孟州市產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)職工培訓(xùn)中心培訓(xùn)教材數(shù)控操作技術(shù)

數(shù)控操作技術(shù)

主編：郭建成

副主編：李國(guó)中（河南省中原內(nèi)配股份有限公司）

參編人員：楊艷麗張明卓李韶輝楊智祥

劉春山（河南省中原內(nèi)配股份有限公司）

張學(xué)儉（河南省中原內(nèi)配股份有限公司）

孟州市產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)職工培訓(xùn)中心

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刖百

本教材是一本具有專業(yè)性的數(shù)控操作技術(shù)培訓(xùn)教材。該教材重在講

解數(shù)控機(jī)床的操作部分，是培養(yǎng)企業(yè)合格數(shù)控操作工的一本理想教材.，

也可為孟州企業(yè)數(shù)控操作提供參考，本教材的內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)密切聯(lián)系實(shí)

際，讓員工既能學(xué)到理論知識(shí)，又能提高專業(yè)技能。

該教材講解了最先進(jìn)的機(jī)床操作技術(shù)，介紹了軟件基本操作和機(jī)床

操作。企業(yè)員工通過培訓(xùn)可以熟練掌握數(shù)控機(jī)床的操作，并迅速進(jìn)入崗

位工作。

這套培訓(xùn)教材共分為兩章，第一章概論第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的基本概念,

由郭建成老師編寫；第一章概論第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成及分類，由楊艷

麗老師編寫；第一章概論典型的數(shù)控機(jī)床，由李國(guó)中老師（企業(yè)）和李

韻輝老師編寫；第二章數(shù)控加工藝基礎(chǔ)第一節(jié)工藝的基本概念，由張學(xué)

儉老師（企業(yè)）和楊智祥老師編寫；第二章數(shù)控加工藝基礎(chǔ)第二節(jié)數(shù)控

加工工藝參數(shù)計(jì)算基礎(chǔ)，由張明卓和劉春山老師（企業(yè)）編寫。

本書在編寫過程中，得到孟州市產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)領(lǐng)導(dǎo)及廣大企業(yè)的大力

支持:，為教材編寫提出意見和建議，并有多員企業(yè)骨干參與教材的編寫,

在此表示衷心的感謝。

當(dāng)然，由于編者水平有限，本教材的缺點(diǎn)和不足在所難免。在具體

教學(xué)實(shí)踐中，我們會(huì)不斷完善和修改，并期待領(lǐng)導(dǎo)、專家及同行提出批

評(píng)，更希望本校教師創(chuàng)造性地使用，使本套教材更加充實(shí)和完善，更加

體現(xiàn)培訓(xùn)教材的特色。

編者

2012年12月

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目錄

第一章概論..............................................................1

第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的基本概念..........................................................1

第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成及分類........................................................6

第三節(jié)典型的數(shù)控機(jī)床...............................................................21

第二章數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)...............................................41

第一節(jié)工藝的基本概念.............................................................41

第二節(jié)數(shù)控工藝設(shè)計(jì)的基本過程....................................................42

第三節(jié)數(shù)控加工工藝參數(shù)計(jì)算基礎(chǔ)..................................................47

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第一章概論

第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的基本概念

一、數(shù)控機(jī)床的定義

數(shù)字控制(numericalcontrol)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，簡(jiǎn)稱為

數(shù)控(NC)o

數(shù)控機(jī)床，就是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)

的機(jī)床。

國(guó)際信息處理聯(lián)盟(InternationalFederationofInformation

Processing,即IFIP)第五技術(shù)委員會(huì)，對(duì)數(shù)控機(jī)床作了如下定義：

數(shù)控機(jī)床是一部裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理

具有使用號(hào)碼，或其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。

定義中所指的那種程序控制系統(tǒng)，就是所說的數(shù)控系統(tǒng)。

數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自動(dòng)閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字

值，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作和加工零件。

數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程序控制器、主軸驅(qū)動(dòng)及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)

裝置等部分。

數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品。

二、數(shù)控機(jī)床加工機(jī)械零件的一般過程

金屬切削機(jī)床加工零件，是操作者根據(jù)圖樣的要求，不斷地改變刀

具與工件之間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)(位置、速度……等)，使刀具對(duì)工件進(jìn)行切削

加工，最終得到所需要的合格的零件。

數(shù)控機(jī)床的加工，是把刀具與工件的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)分割成一些最小的單

位量，即最小位移量，由數(shù)控系統(tǒng)按照零件程序的耍求，使坐標(biāo)移動(dòng)若

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干個(gè)最小位移量，從而來實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以完成零件的加

工。

通過圖1-1,可以了解數(shù)控機(jī)床加工機(jī)械零件的原理。

例如，在平面上，要加工任意曲線L的零件。要求刀具T沿工件形

狀的曲線軌跡運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行切削加工。

可以將曲線L分解成：A/。，△/；,A/2……，等線段。

在數(shù)控加工中，使數(shù)控機(jī)床動(dòng)作的是數(shù)控裝置給數(shù)控機(jī)床傳遞運(yùn)動(dòng)

命令的脈沖群，每一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)于機(jī)床的單位位移量。

在進(jìn)行曲線加工時(shí)，可以用一給定的數(shù)學(xué)函數(shù)，來模擬線段△，。

根據(jù)給定的數(shù)學(xué)函數(shù)，如線性函、圓函數(shù)或高次函數(shù)，在理想的軌

跡或輪廓上的已知點(diǎn)之間，進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化，確定一些中間點(diǎn)的方法,

稱之為插補(bǔ)。

按照規(guī)定的直線，給出兩端點(diǎn)間的插補(bǔ)數(shù)字信息，借此信息控制刀

具的運(yùn)動(dòng)，加工出理想的曲面，稱為直線插補(bǔ)。

而按照規(guī)定的圓弧、其它二次曲線或高次函數(shù)，給出兩端點(diǎn)間的插

補(bǔ)數(shù)字信息，控制刀具運(yùn)動(dòng)，加工出理想的曲面，則稱為圓弧插補(bǔ)、二

次曲線插補(bǔ)（如拋物線插補(bǔ)）或高次函數(shù)插補(bǔ)（如螺旋線插補(bǔ)）等。

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處理這些插補(bǔ)的算法，稱之為插補(bǔ)運(yùn)算。

數(shù)控裝置，就是一臺(tái)能夠接受零件圖樣加工要求的信息、，并按照一

定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行招補(bǔ)運(yùn)算。實(shí)時(shí)地向各坐標(biāo)軸發(fā)出速度控制指令(如

△心，△切……等等)及切削用量的特殊用途的電子計(jì)算機(jī)。

除了數(shù)控裝置以外，為了使數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)，還需要有一個(gè)足夠的功

率，能快速響應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置。

在數(shù)控機(jī)床上采用的驅(qū)動(dòng)裝置，按其原理基本上是兩種控制方式。

它是按照任意軌跡信息(path-information)的指令W,與實(shí)際測(cè)量值X,

在比較器中比較，形成的控制分量來區(qū)分的。

L關(guān)斷電路(cut-off)在關(guān)斷電路中，比較器發(fā)出的一個(gè)信號(hào)，

符合

x-w=o

2.調(diào)節(jié)電路(regulation)信號(hào)由調(diào)節(jié)電路送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)

X-W^O

關(guān)斷電路原理，用于點(diǎn)位(point-to-point)控制，而調(diào)節(jié)電路則

用于軌跡(continuous-path)控制。

點(diǎn)位控制和直線控制一般是單軸或兩軸聯(lián)動(dòng)。而連續(xù)軌跡控制則是

兩軸或者兩軸以上的聯(lián)動(dòng)。

當(dāng)然，數(shù)控機(jī)床要實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，還必須有能滿足和實(shí)現(xiàn)上述加工

方式要求的機(jī)床主機(jī)、刀具以及其它一整套輔助、配套設(shè)備。

所以，只要具備了數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床主機(jī)以及相應(yīng)的配套

設(shè)備，就可以組成一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，完成各種零件的數(shù)控加工。

三、發(fā)展數(shù)控機(jī)床的原因

近代，大工業(yè)生產(chǎn)大量采用了剛性自動(dòng)化。在汽車工業(yè)及輕工消費(fèi)

品生產(chǎn)方面，采用了大量的組合機(jī)床自動(dòng)線，生產(chǎn)流水線；在標(biāo)準(zhǔn)件(如

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螺釘、螺母及帶輪等）的生產(chǎn)中則采用凸輪控制等用于特殊加工的專用

機(jī)床。這類機(jī)床，適合于大批量零件的生產(chǎn)，但由于建立制造過程較難,

所以更換產(chǎn)品及修改生產(chǎn)工藝需要較長(zhǎng)的時(shí)間和比較多的費(fèi)用。

進(jìn)入80年代以來，由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，產(chǎn)品更新極為迅速，中、小

批量零件的生產(chǎn)越來越多。對(duì)于工業(yè)國(guó)家來說，中、小批零件的生產(chǎn)兒

乎占產(chǎn)品數(shù)量的75%-80%o而且隨著航空工業(yè)、汽車工業(yè)以及輕工消費(fèi)

品生產(chǎn)的高速增長(zhǎng)，復(fù)雜圖形的零件越來越多，精度要求也越來越高。

這就使傳統(tǒng)的剛性自動(dòng)化不能滿足要求，而柔性加工的重要性更加突出，

可調(diào)的柔性自動(dòng)化也就迅速地發(fā)展起來。

數(shù)控機(jī)床就是實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化最重要的裝備，是發(fā)展柔性生產(chǎn)的基

礎(chǔ)。

數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)：

1）能完成很多普通機(jī)床難以完成，或者根本不能加工的復(fù)雜型面的

零件加工。因此，數(shù)控機(jī)床首先在航空、航天等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。在復(fù)雜

型面的模具加工中，在蝸輪葉片及螺旋槳的加工中，也都得到了廣泛的

應(yīng)用。

2）采用數(shù)控機(jī)床，可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。由

于數(shù)控機(jī)床是按照預(yù)定的程序自動(dòng)加工，加工過程不需要人工干預(yù)。而

且加工精度還可以利用軟件來進(jìn)行校正及補(bǔ)償。因此，可以獲得比機(jī)床

本身精度還要高的加工精度及重復(fù)精度。

3）可以提高生產(chǎn)率。采用數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床可以提高生產(chǎn)率2-3

倍。尤其對(duì)某些復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)率可以提高十幾倍甚至幾十倍。

4）可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。一些數(shù)控機(jī)床，例如加工中心、車削中心等,

都可以自動(dòng)換刀。一次裝卡以后，幾乎能完成零件全部加工部位的加工,

可以替代5?7臺(tái)普通機(jī)床，并節(jié)省了廠房面積。

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5）幾乎不需要專用的工裝卡具。采用普通的通用工夾具，只需更換

程序，就可適應(yīng)不同品種及尺寸規(guī)格零件的自動(dòng)加工。

6）減少了在制品，從而加速了流動(dòng)資金的周轉(zhuǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

7）大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的性能對(duì)比見表1-1O

從表1-1可以看出，數(shù)控機(jī)床不僅可以節(jié)約勞動(dòng)力，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,

而且可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)開發(fā)新產(chǎn)品和促進(jìn)老產(chǎn)品的更新?lián)Q代、加速

流動(dòng)資金運(yùn)轉(zhuǎn)和縮短交貨期，都起著很大作用。

表數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的對(duì)比

控通控通

項(xiàng)目項(xiàng)目

機(jī)機(jī)號(hào)機(jī)機(jī)

床床床床

加工異形復(fù)

初期投資

雜零件的能力

改變加工對(duì)對(duì)操作人員

象的柔性程度素質(zhì)的要求

對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃、

加工零件質(zhì)

生產(chǎn)準(zhǔn)備和生產(chǎn)

量和加工精度

調(diào)度的要求

運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)（包括

加工效率人力、原材料、電

0

力、廠房）

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維修技術(shù)及

設(shè)備利用率

1費(fèi)用

產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)對(duì)不合格品

計(jì)與CAD連接功>再加工（即

2

能回用）的費(fèi)用

但是，數(shù)控機(jī)床的初期投資及維修技術(shù)等費(fèi)用較高，要求管理及操

作人員的素質(zhì)也較高。合理地選擇及使用數(shù)控機(jī)床，可以降低企業(yè)的生

產(chǎn)成本和提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與競(jìng)爭(zhēng)能力。

綜上所述，對(duì)于單件、中小批量生產(chǎn)；形狀比較復(fù)雜，精度要求較

高的零件加工；產(chǎn)品更新頻繁，生產(chǎn)周期要求短的加工，大都采用數(shù)控

機(jī)床，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，滿足用戶的要求，獲得很好

的經(jīng)濟(jì)效益。

第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成及分類

一、數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為保證達(dá)到高精度、高效率、高自動(dòng)化程度，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)具有

以下一些特點(diǎn)：

①高剛度。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床要在高速和重切削條件下工作，因此機(jī)床

的床身、工作臺(tái)、主軸、立柱、刀架等主要部件，均需具有很高的剛度,

工作中應(yīng)無變形或振動(dòng)。例如：床身應(yīng)合理布筋，能承受重載與重切削

力；工作臺(tái)與拖板應(yīng)具有足夠的剛性，能承受工件重量并使工作平穩(wěn)；

主軸在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)具有高的徑向扭鉗和軸向推力；立柱在床身上移

動(dòng)，應(yīng)平穩(wěn)，能承受大的切削抗力；刀架在切削加工中應(yīng)十分平穩(wěn)而無

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振動(dòng)。

②高靈敏度。數(shù)控機(jī)床在自動(dòng)狀態(tài)下工作，要求精度比普通機(jī)床高,

因而運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)具有高靈敏度。導(dǎo)軌部件通常用滾動(dòng)導(dǎo)軌、塑料導(dǎo)軌、

靜壓導(dǎo)軌等，以減少摩擦力，在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)無爬行現(xiàn)象。工作臺(tái)、刀架

等部件的移動(dòng)，由直流或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)滾珠絲杠或靜壓絲杠傳

動(dòng)。主軸既要在高剛度、高速下回轉(zhuǎn)，又要有高靈敏度，因而多數(shù)采用

滾動(dòng)軸承或靜壓軸承。

③高抗振性。數(shù)控機(jī)床的一些運(yùn)動(dòng)部件，除了應(yīng)具有高剛度、高靈

敏度外，還應(yīng)具有高抗振性，在高速重切削情況下應(yīng)無振動(dòng)，以保證加

工工件的高精度和高表面光潔度。應(yīng)該指出的是，特別要避免切削時(shí)的

諧振。

④熱變形小。機(jī)床的主軸、工作臺(tái)、刀架等運(yùn)動(dòng)部件，在運(yùn)動(dòng)中常

易產(chǎn)生熱量。為保證部件的運(yùn)動(dòng)精度，要求各運(yùn)動(dòng)部件的發(fā)熱量最少，

以防產(chǎn)生熱變形。為此，立柱一般采取雙壁框式結(jié)構(gòu)，在提高剛度的同

時(shí)，使零件結(jié)構(gòu)對(duì)稱，防止因熱變形而產(chǎn)生傾斜偏移。為使主軸在高速

運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的熱量最少，通常采用恒溫冷卻裝置，使主軸軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中

產(chǎn)生的熱易于消散。為減少電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱的影響，在電機(jī)上安裝有散

熱裝置或熱管消熱裝置。

⑤高精度保持性。數(shù)控機(jī)床的加工精度較高。在高速?gòu)?qiáng)力切削下滿

載工作，為保證機(jī)床在長(zhǎng)期內(nèi)具有穩(wěn)定的加工精度，要求數(shù)控機(jī)床具有

高的精度保持性。除了各有關(guān)零件應(yīng)正確選擇材料，以防止使用中的變

形和快速磨損外，還要求采取一些工藝措施，如淬火和磨削導(dǎo)軌、粘貼

抗磨塑料導(dǎo)軌等，以提高運(yùn)動(dòng)部件的耐磨性。

⑥高可靠性。數(shù)控機(jī)床在自動(dòng)或半自動(dòng)條件下工作，尤其在柔性制

造系統(tǒng)中的數(shù)控機(jī)床，可在24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)無人管理，因此要求機(jī)床

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具有高的可靠性。為此，除一些運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)保證不出故障外，特別是數(shù)

控系統(tǒng)動(dòng)作頻繁的刀庫(kù)、換刀機(jī)構(gòu)、托盤、工件交換裝置等部件，必須

保證在長(zhǎng)期工作中十分可靠。

⑦刀具先進(jìn)。數(shù)控機(jī)床要能充分發(fā)揮效能，實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、

高自動(dòng)化，除了機(jī)床本身應(yīng)滿足上述要求外，刀具也必須先進(jìn)，應(yīng)有高

耐用度，其結(jié)構(gòu)也要合理。對(duì)于不同的數(shù)控機(jī)床，要有不同的刀具系統(tǒng)

及相應(yīng)的刀片。

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床在技術(shù)上的發(fā)展趨勢(shì)，是不斷提高精度、效率、自動(dòng)

化程度及智能化。因此，機(jī)床的主要部件，如導(dǎo)軌、主軸、工作臺(tái)、傳

動(dòng)絲杠、刀庫(kù)、機(jī)械手、刀具預(yù)調(diào)裝置等，應(yīng)符合上述要求。目前，數(shù)

控機(jī)床正向著高速化發(fā)展。圖27是加工中心主軸轉(zhuǎn)速高速化發(fā)展趨向

圖，圖2-2是加工中心進(jìn)給速度高速化發(fā)展趨向圖。數(shù)控機(jī)床的主要技

術(shù)參數(shù)的進(jìn)展情況見表2-1，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求及其對(duì)策見表2-2o

表2-1數(shù)控機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的發(fā)展

50

68

項(xiàng)年代末70

0年0年新近水平

號(hào)目60年代年代

代末代

初

主軸速度20036081000()?

(r/min)00000000010000

快速進(jìn)給4.8610124?36

(m/min)?9.85

定位精度±±土±±5?±1

(WT1)2015108?

±3

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重復(fù)精度108520.5

（ym）

加工圓

21

弧真圓度（U5()204

50

m）

刀具交換ATAAZ刀具管理系

(ATC)刀具CTCTC具管統(tǒng)

16130

數(shù)（把）理?120

?486??120

60

120

工件更換無無AAAPC多個(gè)托

(APC)APCAPCPCPC多盤，F(xiàn)MS

個(gè)托

盤，

FMS

,無

人運(yùn)

輸車

數(shù)控系統(tǒng)真晶L132、64位微

空管體管SL磁6、32處理器，MAP

I泡存儲(chǔ)位微

C器處理

器，

彩色

CRT

9

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表2—2數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要素及其對(duì)策

項(xiàng)

注意要點(diǎn)床身結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌主軸驅(qū)動(dòng)控制

H

1、根據(jù)精度要高精度，復(fù)雜結(jié)構(gòu)V-V多用超高精度驅(qū)動(dòng)源隔離高分辯率

求正確布局時(shí)特別注意布局合軸承（液體靜

2、在確保精度理壓〕

條件下，提高效一般精度時(shí)注意剛V一平、平一平多用高精度滾直接傳動(dòng)半閉環(huán)

率和自動(dòng)化程性動(dòng)軸承

度簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)時(shí)注意可平一平軸承間適當(dāng)距直接傳動(dòng)

靠性離

1、提高關(guān)犍部采用長(zhǎng)年變化抑制非懸伸導(dǎo)軌準(zhǔn)直調(diào)整消除各種間隙閉環(huán)、數(shù)字化

件精度對(duì)策

2,采取工藝措時(shí)效處理對(duì)懸伸進(jìn)行支撐前后支承孔高消除驅(qū)動(dòng)不平半閉環(huán)加補(bǔ)償

施提高精度保同心度衡

持性

3、米用精度補(bǔ)

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償

1、提高部件剛接合面提高剛度加適量預(yù)加載荷支承間距離大高剛度伺服電

度時(shí)加粗軸徑機(jī)

2、一體化適當(dāng)一-體化適當(dāng)布筋預(yù)加載荷，采用合采用復(fù)合軸采用大直徑滾伺服剛性化

布筋適磨擦副承，預(yù)加載荷珠絲杠，預(yù)加我

3、預(yù)加載荷荷

1、減少熱源熱源隔離強(qiáng)制潤(rùn)滑強(qiáng)制冷卻螺母預(yù)加載荷強(qiáng)制空冷

2、采用對(duì)稱結(jié)可調(diào)整

構(gòu)對(duì)稱結(jié)構(gòu)采用減少摩擦對(duì)前軸承軸向支進(jìn)給絲杠有軸低熱高效伺服

3、采用冷卻措策承力持，低粘向力支承，中空電機(jī)

施度河滑劑滾珠絲杠

1、采用抗振材高衰減材料、鑄件運(yùn)動(dòng)面間有合適回轉(zhuǎn)件平衡，驅(qū)動(dòng)電機(jī)隔離

料內(nèi)腔夾砂油膜、氣層上軸電機(jī)隔離振動(dòng)

2、消除不平衡接合面減少摩擦適當(dāng)?shù)哪Σ了ト踔鬏S、電機(jī)軸隔振離合器加減速控制

3、隔離振源措施對(duì)準(zhǔn)

II

1、結(jié)構(gòu)上盡量

高耐磨減摩擦材局質(zhì)量元件、系

簡(jiǎn)化高剛度平衡

足夠剛度不變形料統(tǒng)

2、提高各元部正確潤(rùn)滑隔振

適當(dāng)潤(rùn)滑適應(yīng)控制

件質(zhì)量

1、高剛度

高精度控制，高

2、高應(yīng)答，高提高伺服剛度

速應(yīng)答

靈敏度

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二、數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成及其功能特點(diǎn)

（一）構(gòu)成

數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分組成

1）主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的主體，包括床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等

機(jī)械部件。

2）CNC裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT

顯示器、鍵盤、紙帶閱讀機(jī)……等）以及相應(yīng)的軟件。

3）驅(qū)動(dòng)裝置是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、

進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)……等。

4）數(shù)控機(jī)床的輔助裝置指數(shù)控機(jī)床的一些必須的配套部件，用以

保證數(shù)控機(jī)床運(yùn)行。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺(tái)、

數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測(cè)裝置。

5）編程機(jī)及其池一些附屬裝備。

（-）功能和特點(diǎn)

1.主機(jī)

主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的主體，是用于完成各種切削加工的機(jī)械部分。根

據(jù)不同的零件加工要求，有車床、銃床、鉆床、鋒床、磨床、重型機(jī)床、

電加工機(jī)床以及其它類型。與普通機(jī)床不同的是，數(shù)控機(jī)床的主機(jī)結(jié)構(gòu)

上具有以下特點(diǎn)：

1）由于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用了高性能的主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，因此,

數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈較短。

2）為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床連續(xù)地自動(dòng)化加工，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較

高的動(dòng)態(tài)剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形較小。

3）更多地采用高效傳動(dòng)部件，如滾珠絲杠副，直線滾動(dòng)導(dǎo)軌等。

2.CNC（computerizednumericalcontrol）裝置

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這是數(shù)控機(jī)床的核心。用于實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸

入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置都具備下面一些功能。

1）多坐標(biāo)控制（多軸聯(lián)動(dòng)）。

2）實(shí)現(xiàn)多種函數(shù)的插補(bǔ)（直線、圓弧、拋物線等）。

3）代碼轉(zhuǎn)換（EIA/ISO代碼轉(zhuǎn)換、英制/公制轉(zhuǎn)換、二一十進(jìn)

制轉(zhuǎn)換、絕對(duì)值/

4）增量值轉(zhuǎn)換等）。

5）人機(jī)對(duì)話、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入，加工程序輸入，編輯及修改。

6）加工選擇，各種加工循環(huán)，重復(fù)加工、凹（凸）模加工，鏡象

加工等。

7）可實(shí)現(xiàn)各種補(bǔ)償功能，進(jìn)行刀具半徑、刀具長(zhǎng)度、傳動(dòng)間隙、

螺距誤差的補(bǔ)償。

8）實(shí)現(xiàn)故障自診斷。

9）CRT顯示，實(shí)現(xiàn)圖形、軌跡、字符顯示。

10）聯(lián)網(wǎng)及通信功能。

3.驅(qū)動(dòng)裝置

是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件。

普通機(jī)床的主軸和進(jìn)給系統(tǒng)，主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給箱及主軸箱的齒

輪來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和變速。而數(shù)控機(jī)床主軸和進(jìn)給則是由數(shù)控裝置發(fā)出進(jìn)給

指令，通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給軸實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動(dòng)時(shí)，

可以完成點(diǎn)位、直線、平面曲線或空間曲線的加工。

一般來說，數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)，要求有好的快速響應(yīng)性能，能靈

敏而準(zhǔn)確的跟蹤由數(shù)字控制裝置發(fā)來的數(shù)字指令信號(hào)。

4.數(shù)控機(jī)床的輔助裝置

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他是保證數(shù)控機(jī)床功能充分發(fā)揮所需要的配套部件。

由于這些配套裝置包括的面很廣，有電器、液壓、氣動(dòng)元件及系統(tǒng),

冷卻、排屑、防護(hù)、潤(rùn)滑、照明、儲(chǔ)運(yùn)等一系列裝置，它對(duì)開發(fā)數(shù)控機(jī)

床本身的功能具有很大的作用，因此受到了各產(chǎn)業(yè)部門的重視，發(fā)展極

為迅速。

5.程編機(jī)及其他一些附屬設(shè)備

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床，不僅可以利用CNC裝置上的鍵盤直接輸入零件的程

序，也可以利用自動(dòng)程編機(jī)，在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制，將程序記錄

在信息載體上（如紙帶、磁帶、磁盤等），然后送入數(shù)控裝置。對(duì)于較為

復(fù)雜的零件，一般都是采用這種辦法。對(duì)這種方式，我們稱為自動(dòng)程序

編制，或計(jì)算機(jī)程序編制。

大型的，特殊曲面的零件程序，往往要用小型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，還可

以利用電子計(jì)算機(jī)的通用外圍設(shè)備，如打印機(jī)、自動(dòng)穿孔機(jī)來制作程序

單及控制帶。

現(xiàn)在隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，大多數(shù)零件的程序編制工作，已經(jīng)可

以由微型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)了。

為了便于使用，一些公司還可以提供一些專用的程編機(jī)，并配有完

整的附屬設(shè)備。使用專用的程編軟件，可以方便的，高質(zhì)量的編制出各

種需要的零件程序。

三、數(shù)控機(jī)床的分類

目前，為了研究數(shù)控機(jī)床，可從不同的角度對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行分類。

（-）按控制系統(tǒng)的特點(diǎn)分類

1.點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床對(duì)于一些孔加工用數(shù)控機(jī)床，只要求獲得精

確的孔系坐標(biāo)定位精度，而不管從一個(gè)孔到另外一個(gè)孔是按照什么軌跡

運(yùn)動(dòng)，如坐標(biāo)鉆床，坐標(biāo)錘床以及沖床等，就可以采用簡(jiǎn)單而價(jià)格低廉

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的點(diǎn)位控制系統(tǒng)。

這種點(diǎn)位控制系統(tǒng)，為了確保準(zhǔn)確的定位，系統(tǒng)在高速運(yùn)行后，一

般采用3級(jí)減速，以減小定位誤差。但是由于移動(dòng)件本身存在慣性，而

且在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力有可能變化。所以即使系統(tǒng)關(guān)斷后，工作臺(tái)并

不立即停止，形成定位誤差A(yù)d,而且這個(gè)值有一定的分散性。

2.直線控制數(shù)控機(jī)床某些數(shù)控機(jī)床不僅要求具有準(zhǔn)確定位的功

能，而且要求從一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間按直線移動(dòng)，并能控制位移的速度（見

圖1—5）。因?yàn)檫@一類型的數(shù)控機(jī)床在兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，要進(jìn)行切削加工。

所以對(duì)于不同的刀具和工件，需要選用不同的切削用量及進(jìn)給速度。

這一類的數(shù)控機(jī)床包括：數(shù)控鍵銃床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等。一

般情況下這些數(shù)控機(jī)床，有兩個(gè)到三個(gè)可控軸，但同時(shí)控制軸只有一個(gè)。

為了能在刀具磨損或更換刀具后，可得到合格的零件，這類機(jī)床的

數(shù)控系統(tǒng)常常具有刀具半徑補(bǔ)償功能、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)墓δ埽椭鬏S轉(zhuǎn)

速控制的功能。

3.輪廓控制的數(shù)控機(jī)床更多的數(shù)控機(jī)床,具有輪廓控制的功能（見

圖1—6）,即可以加工曲線或者曲面的零件。這類機(jī)床有二坐標(biāo)及二坐標(biāo)

以上數(shù)控銃床，可加工曲面的數(shù)控車床，加工中心等。

這類數(shù)控機(jī)床應(yīng)能同時(shí)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸具有插補(bǔ)功能（見

圖1—7）,對(duì)位移和速度進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷控制。

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床絕大多數(shù)都具有兩坐標(biāo)或兩坐標(biāo)以上聯(lián)動(dòng)的功能，不

僅有刀具半徑補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、還有機(jī)床軸向運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償、絲杠、

齒輪的間隙誤差補(bǔ)償…等一系列功能。

按照可聯(lián)動(dòng)（同時(shí)控制）軸數(shù)，且相互獨(dú)立的軸數(shù)，可以有2軸控

制、2.5軸控制、3軸控制、4軸控制、5軸控制等。

2.5軸控制（兩個(gè)軸是連續(xù)控制，第三軸是點(diǎn)位或直線控制）的原理,

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實(shí)現(xiàn)了三個(gè)主要軸X,Y,Z內(nèi)的兩維控制。

3軸控制是三個(gè)坐標(biāo)軸X,Y,Z都同時(shí)插補(bǔ)，是三維連續(xù)控制（見

圖l-8）o

5軸連續(xù)控制是一種很重要的加工形式（見圖1—9）,這時(shí)3個(gè)坐標(biāo)

X,Y,Z,與轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)，刀具的擺動(dòng)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)（也可以是與兩軸的

數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)動(dòng)，或刀具做兩個(gè)方向的擺動(dòng)）。

由于刀尖可以按數(shù)學(xué)規(guī)律導(dǎo)向，使之垂直于任何雙倍曲線平面

（doublecurve）,因此特別適合于加工透平葉片、機(jī)翼等。

（二）按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服系統(tǒng)類型分類

1.開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床這是比較原始的一種數(shù)控機(jī)床，這類機(jī)

床的數(shù)控系統(tǒng)將零件的程序處理后，輸出數(shù)字指令信號(hào)給伺服系統(tǒng)，驅(qū)

動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)。沒有來自位置傳感器的反饋信號(hào)。最典型的系統(tǒng)就是采用

步進(jìn)電機(jī)的伺服系統(tǒng)。這類機(jī)床較為經(jīng)濟(jì)，但是速度及精度都較低。因

此，目前在國(guó)內(nèi)，仍作為一種經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床，多用于對(duì)舊機(jī)床的改

造。

2.閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床這類機(jī)床可以接受插補(bǔ)器的指令，而且

隨時(shí)接受工作臺(tái)端測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)其差值不

斷地進(jìn)行誤差修正。這類數(shù)控機(jī)床可以消除由于傳動(dòng)部件制造中存在的

精度誤差給工件加工帶來的影響。

這種采用閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床（見圖1—10）,可以得到很高的

加工精度，但是由于很多的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，如絲杠副、工作臺(tái)都包括在

反饋環(huán)路內(nèi)，而各種機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，包括絲杠與螺母、工作臺(tái)與導(dǎo)軌的

摩擦特性，各部件的剛性，以及位移測(cè)量元件安裝的傳動(dòng)鏈間隙等等，

都是可變的，都直接影響伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)。有一些是非線性的參數(shù),

因此閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)整都有較大的難度。設(shè)計(jì)和調(diào)整得不好，很容

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易形成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

所以，閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床，主要用于一些精度要求很高的健銃

床、超精車床、超精銃床等。

3.半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床大多數(shù)數(shù)控機(jī)床是半閉環(huán)伺服系

統(tǒng)，將測(cè)量元件從工作臺(tái)移到電機(jī)端頭或絲杠端頭。這種系統(tǒng)的閉環(huán)環(huán)

路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及工作臺(tái)，因此可以獲得穩(wěn)定的控制特性。而

且由于采用了高分辨率的測(cè)量元件，可以獲得比較滿意的精度及速度。

（三）按數(shù)控裝置類型分類

I.硬件式數(shù)控機(jī)床（即NC機(jī)床）這是早期的數(shù)控機(jī)床，數(shù)控裝

置中的輸入、運(yùn)算、插補(bǔ)運(yùn)算以及控制功能均由集成電路或晶體管等器

件組成。一般來說，不同的數(shù)控機(jī)床都需要專門設(shè)計(jì)不同的邏輯電路。

這類數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置的通用性較差，因其全部由硬件組成，所以功能

和靈活性也較差。

2.軟件式數(shù)控機(jī)床（即CNC機(jī)床）70年代中期，隨著微電子技

術(shù)的發(fā)展，芯片的集成度越來越高。利用中、大規(guī)模及超大規(guī)模的集成

電路，組成CNC裝置成為可能。采用這一類裝置的數(shù)控機(jī)床，其主要的

功能，幾乎全由軟件來實(shí)現(xiàn)，對(duì)于不同的數(shù)控機(jī)床，只需編制不同的軟

件就可以實(shí)現(xiàn)。而硬件幾乎可以通用。這就為硬件的大批量生產(chǎn)提供了

條件。批量生產(chǎn)有利于保證產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本,

所以現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床，都采用CNC裝置。

這種軟件式數(shù)控，由于有很高的柔性，給機(jī)床廠以及機(jī)床的用戶以

很大的方便。他們可以根據(jù)各自的需要開發(fā)出不同的用戶程序，使得數(shù)

控機(jī)床的應(yīng)用更為廣泛，并能深入到機(jī)械加工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中去。

（四）按加工方式分類

1.金屬切削類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控車床、加工中心、數(shù)控鉆床、數(shù)控

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磨床、數(shù)控鐐床等。

2.金屬成型類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭

壓力機(jī)等。

3.數(shù)控特種加工機(jī)床如數(shù)控線（電極）切割機(jī)床、數(shù)控電火花加

工機(jī)床、數(shù)控激光切割機(jī)床等。

4.其他類型的數(shù)控機(jī)床如火焰切割機(jī)、數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等（見

表1—2）。

表1—2數(shù)控機(jī)床分類表

數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)類別執(zhí)行機(jī)構(gòu)類別加工對(duì)象類

種類別

點(diǎn)位、直線控制開環(huán)、半閉環(huán)沒錐度、圓

弧的軸

數(shù)控車床

輪廓控制開環(huán)、半閉環(huán)、閉有錐度、圓

環(huán)弧的軸

點(diǎn)位、直線控制開環(huán)、半閉環(huán)齒輪箱、框

架等箱體

加工中心機(jī)床

特殊用途的輪廓控開環(huán)、半閉環(huán)、閉飛機(jī)零件的

制環(huán)輪廓加工

點(diǎn)位、直線控制開環(huán)、半閉環(huán)箱體

平面輪廓的

數(shù)控銃床開環(huán)、半閉環(huán)、閉凸輪、樣板、

輪廓控制

環(huán)沖模，壓、

鑄模

印刷電路基

數(shù)控鉆床點(diǎn)位控制開壞、半閉環(huán)

板、多孔零

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件

開環(huán)、半閉環(huán)箱體

數(shù)控鍵床點(diǎn)位、直線控制

閉環(huán)精密箱體

數(shù)控磨床輪廓控制半閉環(huán)、閉環(huán)凸輪、軋輻、

沖模

數(shù)控電加工機(jī)床輪廓控制開環(huán)、半閉環(huán)模具

數(shù)控金屬成型機(jī)點(diǎn)位直線輪廓控制半閉環(huán)、開環(huán)沖壓、板材、

床彎管等

（五）按照功能水平分類

可以把數(shù)控機(jī)床分為高、中、低檔（經(jīng)濟(jì)型）三類：

這種分類方法，目前在我國(guó)用的很多，但是因?yàn)闆]有一個(gè)確切的定

義，所以涵意不很明確。這里，我們?cè)噲D對(duì)按照功能水平分類的界限作

一個(gè)限定。

1.分辨率和進(jìn)給度分辨率為10進(jìn)給速度在8?15m/min為低

檔；分辨率為1血，進(jìn)給速度為15?24m/min為中檔；分辯率為（）.14,

進(jìn)給速度為15-100m/min為高檔。

2.伺服進(jìn)給類型采用開環(huán)、步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)為低檔；中高檔則

采用半閉環(huán)的直流伺服系統(tǒng)及交流伺服系統(tǒng)（也包括采用閉環(huán)伺服系

統(tǒng)）。

3.聯(lián)動(dòng)軸數(shù)低檔數(shù)控機(jī)床最多聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為2?3軸，中、高檔則為

2?4軸或3?5軸以上。

4.通信功能低檔數(shù)控一般無通信功能。中檔可以有RS-232或DNC

（directnumericalcontrol直接數(shù)字控制）接口。高檔的還可有MAP

（manufacturingautomationprotocal制造自動(dòng)化協(xié)議）通信接口，具

有聯(lián)網(wǎng)功能。

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5.顯示功能低檔數(shù)控一般只有簡(jiǎn)單的數(shù)碼管顯示或簡(jiǎn)單的CRT

（CathodeRayTube陰極射線管）字符顯示。而中檔數(shù)控則具有較齊

全的CRT顯示，不僅有字符，而且有圖形，人機(jī)對(duì)話，自診斷等功能。

高檔數(shù)控還可以有三維圖形顯示。

6.內(nèi)裝PC（programmablecontroller可編程控制器）低檔數(shù)控一

般無內(nèi)裝PC,中、高檔數(shù)控都有內(nèi)裝PC。高檔數(shù)控具有強(qiáng)功能的內(nèi)裝

PC,有軸控制的擴(kuò)展功能。

7.主CPU（centralprocessingunit中央處理單元）低檔數(shù)控一般

采用8位CPU,中檔及高檔已經(jīng)逐步的由16位CPU向32位CPU過渡。

外國(guó)的一些新的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)選用了64位CPU,并選用具有精簡(jiǎn)指令集

的RISC中央處理單元，以提高運(yùn)算速度。

根據(jù)以上的一些功能及指標(biāo)，就可以將各種類型的產(chǎn)品分為低、中、

高檔三類數(shù)控系統(tǒng)。

所謂經(jīng)濟(jì)型數(shù)控，都是相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控而言。在不同的國(guó)家和不同

的時(shí)期含意是不同的。其目的是根據(jù)實(shí)際機(jī)床的使用要求，合理地簡(jiǎn)化

系統(tǒng)，以降低產(chǎn)品價(jià)格。

在我國(guó)，把由單板機(jī)、單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)組成的數(shù)控系統(tǒng)和其它功

能簡(jiǎn)單、價(jià)格低的系統(tǒng)稱為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控。主要用于車床、線切割機(jī)床、

以及老機(jī)床改造等。它是屬于低檔數(shù)控的一種，目前在我國(guó)，這類數(shù)控

有一定批量的生產(chǎn)。

區(qū)別于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控，則把功能比較齊全的數(shù)控系統(tǒng)，稱為全功能數(shù)

控，或稱標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控。

第三節(jié)典型的數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床的品種很多，幾乎各種類型的機(jī)床，都有成功的數(shù)控產(chǎn)品。

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兩面介紹幾種典型的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，其中包括數(shù)控車床、數(shù)控銃末、加

工中心、數(shù)控鉆、鎮(zhèn)床、數(shù)控磨床、數(shù)控電加工機(jī)床及一些特殊類型的

數(shù)控機(jī)床。介紹各類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，以及這類數(shù)控機(jī)床的典型產(chǎn)品。

介紹的產(chǎn)品將以我國(guó)在最近幾年新開發(fā)的品種為代表。至于國(guó)外最近推

出的新產(chǎn)品、新結(jié)構(gòu)、新的功能將在以后的一些章節(jié)中介紹。

由于每一類機(jī)床，品種都很多，功能和應(yīng)用范圍也有差別。受篇幅

限制，這里不能一一列舉，只能選擇其中的主要品種和機(jī)型作簡(jiǎn)要介紹，

以此了解數(shù)控機(jī)床的概貌。

一、數(shù)控車床

數(shù)控車床是目前使用較廣泛的數(shù)控機(jī)床，主要用于軸類和盤類回轉(zhuǎn)

體零件的加工，能自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切

削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆、擴(kuò)、較孔等工作，特別適宜復(fù)雜形狀零件

的加工。

在車床上由程序確定主軸轉(zhuǎn)速是很必要的，應(yīng)該有刀具補(bǔ)償功能，

由程序選定刀具并控制轉(zhuǎn)塔刀架。

對(duì)于工件輪廓形狀不太復(fù)雜，控制系統(tǒng)帶有圓弧插補(bǔ)器，有一個(gè)轉(zhuǎn)

塔刀架的數(shù)控車床，常常采用手工編制程序。只有在加工復(fù)雜輪廓或同

時(shí)有兩把刀具進(jìn)行加工時(shí)，才采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編制程度。

例如S3-1200型數(shù)控車床，是沈陽(yáng)第三機(jī)床廠與美國(guó)

Pratt&Whitneyo公司合作生產(chǎn)的產(chǎn)品。這臺(tái)車床是美國(guó)P&W公司1980

年設(shè)計(jì)完成的新產(chǎn)品。結(jié)構(gòu)先進(jìn)、精度高、剛性好。機(jī)床總體布局采用

機(jī)、電、液一體化，有完善的安全保護(hù)裝置，除有硬件保護(hù)外，還可設(shè)

定軟件區(qū)域保護(hù)，有多種診斷功能；主傳動(dòng)采用交流無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。主

軸采用預(yù)加載荷的推力角接觸軸承，既適用于高速?gòu)?qiáng)力切削，又適于精

加工。有恒速切削機(jī)能，可提高加工效率，降低工件表面的粗糙度。

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床身采用鑲鋼導(dǎo)軌，在移動(dòng)的刀架導(dǎo)軌面上粘附聚四氟乙烯軟帶，

并配有可調(diào)節(jié)流量的自動(dòng)點(diǎn)滴潤(rùn)滑系統(tǒng)，精度保持性好。星形轉(zhuǎn)塔刀架

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)位，共有12個(gè)工位，每轉(zhuǎn)一個(gè)工位只需0.7s,

液壓系統(tǒng)采用疊加閥分散布置，管路排列整齊，便于裝配維修。刀架定

位精度0.01/300mm,重復(fù)定位精度0.005mm,加工精度0.005mm。加工

外圓的圓度0.004mm。加工表面粗糙度Ral.6刀架移動(dòng)最小當(dāng)量(分

辨率)0.001mm,反應(yīng)靈敏，誤差不超過兩個(gè)脈沖當(dāng)量，機(jī)床噪聲為72.5?

76dB(A)o

二、數(shù)控銃床

主要用于各類較復(fù)雜的平面、曲面和殼體類零件的加工。如各類模

具、樣板、葉片、凸輪、連桿和箱體等。

銃削輪廓外形需要軌跡控制，而銃削框形面可以用直線控制。銃削

平面零件只要二軸軌跡控制。2。軸控制是指用二軸作為軌跡控制，第

三軸作逐行進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)。

三軸軌跡控制，則是切深運(yùn)動(dòng)也與其他兩軸聯(lián)動(dòng)，這樣可以進(jìn)行空

間銃削。

線性插補(bǔ)器是必不可少的，圓弧插補(bǔ)器適用于手工編制程序的簡(jiǎn)單

銃削加工。主軸轉(zhuǎn)速有時(shí)用手動(dòng)調(diào)整，在軌跡控制時(shí)，進(jìn)給量由程序確

定。對(duì)稱功能用作很大，零件偏移對(duì)所有銃床都很有用。

銃削曲面時(shí)建議用刀具直徑補(bǔ)償，能夠在垂直于輪廓的任何方向上

作直徑補(bǔ)償時(shí)，在鐵削精密零件時(shí)很有用。

北京第一機(jī)床廠生產(chǎn)的XK5040—1數(shù)控立式升降臺(tái)銃床，就是一種

典型的數(shù)控銃床。

其數(shù)控系統(tǒng)可控制x,y,z三個(gè)坐標(biāo)軸，并可同時(shí)聯(lián)動(dòng)。能完成直

線銃削，組成各種往復(fù)循環(huán)和框式循環(huán)或按坐標(biāo)位置加T,也可詵削具

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有曲線輪廓的零件。

主軸半自動(dòng)變速，采用電液控制，可以遠(yuǎn)距離操縱。

導(dǎo)軌采用鑲鋼淬火，以提高壽命和精度保持性。主傳動(dòng)齒輪均用銘

鋁鋼制造，并經(jīng)淬火和磨齒?；ㄦI軸亦經(jīng)淬火并磨削，而且是內(nèi)徑定心

的。

有獨(dú)立的導(dǎo)軌潤(rùn)滑泵，自動(dòng)定時(shí)定量潤(rùn)滑。有半自動(dòng)的刀具安裝及

拆卸裝置。

三、數(shù)控仿形銃床

數(shù)控仿形銃床主要用于各種復(fù)雜型腔模具或工件的銃加工，特別對(duì)

不規(guī)則的三維曲面和復(fù)雜邊界構(gòu)成的工件更顯示其優(yōu)越性。

新型的數(shù)控仿形銃床一般包括三個(gè)部分：

1.數(shù)控（CNC）功能它類似一臺(tái)數(shù)控銃床具有的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控功能。

有用戶宏程序，三軸聯(lián)動(dòng)，以及刀具半徑及長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)取＿€可以有手動(dòng)

數(shù)據(jù)輸入（MDI）,前后臺(tái)編輯等。

2.仿形功能在機(jī)床上裝有仿形儀，可以選用多種仿形形式，如筆

式手動(dòng)、雙向、單向鉗位、輪廓、部分輪廓、三向，NTC（numeriealTracer

control數(shù)字仿型）等。還可以有多種離模方式：如切線離模，法向離模,

Z軸快退等。

3.數(shù)字化功能在仿形加工的同時(shí)，要采集仿形指運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，

并處理成加工所需的標(biāo)準(zhǔn)指令，存入存儲(chǔ)器，或其它介質(zhì)（如軟盤）。以

后也可以利用存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工。所以要求有大量的數(shù)據(jù)處理的功能。

SKF718數(shù)控仿形銃床，是長(zhǎng)征機(jī)床廠生產(chǎn)的，采用了國(guó)內(nèi)開發(fā)的數(shù)

字化仿形數(shù)控系統(tǒng)。在一個(gè)控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)控、仿形和數(shù)字化的全

部功能。除實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工外，還可以用裝在主軸箱側(cè)面上的仿形測(cè)量?jī)x，

在數(shù)字化程序控制下，自動(dòng)掃描模型，直接生成數(shù)控加工指令，實(shí)時(shí)存

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入軟盤，以備進(jìn)行數(shù)字化加工，從而解決了復(fù)雜表面和模具加工任務(wù)。

該機(jī)床位置控制分辨率（最小輸入單位）為0.001mm,仿形進(jìn)給速

度為2~2000mm/min,數(shù)控加工進(jìn)給速度為0?5000mm/min,快速行程

最高速度為100（）（）mm/min。

四、加工中心

加工中心和數(shù)控車床一樣，是目前世界上產(chǎn)量最高、應(yīng)用最廣泛的

數(shù)控機(jī)床。它主要用于箱體類零件和復(fù)雜曲面零件的加工，能進(jìn)行銃饃、

鉆、攻絲等工序。因?yàn)樗哂凶詣?dòng)換刀功能，工件一次裝卡后，能自動(dòng)

地完成或者接近完成工件各面的所有加工工序。

箱體類零件的加工中心，一般是在像、銃床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，

可稱為鎮(zhèn)銃類加工中心，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱為加工中心。

另外還有一類加工中心，是以軸類零件為主要加工對(duì)象。是在車床

基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。一般具有C軸控制，除可進(jìn)行車削、錘削之外，還

可進(jìn)行端面和周面上任意部位的鉆削、銃削和攻絲加工。在具有插補(bǔ)功

能的條件下，可以實(shí)現(xiàn)各種曲面銃削加工。

這類加工中心也設(shè)有刀庫(kù)，根據(jù)加工工件的需要，配置相應(yīng)的動(dòng)力

或非動(dòng)力刀具。這類加工中心，習(xí)慣上稱為車削中心。

大多數(shù)加工中心帶有軌跡控制。通常在同一系統(tǒng)內(nèi)可以用增量數(shù)據(jù)

輸入（銃削外形），也可以用絕對(duì)數(shù)據(jù)輸入（定位），要求多軸同時(shí)移動(dòng),

否則定位時(shí)間過長(zhǎng)。主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)該由程序選定。進(jìn)給量和更換刀具也由

程序確定。

在銃削外形時(shí)應(yīng)有刀具直徑補(bǔ)償功能，在任意方向垂直于銃削曲面

的刀具直徑補(bǔ)償功能，對(duì)加工精密零件很有用。

南京機(jī)床廠生產(chǎn)的新產(chǎn)品，TH6150型臥式加工中心。各有能存儲(chǔ)

60把刀具的鏈?zhǔn)降稁?kù)和雙工位自動(dòng)交換工作臺(tái)。可完成銃平面、銃溝槽、

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鎮(zhèn)孔、鉆孔、擴(kuò)孔、攻較螺紋、車螺紋等工序，特別適用于航空、航天、

儀器、機(jī)床等行'也中小批量復(fù)雜箱（殼）體類零件的加工。

該機(jī)工作臺(tái)面尺寸500X500mm

工作臺(tái)承載500kg

主軸轉(zhuǎn)速20?6000r/min

主軸電機(jī)功率（6（）%ED）15kW

主軸最大扭矩382Nm

進(jìn)給速度1?lOOOmm/min

快速進(jìn)給速度15m/min

這臺(tái)加工中心采用直流電機(jī)可控硅無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，采用斜齒滑移齒

輪作機(jī)械擴(kuò)大組；進(jìn)給系統(tǒng)和刀庫(kù)傳動(dòng)采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。與直流

系統(tǒng)相比，過載能力大，響應(yīng)速度快，維修保養(yǎng)方便。采用光柵直接測(cè)

量，全閉環(huán)控制，機(jī)床定位精度高，床身整體結(jié)構(gòu)（X軸和Z軸導(dǎo)軌在同

一大件上）剛性好、裝配、調(diào)整方便。鑲鋼淬硬導(dǎo)軌，使用壽命高，精

度保持性好。采用分離式鏈?zhǔn)降稁?kù)，與圓盤式刀庫(kù)相比，靈活性好，刀

庫(kù)運(yùn)動(dòng)不影響立柱精度，機(jī)械手結(jié)構(gòu)新，動(dòng)作可靠，換刀時(shí)間短（3s）。

穿梭式雙工位交換工作臺(tái)，更新零件不需附加調(diào)整時(shí)間，機(jī)床利用率高。

有自動(dòng)排屑功能。備有大流量冷卻系統(tǒng)和刀具內(nèi)部冷卻裝置，可提高切

削用量和增加刀具的耐用度。全封閉防護(hù)罩及安全裝置，防止鐵屑和冷

卻液飛濺，保證操作者安全。四坐標(biāo)控制，可實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，有多種

自動(dòng)診斷功能，可配置自動(dòng)程編機(jī)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程。

中捷友誼廠從德國(guó)沙爾曼（SCHARMANN）公司引進(jìn)的S0L0N3一

1臥式停銃加工中心：

工作臺(tái)面尺寸1000x1000mm