1.4.2 按运动方式分类

1.定位控制数控机床

对于一些加工孔用的数控机床，如数控钻床、数控镗床、数控压力机、数控点焊机、印制电路板钻床等，它们只要求获得精确的孔系坐标定位精度，在运动和定位过程中不进行任何加工工序。数控系统只需要控制行程的起点和终点的坐标值，而不控制运动部件的运动轨迹，因为运动轨迹不影响最终的定位精度。具有这种运动控制的机床称为定位控制数控机床。定位控制数控机床加工的都是平面内的孔系（图1-3），它控制平面内的两个坐标轴带动刀具与工件做相对运动，运动停止后，控制刀具进行钻、镗切削加工；为了尽可能减少运动部件的运动、定位时间和确保精确的定位精度，首先系统控制进给部件高速运行，接近目标点时，采用分级或连续降速，低速趋近目标点，从而减少运动部件的惯性过冲和因此而引起的定位误差。

图1-3 定位控制数控机床加工示意图

2.直线运动控制数控机床

直线运动控制数控机床是指控制机床工作台或刀具（刀架）以要求的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工（图1-4）或控制两个坐标轴实现斜线移动和切削加工的机床。如数控车床、某些数控镗铣床和加工中心等，都具有直线运动控制功能。这一类数控机床不仅要求具有准确的定位功能，而且要控制位移的速度。由于在移动过程中进行切削加工，所以对于不同的刀具和工件，需要选用不同的切削用量。一般情况下，这些数控机床有2～3个可控制的轴，但同时控制轴只有一个。为了能在刀具磨损或更换刀具后，仍可加工出合格的零件，这类机床的数控系统常常要求它具有刀具半径和刀具长度补偿功能，以及主轴转速的控制功能等。

图1-4 直线运动控制数控机床加工示意图

现代组合机床采用数控技术，驱动各种动力头、多轴箱轴向进给进行钻、镗、铣等加工，也算是一种直线运动控制数控机床。直线运动控制也称为单轴数控。

3.轮廓控制数控机床

轮廓控制数控机床是可以加工斜线、曲线、曲面的数控机床，如数控车床、数控铣床、数控磨床、数控切割机床和加工中心等，它们都是具有同时控制两个或两个以上坐标进行联动（即进行插补）的数控机床。在加工过程中，该类机床每时每刻都对各坐标的位移和速度进行严格的不间断的控制，故称具有这种控制功能的机床为轮廓控制数控机床。现代数控机床绝大部分都具有两坐标或两坐标以上联动的功能，以及刀具半径补偿、刀具长度补偿、机床轴向运动误差补偿、丝杠螺距误差补偿、齿侧间隙误差补偿等一系列功能。

按照可联动（同时控制）轴数，可以分为两轴联动控制、两轴半联动控制、三轴联动控制、四轴联动控制和五轴联动控制等。

在数控车床上采用两轴联动控制，可以加工出手把类零件，如图1-5a所示。在数控铣床上采用两轴联动控制，可以加工出平面凸轮的轮廓曲线，如图1-5b所示。在三轴数控铣床上加工圆锥台零件，一般都是两坐标（X、 Y）联动加工一圈，再沿另一坐标（Z）提升一个高度ΔZ，如此继续下去，即可加工出一个锥台，如图1-5c所示，因为这里的Z坐标没有参加联动，故一般称这种情况为2.5坐标（两个半坐标）联动。此外，属于2.5坐标控制的加工，还有用“行切法”加工空间轮廓，如图1-5d所示，一般以 X、 Y、 Z 三坐标轴中任意两轴做插补运动，第三轴做周期性进给来实现加工控制。当采用球头刀加工时，只要ΔZ（ΔY）足够小时，加工表面的表面粗糙度足以满足要求；在三坐标联动控制的数控铣床上，可以在锥体上加工出螺旋线，如图1-5e所示。当然，也可以加工出内循环滚珠丝杠螺母回珠器的回珠槽（空间曲线），如图1-5f所示。在四轴联动的数控机床上加工飞机大梁零件，如图1-5g所示，除了三个（X、 Y、 Z）移动坐标外，还需要一个绕 X 轴回转（也称摆动）的坐标A，方能保证刀具与工件型面在全长上始终贴合，显然在加工中需要每时每刻的X、 Y、 Z、 A坐标值，这是很复杂的。图1-5h所示为五轴联动控制加工的实例，显然这时联动的坐标除X、 Y、 Z三个直线坐标以外，还有工件的回转C和刀具的摆动B。

图1-5 轮廓加工的典型实例

多轴（三坐标以上）控制与编程技术是高技术领域开发研究的课题，随着现代制造技术领域中许多形状复杂、精度要求很高的零件不断涌现，多坐标联动控制技术及其加工编程技术的应用也越来越普遍。