数控机床范文

数控机床篇1

20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。

采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（ParsonsCorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到±0.0381mm（±0.0015in），达到了当时的最高水平。

1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。

这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。

在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。

数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。

然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。

到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。

数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐·;特雷克公司（Keaney%26amp;TreckerCorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。

1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem%26amp;mdash;—FMS）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为CNC机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。

80年代，国际上出现了1～4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。

目前，FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。

所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。

那什么是车床呢？据资料所载，所谓车床，是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。

为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床；1848年，美国又出现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床；20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。

第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，和此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。

车床依用途和功能区分为多种类型。

普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。

转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。

自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。

多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式和普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3～5倍。

仿形车床能仿照样板或样件的外形尺寸，自动完成工件的加工循环，适用于外形较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高10～15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型

立式车床的主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横粱或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。

铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。

专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。联合车床主要用于车削加工，但附加一些非凡部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特征，适用于工程车、船舶或移动修理站

看机床的水平主要看金属切削机床，其他机床技术和复杂性不高，就是近几年很流行的电加工机床，也只是方法的改变，没什么复杂性和科技含量。

我国的数控磨床水平不错，每年都有大量出口，因为它简单，基本属于劳动密集型。

金属加工主要是去除材料，得到想得到的金属外形。去除材料，主要靠车和铣，车床发展为数控车床，铣床发展为加工中心。高精度多轴机床，可以让复杂零件在精度和外形上一次到位，例如，飞机上的一个复杂零件，以前由很多种工人摘要：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其中还有报废的，最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了，而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长，可靠性好。

由普通发展到数控，一个人顶原来的十个，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要时会车涡轮、蜗杆，没个10年8年的不行，要是谁把握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，很简单，刚毕业的技校学生都会，而且批量的产品质量也有保证。

自美国在50年代末搞出世界一台数控车床后，机床制造业就进入了数控时代，中国在六十年代也搞出了第一代数控机床，但后来中国进入了什么年代，大家都知道。等80年代我们再去看世界的数控机床水平，差距就是20年了，其实奋起直追还有希望，但国营工厂不思进取，到了90年代，我们再去看世界水平，已有30年的差距了。中国改革开放前走的是苏联的路子，什么叫苏联的路子，举个例子来讲摘要：比如，生产一根轴，苏联的方式是建一个专用生产线，用多台专用机床，好处是批量很轻易上去，但一旦这根轴的参数发生了变化，这条线就报废了，生产人员也就没事做了。在1960－1980年代，国营工厂一个产品生产几十年不变样。到了1980年代后，当时搞商品经济，这些厂不能迅速适应市场，经营就困难了，到了90年代就大量破产，大量职工下岗。现代的生产也有大批量生产，但主要是单件小批量，不管是那种，只要你的设备是数控的，适应起来就快。专业机床的路子已经到头了，;西方走的路和前苏联不一样，当年的“东芝”事件，就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床，让苏联在潜艇的推进螺旋桨上的制造，上了一个档次，让美国的声纳听不到潜艇声音了，所以美国要惩处东芝公司。由此也可见，前苏联的机床制造业也落后了，他们落后，我们就更不用说了。虽然，美国搞出了世界第一台数控机床，但数控机床的发展，还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一，数控机床无非就是搞机电一体化，机械方面德国已没新问题，剩下的就是电子系统方面，德国的电子系统工业本来就强大，所以在上世纪

六、七十年代，德国就执机床界的牛耳了。

但日本人的强项就是仿造，从上世纪70年代起，日本大量从德国引进技术，消化后大量仿造，经过努力，日本在90年代起，就超越了德国，成为世界第一大数控机床生产国，直到现在还是。他们在机床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在机床复合（一机多种功能）化方面，是世界第一。数控机床的核心就在数控系统方面，日本目前在系统方面也排世界第一，主要是它的发拿科公司。第一代的系统用步进电机，我们现在也能造，第二代用交流伺服电机。现在的数控系统的核心就是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件，交流伺服电机我们国家目前还没有谁能制造，这是一个光学、机械、电子的综合体。逻辑控制软件就是控制机床的各轴运动，而这些轴是用伺服电机驱动的，一般的系统能同时控制3轴，高级系统能控制五轴，能控5轴的，五轴以上也没新问题。我们国家也由有5轴系统，但“做秀”的成份多，还没实用化。我们的工厂用的五轴和五轴以上机床，100％进口。

机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有新问题。目前国内的各大机床厂，数控系统100％外购，各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统，占80％以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块轻易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。

就国产高级数控机床而言，其利润的主体是被外国人拿走了，中国只是挣了一个辛劳钱。

美国为什么没有能成为数控机床制造大国呢？这个和他们当时制定产业政策的人有关，再加上当时美国的劳动力贵，买比制造划算。机床属于投资大，见效慢，回报率底的产业，而且需要技术积累。不太附和美国情况。但后来美国发现，机床属于战略物资，没有它，飞机、大炮、坦克、军舰的制造都有新问题，所以他们重新制定政策，扶植了一些机床厂，规定了一些单位只能买国产设备，就是贵也得买，这就为美国保留了一些数控机床行业。美国机床在世界上没有什么竞争力。

欧洲的机床，除德国外，瑞士的也很好，要说超高精密机床，瑞士的相当好，但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国属于二流，中国很少买他们的机床。西班牙为了让中国进口他们的机床，不惜贷款给中国，但买的人也很少??借钱总是要还的。

韩国、台湾的数控机床制造能力比大陆地区略强，不过水平差不多。他们也是在上世纪90年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点，它有自己制造的、已经商业化了的数控系统，但进口到中国的机床，应我们的要求，也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家摘要：大宇和现代。大宇目前在我国设有合资企业。台湾机床和我们大体一样，自己造机械部分，系统采购日本的。但他们的机床质量差，寿命短，目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点。但我们自己的差，我们还能容忍，台湾的机床是用美金买来的，用的不好，那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆，大部分都在上海。这些厂目前在国内的竞争中，也打着%26amp;ldquo;国产”的旗号。

近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注重，2000年，日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称“智能化、网络化”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。

目前，国家制定了一些政策，鼓励国民使用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业，一个购买计划里，80％是进口，国产机床满足不了需要。今后五年内，这个趋向不会改变。不过就目前国内的需要来讲，我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。

美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同，各有特征。

1.美国的数控发展史

美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，非凡讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。

2.德国的数控发展史

德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一台数控机床后，德国非凡注重科学试验，理论和实际相结合，基础科研和应用技术科研并重。企业和大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性新问题进行深入的探究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国非凡重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。

3.日本的数控发展史

日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后，1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本FANUC公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人，科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%，在国内约占70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进功能。

4.我国的目前状况

我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，中国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在1958~1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特征、发展条件缺乏熟悉，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的新问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性新问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过%26amp;ldquo;六五”期间引进数控技术，“七五%26amp;rdquo;期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。非凡是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档和大型数控机床的探究开发方面和国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依靠进口。由此可以看出国产数控机床非凡是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的探究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识和能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分熟悉国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新和培训服务力度，以缩短和发达国家之问的差距。%26amp;nbsp;

%26amp;nbsp;在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面摘要：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了和世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供给国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、把握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，和日本数控机床的水平差距很大。存在的主要新问题包括摘要：缺乏象日本“机电法”、“机信法%26amp;rdquo;那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收%26amp;ldquo;科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。非凡是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档和大型数控机床的探究开发方面和国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依靠进口。由此可以看出国产数控机床非凡是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的探究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识和能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分熟悉国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新和培训服务力度，以缩短和发达国家之问的差距。

2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999年，我们国家机械加工设备数控华率是5－8％，目前预计是15－20％之间。

一、什么是数控机床车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的外形，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如摘要：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后10－15年，但假如国家支持，追赶起来也不是什么新问题，例如摘要：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，假如大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本闻名的机床制造商池贝。，近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气，有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭，例如摘要：新泻铁工所。

二、数控设备的发展方向六个方面摘要：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名。

三、数控系统%26amp;nbsp;由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是摘要：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。

四、机床精度1、机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。2、机床精度体系摘要：目前我们国家内承认的大致是四种体系摘要：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。3、看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度假如能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。;4、加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。

五、目前世界闻名机床厂商在我国的投资情况1、2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。2、2003年，德国闻名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。3、2002年，日本闻名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。4、韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。5、台湾省的闻名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。5、民营企业进入机床行业情况1、浙江日发公司，2000年投产，生产数控车床、加工中心。年生产能力300台。2．2004年，浙江宁波闻名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。3．2002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。生产小型仪表数控车床，水平相当不错。

数控机床篇2

随着计算机应用技术和网络技术的迅速发展，数控系统的功能极大地提高。由于以太网的前景普遍被看好，各大数控生产商纷纷推出了具有以太网功能的数控系统。在DNC(DistributedNumericalControl)领域也出现了一种新型的数控机床网络型式――基于以太网络的DNC。以太网联接是指将具有以太网功能的加工中心等数控机床以以太网的方式组网，实现单台微机对多台CNC的集中控制，其网络构成结构如图1所示。在这种方式下，DNC软件开发商通常要根据数控生产商提供的开发软件包进行二次开发，具体针对不同的数控系统开发出各自的通讯接口软件。本文介绍的基于以太网的数控机床网络控制系统JCSDNC(Ethernet)是针对FANUC系统开发的，适用于配有FANUC0iB/15i/16i/18i/21i，PowerMatei-D/H系统的机床组网。

构建以太网监控网络对数控系统的要求

机床以太网监控网络要求数控系统在硬件上具有以太网功能，即具有以太网卡或快速以太网卡，在“软件”方面则要求CNC具有内置的以太网函数。其内部通讯处理机制如图2所示。对于内置以太网卡，通讯过程的处理是通过CNC的CPU。这就意味着CNC的运行条件会影响内置以太网卡的通讯，相应地，内置以太网卡的通讯状况也会影响CNC的处理过程。

内置以太网函数的处理优先级低于如下操作：自动循环或手动方式下每个主轴的运动控制。因此，在自动运行期间，通讯速度将会降低。另一方面，由于内置以太网函数的优先级高于CNC的屏幕显示操作、C语言执行器(除高级任务)、宏命令执行器(除执行宏)。在执行内置以太网的通讯时，这些操作将会被延时处理。

由以太网方式联接的网络传输速度明显地较串口高，每秒传输速率可以达到10M、100M。并且，由于加工中心的CNC系统内置了一些函数接口，使以太网联接可以实现控制计算机和数控系统的直接通讯。也就是说，在这种方式下不但可以实现通讯数据的快速传输，而且可以在主控计算机端自动获得完全的设备信息、生产信息、远程控制加工中心，为自动化生产创造更完备的条件。

数控机床网络控制系统要更好的适应生产的需要，在传统DNC软件的功能基础上还需具备四个功能模块：NC程序管理模块、现场监控模块、远程监控模块以及基于Internet进行远程访问的数据通信部分。

功能模块

NC程序管理模块

NC程序作为加工过程中重要资源之一，对其进行高效的数据化管理已经成为DNC软件不可缺少的一部分。NC程序的管理根据管理目标对象，分为对程序进行生命周期内的管理和NC程序内部信息管理。

在本模块中对NC程序的整个生命周期进行了严格的管理，从NC程序的生成到消亡都提供一套严格的管理手段。在不同时期，对NC程序的状态可设置为编辑、审核、定型三种，其工作过程如图3所示。程序的最初状态是可以自由编辑的，经过审核後可以开始进行试加工。而程序一旦经试切验证完成后就到达定型状态，不能再进行编辑，直至消亡。

对NC程序的内部属性进行管理主要包括程序号、程序注释、零件图号、所加工的零件号、加工工序号、加工范围、机床、用户信息等进行管理。在本系统中可对程序根据图号、零件名称、工序、机床等进行多种条件的复合查寻，同时对加工程序编辑历程、所用刀具清单、工艺卡片等进行管理。

现场监控模块

现场监控模块是实现远程监控系统的基础。通过五类线或超五类线与具有以太网功能的数控机床直接联接，可以实现控制、监测和对数控机床的诊断。此外，目前市场上有一些软件生产商把只具有串口通讯功能的加工中心以以太网方式甚至是无线方式联接。这两种方式在本质上是区别于以太网联接的，它们只是通过转接口变换了联接方式，将串行数据转变成以太网方式传输，其通讯的瓶颈依然存在于串口通讯。但这种做法可以克服工厂施工条件恶劣、布线不便等问题。

本模块与CNC进行通讯，可以实时采集数控机床的加工状态、联网状态、刀具信息、操作履历，以及对刀具寿命进行管理。并且通过一定的权限确认，可以在线修改各种设备参数和运行参数，从而实现底层设备的完全监控。通过对采集到的工况数据进行处理，可以及时获取加工业绩、机床利用率等生产管理所需要的数据，如图4所示。

远程监控模块

远程监控模块是利用计算机技术和网络技术，提供广域范围内共享资源的平台，并为实时监测监控、故障诊断提供支持。用户可以随时通过网络查询设备运行状态以及设备现场的工况，对生产过程进行实时的远程监控，如图5所示。甚至可以将机床的梯形图传送至远程的控制主机，用梯形图实施机床故障的远程诊断。为保证生产的安全性，梯形图必须用密码保护，以防无关人员修改。

基于Internet的数据通讯模块

由于生产状况的千变万化，生产过程中会出现很多随机的情况，因此不同地点、不同部门的专业人员要对同一设备进行工作，就需要有一个自由交流的平台，通过网络实现信息交互、经验交流，最终实现设备的远程监控。本模块在基于网络技术的基础上，为客户提供了文字交流的平台，如图6所示。

FANUC系统的以太网功能是通过以太网卡或FANUC快速以太网卡遵循TCP/IP协议实现的。网络控制软件要与数控机床进行正常通讯，需进行以下设置：

设置控制计算机侧的TCP/IP协议；

设置CNC侧的以太网卡和内置以太网函数；

物理连接个人计算机和CNC。

JCSDNC(Ethernet)的应用

以太网联接的最大难点就是对数控系统提出了较高的要求，即数控系统必须具有以太网功能，这只有在较高配置的数控系统中才能实现。并且由于各数控生产商在以太网功能方面提供的开发包各不相同，系统集成商必须针对不同的数控系统做相对独立的开发工作。在存在多种数控系统的加工环境下，各子系统的兼容就显得尤为重要。

数控机床篇3

【关键词】 虚拟数控机床；数控教学与培训；虚拟现实仿真

随着数控加工在机械制造业中的广泛应用，数控操作者的大量培训便成为迫切的问题。在传统的操作培训中，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，培训中的误操作经常会导致昂贵设备的损坏。

随着计算技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真培训系统。它用计算机仿真培训系统进行培训，不仅可迅速提高操作者的素质，而且安全可靠、费用低。

与科学幻想相似，想象力和技术的相互结合造就了虚拟现实。培根在13世纪写的没有马的轿车和配备动力的机械的科幻故事就是这类结合的早期见证，凡尔纳在19世纪写了火箭和潜水艇的预言性科幻小说，特别是一些科幻作家们已做出的各种利用虚拟现实的基本概念的设想正在逐步变成了具体化。上世纪内所建树的几个技术性里程碑使得虚拟现实成为可能，电话、无线电、电视、半导体三极管和集成电路（微处理器芯片）和液晶显示器。尤其是计算机技术的飞速发展。一些早期的仿真尝试（例如第一台飞行模拟器、立体电影、电视游戏等）都已成为当今虚拟现实仿真的先驱。当然虚拟现实技术的发展历程与电子学以及计算机产业的蓬勃发展是分不开的。

目前在国内已经有少数高等院校将计算机仿真初步运用于数控操作人才培训的教学之中，也产生了各种仿真教学系统。这些教学系统既能单机系统独立运行，又能在线运行。独立运行即机床模型方式，其培训设施只需一台微机，数控机床的模拟操作在显示屏显示的仿真面板上进行，而零件切削过程由机床模型三维动画演示，用这种方式进行初步培训是经济有效的；在线运行即机床工作方式，这种方式下教学系统将与实际机床连接，由硬件实现零件切削过程，这时除了操作者是用仿真面板操作外，其它则与实际机床的真实情况一样，简单来讲就是利用计算机和其他的专用硬件软件去产生一种真实场景的仿真，参与者可以通过与仿真场景的交互来体验一种接近于真实的场景的感觉。因此能进一步培训操作者的实际工作技能。

数控仿真系统的核心是虚拟数控机床，而虚拟数控机床又是虚拟制造技术中的一个执行单元，它不仅在数控加工过程中为产品设计提供了可制造性的分析，而且在数控系统的学习和培训中，为各类学校和企业技术人员提供了完善的学习和培训。该类系统完全模拟零件的切削过程，能检验数控指令正确与否，提供一套功能齐全的调试、编辑、修改和跟踪执行等功能。

一、虚拟数控系统功能

虚拟数控机床实际上是虚拟环境中数控机床的模型。与真实机床相比，虚拟数控机床应具有以下功能：

虚拟数控机床应具有与真实机床完全相同的结构。虚拟数控机床能模仿真实机床的任何功能而不致因为采用某种近似替代而导致某种结构和信息的失真或丢失.并应与真实机床有完全相同的界面风格，为技术人员的学习和培训提供保证。

虚拟数控机床强大的网络功能，为远程教育提供可能。

完善的图形和标准数据接口。用户既能在真实的环境中运行虚拟机床，又能观察它的各种远行参数，并能与其他CAD／CAM软件接口。

二、平台的购建

虚拟数控机床是如何实现这些功能的呢？它一般是通过以下的构建平台来实现。

1.Nc解释平台:NC解释平台包括NC解释器和NC验证器。任务分配数据库从任务调度中接受数控代码并将其翻译为虚拟机床的部件、刀具等运动的信息，并将其通过计算模块来模拟机床的响应，NC解释器能够被自由地配置从而能够模拟任何一种数控机床的CNC控制器。

2.NC验证器，能够验证NC代码的语法正确性。

3.刀具库:刀具库应包括一台数控机床所需的刀具，并能自由配置刀具库中的刀具号.从而能模拟任何一种数控机床的换刀形式。

4.仿真平台:仿真平台包括刀具轨迹仿真、切削力仿真，加工精度仿真、三维动画仿真、加工工时统计分析，仿真平台是虚拟数控机床的核心技术。操作者可以在虚拟的环境中进行机床运动和切削过程等的仿真，从中获得相关的加工数据。如进给轴的位移量、换刀状态、主轴转速、加速度、进给量、加工时间等。通过加工过程的仿真，了解所设计工件的可加工性，验证NC代码的正确性以及评价和优化加工过程，并通过在线修改NC代码来优化NC代码。

5.计算平台:计算平台用来完成虚拟数控机床中各种计算，如根据NC代码计算加工零件新的几何形状，根据刀具的材料、运行时间、零件的材料性质和介质的性质计算刀具的补偿量和热补偿量。这些计算结果是虚拟数控机床在应用于虚拟制造过程中的加工方案评价以及可制造性分析所必须的。

6.设计开发平台:虚拟数控机床的设计平台是一个面向对象的数控软件库及其开发环境。通过对数控软件的标准化、规范化研究和其它CAD／CAM软件的数据交换，并对典型的零件进行封装，设计成具有稳定、通用接口的可重用的软件。

7.操作运行平台和监控平台:在虚拟环境中完全实现真实机床的操作，让使用者完全感受到真实机床的运行特性。在这些基础上的监控硬件和软件，用来控制简易机床.增加虚拟数控机床的真实感.并且可以进行典型零件的实验性试切加工，让使用者有一种身临其尽的感觉。尤其是在数控教学和培训过程中，初学数控编程者需要大量的编程练习，并进行实际调试。用试切法来检验数控加工程序显然不合理，而且也难于实现。如果利用仿真技术，这些问题可以轻松得到解决，从而避免编程时人为出错或工艺不合理造成工件报废。

三、总结

鉴于虚拟数控机床具备的功能，针对目前我单位数控教学课程和参加数控实习学生人数的增多，及数控设备较为精密、昂贵的特点。把数控加工仿真软件引入教学之中，用于数控机床操作与编程培训，这样既可以避免因误操作造成价格昂贵的数控机床的损坏，又可以使操作人员在对仿真数控机床操作过程中产生临场感和真实感。而且能够让同学们更快地熟悉和了解数控加工的工作过程，并且掌握每种数控机床的基本操作。更大的好处是在实现了同样效果的情况下将加工出错及事故发生率降低到了最小程度。

学校目前的硬件设施基本具备，包括微机房、局域网和各类数控机床等。不久的将来在校园网接通之后，这种教学方式确实很有可能成为现实，相信这种教学方式必将成为一种必要的教学手段。

参考文献

1 曾小惠，吴明华，潘铁虹.在线数控加工仿真教学系统的实现.

2 余勤科，岳应娟，刘宏.虚拟数控机床技术及其应用.

数控机床篇4

关键词：普通机床；数控机床；加工精度；自动控制

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.008

1 数控机床

所谓数控机床就是一种由程序控制系统来完成机床自动化运行的机床。1951年世界第一台数控机床在美国麻省理工学院问世，这是一台由电子管数控系统控制的铣床，7年之后美国又首先研制出能自动更换刀具的数控机床。1968年世界上第一条数控机床生产线诞生，到70年代中后期，由于科学技术的飞速发展，出现了自动化加工车间，自动化工厂也应运而生。数控机床具有以下几个特点；

（1）由于数控化操作机床，极大的降低了人为造成的误差，并且批量加工时加工质量可以得到保证；

（2）可进行多点坐标的联动，适合加工形状复杂的零部件；

（3）在加工不同的零件时，只需输入不同的数控程序，其余步骤都有数控系统自行完成，极大的节省了生产时间，提高了生产效率；

（4）机床本身具有刚性大，精度高的特点，生产率是普通机床的数倍；

（5）由于机床本身的运行完全由数控系统来操作，极大的减轻了操作人员的劳动强度；

2 数控机床的改造要点

在我国，机械自动化数控技术虽然起步较晚，但已经迎头追赶世界先进水平，公认的世界机械制造业最发达的国家是德国和日本。拥有众多享誉世界的大公司，例如大家耳熟能详的戴勒姆・奔驰汽车公司，大众汽车公司，西门子公司，三菱重工，松下电气等。我国也有徐工、柳工、三一重工等知名机械类制造公司。而我国除了少数大型机械制造公司以外，许多机械行业单位使用的大部分还是老式普通机床，大批量更换投入资金又太大，所以普通机床改造数控机床就显得至关重要。我认为实现普通机床改造数控机床可以分为以下4个部分，首先恢复机床原有功能，对原有机床存在的故障部分进行排查，诊断和修复；其次在普通机床上加装电子显示器，或直接加数控系统；然后进行翻新，为了进一步增加机床的加工精度、效率和自动化，对机械、电气部分进行改造翻新，对于机械部分进行重新装配加工，使其加工精度得到提升，对不满足生产要求的数控系统予以更新。最后就是有重大技术创新是，才大批量大幅度的对原有机床进行整体改造。

3 重点改造的部位

对于数控机床数控系统的选择上，由于市场同类型数控系多种多样，在选择之前，应首先了解所改造机床的性能，再从价格，使用寿命，操作难易程度度等方面选择。当然在经济条件允许的情况下，大品牌的数控系统是首选。首先这类数控系统在电子元件的使用上经过严格筛选，制造工艺也极其考究，并且操作简易。在功能方面因为数控系统所具备的功能要满足所改造机床的功能，尽量减少过多的数控功能，以减轻操作难度。因为，如果数控系统功能太多的话一方面是改造资金的浪费，另一方面复杂的内部系统偶尔会造成程序故障。

对于机床械部分的改造，为了充分发挥数控系统的性能，保证改造后的数控机床能在数控系统的控制下完成重复定位精度，微机进给无爬行，并且增加机床的使用寿命，外形简洁美观，机械部分的改造有以下几个方面。

3.1 床身部分

为了使改造后的机床生产效率得到提高，除了尽可能的减少系统故障外，也要考虑机床本身的耐磨性，尤其是导轨部分的耐磨性。

一般数控机床床身部分的选材为普通铸铁，而导轨部分采用高强度合金钢材料，其耐磨性是普通铸铁的数倍，因此在改造中，旧床身部分可以不变，导轨换成合金材质，并用螺钉或焊接或粘剂加以固定，在固定导轨前一定要进行磨削加工，以降低表面粗糙度，提高粘接强度。

3.2 主轴变速箱

依照所选的数控系统的不同，此处以GWK/AT-II数控系统为例，主运动的方式和传统的普通机床一样，要求变速范围尽可能的大，来保证加工转速，使生产效率和质量得到提升。在改造时可以根据具体情况，有效的利用编码方式的不同来提高主轴变速功能，将两个齿轮合二为一，装配远程控制电磁离合器，使其在不停机的情况可以完成两种变速，而其他速度的调整可以采用手动机械变速来完成。

3.3 拖板装置

无论点位的控制还是连续的控制，被加工零件的坐标精度，都受拖板运动的影响。对于步进电机而言。因为数控系统所发出的操作指令仅能使拖板运动，并没有位置检测和信号反馈的功能，所以系统所发出的指令值和实际托板移动值如果有差别的话，就会造成加工误差。因此，除了拖板和配件的精度要保证外，在灵敏度和传动精度的要求上还要采取一些措施，使其得到提高。①传动装置的布局采用减速齿轮箱来提高传动精度（分辨率为0.01mm）。传动比计算公式为：

i=αp / 360°δ

公式中：α为步进电机的步距角（度）；p为丝杠螺距，mm；δ为脉冲当量。②在齿轮传动的时候，为了提高正传动和反传动的精度，必须要尽可能消除配对齿轮间的传动间隙，方法有两种，分别是柔性调整法和刚性调整法。一般情况下配对齿轮侧隙方法选择的是刚性调整法。③利用滚珠丝杠来代替原滑动丝杠，提机床的高传动灵敏性和降低机床功率和步进电机力矩的损失。

3.4 自动换刀装置

自动换刀装置是数控机床的重组成部分，形式多种多样。自动化数控机床中，刀具的更换直接影响加工时间和精度，老式机床的使用中，人工装夹刀具不仅费时费力，而且如果没有夹紧生产加工时还会出现安全隐患，所以自动换刀系统应运而生，自动换刀装置的加入使换刀这一步骤更加迅速准确。

刀库和刀具交换机构组成了自动换刀系统。它是数控系统中不可缺少的组成部分，首先要把加工过程中所需要的所有刀具依次安装在标准的刀柄上，并进行预先调整，然后放入刀库当中。在需要换刀的时候先在刀库中完成选刀这一步骤，并且由刀具交换装置从刀库和主轴上分别取出刀具，将新刀具装入主轴，并把旧刀具放回刀库原有的位置，完成换刀。存放刀具的刀库具应拥有极大的刀具容量，以满足加工的需求，在安装时它既可以安装在主轴箱的侧面或上方，也可以作为独立的一部件安装到机床外，并由搬运装置完成运送刀具的工序。

与转塔主轴头相比较，拥有刀库的自动换刀数控机床只有一个主轴，只需设计部件就能充分满足它的刚度，并且能满足大部分精密零件的加工需求。另外，因为刀库中可以存放数量较大的刀具，所以能够进行一些复杂零件的多工序精密加工。这就明显提高了机床的使用范围和加工效率。所以带刀库的数控换刀装置适用于大部分数控机床。

4 结束语

数控机床篇5

本世纪高新技术的研发与应用为国际机械制造业带来了巨大的发展空间，尤其是我国的机械制造业在规模扩大生产，提高机械设备与零件的出口配额和比重方面有明显变化。首先，对国外生产的大型机床、重型机床的进口配额明显变少，而国内市场上生产和销往国外的大型机床、重型机床比例有所增加。为了继续向国内市场客户提供优质、中等档位的数控机床及其零部件，并借此机会开拓国际市场，我国机械制造业在未来时期的规划目标是实现国内数控机床技术的持续发展，保证以数控机床技术为代表的机械制造业在稳步发展的基础上，实现固定资产的持续增值，继续拉动机械制造产品与技术的出口，为国家经济增长提供有力帮助。

2数控机床的设计要点分析

2.1数控机床的人文设计理念

数控机床技术的开发与利用一方面应当满足机械制造的标准，具备机床设备的良好运作性能，还应当将人体结构的、四肢运动范围等因素包含进去，让数控机床设计为工作者提供方便、愉快的操作条件。

2.2数控机床的界面设计

数控机床的零部件安置、外部造型设计与应当充分考虑到工作者的生理机能和人体结构，考虑到工作者的视线范围等因素，在追求数控机床界面外观上的创新漂亮、现代化，同时也要将数控机床设计为为适合工作者视觉辨认的颜色，为机械操作提供便利条件。

2.3数控机床的外部设计

数控机床的外部设计中体现着美学设计的原理和标准。举例说明，数控机床的设计应当符合人体结构和生理机能，机床操作按钮、操作零部件的摆列和排列应当结合工作者的视线习惯并处于工作者的通常视线范围中，从而提高数控机床操作的准确性和便捷性。让数控机床操作者在最短时间内迅速、有效、精准地提高操作水平。数控机床的操作按钮、显示灯、操作方向应当彼此之间相互配合，并且符合机床设备的操作精准、便捷有效等特点。在数控机床外部设计中，应当注意保持同种性质的操作按钮、操作显示灯、操作部件的运用方向具备一致性。首先，数控机床的整体颜色搭配应当简洁、美观。机床设备在功能上、材质上一方面需要实现美观大方整洁，一方面也要与机械制造环境相协调，帮助数控机床稳定安装，给员工和提供一个愉快、宁静的工作氛围。所以数控机床在颜色设计中应当偏重稳定和安静，避免使用容易引起焦躁、不安、兴奋或者阴沉、忧郁的颜色，为工作人员身心愉悦创造条件。数控机床的颜色搭配应当保持明亮、温馨的颜色，防止刺激或者不良影响使用者的内心情绪。不宜大面积采用刺激和兴奋作用强的热色调色彩，以免使操作者心神不安。

3数控机床技术与现代工业理念的结合应用

3.1数控机床技术中的节能环保理念

本世纪经济水平的不断提高从一定程度上破坏了自然生态环境。在设计工业产品的同时，应当有利于自然环境的保护与维系。设计数控机床的过程中，针对机械设备的生产制造、流通运输、设计原材料的应用、设计功能的实现、机床设备使用的全部流程和环节加强管理，使用绿色清洁、节能环保的原材料，在生产、运输、使用的过程中避免或者最大程度降低对环境的污染与破坏，为人类与自然生态环境的和谐稳定相处创造良好的条件。为了保证数控机床设计中符合节能、环保理念，需要从两个方面进行处理：一是，数控机床设计中使用的原材料应当是可回收的、对环境没有污染的清洁原材料，并且数控机床设备的零部件应当可以从整体设备上拆卸下来，并能够重新更换、单独维修或者回收使用，一方面节约了机床设备维修和重新生产的成本，另一方面也体现了对客户利益的维护，如果机器设备存在故障，可以单独拆卸、替换的零部件能够降低维修工作的复杂性，便于维护、修理，降低了维护产品的成本，也降低了客户对机床设备的使用和维护资金的支出。

3.2数控机床技术中的人文精神

人文精神理念的中心思想主要变现为对人类精神、价值观念、人格身份、尊严自由等方面的保护和维系，是对人类精神文化及其成果的维护。数控机床设计中，将人性化需求始终作为产品设计的最高标准，机械设备应用与评价的标准在于是否能够为人类提供好的服务，是否能够满足人类生活与生产的需求。因此数控机床的设计标准、生产要求应当考虑到操作者的工作需求和工作安全。首先，数控机床的操作系统、操作程序、操作按钮等零部件应当符合人体生理机能，同时数控机床的系统操作界面设计应当考虑操作者所在的工作环境与场所，考虑到操作者的身高、体型、操作范围等具体情况。

3.3数控机床技术中的文化、品牌理念

数控机床作为机械制造行业的重要产品，应当具备实践使用功能，同时也应当具备品牌和文化功能。数控机床设计中的文化与品牌理念能够提升产品的内涵和价值，为我国机械制造产品进入国际市场，为国内企业打造专属于自身的、有历史传承价值的机械制造产品提供可能。数控机床中的文化与品牌理念，一方面体现了企业的公司文化、公司价值追求、公司经营的历史和经营理念，一方面也代表着企业公司的形象，代表着公司对产品的质量追求和价值目标，体现着公司在产品中投入的科技研究、设计风格、经营策略、生产质量，是多项产品概念和价值的融合。综上所述，随着我国与国际间在各领域中交流合作的增多，国内机床企业需要及时进行产业结构优化与资源整合，有关设计人员应当把握好数控机床的外部设计、界面设计要点，将节能环保、人文精神和文化品牌理念等现代工业理论结合到数控机床的设计之中。

数控机床篇6

【关键词】普通机床；数控化改造；CA6410；设计引言

机械制造业是国民经济的基础产业和支柱产业，具有举足轻重的作用，机床是发展机械制造业必不可少的生产工具。我国机械制造业与发达国家相比，总体水平较低，通过提升制造业的装备水平，特别是机床数控化率，能够有效的提高产品质量、降低产品成本，增强市场竞争力。以机电一体化技术为核心的数控机床集计算机技术、信息技术、自动化技术于一体，在零件加工精度、加工效率、加工表面的复杂性以及加工柔性的适应性等方面比传统的普通机床具有明显的优越性。

1 机床数控化改造的分类

机床的数控化改造可以分为以下几种：

1.1 其一是恢复原功能，对机床存在的故障部分进行诊断并恢复；

1.2 其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；

1.3 其三是翻新，为进步精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；

1.4 其四是技术更新或技术创新，为进步性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地进步水平和档次的更新改造。

2 普通机床数控化改造前提

普通机床的数控化改造是建立在充分利用原有机床部件的基础上，对基础部件作一定的改装，并配上经济型数控装置或标准型数控系统，使原机床具有数控加工功能。改造中主要应注意的是：一是增加相应的数控系统，二是对原机床部件的翻新。对普通机床进行数控化改造在技术上是成熟可行的，但并不是所有的机床都适合改装成数控机床，是否适宜改装应进行技术经济分析和论证，视其是否满足结构的刚度要求和技术经济性要求而定。

2.1 机床基础零部件要有足够的刚度。

数控机床属于高精度机床，工件定位精度和刀具重复定位精度要求很高，一般在0.001-0.01mm之内。较高的定位精度要求机床基础部件应具有较高的静刚度和运动刚度，基础部件稳定性不好，受力后易变形的机床不适宜作数控化改造。

2.2 数控化改造要有合理的经济性

机床数控化改造包含两部分，一是维修和改造机械部分，二是用新的数控系统代替旧机床的控制系统，如果全部改造费用在同类规格数控新机床价格的40%以内，就具有较好的技术经济性。一般说来，大中型机床，尤其是重型机床、专用机床最适宜于数控化改造。

3 普通机床数控化改造的总体方案

3.1 数控系统和伺服驱动系统的选择

数控系统是机床数控化改造的核心。数控改造的目的是要求机床稳定可靠，运转故障率低。数控系统的选择应依据价格合理，技术先进、服务方便的原则，不应单纯追求高性能指标。根据改造实际，可采用进口的数控系统如日本的FANUC系统，德国的Siemens系统，国产的主要有华中数控、广州数控等，也可综合机床实际自行设计研制数控系统，改造成本会更低。伺服驱动系统主要有闭环、半闭环、开环3种方式。前两种控制方式为实现高精度的伺服控制提供了可能，但由于在系统中增加了位置控制，反馈及伺服放大等环节，安装调试更复杂，同时要实现系统良好的动态性能难度较大，由于开环伺服系统不存在位置检测与反馈控制等环节。故一般经济型数控化改造多采用微机控制的步进电机开环伺服系统，具有较好的技术经济性。

3.2 滚珠丝杆螺母副的改造

为保证进给伺服系统的传动精度，运转平稳性和机床的加工精度，取消原机床的滑动丝杆螺母副，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杆螺母副，并应用预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。

3.3 步进电机的选用

机床经济型数控改造一般是拆除原机床的机械传动机构，用步进电机经齿轮机构减速驱动滚珠丝杆，带动刀架纵向或横向运动。在步进电机转矩足够大，构件许可时，可以不用减速驱动机构，由步进电机直接与丝杆副相连。

3.4 自动转位刀架设计

刀架改造是数控改造的重要内容，通过将原机床的手动转位刀架替换成自动转位刀架来实现换刀切削，自动转位刀架最常见的形式是螺旋型四工位刀架。由数控系统直接控制，效率高，工艺性能可靠。

3.5 主轴脉冲编码器

加工螺纹时为保证步进电机与主轴旋转配合，切削出固定螺距，固定起点，多头螺纹等量分度的螺纹，通常在主轴尾部安装脉冲编码器，它将主轴旋转的角位移以电脉冲的形式输入计算机，控制车刀的进给运动和工件的旋转运动，确保正确的运动关系。

3.6 导轨和主轴变速机构

当机床加工精度要求不是很高，尤其是对于开环控制系统，一般不作导轨改造和主轴交流异步电机调整改造，可大为降低改造成本。

4 改造实例

本文以CA6140型普通车床数控化改造为例，介绍其总体方案设计，机械改造设计和数控系统设计，根据数控车床的性能要求，确定进给运动的快速定位速度：Z轴为3m/min：X轴为1m/min：脉冲当量z向为：0.01mm/脉冲：X向为0.005mm/脉冲。

4.1 总体方案设计

数控系统自行研制，基于8031单片机为控制核心，以步进电机为伺服驱动装置，以工作台和刀架为执行部件构成一个开环控制系统。总体方案设计结构如图：

4.2 机械部分改造设计

根据CA6140车床的实际，本着对车床的改动尽可能少，改造成本低的原则，机械部分改造方案如下：

4.2.1 保留车床主轴旋转主运动：

4.2.2 纵横向运动的改造均是卸掉拖板上的手轮或手柄，通过一对齿轮副组成减速装置，然后与相应的步进电机相连接：

4.2.3 设计一四工位电动转位刀架，由一个三相异步电机带动：

4.2.4 自行研制基于8031单片机的控制系统：

4.2.5 在刀架的纵横向运动中，设置安全超程限位保护装置。

4.3 微机数控系统设计

4.3.1 硬件设计

采用8031单片机数控系统硬件框图如图2所示，外接一片27256（32K×8）EPROM存储系统软件，一片62256（32K×8）静态RAM存放加工程序和数据，采用扩展的8255和8155接口芯片处理键盘、显示器和步进电机的驱动刀架控制及满足插补要求。

4.3.2 软件设计

根据硬件框图，结合系统功能要求，可编制相应的数控系统软件，软件系统包括系统初始化程序、键处理及显示程序、输入数控处理程序、插补计算程序、步进电机输出控制程序和管理程序等。其中插补程序的实时性强，根据G1，G2，G3等插补指令进行计算，分别向X，Z轴发出进给脉冲，步进电机输出控制程序用来控制X、Z向步进电机的脉冲分配，管理程序负责对微机数控系统软件的各个程序和任务进行调度管理，以及对操作键、编辑键等引起的中断进行处理。

经改造后的CA6140车床，基于单片机控制系统，利用步进电机开环控制，具有直线和圆弧插补功能，提高了加工精度和扩大了机床的使用范围，具有较好的技术经济性。

5 结束语

普通车床经数控改造后，既可加工常见的轴类，盘类等简单零件，更适合加工复杂形状的零件，同时能用于批量生产，延长了普通机床的使用寿命，提升了产品性能。针对我校实习工厂有一定数量的CA6140车床的实际，可以拟定一套完整的数控化改造方案，与实践教学结合，以科研立项的方式来组织实施数控设计与改造，既能够充分发挥旧机床的功能，又能培养具有创新意识和较强实践动手能力的应用型人才。

参考文献

[1]张立新等.将C615普通车床改造成教学型数控车床的实践[J].机床与液压，2001，（1），90.

数控机床篇7

论文摘要：本文首先介绍了机床数控化改造的必要性，而重点在于介绍如何进行机床数控化改造，包括数控系统的选择、数控改造中对主要机械部件改装探讨和机床数控改造主要步骤，并列举了几个数控改造的实例，最后说明了数控改造中的问题并提出了建议。

1机床进行数控化改造的必要性

微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且 些优越性均来自数控系统所包含的 计算 机的威力。

由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。

可以实现加工的自动化，而且 柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。

由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。

加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。

可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现 时间无 看管加工。由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。

以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行fmc（柔性制造单元）、fms（柔性制造系统）以及cims（计算机集成制造系统）等 企业 信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。

宏观上看， 工业 发达 家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、fmc、fms外，还包括在产品开发中推行cad、cae、cam、虚拟制造以及在生产管理中推行mis（管理信息系统）、cims等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已达20.8％，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。

2如何进行机床数控化改造

2．1 数控化改造的内容。机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是nc化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成nc机床、cnc机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的cnc系统以最新cnc进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

2．2数控系统的选择

数控系统主要有三种类型，改造时，应根据具体情况进行选择。

步进电机拖动的开环系统。该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。

异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统。该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。

交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统。半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国siemens公司、日本fanuc公司；国内公司如

3数控改造中主要机械部件改装探讨。

一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。

滑动导轨副。对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和。

齿轮副。一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。

滑动丝杠与滚珠丝杠。丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。

滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上；精度高，寿命长；启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。

数控机床篇8

加工质量好、效率高、成本低历来是机床用户对机床产品的基本要求，同时也是机床产品研发的主要目标和方向。为了在日趋激烈的市场竞争中求得生存并发展，机床的设计与制造者们一直在为此作出不懈的努力。

机床的加工质量（含尺寸、形位精度及表面质量）问题，主要取决于机床设备（含工具和夹具）的结构刚度，几何精度，运动精度和定位精度，当然还有环境条件（如温度、振动等）的控制与保证。因此，它需要通过研发精密、高精密乃至超精密的加工技术和机床来解决。

生产效率主要是由零件从毛坯到成品的制作周期来衡量。零件的制作周期包含直接用于改变零件材料的性（能）、（形）状（如切削成形，热处理等）所需的时间和非加工（即不改变零件性状的）时间（如零件生产过程中所需的等待、传送、检测、装调、夹紧等的时间）两大部分组成。为了减少切削加工时间，首先需要提高切削速度和进给速度。为此，人们研发了高速切削技术与机床，而为了缩短非加工时间，人们则要研发更多的技术措施和装备，包括机械自动化、数控柔性化的机床与生产线（制造系统）和现在正处于蓬勃发展的数控复合加工机床等。

加工成本包括直接成本（如材耗、能耗、工人工资等）和间接成本（含厂房、设备的折旧费，安全环保费和管理费等）。为了降低成本，这里牵涉的问题就很多了，既有技术方面的问题，也有组织管理方面的问题，所以需要进行更为综合的研究来解决。

本文不拟，也不可能讨论上述所有的问题，只想就数控复合加工机床的发展作些简要的介绍并谈点笔者的看法。

组合加工机床的出现和数控复合加工机床的兴起

一般情况下，一个机械零件的生产，从毛坯到成品，中间都要经过采用某些（一种或多种）加工艺方法（如冲压、焊接、切削、磨削、特种加工或车、铣、钻、镗、齿形加工等）的多工序（如车削中的车外圆、车端面、车槽、车内圆、车螺纹、车锥面等）加工过程。由于不同的工艺方法有着不同的加工原理和特点，不同的加工工序有着不同的加工目的和要求，因此它们各自用着不同的加工设备来实现，故在传统的制造中，一个零件的制造往往就需要有多种、多台不同的的加工设备来完成。这不仅增加了设备的台数和生产厂房的占地面积，从而增加了企业的投入，而且由于生产过程中工件需在工艺和工序设备间等待、转移、检查和重新定位装夹等，既影响加工精度，也增加了不少非加工时间。有专家分析，这部分非加工时间将占到零件生产总周期的70%～95%左右，从而大大地制约了生产效率的提高。

为了提高生产效率，减少非加工时间，人们早就有了尽可能多地把一些加工原理和要求相近或相似的加工工序，乃至不同的工艺过程集中到一台或少数几台设备上来实现。这种一次装夹后对零件进行复合加工的想法，在机械自动化生产过程中出现的组合加工机床和多刀半自动六角（转塔）车床等，就是其最初的体现。因为组合机床是以一些通用部件（如动力头、滑台、底座立柱、回转工作台等）为基础，配以根据具体零件的加工要求（含零件的形状、尺寸、加工部位、加工工序和精度等）专门设计的夹具，多轴箱和部分刀具集装而成，它可以对某一特定加工件，如汽车发动机壳体、箱盖或变速箱体等，实现一次装夹完成全部或大部分加工工序，包括铣平面、钻孔、镗孔、铰孔、攻螺纹等；而多刀半自动转塔车床，根据被加工工件的工序要求，在其转塔刀架上装上所需的切削刀具后，也即可实现一次装夹对某一特定的轴或盘、套件进行全部或大部分工序的加工，如车削内、外圆柱面、端面、沟槽、倒角、加工内外螺纹等。因此，组合机床和多刀半自动转塔车床都体现了集中工序进行复合加工的理念，大大地减少了非加工时间，从而显著地提高了生产率。但是，这些机床均属于刚性自动化范畴，当加工对象变换时，设备也必须更换或重新调整配置，所需的时间和资金投入都较大，因此只宜用于单一品种零件的中、大批量生产，而不适合用于多品种零件的单件和小批量生产。

随着数控机床的出现和数控技术（含数控伺服系统，功能部件及编程、软件等）的日益发展与性能的提高，大大增强了数控机床的柔性自动化能力，加上机电产品个性化的发展，市场对多品种小批量生产的需求日益增多，从而为数控机床加工复合化的发展提供了广阔的天地。事实上，早在数控机床问世后不久，1958年第一台镗铣类加工中心的出现，复合加工就已成为数控机床的重要技术发展方向之一了，时至今日，已经出现了许多种类的数控复合加工机床，以适应当今市场对多品种小批量零件进行高效低成本生产的需求。

数控复合加工机床的门类及其代表性产品

数控复合加工机床是以现代柔性自动化的数控机床为基础，以组合机床和多刀半自动转塔机床的“集中工序、一次装夹实现多工序复合加工”的理念为指导发展起来的新一类数控机床。当工件在其上一次装夹后，通过对加工所需工具（切削刀具或模具）的自动更换，便能自动地按数控程序依次进行同一工艺方法中的多个工序或不同工艺方法中的多种工序的加工，从而减少非加工时间，缩短加工周期，达到提高生产效率的目的。因此，数控复合加工机床从其加工的复合性来分，可分为工序复合型和工艺复合型两大类。前者如一般的镗铣加工中心、车削中心、磨削中心等，在一台机床上只能完成同一工艺方法的多个工序加工；而后者则如车－铣复合中心、车－磨复合中心、车削－激光加工中心等，在一台机床上不仅可以完成同一工艺方法的多个工序，而且可以完成多种不同工艺方法的多个工序。如车－铣复合中心，既可完成车削的多种工序，又能完成铣、钻、镗、攻丝等工艺的多种工序，好似把一台数控车床和一台中小型加工中心复合在一起。

如果从数控复合加工机床的加工对象、机床结构的配置方式和功能特点等特徵来分，数控复合加工机床的门类就很多了。比如按加工对象分，就有面向回转体件加工的、棱柱体件加工的和复杂形体件（由回转体和棱柱体面组合）加工的。这里不拟就门类详加讨论，下面仅对一些常见常用和具有代表性的几种数控复合加工机床作简要介绍。

1.镗铣加工中心：以普通数控铣、镗床为基础，配以相应的刀库和自动换刀装置等功能部件及控制系统发展而成，如一般3轴联动控制的立式、卧式和龙门式镗铣型加工中心，图1是美国哈斯公司生产的立式加工中心，它以加工棱柱体零件（含箱体、壳体和板块件等）为主要对象，工件在其上一次装夹后，通过机械手按加工程序从刀库上选取并更换主轴上的刀具，便可对工件的水平面进行1-3维铣削加工，如铣平面、铣轮廓、铣型腔曲面，以及钻孔、镗孔、攻丝等加工工序。这是最常见常用、也是最普通的棱柱体加工用的数控复合加工机床，但这种机床的工艺能力有限，如工件的一次装夹只能在垂直于主轴的一个面内进行加工，对箱体件上垂直于此面的其他平面则不能加工，更不能对工件上处于任意空间位置的平面进行加工。与此类似，3轴联动的卧式加工中心虽然可以通过工作台的转位加工箱体件的4个侧面，但却不能加工箱体件的顶面。

2.五面加工和五轴联动加工中心：为了克服普通镗铣加工中心存在的上述工艺局限性，人们在以普通镗铣加工中心为基础，将原来固定指向的主轴头换成可以立、卧自动转换的主轴头和采用可回转分度的工作台，这样的机床就可以在工件一次装夹的条件下，获得5面（如箱体类工件）甚至更多面的加工能力，成为5面乃至多面加工中心。如果将普通镗铣加工中心的主轴换成具有数控单摆（A或B轴）或双摆（C和A或B轴）功能的电主轴，或在工作台上配上具有C轴或C和B轴转动功能的数控回转工作台，当然还有相应的5轴联动控制的数控系统，则机床就发展成为五轴联动的加工中心。图2为米克朗公司生产的5轴联动立式加工中心。其三个直线轴分配在主轴头和工作台上，两个回转轴则由回转工作台来完成。

5面或多面加工中心与普通加工中心的功能区别主要在于：它不仅能在直垂于主轴的平面内完成普通加工中心所能完成的全部加工工序，还能在与该平面相互垂直的其他平面（除工件的装夹面外）内完成同样的加工任务。而5轴联动加工中心则既具有多面加工中心的全部加工功能和能力，还具有对工件上任意空间位置的表面（平面、斜面或曲面等）进行铣、镗、钻的加工的能力。所以它的工艺范围更广，能力更强。

.车削中心：通常是以普通数控车床为基础，配以一个或多个具有多刀位的转塔刀架发展而成，加工对象主要是轴类和盘套类等回转体零件。由于回转体件中约有一半左右的零件，除主要需车削加工外，还需部分的铣削、钻削和攻丝等加工，因此为了在一台车床上一次装夹便可对回转体件进行全部或大部分的加工，车削中心的转塔刀架上，除了装有车削刀具外，还能装上铣刀、钻头和丝锥等旋转的动力刀具，而且机床主轴具有数控精确分度的C轴功能和C与Z轴或和C与X轴联动的功能。这样一台车削中心不仅可以像普通数控车床那样能对回转体件的内外表面（含圆柱面、锥面、曲面等）、端面进行车削加工，还可以利用C-Z轴联动功能车螺纹，利用C轴分度功能和刀架的X或Y轴控制以及其上的动力旋转刀具进行偏离回转体件中心线的钻孔和铣削，从而大大地扩展了数控车床复合加工的能力。图3是SPINNER公司车削中心。但是，对于单主轴的车削中心而言，无论其工艺能力如何扩大，也无法解决回转体件一次装夹下的背面（原装夹端）二次加工问题，这正是单主轴车削中心存在的不足和开发新型车削中心的原因所在。

4.双主轴车削中心：为了克服单主轴车削中心存在的不足，机床的设计制造者采取了在单主轴车削中心的基础上，增添一个与原主轴在轴线上对置的副主轴和一个多刀位的副转塔刀架，使机床成为双主轴双刀架的车削中心（图4）。正副两主轴同步同向旋转并都具有C轴控制的功能，副主轴还能沿轴向Z移动，以拾取在正主轴上完成右端加工的零件。副主轴拾取完工件退至适当位置后即由副刀架上的刀具对其左端（原夹持端）进行加工。正、副两个刀架分别位于正、副主轴的上、下方，并可分别单独编程工作，因此双主轴、双刀架车削中心就能对回转体件实现一次装夹完成全面加工。

5.车－铣复合加工中心和铣－车复合加工中心：前者多以单主轴或双主轴的车削中心为基础，将上转塔刀架改为配有刀库和换刀机构的电主轴铣头而成，如日本山崎马扎克公司生产的Integrex-IVST系列和德国DMG公司生产的GMXLinear系列（图5）的车铣复合加工中心等，其电主轴铣头既可沿X1、Z1轴移动，还有Y轴行程和B轴的转动。后者——铣、车复合加工中心则多以五面或五轴联动的铣镗加工中心为基础，并将旋转工作台换成转速比普通转台高得多的力矩电机驱动的转台发展而成。无论是前者还是后者，两者均同时具有数控车床和加工中心的功能，都是为了满足既具有回转体件特徵，又具有棱柱体件特徵的复杂形状零件的加工需要而发展起来的。但值得一提的是：在铣－车复合加工中心上执行车削任务时，力矩电机驱动的转台将作为车床的工件主轴用，而原来作为铣削加工中心的铣头主轴，现在则必须锁住并装上车刀作为车床的刀架用。由于多轴控制、五轴联动的车－铣中心和铣－车中心既能完成各种车削工序，又能完成各种钻、铣、镗、攻丝等工序；不仅可分别加工回转体件和棱柱体件，而且都特别适合加工形状很复杂的混合体件，其工艺范围之广和能力之强，可谓是当今切削复合加工机床的佼佼者。

6.磨削中心：一般是以数控外圆磨床为基础发展而成。为此通常采用了两项主要的技术措施；（1）工件主轴改用具有C轴控制和锁住功能的电主轴；（2）砂轮头架采用双滑台和或具有B轴摆动功能的转塔式砂轮头架，以安装2个以上的砂轮（如适于外圆和内圆磨削用的，适于端面磨削和成形磨削用的等），以满足不同磨削工序的需要。由于数控外圆磨床一般都有控制工作台左右移动的Z轴和砂轮头架前后移动的X轴功能，这样回转体件在机床上一次装夹后，便不仅可以磨削外圆、内圆、台肩端面等，还可以利用工件轴的C轴控制功能在工件的外表面上磨削平面和多棱面；通过X轴和C轴的联动控制磨削各种圆形表面和非圆形表面；通过C轴和Z轴的联动控制磨削螺纹；利用砂轮头架的B轴摆动磨削各种不同锥度的圆锥面等。图6就是STUDER公司在以数控外圆磨床为基础发展起来的磨削中心。

7.车－磨复合加工机床：一般是在现代数控车床应用的基础上，为适应某些经淬硬的回转体零件，如主轴、传动齿轮和轴承环等盘套类零件的加工要求而发展起来的。为此通常在数控车床上配备了高速CBN砂轮磨削单元和相应的磨削测量与控制系统，如EMO2005上Schaudt公司展出KAIROS车－磨复合加工中心（图7.a）和EMAG公司展出的倒置式车－磨复合加工中心（图7.b）就是例子。标准型的KAIROS机床一般配置2~3个滑台，分别用来安装高速磨削主轴头和车、铣刀具的转塔刀架。砂轮直径Φ400mm，转塔刀架有8个刀位，机床可用于车削和磨削长达1000mm的轴类零件。EMAG倒置式车－磨复合加工机床的主轴（带工件）头架在上方，作X和Z轴运动，主轴端的下方配有可安装车刀和砂轮主轴的转塔刀架，它们只作分度旋转而不作移动，机床既能像普通数控车床一样完成车削加工工序，也能像普通数控外圆磨床一样完成磨削加工工序。主要用于淬硬的盘、套类零件加工。

除了上述门类和结构型式外，数控复合加工机床还有许许多多的其他门类和结构配置型式，在此就不一一介绍了。

数控复合加工机床的发展趋势与方向

从近年国内、外举办的国际性机床产品展览会上所展出的数控机床新产品和有关的评论分析资料来看，数控复合加工机床的主要技术发展趋势和方向，较集中的表现如下：