数控机床与

数控技术的综述

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数控机床与数控技术的综述

内容摘要：随着计算机科学技术的不断快速发展，一系列先进的生产制造技术也应孕而生，在我们关注的机械制造领域，涌现了装有程序控制系统、具有柔性的、自动化的数控机床，它的出现很大程度上特现了与传统机床相比的极大优点。而数控技术是综合了计算机技术、微电子技术、自动化技术、电力电子技术及现代机械制造技术等的柔性制造自动化技术，随着它的发展不断推动国民经济的发展，是一个国家综合实力的很好体现。

关键词：数控机床、数控技术、特点、发展

（一）数控机床

数控机床又称自动化机床，它是应用数控技术对加工过程进行控制的机床，是一种柔性的、高效能的自动化机床，它代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。接下来我将从它的产生背景、发展过程、基本组成、特点、分类以及前景对它一一介绍。

一、 产生背景与发展过程

由于对先进生产力的要求，而自动化技术、计算机技术 、 新材料的开发 、新工艺的出现也为数控机床的产生提供了必须的条件，第一台数控机床于19xx年由美国发明家约翰·帕森斯所发明。

我国是从19xx年开始研究数控技术，一直到xx年代中期处于研制、开发时期。19xx年国内开始研制晶体管数控系统。从xx年代开始，数控技术在车、铣、钻、镗、齿轮加工、点加工等领域全面展开。数控线切割机床结构简单、价格低廉。xx年代，我国从日本引进了5、7、3等系列的数控系统和交流伺服电机，以及从美国、德国引进一些新技术，这使我国的数控机床在性能和质量上产生了一个质的飞跃。xx年代一直到现在主要是对高档数控机床的发展与研究。 而国外的很多国家也同样特别重视数控机床的发展：日本三次制订和修订机械振兴法，将数控机床列为国家重点支持的特定产品；美国的机电、军事工业和宇航业尖端技术之所以能处于领先地位，一直靠先进机床工业支持；意太利政府于19xx年颁布法规，为数控机床制造厂提供研究开发资金及出口信贷，促进了本国数控机床工业的迅速发展。

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数控机床的现状与发展趋势综述

摘要：从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控技术的应用,关键在于开发具有高速度、高精度、高稳定性的高新技术设备,在现有加工设备中,只有数控机床才有可能担当其重任。然而,要实现真正意义上的高速切削加工,数控机床还需向高速、高精度、柔性化、控制系统开放性、控制系统支撑软件和工厂生产数据管理方向迈进,才能适应现代制造业飞速发展的要求。

关键：高速化 / 高精度化 / 复合化 / 智能化 / 开放化 / 网络化 / 多轴化 / 绿色化 进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。

一、数控机床的发展趋势

机械加工装备对促进制造技术发展的紧密关系和以数字化为特征数控机床是柔性化制造系统和敏捷化制造系统的基础装备。其总的发展趋势是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工艺实用性和经济性。

（一） 高速化

随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。

（1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机），主轴最高转速达20xx00r/min；

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数控机床与数控技术

一、数控机床的构成

数控机床一般由以下几个部分组成

1．主机这是数控机床的主体，主要指的是机 床的床身、立柱、主轴和其他主要的机械部件。 根据切削加工要素的不同，主机可以分为各种 不同的机床，如车床、铣床、钻床、销床等等。从 表面上看，数控机床的主机结构与普通机床有相似 的地方，也可分为床身、立柱等主要构件。但实际 上数控机床主机结构一般都是经过专门设计的。因 为数控系统是高度自动化的设备，它的结构必须满 足自动化生产的要求、如动态品质的要求、热变形 的要求等等。所以数控机床的主机结构在很大程度 上是经过CAD设计而得到。 2．数控系统这是数控机床的核心。包括数控 硬件(电路板、显示器、键盘、存储等)数控软件 两大部分。 现代数控机床的数控系统大多是采用计算机控 制的，数控系统具有下列一些主要的功能：多坐标 控制(多轴联动)；多种函数的插补；各种编程代码 的转化；各种形式的数据输入；各种加工方式的选 择；故障的自诊断等等。因此我们把数控系统称为 CNC系统。 由于CNC系统是数控机床的核心，因此数控机 床的技术水平在很大程度上依赖于数控系统的技术 水平。而数控软件则是这个核心的关键所在。现在 国内已有很多技术部门自行开发研制出高水平的数 控软件。在每两年一次“中国机床展”上我们都能 看到各种国产的高水平数控系统。这样才使我国的 数控机床工业有了坚实的基础。

3．驱动装置这是数控机床执行机构的驱动部 件。主要包括主轴驱动单元、各个坐标轴的驱动单 元、主轴电机、各个坐标轴的驱动电机等。

普通机床的主轴和进给系统是由电机驱动进给 箱和主轴箱的齿轮来实现传动和变速。而数控机床 的主轴和进给运动则是由数控系统发出指令，通过 电气和液压系统的动作来实现。这样就对数控机床 的驱动装置有了一些特殊的要求。比如数控机床的 伺服驱动要有良好的快速响应能力，能够准确而灵 敏地跟踪数控系统发出的指令。

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数控机床的发展概况和发展趋势综述

     数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令).控制刀具按给定的工作程序.运动速度和轨迹进行自动加工的机床.简称数控机床.

     数控机床通常由控制系统.伺服系统.检测系统.机械传动系统及其他辅助系统组成.控制系统用于数控机床的运算.管理和控制.通过输入介质得到数据.对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用,伺服系统根据控制系统的指令驱动机床.把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动指令.使刀具和零件执行数控代码规定的运动,检测系统则是用来检测机床执行件(工作台.转台.滑板等)的位移和速度变化量.并将检测结果反馈到输入端.与输入指令进行比较.根据其差别调整机床运动,机床传动系统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置,辅助系统种类繁多.如:固定循环(能进行各种多次重复加工).自动换刀(可交换指定刀具).传动间隙补偿偿机械传动系统产生的间隙误差)等等.

     数控机床具有广泛的适应性.加工对象改变时只需要改变输入的程序指令,加工性能比一般自动机床高.可以精确加工复杂型面.因而适合于加工中小批量.改型频繁.精度要求高.形状又较复杂的工件.并能获得良好的经济效果.

随着数控技术的发展.采用数控系统的机床品种日益增多.有车床.铣床.镗床.钻床.磨床.齿轮加工机床和电火花加工机床等.此外还有能自动换刀.一次装卡进行多工序加工的加工中心.车削中心等。

发展概况

     随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从20世纪80年代开始起步，仍处于发展阶段。

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文献综述

一、前言

最近一段时间中，我们国家的许多机构从外国引入了许多的品质优秀的数控机床。在这些设备中一些已经完成了工作时间，而有一些无法合理的运作，被放置在一边，因而导致了非常严重的浪费现象。它们有一些共同点，以机械层次大体是优秀的，而且精确性合理，那么关键要素是什么呢，通过研究发现关键内容是因为体系面对不利现象，而且还无法买到合适的部件，无法确保平时的管控活动以及生产对于精确性的规定。假如使用数控体系来革新当前的装置的话，大体上仅仅需要几十万的资金就可以起到很好的效果，如果买一台相同功效的全新设备的话，大约得花费几十甚至几百倍的费用。所以，当前形势下，对其进行改造就成为了当务之急的事项，本文在此基础上，重点地讲解了其特征，以及进行改造工作对其精确性的意义等内容 。

二、数控机床的发展现状

进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。从总体来看，我国机床工业与世界先进水平相比，普通车床差距仍然十分明显：

(1)国产高档数控机床在品种、水平和数量上远远满足不了国内的发展需求，加工中心高档数控机床目前仍然要大量依赖进口。

(2)数控机床功能部件和数控系统发展滞后，成为我国数控机床产业发展的瓶颈。

(3)机床制造企业技术装备水平不高，制造能力、综合管理和服务能力等方面不能满足市场快节奏发展的要求。

(4)大型国有企业的旧有设备比例大，设备更新所需资金缺口大。

三、数控机床的发展趋势

采用微机技术改造普通机床，选用优化方案，实现简易数控，对机床结构改

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前言

科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。

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1.数控技术

谈到维修，首先必须从总体上了解我们的维修对象。

1.1数控机床电气控制系统综述

数据输入装臵将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装臵。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装臵(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制,当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的 2

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数控机床

摘要：世界制造业的转移，中国正在支部成为世界加工工厂。我国从19xx年开始发展数控

技术，到现在已经建立了一定规模体系。

关键词： 数控机床的历史、现状及其发展趋势

CNC machine tool

Abstract: shift of world manufacturing, branch of China become the world's factory. Starting

from 1958 in China development of numerical control technology, and now has established a system of a certain size.

Keyword: history, current situation and developing trends of CNC machine tool

一、前言

从 20 世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的 现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产 品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精 密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。进入 21 世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。 机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制 造装备发展的良机， 也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞 争的压力， 加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一 个关键。 随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设 计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发 展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精 度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。

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