数控机床的适用范围及结构特点
1.3 数控机床的特点与分类
数控机床的特点与分类一、数控机床的特点数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。
与普通机床相比，数控机床有如下特点：1.对加工对象的适应性强，适应模具等产品单件生产的特点，为模具的制造提供了合适的加工方法；2.加工精度高，具有稳定的加工质量；3.可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；4.加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；5.机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；6.机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；7.有利于生产管理的现代化。
数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，使用了计算机控制方法，为计算机辅助设计、制造及管理一体化奠定了基础；8.对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高；9.可靠性高。
二、数控机床的分类1.按运动控制方式分类（1）点位控制仅实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行任何加工。
适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。
（2）直线控制不仅要求控制点到点的精确定位，而且要求机床工作台或刀具（刀架）以给定的进给速度，沿平行于坐标轴的方向或与坐标轴成45°角的方向进行直线移动和切削加工。
（3）轮廓控制对多个坐标轴同时进行控制，使之协调运动(坐标联动)，使刀具相对工件按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工。
适用范围：数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面的机床。
2.按伺服系统类型分类（1）开环控制特点:没有位置检测装置，指令信号是单向的。
结构简单，制造成本较低，价格便宜, 精度一般不高。
用于经济型数控车、铣、线切割机床。
（2）半闭环控制特点:带有位置检测装置，常安装在伺服电机上或丝杠的端部，通过检测伺服电机或丝杠的角位移间接计算出机床工作台等执行部件的实际位置值，然后与指令位置值进行比较，进行差值控制。
数控车床和数控铣床的区别
数控车床和数控铣床的区别数控车床和数控铣床是现代机械加工中常用的两种数控机床，它们在形式和功能上存在着一定的差异。
本文将就数控车床和数控铣床在结构、加工工艺、适用范围等方面的区别进行详细讨论。
一、结构上的区别1. 数控车床的结构数控车床是一种通过数控系统控制工作台和刀具进行切削加工的机床。
它主要由床身、床架、主轴箱、润滑系统、进给系统、刀具和夹持装置等组成。
车床的工作原理是通过主轴与工件配合，将铣刀或刀具进行切削，实现工件的加工。
2. 数控铣床的结构数控铣床是一种用铣刀进行切削加工的机械设备。
它的结构主要包括床身、支撑工作台、主轴、进给系统、润滑系统和数控系统等组成。
铣床的工作原理是通过在工作台上固定工件，使铣刀旋转切削，实现工件的加工。
二、加工工艺上的区别1. 数控车床的加工工艺数控车床主要用于旋转对称的零件加工，能够进行外圆、内圆、端面、齿轮等加工。
车床的加工过程中，工件固定在主轴上旋转，刀具按照预先设定的路径进行切削，实现工件的加工。
2. 数控铣床的加工工艺数控铣床主要用于平面、曲面、螺纹等复杂零件的加工。
铣床的加工过程中，工件固定在工作台上，铣刀在不同的方向上进行运动，按照预先设定的路径进行切削，实现工件的加工。
三、适用范围上的区别1. 数控车床的适用范围数控车床适用于加工直径较大的圆形零件，常用于汽车、船舶、机械等行业。
它能够进行外圆、内圆、端面等加工，具有高效、精度高等特点。
2. 数控铣床的适用范围数控铣床适用于加工平面、曲面、螺纹等复杂形状的零件，常用于航空航天、电子、模具等行业。
它能够进行多轴、多方向的切削，具有高精度、高效率等特点。
结论数控车床和数控铣床在结构、加工工艺和适用范围上存在一定的区别。
数控车床主要用于旋转对称的零件加工，适用于加工直径较大的圆形零件；数控铣床主要用于复杂形状的零件加工，适用范围更广。
通过合理选择数控机床，可以提高加工效率和产品质量，满足不同行业的加工需求。
第6章 数控机床的机械结构
1．滚珠丝杠的结构组成
滚珠丝杠由丝杠、螺母、滚珠和滚珠返回装置四 部分组成。按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分 内循环方式和外循环方式两大类。 内循环方式指在循环过程中滚珠始终保持和丝杠 接触，如图6.16所示。
图6.16 滚珠丝杠内循环方式 1-丝杠；2-反向器；3-滚珠；4-螺母
2）减少各运动零件的惯量
传动件的惯量对进给系统的启动和制动特性都有 影响，尤其是高速运转的零件，其惯量的影响更大。 3）减少运动件的摩擦阻力 机械传动结构的摩擦阻力，主要来自丝杠螺母副 和导轨。 4）响应速度快 快速响应是伺服系统的动态性能，反映了系统的 跟踪精度。它是工件在加工过程中，工作台在规定的 速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，且不出现丢步现 象。
1-主轴 2-同步齿形带 3-主轴电机 4-永久磁铁 5-磁传感器 图6.11 加工中心主轴准停装置
4．主轴部件的结构
（1）数控车床主轴部件的结构 数控车床的主传动系
统一般采用交流无级调速电动机，通过皮带传动，带 动主轴旋转。 图 6.12为数控车床主轴外观图。图 6.13 为数控车床主轴部件的典型结构图。主轴电动机通过 带轮15把运动传给主轴7。
1. 齿轮变速的主传动方式
如图6.6（a）所示，主轴电机经过二级齿轮变速， 使主轴获得低速和高速两种转速系列，这种分段无级 变速，确保低速时的大扭矩，满足机床对扭矩特性的 要求，是大中型数控机床采用较多的一种配置方式。
2. 带传动主传动方式
如图6.6（b）所示，主轴电机经带传动传递给主轴， 带传动主要采用 V型带或齿形带传动，可以避免齿轮 传动时引起的振动与噪声，且其结构简单、安装调试 方便，应用广泛。
1．主轴部件的支承与润滑 根据主轴部件的工作精度、刚度、温升和结构的
数控车床的加工范围及特点
随着电子技术、计算机技术及自动化、精密仪器与测量等技术的发展与综合应用，产生了机电一体化的新型机床——数控机床。
数控机床是一种利用信息处理技术进行自动加工控制的机电一体化加工装备。
不同数控机床的用途有所不同，其中数控车床是国内使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床。
数控车床主要用来对旋转体零件进行车削、镗削、钻削、铰削、攻丝等工序的加工，一般采用计算机程序对各类控制信息进行处理，如可自动完成内外圆柱面、圆锥面、球面、螺纹、槽及端面等工序的切削加工，还可处理逻辑电路难以处理的各种复杂信息。
本章介绍数控车床及车削中心的组成、分类、特点以及插补原理，以增强读者对数控机床的认识，同时为后续的数控编程奠定基础。
本章要点数控车床的组成及分类数控车床的加工范围及特点数控机床的分类数控机床的插补原理1.1 数控车床的组成及分类1.1.1 组成及分类概述数控车床主要由计算机数控系统和数控车床本体组成，其中，计算机数控系统主要由输入装置、数控装置、伺服系统和位置检测反馈装置组成。
数控车床可分为卧式和立式两大类。
卧式车床又有水平导轨和倾斜导轨两种。
档次较高的数控卧车一般都采用倾斜导轨。
按刀架数量分类又可分为单刀架数控车床和双刀架数控车床，前者是两坐标控制，后者是4坐标控制。
双刀架卧车多数采用倾斜导轨。
1.1.2 相关知识1.1.2.1 数控车床组成现代数控车床的数控系统都采用模块化结构，伺服系统中的伺服单元和驱动装置为数SIEMENS数控车床编程与实训2 控系统的一个子系统，输入/输出装置也为数控系统的一个功能模块，所以数控车床主要由计算机数控系统和数控车床本体组成，如图1-1所示。
输入/输出装置车床本体位置检测反馈装置图1-1 数控车床的组成1．输入装置数控车床是按照编程人员编制的程序运行的。
通常编程人员将程序以一定的格式或代码存储在一种载体上，如穿孔带或磁盘等，通过数控车床的输入装置输入到数控装置中。
此外，还可以使用数控系统中的RS232接口或DNC接口与计算机进行信号的高速传输。
数控机床机械结构的特点
数控机床机械结构的特点
数控机床是一种高精度、高效率的加工设备，它的核心部件是机械结构。
数控机床机械结构的主要特点包括以下几点：
一、高刚度
数控机床机械结构要求高刚度，能够有效地防止加工过程中的振动和变形。
这是因为振动和变形会对加工精度产生严重的影响，甚至会导致加工品质下降。
因此，数控机床机械结构采用大截面的钢材和铸件进行制造，使其具有足够的刚性和稳定性。
二、高精度
数控机床机械结构需要具有高精度，以保证加工品质。
机械结构的精度受到了加工精度、材料性能、装配精度等多种因素的影响。
因此，在制造数控机床的机械结构时，需要采用精密的加工工艺和精度高的检测方法，以确保其达到高精度的要求。
同时，还需要对机械结构进行调试和校验，以保证其达到最佳工作状态。
三、多功能性
数控机床机械结构需要具有多种功能，以适应不同的加工要求。
常见
的数控机床有铣床、车床、钻床等，每种机床都需要具有相应的机械
结构来实现不同的加工方式。
因此，在设计和制造数控机床的机械结
构时，需要充分考虑其多功能性，满足不同加工要求。
四、高效率
数控机床机械结构的设计和制造不仅需要高精度，还需要高效率。
数
控机床的主要特点之一是自动化程度高，加工效率也相应较高。
因此，在设计和制造数控机床的机械结构时，需要充分考虑其设计效率和制
造效率，以提高生产效率和减少生产成本。
总之，数控机床机械结构的特点包括高刚度、高精度、多功能性和高
效率等多个方面。
这些特点的实现需要充分考虑不同因素的影响，并
运用先进的加工技术和检测手段，以确保机械结构的质量和性能。
2--数控铣床和加工中心的组成与结构特点
• 图1.2数控铣床的组成 • 1-X向导轨防护 2-Y轴伺服驱动 3-Z向导轨防护 4-立柱 5-冷却水箱 6-底座 7-Y向导轨
防护 8-工作台 9-十字滑台 10-X轴伺服驱动 11-操纵台 12-主轴箱 13-主轴总成 14Z轴伺服驱动
• （1）铣床主体 铣床主体是数控铣床的机械部 件，包括床身、主轴箱、工作台、进给机构等。
作台，便于加工零件的不同侧面。目前单纯的数控卧式铣床现在 已比较少。 • 3.数控龙门铣床 • 对于大尺寸的数控铣床，一般采用对称的双立柱结构龙门铣床， 保证机床的整体刚性和强度，数控龙门铣床有工作台移动和龙门 架移动两种形式，它适用于加工整体结构件零件、大型箱体零件 和大型模具等。
• 加工中心的分类 • 加工中心品种繁多，形态各异，分类方法有多种。按照
• 3.加工中心的主要结构特点 • （1）具有刀库和自动换刀装置,加工中心是由
数控系统控制机床自动更换刀具。 • （2）加工中心一般带有自动分度回转工作台或
可自动转角度的主轴箱，从而使工件在一次装 夹后，自动完成多个平面或多个角度位置的多 工序加工。 • （3）有的加工中心具有自适应控制功能，在加 工过程中能随着加工条件的变化而自动调整最 佳切削参数，自动改变机床主轴转速、进给量 和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能， 从而可得到更好的加工质量。
• （2）控制部分(CNC装置) 控制部分是数控铣 床的控制核心，实际上是一台机床专用计算机， 由印刷电路板、各种电器元件、监视器、键盘 等组成。
• （3）驱动装置 驱动装置是数控铣床执行机构 的驱动部件，包括主轴电动机、进给伺服电动 机等。
• （4）辅助装置 辅助装置是指数控铣床的一些 配套部件，包括液压和气动装置、冷却和润滑 系统、排屑装置等。
数控机床的组成工作原理与结构特点
数控机床的组成工作原理与结构特点数控机床是一种通过数字信号控制机床执行加工操作的机床设备，它在工业生产中起着重要的作用。
本文将从组成部分、工作原理和结构特点三个方面，详细介绍数控机床的相关知识。
一、组成部分1.机床主体：数控机床的主体是由床身、立柱、工作台等构件组成，它们构成了机床的基本骨架，提供了支撑和定位的功能。
2.动力系统：数控机床的动力系统包括主轴驱动系统和进给驱动系统。
主轴驱动系统负责驱动刀具进行加工，进给驱动系统则负责控制刀具在工件上的运动。
3.控制系统：数控机床的控制系统是通过计算机控制机床的加工动作和运动路径。
它由硬件和软件两个层面构成，硬件包括电气控制部分和传感器，软件则是控制程序和相关算法。
4.自动换刀系统：数控机床的自动换刀系统可以根据加工需要，自动实现刀具的更换，提高加工效率。
5.润滑系统：润滑系统负责对机床的各个部件进行润滑，保证机床的正常运行。
二、工作原理1.制定加工方案：操作人员根据产品的工艺要求，制定数控机床的加工方案，包括刀具选择、切削参数等。
2.编写加工程序：操作人员根据加工方案，采用特定的编程语言编写机床的加工程序，将其输入到数控机床的控制系统中。
3.加工准备：操作人员根据加工程序对机床进行设置和调试，包括刀具装夹、工件夹紧、原点设定等。
4.执行加工操作：数控机床的控制系统按照加工程序指令，依次控制主轴驱动和进给驱动系统，使刀具按照预定的路径进行切削。
5.完成加工任务：机床按照程序的设定，逐步完成加工任务，并根据需要进行刀具自动换位等操作。
三、结构特点数控机床相比于传统的机床在结构上有以下几个特点：1.高刚性和高精度：数控机床采用了优化的结构设计和高强度材料，使得机床的刚性和稳定性得以提高，能够满足高精度加工的要求。
2.自动化程度高：数控机床具有自动换刀、自动测量、自动补偿等功能，能够在一定程度上提高生产效率，减少人工操作。
3.多功能性：数控机床能够进行多种形式的加工，如铣削、钻孔、镗削、车削等，满足不同产品的加工需求。
数控铣床的传动特点、结构组成
一方面是要从铣床的加工原理即铣床各
部件的相对运动关系，结合考虑工件的 形状、尺寸和重量等因素，来确定各主 要部件之间的相对位置关系和配置；
另一方面还要全面考虑铣床的外部因素， 例如外观形状、操作维修、生产管理和 人机关系等问题对铣床总布局的要求。
总布局与工件形状、尺寸和重量的关系：
运动分配与部件的布局：
总布局与铣床的结构性能：
铣床的使用要求与总布局：
除遵循铣床布局的一般原则外，还应该
考虑在使用方面的特定要求：
1）便于同时操作和观察数控铣床的操作按 钮和开关都放在数控装置上。
2）要求易于接近装卸区域，而且装夹机构 要省力简便。
3）铣床的结构布局要便于排屑。
数控铣床进给驱动系统中常用的机械装置主要 有三种：滚珠丝杠副、静压蜗杆-蜗轮条机构 和预加载荷双齿轮-齿条。
(5)低摩擦系数的导轨
在高速进给时不振动，低速进给时不爬行，灵 敏度高，能在重载下长期连续工作，耐磨性 要高，精度保持性要好等。
主要采用滑动导轨、滚动导轨和静压导轨三种
数控铣床的结构及总体布局
其特点是：加工面不能展开为平面；加工 面始终与铣刀点接触。
(3)变斜角类零件 加工面与水平面的夹角呈 连续变化的零件称为变斜角类零件，其 特点是：加工面不能展开为平面，但在 加工中，加工面与铣刀圆周接触的瞬间 为一条直线
铣床通常的分类方法是按主轴的轴线方向 来分，
若垂直于水平面则称之为数控立式铣床； 若平行于水平面则称之为数控卧式铣床； 还有立卧两用的数控铣床，但较为少见。
（2）提高动刚度的措施 1）改善机床的阻尼特性（如填充阻尼材料） 2）床身表面喷涂阻尼涂层 3）充分利用结合面的摩擦阻尼 4）采用新材料，提高抗震性
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数控机床的适用范围及结构特点
1. 数控机床的适用范围
一般来说，数控机床特别适合于加工零件较复杂、精度要求高、产品更新频繁、生产周期要求短的场合。
数控加工适用范围可用图7-7粗略表示。
图7-7所示为零件复杂及生产批量的不同，三种机床的应用范围的变化，当零件不太复杂，生产批量又较小时，宜采用通用机床；当生产批量很大，宜采用专用机床；而随着零件复杂程度的提高，数控机床越显得适用。
目前，随着数控机床的普及，应用范围止由BCD向EFG线复杂性较低的范围扩大。
从图7-7中可看出通用机床、专用机床和数控机床零件加工批量与生产成本的关系。
在多品种、中小批量生产情况下，采用数控机床总费用更为合理。
根据数控加工的优缺点及国内外大量应用实践，一般可按适用程度将零件分为三类：
（1）最适用类
1）形状复杂，加工精度要求高，用通用机床无法加工或虽然能加工但很难保证产品质量的零件。
2）用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件。
3）有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒型零件。
4）必须在依次装夹中合并完成铣、镗、铰或螺纹等多工序的零件。
（2）较适用类
1）在通用机床加工时极易受人为因素（如：情绪波动、体力强弱、技术水平高低等）干扰，零件价值又高，一旦质量失控会造成重大经济损失的零件；
2）在通用机床上加工时必须制造复杂的专用工装的零件。
3）需要多次更改设计后才能定型的零件。
4）在通用机床上加工需要作长时间调整的零件。
5）用通用机床加工时，生产率很低或体力劳动强度很大的零件。
（3）不适用类
1）生产批量大的零件。
2）装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件。
3）加工余量不稳定，且数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的零件。
4) 必须用特定的工艺装备协调加工的零件。
2. 数控机床的结构特点
1）主运动常用交流或直流电动机拖动，采用变频调速，简化了主传动系统的机械结构，而且转速高、功率大，速度变换迅速、可靠；能无级变速。
合理选择切削用量。
2）主轴部件和支承件均采用了刚度和抗振性较好的新型结构。
如采用动静压轴承的主轴部件，采用钢板焊接结构的支承件等。
3）采用了摩擦因数很低的塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨，以提高机床运动的灵敏性。
4）进给传动中，一方面采用无间隙的传动装置和元件，如滚珠丝杠副、静压蜗杆蜗条副、预加载荷的双齿轮齿条副等。
另一方面采用消除间隙措施，如偏心套式、锥度齿轮式及斜齿轮垫片错齿等消隙结构。
5）采用了多主轴、多刀架的结构，以提高单位时间内的切削功率。
6）具有自动换刀和自动交换工件的装置，以减少停机时间。
7）采用自动排屑、自动润滑装置等。