数控机床的组成和工作原理

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1、第一讲数控机床的组成和工作原理数控加工是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种现代化的机械加工方法。该方法可以使机床具有较大的柔性，适合于形状复杂的包括单件、小批量在内的各批量的零件的加工。一、数控机床概述㈠、概述数控机床(NumericalControlMachineTools)是金属密集度及自动化程度很高的机电一体化加工装备。它是按照（国际或国家甚至生产厂家）规定的数字、文字和编码方式，把机床的各位移量、运转参数、辅助功能（如刀具变换、切削液供停等）用数字、文字符号表示出来，通过能识别并能处理这些数字、文字符号的数字控制系统（NumericalControl

2、System，简称数控系统）变成电信号，继而利用相关的电气元部件（伺服装置）实现我们要求的机械动作，从而完成加工任务。图1—1是几种数控机床的外形。图1—1几种数控机床的外形1949年，美国JohnT．Parsons和麻省理工学院（MIT）的伺服机构研究所研制成数控三坐标铣床，拉开了NC机床发展的序幕。1955年，MIT协助Parsons公司在辛辛那提公司（CincinnatiHydrotel）4#铣床配置数控系统，改装成一部三轴数控铣床，实现传统机器的NC化。1958年，MIT研制出自动刀具程序设计（AutomaticProgrammingTools，APT）。同年，美

3、国Ｋ＆Ｔ公司研制出带自动换刀系统(AutomaticToolChange，ATC)的加工中心。1959年，数控机床已经可以用于平面（片状）复杂形状零件的加工。20世纪60年代以后，NC机床制造商全力投入NC机床生产和销售市场，改进NC功能，增加NC加工及应用范围，并引入应用到各种各样机器上，使数控加工逐渐成为生产加工零件的主流。日本从1952年开始研究数控机床，1956年富士通（FANUC）公司研制成数控转塔式冲床。1957年东京工人研制出数控车床雏形成品。1958年牧野公司（Makino）与FANUC公司合作，开发出数控铣床。同时，FANUC公司还将油压脉冲马达和代数运

4、算脉冲补偿电路应用在数控机床上，使数控性能大幅度升高，稳定性能大为增加。1966年FANUC公司研制出全集成电路化的数控装置。使NC变得更有效、更可靠、更小型和更经济。欧洲的第一台数控机床直到1959年才在巴黎机床博览会上展示出来。从20世纪70年代起，布线程序控制器逐渐被可编程序存储控制器所取代。由于小型计算机加入控制器的一体化，就有可能用灵活的软件代替任务专一的硬件。通过不断扩大存储器容量，把单一程序甚至整个程序库存人控制器中，通过手动输入可直接在机床上对控制器进行校正。随着加工中心的出现，以及CNC（ComputerizedNC）技术、信息技术、网络控制技术和系统工

5、程的发展，单机数控自动化逐步走向计算机控制的多机制造系统自动化。20世纪60年代末，出现的DNC（DirectNC）系统，就是使用一台较大型的计算机控制和管理多台数控机床，能进行多品种、多工序的自动加工。之后，以此为控制基础，出现了包括加工、组合、检查等在自动化程度和规模上不同的多种层次和级别的柔性制造系统——FMS（FlexibleManufacturingSystem），使得数控机床成为组成现代机械制造生产系统的基本设备。㈡、数控机床的定义国际信息处理联盟(InternationalFederationOfInformationProcessing，IFIP)第五技术

6、委员会对数控机床的定义是：数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能逻辑地处理具有特定代码或其他符号编码指令规定的程序。㈢、数控机床的特点与其他机床相比，数控机床具有以下特点：1、自动化程度高。除了准备过程需要人工参与以外，全部加工过程都由机床自动完成，减轻了劳动强度，改善了劳动条件。2、加工精度高。尺寸精度一般在0.005～0.1mm，不受工件形状复杂程度的影响。3、加工稳定性好。自动化操作消除了操作人员的技术水平、工作状态等主观因素对加工质量的影响，无论在任何时间或地点，能够保证在同样的条件下以同样的数控加工程序加工出来的零件的一致性。4、生产效率高。加工过程中省

7、去了划线、多次装夹定位、检测等工序，有效地提高了生产率。5、生产准备周期短。数控加工过程一般采用通用的工装夹具，省去了专用工夹具、样板和标准样件的制作，节省了大量的准备时间。6、便于实现网络化制造。利用数控机床的数字化特性，很容易和CAD／CAM系统结合起来实现设计制造过程一体化，实现由计算机对多台机床的直接控制，建立制造过程的网络化管理。图1—2数控机床的点位加工㈣、数控机床的分类目前，为了研究数控机床，可从不同的角度对数控机床进行分类。1、按控制系统的特点分类（1）点位控制数控机床对于一些孔加工用数控机床，只要求获得精确的