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

㈠、按机床运动的控制轨迹分类

⑴ 点位控制的数控机床

点位控制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，以保证定位精度，图 1 所示，为点位控制的运动轨迹

具有点位控制功能的机床主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床等。随着数控技术的发展和数控系统价格的降低，单纯用于点位控制的数控系统已不多见。  

            

图1

⑵ 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路线（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（即数控系统内不必有插补运算功能），在移位的过程中刀具能以指定的进给速度进行切削，一般只能加工矩形、台阶形零件。

其有直线控制功能的机床主要有比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。这种机床的数控系统也称为直线控制数控系统。同样，单纯用于直线控制的数控机床也不多见。

 

⑶ 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．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2 所示。

这类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机、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，又可以分为下面几种形式

图2

① 二轴联动：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。如图2 所示。

② 二轴半联动主要用于三轴以上机床的控制，其中两根轴可以联动，而另外一根轴可以作周期胜进给。图 3 所示为采用这种方式用行切法加工三维空间曲面。

 

      

 

                                 图3                              图4   

③ 三轴联动：一般分为两类，一类就是 X 、 y 、 Z 三个直线坐标轴联动，比较多的用于数控铣床、加工中心等，如图 4 所示用球头铣刀铣切三维空间曲面．另一类是除了同时控制 X 、 Y 、 Z 中两个直线坐标外，还同时控制围绕其中某一直线坐标轴旋转的旋转坐标轴。如车削加工中心，它除了纵向（Z轴）、横向（X轴）两个直线坐标轴联动外，还需同时控制围绕 Z 轴旋转的主轴（C轴）联动。

④ 四轴联动：同时控制 X 、 Y 、 Z 三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动，图 5 所示为同时控制 x 、 Y 、 Z 三个直线坐标轴与一个工作台回转轴联动的数控机床。

⑤ 五轴联动：除同时控制 X 、 Y 、 Z 三个直线坐标轴联动外．还同时控制围绕这这些直线坐标轴旋转的 A 、 B 、 C 坐标轴中的两个坐标轴，形成同时控制五个轴联动这时刀具可以被定在空间的任意方向．如图 6 所示．比如控制刀具同时绕 x 轴和 Y 轴两个方向摆动，使得刀具在其切削点上始终保持与被加工的轮廓曲面成法线方向，以保证被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，减小被加工表面的粗糙度

 

 

              

 

                                       图5                          图6

㈡、 按伺服控制的方式分类

⑴ 开环控制数控机床    这类机床的进给伺服驱动是开环的，即没有检测反馈装置，一般它的驱动电动机为步进电机，步进电机的主要特征是控制电路每变换一次指令脉冲信号，电动机就转动一个步距角，并且电动机本身就有自锁能力．其控制系统的框图如图7所示，数控系统输出的进给指令信号通过脉冲分配器来控制驱动电路，它以变换脉冲的个数来控制坐标位移量，以变换脉冲的频率来控制位移速度，以变换脉冲的分配顺序来控制位移的方向。目前由于驱动电路的改进，使其仍得到了较多的应用。尤其是在我国，一般经济型数控系统和旧设备的数控改造多采用这种控制方式。另外，这种控制方式可以配置单片机或单板机作为数控装置，使得整个系统的价格降低。 

                

                                                       图7

⑵ 闭环控制机床

这类数控机床的进给伺服驱动是按闭环反馈控制方式工作的，其驱动电动机可采用直流或交流两种伺服电机，并需要配置位置反馈和速度反馈，在加工中随时检测移动部件的实际位移量，并及时反馈给数控系统中的比较器，它与插补运算所得到的指令信号进行比较，其差值又作为伺服驱动的控制信号，进而带动位移部件以消除位移误差。

按位置反馈检测元件的安装部位和所使用的反馈装置的不同，它又分为全闭环和半闭环两种控制方式．① 全闭环控制  如图8所示，其位置反馈装置采用直线位移检测元件（目前一般采用光栅尺），安装在机床的床鞍部位，即直接检测机床坐标的直线位移量，通过反馈可以消除从电动机到机床床鞍的整个机械传动链中的传动误差，从而得到很高的机床静态定位精度。但是，由于在整个控制环内，许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙均为非线性，并且整个机械传动链的动态响应时间与电气响应时间相比又非常大．这为整

             

                                              图8

个闭环系统的稳定性校正带来很大困难，系统的设计和调整也都相当复杂。因此，这种全闭环控制方式主要用于精度要求很高的数控坐标镗床、数控精密磨床等。② 半闭环控制  如图 9所示，其位置反馈采用转角检测元件（目前主要采用编码器等），直接安装在伺服电动机或丝杠端部。由于大部分机械传动环节未包括在系统闭环环路内，因此较难获得较稳定的控制特性。丝杠等机械传动误差不能通过反馈来随时校正，但是可采用软件定值补偿方法来适当提高其精度．目前，大部分数控机床采用半闭环控制方式

 

      

 

                         图9

⑶ 混合控制数控机床

将上述控制方式的特点有选择地集中，可以组成混合控制的方案。如前所述，由于开环控制方式稳定性好、成本低、精度差，而全闭环稳定性差，所以为了互为弥补，以满足某些机床的控制要求，宜采用混合控制方式。采用较多的有开环补偿型和半闭环补偿型两种方式。 

㈢、按数控系统的功能水平分类    

 按数控系统的功能水平，通常把数控系统分为低、中、高三类。这种分类方式，在我国用的较多。低、中、高三档的界限是相对的，不同时期，划分标准也会不同。就目前的发展水平看，可以根据表 1-1 的一些功能及指标，将各种类型的数控系统分为低、中、高档三类。其中中、高档一般称为全功能数控或标准型数控。在我国还有经济型数控的提法。经济型数控属于低档数控，是指由单片机和步进电动机组成的数控系统，或其他功能简单、价格低的数控系统。经济型数控主要用于车床、线切割机床以及旧机床改造等。

 

                   

㈣、按加工工艺及机床用途的类型分类

⑴ 金属切削类

指采用车、铣、镗、铰、钻、磨等各种切削工艺的数控机床。它又可被分为以下两类。

① 普通型数控机床  如数控车床、数控铣床、数控磨床等。

②加工中心  其主要特点是具有自动换刀机构的刀具库，工件经一次装夹后，通过自动更换各种刀具，在同一台机床上对工件各加工面连续进行铣（车）镗、铰、钻、攻螺纹等多种工序的加工，如（镗／铣类）加工中心、车削中心、钻削中心等。

③柔性制造系统（FMS）  是由各种数控机床、机械手、工件自动运输车和物料库等构成的综合加工集群。在计算机的控制下，实现对工件的自动夹紧、自动进行加工、自动更换工件、自动转移工序、自动存到物料库等一系列生产过程。有的系统还有清洗、切削处理等辅助装置。如厢体柔性制造系统等。

⑵ 金属成型类

指采用挤、冲、压、拉等成型工艺的数控机床，常用的有数控压力机、数控折弯机、数控弯管机、数控旋压机等。

⑶ 特种加工类

主要有数控电火花线切割机、数控电火花成型机、数控火焰切割机、数控激光加工机等。

⑷ 测量、绘图类

主要有三坐标测量仪、数控对刀仪、数控绘图仪等。

 

三、数控机床组成部分

1、主机，它是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。
    2、数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盘、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。
    3、驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。
     4、辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置、防护和照明等各种辅助装置。
    5、编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

四、数控机床价值的评估

由于数控机床价值较高，一般属企业重要的机械设备，因此，对此类机械设备的评估，要结合该类设备的特点，采用科学合理的方法进行评估。下面按重置成本法的主要内容予以叙述：

1、重置成本

 数控机床的重置成本构成与其他机械设备基本一致，但在评估时应注意以下几项环节：

⑴购置价 询价时要按机床的规格型号、功能、精度、数控系统、辅助装置和生产厂家等相关条件查询。这些条件对数控机床的性能都是十分重要的，如数控系统要是不同，或者精度不同，对机床的价格影响则是比较大的。

⑵基础费 重点是加工中心类机床，对基础要求很高，如有的要求基础很深、要隔震、有的机床甚至要求灌地脚孔用不收缩水泥等，对此费用应该采用编概预算法进行估算，不能简单采用费用系数估算。

⑶安装调试费  对于一些复杂和精度高的机床，其安装调试十分复杂，在此情况下也应采用编概预算法进行估算。

2、成新率

由于数控机床一般是企业的关键设备，其价值相当一般机床的几倍甚至几十倍。而且由于对其其功能、精度等要求较高，所以其成新率不适宜采用使用年限法来确定，较好的方法应该是技术鉴定法。为说明此问题，本文重点阐述下数控机床的完好标准，然后讲讲数控机床的估算方法。