项目6 数控机床

项目6数控机床教学目标1）了解数控机床的产生和发展情况，了解机床数控技术的相关概念。2）掌握数控机床的典型机械结构。3）了解数控机床的各种类
型及加工方法4）理解数控机床的组成、分类和主要功能。5）认识数控机床典型部件，会编制简单程序。任务描述什么是数控机床？数控机床有何
种类型、用途及加工方法？数控机床的机械结构、组成和特点？相关知识自从1952年美国第一台数控机床问世至今已经历了半个多世纪，现在数
控设备已包括车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专用加工设备，形成了庞大的数控制造设备家族，每年全世界数控设备的产量有1
5万～25万台，产值达数百亿美元。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，
代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。相关知识一、数控机床的基本组成及其工作原理二、机床中有关数控的基本概
念三、数控机床的特点与分类四、数控机床的规格与性能指标五、数控机床的典型机械结构一、数控机床的基本组成及其工作原理1、数控机床的产
生原因—社会生产发展（军备竞赛的产物）目的—解决单件、中小批量精密复杂零件的加工问题1952年,为解决飞机发动机叶片的仿形加工
问题，美国帕森斯公司（Parsons，Co.）与麻省理工学院伺服机构实验室合作研制成功电子管控制的第一台三坐标联动的铣床；从此开创
了数控加工时代。由于数控机床在制造领域的特殊地位和贡献，“数控”成了机床控制系统的专用概念。第一台数控机床1952年的第一代—
—电子管数控机床第一阶段：数控（NC）阶段（1952年～1970年）1959年的第二代——晶体管数控机床1965年的第三代——集成
电路数控机床1970年的第四代——小型计算机数控机床第二阶段：计算机数控（CNC）阶段（1970年～现在）1974年的第五代——微
型计算机数控系统1970年，通用小型计算机已出现并投入成批生产，人们将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入计算机数控（CNC
）阶段。1990年的第六代——基于PC的数控机床数控机床的发展用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，这就是硬件
连接数控，简称数控（NC）。部分数控机床数控加工零件成品数控铣、加工中心加工的产品视频.WMV视频放影2、数控机床的基本组成图
6-2数控机床的组成及框图1）控制介质控制介质：人与机床之间建立某种联系的中间媒介物称为控制介质，也称为信息载体。它存放了零
件的加工信息。（1）穿孔纸带（过时、淘汰）；（2）盒式磁带（过时、淘汰）；（3）软盘、磁盘、U盘；（4）通信。2）数控(CN
C)装置（指挥中心）------数控机床的核心作用根据输入的零件程序和操作指令进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入/输出
处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件（伺服单元、驱动装置和PLC等），从而加工出需要的零件。数控装置是数控机床的运算和控
制系统，一般由输入接口、存储器、控制器、运算器和输出接口等成。国内的主要数控系统广州数控华中数控沈阳蓝天北京凯恩帝大森？^_^世界
著名的数控系统及机床厂家3）伺服系统（能源中心）作用它把来自CNC装置的微弱指令信号调解、转换、放大后驱动伺服电动机，通过执行
部件驱动机床运动，使工作台精确定位或使刀具与工件按规定的轨迹作相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。数控机床功能的强弱主要取决与
数控装置。数控机床性能的好坏主要取决与伺服驱动系统。4）辅助装置主要包括自动换刀装置ATC、自动交换工作台机构APC、工件夹紧松
开机构、回转工作台、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。主轴立柱控制面板刀库工作台床身5）机床本体作
用用于完成各种切削加工的机械部分数控机床的主体结构上具有如下特点：（1）由于大多数数控机床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，因
此，数控机床的机械传动结构得到了简化，传动链较短。（2）为了适应数控机床连续地自动化加工，数控机床机械结构具有较高的动态刚度、阻
尼精度及耐磨性，热变形较小。（3）更多地采用高效传动部件，如滚珠丝杠副、直线滚动导轨等。3、数控机床的工作原理图6-3数控加工
的过程二、机床中有关数控的基本概念在加工设备中广泛的数字控制（数控）技术，是一种采用计算机对机械加工过程中各种控制信息进行数字化运
算、处理，并通过驱动单元对机械执行件进行自动化控制的技术。现在已有大量机械设备采用了数控技术，其中应用面最广的就是数控加工设备（即
数控机床）。下面介绍机床中的数字控制及数控技术、数控系统、计算机数控（CNC）系统、开放式CNC系统和数控机床几个概念的定义。1、
数字控制（数控）及数控技术一般意义上的数字控制是指用数字化信息对过程进行控制，是相对模拟控制而言的。机床中的数字控制专指用数字化信
号对机床的工作过程进行的可编程自动控制，简称为数控NC（NumericalControl）。这种用数字化信息进行自动控制的技术就
称为数控技术（NumericalControlTechnology）。2、数控系统数控系统是数控技术相关功能的软、硬件的有机集
成系统，它能自动阅读输入载体上事先给定的程序，并将其译码，从而使机床按指令运动并加工零件。在其发展过程中有硬件数控系统和计算机数控
系统两类。3、计算机数控系统计算机数控系统CNC是以计算机为核心的数控系统，由装有数控系统的专用计算机、输入/输出设备、可编程序控
制器PLC、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等部分组成，习惯上又称为CNC系统。4、开放式CNC系统IEEE（国际电气电子工程师协会
）对开放式数控系统的定义是：一个开放式CNC系统,应保证使开发的应用软件能在不同厂商提供的不同的软件、硬件平台上运行，且能与其它应
用软件系统协调工作。5、数控机床数控机床是指应用数控技术对其加工过程进行自动控制的机床。国际信息处理联盟第五技术委员会对数控机床作
了如下定义：数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能逻辑地处理具有特定代码或其他符号编码指令规定的程序。6、柔性制造单元FM
C一台数控机床或加工中心装上自动装卸工件的装置，即可构成柔性制造单元。FMC的结构形式主要有托盘搬运式和机器人搬运式两大类。FMC
投资小，见效快，既可单独长时间用少量人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中运行。所以近几十年来，得到快速发展广泛应用
。7、柔性制造系统FMS由中央计算机控制的一组数控机床组成的自动化制造系统。它能随机地加工一组具有不同加工顺序及加工循环的工件，实
行自动运送材料及计算机控制。尽管FMS的规模差异很大，但都必须包含3个基本部分：加工系统、传输系统和控制系统，其区别仅在于各个子系
统的功能和规模。8、计算机集成制造系统CIMS是在柔性制造技术、计算机技术、信息技术、自动化和现代管理科学的基础上将制造工厂的全部
生产、经营活动所需的各种分布的自动化子系统，通过新的生产管理模式、工艺理论和计算机网络有机地集成起来；以获得适用于多品种、中小批量
生产的高效益、高柔性和高质量的智能制造系统。CIMS包括制造工厂的生产、经营的全部活动，具有经营管理、工程设计和加工制造等主要功能
。需牢记的几个常用名词：NC：数控CNC：计算机数控FMC：柔性制造单元FMS：柔性制造系统CIMS：计算机集成制造系统
三、数控机床的特点与分类数控机床与其它机床的比较指标通用机床专用机床数控机床劳动强度高较低低工时多较多少生产周期长较长短加工精度
低较高高1、数控机床的特点（1）可以加工复杂型面工件（2）自动化程度高，劳动强度低（3）柔性高，适应性强（4）生产效率高（5）加工
精度高，质量稳定（6）有利于生产管理的现代化（7）数控机床价格高，维修较难2、数控机床的分类数控机床的种类很多，从不同角度对其
进行考查，就有不同的分类方法，通常有以下几种不同的分类方法：1）按工艺用途分类（1）切削加工类即具有切削加工功能的数控机床，如数控
镗铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床、柔性制造单元（FMC）等，如图6-4所示。图6-4切削加工类数控机床（
2）成型加工类是指采用物理方法改变工件形状功能的数控机床，如数控折弯机、数控冲剪机、数控弯管机、数控压力机及数控旋压机等，如图6
-5所示。这类机床起步晚，但目前发展很快。图6-5成型加工类数控机床（3）特种加工类是指具有特种加工功能的数控机床，如数控线切
割机、数控电火花加工机、数控激光与火焰切割机等，如图6-6所示。图6-6特种加工类数控机床（4）其它类型是指一些数控设备，如数控装
配机、数控测量机、机器人等，如图6-7所示。（a）三坐标测量仪（b）仿人机器人c）码垛机器人图6-7其他类型数控机床2）
按控制运动的方式分类（1）点位控制数控机床仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行
任何加工。适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。（2）直线控制机床这类数控机床不仅要控制机床刀具从一点移动到另一点，
而且要沿直线轨迹（一般与某一坐标轴平行或成45°角）以一定速度移动，移动过程中可进行切削加工，加工示例如图所示。适用范围：数控车床
、数控铣床等。（3）轮廓控制机床轮廓控制数控机床能够控制机床刀具或工件沿直线、圆弧或抛物线等曲线轨迹移动，移动过程中可进行切削加工
，移动速度根据工艺要求由编程确定，可实现曲线或者曲面轮廓加工，加工示例如图所示。适用范围：数控车床、数控铣床、数控加工中心等。3
）按进给伺服系统不同分类按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量装置可分为开环数控系统和闭环数控系统，在闭环数控系统中根据位置测量装
置安装的位置又可分为全闭环和半闭环两种。（1）开环控制数控机床图6-9开环进给伺服系统框图没有位置测量装置，信号流是单向的（数
控装置→进给系统），故系统稳定性好。无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。
一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动
力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。（2）闭环控制数控机床图6-10闭环进给伺服系统框图闭环数控系统的位置采样
点如图所示，直接检测运动部件的实际位置，精度高。闭环环路内包括机械传动环节多，易导致系统不稳定闭环数控系统复杂、调试较难、成本高
。（3）半闭环控制数控机床图6-11半闭环进给伺服系统框图半闭环数控系统的位置采样点是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采
样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的
稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。由于丝杠的螺距误差和反向间隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类
误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。4）按数
控系统功能水平分类按数控系统功能水平可分为低、中、高三档：进给当量和进给速度、伺服进给系统、主CPU等比较表6-1数控系统不同
档次的功能及指标表功能低档中档高档分辨率（μm）1010.1进给速度（m/min）8～1515～2415～100伺服类型开环半闭环
或闭环的直流或交流伺服系统联动轴数（轴）2～32～43～5以上通信功能一般无RS-232或DNC接口可有MAP通信接口①，有联网能
力显示功能LED或简单的CRT较齐全的CRT显示②还有三维图形显示内装PLC无有功能强大的内装PLC主CPU8位、16位32位以上
或32位以上的多CPU结构单片机或单板机单微处理器或多微处理器分布式多微处理器注:①MAP—ManufacturingAuto
mationProtocol制造自动化协议②较齐全的CRT显示是指具有字符、图形、人机对话、自诊断等功能的显示。四、数控机床
的主要性能指标1、数控机床的规格指标（1）行程范围（2）摆角范围（3）工作台面尺寸（4）承载能力（5）主轴功率和进给轴扭矩（6）控
制轴数和联动轴数（7）刀库容量和换刀时间2、数控机床的性能指标（1）定位精度和重复定位精度（2）分辨率与脉冲当量（3）分度精度（4
）主轴转速（5）进给速度（6）电气（7）冷却系统（8）机床外形尺寸及重量五、数控机床的典型机械结构数控机床的机械结构要求（1）高精
度（2）高速度（3）高自动化要求数控机床必须具有很高的强度、刚度和抗振性由于数控机床的控制方式和使用特点，数控机床与普通机床相比在
机械传动和结构上有显著的不同，其特点有：1、数控机床的结构特点（1）传动机构简约化（2）支承件的高刚度化（3）传动元件精密化（4）
自动化程度高、操作方便（5）热稳定性好2、数控机床主传动系统何为主传动系统？主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统。作用电
动机组成传动系统产生主切削力主轴部件1）对主传动系统的要求（1）调速范围宽、并实现无级调速可增加数控机床加工适应性，便于选择
合理切削速度使切削过程始终处于最佳状态。（2）转速高，功率大使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。（3）较高的
回转精度和良好的动态响应性能（4）有旋转轴联动功能主轴能与其他进给轴同时实现联动控制。（5）具有恒线速切削功能（6）主轴准停控
制功能2）主轴调速方法数控机床的主轴调速是按照控制指令自动执行的，为了能同时满足对主传动的调速和输出扭矩的要求，数控机床常用机电
结合的方法，即同时采用电动机和机械齿轮变速两种方法。其中齿轮减速以增大输出扭矩，并利用齿轮换挡来扩大调速范围。（1）电动机调速用
于主轴驱动的调速电动机主要有直流电动机和交流电动机两大类。①直流电动机主轴调速②交流电动机主轴调速（2）机械齿轮变速采用电动
机无级调速，使主轴齿轮箱的结构大大简化，但其低速段输出扭矩常常无法满足机床强力切削的要求。如单纯片面追求无级调速，势必要增大主轴电
动机的功率，从而使主轴电动机与驱动装置的体积、重量及成本大大增加。困此数控机床常采用1-4挡齿轮变速与无级调速相结合的方式，即所谓
分段无级变速。3）主轴驱动方式（1）变速齿轮传动（a）带有变速齿轮的主传动特点确保低速时有较大的扭矩，且具有大范围的速度变化能力
,但结构复杂需增加润滑及温度控制装置,成本较高,制造维护较困难.适用范围大中型数控机床,特别是粗加工场合主轴电机（2）带传动的主
传动同步齿形带传动特点避免齿轮传动引起的震动和噪音，但调速范围受电动机调速范围的约束。适用范围转速较高，变速范围不大的小型数控
机床，特别是低扭矩特性要求的主轴。多楔带和同步齿形带（a）多楔带（b）同步齿形带图6-14多楔带和同步齿形带结构形式与
一般带传动相比，同步齿形带传动具有以下优点：①传动效率高，可达98％以上；②无滑动，传动比准确；③传动平稳，噪声小；④使用范围较广
，速度可达50m／s，速比可达10左右，传递功率由几瓦至数千瓦；⑤维修保养方便，不需要润滑。图6-15同步齿形带的结构和传动不足之
处是，同步带安装时中心距要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本较高。（3）用两个电动机分别驱动主轴直接驱动主轴旋转；低速时，另一个
电动机通过齿轮传动驱动主轴旋转。（4）调速电动机直接驱动主轴主轴电动机主轴电机直接驱动特点大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地
提高了主轴部件的刚度，但主轴输出的扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较大。适用范围主轴输出扭矩较小的场合.图6-16电动机直接带
动主轴（5）电主轴电主轴是“高频主轴”的简称，也称为“直接传动主轴”，是内装式电机主轴单元。它把机床主传动链的长度缩短为零，实现了
机床的“零传动”，具有结构紧凑、机械效率高、可获得极高的回转速度、回转精度高、噪音低、振动小等优点，在现代数控机床中获得了越来越广
泛的应用。图6-17电主轴驱动系统组成4）主轴部件的结构主轴部件是机床的一个关键部件，它包括主轴、主轴的支撑和安装在主轴上的
传动件、密封件等。主轴部件质量的好坏直接影响到加工质量。主轴作用（1）为工件切削提供适当功率、扭矩的可调转速（2）具备可
选择的主轴准停功能。（3）具备可选择的C轴功能。（1）主轴端部的结构主轴端部用于安装刀具或夹持安装工件的夹具，在设计要求上
，应能保证定位准确，夹紧牢固可靠，能传递足够大的扭矩，安装、拆卸方便。图6-18主轴端部的结构形式(a)数控车床主轴端部；(b
)铣、镗类机床主轴端部；（c）外圆磨床砂轮主轴端部；（d）内圆磨床砂轮主轴端部；（e）钻床与普通镗床镗杆端部；（f）数控镗床主轴端
部；（2）主轴部件的支承数控机床主轴支承根据主轴部件对转速、承载能力、回转精度等性能要求采用不同种类的轴承。主轴的支撑形式主轴
轴承的支撑形式主要取决于主轴转速特性的速度因素和对主轴刚度的要求。主轴轴承常见的支撑形式有以下三种：图6-20数控机床主轴
轴承配置形式（3）主轴内部刀具的自动夹紧装置图6-21自动换刀数控立式铣镗床主轴部件（JCS-018）1-刀夹2-拉钉3-
主轴4-拉杆5-碟形弹簧6-活塞7-液压缸8、10-行程开关9-压缩空气管接头11-弹簧12钢球13-端面键（4
）主轴准停装置主轴准停功能又称为主轴定位功能，即当主轴停止时，控制其停于固定位置，这是自动换刀所必需的功能。在自动换刀的镗铣加工
中心上，切削的转矩通常是通过刀杆的端面键来传递的，这就要求主轴具有准确定位于圆周上特定角度的功能。图6-22电气控制的主轴准
停装置1-多楔带轮2-磁传感器3-永久磁铁4-垫片5-主轴3、数控机床进给传动系统数控机床的进给传动系统是伺服系统的主要
组成部分，它将伺服电动机的旋转运动转变为执行部件的直线移动或回转运动。数控机床的进给传动系统主要包括减速装置、丝杠螺母副及导向元件
等。1）数控机床进给传动系统的性能特点（1）运动件的摩擦阻力小提高机床进给系统的快速响应性能和运动精度，减少爬行现象响应性能：是进
给伺服系统动态性能的指标，反映了系统的跟踪精度运动精度：是机床的主要零、部件在以工作状态的速度运动时的精度爬行现象：低速时运动
不平衡的现象称为爬行现象（2）传动系统的精度和刚度高一般来说，数控机床直线运动的定位精度和分辨率都要达到微米级，回转运动的定位精度
要达到角秒级。伺服电机的驱动力矩很大（特别是启动、制动时的力矩），如果传动部件的刚度不足，必然会使传动部件产生变形，影响定位精度、
动态稳定性和快速响应特性。提高传动精度和刚度措施1保证部件加工精度措施2在传动链中加入减速齿轮—减小脉冲当量，提高传
动精度措施3预紧支撑丝杠的轴承—消除齿轮、蜗轮传动件间隙措施4预紧消除滚珠丝杠螺母副的轴向传动间隙（3）减小运动部件惯性
，产生适当阻尼进给系统中传动元件的惯量对伺服机构的启动和制动特性都有直接影响，尤其是高速运转的零件，其惯性的影响更大。因此，在满
足部件强度和刚度的前提下，应尽可能减小执行部件的质量、直径，合理配置零件的结构，以减小运动部件的惯量，提高快速性。2）滚珠丝杠螺母
副传动结构滚珠丝杠螺母副2）滚珠丝杠螺母副传动结构丝杠滚珠螺母作用：将回转运动转换成直线运动（1）工作原理与特点滚珠丝杠螺母副的特
点：①传动效率高，摩擦损失小②灵敏度高，传动平稳③磨损小，使用寿命长④运动具有可逆性，反向定位精度高⑤制造工艺复杂，成本
高⑥不能自锁（2）滚珠丝杠螺母副的循环方式滚珠丝杠螺母副可分为内循环和外循环两种方式。内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杠表面
保持接触。1—丝杠；2—螺母；3—滚珠；4—反向器图6-24滚珠丝杠螺母副的内循环方式外循环方式中的滚珠在循环返向时，离开
丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。图6-25滚珠丝杠副的插管式外循环方式1—弯管；2—压板；3—丝杠；4—滚环；5—
螺纹滚道（3）滚珠丝杠螺母副间隙的调整滚珠丝杠的传动间隙是轴向间隙，其数值是指丝杠和螺母无相对转动时，二者之间的最大轴向窜动量。除
了结构本身的游隙之外，还包括施加轴向载荷后产生的弹性变形所造成的轴向窜动量。图6-26所示的结构通过修磨垫片的厚度来调整轴向间隙，
这种调整方法具有结构简单、可靠、刚性好、装卸方便等优点，但调整较费时间，很难在一次修磨中完成调整。图6-26垫片调整间隙和施加
预紧力图6-27所示为利用两个锁紧螺母来调整螺母的轴向位移来实现预紧的结构。图6-27锁紧螺母调整间隙1，2—锁紧螺母图6-
28所示为双螺母齿差式调整间隙结构。图6-28齿差式调整间隙结构1—外齿轮；2—内齿轮3、数控机床的自动换刀装置自动换刀装置
作用自动换刀装置可帮助数控机床节省辅助时间，并满足在一次安装中完成多工序、工步加工要求。对自动换刀装置的要求换刀时间短，刀具重
复定位精度高，足够的刀具容量，体积小，稳定可靠。1）自动换刀装置的形式排式刀架换刀回转刀架换刀转塔式换刀带刀库的自动换刀系统（
1）排式刀架换刀图6-29排式刀架（2）回转刀架换刀回转刀架结构要求：良好的强度和刚性回转刀架的换刀动作刀架抬起刀架转位图6-
30回转刀架（3）转塔式换刀带有旋转刀具的数控机床常采用转塔头式换刀装置，如数控钻镗床的多轴转塔头等。转塔头上装有几个主
轴，每个主轴上均装一把刀具，加工过程中转塔头可自动转位实现自动换刀。优点：省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等操作，缩
短了换刀时间，提高了换刀可靠性适用于：工序较少，精度要求不高的数控机床图6-31机械手和转塔头配合刀库换刀的自动换刀装置1—刀
库；2—机械手；3，4—刀具主轴；5—转塔头；6—工件；7—工作台（4）带刀库的自动换刀系统由于回转刀架、转塔头式换刀装置容纳的刀
具数量不能太多，不能满足复杂零件的加工需要，因此，自动换刀数控机床多采用带刀库的自动换刀装置。刀库选刀系统刀具交换机构刀具自动装卸
机构组成特点：结构较复杂，换刀过程动作多，换刀时间长。适用场合：多用于钻床、镗铣床和数控组合机床。图6-32带刀库的自动换刀1
-主轴箱2-主轴3-刀具4-刀库5-工件2）刀库－机械手自动换刀系统（1）刀库功能：储存加工工序所需的各种刀具及辅助工具
。其容量、布局以及具体结构对数控机床的设计都有很大影响。根据刀库的容量和取刀的方式，可以将刀库设计成各种形式。常见的形式有如下几
种。线型刀库图6-33线型刀库的形式特点：结构简单，刀库容量小，一般可容纳8-12把刀具，故少用。②链式刀库特点：结
构紧凑，刀库容量大，可充分利用空间，通常为轴向取刀，位置精度较低，适用于刀库容量大的场合。链式刀库（a）单环链式
（b）多环链式图6-34链式刀库③圆盘式刀库图6-35圆盘式刀库④箱型刀库特点：箱型刀库占地面积小，
结构紧凑，在相同的空间内可以容纳的刀具数目较多，但由于它的选刀和取刀动作复杂，较少用于单机加工中心，多用于柔性制造系统中的集中供刀
系统。图6-36箱型刀库（2）刀具交换方式刀具的交换方式有两种：由刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换以及采用机械手交换刀具。①无机械手换刀方式是依靠刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换的。换刀时，必须首先将用过的刀具送回刀库，然后再从刀库中取出新刀具，这两个动作不可能同时进行，因此换刀时间长，但省去了结构复杂的换刀机械手，提高了换刀的可靠性。②带机械手换刀方式由机械手实现换刀，具有很大的灵活性，选刀和换刀两个动作可同时进行。图6-37双臂机械手换刀结构知识拓展一、现代制造技术的发展趋势1、信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合2、CAD/CAPP/CAM/CAE一体化3、加工制造技术向着超精密、超高速以及发展新一代制造装备的方向发展4、工艺研究由“经验”走向“定量分析”5、虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应用二、数控机床和数控系统的发展1、高速度、高精度化2、“开放式”3、智能化4、复合化5、高可靠性6、多种插补功能7、人机界面的友好三、数控技术与计算机集成制造系统1、柔性制造单元（FMC）2、柔性制造系统（FMS）3、直接数字控制或分布数字控制（DNC）4、计算机集成制造系统（CIMS）学习小结通过本项目的学习，我们了解了数控机床的产生和发展、机床数控技术的相关概念、数控机床的组成、分类和主要功能、数控机床的典型部件，应重点掌握各种数控机床所适合加工的零件和使用场合、数控机床的组成、种类和数控机床的主传动系统、进给传动系统、自动换刀机构中的典型部件的结构与原理，如滚珠丝杠、换刀装置等的结构、工作原理、参数及调整安装等。