第二节 数控机床的分类

资产评估师《机电设备》考点：数控机床的分类资产评估师《机电设备》考点：数控机床的分类导语：数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。

我们一起来看看相关内容吧。

数控机床的分类(一)按照能够控制刀具与工件间相对运动的轨迹分类1.点位控制(或位置控制)数控机床。

只能控制工作台(或刀具)从一个位置(点)精确地移动到另一个位置(点)，在移动过程中不进行加工，各个运动轴可以同时移动，也可以依次移动。

数控镗床、钻床、冲床。

2.轮廓控制数控机床。

能够同时对两个或两个以上的坐标轴进行连续控制，不仅控制轮廓的起点和终点，而且还要控制轨迹上每一点的速度和位置，因而能够加工曲线(或曲面)。

属于这类数控机床的有数控车床、铣床、磨床、电加工机床和加工中心等。

(二)按照伺服驱动系统的控制方式分类自动控制有闭环控制和开环控制两种基本控制方式。

1.闭环控制数控机床。

这类数控机床带有位置检测反馈装置。

位置检测装置安装要机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置，并与CNC装置的指令位置进行比较，用差值进行控制。

闭环控制数控机床由于能够减小乃至于消除由于传动部件制造、装配所带来的误差，因而加工精度高。

缺点：装配、调试难度大。

2.半闭环控制数控机床。

将检测元件安装在电动机的端头或丝杠的端头，则为半闭环控制数控机床。

由于半闭环的环路内不包括丝杠、螺母副及工作台，所以可以获得比较稳定的控制特性。

其控制精度虽不如闭环控制数控机床那样高，但调试比较方便，因而广泛采用。

3.开环控制数控机床。

这类数控机床不带位置检测反馈装置。

CNC装置输出的指令脉冲经驱动电路的功率放大，驱动步进电动机转动，再经传动机构带动工作台移动。

开环控制的'数控机床工作比较稳定，反应快，调试方便，维修简单，但控制精度和速度都比较低，这类数控机床多为经济型。

数控机床的分类目前，数控机床品种齐全，规格繁多，可从不同角度和按照多种原则进行分类。

一、按工艺用途分类（1）金属切削类数控机床。

这类机床和传统的通用机床品种一样，有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床以及加工中心等。

加工中心是带有自动换刀装置，在一次装卡后可以进行多种工序加工的数控机床。

（2）金属成型类数控机床。

如数控折弯机、数控弯管机、数控回转头压力机等。

（3）数控特种加工及其他类型数控机床。

如数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光切割机床、数控火焰切割机床等。

二、按控制运动的方式分类（1）点位控制数控机床。

点位控制（P o s i t i o n i n g C o n t r o l）又称点到点控制（P o i n t t o P o i n t C o n t r o l）。

这类数控机床的数控装置只要求精确地控制一个坐标点到另一坐标点的定位精度，见图1-7，而不管一点到另一点是按照什么轨迹运动。

在移动过程中不进行任何加工。

为了精确定位和提高生产率，首先系统高速运行，然后进行1级~3级减速，使之慢速趋近定位点，减小定位误差。

这类数控机床主要有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲剪床和数控测量机等。

使用数控钻镗加工零件可以省去钻模、镗模等工装，又能保证加工精度。

(2）直线控制数控机床.直线切削控制（S t r a i g h t C u t C o n t r o l）又称平行切削控制（P a r a l k l C u t C o n t r o l）。

这类数控机床不仅要求具有准确的定位功能，而且还要保证从一点到另一点之间移动的轨迹是一条直线。

其路线和移动速度是可以控制的。

对于不同的刀具和工件，可以选择不同的切削用量。

这一类数控机床包括：数控车床、数控镗铣床、加工中心等，如图1-8所示。

（3）轮廓控制数控机床.轮廓控制（C o n t o u r i n g C o n t r o l）又称为连续轨迹控制（C o n t i n u-O U S P a t h C o n t r o l）。

数控机床的分类一、按掌握系统的特点分1、点位掌握数控机床：它只要求掌握工具从一点到另一点的精确定位。

留意：定位过程是不加工的。

2、直线掌握系统：除以上外，还有保证运动中的轨迹是一条平行于坐标轴或45度斜线，在定位过程中对工件进行切削加工。

3、连续掌握系统：又称为轮廓掌握系统。

它能对两个或两个以上坐标方向的位移量和速度进行严格的不间断的掌握。

具有直线、圆弧、或高次曲线插补的力量。

二、按伺服机构的掌握方式分类1、开环掌握系统：它没有位置检测元件。

2、闭环掌握系统：它具有位置检测元件。

3、半闭环掌握系统：它对数控设备的执行部件的实际位移量不作直接检测。

三、按使用专用计算机还是通用计算机分类硬件数控（NC）和软件数控（CNC）四、按工艺用途分类金属切削类数控机床、金属成型类数控机床、金属特种加工机及其它类型数控设备五、根据功能水平分类高、中、低档（经济型）三类。

数控机床水平的凹凸由主要技术参数、功能指标和关键部件的功能水平来打算。

以下这些方面是评价数控机床档次的参考条件：辨别率和进给速度：辨别率为0.01mm ，进给速度为8 – 15 m / min 的为低档；辨别率为0.001mm ，进给速度为15 – 24 m / min 的为中档；辨别率为0.0001mm ，进给速度为15 – 100 m / min 的为高档；多坐标联动功能：低档最多是2- 3轴，中高档为3 – 5轴以上。

显示功能：低档是简洁的数码管或简洁的CRT显示，中档有齐全的CRT显示，不仅有符号，而且有图形，人机对话，自诊断功能。

高档的还有三维图形显示。

通讯功能：低档无，中档有RS232接口，高档还有联网功能。

主CPU ：8位是低档，高档已由16位进展到32位、64位。

进给伺服水平以及PC功能：步进电机、直流伺服、沟通伺服分别表示低、中、高档。

低档无内装PC，而一般高档有PC。

数控机床可以根据不同的方法进行分类，常用的有按数控机床工艺用途分类、按数控机床运动轨迹分类、按进给伺服系统控制方式分类、按控制的坐标轴数分类和按数控系统的功能水平分类等。

按数控机床工艺用途分类按数控机床工艺用途，可把数控机床分为如表1-1所示的十大类，一般常用的有数控车床、数控铣床和加工中心三类。

表1-1 按数控机床工艺用途分类按数控机床运动轨迹分类数控机床运动轨迹主要有点位控制运动、直线控制运动和轮廓控制运动三种形式，如图1-1所示。

1点位控制的数控机床点位控制方式就是刀具与工件相对运动时，只控制从一点运动到另一点的准确性，而不考虑两点之间的运动路径和方向。

即在刀具相对工件的移动过程中，不进行切削加工。

这种控制方式多应用于数控钻床、数控冲床、数控坐标镗床和数控点焊机等。

2直线控制的数控机床直线控制数控机床的特点是不仅要控制从起点到终点的准确定位，而且保证在两点之间的运动轨迹是一条平行机床坐标轴的直线，或两轴同时移动形成的45°的斜线。

直线控制数控机床虽然比点位控制数控机床的工艺范围广，但在实用中仍受到很大的限制。

这类数控机床主要有经济型数控车床、数控镗铣床和加工中心等。

3轮廓控制的数控机床轮廓控制运动也称为连续控制运动，指刀具或工作台按工件的轮廓轨迹运动，运动轨迹为任意方向的直线、圆弧、抛物线或其它函数关系的曲线。

采用这种控制方式的数控机床有数控车床、数控铣床、加工中心等。

〔a〕点位控制加工〔b〕直线控制加工〔c〕轮廓控制加工图1-1 数控机床运动轨迹示意图按进给伺服系统控制方式分类按进给伺服系统控制方式，数控机床可分为开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。

1开环控制系统这种控制系统采用步进电动机，无位置测量元件，输入数据经过数控系统运算，输出指令脉冲控制步进电动机工作，如图1-2所示。

这种控制方式对执行机构不检测，无反应控制信号，因此称为开环控制系统。

开环控制系统的设备本钱低，调试简单，但控制精度低，工作速度受到步进电动机的限制，被广泛应用于经济型数控机床上。

简述数控机床的种类一、引言数控机床是现代制造业中不可或缺的重要设备，它以计算机技术为基础，通过对工件进行加工控制来实现高精度、高效率的生产。

本文将结合实际情况，对数控机床的种类进行全面详细的介绍。

二、按照加工方式分类1.车床类数控机床车床类数控机床主要用于加工圆柱形或圆锥形零件，包括普通车床、立式车床、卧式车床等。

其特点是能够完成各种复杂的轴向和径向加工任务，如外圆、内圆、端面等。

2.铣床类数控机床铣床类数控机床主要用于平面和曲面零件的加工，包括立式铣床、卧式铣床等。

其特点是能够完成各种平面和曲线轮廓的切割任务，如直线、弧线、螺旋线等。

3.钻攻类数控机床钻攻类数控机床主要用于孔加工和螺纹加工，包括普通钻攻机、立式钻攻机等。

其特点是能够完成各种孔径和螺纹的加工任务，如直孔、盲孔、螺纹孔等。

4.磨床类数控机床磨床类数控机床主要用于高精度零件的加工，包括平面磨床、外圆磨床、内圆磨床等。

其特点是能够完成各种高精度的平面和曲面加工任务，如平面、球面、棱柱等。

三、按照控制系统分类1.伺服控制数控机床伺服控制数控机床采用伺服电机作为执行元件，通过编码器反馈信号来实现位置闭环控制。

其特点是具有高速度、高精度和高可靠性，适用于各种复杂的加工任务。

2.步进控制数控机床步进控制数控机床采用步进电机作为执行元件，通过开关量信号来实现位置开环控制。

其特点是结构简单、成本低廉，适用于一些简单的加工任务。

3.PLC（可编程逻辑控制器）数控机床PLC数控机床采用PLC作为核心控制器，通过编程来实现各种复杂的加工任务。

其特点是具有灵活性和可扩展性，能够满足各种不同的加工需求。

四、按照结构形式分类1.立式数控机床立式数控机床的主轴垂直于工作台面，适用于一些高精度、高刚性的加工任务。

其特点是结构紧凑、占地面积小，适用于车间空间较小的情况。

2.卧式数控机床卧式数控机床的主轴水平放置于工作台面上方，适用于一些大型零件和重型零件的加工任务。

1.4 数控机床的分类（1.4节 9~14页）这节重点是学习和掌握通用数控机床的四大分类及特点。

1.41 按工艺用途分类1、金属切削类数控机床：分别有数控车床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。

这些机床的动作与运动都是数字化控制，具有较高的生产率和自动化程度，特别是加工中心，它是一种带有自动换刀装置，能进行铣、钻、镗削加工的复合型数控机床。

加工中心又分为车削中心、磨削中心等。

还实现了在加工中心上增加交换工作台以及采用主轴或工作台进行立、卧转换的五面体加工中心。

2、金属成形类及特种加工类数控机床：它是指金属切削类以外的数控机床。

数控弯管机、数控线切割机床、数控电火花成形机床等等都是这一类数控机床。

1.42 按运动方式分类1、定位控制数控机床：它是指能控制刀具相对于工件的精确定位控制系统,而在相对运动的过程中不能进行任何加工。

通过采用分级或连续降速，低速趋近目标点，来减少运动部件的惯性过冲而引起的定位误差。

2、直线运动控制数控机床:它是指控制机床工作台或刀具以要求的进给速度，沿平行于某一坐标轴或两轴的方向进行直线或斜线移动和切削加工的机床。

这类数控机床要要求具有准确的定位功能和控制位移的速度，而且也要偶刀具半径和长度的补偿功能以及主轴转速控制的功能。

现代组合机床也算是一种直线运动控制数控机床。

3、轮廓控制的数控机床:它是指能实现两轴或两轴以上的联动加工，而且对各坐标的位移和速度进行严格的不间断控制，具有这种控制功能的数控机床。

现代数控机床大多数有两坐标或以上联动控制、刀具半径和长度补偿等等功能。

按联动轴数也可分两轴联动、两轴半、三轴、四轴、五轴联动等。

随着制造技术的发展，多坐标联动控制也越来普遍。

1.43 按控制方式分类1、开环控制系统：它是指没有位置检测反馈装置的控制方式。

特点是结构简单、价格低廉，但难以实现运动部件的快速控制。

广泛应用于步进电机低扭矩、高精度、速度中等的小型设备德驱动控制中，特别在微电子生产设备中。

数控机床的分类数控机床的品种规格很多，分类方法也各不相同.一般可根据功能和结构，按下面四种原则进行分类.1、按机床运动的控制执进分类(1)点位控制数控机床。

点位控制数控机床只要求控制机床的移动部件从一点移动到另一点的准确定位，对于点与点之间的运动轨迹的要求并不严格，在移动过程中不进行加工，各坐标轴之间的运动是不相关的。

为了实现既快又精确的定位，两点间位移的移动一般先快速移动，然后慢速趋近定位点，从而保证定位精度.如图3.6所示为点位控制的加工轨迹。

具有点位控制功能的机床主要有数控钻床、数控惶床和数控冲床等.(2)直线控制数控机床。

直线控制数控机床也称为平行控制数控机床，其特点是除了控制点一与点之间的准确定位外.还要控制两相关点之间的移动速度和移动轨迹，但其运动路线只是与机床坐标轴平行移动，也就是说同时控制的坐标轴只有一个，在移位的过程中刀具能以指定的进给速度进行切削.其有直线控制功能的机床主要有数控车床、数控铣床和数控磨床等。

(3)轮廓控制数控机床。

轮廓控制数控机床也称连续控制数控机床，其控制特点是能够对两个或两个以上的运动坐标方向的位移和速度同时进行控制.为了满足刀具沿工件轮廓的相对运动轨迹符合工件加工轮廓的要求，必须将各坐标方向运动的位移控制和速度控制按照规定的比例关系精确地协调起来。

因此，在这类控制方式中.就要求数控装置具有插补运算功能，通过数控系统内插补运算器的处理，把直线或圆弧的形状描述出来，也就是一边计算，一边根据计算结果向各坐标轴控制器分配脉冲量，从而控制各坐标轴的联动位移量与要求的轮廓相符合.在运动过程中刀具对工件表面连续进行切削，可以进行各种直线、圆弧、曲线的加工。

轮廓控制的加工轨迹如图3.7所示。

这类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机床和加工中心等，其相应的数控装置称为轮廓控制数控系统。

根据它所控制的联动坐标轴数不同，又可以分为下面儿种形式。

1)二轴联动。

它主要用于数控车床加工旋转曲面或数控铣床加工曲线柱面。

数控机床常见的五种分类第一种按用途分类1.金属切削类数控机床金属切削类数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、数控磨床、数控插齿机、数控镗铣床、数控凸轮磨床、数控磨刀机、数控曲面磨床等。

磨削中心、加工中心（MC）是带有力库和自动换刀装置的数控机床，如加工中心数控磨床等。

2.金属成形类数控机床金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控液压成形机和数控压力机等。

3.数控特种加工机床数控特种加工机床有数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控电脉冲机床、数控激光加工机床等。

4.其他类型的数控机床如水射流切割机、鞋样切割机、雕刻机、数控三坐标测量机等。

第二种按运动方式分类1.点位控制数控机床如图3-1所示，点位控制数控机床的特点是数控装置只控制刀具或工作台从某一加工位置移到另一个加工位置的精确坐标位置，然后进行定点加工。

在移动和定位过程中对于轨迹不进行严格控制，且不进行任何切削加工。

机床数控系统只需控制行程终点的坐标值，不管运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动不需任何联系。

为了尽可能地减少移动部件的运动时间，并提高定位精度，移动部件首先快速移动，到接近终点坐标时降速，准确移动到终点定位。

这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机以及数控弯管机等。

其相应的数控装置称之为点位数控装置，点位数控装置的控制系统比较简单。

2.直线控制数控机床如图3-1所示，直线控制数控机床的特点是，机床移动部件不仅要实现由一个位置到另一个位置的精确移动定位，而且能够在移动中以给定的进给速度实现平行坐标轴方向的直线切削加工运动。

直线控制数控机床虽然扩大了点位控制数控机床工艺范围，但它的应用仍然受到了很大的限制。

这类数控机床主要有简易数控车床、数控镗铣床和数控磨床等，相应的数控装置称之为直线数控装置。

图3-1点位控制数控机床3.轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床又称为连续控制数控机床或轨迹控制数控机床。

数控机床的分类及结构原理1、按加工工艺方法分类（1）金属切削类数控机床与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。

尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在着很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。

在普通数控机床上加装一个刀库和换刀装置就成为加工中心。

加工中心进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。

例如，铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的4面甚至5面进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。

加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。

（2）成型加工类数控机床常见的成型加工主要应用于金属板材加工，这一类数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。

（3）特种加工类数控机床除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。

（4）其他机械设备近年来，其他机械设备中也大量采用了数控技术，如：数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。

2、按驱动装置的特点分类（1）开环控制数控机床无位置反馈装置的数控机床称为开环控制数控机床。

使用步进电动机（包括电液脉冲电动机）作为伺服执行元件，是其最明显的特点。

在开环控制数控机床中，数控装置输出的脉冲，经过步进驱动器的环形分配器或脉冲分配软件的处理，并通过驱动电路进行功率放后，控制步进电动机的角位移。

步进电动机再经过减速装置（或直接连接）带动丝杠旋转，通过丝杠将角位移转换为移动部件的直线位移。

因此，控制步进电动机的转角与转速，就可以间接控制移动部件的移动速度与位移量。

数控机床的分类
数控机床通常指的是使用数控装置的机床，它们可以根据不同的分类方式分为不同的种类，大致可以分为以下几类。

按照加工方式分类
1.钻床数控机床：主要用于钻孔和点焊等工艺。

2.铣床数控机床：主要用于金属、塑料、木材等材料的切削加工。

3.车床数控机床：主要用于旋转体的加工。

4.磨床数控机床：主要用于精密零件的磨削加工。

5.喷水切割机床：主要用于各种材料的切割、雕刻和加工。

按照传动方式分类
1.直线导轨数控机床：采用直线导轨对机床进行控制和运转的方式。

2.滑块导轨数控机床：采用滑块导轨对机床进行控制和运转的方式。

3.滚珠丝杠数控机床：主要用于高速、高精度、高负荷的工作模式。

按照控制方式分类
1.开放式数控机床：开放式数控机床可通过编程控制其工作模式，灵活
性高。

2.封闭式数控机床：封闭式数控机床一般是由专业的技术人员进行编程
和操作，安全性高。

按照加工精度分类
1.通用数控机床：主要用于大批量生产、加工效率高，适用于一般精度
要求的加工。

2.高精度数控机床：主要用于加工高精度要求的零件和工件。

按照控制器类型分类
1.FANUC数控机床：由日本FANUC公司生产的数控机床。

2.西门子数控机床：由德国西门子公司生产的数控机床。

3.三菱数控机床：由日本三菱公司生产的数控机床。

4.GSK数控机床：由国产公司GSK生产的数控机床。

总之，数控机床的分类是一件复杂而又多样的事情。

随着技术的不断发展，各种新型数控机床不断涌现，未来数控机床创新将会是一个永不停息，不断迭代更新的过程。

数控机床的分类数控机床的品种规格很多，分类方法也各不相同.一般可根据功能和结构，按下面四种原则进行分类.1、按机床运动的控制执进分类(1)点位控制数控机床。

点位控制数控机床只要求控制机床的移动部件从一点移动到另一点的准确定位，对于点与点之间的运动轨迹的要求并不严格，在移动过程中不进行加工，各坐标轴之间的运动是不相关的。

为了实现既快又精确的定位，两点间位移的移动一般先快速移动，然后慢速趋近定位点，从而保证定位精度.如图3.6所示为点位控制的加工轨迹。

具有点位控制功能的机床主要有数控钻床、数控惶床和数控冲床等.(2)直线控制数控机床。

直线控制数控机床也称为平行控制数控机床，其特点是除了控制点一与点之间的准确定位外.还要控制两相关点之间的移动速度和移动轨迹，但其运动路线只是与机床坐标轴平行移动，也就是说同时控制的坐标轴只有一个，在移位的过程中刀具能以指定的进给速度进行切削.其有直线控制功能的机床主要有数控车床、数控铣床和数控磨床等。

(3)轮廓控制数控机床。

轮廓控制数控机床也称连续控制数控机床，其控制特点是能够对两个或两个以上的运动坐标方向的位移和速度同时进行控制.为了满足刀具沿工件轮廓的相对运动轨迹符合工件加工轮廓的要求，必须将各坐标方向运动的位移控制和速度控制按照规定的比例关系精确地协调起来。

因此，在这类控制方式中.就要求数控装置具有插补运算功能，通过数控系统内插补运算器的处理，把直线或圆弧的形状描述出来，也就是一边计算，一边根据计算结果向各坐标轴控制器分配脉冲量，从而控制各坐标轴的联动位移量与要求的轮廓相符合.在运动过程中刀具对工件表面连续进行切削，可以进行各种直线、圆弧、曲线的加工。

轮廓控制的加工轨迹如图3.7所示。

这类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机床和加工中心等，其相应的数控装置称为轮廓控制数控系统。

根据它所控制的联动坐标轴数不同，又可以分为下面儿种形式。

1)二轴联动。

它主要用于数控车床加工旋转曲面或数控铣床加工曲线柱面。