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數控機床
      數字控(kong)制機(ji)床(chuang)是用數字代(dai)碼形式的信息（程(cheng)序(xu)指令(ling)），控(kong)制刀具按給定的工作程(cheng)序(xu)、運動速度和軌跡進行自動加工的機(ji)床(chuang)，簡稱數控(kong)機(ji)床(chuang)。
特(te)點
     數控機(ji)床(chuang)具有廣泛的(de)適應性(xing)，加(jia)工對象改變時只(zhi)需(xu)要改變輸入的(de)程序指令；加(jia)工性(xing)能比一(yi)般自動(dong)機(ji)床(chuang)高，可以精確加(jia)工復雜(za)型(xing)面，因而適合于加(jia)工中(zhong)小批量、改型(xing)頻繁(fan)、精度要求高、形狀(zhuang)又較復雜(za)的(de)工件，并能獲得良(liang)好的(de)經(jing)濟效(xiao)果。
隨著數控(kong)(kong)技術的發展，采用數控(kong)(kong)系統(tong)的機(ji)床(chuang)品種日益(yi)增多(duo)，有車床(chuang)、銑床(chuang)、鏜床(chuang)、鉆床(chuang)、磨床(chuang)、齒輪加工(gong)(gong)機(ji)床(chuang)和(he)電(dian)火花(hua)加工(gong)(gong)機(ji)床(chuang)等(deng)。此外還有能自動換刀、一次(ci)裝卡進(jin)行(xing)多(duo)工(gong)(gong)序加工(gong)(gong)的加工(gong)(gong)中心、車削(xue)中心等(deng)。
發展簡(jian)史
       1948年，美(mei)國帕森斯公司接受美(mei)國空軍委托，研(yan)制飛機(ji)(ji)(ji)螺旋槳葉片(pian)輪廓樣(yang)板(ban)的(de)加(jia)(jia)工設(she)備(bei)。由于(yu)(yu)(yu)樣(yang)板(ban)形狀復雜多樣(yang)，精度要(yao)(yao)求(qiu)高，一(yi)般加(jia)(jia)工設(she)備(bei)難以適應，于(yu)(yu)(yu)是提出計算機(ji)(ji)(ji)控(kong)(kong)制機(ji)(ji)(ji)床(chuang)的(de)設(she)想(xiang)。1949年，該(gai)公司在(zai)美(mei)國麻(ma)省理工學院（MIT）伺服機(ji)(ji)(ji)構研(yan)究室的(de)協助下，開(kai)始(shi)數(shu)控(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)研(yan)究，并于(yu)(yu)(yu)1952年試(shi)制成功第(di)一(yi)臺(tai)由大型立(li)式(shi)仿形銑床(chuang)改裝而成的(de)三坐標數(shu)控(kong)(kong)銑床(chuang)，不久即開(kai)始(shi)正式(shi)生(sheng)產(chan)，于(yu)(yu)(yu)1957年正式(shi)投入(ru)使用。這是制造技(ji)術發(fa)展過(guo)程中的(de)一(yi)個重(zhong)大突破(po)，標志著制造領(ling)域中數(shu)控(kong)(kong)加(jia)(jia)工時代(dai)的(de)開(kai)始(shi)。數(shu)控(kong)(kong)加(jia)(jia)工是現(xian)代(dai)制造技(ji)術的(de)基(ji)礎(chu)，這一(yi)發(fa)明對于(yu)(yu)(yu)制造行業(ye)而言，具(ju)有劃(hua)時代(dai)的(de)意義和深(shen)遠的(de)影響(xiang)。世界(jie)上主要(yao)(yao)工業(ye)發(fa)達國家(jia)都十分重(zhong)視數(shu)控(kong)(kong)加(jia)(jia)工技(ji)術的(de)研(yan)究和發(fa)展。
       當時的(de)(de)數(shu)(shu)控(kong)裝置采用(yong)電(dian)子管元(yuan)件，體(ti)積(ji)龐大，價格(ge)昂貴(gui)，只(zhi)在航空工(gong)業(ye)等少數(shu)(shu)有(you)特殊需要的(de)(de)部門用(yong)來加工(gong)復雜型(xing)面零件；1959年，制(zhi)成(cheng)了晶體(ti)管元(yuan)件和(he)(he)印刷電(dian)路(lu)板，使數(shu)(shu)控(kong)裝置進(jin)入(ru)了第二代，體(ti)積(ji)縮小，成(cheng)本有(you)所下(xia)降；1960年以(yi)后，較為簡單和(he)(he)經(jing)濟的(de)(de)點位控(kong)制(zhi)數(shu)(shu)控(kong)鉆床(chuang)，和(he)(he)直(zhi)線控(kong)制(zhi)數(shu)(shu)控(kong)銑(xian)(xian)床(chuang)得到(dao)較快(kuai)發展，使數(shu)(shu)控(kong)機(ji)(ji)床(chuang)在機(ji)(ji)械制(zhi)造業(ye)各部門逐步獲(huo)得推(tui)廣(guang)。我國于1958年開始研制(zhi)數(shu)(shu)控(kong)機(ji)(ji)床(chuang)，成(cheng)功試制(zhi)出配有(you)電(dian)子管數(shu)(shu)控(kong)系統(tong)的(de)(de)數(shu)(shu)控(kong)機(ji)(ji)床(chuang)，1965年開始批量生產配有(you)晶體(ti)管數(shu)(shu)控(kong)系統(tong)的(de)(de)三坐(zuo)標數(shu)(shu)控(kong)銑(xian)(xian)床(chuang)。
      1965年(nian)，出現(xian)了(le)(le)第三代的(de)集成電(dian)路數控(kong)(kong)(kong)裝(zhuang)置，不僅體積小(xiao)，功率(lv)消耗(hao)少，且可靠性提(ti)高，價格進(jin)一(yi)步下降，促(cu)進(jin)了(le)(le)數控(kong)(kong)(kong)機床(chuang)品種和產(chan)量(liang)的(de)發展。60年(nian)代末，先后出現(xian)了(le)(le)由一(yi)臺計(ji)算(suan)(suan)機直接(jie)控(kong)(kong)(kong)制多臺機床(chuang)的(de)直接(jie)數控(kong)(kong)(kong)系(xi)統(tong)（簡稱(cheng)DNC），又(you)稱(cheng)群(qun)控(kong)(kong)(kong)系(xi)統(tong)；采用(yong)小(xiao)型(xing)(xing)計(ji)算(suan)(suan)機控(kong)(kong)(kong)制的(de)計(ji)算(suan)(suan)機數控(kong)(kong)(kong)系(xi)統(tong)（簡稱(cheng)CNC）,使數控(kong)(kong)(kong)裝(zhuang)置進(jin)入了(le)(le)以小(xiao)型(xing)(xing)計(ji)算(suan)(suan)機化(hua)為(wei)特征的(de)第四代。
1974年，研制成功(gong)使用微(wei)處(chu)理器(qi)和半導(dao)體(ti)存(cun)貯器(qi)的微(wei)型計算機數控(kong)裝置（簡稱MNC），這是第五(wu)代(dai)(dai)數控(kong)系統(tong)。第五(wu)代(dai)(dai)與第三代(dai)(dai)相比，數控(kong)裝置的功(gong)能擴大了一倍，而體(ti)積則縮(suo)小(xiao)為原(yuan)來(lai)的1/20，價格降(jiang)低(di)了3/4，可靠性也(ye)得到極大的提(ti)高。
80年代(dai)初，隨著計算機軟、硬件技術的發展(zhan)，出現(xian)了能進行人機對話式(shi)自(zi)動編制(zhi)程序的數(shu)控(kong)裝(zhuang)置；數(shu)控(kong)裝(zhuang)置愈趨(qu)小型化，可以直(zhi)接安裝(zhuang)在機床上；數(shu)控(kong)機床的自(zi)動化程度進一步提高(gao)，具有自(zi)動監控(kong)刀(dao)具破損和自(zi)動檢測工件等功能。
分(fen)類
       經過幾十年的(de)發(fa)展，目前的(de)數控(kong)(kong)機(ji)(ji)床(chuang)已實現了計算(suan)機(ji)(ji)控(kong)(kong)制并在(zai)工(gong)(gong)(gong)業(ye)界得(de)到廣泛(fan)應用，在(zai)模(mo)具制造行業(ye)的(de)應用尤為(wei)普及(ji)。 針對車削(xue)(xue)、銑削(xue)(xue)、磨(mo)削(xue)(xue)、鉆削(xue)(xue)和(he)刨削(xue)(xue)等金屬切削(xue)(xue)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)藝及(ji)電加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)、激光加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)等特(te)種(zhong)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)藝的(de)需求，開(kai)發(fa)了各種(zhong)門類的(de)數控(kong)(kong)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)機(ji)(ji)床(chuang)。數控(kong)(kong)機(ji)(ji)床(chuang)種(zhong)類繁多，一(yi)般將數控(kong)(kong)機(ji)(ji)床(chuang)分為(wei)16大類：
數控車床(chuang)(含(han)有銑削功(gong)能的(de)車削中心)
數控銑(xian)(xian)床(含銑(xian)(xian)削中心)
數控鏗床
以銑程削為主的加(jia)工中(zhong)心．
數控(kong)磨(mo)(mo)床(含(han)磨(mo)(mo)削中(zhong)心)
數(shu)控鉆床(chuang)(含鉆削中心)
數控拉床(chuang)
數控刨床
數控切斷機床
數控(kong)齒輪加工(gong)機床
數(shu)控(kong)激(ji)光加工機床(chuang)
數控電火花線切割機(ji)床
數控電火花成型機床(含電加工中心)
數控板村(cun)成型加工機(ji)床(chuang)
數控(kong)管(guan)料成型加工機床
其他(ta)數控機床
組成
      數控(kong)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)通常由控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)(tong)、伺服系(xi)(xi)統(tong)(tong)、檢(jian)(jian)測(ce)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、機(ji)(ji)(ji)械(xie)傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)系(xi)(xi)統(tong)(tong)及其(qi)他輔助系(xi)(xi)統(tong)(tong)組成。控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)(tong)用(yong)于數控(kong)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)的(de)(de)運(yun)算、管理和(he)控(kong)制，通過輸(shu)入介質得到數據(ju)，對這(zhe)些數據(ju)進行(xing)解(jie)釋和(he)運(yun)算并(bing)對機(ji)(ji)(ji)床(chuang)產生作用(yong)；伺服系(xi)(xi)統(tong)(tong)根據(ju)控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)指令驅動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)，把來(lai)自(zi)(zi)數控(kong)裝置的(de)(de)脈沖信號轉(zhuan)換(huan)成機(ji)(ji)(ji)床(chuang)移動(dong)(dong)部(bu)件的(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)指令，使刀具和(he)零件執行(xing)數控(kong)代碼規定的(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)；檢(jian)(jian)測(ce)系(xi)(xi)統(tong)(tong)則是(shi)用(yong)來(lai)檢(jian)(jian)測(ce)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)執行(xing)件(工作臺、轉(zhuan)臺、滑(hua)板(ban)等(deng))的(de)(de)位移和(he)速(su)度變(bian)化(hua)量，并(bing)將檢(jian)(jian)測(ce)結果(guo)反饋(kui)到輸(shu)入端，與輸(shu)入指令進行(xing)比較(jiao)，根據(ju)其(qi)差別(bie)調整機(ji)(ji)(ji)床(chuang)運(yun)動(dong)(dong)；機(ji)(ji)(ji)床(chuang)傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)系(xi)(xi)統(tong)(tong)是(shi)由進給(gei)(gei)伺服驅動(dong)(dong)元件至機(ji)(ji)(ji)床(chuang)執行(xing)件之間(jian)的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)械(xie)進給(gei)(gei)傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)裝置；輔助系(xi)(xi)統(tong)(tong)種(zhong)類繁多(duo)，如：固定循環(能進行(xing)各(ge)種(zhong)多(duo)次重復加工)、自(zi)(zi)動(dong)(dong)換(huan)刀(可交換(huan)指定刀具)、傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)間(jian)隙補償償機(ji)(ji)(ji)械(xie)傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)系(xi)(xi)統(tong)(tong)產生的(de)(de)間(jian)隙誤差)等(deng)等(deng)。
數字控制(zhi)
      數控裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)包括程序讀入裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)和由電子(zi)線路組成的輸(shu)(shu)入部分、運(yun)算部分、控制部分和輸(shu)(shu)出部分等。數控裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)按所能實(shi)現(xian)的控制功能分為點位(wei)控制、直線控制、連續(xu)軌跡控制三類。
點位控(kong)(kong)(kong)制是只控(kong)(kong)(kong)制刀具(ju)或(huo)工作臺從一點移至另一點的(de)準確定位，然后進行定點加工，而點與點之間(jian)的(de)路徑(jing)不(bu)需控(kong)(kong)(kong)制。采(cai)用(yong)這(zhe)類控(kong)(kong)(kong)制的(de)有(you)數控(kong)(kong)(kong)鉆(zhan)床(chuang)(chuang)、數控(kong)(kong)(kong)鏜(tang)床(chuang)(chuang)和數控(kong)(kong)(kong)坐標鏜(tang)床(chuang)(chuang)等。
      直(zhi)線(xian)控制(zhi)(zhi)是除(chu)控制(zhi)(zhi)直(zhi)線(xian)軌跡的(de)(de)起點和終點的(de)(de)準(zhun)確定位(wei)外(wai)，還要控制(zhi)(zhi)在這兩點之間以(yi)指定的(de)(de)進給(gei)速(su)度進行直(zhi)線(xian)切削。采用(yong)這類控制(zhi)(zhi)的(de)(de)有平面銑削用(yong)的(de)(de)數控銑床(chuang)，以(yi)及階梯軸車削和磨削用(yong)的(de)(de)數控車床(chuang)和數控磨床(chuang)等。
連(lian)續(xu)(xu)軌(gui)跡控(kong)制(zhi)（或(huo)稱輪(lun)(lun)廓控(kong)制(zhi)）能(neng)(neng)夠連(lian)續(xu)(xu)控(kong)制(zhi)兩個或(huo)兩個以上(shang)坐(zuo)標(biao)(biao)方(fang)向的(de)聯(lian)合運動(dong)(dong)。為了使刀具(ju)按規定的(de)軌(gui)跡加工(gong)(gong)工(gong)(gong)件的(de)曲(qu)線(xian)(xian)輪(lun)(lun)廓，數(shu)控(kong)裝(zhuang)置具(ju)有插補(bu)運算的(de)功能(neng)(neng)，使刀具(ju)的(de)運動(dong)(dong)軌(gui)跡以小的(de)誤差(cha)逼近(jin)規定的(de)輪(lun)(lun)廓曲(qu)線(xian)(xian)，并協(xie)調各坐(zuo)標(biao)(biao)方(fang)向的(de)運動(dong)(dong)速度(du)，以便在切削過程中始終保持規定的(de)進給(gei)速度(du)。采用這類控(kong)制(zhi)的(de)有能(neng)(neng)加工(gong)(gong)曲(qu)面用的(de)數(shu)控(kong)銑床(chuang)、數(shu)控(kong)車床(chuang)、數(shu)控(kong)磨床(chuang)和加工(gong)(gong)中心等。
伺(si)服機(ji)構(gou)
       伺(si)服(fu)機(ji)構(gou)分為(wei)開環(huan)、半閉環(huan)和(he)閉環(huan)三種(zhong)類型。開環(huan)伺(si)服(fu)機(ji)構(gou)是(shi)由(you)步進電(dian)機(ji)驅動線(xian)路，和(he)步進電(dian)機(ji)組成。每一脈沖信號使(shi)步進電(dian)機(ji)轉動一定(ding)的(de)角度，通過滾珠絲杠推動工作臺移動一定(ding)的(de)距離(li)。這(zhe)種(zhong)伺(si)服(fu)機(ji)構(gou)比較簡(jian)單，工作穩(wen)定(ding)，容易(yi)掌握使(shi)用，但精(jing)度和(he)速度的(de)提高受到限制。
      半(ban)閉(bi)環伺(si)(si)服機構(gou)是由比較線路(lu)、伺(si)(si)服放大(da)線路(lu)、伺(si)(si)服馬達、速(su)度(du)檢測器(qi)(qi)和位(wei)置(zhi)檢測器(qi)(qi)組成。位(wei)置(zhi)檢測器(qi)(qi)裝在絲杠(gang)(gang)或伺(si)(si)服馬達的端部(bu)，利用絲杠(gang)(gang)的回轉(zhuan)角度(du)間接測出工作(zuo)臺的位(wei)置(zhi)。常用的伺(si)(si)服馬達有寬調(diao)速(su)直流電(dian)動(dong)(dong)機、寬調(diao)速(su)交流電(dian)動(dong)(dong)機和電(dian)液伺(si)(si)服馬達。位(wei)置(zhi)檢測器(qi)(qi)有旋轉(zhuan)變壓器(qi)(qi)、光(guang)電(dian)式脈沖發生器(qi)(qi)和圓(yuan)光(guang)柵等。這種伺(si)(si)服機構(gou)所能達到的精度(du)、速(su)度(du)和動(dong)(dong)態(tai)特性優于開環伺(si)(si)服機構(gou)，為(wei)大(da)多數中小型數控機床所采用。
      閉(bi)環(huan)伺(si)服(fu)機構的(de)工作原理和(he)(he)組成(cheng)與半(ban)閉(bi)環(huan)伺(si)服(fu)機構相(xiang)同，只是位置(zhi)檢測(ce)器(qi)安裝在工作臺(tai)上，可直接測(ce)出工作臺(tai)的(de)實際位置(zhi)，故反(fan)饋精度(du)高于(yu)半(ban)閉(bi)環(huan)控制，但(dan)掌(zhang)握(wo)調(diao)試的(de)難度(du)較大(da)，常(chang)用于(yu)高精度(du)和(he)(he)大(da)型(xing)數控機床(chuang)。閉(bi)環(huan)伺(si)服(fu)機構所用伺(si)服(fu)馬達與半(ban)閉(bi)環(huan)相(xiang)同，位置(zhi)檢測(ce)器(qi)則用長(chang)光柵、長(chang)感應同步器(qi)或長(chang)磁柵。
關鍵(jian)零(ling)部件
      為了(le)保證機床具有很大的(de)(de)(de)工藝適(shi)應性能(neng)和連續穩定(ding)工作(zuo)的(de)(de)(de)能(neng)力，數控機床結構設計的(de)(de)(de)特點是具有足夠的(de)(de)(de)剛度(du)、精(jing)度(du)、抗振性、熱穩定(ding)性和精(jing)度(du)保持性。進(jin)給系統的(de)(de)(de)機械傳動鏈采用滾珠絲杠、靜壓(ya)絲杠和無間隙(xi)齒(chi)輪副等，以(yi)盡量減(jian)(jian)小反向間隙(xi)。機床采用塑料減(jian)(jian)摩導軌、滾動導軌或靜壓(ya)導軌，以(yi)提高運動的(de)(de)(de)平穩性并使低(di)速運動時(shi)不出現爬行現象。
由于采用(yong)(yong)了(le)寬調速的(de)進(jin)給(gei)伺服電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)和寬調速的(de)主軸電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)，可(ke)以(yi)不(bu)用(yong)(yong)或少用(yong)(yong)齒輪(lun)傳(chuan)動(dong)(dong)和齒輪(lun)變速，這就簡化了(le)機(ji)(ji)床的(de)傳(chuan)動(dong)(dong)機(ji)(ji)構。機(ji)(ji)床布(bu)局(ju)便(bian)于排(pai)屑和工件裝(zhuang)卸，部分(fen)數控機(ji)(ji)床帶有自動(dong)(dong)排(pai)屑器(qi)(qi)和自動(dong)(dong)工件交換(huan)裝(zhuang)置(zhi)。大部分(fen)數控機(ji)(ji)床采用(yong)(yong)具有微(wei)處理器(qi)(qi)的(de)可(ke)編(bian)程序控制(zhi)器(qi)(qi)，以(yi)代替強(qiang)電(dian)(dian)(dian)柜中大量的(de)繼電(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)，提高了(le)機(ji)(ji)床強(qiang)電(dian)(dian)(dian)控制(zhi)的(de)可(ke)靠性和靈活性。
隨著微電子技術、計算機技術和(he)(he)軟件技術的(de)(de)迅速(su)發展，數(shu)控(kong)機床的(de)(de)控(kong)制系統(tong)日益(yi)趨向于小型化和(he)(he)多功能化，具備(bei)完(wan)善的(de)(de)自診斷功能；可靠性也大大提高；數(shu)控(kong)系統(tong)本身(shen)將普(pu)遍實現自動編程(cheng)。
發展(zhan)方向(xiang)
      未來數控(kong)機床的(de)類型將更加(jia)(jia)多(duo)樣化(hua)，多(duo)工序集中(zhong)加(jia)(jia)工的(de)數控(kong)機床品種(zhong)越(yue)來越(yue)多(duo)；激光加(jia)(jia)工等(deng)技術將應用(yong)在切削加(jia)(jia)工機床上，從而擴大(da)多(duo)工序集中(zhong)的(de)工藝范圍；數控(kong)機床的(de)自動化(hua)程度更加(jia)(jia)提高(gao)，并(bing)具有多(duo)種(zhong)監(jian)控(kong)功能，從而形成一個柔性(xing)制造單(dan)元，更加(jia)(jia)便于納入高(gao)度自動化(hua)的(de)柔性(xing)制造系統中(zhong)。