数控机床简介(1)
数控机床参数范文
数控机床参数范文数控机床是一种能够通过预先编程的控制系统控制机床工作的自动化设备。
它主要包括控制系统、工作台、传动系统和刀具等组成部分。
数控机床的参数是指对于机床的一些基本性能和工作要求进行数值化的定义，以便于机床操作和使用时的参考。
下面将详细介绍数控机床的一些重要参数。
1.机床坐标系：数控机床是通过建立坐标系来定位和控制机床运动的。
一般来说，数控机床采用三个坐标轴来定义工作空间。
常用的坐标系包括直角坐标系和极坐标系两种。
直角坐标系通过X、Y和Z三个坐标轴来定义机床的位置和方向。
极坐标系通过半径、角度和Z轴来定义机床的位置和方向。
2.机床精度：机床精度是指机床在加工工件时所能达到的确定位置和形状的能力。
它包括定位精度、重复定位精度和形状精度等。
定位精度是指机床能够在规定的坐标系下进行精确定位的能力。
重复定位精度是指机床能够在多次加工中保持相同的定位精度的能力。
形状精度是指机床能够加工出的工件形状与理论值之间的差异。
3.工作台尺寸：工作台尺寸是指机床工作台的大小。
它通常用工作台的长度、宽度和高度来表示。
工作台的尺寸直接影响到机床能够加工的工件的最大尺寸和重量。
4.主轴转速：主轴转速是指机床主轴每分钟所能转动的圈数。
主轴转速决定了机床切削速度的大小。
不同的材料和不同的加工要求需要不同的切削速度。
主轴转速通过控制系统中的数值设置来调节。
5.进给速度：进给速度是指工作台在加工过程中每分钟的移动距离。
进给速度决定了机床加工工件的速度。
进给速度也可以通过控制系统中的数值设置来调节。
6.刀具数量：刀具数量是指数控机床上可以安装和使用的刀具的数量。
不同的加工任务需要不同的刀具。
刀具的数量和种类决定了机床的加工能力。
7.控制系统：控制系统是数控机床的核心部分，它通过预先编写的程序来控制机床的运动和工作。
控制系统包括硬件和软件两部分。
硬件包括电气元件、传感器和执行元件等，它们用于感知机床的状态和控制机床的运动。
软件包括操作系统、数控编程语言和控制算法等，它们用于编写和执行机床的控制程序。
数控机床的编程及操作
网络资源共享； 数控机床的远程（网络）控制； 数控机床故障的远程（网络）诊断； 数控机床的远程（网络）培训与教学（网络数控）。
湖北江山重工有限责任公司
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数控机床的编程及操作
三、数控机床的结构和工作原理 数控机床主要由控制介质、数控装置、 伺服驱动装置、机床本体和其它装置组成。 1. 控制介质 它是用于记录各种加工指令信息（加工程序），以控制机床的运动，以实现 零件的加工。常用的控制介质有标准的穿孔纸带、磁带、磁盘等，随着微机技术 的不断发展，新的控制介质不断的出现，如CF存储卡等，为了满足大容量的加工 程序，控制介质的存储容量也越来越大，甚至可以外接硬盘 。 控制介质上的加工信息要经过输入装置传送到数控装置。常用的输入装置有 光电纸带输入机、磁带录音机、磁盘驱动器等。现今数控机床大多属于微机控制 的，随着微机技术的不断发展，新的输入装置不断的出现，更方便了加工信息的 输入。另外加工程序也可以通过操作面板或外接键盘直接输入，由于是人工进行 加工信息的输入，因此只能对简单的加工程序进行输入。对于大容量的加工程 序，必须通过磁盘或外部电脑进行输入。当数控装置的存储容量太小时，也可通 过DNC连线方式进行在线加工。
湖北江山重工有限责任公司
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数控机床的编程及操作
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控制智能化：随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、
制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几个方面：
�加工过程自适应控制技术：通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机
的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出 刀具的受力、磨损以及破损状态，机床加工的稳定性状态；并根据这些状态 实时修调加工参数（主轴转速，进给速度）和加工指令，使设备处于最佳运 行状态，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及设备运行的安全性。
数控车床结构范文
数控车床结构范文数控车床是一种使用计算机控制系统的机床，通过预先编程的方式，能够自动进行加工，并且实现极高的准确度和效率。
数控车床的结构主要包括机床床身、主轴箱、进给箱和控制系统等部分。
一、机床床身数控车床的床身是整个机床的基础，也是承载所有组件和零部件的主要结构。
床身通常由铸铁或焊接钢板制成，具有足够的刚性和稳定性，能够承受加工过程中的各种力和震动。
床身上通常有V型或者平坦的导轨，用于安装和导向主轴箱和进给箱。
二、主轴箱主轴箱是数控车床上的一个重要部件，主要用于驱动刀具和工件的相对运动。
主轴箱通常由主轴驱动装置、主轴箱壳体、主轴箱传动装置和进给机构等组成。
主轴箱壳体上安装有主轴和主轴伺服电机，主轴通过传动装置和主轴驱动装置相连，用于旋转刀具。
进给机构通常是通过主轴箱内部的螺杆、滑块和导轨等部件来实现刀具和工件的进给运动。
三、进给箱进给箱是数控车床的另一个重要部件，用于控制刀具和工件在加工过程中的进给速度和方向。
进给箱通常由进给伺服电机、进给箱壳体、进给传动装置和进给机构等部分组成。
进给伺服电机通过传动装置与进给机构相连，实现刀具和工件的进给运动。
进给箱壳体上通常装有进给选择器，用户可以通过选择器设定进给模式、进给速度和进给方向等参数。
四、控制系统控制系统是数控车床上最为重要的部分，用于实时控制和监控机床的加工过程。
控制系统通常包括机床控制器、数控软件和人机界面等部分。
机床控制器与数控软件相连，通过预先编程的方式控制数控车床的各种运动和加工参数。
人机界面通常是通过电脑显示屏和键盘等设备，用户可以通过界面输入指令、监控加工过程和调整参数等。
总结：数控车床的结构包括机床床身、主轴箱、进给箱和控制系统等部分。
机床床身是整个机床的基础，具有足够的刚性和稳定性。
主轴箱用于驱动刀具和工件的相对运动，进给箱用于控制刀具和工件的进给速度和方向。
控制系统是整个数控车床的大脑，通过预先编程的方式实现加工过程的控制和监控。
电大：数控机床题及答案
电大：数控机床题及答案1-4(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--数控机床》作业（一）附答案第一章数控机床简介一、填空题 1、数控机床由_________、________、_________、_________和_________组成。
2、数控机床采用_________技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
3、突破传统机床结构的最新一代的数控机床是_______机床。
4、世界上第一台数控机床是由____国制造的。
二、选择题 1、闭环控制系统的位置检测装置装在（）（A）传动丝杠上（B）伺服电动机轴上（C）数控装置上（D）机床移动部件上 2、数控钻、镗床一般常采用（）（A）直线控制系统（B）轮廓控制系统（C）点位控制系统（D）曲面控制系统 3、数控机床中把零件加工程序转换成脉冲信号的组成部份是（）（A）控制介质（B）数控系统（C）机床本体（D）伺服电机 4、适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（）（A）加工中心（B）数控铣床（C）数控车床（D）数控线切割机床三、问答题简述数控机床的发展趋势。
简述数控机床各组成部分的作用。
四、判断题 1、开环控制系统用于高精密加工中心。
（） 2、数控机床的联动轴数和可控轴数是两个不同的概念，数控机床的联动轴数一般要大于可控轴数。
（） 3、数控机床适合于生产小批量复杂零件。
（）4、按照数控机床的控制轨迹分类，加工中心属于轮廓控制。
（）《数控机床》作业答案（一）第一章数控机床简介一、填空题 1、控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置 2、数字控制 3、并联4、美国二、单选题 1、D2、C 3、B4、A 三、简答题 1、数控机床的发展趋势：（1）高速度与高精度化（2）多功能化（3）智能化（4）高的可靠性 2、数控机床各组成部分的作用：（1）控制介质：是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。
第一章 数控车床简介
2、多功能化： （1）数控机床采用一机多能，以最大限度地提高设备设备的利 用率。 （2）前台加工、后台编辑的后台功能，以充分提高其工作效率 和机床利用率。 （3）具有更高的通讯功能，现代数控机床除具有通讯口、DNC 功能外，还具有网络功能。 DNC是Direct Numerical Control/Distributed Numerical Control英文一词的缩写,中文意思：直接数字控制/分布式控 制。 DNC最早是指分布式数控系统（Distributed Numerical Control），其含义是用一台大型计算机同时控制几台数控机 床。后来随着科学技术的进步，数控系统由NC （Numerical Control）发展为CNC （Computer Numerical Control 计算机 数控系统），每一台数控机床由一台计算机（CNC系统）来 控制,所以过去的DNC概念已失去意义。
为实现更高速度、更高精度的指标，目前主要 在下述几个方面采取措施进行研究： （1）数控系统：数控系统采用位数、频率更高的 微处理器，以提高系统的基本运算速度。 （2）伺服交流伺服系统：全数字交流伺服系统， 大大提高了系统的定位精度、进给速度。所谓数字 伺服系统，是指伺服系统中的控制信息用数字量来 处理。随着数字信号微处理器速度的大幅度提高， 伺服系统的信息处理可完全用软件来完成，这就是 所谓的“数字伺服”。
3 智能化：引进了自适应控制技术.自适应控制 （Adaptive Control，简称AC）技术是能调节在 加工过程中所测得的工作状态特性，且能使切削 过程达到并维持最佳状态的技术。 4 高可靠性：通过提高数控系统的硬件质量，采 用模块化、标准化和通用化来提高其可靠性。
二、 数控技术的基本概念 1 数字控制（Numerical Control)，简称NC，它是 采用数字化信息实现加工自动化的控制技术， 用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行 控制的机床称作数控机床。 2 NC机床：早期的数控机床的NC装置是由各种 逻辑元件、记忆元件组成随机逻辑电路由硬件 来实现数控功能，称作硬件数控，用这种技术 实现的数控机床称作NC机床。 3 CNC 机床：现代数控系统采用微处理器或专用 微机的数控系统（Computer Numerical Control） 由事先存放在存储器里的系统程序（软件）来 实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并 通过接口与外围设备进行联接，这样的机床称 作CNC机床。
数控机床简介
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数控火焰切割机
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数控火焰切割机
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数控三坐标测量机
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两轴控制
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两轴半控制
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三轴控制
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多轴控制
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多轴控制
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虚拟轴控制
虚拟轴控制
虚拟轴控制
虚拟轴控制
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一、数控机床概述
什么是数控：数字程序控制简称数控NC，通常用数控指
令控制机械运动。
什么是数控机床：采用数控技术的机床，或者说装备了
数控系统的机床。
数字控制机床是用数字代码形式的信息（程序指令）， 控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动
加工的机床，简称数控机床。
什么是加工中心：一般认为具备快速换刀机构的数控机
结束语
当今数控技术已进入新的发展时期，数控机床新结 构新品种不断出现。在汽车、航空航天、模具、医 疗器械、复合材料等加工领域中，新材料、新的加 工方法、新的加工理念不断出现，推动和丰富了传 统加工理论。研究数控技术，跟踪世界数控技术发 展潮流，不断提高数控技术水平，是摆在我们面前 一项重要任务。让我们共同努力，用创新的理念， 反复实践，不断探讨，在较短时间内，使我国数控 技术赶上世界先进水平。让数控技术为现代化建设 发挥更大作用。
一、数控机床概述
3、计算机数控装置 是数控机床的核心，接受输入装置的信息，经过控制软件的 处理，将指令输给伺服系统，控制机床运动部件按加工程序指 令运动。 4、伺服系统 它是数控系统的执行部分，把来自机床数控系统的脉冲信号 转换成机床移动部件的运动。（如伺服电机、电主轴 丝杠等） 5、可编程控制器（PLC）及电器控制装置 与CNC装置协调配合来共同完成机床的控制，接受CNC的 信息，并转换成控制信号，控制机床动作 6、检测反馈装置 对机床的运动速度、方向、位移量及加工状态加以检测，把 结果反馈给数控装置。分为半闭环和闭环两种。（如光电编码 器、光栅尺等）
数控车床概述及操作
二、 宇龙 仿真 软件 使用
三.选择工件
定义毛坯 打开菜单“零件/定义毛坯”或在工 具条上选择“ ”，系统打开下图对话框。
二、 宇龙 仿真 软件 使用
名字输入：在毛坯名字输入框内输入毛 坯名，也可使缺省值。
选择毛坯形状：铣床、加工中心有两种 形状的毛坯供选择：长方形毛坯和圆柱形毛 坯。可以在“形状”下拉列表中选择毛坯形 状。车床仅提供圆柱形毛坯。
最早进行数控机床研制的是美国人 。1952年试制成功世界上第一台三坐标 立式数控铣床。此后，世界上其他一些 工业国家也都开始开发、生产及应用数 控机床。我国数控机床的研制是从1958 年起步的。
目前，美国、日本、德国、法国及 俄罗斯等国家的数控机床已进入大批量 生产阶段，其中以日本发展最快。数控 化率达70%，居世界第一位。
选择毛坯材料：毛坯材料列表框中提供 了多种供加工的毛坯材料，可根据需要在" 材料"下拉列表中选择毛坯材料。
参数输入：尺寸输入框用于输入尺寸。 单位：毫米。
保存退出：按“确定”按钮，保存定义 的毛坯并且退出本操作。
取消退出：按"取消"按钮,退出本操作 。
二、 宇龙 仿真 软件 使用
四.放置零件
打开菜单“零件/放置零件” 命令或在 工具条上选择图标 ，系统弹出操作对话框。
二、 宇龙 仿真 软件 使用
FANUC数控加工仿真系统
一. 进入
鼠标左键点击“开始”按钮，在“程序” 目录中弹出“数控加工仿真系统”的子录在 接着弹出的再下级子目录中点击“加密锁管 理程序”。
加密锁程序启动后，屏幕右下方工具栏 中出现的图标，表示加密锁管理程序启动成 功。此时重复上面的步骤，在最后弹出的目 录中点击“数控加工仿真系统”，系统弹出 “用户登录”界面，如下图所示
第一章 数控机床的基本知识
驱动系统
南通航院
其作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移 动部件的运动，包括信号放大和驱动元件。其性能好坏 动部件的运动，包括信号放大和驱动元件。 直接决定加工精度、表面质量和生产率。 直接决定加工精度、表面质量和生产率。 脉冲当量δ 相对于每个脉冲信号， 脉冲当量δ ——相对于每个脉冲信号，机床移动部 相对于每个脉冲信号 件的位移，常见的有：0.01mm、0.005mm、 件的位移，常见的有：0.01mm、0.005mm、 0.001mm
第一章、 第一章、数控机床概述
三、数控机床的基本概念
南通航院
数控机床是由普通机床发展而来的， 数控机床是由普通机床发展而来的，它们之间最主 是由普通机床发展而来的 要的区别是： 要的区别是： 前者可以按事先编制好的加工程序自动地对工件进 行加工； 行加工；而后者的整个加工过程必须通过技术工人的手 工操作来完成。 工操作来完成。 示例：
第一章 数控机床概述
步进电机 常用的伺服元件 直流伺服电机 交流伺服电机
南通航院
编码盘 常用的检测元件 光栅 磁珊
（2）主轴驱动系统
第一章 数控机床概述
4、机床
南通航院
早期采用通用机床，现在采用了新的加强刚性、 早期采用通用机床，现在采用了新的加强刚性、减 小热变形、提高精度等方面的设计措施， 小热变形、提高精度等方面的设计措施，使其发生了很 大的变化。 大的变化。 目前已模块化生产， 目前已模块化生产，分为六大块
第一章
数控机床概述
南通航院
二、自动化加工与数控机床 机床数控技术是以数字化的信息处理实现机床自 动控制的一门技术。 动控制的一门技术。 数控机床把刀具和工件之间的相对位置，机床电 数控机床把刀具和工件之间的相对位置， 动机的启动和停止，主轴变速，工件松开夹紧， 动机的启动和停止，主轴变速，工件松开夹紧，刀具 的选择，冷却泵的启动、 的选择，冷却泵的启动、停止等各种操作和顺序动作 等信息用数码化的数据送入数控装置或计算机， 等信息用数码化的数据送入数控装置或计算机，经过 译码、运算， 译码、运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其他 执行元件，使机床自动加工出所需工件。 执行元件，使机床自动加工出所需工件。
数控车床编程与操作
切削用量各要素的选择方法
1.背吃刀量的选择 根据工件的加工余量确定。 2.进给量和进给速度的选择 主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以 及刀具和工件材料来选择。 3.切削速度的选择 主要考虑刀具和工件的材料以及切削加工的经济性。必 须保证刀具的经济使用寿命。同时切削负荷不能超过机床的额定功率。
X向每次吃刀量，mm
开始和结束段号。 X向和Z向精车余量,mm。
U△u1 W△w1 F f
进给速度 。
第三章 数控车床编程
第十节 外径粗车循环 G71
★ ★ ★ ★ G71循环程序段的第一句只能写X值，不能写Z或X、Z同时写入。 该循环的起始点位于毛坯外径处。 该指令只能切削前小后大的工件，不能切削凹进形的轮廓。 用G98（即用mm/min）编程时，螺纹切削后用割断刀的进给速度F 一定要写，否则进给速度的单位将变成mm/r并用螺纹切削的进给 速度，引起撞刀。 ★ 使用该指令头部倒角，由于实际加工是最后加工，描述路径时无 需按照延长线描述。 ★ 由G71每一次循环都可以车削得到工件，避免了G73出现的走空刀 的情况。因此，当加工程序既可用G71编制，也可用G73编制时， 尽量选取G71编程。由于G71循环按照直线车削，加工速度高于 G73，有利于提高工作效率。
第三章 数控车床编程
第五节 圆弧G02/03
中间带有凹陷部分的工件
头部有倒角的工件
头部为球形的工件
第三章 数控车床编程
第六节 复合形状粗车循环G73
功能：车削时按照轮廓加工的最终路径形状，进行反复循环加工。
格式： G00 X Z G73 G73
循环起点
X向的总吃刀量，半径值，mm。 Z向的每次吃刀量，mm。 循环次数。 开始和结束段号。
任务认识数控机床教案
任务认识数控机床教案
一、数控机床简介
数控机床是指通过数据输入控制机床进行加工的一种机床。
它是一种具有高效率、节省材料、提高产品质量的机床，已经成为现代机械加工的主导。
数控机床包括数控机床主机以及其附件，主机由主轴、工作桌、基座三部分组成，附有配件有夹头、直流电机、传动装置、油缸及液压站等，控制单元主要有电脑控制系统、伺服控制系统、PLC控制系统等，使数控机床可以根据控制系统的程序自动完成加工。
二、数控机床加工原理
数控机床是将车加工程序、运动控制程序以及加工参数等计算机控制程序进行控制的机床，数控机床的加工过程可以分为四个步骤：
1、机床加工程序编写。
首先分析加工零件、确定工件坐标系、指定刀具等，然后编写加工程序，根据加工要求编写CRT程序或G码程序。
2、数据输入。
加工程序编写完毕后，将程序以及相关数据输入至控制系统，如：刀具尺寸、加工深度、切削参数等。
3、系统控制。
控制系统根据输入程序或数据，控制机床主轴的驱动电机，实现机床自动运动，完成加工要求。
4、质量管理和安全保护。
数控车床
1.1数控车床简介数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。
数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。
数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。
它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。
具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。
数控车床按车削中心是在普通数控车床基础上发展起来的一种复合加工机床。
除具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续（不等速回转）运动和进行连续精确分度的C轴功能，并能与X轴或Z轴联动，控制轴除X、Z、C轴之外，还可具有Y轴。
可进行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，在具有插补功能的条件下，还可以实现各种曲面铣削加工。
数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。
数控的实质是通过特定处理方式下的数字信息（不边疆变化的数字量）去自动控制机械装置进行动作，它与通过连续变化的模拟量进行的程序控制（即顺序控制），有着截然不同的性质。
由于数控中的控制信息，而处理这些短信息离不开计算机，因此将通过计算机进行自动控制的技术，简称为数控。
这里讲的数控，特指用于机床加工中的数控（即机床数控）。
除此之外，数控还广泛应用于测量、理化试验与分析、物质与信息的传输、建筑以及科学管理等领域。
第一章 数控机床概述
第一章数控机床概述第一节数控机床简介一、数控机床的产生1、产生的原因a、机床向自动化、专门化的方向发展，但是生产品种有限、样机的生产仍在用手工或普通机床上制造、特别是一些由曲线、曲面组成的复杂零件，仍只能借助划线和样板用手工方法来加工。
b、航空、航天技术发展、精度要求高，难加工材料（如合金），形状复杂。
2、数控机床的出现：从1949年开始研究，到1952年开发的数控铣床（MIT直线插补）。
3、结论、数控的出现：主要是为了解决那些批量不大，精度要求高，形状复杂的零件自动化生产而产生的。
二、数控机床的特点1、特点：适应性强、加工精度高、加工生产率高、良好的经济效益。
2、适用范围a、用通用机床加工时，要求设计制造复杂的专用夹具或需很长调整时间的零件。
b、小批量生产（100件以下）的零件。
c、轮廓形状复杂，加工精度要求高或必须用数字方法决定的复杂曲线、曲面零件。
d、要求精密复制的零件。
e、预备多次改型设计的零件。
f、铝、镗、铰、锟、攻丝及铣削工序联合进行的零件，如箱体零件。
g、价值高的零件，如飞机大梁等零件。
第二节数控机床的控制原理和组成一、数控机床的控制原理1、数控：它是一种系统，它能译解一套以某种符号形式预先记录的指令，使所控制的机床执行这些指令，然后监控执行的结果，以保持要求的精度和功能。
2、数控机床：（把机床的各种操作，操作要求和控制的尺寸都用数字的形式表示出来，把这些数字通过信息载体，通过计算机的运算，发出各种指令）用数字信息进行控制的机床。
二、数控机床的组成1、输入：数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。
2、数控装置：硬件：数控装置软件：数控装置系统软件：包括管理软件和控制软件所组成，管理软件系指零件加工程序的输入、输出、系统的显示功能和诊断，控制软件则包括译码处理、刀具补偿、插补运算、位置控制和速度控制。
3、伺服驱动系统：包括伺服控制线路、功率放大线路和伺服电机等执行装置，它接收计算机数控装置发来的各种动作命令，驱动受控设备运动。
数控机床概述
三、数控机床的分类 数控设备的种类很多，各行业都有自己的数控设备
和分类方法。在机床行业，数控机床通常从以下不同角度 进行分类。
1．按工艺用途分类 按其工艺用途可以划分为以下四大类： （1）金属切削类 指采用车、铣、镗、钻、铰、 磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它又可分为两类： ①普通数控机床 ②数控加工中心
2．按控制运动的方式分类 （1）点位控制数控机床 这类数控机床有数控钻床、 数控坐标镗床、数控冲床等。 （2）点位直线控制数控机床 这类机床有数控车床和 数控铣床等。 （3）轮廓控制数控机床 这类机床有数控车床、铣床、 磨床和加工中心等。
第一章 数控加工技术基础 3．按伺服系统的控制方式分类 （1）开环数控机床
将市场预测、生产决策、产品设计、 产品制造直到产品销售的全过程均由计算 机集成管理和控制，由此构成的完整的自 动生产制造系统，称为计算机集成制造系 统（Computer Integrated Manufacturing System—CIMS）。
CIMS将一个更长的生产、经营活动进 行了有机的集成，实现了更高效益、更高 柔性的智能化生产，是当今自动化制造技 术发展的最高阶段。在CIMS中，不仅是生 产设备的集成，更主要的是以信息为特征 的技术集成和功能集成
数字控制（Numerical Control NC）是一种借 助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如 加工、测量、装配等）进行编程控制的自动化 方法。 数控技术（Numerical Control Technology） 采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动 控制的技术。
数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是采用数字控制技术对机床的加工过 程进行自动控制的一类机床。它是数控技术典 型应用的例子。
数控机床简介
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2020/11/21
数控机床简介
数控机床的产生与发展
一、数控机床的诞生是内因、外因共同作用的结果。 内在动力：零件加工的复杂程度迫切需要一种精度高、柔性好的加工设备； 外在的技术基础：电子技术、计算机技术、控制技术的发展。
1952年，合作研制成功世界上第一台数控机（铣）床，用它来加工直升飞 机叶片轮廓检查用样板，可做直线插补。研制成功后立即生产100台交付军工使 用。在成果上显示了它是社会需求、科技水平、人员素质三者的结晶；在技术上 则显示出机电一体化机床在控制方面的巨大创新。
数控机床为单件、小批生产的精密、复杂零件提供了自动化加工手段。
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数控机床简介
二、数控机床的基本概念
v 需要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯 称数控（NC）。所以我们日常讲的“数控”，实质上已是指“计算机数控”了。
v 数字控制技术：简称数控（Numerical Control ,NC）采用数字化信息实 现加工自动化的控制技术。
1、程序的存储介质，又称程序载体
v 穿孔纸带（过时、淘汰）； v 盒式磁带（过时、淘汰）； v 软盘、磁盘、U盘；
2、输人/输出装置
v 对于穿孔纸带，配用光电阅读机；（过时、淘汰）； v 对于盒式磁带，配用录放机；（过时、淘汰）； v 对于软磁盘，配用软盘驱动器和驱动卡； v 现代数控机床，还可以通过手动方式(MDI方式)； v 串口通讯,包括RS232，RS485 。 v DNC网络通讯
脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。常用的脉冲当量为 0.001mm/脉冲。
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数控机床简介
数控机床组成
模块一 数控机床概论
模块一数控机床概论§1-1 数控机床简介数控技术是综合了计算机、自动控制、电机、电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域最新成果而形成的一门边缘科学技术。
在现代机械制造领域中，数控技术较早地应用于机床装备中，本课程中的数控技术具体指机床数控技术。
一、基本概念1.数字控制：用数字化信号进行控制的一种现代控制方法，简称数控。
2.计算机数字控制（CNC）：由工业计算机控制程序来实现部分或全部基本控制。
3.数控机床就是采用了数字控制技术的机床。
国际信息处理联盟第五技术委员会对数控机床作了如下定义：“数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用代码，或其它符号编码指令规定的程序。
”换言之，数控机床是一种采用计算机，利用数字信息进行控制的高效、能自动化加工的机床，它能够按照机床规定的数字化代码，把各种机械位移量、工艺参数、辅助功能(如刀具交换、冷却液开与关等)表示出来，经过数控系统的逻辑处理与运算，发出各种控制指令，实现要求的机械动作，自动完成零件加工任务。
在被加工零件或加工工序变换时，它只需改变控制的指令程序就可以实现新的加工。
所以，数控机床是一种灵活性很强、技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备。
二、数控机床的组成数控机床是由程序载体、数控装置、伺服系统和机床本体组成，如图1-1所示。
图1-1 数控机床的组成1.程序载体：是人与机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。
2.人机交换装置：通过人机交换装置对数控机床进行操作和控制。
3.数控系统：由I/O接口线路，PLC、主控系统等组成。
4.伺服系统：是数控系统和机床本体之间的纽带。
5.机床本体：数控机床的机械结构实体。
6.辅助装置：自动换刀装置、自动交换工作台、润滑排屑装置。
§1-2 数控机床的分类数控机床的品种规格繁多，分类方法不一。
根据数控机床的功能、结构、组成不同，可从控制方式、伺服系统类型、功能水平、工艺方法几个方面进行分类，如表1-1所示。
数控机床简介
数控车床零件程序编制——几个重要术语
2．几个重要术语
(1) (2) (3) (4)
机床参考点是机床上的一个
机床原点 机床参考点 工件原点 绝对坐标与相对坐标
固定点，用于对机床工作台、 滑板与刀具相对运动的测量系 统进行标定和控制。
在机床接通电源后，通常都
要做回零操作，使刀具或工作 台退离到机床参考点。
数控车床坐标轴
M W Z轴：主轴中心线为Z坐标轴，从主轴箱指向尾座的方向 Z 参考点 机床原点 为Z坐标轴的正方向。 P W X轴：规定零件直径直径方向为X坐标轴。 M R
X
X R
工件原点
程序原点 M Z
W Z
Y M X
M 机床原点 W
M
Z X
W 参考点 定 位 开 关 ZZ
M 机床原点 X W
直线光栅
光电编码器
数控机床的组成
6.机床本体
数控机床的主体，是用于完成各种切削加工的 机械部分
数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、 进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压 气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在 整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及 操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目 的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特 点。
(1) 数控车床坐标轴方向的确定
根据图所示的数控车床结构图，确定X、Z 直线坐标如下： Z坐标：平行于主轴，刀 具离开工件的方向为正。 X坐标：工件做旋转运动， 则刀具离开工件的方向为 X坐标的正方向。 Y坐标：在Z、X坐标确定 后，用右手直角坐标系来 确定。
坐标系命名原则 1.标准坐标系是右手直角笛卡尔坐标系。 2.永远假定工件静止，刀具运动。不用考虑实 际机床情况，按照图纸就可编程。 3.刀具远离工件的方向为每个坐标轴的正方向。
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数控机床简介
1、数控机床的产生
随着生产和科学技术的飞速发展，社会对机械产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加，同时随着汽车工业和轻工业消费品的高速增长，机械产品的结构日趋复杂，其精度日趋提高，性能不断改善，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化、高效和高质量复杂零件加工要求。
因此，对制造机械产品的生产设备——机床，必然会相应地提出高效率、高精度和高自动化的要求。
在机械产品中，单件与小批量产品占到70%——80%。
这类产品的生产不仅对机床提出了“三高”要求，而且还要求机床应具有较强的适应产品变化的能力。
特别是一些由曲线、曲面组成的复杂零件，若采用通用机床加工，只能借助画线和样板用手工操作的方法来加工，或利用靠模和仿型机床来加工，其加工精度和生产效率都受到了很大的限制。
数控机床就是为了解决单件、小批量，特别是高精度、复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。
1947年美国PARSONS公
司为了精确制造直升飞机机翼、浆叶和框架，开始探讨用三坐标曲线数据控制机床运动，并进行实验加工飞机零件。
1952年麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所用实验室制造的控制装置与辛辛那提（Ci ncinnati Hydrotel）公司的立式铣床成功的实现了三轴联动数控运动，实现控制铣刀连续空间曲面加工，它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等多方面的技术成果，是一种新型的机床，可用于加工复杂曲面零件。
该铣床的研制成功是机械制造行业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个崭新的阶段，揭开了数控加工技术的序幕。
数控机床的定义，国际信息处理联盟IFIP(International Federation of Information Processing) 将其定义为：数控机床是一种装有程序控制的机床，机床的运动和动作按照这种程序系统发出的特定代码和符号编码组成的指令进行。
国标GB8129—1987将“数控”定义为：用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。
2、数控机床的发展趋势
数控机床自上世纪50年代问世到现在的半个世纪中，数控机床的品种得以不断发展，几乎所有机床都实现了数控化。
目前，已经出现了包括生产决策、产品设计及制造和管理等全过程均由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manuf acturing System），以实现工厂生产自动化。
数控机床的应用领域已从航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等机械制造行业，出现了金属成型类数控机床、特种加工数控机床，还有数控绘图
机、数控三坐标测量机等。
1. 高精度化、普通级数控机床加工精度已由原来的±10μm,提高到±5μm和±2μm，精密级从±5μm提高到±1.5μm。
2. 高速度化提高主轴转速是提高切削速度的最直接方法，现在主轴最高转速可达50000r/min，进给运动快速移动速度达30-40m/min。
3. 高柔性化由单机化发展到单元柔性化和系统柔性化，相继出现柔性制造单元（FMC）,柔性制造系统（FMS）,和介于二者之间的柔性制造线（FTL）。
4. 高自动化数控机床除自动编程，上下料、加工等自动化外，还在自动检索、监控、诊断、自动对刀、自动传输的方面发展。
5. 复合化包含工序复合化，功能复合化，在一台数控设备上完成多工序切削加工（车、铣、镗、钻）
6. 高可靠性系统平均无故障时间MTBF由80年代10000h提高到现在的30000h，而整机的MTBF也从100～200h提高到500～800 h。
7. 在智能化、网络化方面也得到较大发展现已出现了通过网络功能进行的远程诊断服务。
1. 2、数控机床的特点
1. 加工精度
数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的。
目前数控机床的脉冲当量普遍达到了0.001mm，而且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，因此，数控机床能达到很高的加工
精度。
2、对加工对象的适应性强
在数控机床上改变加工零件时，只需从新编制（更换）程序，输入新的程序就能实现对新的零件的加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利。
3、自动化程度高，劳动强度低
数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，操作者除了安放穿孔带或操作键盘、装卸工件、关键工序的中间检测以及观察机床运行之外，不需要进行繁杂的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度均可大为减轻，加上数控机床一般都具有较好的安全防护、自动排屑、自动冷却和自动润滑装置，操作者的劳动条件也大为改善。
4、生产效率高
数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此，数控机床每一道工序都选用最有利的切削用量。
由于数控机床的结构刚性好，因此允许进行大切削量的强力切削，这就提高了数控机床的切削功率，节省了机动时间。
数控机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，故节省了零件安装、调整时间。
数控机床加工质量稳定，一般只做首件检验和工序间关键尺寸的抽样检验，因此节省了停机检验时间。
5、良好的经济效益
在单件、小批量生产的情况下，使用数控机床加工，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省了直接生产费用；使用数控机床加
工零件一般不需要制作专用夹具，节省了工艺装备费用；数控机床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。
6、有利于现代化管理
采用数控机床加工，能准确地计算出零件加工工时和费用，并有效地简化了检验夹具、半成品的管理工作，这些特点都有利于现代化的生产管理。
1. 3、数控机床的组成
数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成，其各组成部分的关系如图1-1：
图1.1 数控机床组成图
1. 4、数控机床的分类
1、按加工工艺方法分类
1）普通数控机床
为了不同的工艺需要，普通数控机床有数控车床、铣床、钻床、镗床及磨床等，而且每一类又有很多品种。
2）数控加工中心
数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。
典型的数控加工中心有镗铣加工中心和车削加工中心。
3）多坐标数控机床
多坐标联动的数控机床，其特点是数控装置能同时控制的轴数较多，机床结构也较复杂。
坐标轴数的多少取决于加工零件的复杂程度和工
艺要求，现在常用的有四、五、六坐标联动的数控机床。
4）数控特种加工机床
数控特种加工机床包括电火花加工机床、数控线割机床、数控激光切割机床等。
2、按控制运动的方式分类
1）点位控制数控机床
这类机床只控制运动部件从一点移动到另一点的准确位置，在移动过程中不进行加工，对两点间的移动速度和运动轨迹没有严格要求，可以沿多个坐标同时移动，也可以沿各个坐标先后移动。
采用点位控制的机床有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床和数控测量机等。
2）直线控制数控机床
这类机床不仅要控制点的准确定位，而且要控制(或工作台)以一定的速度沿与坐标轴平行的方向进行切削加工。
3）轮廓控制数控机床
这类机床能够对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间运动轨迹能满足零件轮廓的要求。
轮廓控制数控机床有数控铣床、车床、磨床和加工中心等。
3、按所用进给伺服系统的类型分类
1）开环数控机床
开环数控机床采用开环进给伺服系统，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。
2）闭环数控机床
闭环数控机床的进给伺服系统是按闭环原理工作的，带有直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移量进行检测。
伺服驱动部件通常采用直流伺服电动机和交流伺服电动机。
3）半闭环数控机床
这类控制系统与闭环控制系统的区别在于采用角位移检测元件，检测反馈信号不是来自工作台，而是来自与电动机相联系的角位移检测元件。
4、按所给数控装置类型分类
1）硬件式数控机床
硬件式数控机床（NC机床）使用硬件式数控装置，它的输入、查补运算和控制功能都由专用的固定组合逻辑电路来实现，不同功能的机床，其结合逻辑电路也不相同。
改变或增减控制、运算功能时，需要改变数控装置的硬件电路。
2）软件式数控机床
这类数控机床使用计算机数控装置（CNC）。
此数控装置的硬件电路是由小型或微型计算机再加上通用或专用的大规模集成电路制成。
数控机床的主要功能几乎全部由系统软件来实现，所以不同功能的机床其系统软件也就不同，而修改
或增减系统功能时，不需改变硬件电路，只需改变系统软件。
5、按数控装置的功能水平分类
按此分类方法可将数控机床分为低、中、高档三类。
1. 5、数控机床的工作原理
1、根据被加工零件的图样与工艺规程，用规定的代码和程序格式编写加工程序。
2、将所编程序指令输入机床数控装置。
3、数控装置将程序（代码）进行译码、运算之后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制在发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件。