亚新体育数控加工技术基础数控机床

　　用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体称为数控系统，数控系 统的核心是数控装置。由于现代数控系统一般都采用了计算机进行控 制，因此将这种数控系统称为计算机数控(Computer Numerical Control——CNC)系统。目前常用的数控系统主要包括日本FANUC数 控系统、德国SIEMENS数控系统、广州数控系统和华中数控系统等。 FANUC数控系统主要型号有FANUC 0i/16i/18i/21i SIEMENS数控系统的主要型号有SINUMERIK 802D、SINUMERIK 840D等。 广州数控设备有限公司生产的GSK系列系统，主要包括车床、铣床、 加工中心等数控系统。 华中数控系统是我国为数不多具有自主版权的数控系统之一。它以通 用的工业PC机（IPC）和DOS亚新体育、WINDOWS操作系统为基础，采用开 放式的体系结构，它适合多坐标（2～5）数控镗铣床和加工中心，在 增加相应的软件模块后，也能适应于其它类型的数控机床（如数控磨 床、数控车床等）以及特种加工机床（如激光加工机、线） 机床坐标系

　　为了确定数控机床的运动方向和运动距离，需要在机床 上建立一个坐标系，这个坐标系就称为机床坐标系。在 数控机床上，不论实际加工中是刀具运动还是工件运动， 在编制数控程序时，总是认为刀具运动、工件静止即采 用刀具运动工件静止的原则。 机床坐标轴方向的确定 Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴确定，与主 轴轴线平行的坐标轴为Z坐标方向，其正方向为刀具离 开工件的方向，X、Y可根据不同的机床结构具体确定。

　　控制轴指数控系统可控制的，按加工要求运动的坐标轴。数控系统可以 控制的运动坐标轴的总数称为控制轴数。 而联动轴数指数控系统可同时控制的，按加工要求运动的坐标轴数量。 如某数控机床，机床本身具有X、Y、Z三个方向运动坐标轴，但数控系 统仅可同时控制两个坐标（XY、YZ或XZ），则该机床的控制轴数为三 轴，而联动轴数为二轴。

　　按工艺用途分类，数控机床可分为以下几类： (1) 切削加工类 具有切削加工功能的数控机床。如数控铣床、数 控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床等。 (2) 成型加工类 具有通过物理方法改变工件形状功能的数控机床。 如数控折弯机、数控弯管机等。 (3) 特种加工类 具有特种加工功能的数控机床。如数控电火花加 工机床、数控线切割机床、激光加工机床等。

　　电火花线切割加工（Wire Cut Electrical Discharge Machining）也 简称为线切割，是在电火花加工基础上发展起来的，它利用线状钼丝 或铜丝作为电极，通过火花放电对工件进行切割加工。 根据电极丝的运行速度，可分为低速走丝线切割机床和高速走丝线切 割机床两种。低速走丝线切割机床走丝速度一般低于0.2m/s，是国外 生产和使用的主要机种；高速走丝线切割机床走丝速度一般为8 ~ 10 m/s m/s，是我国生产和使用的主要机种。

　　机械制造业是整个工业和国民经济的基石，而数控机床的拥有量及其 技术水平的高低，代表了当前数控技术的性能、水平和发展方向，已 成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志(目前，在我国金属切削 机的数控化率还不到20%，总数控比率仅为2%左右；而美国等工业 化国家的数控化率已达到80%以上，总数控比率平均水平为25%)。 现在数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础 技术。 现代的CAD/CAM、柔性制造系统 柔性制造系统(FMS: Flexible Manufacturing 柔性制造系统 System)、分布式数控 分布式数控(DNC: Distributed Numerical Control)、现代 分布式数控 现代 (计算机 集成制造系统 计算机)集成制造系统 计算机 集成制造系统(CIMS: Contemporary/Computer Integrated Manufacturing System)、智能制造 智能制造(IM: Intelligent Manufacturing)、 智能制造 虚拟制造(VM: Virtual Manufacturing)、敏捷制造 敏捷制造(AM: Agile 虚拟制造 敏捷制造 Manufacturing)等先进制造系统及先进制造模式均建立在数控技术之 上。 随着先进制造业技术的飞速发展，数控机床及数控加工技术在机械制 造业中的地位将越来越重要 。

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　　在数控编程时，为了描述机床运动坐标轴的名称及运动的正负方向，简 化程序的编制以及保证所编制的程序对同一类机床具有互换性，目前国 际上数控机床的坐标轴和运动方向均已标准化。我国于1982年颁布了 JB3051-82《数控机床的坐标和运动方向的命名》标准，它与国际标准 化组织颁布的ISO841等效。

　　数控技术，简称数控(Numerical Control—NC)，是以数字量编程实 现控制设备自动工作的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度 等机械量和与机械能量流向有关的开关量。 现在，数控技术也叫计算机数控技术(Computer Numerical Control --CNC)，它是采用计算机实现数字程序控制的技术。

　　加工中心与数控铣床主要区别是带有刀库和自动换刀装置， 加工中心与数控铣床主要区别是带有刀库和自动换刀装置，故又称为 自动换刀数控机床，其结构形式有立式加工中心、 自动换刀数控机床，其结构形式有立式加工中心、卧式加工中心和复 合式加工中心。加工中心具有如下主要特点： 合式加工中心 (1)功能较全 其具有多种工艺手段； (2)设置有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具，在加工过程中 由程序自动选用和更换。这是它与数控铣床、数控镗床的主要区别。 （3)综合加工能力较强 复合式加工中心的类型较多： 如在一台加工中心上装有可交换工作的双工作台，某工作台在工作时， 另一工作台可安装工件，故可节省工件装夹的辅助时间，提高工作效 力；又如在一台加工中心上装有立、卧双主轴，配合工作台旋转，工 件一次装夹中可实现除安装面外的其它5个面的加工，适合加工精度 要求高及复杂箱体等零件的加工；又如在同一台加工中心上不仅可进 行铣削，而且可进行车削等。

　　1952年 第一台数控机床问世， 1952年，第一台数控机床问世数控机床，成为 世界机械工业史上一件划时代的事 推动了自动化的发展。 件，推动了自动化的发展。

　　数控机床是指采用数控技术进行控制的机床，也被称为数字控制机床 (Numerically Controlled Machine Tool)，NC机床或CNC机床，是为 了满足单件、小批量、多品种自动化生产的需要而研制的一种灵活的、 高效的、通用的柔性自动化机床，按照加工要求，可自动完成对被加 工零件进行加工。

　　数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序 的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等 工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔以及铰孔等工作。

　　数控铣床一般能完成铣削、镗削亚新体育、钻削、攻螺纹等切削加工工作。适 用于平面类零件、变斜角类零件以及曲面类零件的加工，五轴联动的 数控铣床可精确地加工出复杂曲面。

　　工作台 位置检测元件 输入 数 装 控 置 控 电 制 路 伺 电 服 机

　　数控装置是数控机床的核心，它的功能是接受输入装置输入的加工信 息，经过系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相 应的脉冲送给伺服系统，通过伺服系统控制机床的各个运动部件按规 定要求动作。

　　根据被加工工件工艺要求按规定格式编制成的数字化程序称为数控加 工程序。数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数 码形式表示的程序，输入到机床的数控系统中，以控制刀具与工件的 相对运动，从而加工出合格零件的过程。

　　目前数控加工技术已成为加工多品种、小批量以及复杂、高精度零件 的重要技术手段。因此，在航空航天、汽车、模具等机械制造行业数 控加工技术得到了的广泛应用。在实际应用中，主要技术包括数控加 工编程(手工编程与自动编程)、数控机床操作及数控机床维修等。

　　在闭环和半闭环伺服系统中配有位置测量装置，直接或间接测量执行 部件的实际位移量。

　　数控机床本体主要包括：主运动部件，进给运动执行部件如工作台、 刀架及其传动部件和床身立柱等支撑部件，此外还有冷却、润滑、转 位和夹紧装置。对于加工中心类的数控机床，还有存放刀具的刀库， 更换刀具的机械手等部件。数控机床的本体和机械部件的结构设计方 法基本同普通机床类似，只是在精度、刚度、抗振性等方面要求更高， 尤其是要求相对运动表面的摩擦系数要小，传动部件之间的间隙要小， 而且传动和变速系统要便于实现自动控制。

　　伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成，它是数控系统的执 行部分。由机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系 统，它根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、 方向和位移量。每个进给运动的执行部件都配有一套伺服系统，根据 控制方式的不同，伺服系统可分为开环、闭环和半闭环伺服系统。

　　(2) 机床原点及参考点 机床原点即机床坐标系原点，是数控机床上设置的一个固定点。 机床原点即机床坐标系原点，是数控机床上设置的一个固定点。 它在机床制造完成后就被确定下来了， 它在机床制造完成后就被确定下来了，是数控机床加工运动时进行 定位的基准点。 定位的基准点。 数控车床： 数控车床： 机床原点一般设置在卡盘端面与主轴中心线的交点处。 机床原点一般设置在卡盘端面与主轴中心线的交点处。 数控铣床： 数控铣床： 机床原点一般设置在X 坐标正方向的极限位置上。 机床原点一般设置在X、Y、Z坐标正方向的极限位置上。 机床参考点是机床上一个固定的点， 机床参考点是机床上一个固定的点，用于对机床的运动进行检测和 控制。 控制。 机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精 确调整好的，它在机床坐标系中的坐标值已输入数控系统中， 确调整好的，它在机床坐标系中的坐标值已输入数控系统中，因此参 考点相对于机床原点的位置是一个已知数。 考点相对于机床原点的位置是一个已知数。参考点的位置可以通过调 整限位开关位置的方法来改变。 整限位开关位置的方法来改变。 数控车床： 数控车床： 参考点一般位于离开机床原点最远的极限位置。 参考点一般位于离开机床原点最远的极限位置。 数控铣床： 数控铣床： 机床原点一般和参考点重合。 机床原点一般和参考点重合。 注意：数控机床开机时，必须首先手动返回参考点。 注意：数控机床开机时，必须首先手动返回参考点。