数控机床基本概念

1、数控技术的基本概念：

数控技术，简称数控（Numerical Control—NC）是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控（Computerized Numerical Control—CNC）

2、数控系统概念

为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件。用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体称为数控系统（Numerical Control System），数控系统的核心是数控装置（Numerical Controller）。

由于数控系统、数控装置的英文缩写亦采用NC（或CNC），因此，在实际应用中，在不同场合NC（或CNC）具有三种不同含义，即：既可以在广义上代表一种控制技术，又可以在狭义上代表一种控制系统的实体，此外还可以代表一种具体的控制装置——数控装置。

数控系统和计算机技术的发展始终保持同步，至今已经历了从电子管、晶体管、集成电路、计算机到微处理机的演变，系统功能的日益增强，应用领域的日益扩大，发展异常迅速，更新换代十分频繁。

数控系统的厂家很多，不同国家的数控系统在控制上也是所有不同的，而且系统厂家的系统也跟我们使用的手机系统一样，不断的升级变化中，常见的系统厂家如下所示：

（1）日本FANUC系统

（2）日本三菱系统

（2）德国西门子系统

（3）德国海德汉系统

（4）德国力士乐数控系统

（5）法国NUM数控系统

（6）西班牙FAGOR数控系统

（7）日本MAZAK数控系统

（8）华中数控系统

（9）广州数控数控系统

（10）凯恩帝数控系统

3、数控机床概念：

         采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床（NC机床）。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。机床控制也是数控技术应用最早、最广泛的领域，数控机床的水平代表了当前的数控技术的性能、水平和发展方向，因此，本书将以数控机床为主线，介绍数控技术的有关内容。

4、数控机床分类：

（1）NC机床

数控机床种类繁多，有钻铣镗类、车削类、磨削类、电加工类（原理）、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用数控机床等等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统称NC机床。

（2）加工中心

 带有自动刀具交换装置（Automatic Tool Changer—ATC）的数控机床（带有回转刀架的数控车床除外）称为加工中心（Machine Center—MC）。它通过刀具的自动交换，可以一次装夹完成多工序的加工，实现了工序的集中和工艺的复合，从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的效率，减少了零件的安装、安装次数，提高了加工精度。加工中心是目前数控机床中产量最大、应用最广的数控机床。

（3）柔性加工单元

        在加工中心的基础上，通过增加多工作台（托盘）自动交换装置（Auto Pallet Changer—APC）以及其他相关装置，组成的加工单元称为柔性加工单元（Flexible Manufacturing Cell—FMC）。FMC不仅实现了工序的集中和工艺的复合，而且通过工作台（托盘）的自动交换和较完善的自动检测、监控功能，可以进行一定时间的无人化加工，从而进一步提高了设备的加工效率。FMC既是柔性制造系统的基础，又可以作为独立的自动化加工设备使用，因此，其发展速度较快。

   （4）  柔性制造系统

在FMC和加工中心的基础上，通过增加物流系统、工业机器人以及相关设备，并由中央控制系统进行集中、统一控制和管理，这样的制造系统称为柔性制造系统（Flexible Manufacturing System－FMS）。FMS不仅可以进行长时间的无人化，而且可以实现多品种零件的全部加工或部件装配，实现了车间制造过程的自动化，它是一种高度自动化的先进制造系统。

（5）计算机集成制造系统

随着科学技术的发展，为了适应市场需求多变的形势，对现代制造业来说，不仅需要发展车间制造过程的自动化，而且是实现从市场预测、生产决策、产品设计、产品制造直到产品销售的全面自动化。将这些要求综合，构成的完整的生产制造系统，称为（Computer Integrated Manufacturing System－CIMS）。CIMS将一个工厂的生产、经营活动进行了有机的集成，实现了更高效益、更高柔性的智能化生产，是当今自动化制造技术发展的最高阶段。

（6）|NC机床与程控机床

NC机床与程控机床是两种不同含义的机床，它们的控制要求和控制对象有本质的不同。一般来说，机床自动控制主要包括三方面内容：1)机床动作顺序的程序控制，典型的有组合机床、自动生产线等的流程与工步控制。其主要控制要求是根据机床的动作顺序表（如电磁阀等执行元件的动作表）。按规定的顺序通过执行原件依次动作，完成机床的动作流程。

2)主电机与辅助电机的启动、停止、变速、冷却、润滑、排屑、自动换刀等辅助机能的控制。

这些控制有的是实现机械加工必须的，有的是机床特殊动作和功能方面的需要。它可以通过继电器、接触器、变频器、调速器等进行控制。对于只需要上述1）、2）两方面控制的加工设备，称为程序控制机床，简称程控机床。如：组合机床、自动生产线等。可编程控制器（Programmable Controller），是实现以上控制的最佳选择。（动作顺序固定）

3)刀具（或坐标轴）移动轨迹控制。

对刀具运动轨迹进行控制，是加工轮廓的必要条件，它包括移动速度控制、移动位置控制、移动轨迹控制等几个方面的基本要求，必须通过采用数控技术才能实现。

在数控机床上，对于运动部件的位移量控制，一般需要通过档铁、行程开关等检测元件的发信和对执行元件的通断控制实现。即便采用了侍服驱动装置的程控机床，一般也只能对各运动部件的移动速度、移动位置进行单独的控制和调整，因此，程控机床能够实现点位控制，但不能实现各部件间的“联动”，任意改变坐标轴（或刀具）在平面或空间的移动轨迹，故不能成为数控机床。

（7）“插补”运算

在数控机床上，通过数控系统的“插补”运算，实现了坐标轴的联动功能。它不仅可以控制移动部件的起点与终点坐标，而且还能同时控制各运动部件每一时刻的速度和位移，以及各运动部件间的相互关系，从而可以将工件加工要求的轮廓形状。这是数控机床与其他机床的本质区别，也是机床采取数控技术的根本原因。（刀具、坐标轴灵活）

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