数控教育讲习一

由此，可知数控机床通常由四部分组成。 由此，可知数控机床通常由四部分组成。 程序载体 图示的机床组成方式为 ---开环系统 ---开环系统
检测 反馈
数控装置 伺服系统
机床上加虚线部分的测量装置 后机床组成方式为 ---闭环系统 ---闭环系统
可以将机床所得到的检测结 机床部分 测量装置 果再反馈到数控装置中去。 果再反馈到数控装置中去。
b、点位直线控制系统
特点是能够对两个或两个以上的坐标轴同时进行 控制， 控制，它不仅能控制机床移动部件的起点和终点 坐标， 坐标，而且要控制整个加工过程每一点的速度与 位移量。 位移量。 由于智能作简 单的直线运动， 单的直线运动， 因此不能实现 任意的轮廓轨 迹加工。 迹加工。
轮廓控制， c、轮廓控制，又称连续控制
三、按控制方式分类 a、开环控制系统
不带反馈装置
b、半闭环控制系统
丝杠上装有角位移检测装置
c、闭环控制系统
机床移动部件位置上直接装有直线检测装置
二、数控机床的组成和工作原理
首先了解一下在数控机床上加工零件 通常需要几个步骤 答:四个步骤: 四个步骤:
1）根据加工零件的图纸与工艺方案， 根据加工零件的图纸与工艺方案， 用规定的代码和程序格式编写程序单。 用规定的代码和程序格式编写程序单。 根据程序单，制作穿孔带。 2) 根据程序单，制作穿孔带。 3) 通过阅读装置将穿孔带的代码逐段输入到数控 装置。 装置。 数控装置将代码进行译码，寄存和运算之后， 4) 数控装置将代码进行译码，寄存和运算之后， 向机床伺服机构发出讯号， 向机床伺服机构发出讯号，以驱动机床的各个 运动部件，并控制其它必要的辅助操作， 运动部件，并控制其它必要的辅助操作，如变 开关冷却液、松夹工件及刀具转位等， 速、开关冷却液、松夹工件及刀具转位等，最 后加工出合格的零件。 后加工出合格的零件。
第一章 概论
将机床数字控制向机电一体化方向发展。 高等院校机制工艺的学生必须学好这门课。 本次课主要介绍：数控机床的概论的第二 部分。 希望同学们认真学习！ 第一节 第二节 第三节 数控机床的基本概念 数控机床的分类与应用 数控机床的发展
第一章第二节数控机床的分 类与应用 通常可以按三种不同的角度分类： 通常可以按三种不同的角度分类：
输出装置： 输出装置：根据控 制器的指令将运算 器送来的计算结果 输送到伺服系统， 输送到伺服系统， 经过功率的放大， 经过功率的放大， 驱动相应的坐标轴， 驱动相应的坐标轴， 使机床完成刀具相 对工件的运动。 对工件的运动。
4、强电控制装置
主要功能是接受数控装置所控制的内置式 可编程控制器（PLC）输出的主轴变速、 可编程控制器（PLC）输出的主轴变速、换 启动或停止，刀具的选择和更换， 向、启动或停止，刀具的选择和更换，分 度工作台的转位和锁紧， 度工作台的转位和锁紧，工件的夹紧或松 开，切削液的开或关等辅助操作的信号， 切削液的开或关等辅助操作的信号， 经功率放大直接驱动相应的执行元件， 经功率放大直接驱动相应的执行元件，诸 如接触器、电磁阀等， 如接触器、电磁阀等， 从而事先数控机床在加工过程中的全部自 动操作。 动操作。
控制器： 控制器：接受输入 装置的指令， 装置的指令，根据 指令控制运算器与 输出装置， 输出装置，以实现 对机床的各种操作 （如主轴的变速或 冷却液的开关） 冷却液的开关）以 及控制整机的工作 循环。 循环。
运算器： 运算器：接受控制 器的指令， 器的指令，将输入 装置送来的数据进 行某种运算， 行某种运算，并不 断地向输出装置送 出运算结果， 出运算结果，使伺 服系统执行所要求 的运动。 的运动。
一、 二、 三、 数控机床的产生 数控机床的组成和工作原理 数控机床涉及的基本技术
一、数控机床的产生
质量 科学技术 发展 对产品 生产率 社会生产 要求
越来越高
解决的重要措施之一
机械加工工艺过程的自动化
自动机床、组合机床、 自动机床、组合机床、专用自 动线等刚性自动化机床
设备
大批量 小批量 生产 生产 采用“刚性” 采用“刚性”自动化 设备 采用“柔性”自动化 设备 采用“柔性” 设备 数字控制机床等灵活通用的、 数字控制机床等灵活通用的、能适应产 品频繁变化的柔性自动化机床
伺服系统： 5、伺服系统：是数控机床的最后环节
伺服系统接受来自数控装置的指令信息， 伺服系统接受来自数控装置的指令信息， 严格按照指令信息的要求带动机床的移动 部件，以加工出符合图纸要求的零件。 部件，以加工出符合图纸要求的零件。 伺服系统包括:驱动装置、执行部件两大系统。 伺服系统包括:驱动装置、执行部件两大系统。 常用伺服系统有:功率步进电动机， 常用伺服系统有:功率步进电动机，直流伺服电 动机， 动机，交流伺服电动机等 伺服系统与脉冲编码器的组合构成了较理想的 半闭环伺服系统，已经被广泛采用。 半闭环伺服系统，已经被广泛采用。
具体而言，数控机床的基本组成 如下图所示： 伺服驱动 系统 程序 载体 输入 装置 数控 装置 强电控制 装置 检测 装置
机床（主运动、 机床（主运动、 进给运动、 进给运动、 辅助操作） 辅助操作）
1、程序载体
人要对数控机床进行控制必须 在人与机 床之间建立某种联系，这种联系的中间媒 床之间建立某种联系， 介物即 ---程序载体（又称控制介质）。 ---程序载体（又称控制介质）。 程序载体 常用的控制介质有：穿孔带、穿孔卡、磁带。 常用的控制介质有：穿孔带、穿孔卡、磁带。 使用最多的是八位标准穿孔带（如图所示）。 使用最多的是八位标准穿孔带（如图所示）。 八位标准穿孔带
阅读装置分为机械式和光电式两种。 阅读装置分为机械式和光电式两种。
如图，光电穿 如图， 孔带阅读机的 原理是： 原理是：用红 外光敏元件识 别穿孔带上每 排孔的代码， 排孔的代码， 将孔的排列图 案转换为电信 号送数控装置
数控装置: 3、数控装置:是数控机床的中心环节
输入装置： 输入装置：接受由 穿孔带阅读机输出 的代码，经过识别 的代码， 与译码之后分别输 送到个相应的寄存 器，这些指令与数 据将作为控制器与 运算器的原始数据。 运算器的原始数据。
数控机床: 数控机床:
将加工过程所需的各种操作（如主轴 将加工过程所需的各种操作（ 变速、松夹工件、进刀与退刀、 变速、松夹工件、进刀与退刀、开车 与停车、选择刀具、供给冷却液等） 与停车、选择刀具、供给冷却液等） 和步骤以及刀具与工件之间的相对位 移量都用数字化的代码表示， 移量都用数字化的代码表示， 通过控制介质（如穿孔纸带或磁带） 通过控制介质（如穿孔纸带或磁带）将数字信息 送入专用的或通用的计算机， 送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信 息进行处理与运算， 息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的 伺服系统或其它执行元件， 伺服系统或其它执行元件，使机床自动加工出所 需要的工件。 需要的工件。
世界上第一台数控机床是数控镗铣加工 中心机床，产生于20世纪40年代。 20世纪40年代 中心机床，产生于20世纪40年代。 1948年由美国帕森斯（ Co.） 1948年由美国帕森斯（Parsons Co.）公 年由美国帕森斯 司提出利用电子计算机控制机床加工复 杂曲线样板。 杂曲线样板。 1952年由美国军方和麻省理工学院（MIT） 1952年由美国军方和麻省理工学院（MIT） 年由美国军方和麻省理工学院 研制出了第一台三坐标立式数控铣床。 研制出了第一台三坐标立式数控铣床。
6、 机
床
与传统的机床相比，数控机床的外部造型、 与传统的机床相比，数控机床的外部造型、整 体布局，传动系统、支撑系统、 体布局，传动系统、支撑系统、排屑系统与刀 具系统的部件结构以及操作机构等方面都已发 生了很大的变化。 生了很大的变化。 通常对数控机床设计在机床的精度、静刚度、 通常对数控机床设计在机床的精度、静刚度、动 刚度和热刚度等方面提出了更高的要求， 刚度和热刚度等方面提出了更高的要求，而传动 链则要求尽可能简单。 链则要求尽可能简单。 目的是为了满足数控技术的要求和从分发挥数 控机床的特点。 控机床的特点。
4、加工中心机床是带有刀库和自动 换刀装置的数控镗铣床。 换刀装置的数控镗铣床。 它的出现打破了一台机床只能进行一种加 工的传统概念。 工的传统概念。 由于有效地避免了多次装夹造成的定位误 且减少了机床的台数和占地面积， 差，且减少了机床的台数和占地面积，极 大地提高了生产率和加工自动化程度。 大地提高了生产率和加工自动化程度。 五面体加工中心机床可以在一次装夹中完成除安装 面以外箱体类所有表面的加工。 面以外箱体类所有表面的加工。 车削加工中心可以在一次装夹中完成回转体零件的 所有加工工序（包括车削内外表面、铣平面、铣槽、 所有加工工序（包括车削内外表面、铣平面、铣槽、 钻孔和攻螺纹等工序）。 钻孔和攻螺纹等工序）。
第一章 概论
将机床数字控制向机电一体化方向发 展 。 高等院校机制工艺的学生必须学 好这门课。 好这门课。 本讲课主要介绍： 本讲课主要介绍 ： 数控机床的概论部 分。 希望同学们认真学习！ 希望同学们认真学习！ 第一节 数控机床的基本概念 第二节 第三节 数控机床的分类与应用 数控机床的发展
第一章第一节数控机床的基本概念
2、输入装置
输入装置的作用就是程序载体上的数控代码信息 转换为相应的电脉冲信号传送至数控装置的内存 储器。 储器。 输入装置最早使用光电阅读机阅读穿孔带； 输入装置最早使用光电阅读机阅读穿孔带； 以后大量使用磁记录原理的磁带机和软盘驱动器； 以后大量使用磁记录原理的磁带机和软盘驱动器； 还有通过数控装置控制面板上的输入键， 还有通过数控装置控制面板上的输入键，按工作 的程序清单用手工方式直接输入内存储器； 的程序清单用手工方式直接输入内存储器； 也可以用通信方式由计算机直接传送给数控装置。 也可以用通信方式由计算机直接传送给数控装置。
第一节数控机床的基本概念第二节数控机床的分类与应用第三节数控机床的发展一数控机床的产生第一章第一节数控机床的基本概念二数控机床的组成和工作原理三数控机床涉及的基本技术发展质量生产率对产品要求越来越高越来越高一数控机床的产生科学技术社会生产机械加工工艺过程的自动化解决的重要措施之一大批量生产采用刚性自动化设备自动机床组合机床专用自动线等刚性自动化机床设备小批量生产采用柔性自动化设备数字控制机床等灵活通用的能适应产品频繁变化的柔性自动化机床设备将加工过程所需的各种操作如主轴变速松夹工件进刀与退刀开车与停车选择刀具供给冷却液等和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码表示移量都用数字化的代码表示数控机床
一、按工艺用途分类 二、按运动方式分类 三、按控制方式分类 四、数控机床的精度与应用范围
一、按工艺用途分类 最普通的数控机床使钻床、车床、镗床、 1、最普通的数控机床使钻床、车床、镗床、磨床 与齿轮加工机等金属切削类机床。 与齿轮加工机等金属切削类机床。 它们都适用于单件、小批量和多品种的零件加工， 它们都适用于单件、小批量和多品种的零件加工， 具有很好的加工尺寸和一致性、 具有很好的加工尺寸和一致性、很高的生产率和自 动化程度。 动化程度。 属于非金属切削机床的数控冲床、压力机、 2、属于非金属切削机床的数控冲床、压力机、弯管 折弯机、线切割机床、焊接机、火焰切割机、 机、折弯机、线切割机床、焊接机、火焰切割机、 等离子切割机、激光切割机和高压水切割机等。 等离子切割机、激光切割机和高压水切割机等。 3、在非加工设备中大量采用的有自动装配机、多坐 在非加工设备中大量采用的有自动装配机、 标测量机、自动绘图机和工业机器人等。 标测量机、自动绘图机和工业机器人等。
二、按运动方式分类
a、点位控制
特点是机床移动部件只能实现一个位置到 另一个位置的精确移动， 另一个位置的精确移动，在移动和定位过 程中不进行任何加工， 不影响加工的孔距精度。 动路线并不影响加工的孔距精度。 最典型的点位控制数控 机床有数控钻床、 机床有数控钻床、数控 坐标镗床、 坐标镗床、数控点焊机 和数控弯管机。 和数控弯管机。
特点是能够对两个或两个以上的坐标同时进行控制， 特点是能够对两个或两个以上的坐标同时进行控制， 它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标， 它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而 且要控制整个加工过程每一点的速度和位移量， 且要控制整个加工过程每一点的速度和位移量，即 要控制移动轨迹，将工件加工成一定的轮廓形状。 要控制移动轨迹，将工件加工成一定的轮廓形状。 轮廓控制需要在加工过程 中不断进行多坐标轴之间 的插补运算， 的插补运算，实现相应的 速度和位移控制。 速度和位移控制。 轮廓控制包含了点位和点 位直线控制。 位直线控制。