数控机床优势、分类及结构介绍

机床是制造机器的机器，即对金属、其他材料、工件进行加工成为所需的形状、尺寸的机器，又称工业母机，是现代工业发展的重要基石。不同的机床品种、质量以及加 工效率对机械制造的产品有直接的影响，故机床的技术水平是影响某个国家或地区的工 业现代化发展的重要因素之一。机床可按照加工精度分为普通机床、精密机床、高精度 机床；以适用范围分为通用机床和专用机床；以机床控制方式分为仿形机床、程序控制 机床、数控机床、适应控制机床、加工中心和柔性制造系统。 数控机床全称数字控制机床，是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床的 系统具有处理控制编码或指令规定程序的能力，通过数控装置发出的控制信号，控制机 床的运作，按照设计图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工，能较好的解决复杂、 精密度较高、多品种的零件加工问题。

与普通机床相比，数控机床优势较为明显。

1）具有高度柔性：数控机床适用于所加工的零件频繁更换的场合，即适合单件产品加工，也适合小批量产品的生产及新产品 的开发，缩短生产准备周期，节省工艺装备费用。

2）加工精度高：数控机床的加工精 度一般可达到 0.05-0.01mm，数控机床通过数字信号形式控制，数控装置每输出一脉冲 信号，机床移动部件移动一具脉冲当量（一般为 0.001mm），同时机床进给传动链的反向 间隙与丝杆螺距平均误差可由数控装置进行曲补偿，故数控机床定位精度较高。

3）加工质量稳定：在相同条件下，同一机床使用相同的刀具和加工程序加工的同一批零件， 加工零件的一致性较高，质量稳定。4）高生产率：数控机床能有效减少零件的加工时 间和辅助时间，主轴声速与进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削。数控 机床移动部件的快速移动和定位结合高速切削加工，与加工中心的刀库配合使用，可实现在一台机床上进行多道工序的连续加工，减少了半成品的工序间的周转时间，提高生产率。

数控机床的构成中，机床的轴的数量影响其运动的自由度，轴数量越多，其运动的 自由度越高，意味着功能性越强。机床的三轴是指 X 轴、Y 轴、Z 轴，在工作台的平面 运动以及刀具上下运动，零件在加工过程中保持静止，机床刀具沿三轴移动进行加工。 三轴加工为机械零件加工较为广泛的技术之一。四轴机床是在三轴机床的基础上增加工 件旋转或工作台旋转等；五轴机床较三轴机床多增加两个旋转轴，即在 X 轴、Y 轴、Z 轴的基础上，增加 A 轴、B 轴、C 轴中的两个旋转轴。

目前，数控机床逐渐向五轴机床产品进化，其优势主要体现在精度的提高，由于五轴机床增加两个旋转轴，能减少装夹次数，一方面减少时间及劳动成本；另一方面，减少装夹次数能减少装夹带来的误差，提高加工精度。此外，由于五轴机床灵活度较高， 刀具可以最适合的角度对零件进行加工，提高加工效率及质量。在各方面能力有所提升的前提下，五轴机床的加工效率提高，将有效的缩短加工或研制周期。

五轴数控机床应用场景

1.航空航天领域

五轴数控机床在航空航天领域应用广泛，用于加工发动机零部件、飞机轴承、涡轮叶片等高难度、高精度的零件。

2.汽车制造领域

五轴数控机床在汽车制造领域中也得到了广泛应用，主要应用于汽车轮毂、曲轴、汽车内部结构等零部件的加工。

3.医疗器械领域

五轴数控机床在医疗器械领域也有着重要的应用，如人工关节、牙科种植体、外科手术导板等高难度的器械都需要使用五轴数控机床进行加工。

4.船舶制造领域

五轴数控机床在船舶制造领域也有着广泛的应用，主要用于加工船舶的螺旋桨、推进器等部件。

相应芯片、方案介绍：

高性能驱动HPM6750芯片

HPM6750采用双RISC-V内核，主频达816MHz ，凭借先楫半导体的创新总线架构、高效的L1缓存和本地存储器，创下了MCU 高于 9000 CoreMark和 4500以上 的DMIPS性能新记录，创造了RISC-V 全球主频和跑分新纪录。除了高算力RISC-V CPU，HPM6700系列产品还创造性地整合了一系列高性能外设：包括支持2D图形加速的显示系统、高速USB、千兆以太网、CAN FD等通讯接口，高速12位和高精度16位模数转换器，面向高性能电机控制和数字电源的运动控制系统。

此外，HPM6750系列芯片支持4套电机控制单元，每个单元包括1个PWM定时器，一个正交编码器接口，一个霍尔传感器接口和1个互联管理接口，配合片上提供的数模转换ADC模块和ACMP等外设，可以实现同时控制4个电机。包含1个同步定时器，可以用于4套电机控制单元间进行同步，实现HMI与四轴伺服运动控制，无需总线通信反馈与交互控制，片内完成所有数据采集、处理和显示，对伺服控制和四电机的同步控制效率大大提高。

先楫的HPM6700/6400系列产品帮助客户实现了单芯片控制4个伺服电机+LCD显示屏驱动，伺服控制上实现电流、速度、位置三环控制。片上集成的16Bit ADC取代传统的12bit ADC，可以进一步提高电流、电压的采集精度，提高伺服的定位精度。同时，片上也有丰富的外设，帮助客户提高连通性、可靠性等。

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