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数控机床工作原理组成及发展趋势

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数控机床工作原理组成及发展趋势

论文关键词：数控机床工作原理,发展趋势

数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。

一：数控机床的种类

①按数控机床运动轨迹分类

数控机床运动轨迹主要有三种形式：点位控制运动、直线控制运动和连续控制运动。

②．按进给伺服系统控制方式分类

由数控装置发出脉冲或电压信号，通过伺服系统控制机床各运动部件运动。数控机床按进给伺服系统控制方式分类有三种形式：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。

二：数控机床的硬件构成

数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。

2.数控加工程序指令代码

在数控机床加工程序中，我国和国际上都广泛使用准备功能G指令、辅助功能M指令、进给功能F指令、刀具功能T指令和主轴转速功能S指令等5种指令代码来描述加工工艺过程和数控机床的各种运动特征。

需要说明的是，数控机床的指令在国际上有很多标准，并不完全一致。而随着数控加工技术的发展、不断改进和创新，其系统功能更加强大和使用上会更加方便。在不同数控系统之间，功能指令字也会更加丰富，程序格式上的差异也会一定存在。

3.数控机床的编程

自从第一台数控铣床诞生后，数控加工技术在全世界各国得到迅速发展，对现代机械制造加工技术的发展起到重大推动作用。数控加工技术不仅涉及数控加工设备，还涉及数控加工工艺、工装和加工过程的自动控制等。

在目前生产中，数控加工设备的种类很多，不仅有数控车床、数控铣床、数控磨床、数控冲床、电加工机床，车铣教工中心、镗铣加工中心、齿轮加工中心，还有各种柔性制造单元等等。从数控系统控制的轴数上看，不仅有简单的二轴控制、三轴控制、四轴、五轴控制，在高档数控系统中已经可以控制在几十个轴以上的运动状态。

数控加工技术的广泛应用突显在航空航天技术、汽车制造、模具制造、轮船制造、电子制造等各个制造行业中，和我们日常工作、生活密切相关。

下面，就数控加工技术基础知识作一简单介绍。

数控加工编程的基本概念

a．数控编程

所谓数控编程就是把零件的工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移量等信息用数控语言记录在程序单上，并经校核的全过程。为了与数控系统的内部程序（系统软件）及自动编程用的零件源程序相区别，把从外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为数控程序。

b．数控加工程序编制的方法

数控编程大体经过了机器语言编程、高级语言编程、代码格式编程和人机对话编程与动态仿真这样几个阶段。在上个世纪70年代，美国电子工业协会（EIA）和国际标准化组织（ISO）先后对数控机床坐标轴和运动方向、数控程序编程的代码、字符和程序段格式等制定了若干标准和规范（我国按照ISO标准也制定了相应的国家标准和部颁标准），从而出现了用代码和标示符号，按照严格的格式书写的数控加工源程序――代码格式编程程序。这种编写源程序技术的重大进步，意义极为深远。在这种编程方式出现后，凡是数控系统不论档次高低，均具有编程功能。因为编程过程的大为简化，使得机床操作者只要查阅、细读系统说明书就有能力编程。从而使数控机床走向大范围、广领域的应用。数控加工程序编制方法主要分为手工编程与自动编程两种。

4.数控机床的发展趋势

为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求，数控未来仍然继续向开放式、基于PC的第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向发展。

a、开放式

为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国、欧共体及日本发展开放式数控的计划等。

b、基于PC的第六代方向

基于PC所具有的开放性、低成本、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。

c、高速化、高效化

机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。90年代以来，随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功