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-1-目录摘要...........................................................第一章数控机床的概述……………………….第二章数控机床的分类…………………..第三章数控技术的应用与发展…………第四章数控车间培训…………………….第五章数控机床加工程序的编写…………………..第六章加工程序的编写…………第七章数控机床的伺服驱动及控制………………………第八章结论………………………..参考文献………………………………..后记………………………………..-2-摘要数控机床就是运用计算机队机床的机械加工过程进行数字化的自动控制。数控系统、伺服系统、主传动系统、强点控制柜、机床本体和各类辅助装置组成一台数控机床。我们从这些系统中学习，了解各各细微和基础。关键词：数控系统、伺服系统、主传动系统、强点控制柜、机床本体第一章数控机床的概述一、数控机床的特点数控机床就是运用计算机队机床的机械加工过程进行数字化的自动控制。具体来说：数控机床是通过将机床的各种动作、工件的形状尺寸以及机床的其它功能编制程序，精确控制机床运动部件的位移量，并且按加工的动作顺序要求自动控制机制各个部件的动作（如：主轴转速、进给速度、换刀、工件夹紧放松、工件交换、冷却液开关等）来完成机械加工工件的。它是一种集中了传统的自动（专用）机床、精密机床和万能机床三者的优点，即中和了专用机床的高效率、精密机床的高精度、万能机床的高柔性的新型机床。数控机床一般由数控系统、伺服系统、主传动系统、强点控制柜、机床本体和各类辅助装置组成。-3-1数控系统它是机床实现自动加工的核心。主要由操作系统、主控制系统、可编程控制器、各种输入输出接口等组成。其中操作系统由显示器和操纵键盘组成，显示器有数码管、crt、液晶等多种形式。主控制系统与计算机主板有所类同，主要由CPU、存储器、控制器等部分组成。数控系统所控制的一般对象是位置、角度、速度等机械量和温度、压力、流量等物理量，其控制方式又可分为数据运算处理控制和时序逻辑控制两大类。2伺服系统它是数控系统与机床本体之间的电传动联系缓解。主要由伺服电动机、驱动控制系统及位置检测反馈装置等组成。伺服电动机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电动机的动力源。数控系统发出的指令信号与位置检测反馈信号比较后作为位移指令，再经驱动控制系统功率放大后，驱动电动机运转，从而通过机械传动装置拖动工作台或刀架运动。3主传动系统它是机床切削加工时传递扭矩的主要部件之一。一般分为齿轮有级变速和电器无级调速两种类型。但较高档的数控机床都要求实现无极调速，以满住各种加工工艺的要求。它主要由主轴驱动控制系统。主轴电动机以及主轴机械传动机构等组成。4强电控制柜-4-它主要用来安装机床强点控制的各种电器元器件，除了提供数控、私服等一类弱电控制系统的输入电源，以及各种短路、过载、欠压等电气保护外，主要在可编程控制器的输出接口与机床各类辅助装置的电气执行元器件之间起叫梁连接作用，及控制机床辅助装置的各种交流电动机、液压系统电磁阀或电磁离合器等。主要起到扩展节点数和扩大触点容量等作用。5辅助装置它主要包括ATC刀具自动交换机构、APC工件自动交换机构、工件夹紧放松机构、回转工作台、液压控制系统、润滑装置、冷却液装置、排屑装置、过载与限位保护功能等部分，但根据机床加工功能与类型不同，所包含的部分也不同。6机床本体他指的是数控机床机械结构实体。它与传统的普通机床相比较，同样由主传动机构、进给传动机构、工作台、床身以及立柱等部分组成。二、数控机床的工作原理首先实现数控程序的编制。即根据零件图的设计要切，编制数控加工程序，如确定加工路线、工序内容、切削用量、行程等，再按编程手册的有关规定编制数控加工程序单。然后通过键盘或其他输入设备输入，送入数控系统后再经过调试、修改，最后把它存储起来。加工时就按所编程序进行有关数字信息处理，一方面通过插补运算器进-5-行加工轨迹运算处理，从从而控制伺服系统驱动机床个坐标轴，保证道具与工件的相对位置按照被加工零件的形状轨迹进行运动，并通过位置见车反馈以确保其位置精度。第二章数控机床的分类数控机床的品种规格繁多，根据数控机床的功能和结构组成，一般可以按三种方法分类。一、按控制轨迹分类1、点位控制数控机床，2、直线控制数控机床，3、轮廓控制数控机床。点位控制系统数控机床主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床等，，其相应的数控系统称为点位控制数控系统。直线控制数控机床主要有数控车床、数控铣床、数控磨床等，其相应的数控装置称为直线控制数控系统。轮廓控制数控机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机、数控缓进给成型磨床、加工中心等。其相应的数控装置称为轮廓控制数控系统。轮廓控制也称为连续控制。其控制特点是能够对两个或两个以上运动坐标的位移和速度同时进行连续相关的控制。二轴联动、二周半联动、三轴联动、四轴联动、五轴联动是它所按控制联动坐标轴数不同分出的主要形式。二、按伺服系统分类-6-伺服系统包括驱动机构和机床移动部件，它是数控机床的执行部分，按控制原理可分为以下三类：1、开环控制数控机床，2、闭环控制数控机床3混合控制数控机床。其中闭环控制数控机床又分为全闭环控制和半闭环控制。混合控制数控机床又有开环补偿型和半闭环补偿型。三、按功能和用途分类按数控系统的空能水平通常把数控系统分为低档、中档、高档三类。大难其基本用途有分为四大类：1金属切削类，2金属成型类3特种加工类4测量、绘图类第三章数控技术的应用与发展一、数控技术的应用数控技术应用专业培养与中国社会主义现代化建设相适应，德、智、体、美、劳全面发展，牢固掌握文化基础知识、具备从事数控加工和数控设备操作与管理的基础理论知识和综合职业能力，有较强的实践能力，在生产、服务、技术、管理第一线从事数控设备及其它机电设备操作与维护的高素质劳动者和初中级应用型专门人才。二．数控技术的发展趋势-7-20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已经历了50个年头。数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有10～20万台，产值上百亿美元。世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从90年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同，生产任务饱满。中国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50％，库存超过4个月。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在1999年以后，中国向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从2000年8月份的上海-8-数控机床展览会和2001年4月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。但也反映了下列问题：数控车间（1）低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销；（2）高技术水平、全功能产品主要靠进口；（3）配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口；（4）应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用；（5）自行开发能力较差，相对有较高技术水平产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目前中国是全世界机床拥有量最多的国家（近300万台），但我们的机床数控化率仅达到1．9％左右，这与西方工业国家一般能达到20％的差距太大。日本不到80万台的机床却有近10倍于中国的制造能力。数控化率低，已有数控机床利用率、开动率低，这是发展中国21世纪制造业必须首先解决的最主要问题。每年中国产全功能数控机床3000～4000台，日本1年产5万多台数控机床，每年我们花十几亿美元进口7000～9000台数控机床，即使这样中国制造业也很难把行业中数控化率大幅度提上去。因此，国家计委、经贸委从“八五”、“九五”就提出数控化改造的方针，在“九五”期间，协会也曾做过调研。当时提出数控化改造的设备可达8～10万台，-9-需投入80～100亿资金，但得到的经济效益将是投入的5～10倍以上。因此，这两年来承担数控化改造的企业公司大量涌现，甚至还有美国公司加入。“十五”刚刚开始，国防科工委就明确提出了在军工企业中投入6．8亿元，用于对1．2～1．8万台机床的数控化改造。第四章数控车间培训数控技术经过50年的2个阶段和6代的发展：第1阶段：硬件数控（NC）第1代：1952年的电子管第2代：1959年晶体管分离元件第3代：1965年的小规模集成电路。第2阶段：软件数控（CNC）第4代：1970年的小型计算机第5代：1974年的微处理器第6代：1990年基于个人PC机（PC－BASEO）第6代的系统优点主要有：基于PC平台，技术进步快，升级换代容易；提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域（如CAD、CAM、CAPP，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等）；对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。国产数控系统厂家主要有华中数控、北京航天机床数控集团、北京凯恩帝、北京凯奇、沈阳艺天、广州数控、南京新方达、成都广泰等，国产数控生产厂家规模都较小，年产都还没有超过300～400套。-10-近10年数控机床为适应加工技术发展，在以下几个技术领域都有巨大进步：（1）高速化由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度，车床主轴转速由3000～4000r／min提高到8000～10000r／min，铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r／min提高到12000r／min、24000r／min、40000r／min以上?快速移动速度由过去的10～20m／min提高到48m／min、60m／min、80m／min、120m／min在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，其已由过去一般机床的0．5G（重力加速度）提高到1．5～2G，最高可达15G，直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。（2）高精度化数控机床的定位精度已由一般的0．01～0．02mm提高到0．008mm左右，亚微米级机床达到0．0005mm左右，纳米级机床达到0．005～0．01μm，最小分辨率为1nm（0．000001mm）的数控系统和机床已有产品。数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1μ的圆度，插补前多程序段预读，大大提高插补质量，并可进行自动拐角处理等。（3）复合加工、新结构机床大量出现如5轴5面体复合加工机床，5轴5联动加工各类异形零件。也派生出各新颖的机床结构，包括6轴虚拟轴机床，串并联铰链机床等。采用特殊机械结构，数控的特殊运算方式，特殊编程要求。-11-（4）使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷钻头由于使高压冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑，在钻深孔时大大提高效率。加工钢件切削速度能达1000m／min，加工铝件能达5000m／min。（5）数控机床的开放性和联网管理，已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此，计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、异行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。第五章数控机床加工程序的编写零件加工程序是