zhí)行件之間的傳動順序、傳動結(jié)構(gòu)及傳動關(guān)系。以下對圖1-3所示傳動系統(tǒng)圖進行分析。該銑床具有兩個執(zhí)行件，即主軸和工作臺。機床工作時，主軸旋轉(zhuǎn)作主運動，工作臺作往復直線移動。(1)主運動XK5040A型數(shù)控銑床的主運動由7．5kW/1450r／min的主電動機驅(qū)動，經(jīng)帶傳動到第Ⅰ軸,通過Ⅰ～Ⅱ軸間的三聯(lián)滑移齒輪變速組，Ⅱ一Ⅲ軸間的三聯(lián)滑移齒輪變速組，Ⅲ～Ⅳ軸間雙聯(lián)滑移齒輪變速組傳至Ⅳ軸，再經(jīng)Ⅳ～Ⅴ軸間的一對錐齒輪圖1.2數(shù)控銑床傳動系統(tǒng)圖副及Ⅴ～Ⅵ上的一對圓柱齒輪傳至主軸Ⅵ，使主軸獲得18級轉(zhuǎn)速。由電動機至主軸間的傳動聯(lián)系，可簡明地用傳動路線表達式表示如下：(2)進給運動進給運動有工作臺縱向、橫向和垂向三個方向的運動。1)縱向、橫向進給運動，由FB-15直流伺服電動機驅(qū)動，經(jīng)圓柱齒輪傳動帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，通過絲杠螺母機構(gòu)實現(xiàn)。2)垂直方向進給運動，由FB—25直流伺服電動機驅(qū)動，經(jīng)齒輪傳動帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動。實現(xiàn)垂向進給的伺服電動機帶制動器，當斷電時Z向剎緊，以防止升降臺因自重而下滑。1.3數(shù)控加工技術(shù)與設備概述1.3.1數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展1.3.2機床中有關(guān)數(shù)控的基本概念1.3.3數(shù)控機床的組成及其各部分功能1.3.4數(shù)控機床分類1.3.5數(shù)控機床的規(guī)格、性能和可靠性指標1.3.6數(shù)控機床的主要功能1.3.7數(shù)控機床的發(fā)展趨勢1.3.1數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展最早采用數(shù)字控制技術(shù)進行機械加工的思想，是在20世紀40年代提出的。當時美國北密執(zhí)安的一個小型飛機工業(yè)承包商帕森斯公司(ParsonsCorporation)在制造飛機框架及直升飛機葉片輪廓用樣板時，利用全數(shù)字電子計算機對葉片輪廓的加工路徑進行了數(shù)據(jù)處理，并考慮了刀具半徑對加工路徑的影響，使加工精度達到±0.0381mm(±0.0015英寸)。以當時的水平來看，是相當高的。1952年，美國麻省理工學院研制出一套試驗性數(shù)字控制系統(tǒng)，并把它裝在一臺立式銑床上，成功地實現(xiàn)了同時控制三軸的運動。這臺數(shù)控機床被大家稱為世界上第一臺數(shù)控機床，是數(shù)控機床的第一代。但是這臺機床畢竟是一臺試驗性的機床，到了1954年11月，在帕爾森斯專利基礎上，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機床由美國本迪克斯公司(BendixCooperation)生產(chǎn)出來。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)控機床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用，特別是加工中心(MC，MachiningCenter)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DNC，DirectNumericalControl)、柔性制造系統(tǒng)(FMS，F(xiàn)lexibleManufacturingSystem)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS，ComputerIntegratedManufacturingSystem)、智能制造系統(tǒng)(IMS，IntelligentManufacturingSystem)等的出現(xiàn)，使數(shù)控機床已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎，同時使人們對傳統(tǒng)的機床傳動及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機床以數(shù)字信息技術(shù)為基礎，集傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、成組技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、光機電技術(shù)等技術(shù)的最新成果而迅速發(fā)展和廣泛應用，使得普通機械加工設備逐漸被高效率、高精度的數(shù)控機床所取代，從而形成了巨大的生產(chǎn)力，導致機械制造業(yè)發(fā)生根本的變化。數(shù)控機床水平的高低和擁有量的多少，成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。1.3.2機床中有關(guān)數(shù)控的基本概念在加工設備中應用廣泛的數(shù)字控制(數(shù)控)技術(shù)，是一種采用計算機對機械加工過程中各種控制信息進行數(shù)字化運算、處理，并通過驅(qū)動單元對機械執(zhí)行構(gòu)件進行自動化控制的技術(shù)?，F(xiàn)在已有大量機械設備采用了數(shù)控技術(shù)，其中應用面最廣的就是數(shù)控加工設備(即數(shù)控機床)。下面介紹機床中的數(shù)字控制及數(shù)控技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)、計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)、開放式CNC系統(tǒng)和數(shù)控機床幾個概念的定義。1．數(shù)字控制(數(shù)控)及數(shù)控技術(shù)一般意義上的數(shù)字控制是指用數(shù)字化信息對過程進行的控制，是相對模擬控制而言的。機床中的數(shù)字控制專指用數(shù)字化信號對機床的工作過程進行的可編程自動控制，簡稱為數(shù)控(NC)。這種用數(shù)字化信息進行自動控制的技術(shù)就叫數(shù)控技術(shù)。2．數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)相關(guān)功能的軟硬件模塊的有機集成系統(tǒng)，是數(shù)控技術(shù)的載體。它能自動閱讀輸入載體上事先給定的程序，并將其譯碼，從而使機床按指令運動并加工零件。在其發(fā)展過程中有硬件數(shù)控系統(tǒng)和計算機數(shù)控系統(tǒng)兩類。早期的數(shù)控系統(tǒng)主要由數(shù)控裝置、主軸驅(qū)動及進給驅(qū)動裝置等部分組成，數(shù)字信息由數(shù)字邏輯電路來處理，數(shù)控系統(tǒng)的所有功能都由硬件實現(xiàn)，故又稱為硬件數(shù)控系統(tǒng)(NC系統(tǒng))。3．計算機數(shù)控系統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng)是以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)，由裝有數(shù)控系統(tǒng)程序的專用計算機、輸入輸出設備、可編程邏輯控制器(PLC)、存儲器、主軸驅(qū)動及進給驅(qū)動裝置等部分組成，習慣上又稱為CNC系統(tǒng)。由于計算機可完全由軟件來確定數(shù)字信息的處理過程，從而具有真正的“柔性”，并可處理各種復雜信息，所以CNC系統(tǒng)已基本取代硬件數(shù)控系統(tǒng)(NC系統(tǒng))。4．開放式CNC系統(tǒng)國際電子與電氣工程師協(xié)會提出的開放式CNC系統(tǒng)的定義是：一個開放式CNC系統(tǒng)，應保證使開發(fā)的應用軟件能在不同廠商提供的不同的軟硬件平臺上運行，且能與其他應用軟件系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。根據(jù)這一定義，開放式CNC系統(tǒng)至少有以下五個特征：(1)對使用者是開放的：可采用先進的圖形交互方式支持下的簡易編程方法，使得數(shù)控機床的操作更加容易。(2)對機床制造商是開放的：應允許機床制造商在開放式CNC系統(tǒng)軟件的基礎上開發(fā)專用的功能模塊及用戶操作界面。(3)對硬件的選擇是開放的：即一個開放式CNC系統(tǒng)應能在不同的硬件平臺上運行。(4)對主軸及進給驅(qū)動系統(tǒng)是開放的：即能控制不同廠商提供的主軸及進給驅(qū)動系統(tǒng)。(5)對數(shù)據(jù)傳輸及交換等是開放的。開放式CNC系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)未來發(fā)展的方向。5．數(shù)控機床數(shù)控機床是指應用數(shù)控技術(shù)對其加工過程進行自動控制的機床。國際信息處理聯(lián)盟第五技術(shù)委員會對數(shù)控機床做了如下定義：數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機床，該系統(tǒng)能邏輯地處理具有特定代碼或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。1.3.3數(shù)控機床的組成及其各部分功能1、數(shù)控機床工作原理利用