技术

一、数控机床的产生与发展
1、数控机床的产生
    机械产品日趋精密、复杂，而且改型频繁，因此对加工机械产品的生产设备提出了三高（高性能、高精度和高自动化）的要求。
2、数控机床的发展
（1）1948年，美国帕森斯公司受美国空军的委托与麻省理工学院伺服研究所合作进行数控机床的研制工作，1952年第一台三坐标立式铣床试制成功。
（2）电子管（1952年）、晶体管和印刷电路板（1960年）、小规模集成电路（1965年）、前三代数控系统是属于采用专用控制计算机的硬逻辑（硬线）数控系统，简称NC（Numerical Control），目前已被淘汰。
（3）小型计算机（1970年）、微处理器或微型计算机（1974年）和基于PC-NC的智能数控系统（90年代后）。这种数控系统又称为软线数控，即计算机数控系统，简称CNC（Computer Numerical Control）。
二、数控机床的工作原理、组成与特点

2、数控机床的组成与功能 
    数控机床是数值控制的工作母机的总称。一般由输入输出设备、数控装置、伺服系统、辅助装置和机床本体组成，见图1-1。


（1）输入输出设备：完成程序、参数等信息的输入；完成打印、CRT显示等功能。
（2）数控装置：是数控机床的控制核心，其主要功能如下：多坐标控制(多轴联动)；插补功能；程序输入、编辑和修改功能；补偿功能；信息转换功能；多种加工方式选择；辅助功能；显示功能以及通信和联网等功能。
（3）伺服系统：是数控系统的执行机构，包括驱动、执行和反馈装置。伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求与位置、速度反馈信号相比较后带动机床的移动部件或执行部件动作，加工出符合图样要求的零件。
（4）机床本体：是数控机床的实体，完成实际切削加工的机械部分，它包括床身、底座、工作台、床鞍、主轴等。它与普通机床相比较有所改进，具有以下特点： 
    数控机床采用了高性能的主轴及伺服系统，机械传动结构简化，传动链较短。 
    机械结构具有较高的刚度、阻尼精度及耐磨性，热变形小。 
    更多的采用高效传动部件。
（5）辅助装置：主要包括换刀机构、工件自动交换机构、工件夹紧机构、润滑装置、冷却装置、照明装置、排屑装置、液压汽动系统、过载保护与限位保护装置等。
3、数控机床的特点 
    1）具有高度柔性、适应性强 
    2）生产准备周期短 
    3）工序高度集中 
    4）生产效率和加工精高、质量稳定 
    5）能完成复杂型面的加工 
    6）技术含量高 
    7）减轻劳动强度、改善劳动条件 
    8）有利于生产管理
三、数控机床的分类
数控设备的种类很多，各行业都有自己的数控设备和分类方法。在机床行业，数控机床通常从以下不同角度进行分类。
1．按工艺用途分类 
    按其工艺用途可以划分为以下四大类： 
    金属切削类 指采用车、铣、镗、钻、铰、磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它又可分为两类：

（2）金属成形类 指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床，常用的有数控弯管机、数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机、数控旋压机等。

（3）特种加工类 主要有数控电火花线切割机、数控电火花成形机、数控激光与火焰切割机等。

（4）测量、绘图类 主要有数控绘图机、数控坐标测量机、数控对刀仪等。

2．按控制运动的方式分类
（1）点位控制数控机床：这类数控机床有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床等。
（2）点位直线控制数控机床：这类机床有数控车床和数控铣床等。
（3）轮廓控制数控机床：这类机床有数控车床、铣床、磨床和加工中心等。
3．按伺服系统的控制方式分类 

    此外，按所用数控系统的档次通常把数控机床分为低档、中档、高档三类数控机床。中档、高档数控机床一般称为全功能数控或标准型数控。
四、数控机床坐标系统
1、标准坐标系
（1）标准坐标系规定原则 
    1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 
    2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。
    3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向 
（2）刀具相对于静止工件而运动的原则 
    确定坐标系时，一律看作工件静止，刀具产生运动。

（3）运动方向的确定 
    数控机床某一部件运动的正方向是增大工件和刀具距离的方向。
（4）机床坐标轴的确定 
    Z轴的确定：一般取产生切削力的轴线（既主轴轴线）为Z轴，取刀具远离工件的方向为正Z方向。 
    X轴的确定：车床取横向滑座方向为X轴，取刀具远离工件的方向为正向。 
    立式数控铣床：面对立柱，取右手方向为+X方向； 
    卧式数控铣床:从主轴后端往前看，取右手方向为+X方向。 
    Y轴的确定：+Y的运动方向，根据X、Z坐标的运动方向，按照右手笛卡尔坐标系来确定。
2、坐标系的类型
（1）机床坐标系：以机床原点为坐标原点建立起来的直角坐标系称为机床坐标系。
（2）工件坐标系：也称为编程坐标系，专供编程用。
3、零点与参考点

（1）机床零点：现代数控机床一般都有一个基准位置，称为机床零点（也称机床原点），是机床制造商在机床上设置的一个物理位置，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。
（2）工件零点：也称为工件编程原点，是工件坐标系的原点。工件零点可随意设定。
（3）机床参考点：与机床原点相对应的还有一个机床参考点，它是机床制造商在机床上用行程开关设置的一个物理位置，与机床原点的相对位置是固定的。机床出厂前由机床制造商精密测量确定。