一、数控机床的分类
1．数控车床
数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘类等回转体零件，能自动完成内/外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。
数控车床的外形与普通车床相似，由床身、主轴箱、刀架、进给系统压系统、冷却和润滑系统等部分组成。数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，传统普通车床有进给箱和交换齿轮架，而数控车床是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架实现进给运动，因而进给系统的结构大为简化。 1.1按主轴位置分类
(1)立式数控车床 立式数控车床简称为数控立车，其主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。
(2)卧式数控车床 卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。
1.2按功能分类
（1）经济型数控车床 采用步进电动机和单片机对普通车床的进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。
（2）普通数控车床 根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。 （3）车削加工中心 在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的数控车床
带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，可以联动控制的轴是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削加工。
(a) 数控车床
2.数控铣床糖果模具
铣削与车削的原理不同，铣削时刀具回转完成主运动，工件作直线（或曲线）进给。旋转的铣刀是由多个刀刃组合而成的，因此铣削是非连续的切削过程。铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，包括平面铣削、轮廓铣削、钻、扩、铰、镗、锪及螺纹加工，主要用来加工平面及各种沟槽，也可以加工齿轮、花键等成形面（或槽）.
2.1数控铣床按构造可以分成：
（1）工作台升降式数控铣床 这类数控铣床采用工作台移动、升降，而主轴不动的方式，常见于小型数控铣床。如图1-3（a）所示。
新金瓶酶2
(a) （b） (c)
图1-3 数控铣床
（2）主轴头升降式数控铣床 这类铣床采用工作台纵向和横向移动，且主轴沿着垂直溜板上下移动。主轴头升降式数控铣床在精度保持、承载重量、系统构成等方面具有很多优点，已成为数控铣床的主流，如图1-3(b)所示。
（3）龙门式数控铣床 这类数控铣床主轴可以在龙门架的横向与垂直溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。大型数控铣床，因考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术上的问题，往往采用龙门架移动式，如图1-3(c)所示。
2.2数控铣削加工一般用于下列零件的生产：
（1） 轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具零件、壳体类零件。
（2） 用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。
（3） 需要进行多道工序加工，精度要求高的零件。
3.数控加工中心
加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。数控加工中心综合加工能
力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工内容，加工精度高。可以理解为数控铣床加刀库就是加工中心。
加工中心的种类也多种多样，可以按下列方式进行分类：
3.1按换刀形式分类
（1比例混合器）带刀库机械手的加工中心 换刀装置由刀库、机械手组成，换刀动作由机械手完成。 （2）机械手加工中心 换刀过程通过刀库和主轴箱配合动作来完成。
（3）转塔刀库式加工中心 一般应用于小型加工中心，主要以孔加工为主。
3.2按机床形态分类(了解)
（1）卧式加工中心 主轴轴线为水平状态，一般具有3～5个运动坐标。常见的有三个直线运动坐标和一个回转坐标。它能够使工件一次性完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工。适宜于复杂的箱体类零件、泵体、阀体等零件的加工。如图1-4(a)所示。
（2）立式加工中心 主轴轴线为垂直状态设置，一般具有三个直线运动坐标，工作台具有分度和旋转功能，可在工作台上安装一个水平轴的数控转台用以加工螺旋线零件。适宜于加工简单箱体、箱盖、板类零件和平面凸轮的加工。如图1-4（b）所示。
（3） 龙门加工中心 与龙门铣床类似，适宜于大型或形状复杂的零件加工。
（4） 万能加工中心 也称五面体加工中心，工件装夹后能够完成除安装面外的所有面的加工，具有立式和卧式加工中心的功能。万能加工中心常有两种形式：一种是主轴可以旋转90°，既可像立式加工中心一样，也可以像卧式加工中心一样；另一种是主轴不改变方向，而工作台旋转90°，完成对工件五个面的加工。如图（c）所示。
(a) (b) (c)
叠衣板
加工中心
二、数控机床的总体结构
数控机床由输入装置、数控装置、伺服驱动及位置检测、辅助控制装置、机床本体等几部分组成，如图1-7所示。
1.数控装置
数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。主要由输入元件、监视器、主控制系统、可编程控制器、输入/输出接口等组成。主控制系统主要由 CPU 、存
储器、控制器等组成。数控系统的主要控制对象是位置、角度、速度等机械量，以及温度、压力、流量等物理量，其控制方式可分为数据运算处理控制和时序逻辑控制两大类。其中主控制器内的插补模块就是根据所读入的零件程序，通过译码、编译等处理后，进行相应的刀具轨迹插补运算，并通过与各坐标伺服系统的位置、速度反馈信号的比较，从而控制机床各坐标轴的位移。而时序逻辑控制通常由可编程控制器 PLC来完成，它根据机床加工过程中各个动作要求进行协调，按各检测信号进行逻辑判别，从而控制机床各个部件有条不紊地按顺序工作。
1.1伺服驱动及位置检测装置
伺服驱动及位置检测装置是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成。伺服电动机是执行元件，驱动控制系统则是伺服电动机的动力源。数控系统发出的指令信号与位置反馈信号比较后作为位移指令，再经过驱动控制系统功率放大后，驱动电动机运转，通过机械传动装置带动工作台或刀架运动。
位置检测装置包括光栅、旋转编码器等，用于检测执行部件的角度和位移量，并把检测结
果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。
1.2强电控制柜
强电控制柜主要用来安装机床强电控制的各种电气元器件，除了提供数控、伺服等一类弱电控制系统的输入电源，以及各种短路、过载、欠压等电气保护外，主要在 PLC 的输出接口与机床各类辅助装置的电气执行元件之间起桥梁连接作用，控制机床辅助装置的各种交流电动机、液压系统电磁阀或电磁离合器等。此外．它也与机床操作台有关手动按钮连接。强电控制柜由各种中间继电器、接触器、变压器、电源开关、接线端子和各类电气保护元器件等构成，与一般普通机床的电气类似。但为了提高对弱电控制系统的抗干扰性，要求各类频繁启动或切换的电动机、接触器等电磁感应器件中均须并接 RC 阻容吸收器，对各种检测信号的输入均要求用屏蔽电缆连接。
1.2.1辅助装置
辅助装置主要包括自动换刀装置 、工件夹紧放松机构、液压控制系统、润滑装置、切削液装置、排屑装置、过载和保护装置等。
1.2.2机床本体
机床本体指的是机床主体部分阀门防火罩,包括床身,工作台,卤素管取暖器主轴箱,电动刀架,尾座,卡盘,导轨和丝杆等传动部分组成。数控加工是自动控制，不能像普通机床那样由人工进行调整、补偿。数控机床的主运动、进给运动都由单独的伺服电机驱动，所以传动链短、结构较简单。为保证数控机床的高精度、高效率和高自动化，机械结构应具有较高的动态刚度、抗变形性能、耐磨性。
1.2.3数控机床与普通机床的区别
数控机床的机床本体与传统机床相似，由主传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。
数控机床与普通机床比较，具有下列特点：
（1）转速高，功率大，数控机床能进行大功率切削和高速切削，从而实现高速加工。
（2）主轴转速的变换迅速可靠，并能自动无级变速，使切削工作始终处于最佳状态。
（3）主轴还设计有刀具自动装卸、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置以实现刀具的快速及自动装卸。
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