【正文】 可分為二軸聯(lián)動(dòng) 二軸半聯(lián)動(dòng) 、 三軸聯(lián)動(dòng)和多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床 ， 如圖 。 目前 ， 高檔數(shù)控系統(tǒng)的可控軸數(shù)已多達(dá) 24軸 。 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 表 各檔次數(shù)控機(jī)床的功能和指標(biāo) 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 ? 數(shù)控機(jī)床的可控軸數(shù)與聯(lián)動(dòng)軸數(shù) ? 可控軸數(shù)是指數(shù)控系統(tǒng)能夠控制的坐標(biāo)軸數(shù)目 。 這種分類方法的界線是相對(duì)的 ， 不同時(shí)期的劃分標(biāo)準(zhǔn)會(huì)有所不同 。 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 圖 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu) 工作臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)位 置 測(cè) 量 反 饋 信 號(hào)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)C N C數(shù) 控 系 統(tǒng)任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 ? （ 3） 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 ? 將位置檢測(cè)元件安裝在電動(dòng)機(jī)軸端或絲杠軸端 ， 通過角位移的測(cè)量間接計(jì)算出機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位移 ， 與數(shù)控裝置中的指令位移量相比較 ， 實(shí)現(xiàn)差值控制 ， 構(gòu)成如圖 。 ? （ 1） 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 ? 這類數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件沒有位置檢測(cè)反饋裝置 ， 采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) ， 如圖 。 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 圖 直線控制切削加工 刀具工件任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 ? （ 3） 輪廓控制 ? 輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠控制機(jī)床刀具或工件沿直線 、 圓弧或拋物線等曲線軌跡移動(dòng) ， 移動(dòng)過程中可進(jìn)行切削加工 ， 移動(dòng)速度根據(jù)工藝要求由編程確定 ， 可實(shí)現(xiàn)曲線或者曲面輪廓加工 ， 加工示例如圖 。 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 圖 點(diǎn)位控制切削加工 刀具BA工 件123任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 ? （ 2） 直線控制數(shù)控機(jī)床 ? 這類數(shù)控機(jī)床不僅要控制機(jī)床刀具從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn) ， 而且要沿直線軌跡 （ 一般與某一坐標(biāo)軸平行或成 45176。 ? （ 4） 其他類型的數(shù)控設(shè)備 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 ? 按運(yùn)動(dòng)軌跡分類 ? （ 1） 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 ? 這類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是在刀具相對(duì)于工件的移動(dòng)過程中不進(jìn)行切削加工 ， 只要求刀具從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)并準(zhǔn)確定位 ， 而對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度和軌跡沒有嚴(yán)格的要求 。 ? （ 2） 加工中心。 檢測(cè)反饋裝置主要使用感應(yīng)同步器 、 磁柵 、 光柵 、 激光測(cè)量?jī)x等 。 ? （ 3） 更多地采用了高效傳動(dòng)部件， 如滾珠絲杠、 靜壓導(dǎo)軌、 滾動(dòng)導(dǎo)軌等。 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 ? 與普通機(jī)床相比 ， 數(shù)控機(jī)床本體具有以下特點(diǎn)： ? （ 1） 采用了高性能主軸部件及傳動(dòng)系統(tǒng) ， 機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 。 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 ? 機(jī)床本體 ? 數(shù)控機(jī)床的主體是完成各種切削加工的機(jī)械部分，主要包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺(tái)、主軸箱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、刀架及自動(dòng)換刀裝置，與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有更好的剛性和抗振性，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)間隙小。伺服系統(tǒng)將數(shù)控系統(tǒng)發(fā)來的各種運(yùn)動(dòng)指令，轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，由于伺服系統(tǒng)直接決定刀具和工件的相對(duì)位置，所以伺服系統(tǒng)的性能是決定數(shù)控機(jī)床加工精度和生產(chǎn)率的主要因素之一。 它是一種位置控制系統(tǒng) ，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補(bǔ)出理想的運(yùn)動(dòng)軌跡 ， 然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需的零件 。 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 ? 數(shù)控裝置 ? 數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心 ， 它的作用是接收輸入裝置輸入的加工信息 ， 完成數(shù)值的計(jì)算 、 邏輯判斷 、 輸入輸出控制等功能 。常用的信息載體有穿孔紙帶、磁帶、磁盤等，并通過輸入機(jī)將記載的加工信息輸入數(shù)控系統(tǒng)中。 其基本過程如圖所示 。 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的工作原理、組成及分類 知識(shí)目標(biāo)： 、工作原理； ； 技能目標(biāo)： 、工作原理； ； 一 、 數(shù)控機(jī)床的工作原理 ? 數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字信息進(jìn)行控制的機(jī)床 。 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 6) 智能化 21世紀(jì)的 CNC系統(tǒng)將是一個(gè)高度智能化的系統(tǒng)。配置網(wǎng)絡(luò)接口，通過 Inter可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制加工，進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)和診斷，使維修變得簡(jiǎn)單。 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 4) 高一體化 CNC系統(tǒng)與加工過程作為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)機(jī)電光聲綜合控制，測(cè)量造型、加工一體化，加工、實(shí)時(shí)檢測(cè)與修正一體化，機(jī)床主機(jī)設(shè)計(jì)與數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)一體化。 數(shù)控系統(tǒng)在 21世紀(jì)將具有最大限度的柔性，能實(shí)現(xiàn)多種用途。 (加工精度達(dá) μm) 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 3) 高柔性化 柔性是指機(jī)床適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力。 提高機(jī)床的加工精度，一般是通過減少數(shù)控系統(tǒng)誤差，提高數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)大件結(jié)構(gòu)特性和熱穩(wěn)定性，采用補(bǔ)償技術(shù)和輔助措施來達(dá)到的。 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 2) 高精度控制 高精度化一直是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展追求的目標(biāo)。 高主軸轉(zhuǎn)速可減少切削力，減小切削深度，有利于克服機(jī)床振動(dòng)，傳入零件中的熱量大大減低，排屑加快，熱變形減小，加工精度和表面質(zhì)量得到顯著改善。 1) 高速切削 受高生產(chǎn)率的驅(qū)使，高速化已是現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。 20世紀(jì) 90年代末，華中數(shù)控自主開發(fā)出基于 PCNC的 HNC數(shù)控系統(tǒng)，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，加大了我國(guó)數(shù)控機(jī)床在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力度。在引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，北京機(jī)床研究所又開發(fā)出 BS03經(jīng)濟(jì)型數(shù)控和 BS04全功能數(shù)控系統(tǒng)，航天部 706所研制出 MNC864數(shù)控系統(tǒng)。 20世紀(jì) 70年代初期，曾掀起研制數(shù)控機(jī)床的熱潮，但當(dāng)時(shí)是采用分立元件，性能不穩(wěn)定，可靠性差。充分利用現(xiàn)有 PC機(jī)的軟硬件資源，使遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程檢測(cè)診斷能夠得以實(shí)現(xiàn)。其中，數(shù)控是其基本控制單元。隨著 DNC數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已成為無人控制工廠的基本組成單元。它是使用一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)，直接控制和管理一群數(shù)控機(jī)床及數(shù)控加工中心，進(jìn)行多品種、多工序的自動(dòng)加工。利用 CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) )繪出加工零件的模型，在顯示器上“指點(diǎn)”被加工的部位，輸入所需的工藝參數(shù)，即可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算刀具路徑，模擬加工狀態(tài)，獲得 NC程序。 1974年微處理器開始用于機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中，從此 CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) )軟線數(shù)控技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展得以快速發(fā)展。Trecker公司開發(fā)成功了帶刀庫(kù)，能自動(dòng)進(jìn)行刀具交換，一次裝夾中即能進(jìn)行銑、鉆、鏜、攻絲等多種加工功能的數(shù)控機(jī)床，這就是數(shù)控機(jī)床的新種類 —— 加工中心。 1953年麻省理工學(xué)院開發(fā)出只需確定零件輪廓、指定切削路線，即可生成 NC程序的自動(dòng)編程語言。 常見的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、 數(shù)控銑床、 數(shù)控加工中心等。采用數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的一整套裝置和設(shè)備， 稱為數(shù)控系統(tǒng)。 用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，是按照事先編制好的加工程序自動(dòng)地對(duì)被加工零件進(jìn)行加工。 操作人員按工藝規(guī)程的規(guī)定步驟操作機(jī)床，加工出圖紙給定的零件。任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 在普通機(jī)床上加工零件時(shí)，一般是由工藝人員按照零件圖事先制訂好加工工藝規(guī)程。在工藝規(guī)程中有零件的加工程序、切削用量、機(jī)床的規(guī)格及刀具、夾具等內(nèi)容。也就是說零件的加工過程（如開車，停車，改變主軸轉(zhuǎn)速，改變進(jìn)給速度和方向，切削液開、關(guān)等）都是由人工手動(dòng)操縱來完成的。 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 知識(shí)目標(biāo)： ； ； 技能目標(biāo) : ； ； ； 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 一、數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 數(shù)控 (Numerical Control— NC）技術(shù)是近代發(fā)展起來的一種自動(dòng)控制技術(shù)， 是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法。 數(shù)控機(jī)床就是裝備有數(shù)控系統(tǒng)， 采用數(shù)控技術(shù)控制的機(jī)床。 二、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生 1949年美國(guó) Parson公司與麻省理工學(xué)院開始合作，歷時(shí)三年研制出能進(jìn)行三軸控制的數(shù)控銑床樣機(jī)，取名“ Numerical Control”。 1959年美國(guó) Keaneyamp。 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 1968年英國(guó)首次將多臺(tái)數(shù)控機(jī)床、無人化搬運(yùn)小車和自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)在計(jì)算機(jī)控制下連接成自動(dòng)加工系統(tǒng)，這就是柔性制造系統(tǒng) FMS。 1976年美國(guó) Lockhead公司開始使用圖像編程。 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 DNC(直接數(shù)控 )技術(shù)始于 20世紀(jì) 60年代末期。 DNC群控技術(shù)是 FMS柔性制造技術(shù)的基礎(chǔ)，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上的 DNC接口就是機(jī)床數(shù)控裝置與通用計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送及通訊控制用的，也是數(shù)控機(jī)床之間實(shí)現(xiàn)通訊用的接口。 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 20世紀(jì) 90年代，出現(xiàn)了包括市場(chǎng)預(yù)測(cè)、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造和銷售等全過程均由計(jì)算機(jī)集成管理和控制的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS。 20世紀(jì) 90年代，基于 PCNC的智能數(shù)控系統(tǒng)開始得到發(fā)展，它打破了原數(shù)控廠家各自為政的封閉式專用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，提供開放式基礎(chǔ)，使升級(jí)換代變得非常容易。 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 我國(guó)雖然早在 1958年就開始研制數(shù)控機(jī)床，但由于歷史原因，一直沒有取得實(shí)質(zhì)性成果。 1980年北京機(jī)床研究所引進(jìn)日本 FANUC 6數(shù)控系統(tǒng)，上海機(jī)床研究所引進(jìn)美國(guó) GE公司的 MTC－ 1數(shù)控系統(tǒng)，遼寧精密儀器廠引進(jìn)美國(guó) Bendix公司的 Dynapth LTD10數(shù)控系統(tǒng)?！鞍宋濉逼陂g國(guó)家又組織近百個(gè)單位進(jìn)行以發(fā)展自主版權(quán)為目標(biāo)的“數(shù)控技術(shù)攻關(guān)”，從而為數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)化建立了基礎(chǔ)。 任務(wù)一 :認(rèn)知數(shù)控機(jī)床 三、 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)代數(shù)控加工正在向高速化、高精度化、高柔性化、高一體化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方向發(fā)展。高速切削可通過高速運(yùn)算技術(shù)、快速插補(bǔ)運(yùn)算技術(shù)、超高速通信技術(shù)和高速主軸等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。因此，經(jīng)高速加工的工件一般不需要精加工。它包括機(jī)床制造的幾何精度和機(jī)床使用的加工精度控制兩方面。目前精整加工精度已提高到 μm，并進(jìn)入了亞微米級(jí)，不久超精度加工將進(jìn)入納米時(shí)代。目前，在進(jìn)一步提高單機(jī)柔性自動(dòng)化加工的同時(shí)，正努力向單元柔性和系統(tǒng)柔性化發(fā)展。具體是指具有開放性體系結(jié)構(gòu)，通過重構(gòu)和編輯，視需要系統(tǒng)的組成可大可??；功能可專用也可通用，功能價(jià)格比可調(diào)；可以集成用戶的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，形成專家系統(tǒng)。 5) 網(wǎng)絡(luò)化 實(shí)現(xiàn)多種通訊協(xié)議，既滿足單機(jī)需要，又能滿足 FMS(柔性制造系統(tǒng) )、 CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) )對(duì)基層設(shè)備的要求。建立分布式網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)，可便于形成“全球制造”。具體是指系統(tǒng)應(yīng)在局部或全部實(shí)現(xiàn)加工過程的自適應(yīng)、自診斷和自調(diào)整；多媒體人機(jī)接口使用戶操作簡(jiǎn)單，智能編程使編程更加直觀，可使用自然語言編程；加工數(shù)據(jù)的自生成及智能數(shù)據(jù)庫(kù)；智能監(jiān)控；采用專家系統(tǒng)以降低對(duì)操作者的要求等。 它用數(shù)字代碼將刀具相對(duì)工件移動(dòng)的軌跡 、 速度等信息記錄在程序介質(zhì)上 ， 然后送入數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過譯碼和運(yùn)算 ， 控制機(jī)床刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng) ， 加工出所需要的工件 。 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的工作原理、組成及分類 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的工作原理、組成及分類 數(shù)控機(jī)床的工作原理 微 型 計(jì) 算 機(jī)機(jī)床本體數(shù)控系統(tǒng)工藝處理編 制 工 件 加 工 程 序加 工 好 的 零 件零件圖0 1 1 2 數(shù)控機(jī)床的組成 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 二、數(shù)控機(jī)床組成 輸入、輸出設(shè)備 用于記載零件的加工工藝過程、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)等各種加工信息，從而控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件的機(jī)械加工。有些數(shù)控機(jī)床也可采用操作面板上的按鈕和鍵盤直接輸入加工程序；或通過串行口將計(jì)算機(jī)上編寫的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。 目前數(shù)控裝置一般使用多個(gè)微處理器 ， 以程序化的軟件形式實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能 。 任務(wù)二：分析數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、分類 ? 伺服系統(tǒng) ? 伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部件，它包括電動(dòng)機(jī)、速度控制單元、測(cè)量反饋單元，位置控制等部分。目前許多數(shù)控機(jī)床使用了全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)的直線電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)剛性好，可高速轉(zhuǎn)