【正文】 多采用30176。從結(jié)構(gòu)尺寸上看，刀架水平放置使得滑板橫向尺寸較長(zhǎng)，從而加大了機(jī)床寬度方向的結(jié)構(gòu)尺寸。數(shù)控車床的床身結(jié)構(gòu)和導(dǎo)軌有多種形式，主要有水平床身、傾斜床身、水平床身斜滑鞍及立床身等，其 布局形式 如圖 32 所示 ： a ） 為平床身 ， b ） 為斜床身 ， c ） 為平床身斜滑板 ， d ） 為立床身。 數(shù)控車床的主要技術(shù)參數(shù)包括最大回轉(zhuǎn)直徑、最大車削長(zhǎng)度、各坐標(biāo)軸行程、主軸轉(zhuǎn)速范圍、切削進(jìn)給速度范圍、定位精度、刀架定位精度等，其具體內(nèi)容及作用詳見(jiàn)表 3 1 。通過(guò)控制主軸轉(zhuǎn)速保持切削點(diǎn)處的切削速度恒定，可獲得一致的加工表面。 恒線速度車削 不同數(shù)控車床其功能也不盡相同，各有特點(diǎn)，但都應(yīng)具備以下主要功能。 一、數(shù)控車床主要功能 檔次較高的數(shù)控車削中心都配備了動(dòng)力銑頭，還有些配備了 Y 軸，使機(jī)床不但可以進(jìn)行車削，還可以進(jìn)行銑削加工。 多軸控制 最為常用的數(shù)控車床，其主軸處于水平位置。 一、按主軸布置形式分 臥式數(shù)控車床 數(shù)控車床都采用了自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，在加工過(guò)程中可自動(dòng)換刀，連續(xù)完成多道工序的加工?？勺詣?dòng)換刀數(shù)控車床采用封閉防護(hù)裝置可防止切屑或切削液飛出，給操作者帶來(lái)意外傷害。與普通車床相比，數(shù)控車床具有以下特點(diǎn)：采用了全封閉或半封閉防護(hù)裝置 模塊三 數(shù)控車床數(shù)控機(jī)床依靠機(jī)床精度和數(shù)控加工程序準(zhǔn)確控制刀具的正確位置和保證工件的位置精度，使用夾具時(shí)勿需考慮常規(guī)夾具上的導(dǎo)向和對(duì)刀功能，只需具備定位和夾緊兩種功能就能滿足要求。 與普通刀具不同，數(shù)控刀具在結(jié)構(gòu)上對(duì)尺寸精度要求很高，以滿足較高的定位精度及重復(fù)定位精度要求，與之對(duì)應(yīng)的是，刀架或刀柄等接口部分的制造精度亦很高。數(shù)控刀具系統(tǒng)在數(shù)控加工中具有極其重要的意義，正確選擇和使用與數(shù)控機(jī)床相匹配的刀具系統(tǒng)是充分發(fā)揮機(jī)床的功能和優(yōu)勢(shì)、保證加工精度以及控制加工成本的關(guān)鍵。 一、刀具系統(tǒng)作用 任意選刀是刀具均有自己的代碼，加工中任選且可重復(fù)使用，也不用放于固定刀座，裝刀、選刀都較方便。鼓輪式或格子式刀庫(kù) 占地小，結(jié)構(gòu)緊湊，容量大，但選刀、取刀動(dòng)作復(fù)雜，多用于 FMS 的集中供刀系統(tǒng)。刀庫(kù)容量小，不能滿足加工需要；容量過(guò)大，又會(huì)使刀庫(kù)尺寸大，占地面積大，選刀過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，且刀庫(kù)利用率低，結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，造成很大浪費(fèi)。自動(dòng)換刀裝置中，實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與主軸間傳遞和裝卸刀具的裝置為刀具交換裝置。 四、刀具交換裝置 其結(jié)構(gòu)類似普通車床上回轉(zhuǎn)刀架，根據(jù)加工對(duì)象不同可設(shè)計(jì)成四方或六角形式，由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令進(jìn)行回轉(zhuǎn)換刀。 三、換刀形式 回轉(zhuǎn)刀架換刀 位置檢測(cè)指對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的位置作測(cè)量，而速度檢測(cè)則是對(duì)運(yùn)動(dòng)件速度作測(cè)量（如測(cè)速發(fā)電機(jī)）。 位置檢測(cè)與速度檢測(cè) 直接測(cè)量是指所測(cè)對(duì)象為被測(cè)對(duì)象本身，其方式有二：一是直線測(cè)量，即測(cè)工作臺(tái)直線位移（但檢測(cè)裝置需和行程等長(zhǎng)）；二是角度測(cè)量，即測(cè)主軸旋轉(zhuǎn)角度。 三、檢測(cè)裝置的分類直接測(cè)量與間接測(cè)量但滾動(dòng)導(dǎo)軌的抗振性差，對(duì)防護(hù)要求高, 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高 。滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點(diǎn), 在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用廣泛，目前多數(shù)使用金屬對(duì)塑料形式，稱為貼塑導(dǎo)軌，如圖220所示 。 （ 1 ） 滑動(dòng)導(dǎo)軌數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)外觀上與分度工作臺(tái)相似，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功用大不相同。 （ 2 ） 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 數(shù)控機(jī)床中常用的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有分度工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 。數(shù)控機(jī)床上一般采用滾珠絲杠， 如圖 2 19 所示，它可將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，滿足進(jìn)給系統(tǒng)減少摩擦的基本要求。一般用于中檔數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖指令，并經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。一、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)作用 滿足刀具交換時(shí)，刀柄鍵槽位置必須固定的要求。 主軸準(zhǔn)停裝置該方式主軸箱及主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主軸部件剛性好；傳動(dòng)效率高、平穩(wěn)、噪聲?。徊恍铦?rùn)滑；但由于輸出扭矩小，低速性能不太好，在中檔機(jī)床中應(yīng)用較多。使數(shù)控機(jī)床工作環(huán)境良好、宜人。 噪聲低，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的作用就是產(chǎn)生不同的主軸切削速度以滿足不同的加工條件要求。 一、主傳動(dòng)系統(tǒng)作用以小型計(jì)算機(jī)、微處理器、工控PC機(jī)為特征的軟件數(shù)控系統(tǒng)，即CNC系統(tǒng)，現(xiàn)今使用的均為CNC系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)從其發(fā)展階段來(lái)看，可分為兩種類型：以電子管、晶體管、集成電路為特征的硬線連接數(shù)控系統(tǒng)，即NC系統(tǒng)； 數(shù)控系統(tǒng)類型 三、數(shù)控系統(tǒng)要求、類型及性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求 （ 1 ）高效 要求數(shù)控系統(tǒng)有較高的工作速度，能迅速進(jìn)行復(fù)雜信息、數(shù)據(jù)的處理與計(jì)算，以適應(yīng)數(shù)控加工高效要求。I/O 處理主要處理CNC裝置面板開(kāi)關(guān)信號(hào)，機(jī)床電氣信號(hào)的輸入、輸出和控制(如換刀、換擋、冷卻等) 。 I/0 處理 通常，經(jīng)過(guò)若干次插補(bǔ)周期后 ，插補(bǔ)加工完一個(gè)程序段軌跡，即完成從程序段起點(diǎn)到終點(diǎn)的“數(shù)據(jù)點(diǎn)密化”工作。速度處理首先要做的工作是根據(jù)合成速度來(lái)計(jì)算各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的分速度。刀具補(bǔ)償包括刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。刀具補(bǔ)償 零件程序及控制參數(shù)、補(bǔ)償量等數(shù)據(jù)的輸入，可采用光電閱讀機(jī)、鍵盤(pán)、磁盤(pán)、連接上級(jí)計(jì)算機(jī)的DNC 接口、網(wǎng)絡(luò)等多種形式。CNC系統(tǒng)的主要工作包括以下內(nèi)容 ： 輸入 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 CNC 系統(tǒng)）由程序、輸入輸出設(shè)備、CNC 裝置、可編程控制器（ PLC ）、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等組成，如圖 214 為 CNC 系統(tǒng)組成框圖。 一、數(shù)控系統(tǒng)的組成與作用數(shù)控系統(tǒng)的組成如圖 212 、 213 所示。如圖 211 所示。通過(guò)機(jī)床坐標(biāo)系的建立，可確定機(jī)床位置關(guān)系，獲得所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。不同的機(jī)床布局使機(jī)床操作中不少工作（如工件、刀具裝卸、切屑清理、加工觀察等）方便程度不同。 不同布局影響機(jī)床操作方便程度如圖 28 所示為數(shù)控鏜銑床的三種布局方案。 不同布局有不同的運(yùn)動(dòng)分配及工藝范圍數(shù)控機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)布局應(yīng)按上述要求，既滿足從機(jī)床性能、加工適應(yīng)范圍等內(nèi)部因素考慮確定各構(gòu)件間位置，同時(shí)亦滿足從外觀、操作、管理到人機(jī)關(guān)系等外部因素考慮安排機(jī)床總布局。 二、數(shù)控機(jī)床布局特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床加工中的摩擦等均會(huì)引起溫升及變形而影響加工精度。 有更小的熱變形 良好的靜剛度、動(dòng)剛度是數(shù)控機(jī)床保證加工精度及其精度保證特性的關(guān)鍵因素之一。 一、對(duì)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的基本要求 有良好的靜剛度、動(dòng)剛度試切成功后方可對(duì)零件進(jìn)行正式加工，并對(duì)加工后的零件進(jìn)行結(jié)果檢測(cè)。 數(shù)控加工的準(zhǔn)備過(guò)程較復(fù)雜，內(nèi)容多，含對(duì)零件的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)、工藝分析、工藝方案的制訂、加工程序編制、選用工裝、輔具及其使用方法等。 即PLC，它對(duì)主軸單元實(shí)現(xiàn)控制，將程序中的轉(zhuǎn)速指令進(jìn)行處理而控制主軸轉(zhuǎn)速；管理刀庫(kù)，進(jìn)行自動(dòng)刀具交換、選刀方式、刀具累計(jì)使用次數(shù)、刀具剩余壽命及刀具刃磨次數(shù)等管理；控制主軸正反轉(zhuǎn)和停止、準(zhǔn)停、切削液開(kāi)關(guān)、卡盤(pán)夾緊松開(kāi)、機(jī)械手取送刀等動(dòng)作；還對(duì)機(jī)床外部開(kāi)關(guān)（行程開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)、溫控開(kāi)關(guān)等）進(jìn)行控制；對(duì)輸出信號(hào)（刀庫(kù)、機(jī)械手、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等）進(jìn)行控制。 可編程控制器 在數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已趨于淘汰；目前，使用鍵盤(pán)、磁盤(pán)等，大大方便了信息輸入工作。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動(dòng)態(tài)市場(chǎng)需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國(guó)制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。 六、柔性化 3～5μm，提高到177。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面： 為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成； 為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等； 簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作的智能化，如智能化的自動(dòng)編程，智能化的人機(jī)界面等； 智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到 5000～8000m/min 以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000轉(zhuǎn)/ 分(有的高達(dá)10萬(wàn)r/min)以上；工作臺(tái)的移動(dòng)速度(進(jìn)給速度)：在分辨率為1微米時(shí)，在100m/min(有的到200m/min)以上，在24m/min以上；自動(dòng)換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12m/min 。 2002年，我國(guó)機(jī)床市場(chǎng)消費(fèi)額達(dá)59億美元，成為世界第一。多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高、程序編制復(fù)雜，適于加工形狀復(fù)雜的零件，如葉輪葉片類零件。在兩軸的基礎(chǔ)上增加了Z軸的移動(dòng)，當(dāng)機(jī)床坐標(biāo)系的X、Y軸固定時(shí)，Z軸可以作周期性進(jìn)給。 兩軸半聯(lián)動(dòng) 這種伺服機(jī)構(gòu)所能達(dá)到的精度、速度和動(dòng)態(tài)特性優(yōu)于開(kāi)環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，為大多數(shù)中小型數(shù)控機(jī)床所采用。 數(shù)控裝置經(jīng)過(guò)控制運(yùn)算發(fā)出脈沖信號(hào)，每一脈沖信號(hào)使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，通過(guò)滾珠絲杠推動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)一定的距離。亦稱連續(xù)軌跡控制，如圖 13 所示，能夠連續(xù)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)。 輪廓控制數(shù)控機(jī)床如圖 11 所示，點(diǎn)位控制是指數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具或工作臺(tái)從一點(diǎn)移至另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，然后進(jìn)行定點(diǎn)加工，而點(diǎn)與點(diǎn)之間的路徑不需控制。 二、按運(yùn)動(dòng)方式分類 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床普通數(shù)控機(jī)床一般指在加工工藝過(guò)程中的一個(gè)工序上實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的自動(dòng)化機(jī)床，如數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床與數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。 一、按加工方式和工藝用途分類 普通數(shù)控機(jī)床 由于整個(gè)加工過(guò)程采用程序控制，數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備工作較為復(fù)雜，包含工藝確定、程序編制等。投資大，使用費(fèi)用高生產(chǎn)準(zhǔn)備工作復(fù)雜在數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上，可以組成具有更高柔性的自動(dòng)化制造系統(tǒng)—FMS。數(shù)控機(jī)床對(duì)零件的加工過(guò)程，是嚴(yán)格按照加工程序所規(guī)定的參數(shù)及動(dòng)作執(zhí)行的。 一、數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的區(qū)別 60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 DNC），又稱群控系統(tǒng)；采用小型計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 CNC），使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計(jì)算機(jī)化為特征的第四代。 1948年，美國(guó)帕森斯公司接受美國(guó)空軍委托，研制直升飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓檢驗(yàn)用樣板的加工設(shè)備。數(shù)控機(jī)床是在機(jī)械制造技術(shù)和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其過(guò)程大致如下： 數(shù)控機(jī)床（Numerical Control Machine Tools）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(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床，簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床。 1959年，數(shù)控裝置采用了晶體管元件和印刷電路板，出現(xiàn)帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱為加工中心（ MC Machining Center），使數(shù)控裝置進(jìn)入了第二代， 1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。 20世紀(jì)90年代后期，出現(xiàn)了PC+CNC智能數(shù)控系統(tǒng)，即以PC機(jī)為控制系統(tǒng)的硬件部分，在PC機(jī)上安裝NC軟件系統(tǒng)，此種方式系統(tǒng)維護(hù)方便，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造。高柔性加工對(duì)象改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，體現(xiàn)出很好的適應(yīng)性，可大大節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。有利于管理現(xiàn)代化采用數(shù)控機(jī)床有利于向計(jì)算機(jī)控制與管理生產(chǎn)方面發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。對(duì)以上零件采用數(shù)控加工，才能最大限度地發(fā)揮出數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)。由于加工中心能有效地避免由于多次安裝造成的定位誤差，所以它適用于產(chǎn)品更換頻繁、零件形狀復(fù)雜、精度要求高、生產(chǎn)批量不大而生產(chǎn)周期短的產(chǎn)品。采用這類控制的有數(shù)控銑床、數(shù)控車床和數(shù)控磨床等。 三、按控制方式分類 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是指不帶反饋裝置的控制系統(tǒng)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)線路和步進(jìn)電機(jī)組成，如圖 14 所示。 半閉環(huán)控制系統(tǒng) 如圖 15 所示，半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)中裝有角位移檢測(cè)裝置，通過(guò)檢測(cè)伺服機(jī)構(gòu)的滾珠絲杠轉(zhuǎn)角間接檢測(cè)移動(dòng)部件的位移，然后反饋到數(shù)控裝置的比較器中，與輸入原指令位移值進(jìn)行比較，用比較后的差值進(jìn)行控制，使移動(dòng)部件補(bǔ)充位移，直到差值消除為止的控制系統(tǒng)。 四、按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分類 數(shù)控系統(tǒng)控制幾個(gè)坐標(biāo)軸按需要的函數(shù)關(guān)系同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，稱為坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，按照聯(lián)動(dòng)軸數(shù)可以分為： 兩軸聯(lián)動(dòng) 數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，適于數(shù)控車床加工旋轉(zhuǎn)曲面或數(shù)控銑床銑削平面輪廓。 多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng) 數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制四個(gè)以上坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)。工業(yè)化國(guó)家經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的50%（日本）至68%（美國(guó)）是由制造業(yè)創(chuàng)造的，制造業(yè)對(duì)發(fā)展國(guó)家經(jīng)濟(jì)有決定性的影響，而發(fā)展機(jī)床業(yè)是發(fā)展制造業(yè)的根本。超高速加工技術(shù)對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過(guò)程中模擬人類專家的智能活動(dòng)，以解決加工過(guò)程許多不確定性的、要由人工干預(yù)才能解決的問(wèn)題。5μm ；精密級(jí)加工中心的加工精度則從177。 五、高可靠性 隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機(jī)床制造商追求的目標(biāo)。 輸入輸出裝置 輸入裝置可將不同加工信息傳遞于計(jì)算機(jī)。它包含微計(jì)算機(jī)的電路，各種接口電路、CRT顯示器等硬件及相應(yīng)的軟件。 二、數(shù)控機(jī)床工作過(guò)程數(shù)控機(jī)床的工