数控机床分类及应用范围介绍

数控机床的品种很多，通常按以下几种方式进行分类。

1.按数控机床的加工工艺分类

图1-2-2　人和数控机床的五大要素

（a）人的五大要素；（b）数控机床的五大要素

与传统机床的称谓相对应，根据加工工艺不同，可将数控机床分为数控车床、数控铣床、加工中心、数控钻床、数控磨床、数控镗床、数控剪扳机、数控折弯机、数控电加工机床、数控三坐标测量机，等等。

2.按数控机床的运动控制方式分类

按数控机床的运动控制方式可分成点位控制、直线控制和轮廓控制三大类。

（1）点位控制数控机床

典型的点位控制数控机床有数控钻床、数控镗床、数控冲床等，其特点是在加工过程中，只要求控制刀具相对于工件上某一加工点到另一加工点的精确坐标位置，而对两孔之间的运动轨迹原则上不进行控制，且在移动过程中不作任何加工，如图1-2-3所示。

图1-2-3　点位控制数控钻床

（2）直线控制数控机床

与点位控制数控机床相比，直线控制机床不仅要求控制加工点的精确定位，还要求刀具（刀架）以给定的进给速度沿平行于坐标轴或与坐标轴成45°的方向进行直线移动和切削加工，如图1-2-4 所示。由于应用范围不广泛，所以目前直线控制数控机床很少。

（3）轮廓控制数控机床

能够对两个或两个以上运动坐标的位移和速度同时进行连续相关的控制，使刀具与工件间的相对运动符合工件加工轮廓要求的数控机床称为轮廓控制数控机床。该类机床在加工过程中，每时每刻都对各坐标的位移和速度进行严格的、不间断的控制。不仅要求控制刀具相对于工件在机床加工空间内从某一点运动到另一点的精确坐标位置，而且要求对两点之间的运动轨迹进行精确控制，且能够边移动边加工，如图1-2-5 所示。典型的连续控制数控机床有数控车床、数控铣床、加工中心、数控激光切割机床等。

图1-2-4　直线控制数控机床

图1-2-5　轮廓控制数控机床

3.按伺服系统控制方式分类(www.xing528.com)

按所采用的伺服系统控制方式不同，可将数控机床分成开环、闭环和半闭环控制数控机床三类，如图1-2-6 所示。

图1-2-6　伺服系统控制方式

（a）开环控制；（b）闭环控制；（c）半闭环控制

（1）开环控制数控机床

没有位置检测与反馈装置的数控机床称为开环控制数控机床。机床结构简单，成本低，但加工精度也低。

（2）闭环控制数控机床

闭环控制数控机床具有完善的位置检测装置与反馈装置，而且位置检测装置安装在机床刀架或工作台等机床末端执行部件上，随时检测这些执行部件的实际位置。并根据指令位置与实际位置的偏差对机床运动进行控制，因此机床加工精度高，但结构复杂，成本高。

（3）半闭环控制数控机床

半闭环控制数控机床也具有位置检测装置，与闭环控制不同的是，它的检测装置安装在伺服电机上或丝杠的端部，通过检测伺服电机或丝杠的角位移间接计算出机床工作台等执行部件的实际位置值，然后与指令位置值进行比较，进行差值控制。这种机床调试比较方便，价格也较全闭环系统便宜，是目前应用最广、数量最大的一类数控机床。

4.按数控机床功能强弱分类

按功能强弱可将数控机床分为经济型数控机床、全功能数控机床和高档型数控机床。

（1）经济型数控机床

经济型数控机床多为开环控制，主要采用功能较弱、价格低廉的经济型数控装置，其机械结构与传统机床结构差异不大，刚度与精度均较低，脉冲当量一般在0.001～0.01 mm 范围内。

（2）全功能数控机床

全功能数控机床多为闭环或半闭环控制，主要采用功能完善、价格较高的数控装置，如日本的FANUC 系统和德国的SIEMENS 系统等，在机械结构设计上充分考虑了强度、刚度、抗振性、低速运动平稳性、精度、热稳定性和操作宜人等方面的要求，能实现高速、强力切削或高精度产品加工，又称普及型数控机床，脉冲当量一般在0.1～1.0 μm 范围内。

（3）高档型数控机床

高档型数控机床是指五轴以上联动控制、能加工复杂形状零件的数控机床，或者工序高度集中、具备高度柔性的数控机床，或者可进行超高速、精密、超精密甚至纳米级加工的数控机床，这类机床性能很好，但价格也很高，脉冲当量一般为0.1 μm，甚至更小。

5.按控制联动坐标轴数分类

按所能控制联动坐标轴数目的不同，数控机床主要分成二坐标、三坐标、四坐标和五坐标等数控机床。二坐标数控机床主要用于加工二维平面轮廓；三坐标数控机床主要用于加工三维立体轮廓；四坐标和五坐标数控机床主要用于加工空间复杂曲面或一些高精度、难加工的特殊型面。