中国数控机床的发展情况 1949l年.沈阳第一机路厂翻造出************台六尺皮，车床。 1955年.我国自行研侧出第一台C620-1，通车床。 我国从1958年开始研究致控技术.到rR世纪60年代中期.处子研侧，开发时期。 1960年，我国开始自行研翻典型的CA6140卧式普通车床。 1964年.我国自行研创成功半自动凸轮抽车床C比加5.支扭了汽车、拖位机行业的盆晨。 1965年.我圈开始研侧品体It丘控系统。 20世纪60年代末至70年代初.我to研创成功X53K-IG立式欣控倪床、CJK-18掀控系统和效控非目齿轮插齿机。 1972年，我国研创出了第一台CA6140普通车床，如图1-4所示. 1973年，我国研创出第一台CSK6163欲控车床。 从20世纪70年代开始.效控技术在车，悦、钻、位、磨、齿轮加工，电加工等硕城全面展开.数控加工中心在上海、北京研创成功。但盈控系统的叮书性、往定性未得到解决，因而没能被广泛推广。在这一时期.数控峡切侧机床由于枯构筒单、使用方倪、价格低班.在棋具加工中娜到了应用和推广。 20世纪80年代开始.我国从U本FANUC公司引进了娜分系列的效控系旋和直派何服电动机、宜晚主轴电机技术.进行国产商品化生产。这些不统可卒性离、功能齐全.推动了我国数控机床祖定的发展.使我国的数控机床在性能和质t上产生了一个质的飞获。 1995年后.我国教控机床的品种有了断的发晨。致控机床品种不断增多，规格齐全。许多技术复杂的大里教控机床、重里故控机床都相维被研创出来。北京机床研究所研创出了JCS-FMS-1 " 2组的柔性创遭系统。这个时期.在引进、消化国外技术的基翻上，进行了大I开发工作.一登较离档次的数控系统(五轴联动)，分拼率为0. 002 p二的高精度效控系筑陆续彼开发出来. 近年来。魏国数控机床工业发展较快.目前已有数控机床生产厂近百家。为加快魏国教控机床工业的发展，更好地脚足国民经济发展的禽要.国家在创定暇发的《机械工业振兴用挤，中已将宜资基础机被—欲控机床列为四个盆点极兴的倾城之一。
近年来，随着技术的发展，数控功能不断扩大。新技术的导入，数控技术 出现了许多新的功能术语。这里选用的名词术语，主要参考中华人民共和国 国家标准及国际标准化组织（ISO)的提法。(1)代码(Code)。数据处理机能接受的用符号形式表示的数据和程序。(2)命令脉冲（Command Pulse)。数控装置给数控机床传递运动命令的 脉冲群，每个脉冲与机床的单位位移量相对应。(3)指令(Instruction)。规定操作及其运算数的数值或地址的语句。(4)命令(Command)。使运动或功能开始操作的控制信号。(5)IS0代码（ISOCode)。国际标准化组织规定的由穿孔带传送信息时 使用的代码，是以ASCII代码为基础的7位代码（实际应用时，还加上1位校 验用的补偶码而成为8位代码）。(6)EIA代码（EIA Code)。美国电子工业协会（Electronics industries As-sociation)规定的由穿孔带传送信息时使用的代码。(7)手动数据输入（ManualData Input)。用手工把加工程序的信息送入 数控装置的一种方法。(8)格式（Format)。信息的规定安排形式。(9)程序段（Block)。作为一个单元处理的一组字、一组字符或一组数 字，在控制带上，各个程序段通常用“程序段结束”字符来分隔。(10)数字控制（NumericalControl)。用数字化信号对机床运动及其加工 过程进行控制的一种方法。简称数控（NC)。(11)轴（Axis)。机床部件直线运动或旋转运动的方向。(12)最小命令增量（LeastCommand Increment)。由数控装置给予数控机 床操作部分的命令所含有的最小位移量。(13)插补（Interpolation)。（用于数控时）根据给定的数学函数，诸如线性 函数、圆函数或高次函数，在理想的轨迹或轮廓上的已知点之间，确定一些中 间点的一种方法。(14)直线插补（LineInterpolation)。这是一种插补方式。在此方式中，给 出两端点间的插补数字信息，借此信息控制刀具的运动，使其按照规定的直线加工出理想的曲面。(15)圆弧插补（CircularInterpolation）这是一种插补方式。在此方式中，给出两端点间的插补数字信息，借此信息控制刀具的运动。使其按照规定 的圆弧加工出理想的曲面。(16)绝对值方式（Absolute Dimension System)。在某一个坐标系中，以原点为基准表示位置坐标值的一种方式。(17)增量方式（Incremental Dimension System)。在某一个坐标系中，用由 前一个位置算起的坐标值增量来表示位置的一种方式。(18)自动力卩（减）速（AutomaticAcceleration or Deceleration)。使机床在变速时不产生冲击而自动地进行平滑加速（减速）的一种功能。(19)固定循环（Fixedcyde)。这是预先给定的一系列操作，用来控制机 床轴的位移或使主轴运转，从而完成各项加工，如镗、钻、攻丝等等。(20)进给率（Feedr Ate)。刀具向工件进给的相对速度称为进给率^单 位为mm/min或mm/r。在控制带上，把指定数字紧接在字符F(进给功能) 后面。(21)程序开始（Program Start) 0表示程序开始的字符，它的符号为(22)程序停止（Program Stop)。这是一种辅助功能命令，用来取消主轴 和冷却功能，并在程序段中的其他命令完毕后，停止进一步处理。(23)跳过任选程序段（Optional Block Skip)。在特定程序段的开头加上斜线（省略号）之类的字符，以便能任选地跳过该程序段的方法。这种选择靠 开关来实现，也称为程序段注销（Block Delete)。(24)EOB(EridofBlock)。程序段结束功能符。表示控制带上的一个程 序段的结束。(25)暂停（Dwell)。程序上规定的一种延时。它的持续时间是可变的， 但无周期性（或顺序性）。通常用它来保证完成切削操作。(26)准备功能（Preparatory Function) ( G功能）。建立机床或控制系统工 作方式的一种命令。用地址G和它后面的数字来指定控制动作方式的功能。(27)主轴速度功能（Spindle Speed Fmiction) (S功能）^主轴速度的技术 说明。指定主轴转速的功能。用地址S和它后面的代码数来表示。(28)刀具功能（Tool Function) (T功能）。按照适当的格式规范，识别或调入刀具和有关功能的技术说明。指定刀具的功能，用地址T及其后面的代 码数来表示。
1、换刀指令1) 刀具的选择换刀一般包括选刀指令（T)和换刀指令（M06)。刀ft的选择是指把刀库上指令f刀号的刀具转换到换刀的位S上，为K次换刀做好准备，其动作通过选刀指令实现。选刀指令用T表示，允许冇两位数，即T指令的格式为TX X，K后是所选刀具的刀具号。如选用2哕 刀，写为“T02”。即刀具最多允许右99把。屮于受到刀库容tt的限制，编程时应注意T后面的数字疢与刃库的总容K相对应。如刀库容irt为24把刀，可用T01〜T24来指令24把刀具。2) 换刀指令M06加工中心具打动换刀装代。不同数控系统，其换刀程序是不同的，通常选刀与换刀分开进行，选刀动作可与机床的加T.动作重合起来，即利川切削时间选刃；换刀川M06动作指令数控装置读人M06代码后，送出并执行M05等倍息接着换刀机构动作，完成刀具的 ft动转换。常用的换刀程序可采州以下两种。方法一：N050 G28 Z0 T02 M06 即选力换刀丨Uj时进夺/方法二 ：N040 G01 Z…T02一边切削.一边选T02刀淮备N080 G28 Z0 M06换刀N090 G01 Z…T03一边切削.—边选T03刀准缶多数加工中心都规定了“换刃点”位迓，即定距换刀。一般立式加T.中心规定换刀点的 位谠在Z0处（即机床Z轴芩点），采用方法一换刀时，7轴返回参考点的同时，刀库进行选 刀，然后进行刀具交换，若Z轴的M %时间小丁•选刀时间，则换刀丨用时间较长；方法二采 用的是提前选刀，回零后立即换刀，所以这种方法较好。2. 常用指令加工中心常州指令与铣削加丁.的编程规则苺本相同。但要注意的是，由于加丁中心实现三轴以上的联动，因此，可以实现空间插补。【例4. 6. 1]铣削加T.如图4. 6. 9所示的梢，T.件坐标系如阁所示，刀具在X-Y方向中3、插补实例除常用指令外，其他功能（如间定循环、子程序等）均与铣削加T.的编程格式与规则相 似，这里就不再详述。4、案例分析【例4.6.2】零件如图4.6.10所示。现准备在加I：中心一次装夹完成上表面、A面、B 面的精加T.，6X舛和2X^14孔的钻削加X。试手丁编写加T.程序。 【解】（1)对零件进行T艺分析。分析零件图可知，可以采用下部外岡柱与底面进行定位•进行零件加n。分別用料o的端面铣刀铣上表面，用m的立铣刀铣四侧面和A、B面，用舛的钻头钻6个小孔414的 钻头钻中间的两个大孔。拟定零件的加T.T.艺路线：加工上表面面—加r.6X舛的孔—加T-2X^14的孔。(2) 表4. 6.〗给出刀具及切削工艺参数。建立如图所示丁件坐标系，编写零件加T.程序见表4.6.2。
答：程序段是控制机床加工的一种语句，表7K—个兒整 的运动或操作，程序段由程序段号，若干数据字及程序段结束 符号组成。 (1) 程序段号程序段号（Nx x x)又称程序段名，由 地址N及其后的数字组成，习惯上按顺序并以5或10的倍数 编程，以便插入新的程序段。 (2)数据字数据字又称程序字，功能字，简称“字”，它 是由一组排列有序的字符组成，如G01，Z - 12. 50，F0. 15等 等，表示一种功能指令。程序中常用的数据字有:准备功能字(G指令）；尺寸字，地址码 X、Y、Z、U、V、W、I、J、K、R、A、B、C; 进给速度功能字（F指令）；主轴转速功能字（S指令）；刀具功 能字(T指令）；辅助功能字（M指令）。此外还有刀具偏置 号、固定循环参数等字。 (3)程序段结束符号在程序单上常用分号“；”或星号 “ * ”，具体应用取决于机床规定。
龙门加工中心龙门加工中心（如图3-9所示），是指在数控龙门铣床基础上加装刀库和换刀机械手，实现自动刀具交换，应用范围比数控龙门铣床更大。生产加工中心的国内外企业很多，国内企业有齐齐哈尔、第二机床厂、天津第一机床厂、北京第二机床厂、常州多棱机床公司、沈阳中捷友谊厂、上海第三机床厂、宁夏银川大河机床厂、南通纵横国际机床公司、北京市机电研究院、成都宁江机床集团股份有限公 司、青海第一机床厂、昆明机床厂。国外企业有日立精机、日本大隈、瑞士米克朗公司、瑞士碧玛泰公司、美国HASS公司、德国DMG公司等。
用于切削加工的刀具种类很多，结构也多种多样，似乃具切削部分的几何特征却具 有共性。外圆车刀是最基本、最典型的切削力具，如图2. 4所术。车刀的切削部分（又称 刀头）由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成，即三面、W 刃、一尖组成。其定义分别如下：(1) 前刀面，即切卜'的切屑沿其流出的表面。(2) 主后刀面，即与工件上过渡表面相对的表面。(3) 副后刀面，即与工件h已加T.表面相对的表面。(4) 主切削刃，即前刀面与主后刀面相交而得到的边锋，它完成主要的切除工作。(5) 副切削刃，即前刀面与副后刀面相交而得到的边锋，它配合主切削刃完成切削工 作，并最终形成工件的已加工表面。(6) 刀尖，即主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃，如图2.5 (a),(b)所示。通 常也把主刀刃与副刀刃连接处称为“刀尖”。为增加刀尖强度，往往将它磨成圆弧形或者一段小直线。其他各类刀具•如刨刀、钻头、铣刀等，都可肴做是车刀的演变和组合。如阁2. 6所 示，刨刀切削部分的形状与车刀相同（阁2.6 (a))；钻头丨可看做是两把一正一反并在一 起同时车削孔壁的车刀，W而有两个主切削刃，两个副切削刃，还增加了一个横刃（图 2.6 (b))；铣刀可看做是山多把午刀绀介IW成的釔合刀具，其每一个刀齿相当于一把乍 刀（图 2. 6 (c))0
1.平面类工件的加工 目前，数控铣床上加工的绝大部分工件是平面类工件，这类 工件的特点是各个加工表面是平面或者可以展开为平面，如图 3-1所示。图中P是斜平面，曲面轮廓面M和正圆台面N,展开后也是平面。 图3-1平面类工件 平面类工件的加工，可以在三坐标数控铣床上，用两轴联动 来完成。其中斜平面的加工有以下两种。 (1) 加工面与水平面成定角的斜平面。 ①将斜平面垫平后加工（图3-la所示的斜平面P); ②将机床主轴转过适当的定角后加工； ③用专用的角度成型铣刀来加工（图3-lc所示的正圆台面N)。 (2) 加工面与水平面夹角连续变化的斜平面（变斜角），可 利用数控铣床的摆角功能进行加工。 2.曲面类工件的加工 加工面为空间曲面的工件称为曲面类工件。这类工件的特点 是其加工面不仅不能展开为平面，而且它的加工面与铣刀始终是点接触。加工中常用球头铣刀。常用的加工方法有： (1)在三坐标数控铣床上，用二轴半联动加工曲面，如图3- 2所示。这种加工方法适用于较简单的空间曲面加工。 (2)在三坐标或多坐标数控铣床上，用三轴坐标联动或多轴坐标联动加工曲面。这种加工方法适用于发动机、模具、螺旋桨 等复杂空间曲面的加工。 数控铣床可以分成立式、卧式和立卧两用式。立式数控铣床 一般适合加工平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体工件，以及模具的内、外型腔等。卧式数控铣床适用于加工筘体、泵体、壳体等工件。
标准可转位面铣刀直径规格为Φ16～Φ630mm。铣刀的直径应根据铣削宽度、深度选择，一般铣前深度、宽度越大，铣刀直径也应越大。粗铣时，铣床铣刀直径要小些;精铣时，铣刀直径要大些，尽量包容工件整个加工宽度，减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。 龙门铣床刀具角度的选择： 铣刀齿数应根据工件材料和加工要求选择，一般铣削塑性材料或粗加工时，选择粗齿铣刀;铣削脆性材料或半精加工、精加工时，选用中、细齿铣刀。 注意事项：铣床铣刀的磨损主要发生在后刀面上，因此适当加大后角可减少铣刀磨损，常取 =50～120，工件材料软的取大值，工件材料硬的取小值;粗齿铣刀取小值，细齿铣刀取大值。铣削时冲击力较大，为了保护刀尖，硬质合金面铣刀的刃倾角常取λs=-150～-50。铣削低强度材料时，可取λs=50。主偏角κr在450～900范围内选取，铣削铸铁时取κr=450，铣削一般钢材时常取κr=750，铣削带凸肩的平面或薄壁零件时取κr=900。 面铣刀的前角一般较小，铣削强度和硬度较高的材料进还可用负前角，其数值应根据工件材料和刀具材料来选择，如选用硬质合金刀具，铣削钢：-150～150;铣削铸铁：-50～50;铣削青铜、黄铜：40～60;铣削铝合金：150等。
加工中心简称MC，是由机械设备与数控镗铣床系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。济公程序的编织，是决定加工质量的重要因素。 加工中心所配置的镗铣床数控系统各有不同，各种数控系统程序标志的内容和格式也不尽相同，但是程序编制仿古和使用过程是节本相同的。加工中心是提高效率、高精度数控机床，工件在一次壮夹中便可完成多扫工序的加工，同时还具有刀具库，并且有自动换刀功能。加工中心所具有的这些丰富的功能，决定了加工中心变成编制的复杂性。 加工中心能实现三轴或三轴以上的联动控制，以保证刀具进行复杂表面的加工，加工中心除具有直线插补和圆弧插补功能外，还具有各种加工固定循环、刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿、加工过程圆形显示、人机对话、故障自动诊断、离线编程等功能。加工中心是从数控镗铣床发展而来的，数控镗铣床的******区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工大局，实现多种加工功能。 加工中心从外观上可分为立时、卧式和复合加工中心等，立式加工中心的主轴垂直于工作台，主要适用于加工板材类、壳体类工件，也可用于磨具加工。卧式加工中心的主轴轴线与工作台天面平行，它的工作台大多为由伺候电动机控制的数控回转台，在工件一次装夹中，通过工作台旋转可以实现多个加工面的加工，适用于箱体类工件加工。符合加工中心主要是指再一台加工中心上有里立、卧式两个主轴和主轴可90°改变角度，因而可在工件一次装夹实现五个面的加工。 海天精工龙门镗铣床产品图片
龙门镗铣床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似，由于镗铣床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。 一. 合理选择切削用量 对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。 切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。 进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。 用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。 最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。 然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。 二. 合理选择刀具 1.粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。