数控机床基础知识gfon

数控机床床基础知知识成 都 恩 西西 科 技 有有 限 公 司司第-章 概概 论第一节数数控机床床的基本本概念-、什么么是数控控机床数字控制制(nummeriicall coontrrol )是近代代发展起起来的一一种白动动控制技技术，是用数字字化信号号对机床床运动及及其加工工过程进进行控制制的一种种方法，简称为数控控(NCC丿。数控机床床，就是采用用了数控控技术的的机床，或者说是是装备了了数控系系统的机机床。国际信息息处理联联盟(IInteernaatioonall Feederratiion of Infformattionn Prroceessiing，即IF1P)第五技术委员会，对数控机床作了如下定义:数控机床床是一个个装有程程序控制制系统的的机床。该该系统能能够逻辑辑地处理理具有使使用号码码，或共他符符号编码码指令规规定的程程序。定义中所所指的那那种程序序控制系系统，就是所说说的数控控系统。数控系统统是一种种控制系系统，它自动阅阅读输人人载体上上事先给给定的数数宇值，并并将其泽泽码，从而使机机床动作作和加工工零件。数控系统统包括:数控装置置、可编编程序控控制器、主主轴驱动动及进给给驱动装装置等部部分。数控机床床是一种种高度机机电一体体化的产产品。二、数控控机床是是怎样加加工机械械零件的的金属切削削机床加加工零件件，是操作者者根据图图样的要要求，不断地改改变刀具具与工件件之间的的运动参数(位置、速速度等)，使刀具对对工件进进行切削削加工，最终得到到所需要要的合格格的零件件。数控机床床的加工工，是把刀具具与工件件的运动动坐标分分割成一一些最小小的单位位量，即最小位位移动量量，由数数控系统统按照零零件程序序的要求求，使坐标移移动若干干个最小小位移量量，从而来实实现刀具具与工件件的相对对运动，以完戍零零件的加加工。在数控加加工中，使数控机机床动作作的是数数控装置置给数控控机床传传递运动动命令的的脉冲群群，每一个脉脉冲对应应于机床床的单位位位移量量。在进行曲曲线加工工时，可以用一一个给定定的数学学函数来来模拟曲曲线段。根据给定定的数学学函数，如线性函函数、圆圆函数或或高次函函数，在在理想的的轨迹或轮轮廓上的的已知点点之间，进行数据据点的密密化，确定一些些中间点点的方法法，称之为插插补。按照规定定的直线线，给出两端端点间的的插补数数字信息息，并借此信信息控制制刀具的的运动，加工出理理想的曲曲面，称为直线线插补。而按照规规定的圆圆弧、其其它二次次曲线或或高次函函数，给给出两端端点间的的插补数数宇信息息，控制刀具具运动，加工出理理想的曲曲面，则称为圆圆弧补、二二次曲线线插步(如抛物线线插补)或高次函函数插补补(如螺旋线线插补)等。处理这些些插补的的算法，称之为插补补运算。数控装置置，也就是一一台能够够接受零零件图样样加工耍耍求的信信息，并按照一一定的数数学模型型进行插插补运算算并实时时地向各各坐标轴轴发出速速度控制制指令及及切削用用量的特特殊用途途的电子子计算机机。除了数控控装置以以外，为了使数数控机床床能够运运转，还需要有有一个有有足够的的功率，能快速晌晌应的驱驱动装置置。点位控制制和直线线控制一一般是单单轴或两两轴联动动，而连连续轨迹迹控制则则是两轴轴或两轴轴以上的的联动。当当然，数控机床床要实现现数控加加工，还必须有有能满足足和实现现上述加加工方式式要求的的机床主主机、刀刀具以及及其他一一整套辅辅助、配配套设备备。所以，只只要具备备了数控控装置、驱驱动装置置、机床床主机以以及相应应的配套套设备.就可以组组成一台台数控机机来完成各种种零件的的数控加加工。三、为什什么要发发展数控控机床近代大工工业生产产大量采采用了刚刚性自动动化。在在汽车工工业及轻轻工消费费品生产产方面，采用了大量量的组合机床床自动线线，生产流流水线;在标准件件(如螺钉，螺母及带带轮等)的生产中中则采用用凸轮控控制等用用于特殊殊加工的的专用机机床。这这类机床床，适合于于大批量量零件的的生产，但但由于建建立制造造过程较较难，所所以更换换产品及及修改生生产工艺艺需要较较长的时时间和比比较多的的费用。进人800年代以来来，由于市市场竞争争激烈，产产品更新新极为迅迅速，中中、小批批量零件件的生产产越来越越多。对对于一些些工业国国家来说说，中、小小批零件件的生产产几乎可可以占到到产品数数量的775%-80%。而且.随着航空空工业、汽汽车工业业以及轻轻工消费费品生产产的高速速增长，复复杂图形形的零件件越来越越多，精度要求求也越来来越高。这这就使得得传统的的刚性自自动化不不能满足足要求，而而柔性加加工的重重要性更更加突出出，可调的柔柔性自动动化也就就迅速地地发展起起来。数控机床床就是实实现柔性性自动化化最重要要的装备备，是发展柔柔性生产产的基础础。数控机床床的优点点:l)能完完成很多多普通机机床难以以完成，或或者根本本不能加加工的复复杂型面面的零件件加工。因因此，数数控机床床首先在在航空、航航天等领领域获得得应用。在在复杂型型面的摸摸具加工工中，在蜗轮叶叶片及螺螺旋桨的的加工中，也都得到到了广泛泛的应用用。2)采用用数控机机床，可以提高高零件的的加工精精度，稳稳定产品品的质量量。由于于数控机床是是按照预预定的程程序自动动加工，加工过程程不需要要人工干干顸。而而且加工工精度还还可以利利用软件件来进行行校正及及补偿。因因此，可可以获得得比机床床本身精精度还要要高的加加工精度度及重复复精度。3)可以以提高生生产率。采采用数控控机床比比普通机机床可提提高生产产效率卒卒25倍倍。尤其其对某些些复杂零零件的加加工，生生产效率率可提高高十几倍倍甚至几几十倍。4)可以以实现一一机多用用。一些些数控机机床，例如加工工中，车车削中心心等，都都可以自自动换刀刀。一次次装卡后后，几乎能完完成零件件的全部部加工部部位的加加工，可以替代代57台普通机机床。5)几乎乎不需要要专用的的工装卡卡具。采采用普通通的通用用工夹具具，只需更换换零件程程序，就可适应应不同品品种及尺尺寸规格格零件的的自动加加工。6)减少少了在制制品，从而加速速了流动动资金的的周转，提高经济济效益。7)大大大减轻了了工人的的劳动强强度。从以上可可以看出出，数控机床床不仅可可以节约约劳动力力，提高劳动动生产率率，而且可以以提高产产品质量量，对开发发新产品品和促进进老产品品的更新新换代、加加速流动动资金运运转和缩缩短交货货期，都起着很很大作用用。但是，数数控机床床的初期期投资及及维修技技术等费费用较高高，要求管管理及操操作人员员的素质质也较高高。合理理地选择择及使用用数控机机床，可可以降低低企业的的生产成成本和提提高企业业的经济济效益与与竞争能能力。综上所述述，对于单单件、中中小批量量生产;形状比较较复杂，精精度耍求求较高的的零件加加工;产品更新新频繁，生生产周期期要求短短的加工工，大都采采用数控控机床，可可以提高高产品质质量，降降低生产产成本，满足川川户的要要求，获获得很好好的经济济效益。第二节数数控机床床的构成成及分类类一、构成成数控机床床一般由由以下几几个部分分组成。1)主机机是数控控机床的的主体，包括床身身、立柱柱、主轴轴、进给给机构等等机械部部件。2)CNNC装置是数控控机床的的核心，包括硬件件(中央处处理单元元、I/O接口口、人机机交互界界面、输输入装置置等)以及相应应的控制制软件。3)驱动动装置是是数控机机床执行行机构的的驱动部部件，包括主主轴驱动单元、进进给驱动动单元、主主轴电机机及进给给电机等等。4)数控控机床的的铺助装装置指数数控机床床的一些些必须的的配套部部件，用以保证证数控机机床运行行。它包包括液压压和气动动装置、排排屑装置置、交换换工作台台、数控控转台和和数控分分度头，还包括刀刀具及监监控检测测装置。5)编程程机及其其他一些些附属装装备。二、功能能和特点点(一) 主机主机是数数控机床床的主体体，是用于完完成各种种切削加加工的机械部部分。根根据不同同的零件件加工要要求，有车床、铣铣床、钻钻床、镗镗床、磨磨床、重重型机床床、电加加工机床床以及其其它类型型。与普普通机床床不同的的是，数控机床床的主机机结构上上具有以以下特点点；l)由于于大多数数数控机机床采用用了高性性能的主主轴及伺伺服传动动系统，因此，数控机床床的机械械传动结结构得到到了简化化，传动链较较短。2)为了了适应数数控机床床连续地地自动化化加工，数控机床床机械结结构具有有较高的的动态刚刚度，阻尼精度度及耐磨磨性，热变形较较小。3)更多多地采用用高效传传动部件件，如滚珠丝丝杠副，直线滚动动导轨等等。（二)CCNC(Commputteriizedd NuumerricaaJ CConttro11)装置置这是数控控机床的的核心。用用于实现现输入数数字化的的零件程程序，并完成输输入信息息的存储储、数据据的变换换、插补补运算以以及实现现各种控控制功能能。现代数控控机床的的数控装装置都具具备下面面一些功功能。1） 多坐标控控制(多轴联动动)。2) 实实现多种种函数的的插补(直线、圆圆弧、抛抛物线等等)。3)代码码转换(EIAA/ISSO代码码转换、英英制/公制转换换、二-十进制转转换、绝绝对值/增量值转转换等)。4)人机机对话、手手动数据据输人，加工程序序输人，编辑及修修改。5)加工工选择，各种加工工循环，重复加工工、凹(凸)模加工，镜象加工工等。6)可实实现各种种补偿功功能，进行刀具具半径、刀刀具长度度、传动动间隙、螺螺距误差差的补偿偿。7)实现现故障自自诊断。8)CRRT或LLCD显显示，实现图形形、轨迹迹、字符符显示。9)联网网及通信信功能。（三）驱驱动装置置驱动装置置是数控控机床执执行机构构的驱动动部件。普通机床床的主轴轴和进给给系统，主要由电电机驱动动进给箱箱及主轴轴箱的齿齿轮来实实现运动动和变速速。而数数控机床床主轴和和进给则则是由数数控装置置发出进进给指令令，通过电气气或电液液伺服系系统实现现的。当当几个进进给轴实实现了联联动时，机床就就可以完完成点位位、直线线、平面面曲线或或空间曲曲面的加加工。一般来说说，数控控机床的的伺服驱驱动，要求有好好的快速速响应性性能，能灵敏而而准确的的跟踪由由数控装装置发送送来的数数字指令令信号。（四）数数控机床床的辅助助装置它是保证证数控机机床功能能充分发发挥所需需要的配配套部件件。由于这些些配套装装置包括括的面很很广，有电器、液液压、气气动元件件及冷却、排排屑、防防护、润滑、照照明、储储运等一一系列装装置，它它对开发发数控机机床本身身的功能能具有很很大的作作用，因此受到到了各产产业部门门的重视视，发展极为为迅速。(五) 程缟机机及其他他一些附附属设各各现代数控控机床，不仅可以以利用CCNC装装置上的的键盘直直接输人人零件的的程序，也可以利利用自动动程编机机，在机外进进行零件件的程序序编制，将程序记记录在信信息载体体上(如纸带、磁磁带、磁磁盘、UU盘等)，然后后送入数数控装置置。对于于较为复复杂的零零件，一般都是是采用这这种办法法。对这这种方式式，我们称为为自动程程序编制制，或计算机机辅助程程序编制制。大型的，特殊曲面面的零件件程序，往往要用用计算机机来实现现，并利用计计算机的的通用外外围接口口，如RSS-2332串口口、U盘盘接口以以及存储储卡接口口来同CCNC装装置进行行零件程程序的传传送。 现在随着着微电子子技术及及计算机机软件技技术的发发展，大多数零零件的程程序编制制工作，都由计算算机来实实现了。为为了便于于使用，一些公司司还可以以提供一一些专用用的程编编机，并配有完完整的附附属设备备。使用用专用的的程编软软件，可以方便便的高质质量的编编制出各各种需要要的零件件程序。目前在模模具加工工行业中中应用得得比较广广泛的计计算机辅辅助设计计编程的的软件有有MassterrCAMM、Prrolee等著名名软件。三、数控控机床的的分类对于数控控机床，我我们可以以从不同同的角度度对其进进行分类类。(一)按按控制系系统的特特点分类类1 点点位控制制数控机机床对于一些些孔加工工用数控控机床，只要求获得精确的孔系坐标定位精度，而不管从一个孔到另外一个孔是按照什么样的轨迹运动，如坐标钻床，坐标镗床及冲床等，就可以采用简单而价格低廉的点位控制系统。这种点位位控制系系统，为了确保保准确的的定位，系统在高高速运行行后，一般采用用3级减速，以减减小定定位误差差。但是是由于移移动件本本身存在在惯性，而而且在低低速运动动时，摩擦力有有可能变变化。所所以即使使驱动装装置停止止运动后后，工作台并并不立即即停止，形成定位位误差d，而且这个个值有一一定的分分散性。2 直直线控制制数控机机床某些数控控机床不不仅要求求具有准准确定位位的功能能，而且要求求从一点点到另一一点之间间按直线线移动，并能控制制位移的的速度。因为这这一类型型的数控控机床在在两点间间移动时时，要进行切切削加工工。所以以对于不不同的刀刀具和工工件，需要选用用不同的的切削用用量及进进给速度度。这一类的的数控机机床包括括:数控镗铣铣床、数数控车床床、加工工中心等等。一般般情况下下这些数数控机床床，有两个到到三个可可控轴。为了能在在刀具磨磨损或更更换刀具具后，可得到合合格的零零件，达类机床床的数控控系统常常常具有有刀具半半径补偿偿功能、刀刀具长度度补偿的的功能，和主轴转转速控制制的功能能。3. 轮廓控控制的数数控机床床更多的数数控机床床，具有轮廓廓控制的的功能，即可以加加工曲线线或者曲曲面的零零件。这这类机床床有二坐坐标及二二坐标以以上数控控铣床，可加工曲曲面的数数控车床床，加工中心心等。这类数控控机床应应能同时时控制两两个或两两个以上上的轴并并具有插插补功能能，能对对位移和和速度进行严严格的不不间断控控制现代数控控机床绝绝大多数数都具有有两坐标标或两坐坐标以上上联动的的功能，不仅有刀刀具半径径补偿、刀刀具长度补补偿、还还有机床床轴向运运动误差差补偿、丝丝杠、齿齿轮的间间隙误差差补偿等等一系列列补偿功功能。按照可联联动(同时控制制)轴数，且相互独独立的轴轴数，可以有2轴控制制、2.5轴控制、33轴控制制、4轴控制、55轴控制制等。2.5轴轴控制(两个轴是是连续控控制，笫三轴是是点位或或直线控控制)的原理，实现了三三个主要要轴x，YY，z内内的两维维控制。3轴控制制是三个个坐标轴轴X，YY， zz都同时插插补，是三维连连续控制制。5轴连续续控制是是一种很很重要的的加工形形式，这这时3个直线线坐标轴轴X，YY，z，与转台的回转，刀具的摆动，同时联动(也可以是与两轴的数控转台联动，或刀具做两个方向的摆动)。由于刀尖尖可以按按数学规规律导向向，使之垂直直于任何何双倍曲曲线平面面(dooubllecuurvee)，因因此特别别适合于于加工叶叶片、机机翼等。(二)按按执行机机构的伺伺服系统统类型分分类1.开环环伺服系系统数控控机床这是比较较原始的的一种数数控机床床，这类机床床的数控控系统将将零件的的程序处处理后，输出数字字指令信信号给伺伺服系统统，驱动机床床运动。没没有来自自位置传传感器的的反馈信信号。最最典型的的系统就就是采用用步进电电机的伺伺服系统统。这类类机床较较为经济济，但是速度度及精度度都较低低。因此此，目前在国国内，仍作为一一种经济济型的数数控机床床，多用于对对旧机床床的改造造。2.闭环环伺服系系统数控控机床这类机床床可以接接受插补补器的指指令，而且随时时接受工工作台端端测得的实实际位置置反馈信信号进行行比较，并根据其其差值不不断地进进行误差差修正。这这类数控控机床可可以消除除由于传传动部件件制造中中存在的的精度误误差给工工件加工工带来的的影响。这种采用用闭环伺伺服系统统的数控控机床，可以得到到很高的的加工精精度，但是由于于很多的的机械传动环节节，如丝杠副副、工作作台都包包括在反反馈环路路内，而各种机机械传动动环节，包括丝杠杠与螺母母、工作作台与导导轨的摩摩擦特性性，各部件的的刚性，以及位位移测量量元件安安装的传传动链间间隙等等等，都是可变变的，都直接影影响伺服服系统的的调节参参数。有有一些是是非线性性的参数数，因此闭环环系统的的设计和和调整都都有较大大的难度度。设计计和调整整得不好好，很容易易形成系系统的不不稳定。所以，闭闭环伺服服系统数数控机床床，主要用于于一些精精度要求求很高的的镗铣床床、超精精车床、超超精铣床床等。3.半闭闭环伺服服系统的的数控机机床大多数数数控机床床是半闭闭环伺服服系统，将测量元元件从工工作台移移到电机机端头或或丝杠端端头。这这种系统统的闭环环环路内内不包括括丝杠、螺螺母副及及工作台台，因此可以以获得稳稳定的控控制特性性:而且由于于采用了了高分辨辨率的测测量元件件，可以获得得比较满满意的精精度及速速度。(三) 按数控控装置类类型分类类1硬件件式数控控机床(即NC机床)这是早期期的数控控机床，数控装置置中的输输人、运运算、插插补运算算以及控控制功能能均由集集成电路路或晶体体管等器器件组成成。一般般来说，不同的数数控机床床都需要要专门设设计不同同的逻辑辑电路。这这类数控控机床数数控装置置的通用用性较差差，因其全部部由硬件件组成，所以功能能和灵活活性也较较差。因因此，这这类机床床现在已已基本不不再使用用。2. 软软件式数数控机床床(即CNCC机床)70年代代中期，随着微电电子技术术的发展展，芯片的集集成度越越来越高高。利用用中、大大规模及及超大规规模的集集成电路路，组成CNCC装置成为为可能。采采用这一一类装置置的数控控机床，其主要的的功能，几乎全由由软件来来实现，对于不同同的数控控机床，只需编制制不同的的软件就就可以实实现。而而硬件几几乎可以以通用。这这就为硬硬件的大大批量生生产提供供了条件件。批量量生产有有利于保保证产品品的质量量、缩短短生产周周期，降低生产产成本，所以现代代数控机机床，都采用CNNC装置。这种软件件式数控控，由于有很很高的柔柔性，给机床厂厂以及机机床的用用户以很很大的方方便。他他们可以以根据各各自的需需要开发发出不同同的用户户程序，使得数控控机床的的应用更更为广泛泛，并能深入入到机械械加工业业的备个个领域中中去。(四) 按加工工方式分分类1.金属属切削类类数控机机床如数控车车床、加加工中心心、数控控钻床、数数控磨床床、数控控镗床等等。2.金属属成型类类数控机机床如数控折折弯机、数数控弯管管机、数数控回转转头压力力机等。3.数控控特种加加工机床床如数控线线(电极)切割机床床、数控控电火花花加工机机床、数数控激光光（等离离子）切切割机床床等。4。其他他类型的的数控机机床如火焰切切割机、数数控三坐坐标测量量机等。(五)按按照功能能水平分分类可以把数数控机床床分为高高、中、低低档(经济型)三类:这种分类类方法，目前在我我国用的的很多，但是因为为没有一一个确切切的定义义，所以涵意意不很明明确。我们们习惯地地按照以以下功能能水平进进行分类类界定。1. 分辨率率和进给给速度分辨率为为10uum，进进给速度度在815mm/miin为低档;分辨率为为1umm，进给速度度为15524mm/miin为中档;分辨率为为0.11um，进给速度为15100m/min为高裆。2 伺伺服进给给类型采用开环环、步进进电机进进给系统统为低档档;中高档则则采用半半闭环的的直流伺伺服系统统及交流流伺服系系统(也包括采采用闭环环伺服系系统)。3. 联动轴轴数低档数控控机床最最多联动动轴数为为23轴，中、高高档则为为24轴或35轴以上。4. 通信功功能低档数控控一般无无通信功功能。中中档可以以有RS-2332 或或 DNNC(dirrectt nuumerricaal cconttroll直接数字字控制)接口。高高档的还还可有MMAP(mannufaactuurinng aautoomattion prootoccal制制造自动动化协议议)通信接口口，具有联网网功能。近近期的CCNC装装置还具具备存储储卡和UU盘接口口。5 显显示功能能低档数控控一般只只有简单单的数码码管显示示或简单单的CRRT、LLCD基基本信息息显示。而而中档数数控则具具有较齐齐全的CCRT、LLCD信信息显示示，不仅有字字符，而且有图图形，人机对对话， 自诊断断等功能能。高档档数控还还可以有有三维图图形显示示。6. 内装PC(prrogrrammmablle cconttro111err可编程程控制器器)低档数控控一般无无内装PPC，中中、高档档数控都都有内装装PC。高档数数控具有有强功能能的内装装PC，有有轴控制制的扩展展功能。7. 主CPPU(ccenttraII prroceessiing uniit中央央处理单单元)低档数控控一般采采用8位CPUU，中档及高高档已经经逐步的的由166位CPUU向32位CPUU过渡。目目前国外外的一些些新的数数控系统统已经选选用了664位CPU，并并选用具具有精简简指令集集的RIISC中央处理理单元，以提高运运算速度度。根据以上上的一些些功能及及指标，就就可以将将各种类类型的产产品分为为低、中中、高档档三类数数控系统。所谓经济济型数控控，都是相对对标淮型型数控而而言。在在不同的的国家和和不同的的时期含含意是不不同的。其其目的是是根据实实际机床床的使用用要求，合理地简简化系统统以降低低产品价价格。在我国，把由单板板机、单单片机和和步进电电机组成成的数控控系统和和其它功功能简单单、价格格低的系系统称为为经济型型数控。主主要用于于车床、线线切割机机床、以以及老机机床改造造等。它它是属于于低档数数控的一一种，目前在我我国，这类数控控有一定定批量的的生产。区别于经经济型数数控，则把功能能比较齐齐全的数数控系统统，称为全功功能数控控，或称标淮淮型数控控。第三节典典型的数数控机床床数控机床床的种类类很多，几乎各种种类型的的机床，都有成功功的数控控产品。下下面介绍绍几种典典型的数数控机床床产品，其其中数控车床、数数控铣床床、加工工中心、数控钻钻、镗床床、数控控磨床、数数控电加加工机床床及一些些特殊类类型的数数控机床床。由于每一一类机床床，品种都很很多，功能和应应用范围围也有差差别。受受篇幅限限制，这里不能能一一列列举，只只能选择择其中的的主要品品种进行行简要介介绍，以此了解解数控机机床的概概貌。一、数控控车床数控车床床是目前前使用最最为广泛泛的数控控机床，主要用于于轴类和和盘类回回转体零零件的加加工，能自动完完成内外外圆柱面面、锥面面、圆弧弧、螺纹纹等工序序的切削削加工，并能进行行切槽、钻钻、扩、铰铰孔等工工作，特别适宜宜复杂形形状零件件的加工工。在车床上上由程序序确定主主轴转速速是很必必要的，应该有刀刀具补偿偿功能，由程序选选定刀具具并控制制转塔刀刀架。对对于工件件轮廓形形状不太太复杂，有有一个转转塔刀架架的数控控车床，常常采采用手工工编制程程序。只只有在加加工复杂杂轮廓或或同时有有两把刀刀具进行行加工时时，才采用计计算机自自动编制制程序。二、数控控铣床主要用于于各类较较复杂的的平面、曲曲面和壳壳体类零零件的加加工。如如各类模模具、烊烊板、叶叶片、凸凸轮、连连杆和箱箱体等。铣削轮廓廓外形需需要轨迹迹控制，而铣削框框形面可可以用直直线控制制。铣削削平面零零件只要要二轴轨轨迹控制制。2.5轴控控制是指指用二轴轴作为轨轨迹控制制，第三轴作作逐行进进刀运动动。三轴轴轨迹控控制，则是切深深运动也也与其他他两轴联联动，这样可以以进行空空间铣削削。 用于数数控铣床床的CNNC系统统必须具具备刀具具半径补补偿和刀刀具长度度补偿功功能，当当数控铣铣床用于于三维曲曲面模具具加工时时，加工工程序只只能采用用计算机机辅助编编程才能能实现。三、数控控仿形铣铣床数控仿形形铣床主主要用于于各种复复杂型腔腔模具或或工件的的铣加工工，特别对不不规则的的三维曲曲面和复复杂边界界构成的的工件更更显示其其优越性性。新型的数数控仿形形铣一般般包括三三个部分分:1. 数控(CNC)功能它具备一一台数控控铣床应应有的标标准数控控功能。有有用户宏宏程序，三轴联动动，以及刀具具半径及及长度补补偿等。还还可以有有手动数数据输人人(MDDI)，前后台编辑等。2. 仿形功功能在机床上上装有仿仿形仪，可以选用用多种仿仿形方式式，如笔式手手动、双双向、单单向钳位、轮轮廓、部部分轮廓廓、三向向，NTTC(NNumeericcal Traacerr Coontrrol数数字仿型型)等。还可可以有多多种离模模方式：如切线线离模，法向离模模， Z轴轴快退等等。3. 数字化化功能在仿形加加工的同同时，要要采集仿仿形指运运动轨迹迹数据，并处理成成加工所所需的标标准指令令，存人存储储器，以后也也可以利利用存储储的数据据进行加加工。所所以要求求有大量量的数据据处理的的功能。四、加工工中心加工中心心和数控控车床一一样，是是目前世界上产产量最高高、应用用最广泛泛的数控控机床。它它主要用用于箱体体类零件件和复杂杂曲面零零件的加加工，能能进行铣铣镗、钻钻、攻丝丝等工序序。因为为它具有有自动换换刀功能能，工件一一次装卡卡后，能能自动地地完成或或者接近近完成工工件各面面的所有有加工工工序。箱体类零零件的加加工中心心一般是是在镗、铣铣床的基基础上发发展起来来的，可称为镗镗铣类加加工中心心，习惯上上简称为为加工中中心。另外还有有一类加加工中心心，是以轴轴类零件件为主要要加工对对象。是是在车床床基础上上发展起起来的。一一般具有有C轴控制，除除可进行行车削、镗镗削之外外，还可进进行端面面和周面面上任意意部位的的钻削、铣铣削和攻攻丝加工工。在具具有插补补功能的的条件下下，可以实现现各种曲曲面铣削削加工。这类加工工中心也也设有刀刀库，根根据加工工工件的的需要，配置相应应的动力力或非动动力刀具具。这类类加工中中心，习惯上称称为车削削中心。大多数加加工中心心带有轨轨迹控制制。通常常在同一一系统内内可以用用增量数数据输人人(铣削外形形)，也可可以用绝绝对数据据输入(定位)，并可可实现多多轴同时时移动，以缩小小定位时时间。主主轴转速速由程序序设定并并可以定定向停止止。切削削进给量量和更换换刀具也也由程序序来确定定。具有自动动排屑功功能，具具备大流流量冷却却系统和和刀具内内部冷却却装置，用以提高高切削用用量和增增加刀具具的耐用用度。具具备全封封闭防护护罩及安安全装置置，防止铁屑屑和冷却却液飞溅溅，保证操作作者安全全。五、数控控钻床及及镗床由于加工工中心的的发展，绝绝大多数数数控钻钻床已被被加工中中心所取取代，但但有些以以钻为主主要工序序的零件件仍需应应用数控控钻床来来加工。如如：加工印印刷电路路板等，故故数控钻钻床还有有一定的的需要量量，它是能自自动进行行钻孔的的数控机机床。大多数钻钻床用点点位控制制，同时沿沿两轴或或三个轴轴移动可可以减少少定位时时间。有时也采采用直线线控制，为的是进进行平行行于机床床轴线的的钻削加加工。坐坐标钻床床一般用用作精密密镗孔。镗铣床具具备直线线或轨迹迹控制。多轴同时移动使定位更快捷。自动程编编可减少少程编时时间和程程编差错错，特别是对对于有复复杂而规规则的孔孔系的工工件，如果用手手工程编编，则应该有有固定加加工循环环。采用用G代码(G881GG89)，一个钻孔孔循环可可以包括括:快速接接近；以给定定进给量量钻孔到到要求深深度；主轴停停止旋转转，刀具退退出；刀具抬抬起，快速定定位，淮淮备下一一个钻孔孔循环。钻削中心心是一种种可以进进行钻孔孔、扩孔孔、铰孔孔、攻丝丝及连续续轮廓控控制铣削削的数控控机床。用用于电气气及机械械行业中中小型零零件的加加工。六、数控控磨床近年来，由于磨具具、磨料料的发展展，磨削技技术在金金属加工工中用得相当当广泛。数数控磨床床要实行行多品种种，中小批批量零件件的自动加加工，需要具备备以下功功能：I) 零零件搬运运的自动动化及工工件识别别功能。2) 砂砂轮自动动交换及及砂轮形形状精度度、安装装精度的的检查功功能。3) 修修整的数数控化功功能。4) 监监视功能能(砂輮工作作寿命，加工精度度机械控控制功能能)。5）适应应控制功功赴(砂轮周转转速度，砂轮切切入等)。6）具备备自动磨磨削、自自动成型型修正砂砂轮、自自动补偿偿、自动动对刀、自自动测量量、及安安全联锁锁、安全全保护（当当砂轮冲冲击工件件或砂轮轮冲压电电机超过过指定负负载时，砂轮架即即快退、停停止、并并报警。）等等功能。对于高精精度的数数控磨床床还需要CNNC系统具有有更高的的分辨率率。现在用的的最多的的是数控控外圆磨磨床、数数控平面面成型磨磨床及数数控坐标标磨床。七、数控控电加工工机床数控电加加工机床床是模具具加工的的重要设设备。主主要可以以分为两两大类，数数控线切割机床和数控控电火花花加工机机床。(一)数数控线切切割机床床在我国早早期成功功使用的的最广泛泛的数控控机床，就是数控控线切割割机床。线线切割机机床是加加工各类类模具和和精密零零件的一一种重要要生产设设备。目目前机械械、电器器、电机机、仪表表、轻工工及国防防等部门门已广泛泛使用。它它包括主主机、脉脉冲电源源及数控控系统三三个部分分。由于于结构简简单，价格便宜宜、使用用方便，在模具行行业中得得到广泛泛应用。数数控系统统一般是是采用单单板机系系统，称之为经经济型数数控线切切割机床床。新开发的的数控线线切割机机床，是慢走丝丝数控电电火花线线切割机机床，这类机床床都采用用半闭环环控制，设有精度度补偿装装置：数数控系统统内存容容量大，控控制功能能更智能能化。XX，Y，UU，V，四四轴控制制，切割精精度可达达0.0055mm；切割表表面粗糙糙度可达达R。0.44um，最最大切割割速度达达2500mm/minn；切割锥锥度可达达30。(二)数数控电火火花成形形机床数控电火火花成形形机床有有主轴头头、电源源、以及及数控系系统等部部分。主轴头有有电源伺伺服主轴轴头;力矩电机机主轴头头;直流电机机伺服主主轴头等等。电源源主要有有两种，晶体管管电源和和可控硅硅电源。近近年还发发展了中中、精加加工低损损耗电源源，微机控控制电源源，超光电电源等。八、柔性性制造单单元(FFMC)柔性制造造单元是是数控机机床的扩扩展。一般来说说，可以以是一台台加工中中心加上上多工位位交换工工作台，也也可以是是车削加加工中心心或其它它CNCC加工设设备，加加上挣搬搬运机器器人等自自动物料料(工件、刀刀具、夹夹具)存储运输输系统。组组成柔性性加工单单元。对于先进进的柔性性制造单单元，还装备了了包括加加工精度度、切削削状态和和加工过过程的自自动监控控。因此此，作为FMCC的数控系系统，要求能满满足一台台或多台台数控机机床和工工件装置置的集成成控制需需要，实现加工工，成型或联联接等作作业，自动完成成产品制制造过程程中所需需要的一一些或全全部加工工操作，能对设计计针对的的工件组组进行可可变批量量或混流流方式的的加工生生产。九、数控控重型机机床一般来说说，金属切削削机床的的重量为为10tt以上者属属大型机机床、330t以以上者属属重型机机床、1100tt以上者者属超重重型机床床。现代代数控重重型机床床主要品品种包括括单柱和和双柱数数控立车车、数控控刨台式式镗铣床床、数控控落地铣铣镗床、数数控龙门门镗铣床床、数控控卧式车车床、数数控立式式滚齿机机等，以及在这这些品种种为基础础上发展展起来的的加工中中心、车削削中心、柔性性制造单单元。这些数控控重型机机床，除了有一一般重型型机床的的特点外外，由于数控控是一种种自动化化加工，因此还有有以下特特点；1）数控控重型机机床的工工件都较较大，要求所配配置的CCNC系系统具有更大大的最大大指令值值，也就是要要有更大大的内存存容量和和数据处处理能力力。2）大型型工件加加工时间间更长。要要求数控控系统有有更高的的可靠性性。3）一般般来说，数控重型型机床都都采用大大功率的的主轴及及伺服单单元。4）在数数控重型型机床上上，要求装备备更多的的监控及及检测系系统，以保证正正常的加加工。避避免出现现废品。5）重型型机床一一般都有有巨大的的床身及及传动链链。因此此，在重型机机床的数数控系统统中要采采用间隙补偿偿及热变变形补偿偿的功能能，用以提高高重型机机床的机机械加工工精度。十、其他他数控机机床这里介绍绍几种常常用的板板材和管管料加工工机床,如数控回回转头压压力机、数数控步冲冲压力机机、数控控弯管机机、数控控火焰切切割机、数数控激光光热处理理机、数数控三坐坐标测量量机。(一) 板材和和管料数数控加工工机床金属板材材零件(包括金属属板材焊焊接零件件及管料料),由于它的的经济性性和良好好的工艺艺性,在机器制制造业,电子、汽汽车、农农机能源源、化工工等各个个行业都都得到了了广泛的的应用。因因此,板材和管管料加工工成为金金属加工工的一个个很重要要的门类类。板材材和管料料数控加加工机床床是近年年来才发发展起来来的一类类数控机机床。在数控步步冲压力力机上,设有一对储存存着若干干套模具具的转盘盘,加工板件件夹持在在夹钳上上,沿X轴和和Y轴方向移移动。工工作时按按设定程程序,板件在沿X轴和和Y轴方向定定位,并任意选选择转盘盘上模具具进行冲冲孔。也也可以采采用步冲冲方式,用小冲模模冲出大大的圆孔孔,方孔及及饪意形形状的曲曲线孔。有的机型还具有两套模具自身回转的功能,可冲放射形孔、棱形孔及不规则多边孔,从而进一步扩展了数控机床的功能。(二) 数控火火焰切割割机和数数控激光光热处理理机数控火焰焰切割机机是造船船、锅炉炉、年辆辆及建筑筑机械制制造中广广泛应用用的一种种数控设设备。一一般都是是采用焊焊接结构构的门型型台车,可在地地上敷设设轨道(X轴向向),前后后移动。在在台车上上有一个个与X轴轴轨道垂垂直的轨轨道(Y轴向向),气割割枪座在在Y轴上左左右移动动。通过过台车的的X方向向移动及及气割枪枪的Y方方向移动动,可以进行行任意封封闭曲线线的轮廓廓控制。气割机的的大小及及气割枪枪数可以以根据加加工对象象来决定定,可分为11Om,12oom的,重量有几几吨到十十几吨的的。火焰切割割机数控控系统有有其特殊殊要求,由于气割割是利用用氧气流流使钢产产生燃烧烧反应进进行工作作的,因此在移移动过程程中不允允许瞬时时停顿。因因为瞬时时停顿会会造成一一个大短短口。所所以气割割用数控控系统需需要有读读出一个个程序段段的功能能扣缓冲冲寄存器器。当发发生逆火火或切割割差错时时,为了从中断断处重新新开始切切割,要有原原轨迹全全程逆行行返回功功能。应应具有坡坡口连续续轨迹切切割功能能(X,Y,C)及切口口距离高高度自动动调整，比比例缩放放功能。数控激光光热处理理机的特特点是:激光束束位置不不变,工作台台作X，YY方向移移动。各各传边光光束部件件均设置置调节环环节,能迅速速、准确确地调整整光束各各坐标采采用伺服服电机和和滚珠丝丝杠副驱驱动,并且各各导轨分分别采用用聚四氟氟乙烯塑塑料及直直线滚动动导轨,运动灵灵活,低速元元爬行,保证较较高的定定位精度度。这种种热处理理机,可用于于对金属属零件表表面进行行激光相相变硬化化,激光涂涂覆和激激光合金金化等激激光热处处理；也也可用于于激光切切割和焊焊接。广广泛应于于汽车、机机车车辆辆、机床床、纺织织机械、印印刷机械械等行业业，对板板条类、轴轴套类和和箱体类类等零件件进行激激光表面面处理。采采用三坐坐标联动动,可以对对零件进进行空间间曲面的的表面处处理。（三）数数控三坐坐标测量量系统三坐标测测量机,走一种高高精、高高效率、多功能能的恻量量仪器,它几乎可可以测量量任何几几何尺寸寸和形位位误差。快快速地完完成复杂杂零件的的三维空空间尺寸寸的测量量。三坐标测测量机的的X、YY、Z三三个坐标标可以灵灵活的移移动。三三维测头头对被测测零件采采样,显示装置置显示测测量结果果,并可进进行数控控处理。结构上一一般都采采用金花花岗石固固定龙门门式结构构。数控三坐坐标测量量机可以以预先选选定被测测量工件件的许多多点，用用编程的的方法或或示数方方法,记录测测量点的的位置。然然后即可可白动的的、反复复的测量量。这种种机器多多应用于于生产线线上。第四节数数控机床床的发展展一、数控控机床发发展简述述20世纪纪中期,随着电子子技术的的发展, 自动动信息处处理,数据处理理以及电电子计算算机的出出现,给自动动化技术术带来了了新的概概念,推动了生生产机械械自动化化的发展展。采用数字字技术进进行机械械加工,最早是在在40年代初,由美国北北密支安安的一个个小型飞飞机工业业承包商商派尔逊逊斯公司司(Paarsoons Corpporaatioon)实实现的。他他们在制制造飞机机的框架架及直升升飞机的的转动机机翼时,利用全数数字电子子计算机机对机翼翼加工路路径进行行数据处处理,并考虑到到刀具直直径对加加工路径径的影响响,并使其其加工精精度达到到了0.00115英寸。这这在当时时的水平平来看,是相当高高的。19522年,美国麻省省理工学学院在一一台立式式铣床上上,装上了一一套试验验性的数数控系统统,成功地实实现了同同时控制制三轴的的运动。这这台数控控机床被被大家称称为世界界上第一一台数控控机床。但是这台台机床毕毕竟是一一台试验验性的机机床,到了19554年11月,在派尔逊逊斯专利利基础上上,第一台工业业用的数数控机床床由美国国本迪克克斯公司司(Beendiix-CCoopperaatioon)生生产出来来。在此以后后,从19660年开始,其他一些些工业国国家,如德国、日日本都陆陆续地开开发、生生产及使使用了数数控机床床。数控机床床最初出出现并获获得使用用的是数数控铣床床,因为这种种铣床解解决了普普通机床床难于加加工的零零件。然而,由由于当时时的数控控系统是是采川电电子管式,体积庞大大、功耗耗高,因此除了了在军事事部门使使用外,其他行业业几乎没没有采用用。到了19960年年以后,点位控制制的数控控机床得得到了迅迅速的发发展。因因为点位位控制的的数控系系统比起起轮廓控控制的数数控系统统要简单单得多。因因此,数控钻床床、冲床床、坐标标镗床大大量的发发展。统统计到119666年,实际使用用的约660000台数控机机床中,85%是点位控控制的机机床。数控机床床的发展展中,值得一提提的是加加工中心心的出现现。这是是一种具具有自动动换刀装装置的数数控机床床,它能实现现工件一一次装卡卡,而进行多多工序的的加工。这这种产品品最初是是在19959年年3月,由克耐杜列克克公司(Keaaneyy&Trreckker Corrp)简简称K&TT公司开发发出来的的。这种种机床在在刀库中中装有丝丝锥、钻钻头、铰铰刀、铣铣刀等刀刀具,根据穿孔孔带的指指令自动动选择刀刀具,并通过机机械手将将刀具装装在主轴轴上,可缩短机机床上零零件的装装卸时间间和更换换刀具的的时间。加加工中心心现在已经经成为数数控机床床中一种种非常重重要的品品种。不不仅有立立式、卧卧式用于于箱体加加工镗铣铣类的加加工中心心,还有用于于回转体体加工的的车削中中心,以及磨削削中心等等。目前前,美国、德德国和日日本等一一些工业业先进国国家加工工中心的的产量几几乎占数数控机床床产量的的50%左右。19744年微处处理机直直接用于于数控机机床,进一步促促进了数数控机床床的普及及应用和和大力发发展。80年代代初,国际上又又出现了了以1(或23)台加工中中心或车车削中心心为主体、再再配上工工件自动动装卸和和监控检检验装置置的FMMC(FFlexiblle MManuufaccturringg Cee11柔柔性制造造单元)。这种单元元投资少少、见效效快,既可单独独长时间间少人看看管运行行,也可集成成到FMMS(Fleexiblle MManuufaccturringg syysteem 柔柔性制造造系统)或更高级级的集成成制造系系统中使使用。所所以发展展很快,据19885年统计,美国、西西欧和日日本就有有FMC约约21000套。当前、FFMS正正从切削削加工向向板材冷冷作、焊焊接、装装配等领领域扩展展,从中小批批量向大大批乃至至单件发发展。FMC和和FMSS被认为是是实现CCIMSS(Coompuuterr Innteggratted Mannufaacfuurinng ssysteem计算机集集成制造造系统)的必经阶阶段和基基础。二、中国国数控机机床发展展橛况我国数控控机床是是从19958年年开始研研制的,到现在在已经历历了500年的发发展历程程。500年代末到到60年代中,我国数控控机床是是处于研研制、开开发时期期。当时时,我国的一一些高等等院校、科科研单位位,都投人了了人力、物物力从事事数控机机床的研研制工作作。开始始也是从从电子管管着手的的。19655年,国内开始始研制晶晶体管数数控系统统。600年代末和和70年代初,研制的劈劈锥数控控铣床、非圆齿轮轮插齿机机都获得得了成功功,在生产上上发挥了了明显的的经济效效益。119688年研制成成了CJJK-118晶体管管数控系系统及XX53KK-1GG立式数控控铣床。这这一时期期,数控机床床的数量量和品种种不多,但在少数数复杂零零件的加加工中已已经进人人了试用用阶段。70年代代初,数控技术术在车、铣铣、钻、镗镗、磨、齿齿轮加工工、电加加工等领领域全面面展开,数控加工工中心也也相继在在上海、北北京研制制成功。19766年5月,在第一机机械工业业部举办办的“仪器、仪仪表、自自动化装装置展览览会”上。共共展出了了各类数数控机床床34种,400台,显示了当当时我国国的数控控机床,已经进人人了实用用阶段。70年代代前期,国产的数数控机床床由于电电子器件件的质量量和制造造工艺水水平差。致致使数控控系统的的稳定性性、可靠靠性问题题,未得到解解决。另另外,售价也较较贵,因此未能能广泛推推广。而而在这一一时期,数控线切切割机床床,由于结构构简单,使用方便便,价格低廉廉,在模具加加工中得到了推推广,保持着年年产60007000台的水平平。根据国家家统计局局的资料料,1997319779年,我国生产产了数控控机床441088台,其中数控控线切割割机床占占86%左右。80年代代初,随着我国国实行改改革、开开放政策策,我国先后后从日本本、美国国等国家家,引进了部部分数控控装置及及伺服系系统的技技术。并并于19981年年在我国国开始批批量生产产。这些数控控系统稳稳定性好好,可靠性高高。使数数控机床床很快地地在国内内为用户户所接受受。推动动了我国国数控机机床的稳稳定发展展。使我我国的数数控机床床在质量量、性能能及水平平上有了了一个质质的飞跃跃。19822年,青海第一一机床厂厂生产的的XHKK7544卧式加工工中心,长城机床床厂生产产的CKK78115数控车床床,北京机床床研究所所生产的的JCSSO188立式加工工中心,上海机床床厂生产产的H1160数数控端面面外圆磨磨,都能可靠靠地进行行工作。并并陆续形形成了批批量生产产。19855年,我国数控控机床的的品种已已有了新新的发展展,除了各类类数控线线切割机机床以外外,其他类型型的各种种金属切切削机床床,也都有极极大的发发展。新新品种总总计455种,其中各种种规格的的立式、卧卧式加工工中心116种,卧式、立立式数控控车床111种,数控铣床床11种,此外还有有数控钻钻镗床、磨磨床等。在重型机机床、锻锻压设备备上也开开发了数数控新品品种。例例如:44m数控立车车,镗杆直径径为1660mmm的数控落落地镗铣铣床,以及40tt的数控冲冲模回转转头压力力机,也都陆续续地研制制出来。为了跟踪踪国外的的技术发发展,北京机床床研究所所,在立式加加工中心心和卧式加加工中心心的基础础上,加上有有10个工件位位置的自自动交换换工作台台(APPC)。组成了了柔性制制造单元元。这种具具有多工工位的托托盘自动动交换装装置的FFMC,可以获得得夜间(二、三班班)无人看管管自动加加工。可可以安装装不同工工件,实现混流流加工,用软件控控制托盘盘的任选选交换、识识别工件件,并按工件件自动调出相应应的加工工程字。19855年以后后,我国的数数控机床床,在引进、消消化国外外技术的的基础上上,进行了大大量的开开发工作作。到119899年底,我国数控控机床的的可供品品种已超过3000种,其中数控控车床占占40%,加工中心占占27%,其他他的品种种为重型型机床,镗铣床,电加工机机床,磨床,齿轮加工工机床及及拉床等等。近10年年来，随随着我国国基础工工业、机机床制造造业、电电子工业业和软件件制造业业的高速速发展，我我国已经经成为数数控机床床消费和和生产的的大国，我我国自行行设计和和生产的的数控机机床和数数控系统统在技术术功能和和可靠性性上已经经达到了了大批量量生产和和使用的的程度，数数控机床床已经渗渗透到国国民经济济生产的的各个领领域，为为我国经经济的高高速增长长发挥了了巨大的的推动作作用。三、数控控机床豹豹发展趋趋势随着科学学技术的的发展,制造技术术的进步步,以及社会会对产品品多样化化的需求求愈加强强烈,产品的更更新换代代加速,产品品种种多样,中小批量量生产的的比重明明显增加加。要求求现代数数控批床床成为一一种新的的高效率率,高质量、高高柔性和和低成本本的新一一代制造造设备，满满足市场场需耍。同时,为为满足机机械工业业向更高高层次发发展,为柔性制制造单元元(FMMC),柔性制造造亲统(FMS)以及计算算机集成成制造系系统(CCIMSS)提供基础础装备，现现代数控控机床正正向更高高的速度度,更高精精度,更高的可可靠性及及更完善善的功能能发展。(一) 实现现长时间间地、连连续地自自动加工工普通机床床在零件件加工过过程中,操作者总总是根据据图样的的要求,不断地测测量工件件的尺寸寸,并调节操操作手柄柄,修正加工工量的偏偏差。数数控机床床加工零零件时,则可以完完仝按照照预定的的程序自自动进行行。操作作者只需需发出起起动命令令,并进行加加工过程程的监视视。刀具具的进给给,工件的检检测,全部由数数控系统统完成,操作者都都不需干干预。还还可以实实现两班班、三班班的夜间间无人管管理下运运行。因因此,在现代数数控机床床上,装有各种种类型的的监控、检检测装置置。对工工件及刀刀具进行行监测。发发现工件件超差、刀刀具磨损损、破损损,都能及时时的报警警,并给予补补偿,或对刀具具进行调调换。以以机床的的自动化化程度。保保证数控控机床长长期工作作时的产产品质量量。(二) 向高高速度、高高精度发发展现代机械械制造业业要求数数控机床床向高速速化、高高精度化化、高机机能