1、數控工具機的產生
隨著生產和科學技術的飛速發展，社會對機械產品多樣化的要求日益強烈，產品更新越來越快，多品種、中小批量生產的比重明顯增加，同時隨著****和輕工業消費品的高速增長，機械產品的結構日趨複雜，其精度日趨提高，效能不斷改善，激烈的市場競爭要求產品研製生產週期越來越短，傳統的加工裝置和製造方法已難以適應這種多樣化、柔性化、高效和高質量複雜零件加工要求。因此，對製造機械產品的生產裝置——工具機，必然會相應地提出高效率、高精度和高自動化的要求。
在機械產品中，單件與小批量產品佔到70%——80%。這類產品的生產不僅對工具機提出了「三高」要求，而且還要求工具機應具有較強的適應產品變化的能力。特別是一些由曲線、曲面組成的複雜零件，若採用通用工具機加工，只能借助畫線和樣板用手工操作的方法來加工，或利用靠模和仿型工具機來加工，其加工精度和生產效率都受到了很大的限制。
數控工具機就是為了解決單件、小批量，特別是高精度、複雜型面零件加工的自動化並保證質量要求而產生的。2023年美國parsons公司為了精確製造直公升飛機機翼、漿葉和框架，開始**用三座標曲線資料控制工具機運動，並進行實驗加工飛機零件。2023年麻省理工學院（mit）伺服機構研究所用實驗室製造的控制裝置與辛辛那提（cincinnati hydrotel）公司的立式銑床成功的實現了三軸聯動數控運動，實現控制銑刀連續空間曲面加工，它綜合應用了電子計算機、自動控制、伺服驅動、精密檢測與新型機械結構等多方面的技術成果，是一種新型的工具機，可用於加工複雜曲面零件。
該銑床的研製成功是機械製造行業中的一次技術革命，使機械製造業的發展進入了乙個嶄新的階段，揭開了數控加工技術的序幕。
數控工具機的定義，國際資訊處理聯盟ifip(international federation of information processing) 將其定義為：數控工具機是一種裝有程式控制的工具機，工具機的運動和動作按照這種程式系統發出的特定**和符號編碼組成的指令進行。國標gb8129—1987將「數控」定義為：
用數位化資訊對工具機運動及其加工過程進行控制的一種方法。
2、數控工具機的發展趨勢
數控工具機自上世紀50年代問世到現在的半個世紀中，數控工具機的品種得以不斷發展，幾乎所有工具機都實現了數控化。目前，已經出現了包括生產決策、產品設計及製造和管理等全過程均由計算機整合管理和控制的計算機整合製造系統cims（computer integrated manufacturing system），以實現工廠生產自動化。數控工具機的應用領域已從航空工業部門逐步擴大到汽車、造船、工具機、建築等機械製造行業，出現了金屬成型類數控工具機、特種加工數控工具機，還有數控繪圖機、數控三座標測量機等。
1. 高精度化、普通級數控工具機加工精度已由原來的±10μm,提高到±5μm和±2μm，精密級從±5μm提高到±1.5μm。
2. 高速度化提高主軸轉速是提高切削速度的最直接方法，現在主軸最高轉速可達50000r/min，進給運動快速移動速度達30-40m/min。
3. 高柔性化由單機化發展到單元柔性化和系統柔性化，相繼出現柔性製造單元（fmc）,柔性製造系統（fms）,和介於二者之間的柔性製造線（ftl）。
4. 高自動化數控工具機除自動程式設計，上下料、加工等自動化外，還在自動檢索、監控、診斷、自動對刀、自動傳輸的方面發展。
5. 複合化包含工序複合化，功能複合化，在一台數控裝置上完成多工序切削加工（車、銑、鏜、鑽）
6. 高可靠性系統平均無故障時間mtbf由80年代10000h提高到現在的30000h，而整機的mtbf也從100～200h提高到500～800h。
7. 在智慧型化、網路化方面也得到較大發展現已出現了通過網路功能進行的遠端診斷服務。
1. 2、數控工具機的特點
1. 加工精度
數控工具機是按數字形式給出的指令進行加工的。目前數控工具機的脈衝當量普遍達到了0.001mm，而且進給傳動鏈的反向間隙與絲槓螺距誤差等均可由數控裝置進行補償，因此，數控工具機能達到很高的加工精度。
2、對加工物件的適應性強
在數控工具機上改變加工零件時，只需從新編制（更換）程式，輸入新的程式就能實現對新的零件的加工，這就為複雜結構的單件、小批量生產以及試製新產品提供了極大的便利。
3、自動化程度高，勞動強度低
數控工具機對零件的加工是按事先編好的程式自動完成的，操作者除了安放穿孔帶或操作鍵盤、裝卸工件、關鍵工序的中間檢測以及觀察工具機執行之外，不需要進行繁雜的重複性手工操作，勞動強度與緊張程度均可大為減輕，加上數控工具機一般都具有較好的安全防護、自動排屑、自動冷卻和自動潤滑裝置，操作者的勞動條件也大為改善。
4、生產效率高
數控工具機主軸的轉速和進給量的變化範圍比普通工具機大，因此，數控工具機每一道工序都選用最有利的切削用量。由於數控工具機的結構剛性好，因此允許進行大切削量的強力切削，這就提高了數控工具機的切削功率，節省了機動時間。
數控工具機更換被加工零件時幾乎不需要重新調整工具機，故節省了零件安裝、調整時間。數控工具機加工質量穩定，一般只做首件檢驗和工序間關鍵尺寸的抽樣檢驗，因此節省了停機檢驗時間。
5、良好的經濟效益
在單件、小批量生產的情況下，使用數控工具機加工，可節省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節省了直接生產費用；使用數控工具機加工零件一般不需要製作專用夾具，節省了工藝裝備費用；數控工具機加工精度穩定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降。
6、有利於現代化管理
採用數控工具機加工，能準確地計算出零件加工工時和費用，並有效地簡化了檢驗夾具、半成品的管理工作，這些特點都有利於現代化的生產管理。
1. 3、數控工具機的組成
數控工具機一般由控制介質、數控裝置、伺服系統、測量反饋裝置和工具機本體組成，其各組成部分的關係如圖1-1：
圖1.1 數控工具機組成圖
1. 4、數控工具機的分類
1、按加工工藝方法分類
1）普通數控工具機
為了不同的工藝需要，普通數控工具機有數控車床、銑床、鑽床、鏜床及磨床等，而且每一類又有很多品種。
2）數控加工中心
數控加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數控工具機。典型的數控加工中心有鏜銑加工中心和車削加工中心。
3）多座標數控工具機
多座標聯動的數控工具機，其特點是數控裝置能同時控制的軸數較多，工具機結構也較複雜。座標軸數的多少取決於加工零件的複雜程度和工藝要求，現在常用的有
四、五、六座標聯動的數控工具機。
4）數控特種加工工具機
數控特種加工工具機包括電火花加工工具機、數控線割工具機、數控雷射切割工具機等。
2、按控制運動的方式分類
1）點位控制數控工具機
這類工具機只控制運動部件從一點移動到另一點的準確位置，在移動過程中不進行加工，對兩點間的移動速度和運動軌跡沒有嚴格要求，可以沿多個座標同時移動，也可以沿各個座標先後移動。
採用點位控制的工具機有數控鑽床、數控座標鏜床、數控沖床和數控測量機等。
2）直線控制數控工具機
這類工具機不僅要控制點的準確定位，而且要控制(或工作台)以一定的速度沿與座標軸平行的方向進行切削加工。
3）輪廓控制數控工具機
這類工具機能夠對兩個或兩個以上運動座標的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的平面或空間運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。
輪廓控制數控工具機有數控銑床、車床、磨床和加工中心等。
3、按所用進給伺服系統的型別分類
1）開環數控工具機
開環數控工具機採用開環進給伺服系統，伺服驅動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。
2）閉環數控工具機
閉環數控工具機的進給伺服系統是按閉環原理工作的，帶有直線位移檢測裝置，直接對工作台的實際位移量進行檢測。伺服驅動部件通常採用直流伺服電動機和交流伺服電動機。
3）半閉環數控工具機
這類控制系統與閉環控制系統的區別在於採用角位移檢測元件，檢測反饋訊號不是來自工作台，而是來自與電動機相聯絡的角位移檢測元件。
4、按所給數控裝置型別分類
1）硬體式數控工具機
硬體式數控工具機（nc工具機）使用硬體式數控裝置，它的輸入、查補運算和控制功能都由專用的固定組合邏輯電路來實現，不同功能的工具機，其結合邏輯電路也不相同。改變或增減控制、運算功能時，需要改變量控裝置的硬體電路。
2）軟體式數控工具機
這類數控工具機使用計算機數控裝置（cnc）。此數控裝置的硬體電路是由小型或微型計算機再加上通用或專用的大規模積體電路製成。數控工具機的主要功能幾乎全部由系統軟體來實現，所以不同功能的工具機其系統軟體也就不同，而修改
或增減系統功能時，不需改變硬體電路，只需改變系統軟體。
5、按數控裝置的功能水平分類
按此分類方法可將數控工具機分為低、中、高檔三類。
1. 5、數控工具機的工作原理
1、根據被加工零件的圖樣與工藝規程，用規定的**和程式格式編寫加工程式。
2、將所程式設計序指令輸入工具機數控裝置。
3、數控裝置將程式（**）進行解碼、運算之後，向工具機各個座標的伺服機構和輔助控制在發出訊號，以驅動工具機的各運動部件，並控制所需要的輔助動作，最後加工出合格的零件。
數控工具機教案
全國職業中學骨幹教師 國家級培訓交流教案 題目 外圓粗加工迴圈指令g71指令的用法 作者姓名 專業班級數控技術應用 單位 日期外圓粗加工迴圈指令g71 授課時間 略 授課教師 課題 第四節 fanuc系統基本程式設計指令 七 g71指令的用法 教學目標 通過講授使學生明白外圓粗加工迴圈指令g71的格...
數控工具機試題
一 選擇題 共15題，每題3分 1.下列指令屬於準備功能字的是 a g01 b m08 c t01 d s5002.根據加工零件圖樣選定的編制零件程式的原點是 a 工具機原點 b 程式設計原點 c 加工原點 d 刀具原點3.通過當前的刀位點來設定加工座標系的原點，不產生工具機運動的指令是 a g54...
數控工具機實踐大綱
本實踐教學大綱是機電一體化專業 數控工具機 等相關基礎課程的實踐教學大綱，是完成 數控工具機 課程和培養數控工具機的基本操作技能的重要實習實踐環節。總學時為24學時，共包括6個實踐專案。實踐地點為校外。實踐結果將使學生全面掌握數控工具機的技術及使用。一 適用專業範圍 本實踐教學大綱適用於高職機電一體...