功是机械制造行业中的次技术革命，使机械制造行业的发展进入了个新的阶段。从第台数控机床问世到现在的半个世纪中，数控技术的发展非常迅速，几乎所有品种的机床都实现了数控化。数控机床的应用领域也从航空工业部门渐渐扩大到汽车造船机床建筑等民用机械制造行业。此外，还出现了金属成型类数控机床如数控折弯机数控弯管机数控步冲机等特种加工数控机床如数控线切割机数控火焰切割机数控激光切割机床等其他还有数控绘图机数控三坐标测量机等。特别是相继出现的自动换刀数控机床直接数字控制系统自适应控制系统柔性制造系统计算机集成制造系统等，进步说明，数控机床已经成为组成现代机械制造生产系统，实现计算机辅助设计制造检测与生产管理等全部生产过程自动化的基本设备。数控机床的特点具有高度柔性在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造更换许多工具夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。加工精度高数控机床的加工精度，般可达到，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出个脉冲信号，则机床移动部件移动个脉冲当量般为，而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。加工质量稳定可靠加工同批零件，在同机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的致性好，质量稳定。生产率高数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。改善劳动条件数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入编辑装卸零件刀具准备加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床般是封闭式加工，即清洁，又安全。利于生产管理现代化数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具夹具可进行规范化现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。数控机床的控制原理和结构数控机床的控制原理数控机床是种高度自动化的机床，在加工工艺与加工表面形成方法上，与普通机床是基本相同的，最根本的不同在于实现自动化控制的原理与方法上。数控机床是用数字化的信息来实现自动控制的，将于加工零件有关的信息工件与刀具相对运动轨迹的尺寸参数进给执行部件的进给尺寸，切削加工的工艺参数主运动和进给运动的速度切削深度等，以及各种辅助操作主运动变速刀具更换冷却润滑液启停工件加紧松开等等加工信息用规定的文字数字和符号组成的代码，按定的格式编写成加工程序单，将加工程序通过控制介质输入到控制装置中，由数控装置经过分析处理后，发出各种与加工程序相对应的信号和指令控制机床进行自动加工。这数字控制的原理与过程通过下述数控机床的组成将得到更明确的说明。数控机床控制系统数控装置进给伺服系统主轴伺服系统机床强电控制系统。图数控机床电气控制系统组成图数控机床的结构控制介质数控机床工作时必须编制加工程序，而加工程序需存储在控制介质上，常用的控制介质有穿孔带磁带和磁盘等。输入装置输入装置的作用是将控制介质上的数控代码传递并存入数控系统内。输入装置根据控制介质的不同分为光电阅读机磁带机和软盘驱动器。数控装置数控装置是数控机床的中枢。数控装置从内部存储器中取出或接收输入装置送来的段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。驱动装置和检测装置驱动装置包括控制器含功率放大器和执行机构。执行机构大都采用直流或交流伺服电动机。驱动装度。复合化车削中心的出现，使刀架技术向复合化更高层次发展。带铣削功能的动力刀架，般采用普通刀架外加伺服主轴电机驱动动力刀具，刀盘采用刀盘，钻铣主轴最高转速可达，功率。近两年出现与轴轴联动带铣削头刀架，从而使机床达到五轴联动。轴行程可达到正负，轴上刀架可转度负度。新品刀架最新技术发展状况做为数控刀架国内较高技术的专业生产厂，烟台环球机床附件集团有限公司及时跟踪国外最新技术发展动态，在年北京发展会上成功推出高速换刀伺服刀架和采用模块设计带铣削功能动力刀架，填补国内空白。伺服刀架向高速化迈进其特点是以伺服电机进行分度，液压控制松开刹紧三联齿盘定位可双向，回转和任意刀位就进选刀，适应与各种数控系统连接，转位时间可调，度最快转位时间，中心高，重复定位精度正负分，伺服电机功率。工作原理系统发出指令夹紧电磁阀失电，松开电磁阀通电齿盘松开确认旋转方向刀架旋转分度到达目标工位并发信号给系统夹紧电磁阀通电，松开电磁阀失电齿盘锁紧精定位确定锁紧信号系统确认工件切削。刀盘可采用刀盘和槽式刀盘。制约因素伺服电机及驱动模块需进口，价位高，较难实现商品化。动力刀架向复合化方向发展。采用模块化设计。分为换刀模块和伺服主轴电机驱动动力两个模块，换刀模块用，动力模块伺服电机侧置，采用大齿圆传动，动力刀具在工作位置由电磁铁控制啮合，动力刀具最高转速，输入扭矩，中心高，重复定位精度正负分，可实现双向旋转就近换刀。工作原理换刀动作结束如需动力刀具工作动力电磁通电离合器啮合到位检测动力刀具工作至结束动力电磁断电离合器脱离工作结束。刀盘采用刀盘刀夹采用德国标准，动力刀夹有径向轴向偏置等形式以满足不同的加工要求。第二章回转刀架的结构设计回转刀架总体方案选择刀架结构选择经济型数控车床方刀架是在普通车床四方刀架的基础上发展的种自动换刀装置，其功能和普通四方刀架样，有四个刀位，能装夹四把不同功能的刀具，方刀架回转度时，刀具交换个到位，但方刀架的回转和刀位号的选择是由加工程序指令控制。换刀时方刀架的动作顺序是刀架抬起刀架转位刀架定位和夹紧刀架。为完成上述动作要求，要有相应的机构来实现，下面就以型刀架为例说明其具体结构，如图所示。刀架原理简介该装配图为螺旋升降式四方回转刀架，其工作原理见图图数控车床四工位刀架结构直流伺服电动机联轴器蜗杆轴蜗轮丝杠刀架底座粗定位盘刀架体球头销转为套电刷座发信号螺母电刷粗定位图所示为经济型数控机床常用方刀架结构，该刀架可以安装四把不同的刀具转位信号有加工程序指定。其工作过程为刀架抬起刀架转位刀架定位夹紧刀架。刀架抬起当数控装置发出换刀指令后，电动机启动正常，通过套筒连轴器使蜗杆轴转动，从而带动蜗轮丝杠转动。刀架体的内孔加工有螺纹，与蜗轮丝杠旋合，蜗轮与丝杠为整体结构。蜗轮丝杠内孔与刀架中心轴式间隙配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，蜗轮丝杠绕中心轴旋转。当蜗轮开始转动时，由于刀架底座和刀架体上的端面齿处在啮合状态，且蜗轮丝杠轴向固定，因此刀架体抬起。刀架转位当刀架体抬至定距离后，刀架底座和刀架体的端面齿脱开，转位套用销钉与蜗轮丝杠联接，随蜗轮丝杠同转动，当端面齿完全脱开时转位套正好转过如图所示，球头销在弹簧力的作用下进入转位套的槽中，带动刀架体转位。刀架定位刀架体转动时带着电刷座转动，当转到程序指定的刀号时，粗定位销在弹簧力的作用下进入粗定位盘的槽中进行粗定位，同时电刷接触导体使电动机翻转。由于粗定位槽的限制，刀架体不能转动，使其在该位置垂直落下，刀架体和刀架底座上的端面齿啮合实现精确定位。夹紧刀架电动机继续反转，此时蜗轮停止转动，涡杆轴自身转动，当两端面齿增加到定夹紧力时，电动机停止转动。译码装置由发信体组成，电刷负责发信号，电刷负责位置判断当刀架定位出现过位或不到位时，可松开螺母，调好发信体与电刷的相对位置。回转刀架电气控制装置电气控制系统的基本功能电气控制在机电体化技术中起主导作用，其实质就是种自动控制系统其基本功能有如下特点良好的人机交互功能机电设备的电气控制系统基本上都具有输入指令，显示工作状态的人机界面，复杂的控制系统还具有程序调用编辑调试等功能，以便于操作者方便快捷灵活的控制机电设备，按设计意图让机电设备发挥更大作用。因此，好的机电控制系统都应具备方便，简洁亲和的人机界面。完善的借口功能机电设备的电气部件主要由被控制对象的传感器和执行机构组成，接口包括机械和电气的物理连接。接口按功能可分为主要完成信息连接，传递的通信接口和完成信息处理的智能接口，按信号的性质分为数字量接口和模拟量接口，按通信方式分为串行接口和并行接口。控制系统必须提供足够的接口，以满足被控机电设备的运动部件，检测部件与系统的连接要求。实行的信息检测转换及控制功能。对控制软件的支持功能等。刀架电气控制系统电动刀架为四工位，每个刀位对应个刀位到位信号，当刀架运动经过工位时，发出相应的控制信号，使得电机反转，对销反靠，双端齿精定位，螺纹升降夹紧，电机运动停止。数控刀架转到工位时，由安装在刀架内部的霍尔传感器检测刀架到位信号，刀架信号输出端由高电平转到低电平，由信号采集电路对这瞬时信号进行采集和保持，输出相对应的工位信号高电平信号，相应的中间继电器线圈得电工作，使得刀架反转夹紧。数控机床刀架是由机床来进行控制，对于普通的四工位刀架来说，控制比较简单，般用于普通的车床。我们分析车床刀架的控制原理其实就是指刀架的整个换刀过程，刀架的换刀过程其实是通过对控制刀架的所有信号进行逻辑处理及计算。实现刀架的顺序控制。另外为了保证换刀能够正确进行，系统般还要设置些相应的系统参数来对换刀过程进行调整。下面我们分析控制下的换刀过程。在分析之前，我们首先了解刀架控制的电气部分。刀架电气控制部分如图所示。图中的是刀架控制的强电部分，主要是控制刀架电机的正转和反转，来控制刀架的正转和反转图是刀架控制的交流控制回路，主要是控制两个交流接触器的导通和关闭来实现中的强电控制图部分是刀架控制的继电器控制回路及的输入及输出回路，整个过程的控制最终是由这个模块来完成的。图强电电路图接触器电路图的输入输出图中各元器件的名称序号字母名称电动机接地线也就是零细线空气开关交流接触器支流继电器阻容吸收装置计算机可编程控制器指示灯微动开关图中各器件的作用如下序号名称含义刀架电动机刀架电动机带过载保护的电源空开线圈刀架电动机正反转控制交流接触器由急停控制的中间继电器刀架电动机正反转控制中间继电器刀位检测霍尔元件开关控制刀架系统单相灭弧器阻容吸收装置起到过载保护作用常闭对刀架正反转起到互锁作用常开对刀架正反转起到起到自保作用接地线自动刀架控制涉及到的信号如下输入信刀到位信号输入输出信号刀架正转继电器控制输出刀架反转继电器控制输出。第三章霍尔元件霍尔元件的工作原理所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体半导体中的载