1.1.4 数控机床的分类

数控设备五花八门，品种繁多，已多达500多种，通常从以下不同角度进行分类。

1．按工艺用途分类

（1）切削加工类数控机床 此类数控机床是指具有切削加工功能的数控机床，如数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、数控磨床、加工中心等。

（2）成形加工类数控机床 此类数控机床是指具有通过物理方法改变工件形状功能的数控机床，如数控折弯机、数控弯管机、数控组合冲床、数控回转头压力机等。

（3）特种加工类数控机床 此类数控机床是指具有特种加工功能的数控机床，如数控电火花加工机床、数控线切割机床、数控激光切割机等。

（4）其他类型的数控机床 此类数控机床是指一些广义上的数控机床，如火焰切割机、数控三坐标测量机、工业机器人等。

2．按运动轨迹的控制方式分类

（1）点位控制数控机床 这类数控机床的数控装置仅能控制两个坐标轴带动刀具或工作台，从一个点（坐标位置）准确快速地移动到下一个点（坐标位置），然后控制第三个坐标轴进行钻、镗等切削加工。它具有较高的位置定位精度，在移动过程中不进行切削加工，因此对其运动轨迹没有要求，如图1-5a所示。这类数控机床主要用于加工平面内的孔系，主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床、三坐标测量机等。

（2）直线控制数控机床 这类数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，从一个点以一条直线准确地移动到下一个点，移动过程中进行切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内调节，如图1-5b所示。这类机床常见的有数控车床、数控磨床、数控镗铣床等。

（3）轮廓控制数控机床 这类数控机床具有控制几个坐标轴同时协调运动，即多坐标联动的能力，使刀具相对于工件按程序规定的轨迹和速度运动，能在运动过程中进行连续切削加工，如图1-5c所示。这类数控机床有用于加工曲线和曲面形状零件的数控车床、数控铣床、加工中心等。现代的数控机床基本上都是这种类型。

3．按伺服驱动系统的类型分类

（1）开环控制数控机床 这类数控机床采用开环进给伺服系统，如图1-6a所示。开环进给伺服系统没有位置检测反馈装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性较好，但由于没有位置反馈，精度（相对于闭环控制）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。该系统一般以步进电动机作为伺服驱动元件，采用脉冲增量插补法进行轨迹控制。这类数控系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修容易、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。

（2）闭环控制数控机床 这类数控机床采用闭环进给伺服系统，如图1-6b所示，它直接对工作台的实际位置进行检测。理论上讲，闭环进给伺服系统可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量，具有很高的位置控制度。但由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，很容易造成系统不稳定。因此闭环控制系统的设计、安装和调试都有相当的难度，对其组成环节的精度、刚性和动态特性等都有较高的要求，价格昂贵。这类系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。

（3）半闭环控制数控机床 这类数控机床采用半闭环数控系统，如图1-6c所示。半闭环控制系统的位置检测点是从驱动电动机（常用交、直流伺服电动机）或丝杠端引出，通过检测电动机或丝杠旋转角度来间接检测工作台的位移量，而不是直接检测工作台的实际位置。由于在半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，可获得较稳定的控制性能，其系统稳定性虽不如开环系统，但比闭环系统要好。另外，在位置环内各组成环节的误差可得到某种程度的纠正，位置环外不能直接消除的如丝杠螺距误差、齿轮间隙引起的运动误差等，可通过软件补偿这类误差来提高运动精度，因此在现代CNC机床中得到了广泛应用。

4．按可控制联动的坐标轴分类

所谓数控机床可控制联动的坐标轴，是指数控装置控制几个伺服电动机，同时驱动机床移动部件运动的坐标轴数目。

（1）两坐标轴联动数控机床 这类数控机床是指能同时控制两个坐标轴联动（X、Z轴联动或X、Y轴联动）的数控机床，可用于数控车床加工各种曲线轮廓的回转体类零件，或用于数控铣床加工曲线柱面，如图1-7所示。

（2）三坐标轴联动数控机床 这类数控机床可同时控制三个坐标轴联动。一般分为两类，一类是X、Y、Z三个直线坐标轴联动，可用于数控铣床、加工中心等加工曲面零件，如图1-8所示。另一类是除了同时控制X、Y、Z其中两个直线坐标轴联动外，还同时控制围绕其中某一直线坐标轴旋转的旋转坐标轴。

（3）两坐标轴半联动数控机床 这类数控机床本身有三个坐标轴，能做三个方向的运动，但其数控装置只能控制两个坐标轴联动，而第三坐标轴只能做周期进给，如在数控铣床上用球头铣刀采用行切法加工三维空间曲面，如图1-9所示。

（4）多坐标轴联动数控机床 这类数控机床能同时控制四个以上坐标轴联动。四坐标轴联动即同时控制X、Y、Z三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴（A轴或B轴）联动（回转工作台），如图1-10所示。五坐标轴联动即除了同时控制X、Y、Z三个直线坐标轴联动外，还同时控制围绕这些直线坐标轴旋转的A、B、C坐标轴中的两个坐标轴，即形成同时控制五个轴联动，如图1-11所示。多坐标轴联动数控机床的结构复杂、精度要求高、程序编制复杂，主要用于加工形状复杂的零件。联动坐标轴数越多，加工程序的编制越难，通常三坐标轴联动以上的零件加工程序只能采用自动编程技术编制。

5．按数控装置的功能水平分类

我国常按照数控设备的性能，如CPU性能、分辨率、进给速度、伺服性能、通信功能、控制轴数与联动轴数、数控系统软硬件功能等将数控机床分为高（高级型数控系统）、中（普及型数控系统）、低档（经济型数控系统）机床，见表1-2。

6．按制造方式分类

（1）通用型数控系统 以PC作为CNC装置的支撑平台，各数控机床制造厂家根据用户需求，有针对性地研制开发数控软件和控制卡等，构成相应的CNC装置。

（2）专用型数控系统 各制造厂家专门研制、开发制造的，专用性强、结构合理、硬件通用性差，但其控制功能齐全、稳定性好，如德国SIEMENS（西门子）系统、日本FANUC（发那科）系统等。

7．按数控系统分类

数控机床可分为FANUC数控系统、SIEMENS数控系统、华中数控系统、广州数控系统、三菱数控系统等的数控机床。