1、天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计（论文） 3 第 一 章 数控机床的简介 1.1 数控机床的概念 数控机床的概念 数控机床是一种用电子计算机和专用电子计算装置控制的高效自动化机床。主要分为立式和卧式两种。立式机床装夹零件方便，但切屑排除较慢；卧式装夹零件不是非常方便，但排屑性能好，散热很高。数控铣床分三坐标和多坐标两种。三坐标机床（ X、 Y、 Z）任意两轴都可以联动，主要用于加工平面曲线的轮廓和开敞曲面的行切。多坐标机床是在三坐标机床的基础上，通过增加数控分度头或者回转工作台，成为 4 坐标或者 5 坐标机床（甚至多坐标机床）。多坐标机床主要用于曲面轮廓或者由于零件 需要必须摆角加
2、工的零件，如法向钻孔，摆角行切等。摆角形式 4 坐标的主要为 A 或 B； 5 坐标机床主要为 AB， AC， BC，可根据零件要求选用。摆角大小由加工的零件决定。数控机床从组成来看，主要分为以下两方面： 1.1.1 机床本身技术参数 （ 1） 工作台 ：零件加工工作平台，尺寸大小应根据加工零件的大小进行选用。 （ 2） T 形槽：工作台上的 T 形槽主要用于零件的装夹，其中 T 形槽的槽数、槽宽、相互间距，需要根据加工工件的特点进行规定。 （ 3） 主轴：主轴形式，主轴孔形式等， （ 4） 进给范围：机床 X Y Z 三个方向的可移动距离（行程），移动速度的大小；摆角（ A B C）的摆动范
3、围，摆动的速度 （ 5） 主轴的旋转：主轴的转速，主轴的功率，伺服电机的转矩等 1.1.2 数控系统 数控系统是数控机床的核心。现代数控系统通常是一台带有专门系统软件 的专用微型计算机。它由输入装置、控制运算器和输出装置等构成，它接受控制介质上的数字化信息，通过控制软件和逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个部分，进行规定、有序的动作。 作为用户，在考虑数控系统的时候，最关心的是系统的可靠性、可能和优越的性价比，因此应该考虑以下几个方面： 天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计（论文） 4 （ 1）分辨率 分辨率越高，可以清楚的进行控制，适合工业环境使用。 （
4、 2）控制轴数和联动轴数应和购买的机床相配 合，符合购买的机床情况。 （ 3）标准（基本）功能项目功能越全越好，结合机床使用而定，特别是一些自动补偿、自适应技术模块等先进的检测、监控系统：红外线、温度测量、功率测量、激光检测等先进手段的采用，将在一定程度上大大提高机床的综合性能，保证机床更加可靠精确地自动工作 1.2 数控加工的概念 数控机床工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带 或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种
5、控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容： (1)对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分； (2)利用图形软件（ PRO/E UG）对需要数控加工的部分造型； (3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）； (4)轨迹的仿真检验； (5)生成 G 代码； (6)传给机床加工。 1.3 数控机床的分类 1.3.1 按加工工艺方法分类 （ 1）金属切削类数控机床 与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数
6、控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，天津轻工职业技术学院 2010 级毕业设计（论文） 5 具有较高的生产率和自动化程度。 在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数 控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避
7、免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。 （ 2)特种加工类数控机床 除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。 （ 3） 板 材加工类数控机床 常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。 近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。 1.3.2 按控制运动轨迹分类 （ 1） 点位控制数控机床 位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。 这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床 、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。 （ 2） 直线控制数控机床 直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。 直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动
