数控机床知识

数控机床百科名片数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。目录特点组成分类和应用加工中心电脑锣加工语言技术发展趋势维护展开编辑本段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：加工精度高，具有稳定的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；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；数控折弯机机床本身的精度高、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35倍）；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。数控机床一般由下列几个部分组成：主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控机床数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。编辑本段组成在数控加工中，数控铣削加工最为复杂，需解决的问题也最多。除数控铣削加工之外的数控线切割、数控电火花成型、数控车削、数控磨削等的数控编程各有其特点，伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信数控机床的构造号转换成机床移动部件的运动。具体有以下部分构成： 数控机床的构造主机他是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备：可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。编辑本段分类和应用按工艺用途分类金属切削类数控机床,包括数控车床,数控钻床,数控铣床,数控磨床,数控镗床发及加工中心.这些机床都有适数控机床的构造用于单件、小批量和多品种和零件加工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生产率和自动化程度，以及很高的设备柔性。金属成型类数控机床；这类机床包括数控折弯机，数控组合冲床、数控弯管机、数控回转头压力机等。数控特种加工机床；这类机床包括数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、数控火焰切割机、数控激光切割机床、专用组合机床等。其他类型的数控设备；非加工设备采用数控技术，如自动装配机、多坐标测量机、自动绘图机和工业机器人等。按运动方式分类点位控制；点位控制数控机床的特点是机床的运动部件只能够实现从一个位置到另一个位置的精确运动，在运动和定位过程中不进行任何加工工序。如数控钻床、数按坐标镗床、数控焊机和数控弯管机等。直线控制；点位直线控制的特点是机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个位置的精确移动和定位，而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐标轴实现斜线进给运动。轮廓控制；轮廓控制数控机床的特点是机床的运动部件能够实现两个坐标轴同时进行联动控制。它不仅要求控制机床运动部件的起点与终点坐标位置，而且要求控制整个加工过程每一点的速度和位移量，即要求控制运动轨迹，将零件加工成在平面内的直线、曲线或在空间的曲面。按控制方式分类开环控制；即不带位置反馈装置的控制方式。半闭环控制；指在开环控制伺服电动机轴上装有角位移检测装置，通过检测伺服电动机的转角间接地数控车间检测出运动部件的位移反馈给数控装置的比较器，与输入的指令进行比较，用差值控制运动部件。闭环控制；是在机床的最终的运动部件的相应位置直接直线或回转式检测装置，将直接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指令移量进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。按数控制机床的性能分类经济型数控机床；中档数控机床；高档数控机床；按所用数控装置的构成方式分类硬线数控系统；软线数控系统；编辑本段加工中心第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加数控机床了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。工件在加工中心上经一次装夹后，能对两个以上的表面完成多种工序的加工，并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。加工中心按其加工工序分为镗铣和车削两大类，按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴加工中心。编辑本段电脑锣电脑锣也是数控机床的一种,电脑锣其实就是加工中心，加工中心是书面语，英文名：CNC machining center；电脑锣是俗语，在香港，台湾及广东一带叫的比较多。这一地区的人，铣床在加工中心的时候叫锣东西所以铣床也被叫做锣床，电脑锣也还源于此，电脑锣顾名思义就是用电脑来控制的锣床，所以也叫做数控铣 ，它其实是由数控铣床升级而来的，原理是一样的，不同的是加工中心在材质上用的好，精度高，速度快，载重多，在外观上也有改进，传统的数控铣都是半罩式的而加工中心大部分己改为全罩式，这样对加工更加的安全，可以有效的防止铁屑的外溢和切屑的溅出，。 电脑锣是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件.又叫做CNC或数控机床。电脑锣可分为两个部分 机身部份和系统部分。机身部分：1）铸件，这是构成电脑锣最主要的的部分，直接影响着电脑锣的精度、稳定性、耐磨度，机床的寿人工操作命。铸件 做好了之后，不是马上就用到生产当中，好的铸件是那是经过风吹雨打，阳光暴晒，经过自然风化，有的还通过海水对其进行浸泡，待到铸件不变行后再拿到加工当中，这样做出来的机床不容易变型，能长时间保持机床的稳定性，保持精度。2）主轴，主轴是用来直接面对加工工件，他由电机带动工作，进行高速旋转，在主轴上装上刀柄，就可以对加工件进行切屑，满足各种生产需要，主轴的好坏也会直接影响加工精度，内部轴承如果有磨损就容易造成主轴的摇摆加工出来的东西精度自然有偏差几个丝。现主轴的转速一般在8000转左右，高速机可以做到2万转以上，每台机只有一个主轴。3）丝杆，也是机身一部分，它由伺服电机驱动，通过丝杆铜套带动工作台的位移，实现加工需要，丝杆如果有间隙，也一样直接体现在加工精度，及光洁度上面。4）电机，电机有伺服电机和变频电机两种，用伺服电机稳定性好，主轴驱动电机功率大，三轴驱动电机协率小。5）联轴器，在丝杆与电机之间都加装有联轴器，只是一个连动作用。6）润滑冷动系统，由机油自动泵油机，主轴油冷机，和切屑液循环系统组成。机油自动给油，不需人工可以自动泵油，在机床工作时，几分钟泵油 一次，油管接到各个角落，如丝杆，导轨，等处，如果油路不通极易造成导轨磨损，影响精度。主轴油冷是为了给主轴降温而加的一个循环冷动系统，8000转的主轴可要可不要，8000转以上的主轴一定要配。切屑液循环系统由抽油马达将油箱的油抽上来冲到正在加工的工件上。7）钣金，对钣金的要求不是太高，只要不漏油就行，但也牵涉到外观美观，形象的问题。系统部分：1）显示器，现在大都是用液晶彩显的了。2）操作面板3）处理器，4）驱动器系统的构造原理很复杂，但一般很少坏，市面上主要有日本发那克系统，日本三菱系统，德国西门子。等等。编辑本段加工语言分为ATL语言和NC语言。ATL语言由CAM软件产生，用来描述刀具运行轨迹的一种说明性语言，并且可在CAM软件里逐行进行加工中心加工仿真模拟。NC语言由后置处理器产生，是实际输入机床的加工语言。NC程序也可以直接在数控机床上编写。主要有G代码（加工代码），M代码（辅助功能），T代码（刀具），S,F（主轴转速和切屑速度）等。实际加工可以有在线加工和普通加工两类。普通加工就是用机床内存中已有的NC程序来进行加工，可以连续加工也可以单步加工。在线加工就是把计算机连接到机床上，直接加工，这种情况下，万一出现意外，很难直接做出反应，只能通过按急停按钮。编辑本段技术发展趋势高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在：1. 机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟，包括铣-车复合、车铣复五轴联动加工中心合、车-镗-钻-齿轮加工等复合，车磨复合，成形复合加工、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂”、“一次装卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。2.智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。3.机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。4.精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（0.01mm）提升到目前的微米级（0.001mm），有些品种已达到0.05m左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精度可稳定达到0.05m左右，形状精度可达0.01m左右。采用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级（0.001m）。通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。5.功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并取得成熟的应用。全数字交流伺服电机和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。工作员级别评定：主要分为 初级技工普通技工高级技工技师级高级技师级编辑本段维护数控机床的维护概述延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，预防各种故障，提高数控机床的平均无故障工作时间和使用数控机床寿命 。数控机床使用中应注意的问题1数控机床的使用环境对于数控机床最好使其置于有恒温的环境和远离震动较大的设备（如冲床）和有电磁干扰的设备。2电源要求3数控机床应有操作规程进行定期的维护、保养，出现故障注意记录保护现场等。4数控机床不宜长期封存5注意培训和配备操作人员、维修人员及编程人员数控系统的维护1严格遵守操作规程和日常维护制度2防止灰尘进入数控装置内漂浮的灰尘和金属粉末容易引起元器件间绝缘电阻下降，从而出现故障甚至损坏元器件。3定时清扫数控柜的散热通风系统4经常监视数控系统的电网电压电网电压范围在额定值的85110。5定期更换存储器用电池6数控系统长期不用时的维护经常给数控系统通电或使数控机床运行温机程序。7备用电路板的维护机械部件的维护机械部件的维护1刀库及换刀机械手的维护 用手动方式往刀库上装刀时，要保证装到位，检查刀座上的锁紧是否可靠； 严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞；数控机床 采用顺序选刀方式须注意刀具放置在刀库上的顺序是否正确。其他选刀方式也要注意所换刀具号是否与所需刀具一致，防止换错刀具导致事故发生； 注意保持刀具刀柄和刀套的清洁； 经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整，否则不能完成换刀动作； 开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。2滚珠丝杠副的维护 定期检查、调整丝杠螺母副的轴向间隙，保证反向传动精度和轴向刚度； 定期检查丝杠支撑与床身的连接是否松动以及支撑轴承是否损坏。如有以上问题要及时紧固松动部位，更换支撑轴承； 采用润滑脂的滚珠丝杠，每半年清洗一次丝杠上的旧油脂，更换新油脂。用润滑油润滑的滚珠丝杠，每天机床工作前加油一次； 注意避免硬质灰尘或切屑进入丝杠防护罩和工作过程中碰击防护罩，防护装置一有损坏要及时更换。3主传动链的维护 定期调整主轴驱动带的松紧程度； 防止各种杂质进入油箱。每年更换一次润滑油； 保持主轴与刀柄连接部位的清洁。需及时调整液压缸和活塞的位移量； 要及时调整配重。4液压系统维护 定期过滤或更换油液； 控制液压系统中油液的温度； 防止液压系统泄漏； 定期检查清洗油箱和管路； 执行日常点检查制度。5气动系统维护 清除压缩空气的杂质和水分； 检查系统中油雾器的供油量； 保持系统的密封性； 注意调节工作压力； 清洗或更换气动元件、滤芯；数控机床的实际维修一、 要多看1 要多看数控资料要多看，要了解各种数控系统和PLC可编程序控制器的特点和功能；要了解数控系统的报警及排除方法；要了解NC、PLC机床参数设定的含义；要了解PLC的编程语言；要了解数控编程的方法；要了解控制面板的操作和各菜单的内容；要了解主轴和走刀电机的性能和驱动器的特征等等，往往数控资料一大堆，怎么看？我认为主要要突出重点，搞清来龙去脉，重点是吃透数控系统的基本组成和结构，掌握方框图。其余的可以“游览”和通读，但每部分内容要有重点的了解、掌握。由于数控系统内部线路图相当复杂，而制造商均不提供。因此也不必详细地搞清楚。比如NX一154四轴五连动叶片加工机床上采用A一B10系统，要重点了解每部分的作用，各板子的功能，接口的去向，LED灯的含义等。现在数控系统型号多、更新快，不同的制造厂、不同型号往往差别很大。要了解其共性与个性（特殊性）。一般熟悉维修SIEMENS数控系统的人不见得会熟练排除A-B系统的故障，因此，要多看，不断学习、更新知识。2要多看电气图、消化电气图对于每一个电气元件，比如：接触器、继电器、时间继电器等以及PLC的输入、输出，要在电气图上一一注明。举一个简单例子来说，比如1A1为液压泵电机1M启动的接触器，一般在图下注出其常开、常闭触点的去向。因此，可对其对应的某页上的常开或常闭触点1A1，注明内容为液压泵电机开，对于大型的数控机床的电气图有几十页，甚至上百页。要看懂表明每个元件的功能要化很长时间。有时，一、二次看可能还搞不清楚该元件的作用，要多看数控机床等以后消化后再写上。因此，刚才讲到的启动液压泵电机1M，也应清楚标明是PLC的哪一外输出带动接触器1A1动作的，要做到来龙去脉，一清二楚。而对电气线路图中的某些方框图，比如每个轴的驱动器，只是一个方框图，只要了解某控制条件（通断情况），对于详细的东西等可等有空再研究、考虑。各个国家的电气符号是不一样的，就首先要清楚了解。对于制造厂所编写的厚厚的几本PLC语句表，也要多看，掌握其编程语言，在看懂的基础上进行中文注译。这样可以大大节省以后排除故障的时间，如果等发生故障再去熟悉了解电气图，PLC语句表，势必要化费大量时间，还往往会造成错误的判断。3要多看液压、气动图，并深入消化之对于数控机床的机械、液压、气动图，要搞清楚其作用和来龙去脉。并在图纸上一一注明，比如德国COBURG数控龙门铣附件、刀具安装动作比较复杂，要分解其图，如锁紧刀具是由哪个电磁阀动作的？对应的PLC输出、输入是哪几个？在图上写明，这样从电气到机械动作一竿到底，同时特别对机、电关系比较密切的部分要重点了解，比如意大利INNSE数控搪铣床采用电液比例阀技术，要重点了解其作用和功能，特别要了解其调整方法及调整数据，静态和动态时比例阀电流及对应的平衡泵的压力，既懂电又懂机，机电一体化，掌握多种本领，这样解决问题的本领就大了。4要多看外文，要提高自己专业外文的阅读能力不懂得外文，特别是英语。就无法看懂大量的外文技术资料，单依靠翻译，往往是不太理想。看外文版的技术资料，开始时比较吃力，生字多，多看多记后，常用的专业单词也只有这样多，以后看起来就流畅了，一个称职的维修人员要基本掌握语言工具。二、要多问1要多问外国专家如果你能有出国培训的机会或者外国专家来你厂安装调试机床，你最好有机会参加。这是一次最好的学习机会，因为能获得大量的第一手资料和机床调试的方法及技巧。比如在激光测定各轴精度后，电气如何进行修正的办法等。要多问，不懂就要搞清楚。通过这段时间，会有极大的收获，能够获得不少内部的资料和手册（对用户是保密的）。当机床投入正式生产之后，也应该经常与外国有关专家保持密切的联系。通过FAX、E-MALL，询问获得解决机床疑难故障进一步的解决办法及有关资料，还可得到特殊、专用的备件，这是非常有益的，同时对数控系统的代理商，比如SIEMENS、FANUC等公司也应保持良好的关系，多询问，也可及时得到该数控系统深一步的资料及有关备件，还可有机会参加有关数控系统的专题学习班。2发生故障后，要向操作者师傅询问故障的全过程，不要不问，或者随便问一下就好了，这样往往得不到正确的现场资料会造成错误的判断，使问题复杂化了，因此，要多问，问详细一点，了解故障出现的全过程（开始、中间、结束），产生过什么报警号，当时操作过什么元件，碰过什么，改过什么，外界环境情况如何？要在充分调查现场掌握第一手材料的基础上，把故障问题正确地列出来，实际上已经解决了问题的一半，然后再分析解决之，对于经验丰富熟练的操作者师傅，他们对机床操作熟悉，加工程序熟悉，机床常见病十分了解，与他们密切配合，对于迅速排除故障十分有利。3要多问其它维修人员当其它维修人员在维修机床，而你没有去时，等他们回来后，也应多问一声，刚才发生了什么毛病？他是如何排除的？请他介绍其排除方法。这也是一种较好的学习机会。学习他人正确的排除故障的技巧和方法，特别是向经验丰富的老维修人员学习，把他们的本领学到手，来提高自己的知识和水平。编辑本段中国数控机床行业现状及前景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。“十五”期间，中国数控机床行业实现了超高速发展。其产量2001年为17521台，2002年24803台，2003年36813台，2004年51861台，2004年产量是2000年的3.7倍，平均年增长39；2005年国产数控机床产量59639台，接近6万台大关，是“九五”末期的4.24倍。“十五”期间，中国机床行业发展迅猛的主要原因是市场需求旺盛。固定资产投资增速快、汽车和机械制造行业发展迅猛、外商投资企业增长速度加快所致。2006年，中国数控金切机床产量达到85756台，同比增长32.8%，增幅高于金切机床产量增幅18.4个百分点，进而使金切机床产值数控化率达到37.8%，同比增加2.3个百分点。此外，数控机床在外贸出口方面亦业绩骄人，全年实现出口额3.34亿美元，同比增长63.14%，高于全部金属加工机床出口额增幅18.58个百分点。2007年，中国数控金切机床产量达123,257台，数控金属成形机床产量达3,011台；国产数控机床拥有量约50万台，进口约20万台。2008年10月，中国数控机床产量达105,780台，比2007年同比增长2.96。长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀，中档进展缓慢，高档依靠进口的局面，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口，技术受制于人。究其原因，国内本土数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在产品设计水平、质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技术方面的差距则达到了10-15年。同时中国在应用技术及技术集成方面的能力也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后，国产的数控机床还没有形成品牌效应。同时，中国的数控机床产业目前还缺少完善的技术培训、服务网络等支撑体系，市场营销能力和经营管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主创新能力，完全拥有自主知识产权的数控系统少之又少，制约了数控机床产业的发展。国外公司在中国数控系统销量中的80以上是普及型数控系统。如果我们能在普及型数控系统产品快速产业化上取得突破，中国数控系统产业就有望从根本上实现战略反击。同时，还要建立起比较完备的高档数控系统的自主创新体系，提高中国的自主设计、开发和成套生产能力，创建国产自主品牌产品，提高中国高档数控系统总体技术水平。“十一五”期间，中国数控机床产业将步入快速发展期，中国数控机床行业面临千载难逢的大好发展机遇，根据中国数控车床1996-2005年消费数量，通过模型拟合，预计2009年数控车床销售数量将达8.9万台，年均增长率为16.5%。根据中国加工中心1996-2005年消费增长模型，预计2009年加工中心消费数量将达2.8万台，较2005年年均增长率为17.8%。编辑本段2010版数控机床作者： 李雪梅，王斌武 主编数控机床1出 版 社： 电子工业出版社出版时间： 2010-1-1开本： 16开I S B N ： 59定价：￥26.00内容简介本书以广泛使用的典型数控机床为主线，较为全面地介绍了各种数控机床的工作原理及传动结构，精选了部分普通金属切削机床的内容，简明地讲述了数控机床中常用的液压、气压元件及回路、数控机床中典型机械结构，同时还介绍了数控机床的安装与验收、使用与维护以及精度检验等内容。本书简明扼要、图文并茂、机床结构分析典型全面，机床调试与维护紧贴生产实际，具有示范性，结合全国首届数控技能大赛及数控工艺员鉴定的题型及内容精选习题及实训，便于读者理解和掌握，是一本针对性和实用性较强的教材。本书可作为高职、高专院校数控技术应用专业、机械制造专业、机电一体化等专业的教材，也可作为从事数控机床工作的工程技术人员的参考书。作者简介李雪梅，女，副教授，机电基础实验室主任，本科毕业于武汉大学，工学硕士。先后在三峡电力职业学院、桂林电子科技大学任教，曾任湖北省劳动厅数控加工中心高级工考评员，数控工艺员考评员。曾主、持全国CAD应用和数控工艺员技能培训鉴定中心建设及考评工作，从事数控技术、单片微机原理、PLC原理及应用等课程的教学与研究工作。2005年调入桂电，先后从事工程制图、精密机械设计基础等课程教学。近年来在相关学术领域参与省级项目 3项，横向项目2项，公开发表论文10多篇，主编及副主编著作6部，申请专利四项，获省部级优秀教师，桂林电子科技大学首届“十佳优秀任课称号”教师。目录第1章 机床概论1.1 金属切削机床1.1.1 金属切削机床及其地位和作用1.1.2 金属切削机床的发展概况1.1.3 金属切削机床的分类与编号1.2 机床的运动与传动1.2.1 机床的运动1.2.2 机床的传动1.3 数控机床概述1.3.1 数控机床的组成及其各部分功能1.3.2 机床中有关数控的基本概念1.3.3 数控机床分类1.3.4 数控机床的规格、性能和可靠性指标1.3.5 数控机床的主要功能1.3.6 数控机床的发展趋势实训1本章小结习题1第2章 普通金属切削机床2.1 车床2.1.1 概述2.1.2 CA6140车床的传动系统2.1.3 立式车床简介2.2 X6132型万能升降台铣床2.2.1 主要组成部件2.2.2 机床的传动系统2.2.3 其他常见铣床简介2.3 其他机床2.3.1 钻床2.3.2 磨床2.3.3 组合机床实训2本章小结习题2第3章 数控机床典型结构及部件3.1 数控机床的结构特点及要求3.2 数控机床主传动系统3.2.1 主轴变速方式3.2.2 主轴部件3.3 数控机床进给传动系统3.3.1 数控机床对进给传动系统的要求3.3.2 联轴器3.3.3 消除间隙的齿轮传动结构3.3.4 滚珠丝杠螺母副3.3.5 直线电机传动3.3.6 机床导轨3.4 位置检测装置3.4.1 位置检测装置的作用与要求3.4.2 位置检测装置的分类3.4.3 脉冲编码器3.4.4 光栅3.4.5 磁栅3.5 排屑装置3.5.1 排屑装置在数控机床中的作用3.5.2 排屑装置的种类实训3 认识（或拆装）数控机床机械传动部件和支承部件本章小结习题3第4章 数控车床4.1 概述4.1.1 数控车床的组成及特点4.1.2 数控车床的分类4.1.3 数控车床的布局4.2 数控车床的传动系统及装置4.2.1 主传动系统及装置4.2.2 进给传动系统及装置4.2.3 刀盘运动及传动装置4.2.4 尾座实训4 认识转位刀架的结构及相关零、部件本章小结习题4第5章 数控铣床5.1 概述5.1.1 数控铣床的主要功能及加工对象5.1.2 XKA5750数控铣床的组成5.2 数控铣床的布局及分类5.2.1 数控铣床的布局5.2.2 数控铣床的分类5.2.3 数控铣床总布局的发展趋势5.3 数控铣床的传动系统及典型结构5.3.1 机床传动系统5.3.2 数控铣床典型部件结构实训5本章小结习题5第6章 加工中心6.1 概述6.1.1 加工中心的基本功能与特点6.1.2 加工中心的分类6.2 加工中心的传动系统与结构6.2.1 机床的组成及参数6.2.2 机床的布局6.2.3 JCS-018A的主传动系统及结构6.2.4 JCS-018A的进给传动系统及结构6.2.5 加工中心自动换刀6.3 数控复合加工机床简介6.3.1 镗铣加工中心6.3.2 五面加工和五轴联动加工中心6.3.3 双主轴车削中心6.3.4 车-铣复合加工中心和铣-车复合加工中心6.3.5 切削加工与激光加工或超声加工相复合6.3.6 不同工艺方法的复合加工及新兴的车磨中心6.3.7 数控复合加工机床的发展趋势与方向实训6 认识加工中心的刀库及换刀机构的机关零、部件本章小结习题6第7章 数控机床的液压与气压系统7.1 液压与气压传动概述7.1.1 液压传动的工作原理7.1.2 气压传动的工作原理7.1.3 液压与气压传动系统的构成7.1.4 液压与气压传动的特点7.2 液压与气压传动的主要元件应用简介7.2.1 液压泵的工作原理7.2.2 空气压缩机7.2.3 液压电机和气压电机7.2.4 动力缸7.2.5 控制元件7.2.6 辅助元件7.3 数控机床上液压系统的构成及其回路7.3.1 压力控制回路7.3.2 速度控制回路7.3.3 方向控制回路7.4 数控机床上气压系统的构成及其回路7.4.1 压力控制回路7.4.2 换向回路7.4.3 速度控制回路7.4.4 气、液联动回路7.4.5 往复动作回路7.5 液压与气压传动系统在机床上的应用7.5.1 平面磨床工作台液压系统7.5.2 TND360数控车床液压系统7.5.3 H400型卧式加工中心气动系统7.5.4 数控车床用真空卡盘7.5.5 HT6350卧式加工中心气压系统7.6 数控机床润滑系统7.6.1 油脂润滑方式7.6.2 油液润滑方式7.7 数控机床上液压与气压系统的维护7.7.1 液压系统的维护要点7.7.2 液压系统的点检7.7.3 气动系统的维护要点7.7.4 气动系统的点检实训7 液压泵的拆装实训实训8 液压系统基本回路的搭接本章小结习题7第8章 特种数控加工机床8.1 数控电火花机床8.1.1 电火花加工概述8.1.2 数控电火花机床8.2 数控线切割机床8.2.1 数控线切割机床的工作原理8.2.2 数控电火花线切割加工的特点8.2.3 数控电火花线切割机床的分类8.2.4 数控电火花线切割机床的主要机械结构8.2.5 工作液系统8.2.6 脉冲电源8.3 数控压力机与数控折弯机8.3.1 数控压力机8.3.2 数控折弯机8.4 数控热切割机床8.4.1 数控激光切割机床8.4.2 数控火焰等离子切割机实训9本章小结习题8第9章 数控机床的选用与维护9.1 数控机床的选型9.1.1 确定被加工工件9.1.2 机床规格的选择9.1.3 机床精度的选择9.1.4 自动换刀装置和刀库容量的选择9.1.5 数控系统的选择9.1.6 加工节拍与机床台数估算9.2 数控机床的安装与调试9.2.1 加工中心的安装9.2.2 加工中心调试9.2.3 机床的试运行9.2.4 机床性能检测9.2.5 数控功能检测9.3 数控机床的验收9.3.1 数控机床几何精度检测9.3.2 机床定位精度检测9.4 数控机床的维护9.4.1 数控机床使用中应注意的问题9.4.2 数控系统的维护9.4.3 机械部件的维护9.4.4 数控机床的日常维护保养9.5 数控机床的故障诊断与维修9.5.1 数控机床维修的基本概念与管理9.5.2 故障诊断的基本概念及分类9.5.3 数控机床的故障诊断与维修实训10 机床切削精度检测实训本章小结习题9附录A 数控机床坐标轴和运动方向的规定图例附录B 数控机床主要部件常见故障及排除方法编辑本段控制语言数控机床主要控制语言分为ATL语言和NC语言两种语言。ATL语言由CAM软件产生，用来描述刀具运行轨迹的一种说明性语言，并且可在CAM软件里逐行进行加工仿真模拟。NC语言由后置处理器产生，是实际输入机床的加工语言。NC程序也可以直接在数控机床上编写。主要有G代码（加工代码），M代码（辅助功能），T代码（刀具），S,F（主轴转速和切屑速度）等。普通加工就是用机床内存中已有的NC程序来进行加工，可以连续加工也可以单步加工。数控机床特殊故障的检修在数控机床中，大部分的故障都有资料可查，但也有一些故障，提供的报警信息较含糊甚至根本无报警，或者出现的周期较长，无规律，不定期，给查找分析带来了很多困难。对这类机床故障，需要对具体情况分析，进行耐心的查找，而且检查时特别需要机械、电气、液压等方面的综合知识，不然就很难快速、正确地找到故障的真正原因。以下的几例故障就具有上述情况。 (1）青海XH755卧式加工中心，工作时出现Y轴正（十）向误差增大，所加工的零件报废，测量检查发现误差范围可从 001050mm。根据故障情况，首先检查了机床的位置显示数值，与程序中要求的尺寸相同，即要求Y轴移动100mm时，在屏幕上显示也是100mm，同时在屏幕上无报警信息。对伺服控制器检查，没有发现异常情况，使用百分表在Y轴方向检查，发现尺寸的变化是根据移动的 次数逐步增大的。根据以上检查的情况分析，数控系统和伺服放大器都是正常的，引起故障的原因还是在联轴器上。Y轴的联轴器如附图所示。将电动机拆卸，对 联轴器进行仔细检查、测量后发现有以下问题：中间的联接块的键与轴上联接套的槽配合过松，且键与槽接触的深度不够，槽内有23的空隙。经重新配做中间联接块，调整接触深度后故障排除。数控机床加工精度异常故障的维护系统参数发生变化或改动、机械故障、机床电气参数未优化电机运行异常、机床位置环异常或控制逻辑不妥，是生产中数控机床加工精度异常故障的常见原因，找出相关故障点并进行处理，机床均可恢复正常。生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。导致此类故障的原因主要有五个方面：（1）机床进给单位被改动或变化。（2）机床各轴的零点偏置(NULLOFFSET)异常。（3）轴向的反向间隙(BACKLASH)异常。（4）电机运行状态异常，即电气及控制部分故障。（5）机械故障，如丝杆、轴承、轴联器等部件。此外，加工程序的编制、刀具的选择及人为因素，也可能导致加工精度异常。1.系统参数发生变化或改动系统参数主要包括机床进给单位、零点偏置、反向间隙等等。例如SIEMENS、FANUC数控系统，其进给单位有公制和英制两种。机床修理过程中某些处理，常常影响到零点偏置和间隙的变化，故障处理完毕应作适时地调整和修改；另一方面，由于机械磨损严重或连结松动也可能造成参数实测值的变化，需对参数做相应的修改才能满足机床加工精度的要求。2.机械故障导致的加工精度异常一台THM6350卧式加工中心，采用FANUC0i-MA数控系统。一次在铣削汽轮机叶片的过程中，突然发现Z轴进给异常，造成至少1mm的切削误差量(Z向过切)。调查中了解到：故障是突然发生的。机床在点动、MDI操作方式下各轴运行正常，且回参考点正常；无任何报警提示，电气控制部分硬故障的可能性排除。分析认为，主要应对以下几方面逐一进行检查。1）检查机床精度异常时正运行的加工程序段，特别是刀具长度补偿、加工坐标系(G54G59)的校对及计算。2）在点动方式下，反复运动Z轴，经过视、触、听对其运动状态诊断，发现Z向运动声音异常，特别是快速点动，噪声更加明显。由此判断，机械方面可能存在隐患。3）检查机床Z轴精度。用手脉发生器移动Z轴，（将手脉倍率定为1%26times;100的挡位，即每变化一步，电机进给0.1mm），配合百分表观察Z轴的运动情况。在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动，手脉每变化一步，机床Z轴运动的实际距离d=d1=d2=d3%26hellip;=0.1mm，说明电机运行良好，定位精度良好。而返回机床实际运动位移的变化上，可以分为四个阶段：机床运动距离d1d=0.1mm(斜率大于1);表现出为d=0.1mmd2d3(斜率小于1)；机床机构实际未移动，表现出最标准的反向间隙；机床运动距离与手脉给定值相等(斜率等于1)，恢复到机床的正常运动。无论怎样对反向间隙(参数1851)进行补偿，其表现出的特征是：除第阶段能够补偿外，其他各段变化仍然存在，特别是第阶段严重影响到机床的加工精度。补偿中发现，间隙补偿越大，第段的移动距离也越大。分析上述检查认为存在几点可能原因：一是电机有异常；二是机械方面有故障；三是存在一定的间隙。为了进一步诊断故障，将电机和丝杠完全脱开，分别对电机和机械部分进行检查。电机运行正常；在对机械部分诊断中发现，用手盘动丝杠时，返回运动初始有非常明显的空缺感。而正常情况下，应能感觉到轴承有序而平滑的移动。经拆检发现其轴承确已受损，且有一颗滚珠脱落。更换后机床恢复正常。3.机床电气参数未优化电机运行异常一台数控立式铣床，配置FANUC0-MJ数控系统。在加工过程中，发现X轴精度异常。检查发现X轴存在一定间隙，且电机启动时存在不稳定现象。用手触摸X轴电机时感觉电机抖动比较严重，启停时不太明显，JOG方式下较明显。分析认为，故障原因有两点，一是机械反向间隙较大；二是X轴电机工作异常。利用FANUC系统的参数功能，对电机进行调试。首先对存在的间隙进行了补偿；调整伺服增益参数及N脉冲抑制功能参数，X轴电机的抖动消除，机床加工精度恢复正常。4.机床位置环异常或控制逻辑不妥一台TH61140镗铣床加工中心，数控系统为FANUC18i，全闭环控制方式。加工过程中，发现该机床Y轴精度异常，精度误差最小在0.006mm左右，最大误差可达到1.400mm。检查中，机床已经按照要求设置了G54工件坐标系。在MDI方式下，以G54坐标系运行一段程序即%26ldquo;G90G54Y80F100；M30；%26rdquo;，待机床运行结束后显示器上显示的机械坐标值为%26ldquo;-1046.605%26rdquo;，记录下该值。然后在手动方式下，将机床Y轴点动到其他任意位置，再次在MDI方式下执