机床概论绪论
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第一章 数控机床概论
第一章 概论
1
（2）模块化、专门化与个性化；智能化；柔性化和集成化 模块化、专门化与个性化：机床结构模块化，数控功能专门 化，机床性能价格比显著提高并加快优化。个性化是近几年 来特别明显的发展趋势。 智能化：智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追 求加工效率和加工质量方面的智能化，如自适应控制，工艺 参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便方面的智能 化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自 动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化， 如智能化的自动编程，智能化的人机界面等； 柔性化和集成化：柔性自动化技术是制造业适应动态市场需 求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋 势，是先进制造领域的基础技术。
第一章 概论
1
3.
按伺服控制方式分类
1. 开环控制数控机床 开环控制系统的特点是不带反馈检测装置。这种数控机床主 要使用步进电机。数控装置经过控制运算发出脉冲信号，每 一脉冲信号使步进电机转动一定的角度，通过滚珠丝杠推动 工作台移动一定的距离。
开环控制系统图
第一章 概论
1
2. 闭环控制系统 闭环控制系统是指在机床的运动部件上安装位置测量装置。 是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置，将检 测到的实际位移反馈到数控装置的比较器中，与输入的原指 令位移值进行比较，用比较后的差值控制移动部件作补充位 移，直到差值消除时才停止移动，达到精确定
第一章 概论
1
1.4.2 数控机床的使用特点
1. 对操作维修人员的技术水平要求较高 2. 对夹具和刀具的要求较高 单件生成时，一般采用通用夹具，成批量生成时，为节省加 工时间，应采用专用夹具，而且夹具应该定位可靠，能自动 夹紧或松开工件，具有良好的排屑、冷却结构。
数控机床概论(讲稿)
数控机床概论第1章绪论1.1 数控机床的产生与发展1.1.1 数控机床的产生目前很多制造企业已经广泛采用了以自动机床、组合机床和专用机床为主体的“刚性”自动生产线，采用多刀、多工位和多面同时加工方法，常年进行着单一产品的高效和高度自动化的生产。
尽管这种生产方式需要巨大的初始投资和很长的生产准备周期，但在大批量的生产条件下，由于分摊在每一个加工零件上的费用很少，因此，经济效益仍然是十分显著的。
不过，在制造业并不是所有的产品都具有很大的需求量，单件与小批量生产的零件一般占机械加工总量的80%左右。
尤其是航空、航天、船舶、机床、重型机械、食品加工机械、包装机械和军工等产品，不仅加工批量少，而且加工零件形状比较复杂，精度要求也很高，还需要经常改型。
如果仍然采用专业化程度很高的自动化机床加工这类产品的零件就显得不尽合理。
而经常改装和调整设备，对于专用生产线来讲，不仅会提高产品的生产成本，有时甚至是无法实现的。
因此，这种“刚性”的自动化生产方式已逐渐显现出了对现代制造业的不适应性。
为了解决上述问题，从而实现多品种、小批量产品零件的自动化生产，一种称之为数控机床（Numerical Control Machine Tools）的现代机床应运而生。
数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。
该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而驱动机床动作并加工零件。
它很好的解决了刚性自动生产线难以经常改型和调整设备的问题，显示出了适应多品种、小批量产品零件生产的“柔性”。
1.1.2 数控机床的发展从1952年至今，数控机床按照控制机的发展，已经历了六代。
世界上第一台数控机床在美国诞生，是由美国小型飞机工业承包商帕森斯公司和麻省理工学院伺服机构研究所为推进飞机和导弹的研制联合开发的，1955年进入实用阶段，这时数控机床的控制系统（专用电子计算机）采用的是电子管，其体积庞大，功耗高，仅在一些军事部门中承担普通机床难以加工的形状复杂零件，这是第一代数控系统。
机床的综合概论
一、机床的概念二、机床的种类三、机床发展历史（简史）四、机床的工作原理五、目前（2009年）中国境内各大机床厂名列一、机床的概念机床的概念：顾名思义-机床是对金属或其他材料的坯料或工件进行加工，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。
机械产品的零件通常都是用机床加工出来的。
机床是制造机器的机器，也是能制造机床本身的机器，这是机床区别于其他机器的主要特点，故机床又称为工作母机或工具机。
二、机床的种类（一）.广义机床的种类如下：金属切削机床，主要用于对金属进行切削加工；木工机床，用于对木材进行切削加工；特种加工机床，用物理、化学等方法对工件进行特种加工；锻压机械。
1、金属切削机床可按不同的分类方法划分为多种类型。
1.1按加工方式或加工对象可分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、花键加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、特种加工机床、锯床和刻线机等。
每类中又按其结构或加工对象分为若干组，每组中又分为若干型。
1.2按工件大小和机床重量可分为仪表机床、中小型机床、大型机床、重型机床和超重型机床；1.3按加工精度可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床；1. 4按自动化程度可分为手动操作机床、半自动机床和自动机床；1. 5按机床的自动控制方式，可分为仿形机床、程序控制机床、数字控制机床、适应控制机床、加工中心和柔性制造系统；1.6按机床的适用范围，又可分为通用、专门化和专用机床。
1.7 专用机床中有一种以标准的通用部件为基础，配以少量按工件特定形状或加工工艺设计的专用部件组成的自动或半自动机床，称为组合机床。
1.8 对一种或几种零件的加工，按工序先后安排一系列机床，并配以自动上下料装置和机床与机床间的工件自动传递装置，这样组成的一列机床群称为切削加工自动生产线。
1.9柔性制造系统是由一组数字控制机床和其他自动化工艺装备组成的，用电子计算机控制，可自动地加工有不同工序的工件，能适应多品种生产。
机械制造装备概论(第0、1章 绪论+机床的运动分析) - new
机械制造装备概论
机械制造装备概论
• • • • • • • 绪论 第一章 机床运动分析 第二章 车床 第三章 数控机床（制造自动化机床-最后） 第四章 齿轮加工机床 第五章 磨床 第六章 其它机床
绪
论
---主要掌握常见机床的分类与编码及主参数识别。 机械制造装备概述： 机械制造行业所经历的技术变迁 机械制造装备及其在国民经济中的重要作用 机械制造装备应具备的主要功能 机械制造装备的分类
绪 机 论 械 制 造 装 备 设 计
• §金属切削机床概述 • 零件加工方法: • 铸造、锻造、焊接、切削加工、成形加工及特种加工(电火 花加工、电火花线切工、超声加工、快速成形以及化学加工、磨 料流动加工等) • 金属切削机床： • ---指用切削的方法加工金属工件，使之获得所要求的几何 形状、尺寸精度和表面质量的机器。 • ---制造机器的机器，故又称为“工作母机”或“工具机” （Machine-tool）,习惯上简称为“机床”。 • ---在现代机械制造工业中，被制造的机器零件，特别是精密零 件的最终形状、尺寸及表面粗糙度，主要是借助金属切削机床加 工来获得的，因此机床是制造机器(装备)零件的主要设备。 • ----它所担负的工作量约占机器总制造工作量的40%～60%，它 的先进程度直接影响到机器制造工业的产品质零件加工方法量和 劳动生产率。
车床
钻床
镗床
铣床
磨床
拉床
锯床
滚齿机
刨床
插床
2. 按机床的通用程度分类
1) 通用机床（万能机床）
特点是：加工范围较广，结构往往比较复杂，主要适用于 单件小批生产。
2) 专用机床
根据特定工艺要求而专门设计、制造和使用的，生产率较高， 结构比通用机床简单，适于大批量生产，如各类组合机床。
机械制造装备概论
• • • • • • • 绪论 第一章 机床运动分析 第二章 车床 第三章 数控机床（制造自动化机床-最后） 第四章 齿轮加工机床 第五章 磨床 第六章 其它机床
绪
论
---主要掌握常见机床的分类与编码及主参数识别。 机械制造装备概述： 机械制造行业所经历的技术变迁 机械制造装备及其在国民经济中的重要作用 机械制造装备应具备的主要功能 机械制造装备的分类
绪 机 论 械 制 造 装 备 设 计
• §金属切削机床概述 • 零件加工方法: • 铸造、锻造、焊接、切削加工、成形加工及特种加工(电火 花加工、电火花线切工、超声加工、快速成形以及化学加工、磨 料流动加工等) • 金属切削机床： • ---指用切削的方法加工金属工件，使之获得所要求的几何 形状、尺寸精度和表面质量的机器。 • ---制造机器的机器，故又称为“工作母机”或“工具机” （Machine-tool）,习惯上简称为“机床”。 • ---在现代机械制造工业中，被制造的机器零件，特别是精密零 件的最终形状、尺寸及表面粗糙度，主要是借助金属切削机床加 工来获得的，因此机床是制造机器(装备)零件的主要设备。 • ----它所担负的工作量约占机器总制造工作量的40%～60%，它 的先进程度直接影响到机器制造工业的产品质零件加工方法量和 劳动生产率。
车床
钻床
镗床
铣床
磨床
拉床
锯床
滚齿机
刨床
插床
2. 按机床的通用程度分类
1) 通用机床（万能机床）
特点是：加工范围较广，结构往往比较复杂，主要适用于 单件小批生产。
2) 专用机床
根据特定工艺要求而专门设计、制造和使用的，生产率较高， 结构比通用机床简单，适于大批量生产，如各类组合机床。
第1章机床数控技术概论
第1章机床数控技术概论
1.1数控技术发展概述
数控技术，是利用数据处理用计算机指挥机器工具来进行机械加工的
技术。
它可以将加工工艺、制造要求及加工条件记录在计算机内，提高了
加工的质量、精度和速度。
数控技术是现代制造业的主要技术，广泛应用
于机械、航空航天、汽车、工矿企业等行业，在大规模实现个性化制造，
改变传统制造方式及技术，提高了生产力和产品质量，改善了生产条件，
提高了劳动生产率，实现了精密加工的可能。
从上世纪50年代起，数控技术就开始了研究和发展，形成了工业上
应用最为广泛的数控设备，数控机床。
数控机床目前已经成为机械加工行
业的主要设备，它结合了计算机、机械、检测和测量等技术，具有高精度、高速度、自动化程度高等特点，在机械加工中得到了广泛的应用。
数控技术的发展已经取得较好的成绩，极大地改变和提高了传统机械
加工的工作效率。
无论是加工小件、复杂曲面还是加工特殊材料，数控机
床都可以实现，为实现高精度、高效率的加工提供了有力的保证。
1.2数控机床的通用结构
数控机床一般由主轴系统、工作台系统、进给系统和控制系统组成。
主轴系统由电机、传动装置和主轴组成。
第三章机床概论
第三章
机床
第一节 机床传动的基本知识
▪ 机床的运动 ▪ 机床的传动链 ▪ 机床的传动比 ▪ 机床传动系统图
第一节 机床传动的基本知识
表面成形运动
3
第一节 机床传动的基本知识
1）主运动——对切削起主要作用的工作运动，消耗机床 的主要功率。机床主运动只有1个。 ◆主要形式：
① 工件或刀具作回转运动，用转速（r/mim）表示； ②工件或刀具作直线运动，用速度（m/s）或行程次 数（dst/min）表示； ③ 复合运动 2）进给运动——使工件不断投入切削的运动。机床的进 给运动可以有一个或几个。 ◆两种形式：连续进给和间歇进给。 ◆表示方法：mm/s，mm/r，mm/ dst
2）．用跟刀架支承车细长轴
▪ 对不适宜调头车削的细长轴，不能用中心架支 承，而要用跟刀架支承进行车削，以增加工件 的刚性。
跟刀架使用
跟刀架固定在床 鞍上，一般有两 个支承爪，它可 以跟随车刀移动， 抵消径向切削力， 提高车削细长轴 的形状精度和减 小表面粗糙度。
但由于工件本身的向 下重力，以及偶然的 弯曲，车削时会瞬时 离开支承爪、接触支 承爪时产生振动。所 以比较理想的跟刀架 需要用三爪中心架。
（1）荒车 荒车精度一般为IT18～IT15，表面粗糙度Ra大
于80μm。
（2）粗车 粗车后的尺寸精度为IT13～IT11，表面粗糙度
Ra值为30～2.5μm。
（3）半精车 尺寸精度要求不高的工件或精加工工序之前
可安排半精车，半精车后的尺寸精度为IT10～IT8，粗糙度Ra
为6.3～3.2μm。
（4） 精车 一般作为最终工序或光整加工的预加工工序，
2.用花盘、穹板及压板、螺栓安装工件
▪ 形状不规则的工件，无法使用三 爪或四爪卡盘装夹的工件，可用 花盘装夹。花盘是安装在车床主 轴上的一个大圆盘，盘面上的许 多长槽用以穿放螺栓，工件可用 螺栓直接安装在花盘上，如上图 所示。也可以把辅助支承角铁 （弯板）用螺钉牢固夹持在花盘 上，工件则安装在弯板上。下图 所示为加工一轴承座端面和内孔 时，在花盘上装夹的情况。为了 防止转动时因重心偏向一边而产 生振动，在工件的另一边要加平 衡铁。工件在花盘上的位置需经 仔细找正。
机床
第一节 机床传动的基本知识
▪ 机床的运动 ▪ 机床的传动链 ▪ 机床的传动比 ▪ 机床传动系统图
第一节 机床传动的基本知识
表面成形运动
3
第一节 机床传动的基本知识
1）主运动——对切削起主要作用的工作运动，消耗机床 的主要功率。机床主运动只有1个。 ◆主要形式：
① 工件或刀具作回转运动，用转速（r/mim）表示； ②工件或刀具作直线运动，用速度（m/s）或行程次 数（dst/min）表示； ③ 复合运动 2）进给运动——使工件不断投入切削的运动。机床的进 给运动可以有一个或几个。 ◆两种形式：连续进给和间歇进给。 ◆表示方法：mm/s，mm/r，mm/ dst
2）．用跟刀架支承车细长轴
▪ 对不适宜调头车削的细长轴，不能用中心架支 承，而要用跟刀架支承进行车削，以增加工件 的刚性。
跟刀架使用
跟刀架固定在床 鞍上，一般有两 个支承爪，它可 以跟随车刀移动， 抵消径向切削力， 提高车削细长轴 的形状精度和减 小表面粗糙度。
但由于工件本身的向 下重力，以及偶然的 弯曲，车削时会瞬时 离开支承爪、接触支 承爪时产生振动。所 以比较理想的跟刀架 需要用三爪中心架。
（1）荒车 荒车精度一般为IT18～IT15，表面粗糙度Ra大
于80μm。
（2）粗车 粗车后的尺寸精度为IT13～IT11，表面粗糙度
Ra值为30～2.5μm。
（3）半精车 尺寸精度要求不高的工件或精加工工序之前
可安排半精车，半精车后的尺寸精度为IT10～IT8，粗糙度Ra
为6.3～3.2μm。
（4） 精车 一般作为最终工序或光整加工的预加工工序，
2.用花盘、穹板及压板、螺栓安装工件
▪ 形状不规则的工件，无法使用三 爪或四爪卡盘装夹的工件，可用 花盘装夹。花盘是安装在车床主 轴上的一个大圆盘，盘面上的许 多长槽用以穿放螺栓，工件可用 螺栓直接安装在花盘上，如上图 所示。也可以把辅助支承角铁 （弯板）用螺钉牢固夹持在花盘 上，工件则安装在弯板上。下图 所示为加工一轴承座端面和内孔 时，在花盘上装夹的情况。为了 防止转动时因重心偏向一边而产 生振动，在工件的另一边要加平 衡铁。工件在花盘上的位置需经 仔细找正。
第1章 数控机床-机床概论
运动
数控机床概论
表面成形运动（主运动和进给运动） 辅助运动（实现机床的各种辅助动作）
数控机床概论
2、机床的传动
机床完成各种运动所需的基 本部件：执行件、动力源和传动 装置。 机床的传动链和原理图 内联系传动链（严格传动比 关系） 外联系传动链（联接动力源 与执行件，不要求精确的传动比 比）
数控机床概论
五、数控机床概述 1、组成
任何一种数控机床都是由控制介质、数控装置、伺服 系统、辅助控制系统和机床本体等若干基本部分组成的， 如图所示。
数控机床概论
2、基本概念
数字控制（NC）：用数字化信息对过程进行的控制 数控系统：实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成 分为 硬件数控系统和计算机数控系统 计算机数控系统（CNC）：以计算机为核心 开放式CNC系统：可保证开发的应用软件能在不同的厂商提 供的平台工作。 数控机床：应用数控技术对其加工过程进行自动控制的机床 柔性制造单元（FMC）：一台数控机床或加工中心装上自动 装卸工件的装置 FMS及CIMS
1948年，美国帕森 （Parsons）公司在研制加工 直升机螺旋桨叶片轮廓用检查 样板的机床时，首先提出计算 机控制机床的设想，在麻省理 工学院（MIT）的协助下，于 1952年研制成功了世界上第一 台三坐标直线插补且连续控制 的立式数控铣床。我国于1958 年由清华大学和北京第一机床 厂合作研制了我国第一台数控 铣床。
点位控制直线控制和轮廓控制数控机床数控机床概论3数控机床的特点适应性强加工精度高产品质量稳定生产效率高减轻劳动强度改善劳动条件经济效益好有利于生产管理的现代化数控机床概论4规格行程范围和摆角范围工作台面尺寸承载能力主轴功率和进给轴扭矩控制轴数和联动轴数刀具系统数控机床概论5性能指标分辨率和脉冲当量最高主轴转速和最大加速度定位精度和重复定位精度最高快移速度和最高进给速度电气冷却系统外形尺寸机床重量数控机床概论6发展趋势高速高效高精度和高可靠性模块化智能化柔性化集成化开放性新一代数控加工工艺及装置
数控机床概论
表面成形运动（主运动和进给运动） 辅助运动（实现机床的各种辅助动作）
数控机床概论
2、机床的传动
机床完成各种运动所需的基 本部件：执行件、动力源和传动 装置。 机床的传动链和原理图 内联系传动链（严格传动比 关系） 外联系传动链（联接动力源 与执行件，不要求精确的传动比 比）
数控机床概论
五、数控机床概述 1、组成
任何一种数控机床都是由控制介质、数控装置、伺服 系统、辅助控制系统和机床本体等若干基本部分组成的， 如图所示。
数控机床概论
2、基本概念
数字控制（NC）：用数字化信息对过程进行的控制 数控系统：实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成 分为 硬件数控系统和计算机数控系统 计算机数控系统（CNC）：以计算机为核心 开放式CNC系统：可保证开发的应用软件能在不同的厂商提 供的平台工作。 数控机床：应用数控技术对其加工过程进行自动控制的机床 柔性制造单元（FMC）：一台数控机床或加工中心装上自动 装卸工件的装置 FMS及CIMS
1948年，美国帕森 （Parsons）公司在研制加工 直升机螺旋桨叶片轮廓用检查 样板的机床时，首先提出计算 机控制机床的设想，在麻省理 工学院（MIT）的协助下，于 1952年研制成功了世界上第一 台三坐标直线插补且连续控制 的立式数控铣床。我国于1958 年由清华大学和北京第一机床 厂合作研制了我国第一台数控 铣床。
点位控制直线控制和轮廓控制数控机床数控机床概论3数控机床的特点适应性强加工精度高产品质量稳定生产效率高减轻劳动强度改善劳动条件经济效益好有利于生产管理的现代化数控机床概论4规格行程范围和摆角范围工作台面尺寸承载能力主轴功率和进给轴扭矩控制轴数和联动轴数刀具系统数控机床概论5性能指标分辨率和脉冲当量最高主轴转速和最大加速度定位精度和重复定位精度最高快移速度和最高进给速度电气冷却系统外形尺寸机床重量数控机床概论6发展趋势高速高效高精度和高可靠性模块化智能化柔性化集成化开放性新一代数控加工工艺及装置
机床概论绪论PPT课件
切近削代工概具念和。机床在古代和中世纪的进步非常缓慢。 只是到了中世纪晚期，钟表业发展起来，才出现
了威机尔床金的森近代炮概筒念镗，床即：
1）保用证来了制汽造缸金体属的零加件工；
2精）度用，机蒸器汽引机导的刀商具业运化动。
才得以成功
.
22
莫兹利 第一台金属车床 集合了刀架、溜板箱、丝杠、 光杠 、挂轮等技术
.
7
（二）第一次工业革命期间的机械发明
1、交通运输革命 1）铁路时代 ▲ 1814年 ， 史蒂文森 第一台蒸汽机车试运行 成功。
▲ 1825年 英国 世界上第一条铁路。
.
8
▲ 开拓了陆地交通运输的新纪元，人类交通进 入了“铁路时代”。 英国迅速掀起一股兴建铁路的狂热。1840年以 后，欧洲大陆和美国也相继开始铁路建设。
.
33
◆ 机械将走向全面的自动化
第一次技术革命：工业生产的机械化， 第二次技术革命：工业生产的电气化， 第三次技术革命：机械将走向全面自动化。
新学科——机械电子工程 诞生，出现了一批机电一体 化产品。
控制 理论
机械电
子工程
计算机 技术
机械 技术
.
34
大型轧机
IC
复杂机电 系统出现
结构 复杂
动力学行为 复杂
.
23
到 19 世 纪 中 叶 ， 车床、刨床、铣 床等各种类型的 通用机床已大体 齐备。
原动机是如何 驱动机床的呢？
.
天轴 由蒸汽机驱动
进给刀架
丝杠 光杠
24
.
25
2、互换性生产出现
近代的互换性生产即始于18世纪末美国的枪支制造。 1798年，惠特尼接过了军方生产15000支步枪的合同。
了威机尔床金的森近代炮概筒念镗，床即：
1）保用证来了制汽造缸金体属的零加件工；
2精）度用，机蒸器汽引机导的刀商具业运化动。
才得以成功
.
22
莫兹利 第一台金属车床 集合了刀架、溜板箱、丝杠、 光杠 、挂轮等技术
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7
（二）第一次工业革命期间的机械发明
1、交通运输革命 1）铁路时代 ▲ 1814年 ， 史蒂文森 第一台蒸汽机车试运行 成功。
▲ 1825年 英国 世界上第一条铁路。
.
8
▲ 开拓了陆地交通运输的新纪元，人类交通进 入了“铁路时代”。 英国迅速掀起一股兴建铁路的狂热。1840年以 后，欧洲大陆和美国也相继开始铁路建设。
.
33
◆ 机械将走向全面的自动化
第一次技术革命：工业生产的机械化， 第二次技术革命：工业生产的电气化， 第三次技术革命：机械将走向全面自动化。
新学科——机械电子工程 诞生，出现了一批机电一体 化产品。
控制 理论
机械电
子工程
计算机 技术
机械 技术
.
34
大型轧机
IC
复杂机电 系统出现
结构 复杂
动力学行为 复杂
.
23
到 19 世 纪 中 叶 ， 车床、刨床、铣 床等各种类型的 通用机床已大体 齐备。
原动机是如何 驱动机床的呢？
.
天轴 由蒸汽机驱动
进给刀架
丝杠 光杠
24
.
25
2、互换性生产出现
近代的互换性生产即始于18世纪末美国的枪支制造。 1798年，惠特尼接过了军方生产15000支步枪的合同。
数控机床第1章机床概论
纹 加 工 机
铣 床
刨 插 床
拉 床
锯 床
其 它 机 床
床床
代 号
C
Z
T
M
2 M
3 M
Y
S
X
B
L
GQ
读 音
车
钻
镗
磨
二 磨
三 磨
牙
丝
铣
刨
拉
割
其 它
其中每类划分10个组，每组划分10个系。 组、系代号用两位阿拉伯数字表示，位于类 代号和通用特性代号、结构特性代号之后； 系用一位阿拉伯数字表示，位于组代号之后。 各类金属切削机床类、组划分如表1.2所示。
床、锯床及其它机床等。（见表1.1） 2） 按工艺范围的宽窄（万能程度）分：通
用机床、专门化机床、专用机床。 3）按加工精度分：普通精度级、精密级、
高精密级。 4）按自动化程度分：手动、机动、半自动、
自动。 5）按质量和尺寸分：仪表机床、中型机床、
大型机床（10吨）、重型机床（30吨以上）、
超重型机床（100吨以上）。
58年英国和日本、59年德国相继研制生产 出数控机床；
52年至70年为采用专用的控制的硬件逻辑 数控系统（NC），经历了三个阶段；
70年后研制出大规模集成电路，采用了计 算机控制系统（CNC），也经历了三个阶段；
70年第四代——小型计算机数控机床； 74年第五代——微处理器组成的数控系统； 90年第六代——基于PC的数控系统；
（3）通用特性代号、结构特性代号 通用特 性代号如表1.3所示。
对主参数相同而结构、性能不同的机床， 在型号中加结构特性代号予以区分。结构特 性代号用汉语拼音字母表示，排在类代号之 后。当型号中有通用特性代号时应排在通用 特性代号之后。 （4）主要参数、主轴数和第二主参数的表示 方法。
第1章 机床概论
镗床T
精镗床 平面及 端面磨 床 可转位 刀片磨 削机床 钢球加 工机床
磨
M
仪表 磨床
外圆磨 床
内圆磨 床 内圆珩 磨机 滚子轴 承套圈 滚道磨 床 锥齿轮 加工机
砂轮机 外圆及 其它珩 磨机 轴承套 圈超精 机 滚齿机 及铣齿 机 套丝机
2M 床 3M
超精机
抛光机
球轴承 套圈沟 磨床 仪表 齿轮 加工 机
图1-1 表面成形运动简图
1．表面成形运动 表面成形运动是直接参与切削过程， 从而在工件上形成工件表面的刀具与工件间的相对运动。表 面成形运动的形式和数量，决定了被加工表面的形状、所采 用的加工方法和刀具的结构。表面成形运动可分为机床的主 运动和机床的进给运动。 机床的主运动是实现切削的主要运动。它的特点是速度 较高及消耗的动力较多。主运动常常是回转运动，可以是工 件回转(如车床的主运动)，也可是刀具回转(如钻床、铣床、 镗床等的主运动)，常以n(r／min)表示。主运动也有是直线运 动的(如刨床、拉床等机床的主运动)。 机床的进给运动是实现切削的进给运动。它的特点是速 度较低及消耗的动力较少。进给运动可由刀具完成(如图示刀 具的进给运动)，也可由工件完成(如铣床、镗床和磨床等的 进给运动)；可以是连续的(如车床的进给运动)，也可是间歇 的(如刨床的进给运动)；可以是一个(如车削外圆柱表面时)， 也可有几个(如滚齿时)。个别情况没有进给运动(如拉削时)。
表1-1 普通机床类别代号
类 别 车 床 钻 床 镗 床 磨床 齿轮 加工 机床 螺纹 加工 机床 特种 加工 机床 铣 床 刨 插 床 拉 床 锯 床 其 它 机 床
代 号 读 音
C
Z
T
M
2 M 二 磨
3 M 三 磨
金属切削机床概论1
① 圆柱齿轮加工机床，如滚齿机、插齿机等； ② 圆锥齿轮加工机床，如刨齿机、铣齿机等
③ 其他类型齿轮加工机床，如车齿机、拉齿机、研齿机、剃齿机、磨齿机、锥齿轮磨床等。
2、 齿轮加工机床形成齿轮的方法有哪两大类？
答：①成形法②范成法
3、 滚齿机上加工直齿圆柱齿轮需要哪些成形运动的和传动链？
答：成形运动：
二、提要：
1、做题：分析CA6140机床的传动系统（书P26~34）
①主运动和进给运动的传动路线表达式； ②主轴的转速级数、最高转速和最低转速； ?
2、CA6140机床的工艺范围和布局（书P25）
第四章 齿轮加工车床
一、 课后习题
1、 齿轮加工机床的类型有哪些？
答：金属切削机床中，用来加工齿轮轮齿表面的机床，称为齿轮加工机床。按被加工齿轮的种类，齿轮加工机床可分为：
6、 卧式镗床能完成哪些运动？
答：镗杆的旋转运动；平旋盘的旋转主运动；镗杆的轴向进给运动；主轴箱的垂直进给运动；工作台的纵向运动；工作台的横向进给运动；平旋盘上径向刀架进给运动；辅助运动
7、 牛头刨床、龙头刨床和立式刨床的主参数各是什么含义？
答：长度；宽度；最大拉力
8、 拉床有几种主运动，几种进给运动？
5、 卧式镗床和坐标镗床用于加工何种工序，比较两者的区别。
答：用于加工尺寸较大，精度要求较高，孔的轴心线之间有严格的同轴度、垂直度、平行度及孔间距精度等要求的数个尺寸不同的箱体类零件上的孔。
坐标镗床的精度要高于卧式镗床，坐标镗床主要用于加工精密的孔系，这些孔除了本身的精度高外，孔的中心距或孔至某基面的距离也非常精确，而卧式镗床用于加工一般零件。
一个简单的成形运动对应一个外联系传动链，且外联系传动链一定与电机相连。 （外联系传动链和内联系传动链的关系：有内联系传动链一定要有外联系传动链，有外联系传动链不一定要有内联系传动链。一个复合成形运动，必须要有外联系传动链和至少一条内联系传动链）
③ 其他类型齿轮加工机床，如车齿机、拉齿机、研齿机、剃齿机、磨齿机、锥齿轮磨床等。
2、 齿轮加工机床形成齿轮的方法有哪两大类？
答：①成形法②范成法
3、 滚齿机上加工直齿圆柱齿轮需要哪些成形运动的和传动链？
答：成形运动：
二、提要：
1、做题：分析CA6140机床的传动系统（书P26~34）
①主运动和进给运动的传动路线表达式； ②主轴的转速级数、最高转速和最低转速； ?
2、CA6140机床的工艺范围和布局（书P25）
第四章 齿轮加工车床
一、 课后习题
1、 齿轮加工机床的类型有哪些？
答：金属切削机床中，用来加工齿轮轮齿表面的机床，称为齿轮加工机床。按被加工齿轮的种类，齿轮加工机床可分为：
6、 卧式镗床能完成哪些运动？
答：镗杆的旋转运动；平旋盘的旋转主运动；镗杆的轴向进给运动；主轴箱的垂直进给运动；工作台的纵向运动；工作台的横向进给运动；平旋盘上径向刀架进给运动；辅助运动
7、 牛头刨床、龙头刨床和立式刨床的主参数各是什么含义？
答：长度；宽度；最大拉力
8、 拉床有几种主运动，几种进给运动？
5、 卧式镗床和坐标镗床用于加工何种工序，比较两者的区别。
答：用于加工尺寸较大，精度要求较高，孔的轴心线之间有严格的同轴度、垂直度、平行度及孔间距精度等要求的数个尺寸不同的箱体类零件上的孔。
坐标镗床的精度要高于卧式镗床，坐标镗床主要用于加工精密的孔系，这些孔除了本身的精度高外，孔的中心距或孔至某基面的距离也非常精确，而卧式镗床用于加工一般零件。
一个简单的成形运动对应一个外联系传动链，且外联系传动链一定与电机相连。 （外联系传动链和内联系传动链的关系：有内联系传动链一定要有外联系传动链，有外联系传动链不一定要有内联系传动链。一个复合成形运动，必须要有外联系传动链和至少一条内联系传动链）
绪论
绪论
三、机床及其技术发展概况
2．我国机床及其制造业
2）制定了机床系列型谱，生产的机床品种日趋齐全 （1） 能生产2000多个品种的通用机床。 北京机床研究所研制出加工精度达纳米级的车床； （2） 数控机床的品种已达150多种 已开发出五面加工中心、五坐标联动的数控机床、柔性 加工单元和柔性加工系统； 几大数控机床生产基地正在建设中，2004年生产各类数 控机床37000多台。目前我国数控化率达20%； 机床的出口量逐年增加。
金属切削机床是机械加工的主要设备，是现代科技、 机电一体化最先进的技术体现，在机械装备中具有典型 的代表性。
运用所学的基础、专业基础等知识，是专业技术的切 入课程和实用课程。
《金属切削机床概论》教学说明
二、课程任务
1．学习认识、使用机械设备的方法； 2．掌握较复杂机床的使用、调整和保养技术； 3．为学习、掌握数控机床、其它机械设备的 使用技术打基础； 4．为从事现场的技术管理、设备的技术改造、 装备的营销服务打基础。
《金属切削机床概论》教学说明
五、参考书
《金属切削机床概论》 顾维邦主编 机械工业出版社 1999年7月。
绪论
什么是机床?机床的发展简史 机床在国民经济中的地位 机床及其技术的发展概况 机床的分类 金属切削机床机床的型号编制 机床的技术参数
绪论
学习绪论的要求
了解机床在制造业及国民经济和科技的地位， 机床及其技术发展的概况；
绪论
三、机床的分类
4．按机床的布局分为
依据主轴在空间的位置：卧式、立式、复合式； 依据支承件的布局：单臂、单柱、双柱等。 此外，根据主轴的数量又可分为单轴、多轴机床。
绪论
四、金属切削机床型号编制
金属切削机床概论 绪论
机床可分为手动、机动、半自动和全自动机床。
5.按照质量与尺寸进行分类 机床可分为仪表机床、中型机床(一般机床)、大型机床(质 量达到10t) ,重型机床(质量在30t以上)、超重型机床(质 量在100t以上)。
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绪论
6.按机床主要工作部件的数目进行分类 机床可以分为单轴、多轴、单刀或多刀机床等。 7.按控制方式与控制系统进行分类
机床的类别代号用大写的汉语拼音字母表示，按其相应的汉 字字意读音。必要时，每类可分为若干分类。分类代号在类代号 之前，作为型号的首位，并用阿拉伯数字表示。第一分类代号前 的“1”省略，第“2”，第“3”分类代号则应予以表示。例如， 铣床类代号“X”，读作“铣”。机床的类和分类代号见表0一1。
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绪论
2)机床的特性代号 机床的特性代号表示机床所具有的特殊性能，包括通用特 性和结构特性，用汉语拼音字母表示。 (1)通用特性代号。通用特性代号有统一的固定含义，它在 各类机床的型号中，表示的意义相同。当某类型机床除了有 普通型外，还有某些通用特性时，在类代号之后加通用特性 代号予以区别。例如，"0K”表示数控车床。如果某类型机 床仅有某种通用性能，而无普通形式者，则通用特性不予表 示。如01107型单轴纵切自动车床，由于这类自动车床没有 “非自动”型，所以不必用“Z”表示通用特性。
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绪论
20世纪以来，齿轮变速箱的出现，使机床的结构和性能 发生了根本性的变化。随着电气、液压等技术的出现并在机 床上得到普遍应用，机床技术有了迅速的发展。除通用机床 外，又出现了许多变型品种和各式各样的专用机床。20世纪 50年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动 控制和机床设计等各个领域最新成就的基础上发展起来的数 控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早期发展 的仅适用于大批量生产的纯机械控制和继电器接触控制的自 动化机床相比，它具有很高柔性，即使在单件和小批量生产 中也能得到经济的使用。
数控机床原理及应用绪论
绪 及原理，为今后更好地使用机床和维护数控机床奠 论 定基础。
3、初步掌握数控机床选型、安装、调试、验收的的 知识、验收机床精度的方法。
数
第一章 绪论
控
机 第一节 数控机床的基本组成及
床
工作原理
一、数控机床的产生
➢原因—社会生产发展（军备竞赛的产物）
绪 论
➢目的—解决单件、中小批量精密复杂零件的加 工问题
要。
简易数控车床、数控镗铣床，一般有23个
绪 可控坐标轴，但同时控制的坐标轴只有一个。 论
数 轮廓控制的数控机床 控 机 能够对两个或两个以上运动坐标的位移及速 床 度进行连续相关的控制，因而可进行曲线或
曲面的加工。
绪 论
数 3、按驱动装置的类型分类 控 机 开环控制数控机床 床
绪 论
特点：结构简单，步进驱动、步进电机， 无位置速度反馈
进给及驱动装置等组成。
数 三、计算机数控的发展
控
机 床
2024/3/25从1952年至今，数控机床按数控系统 的发展经历了五代。
第一代：1955年 数控系统以电子管组成，体积
大，功耗大。
第二代：1959年 数控系统以晶体管组成，广泛 采用印刷电路板。出现带自动换刀装置的数控机
绪 床，称为加工中心。
绪
在数控机床的伺服驱动机构中，常用的驱动元
论 件有功率步进电机、直流伺服电机和交流伺服电
机，后二者都带有感应同步器、编码器等位置检
测元件。
数 5、反馈检测系统
控
机 床
作用：检测机床的运动方向、速率、距离等 参数，并将物理量转变成电信号显示出来或
送给机床数控装置，使数控装置能够校核机
床的工作情况及实际位置是否与指令一致，
3、初步掌握数控机床选型、安装、调试、验收的的 知识、验收机床精度的方法。
数
第一章 绪论
控
机 第一节 数控机床的基本组成及
床
工作原理
一、数控机床的产生
➢原因—社会生产发展（军备竞赛的产物）
绪 论
➢目的—解决单件、中小批量精密复杂零件的加 工问题
要。
简易数控车床、数控镗铣床，一般有23个
绪 可控坐标轴，但同时控制的坐标轴只有一个。 论
数 轮廓控制的数控机床 控 机 能够对两个或两个以上运动坐标的位移及速 床 度进行连续相关的控制，因而可进行曲线或
曲面的加工。
绪 论
数 3、按驱动装置的类型分类 控 机 开环控制数控机床 床
绪 论
特点：结构简单，步进驱动、步进电机， 无位置速度反馈
进给及驱动装置等组成。
数 三、计算机数控的发展
控
机 床
2024/3/25从1952年至今，数控机床按数控系统 的发展经历了五代。
第一代：1955年 数控系统以电子管组成，体积
大，功耗大。
第二代：1959年 数控系统以晶体管组成，广泛 采用印刷电路板。出现带自动换刀装置的数控机
绪 床，称为加工中心。
绪
在数控机床的伺服驱动机构中，常用的驱动元
论 件有功率步进电机、直流伺服电机和交流伺服电
机，后二者都带有感应同步器、编码器等位置检
测元件。
数 5、反馈检测系统
控
机 床
作用：检测机床的运动方向、速率、距离等 参数，并将物理量转变成电信号显示出来或
送给机床数控装置，使数控装置能够校核机
床的工作情况及实际位置是否与指令一致，
第一章 数控机床的总论
第一章 绪论
第一节 数控设备的产生 和发展
第二节 数控机床的加工 原理
第三节 数控加工的特点 及应用
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第一节 数控设的产生和发展
一、数控机床
数控设备就是采用了数控技术 的机械设备，或者说是装备了数控 系统的机械设备。数控机床是数控 设备的典型代表，其他数控设备还 有数控冲剪机、数控压力机、数控 弯管机、数控坐标测量机、数控绘 图仪、数控雕刻机等等。
3).数控加工技术的主要应用对象
几何形状复杂的零件 多品种小批量生产的零件 必须严格控制公差的零件 贵重的、不允许报废的关键零件
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二、数控机床的发展
1948年，美国帕森（Parsons） 公司在研制加工直升机螺旋桨叶片 轮廓用检查样板的机床时，首先提 出计算机控制机床的设想，在麻省 理工学院（MIT）的协助下，于1952 年研制成功了世界上第一台三坐标 直线插补且连续控制的立式数控铣 床。我国于1958年由清华大学和北 京第一机床厂合作研制了我国第一 台数控铣床。
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第二节 数控机床的加工原理
数控机床的加工原理如下图所示。
输 入 装 置 主轴控制单元 主轴 机床 速度控制单元 伺服电机
输 出 装 置
计 算 机 数 反馈装置
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第二节 数控机床的加工原理
数控加工的特点及应用:
1)数控加工的优点
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数控系统的发展到现在已经有了两个阶段。
电子管时代（1952年） 计算机数字控制（CNC）阶段
第一节 数控设备的产生 和发展
第二节 数控机床的加工 原理
第三节 数控加工的特点 及应用
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第一节 数控设的产生和发展
一、数控机床
数控设备就是采用了数控技术 的机械设备，或者说是装备了数控 系统的机械设备。数控机床是数控 设备的典型代表，其他数控设备还 有数控冲剪机、数控压力机、数控 弯管机、数控坐标测量机、数控绘 图仪、数控雕刻机等等。
3).数控加工技术的主要应用对象
几何形状复杂的零件 多品种小批量生产的零件 必须严格控制公差的零件 贵重的、不允许报废的关键零件
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二、数控机床的发展
1948年，美国帕森（Parsons） 公司在研制加工直升机螺旋桨叶片 轮廓用检查样板的机床时，首先提 出计算机控制机床的设想，在麻省 理工学院（MIT）的协助下，于1952 年研制成功了世界上第一台三坐标 直线插补且连续控制的立式数控铣 床。我国于1958年由清华大学和北 京第一机床厂合作研制了我国第一 台数控铣床。
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第二节 数控机床的加工原理
数控机床的加工原理如下图所示。
输 入 装 置 主轴控制单元 主轴 机床 速度控制单元 伺服电机
输 出 装 置
计 算 机 数 反馈装置
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第二节 数控机床的加工原理
数控加工的特点及应用:
1)数控加工的优点
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数控系统的发展到现在已经有了两个阶段。
电子管时代（1952年） 计算机数字控制（CNC）阶段
第一章数控机床概论
数控技术及应用上局部：数控技术第一章数控机床概论1．简述数控机床、数控技术的底子概念2．简述数控机床的发生历程以及数控技术的开展趋势3．与传统机床比拟,数控机床有何特点？4．数控机床有哪几局部组成各局部的作用是什么？5．简述数控机床的加工道理、使用范围6．按控制系统的特点数控机床分哪几类？7．按伺服系统的控制道理数控机床分哪几类？8．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？第二章计算机数控系统1．CNC系统主要由哪几局部组成？CNC装置主要由哪几局部组成？2．试述CNC装置的工作过程。
3．单微处置器布局的CNC装置与多微处置器布局的CNC装置有何区别？多微处置器布局的CNC装置有哪些底子功能模块？4．共享总线布局的CNC装置与共享存储器布局的CNC装置各有何特点？5．试阐发现代CNC装置的硬件布局的特点？6．CNC装置中常用的CPU有哪几类？其特点如何？7．CNC装置中常用的存储器有哪几类？其特点如何？8．CNC装置与机床电气设备之间的接口按功能分为哪几类？各传送什么信息？9．CNC装置的I/O接口电路中常用哪些抗干扰技术？10．CNC装置的软件布局可分为哪两类？各有何特点？11．中断型布局的软件中，各中断效劳程序的优先级是如何安排的？12．CNC装置常用的输入输出设备有哪些？13．CNC装置常用的通信接口有哪些？各有什么特点？14．现代CNC装置的诊断技术有哪些开展标的目的15．CNC装置的主要技术指标有哪些？16．简述我国使用较多的几种典型CNC装置的功能和特点？17．何谓刀具长度抵偿、刀具半径抵偿？其执行过程如何？18．B功能刀具半径抵偿与C功能刀具半径抵偿的区别在何处？19．什么叫插补？目前应用较多的插补算法有哪些？20．试述逐点比较法插补的四个节拍，并推导第Ⅱ象限直线插补公式。
21．设欲加工第一象限直线OE、起点坐标为O〔0，0〕，终点坐标为E〔11，8〕，脉冲当量δ＝1，试用逐点比较法插补之并画出插补轨迹。
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第一章
绪
论
第一次工业革命中的机械工程 新技术革命中的机械工程 金属切削机床及其在国民经济中的地位 我国机床工业发展概况
一、第一次工业革命 中的机械工程
18世纪下半叶 英国
欧洲 美洲
非洲
（一）第一次工业革命 第一次 工业革命 的开始
珍 妮 纺 纱 机 蒸 汽 机 的 发 明
机 器 的 广 泛 采 用
三、我国机床工业发展概况
1949年全国机床年产量只有1500 多台。 2006年国家发布和实施了《国务 院关于加快振兴装备制造业的若干意 见》，在强调加快振兴我国装备制造 业的同时，进一步强调首先要振兴机 床工业。 2009年正式实施“高档数控机床 与基础制造装备”国家科技重大专项 和《装备制造业振兴规划》。
▲ 机电一体化产品出现，形成机械电子学科
▲ 机械学理论获得全面的发展
5、现代设计方法
动态设计 精度设计 优化设计 有限元分析
可靠性分析与设计
人机工程
绿色设计
价值工程 工业造型设计 创新设计 专家系统
计算机辅助设计 计算机图形学
6、先进制造技术
成组技术 数控加工 CAPP 机器人
柔性制造系统
计算机集成制造系统 高速切削 超精密加工
▲织布机的进步，1733年发
明飞梭，纺纱效率低下。
▲采矿业的发展，井下排水
困难，推动蒸汽机的发明。
第一次 工业革命 的背景
生 产 背 景 科 学 背 景 社 会 背 景
科学背景
▲ 1687年，牛顿创立经典力 学，为技术革命的发生和发展 提供了理论指导。 ▲ 1653年，格里凯的马拉半
球的实验，证明了真空的存在
2、大量的机械发明
动力机械 热力机械 农业机械
脱谷机 珍 妮 纺 纱 机 动 力 织 布 机 轧棉机
制冷机 水 轮 机
煤 气 机
联合收割机
蒸 汽 驱 动 的 拖 拉 机
精 纺 机
纺织机械
欧洲文艺复兴
编织机
缝 纫 机
交通工具
蒸汽船 蒸汽机车
1760
1770 1780
1790
1800 1810 1820 1830 1840
涨落与兴衰对整个国民经济更有着不可忽视的影响。
▲ 国民经济的各个部门都实现了更广泛的机械化，
机械工业的部门之多和规模之大达到史无前例的程度。
4、新时期机械科技的概貌
◆ 对机械产品的要求更高、更全面
▲ 机械产品进一步向高速、重载、大功率方向发展；
▲ 对机械的轻量化、可靠性、精密性、经济性又提出了
更为苛刻的要求；
1、珍妮纺纱机
1764 年，织工哈格里夫斯发明珍妮纺纱机，使纺纱生 产率提高了数十倍。此后，纺纱机和织布机交替改进，
使英国的纺织业成为世界第一大轻工业。
2、机器的广泛采用
纺织业树立了榜样 。 在冶金、采煤等工业部门，也出 现了发明和使用机器的热潮。 因此，一般将1764 年 珍妮纺织机的发明作为英国工业 革命开始的标志。
2、大量的机械发明
蒸汽驱动的起重机、挖掘机、压路机
采矿、建筑机械
盾构机
挖掘机
颚式破碎 机
铣切式采煤机 空气压缩机
信息 欧洲文艺复兴 机械
照相机 机械式计算机
滚筒式印刷机
1760 1770 1780 1790
1800 1810 1820 1830 1840
3、第一次工业革命小结 关键词：
动力
机器
工业化社会
大批量生产模式
福特汽车公司 1914
多品种、小批量 生产模式
20世纪60~70年代
◆ 机械科技获得全面发展
对机械产品的要求全面提高 机械工业生产模式的变化 复杂机电系统出现 机械走向全面自动化 机械科学 技术大发展
主要的发展是：
▲ 计算机在设计和制造中广泛使用
▲ 现代设计方法出现
▲ 先进制造技术出现
难加工材料的加工
3D打印 快速成形 特种加工技术
网络协同制造
绿色制造
三、金属切削机床及其在国民经济中的地位
金属切削机床是一种用切削方法加工金 属零件的工作机械。它是制造机器的机器， 因此又称工作母机或工具机，在我国，习惯 上常简称机床。 一个国家要繁荣富强，必须实现工业、 农业、国防和科学技术的现代化，这就需要 一个强大的机械制造业为国民经济各部门提 供现代化的先进技术设备与装备，即各种机 器、仪器和工具等。 一个国家机床工业的技术水平,在很大程度 上标志着这个国家的工业生产能力和科学技 术水平。
60多年来，机械工业和机械科技获得了全面
的发展和提高。 这一发展与提高的规模之大、气势之宏、水 平之高，都是前两次技术革命所远远不能比拟 的。
3、机械工业在新时期的地位
▲ 机械科技已不处在第三次技术革命的核心地位，
但机械工业仍然是一个国家国民经济的强大支柱产业。
汽车制造业的产业链特别长，涉及冶金、石油、橡胶 、电子器件、塑料等许多工业部门。汽车制造业生产的
● 精度完全靠工
要材料是木材。
● 动力加大，机器 结构材料大量使用金属 后蒸
汽 机 ● 加工金属须用金 发 明 属机床。 以
。 ● 切削速度提高。 ● 尺寸精度要求提
人的技术。
高，并开始用机器来保
证。
蒸汽机的出现导致了金属切削技术的第一次
大发展。
真正意义上的机械制造业随着蒸汽机的发明
而诞生，此前的钟表制造业只能算一个序幕。
二、新技术革命中的机械工程 1、第三次技术革命（二战结束以来）
★
★
★ ★
★ ★★★源自2、第三次技术革命的概貌▲ 在40年代后期，第二次世界大战的硝烟
刚刚散去，电子计算机发明。 ▲ 第三次技术革命，是人类历史上又一次 重大的技术飞跃。
▲ 前两次技术革命是动力革命，第三次技
术革命是由计算机技术统领的信息化革命。
莫兹利 第一台金属车床 集合了刀架、溜板箱、丝杠、 光杠 、挂轮等技术
天轴 到 19世纪中叶， 车床、刨床、铣 床等各种类型的 通用机床已大体 齐备。
丝杠 进给刀架 光杠
由蒸汽机驱动
原动机是如何
驱动机床的呢？
2、互换性生产出现
近代的互换性生产即始于18世纪末美国的枪支制造。 1798年，惠特尼接过了军方生产15000支步枪的合同。
生 产 背 景
科 学 背 景 社 会 背 景
社会背景
1640年，英国资产阶级革命，
废除了封建制度。
▲资本主义的原始积累，提供
了发展大工业的资本；
▲小农经济的消除，为大工业
的发展提供了劳动力和国内市场。
第一次 工业革命 的背景
生 产 背 景 科 学 背 景 社 会 背 景
第一次 工业革命 的开始
珍 妮 纺 纱 机
1）设计制作了大量单能机床，
2 ）发明了快速检验的样规代替卡尺检 验，
3）开始大量使用夹具，
4 ）采用了新的生产组织方式，开始了 互换性生产。 1801 年，他将生产的 10 支步枪的零件拿到 美国国会去表演，工人可以随便地用这些零 件组装起步枪，这使当时的人们大吃一惊。 惠特尼
随着织布机、缝纫机和自行车等机械产品大批量生 产的需要，互换性生产迅速扩大到一般机械制造业。
▲ 内容
信息技术
生物技术 空间技术
新能源技术 新材料技术
统领
海洋技术 ┉ ┉
▲ 这次技术革命极大地推动了人类社会经济
、政治、文化领域的变革，也影响了人类的生 活方式和思维方式，使人类社会生活和人的现
代化向更高境界发展。
第三次 技术革命 的概貌
第三次技术 革命中的 机械工程
第三次技术革命中的机械工程概述
3、呼唤新的动力 当时驱动机器的动力是水力、畜力和人力。 在机械化装置使用越来越多的情况下，动力成
为制约机器生产进一步发展的严重问题。
1690 1698 法国 英国 巴本 塞维里 制成第一个实验性蒸汽机。 制成一台蒸汽水泵。 发明了蒸汽机，应用于矿井排 水和农田灌溉
1712
英国
纽可门
但是，纽可门的蒸汽机耗煤量大、效率低，
3、标准化的开端
适应互换性生产的发展，标准化变得极其重要。
在19世纪初以前，螺栓和螺母都是成对地使用的, 甚 至同一台机床制造的螺栓也不能互换。 1841 年，英国技师惠特沃斯建议全部的机床厂都采 用统一尺寸的标准螺纹。 英国工业标准协会接受了这一建议，制定了第一个 螺纹标准。这也是机械制造业领域的第一个标准。
古代希腊的“车床”
1、机床的近代概念
切削工具和机床在古代和中世纪的进步非常缓慢。 只是到了中世纪晚期，钟表业发展起来，才出现 了机床的近代概念，即： 1）用来制造金属零件；
2）用机器引导刀具运动。 第一次工业革命期间新发明的机床才真正落实机床的
近代概念。 威尔金森 炮筒镗床
保证了汽缸体的加工 精度，蒸汽机的商业化 才得以成功
▲ 环境保护成为新时期的新要求； ▲ 要求机器应更安全、更舒适宜人；
▲ 随着人们生活水平的不断提高，人们在机器的外观、 色彩和式样方面的追求也更高，并呈现出多样化。
◆ 机械将走向全面的自动化
第一次技术革命：工业生产的机械化， 第二次技术革命：工业生产的电气化， 第三次技术革命：机械将走向全面自动化。 控制 理论 新学科——机械电子工程 诞生，出现了一批机电一体
机械电 子工程
计算机 技术
化产品。
机械 技术
IC
结构 复杂
复杂机电 系统出现
大型发电机组
动力学行为 复杂
控制系统 复杂
盾构 大型轧机 机电液 耦合的系统
最高水平的设计与制造， 许多新技术从这里产生。
◆ 机械工业的生产模式发生了巨大的变化
动因： 大幅度地提高生产率
绪
论
第一次工业革命中的机械工程 新技术革命中的机械工程 金属切削机床及其在国民经济中的地位 我国机床工业发展概况
一、第一次工业革命 中的机械工程
18世纪下半叶 英国
欧洲 美洲
非洲
（一）第一次工业革命 第一次 工业革命 的开始
珍 妮 纺 纱 机 蒸 汽 机 的 发 明
机 器 的 广 泛 采 用
三、我国机床工业发展概况
1949年全国机床年产量只有1500 多台。 2006年国家发布和实施了《国务 院关于加快振兴装备制造业的若干意 见》，在强调加快振兴我国装备制造 业的同时，进一步强调首先要振兴机 床工业。 2009年正式实施“高档数控机床 与基础制造装备”国家科技重大专项 和《装备制造业振兴规划》。
▲ 机电一体化产品出现，形成机械电子学科
▲ 机械学理论获得全面的发展
5、现代设计方法
动态设计 精度设计 优化设计 有限元分析
可靠性分析与设计
人机工程
绿色设计
价值工程 工业造型设计 创新设计 专家系统
计算机辅助设计 计算机图形学
6、先进制造技术
成组技术 数控加工 CAPP 机器人
柔性制造系统
计算机集成制造系统 高速切削 超精密加工
▲织布机的进步，1733年发
明飞梭，纺纱效率低下。
▲采矿业的发展，井下排水
困难，推动蒸汽机的发明。
第一次 工业革命 的背景
生 产 背 景 科 学 背 景 社 会 背 景
科学背景
▲ 1687年，牛顿创立经典力 学，为技术革命的发生和发展 提供了理论指导。 ▲ 1653年，格里凯的马拉半
球的实验，证明了真空的存在
2、大量的机械发明
动力机械 热力机械 农业机械
脱谷机 珍 妮 纺 纱 机 动 力 织 布 机 轧棉机
制冷机 水 轮 机
煤 气 机
联合收割机
蒸 汽 驱 动 的 拖 拉 机
精 纺 机
纺织机械
欧洲文艺复兴
编织机
缝 纫 机
交通工具
蒸汽船 蒸汽机车
1760
1770 1780
1790
1800 1810 1820 1830 1840
涨落与兴衰对整个国民经济更有着不可忽视的影响。
▲ 国民经济的各个部门都实现了更广泛的机械化，
机械工业的部门之多和规模之大达到史无前例的程度。
4、新时期机械科技的概貌
◆ 对机械产品的要求更高、更全面
▲ 机械产品进一步向高速、重载、大功率方向发展；
▲ 对机械的轻量化、可靠性、精密性、经济性又提出了
更为苛刻的要求；
1、珍妮纺纱机
1764 年，织工哈格里夫斯发明珍妮纺纱机，使纺纱生 产率提高了数十倍。此后，纺纱机和织布机交替改进，
使英国的纺织业成为世界第一大轻工业。
2、机器的广泛采用
纺织业树立了榜样 。 在冶金、采煤等工业部门，也出 现了发明和使用机器的热潮。 因此，一般将1764 年 珍妮纺织机的发明作为英国工业 革命开始的标志。
2、大量的机械发明
蒸汽驱动的起重机、挖掘机、压路机
采矿、建筑机械
盾构机
挖掘机
颚式破碎 机
铣切式采煤机 空气压缩机
信息 欧洲文艺复兴 机械
照相机 机械式计算机
滚筒式印刷机
1760 1770 1780 1790
1800 1810 1820 1830 1840
3、第一次工业革命小结 关键词：
动力
机器
工业化社会
大批量生产模式
福特汽车公司 1914
多品种、小批量 生产模式
20世纪60~70年代
◆ 机械科技获得全面发展
对机械产品的要求全面提高 机械工业生产模式的变化 复杂机电系统出现 机械走向全面自动化 机械科学 技术大发展
主要的发展是：
▲ 计算机在设计和制造中广泛使用
▲ 现代设计方法出现
▲ 先进制造技术出现
难加工材料的加工
3D打印 快速成形 特种加工技术
网络协同制造
绿色制造
三、金属切削机床及其在国民经济中的地位
金属切削机床是一种用切削方法加工金 属零件的工作机械。它是制造机器的机器， 因此又称工作母机或工具机，在我国，习惯 上常简称机床。 一个国家要繁荣富强，必须实现工业、 农业、国防和科学技术的现代化，这就需要 一个强大的机械制造业为国民经济各部门提 供现代化的先进技术设备与装备，即各种机 器、仪器和工具等。 一个国家机床工业的技术水平,在很大程度 上标志着这个国家的工业生产能力和科学技 术水平。
60多年来，机械工业和机械科技获得了全面
的发展和提高。 这一发展与提高的规模之大、气势之宏、水 平之高，都是前两次技术革命所远远不能比拟 的。
3、机械工业在新时期的地位
▲ 机械科技已不处在第三次技术革命的核心地位，
但机械工业仍然是一个国家国民经济的强大支柱产业。
汽车制造业的产业链特别长，涉及冶金、石油、橡胶 、电子器件、塑料等许多工业部门。汽车制造业生产的
● 精度完全靠工
要材料是木材。
● 动力加大，机器 结构材料大量使用金属 后蒸
汽 机 ● 加工金属须用金 发 明 属机床。 以
。 ● 切削速度提高。 ● 尺寸精度要求提
人的技术。
高，并开始用机器来保
证。
蒸汽机的出现导致了金属切削技术的第一次
大发展。
真正意义上的机械制造业随着蒸汽机的发明
而诞生，此前的钟表制造业只能算一个序幕。
二、新技术革命中的机械工程 1、第三次技术革命（二战结束以来）
★
★
★ ★
★ ★★★源自2、第三次技术革命的概貌▲ 在40年代后期，第二次世界大战的硝烟
刚刚散去，电子计算机发明。 ▲ 第三次技术革命，是人类历史上又一次 重大的技术飞跃。
▲ 前两次技术革命是动力革命，第三次技
术革命是由计算机技术统领的信息化革命。
莫兹利 第一台金属车床 集合了刀架、溜板箱、丝杠、 光杠 、挂轮等技术
天轴 到 19世纪中叶， 车床、刨床、铣 床等各种类型的 通用机床已大体 齐备。
丝杠 进给刀架 光杠
由蒸汽机驱动
原动机是如何
驱动机床的呢？
2、互换性生产出现
近代的互换性生产即始于18世纪末美国的枪支制造。 1798年，惠特尼接过了军方生产15000支步枪的合同。
生 产 背 景
科 学 背 景 社 会 背 景
社会背景
1640年，英国资产阶级革命，
废除了封建制度。
▲资本主义的原始积累，提供
了发展大工业的资本；
▲小农经济的消除，为大工业
的发展提供了劳动力和国内市场。
第一次 工业革命 的背景
生 产 背 景 科 学 背 景 社 会 背 景
第一次 工业革命 的开始
珍 妮 纺 纱 机
1）设计制作了大量单能机床，
2 ）发明了快速检验的样规代替卡尺检 验，
3）开始大量使用夹具，
4 ）采用了新的生产组织方式，开始了 互换性生产。 1801 年，他将生产的 10 支步枪的零件拿到 美国国会去表演，工人可以随便地用这些零 件组装起步枪，这使当时的人们大吃一惊。 惠特尼
随着织布机、缝纫机和自行车等机械产品大批量生 产的需要，互换性生产迅速扩大到一般机械制造业。
▲ 内容
信息技术
生物技术 空间技术
新能源技术 新材料技术
统领
海洋技术 ┉ ┉
▲ 这次技术革命极大地推动了人类社会经济
、政治、文化领域的变革，也影响了人类的生 活方式和思维方式，使人类社会生活和人的现
代化向更高境界发展。
第三次 技术革命 的概貌
第三次技术 革命中的 机械工程
第三次技术革命中的机械工程概述
3、呼唤新的动力 当时驱动机器的动力是水力、畜力和人力。 在机械化装置使用越来越多的情况下，动力成
为制约机器生产进一步发展的严重问题。
1690 1698 法国 英国 巴本 塞维里 制成第一个实验性蒸汽机。 制成一台蒸汽水泵。 发明了蒸汽机，应用于矿井排 水和农田灌溉
1712
英国
纽可门
但是，纽可门的蒸汽机耗煤量大、效率低，
3、标准化的开端
适应互换性生产的发展，标准化变得极其重要。
在19世纪初以前，螺栓和螺母都是成对地使用的, 甚 至同一台机床制造的螺栓也不能互换。 1841 年，英国技师惠特沃斯建议全部的机床厂都采 用统一尺寸的标准螺纹。 英国工业标准协会接受了这一建议，制定了第一个 螺纹标准。这也是机械制造业领域的第一个标准。
古代希腊的“车床”
1、机床的近代概念
切削工具和机床在古代和中世纪的进步非常缓慢。 只是到了中世纪晚期，钟表业发展起来，才出现 了机床的近代概念，即： 1）用来制造金属零件；
2）用机器引导刀具运动。 第一次工业革命期间新发明的机床才真正落实机床的
近代概念。 威尔金森 炮筒镗床
保证了汽缸体的加工 精度，蒸汽机的商业化 才得以成功
▲ 环境保护成为新时期的新要求； ▲ 要求机器应更安全、更舒适宜人；
▲ 随着人们生活水平的不断提高，人们在机器的外观、 色彩和式样方面的追求也更高，并呈现出多样化。
◆ 机械将走向全面的自动化
第一次技术革命：工业生产的机械化， 第二次技术革命：工业生产的电气化， 第三次技术革命：机械将走向全面自动化。 控制 理论 新学科——机械电子工程 诞生，出现了一批机电一体
机械电 子工程
计算机 技术
化产品。
机械 技术
IC
结构 复杂
复杂机电 系统出现
大型发电机组
动力学行为 复杂
控制系统 复杂
盾构 大型轧机 机电液 耦合的系统
最高水平的设计与制造， 许多新技术从这里产生。
◆ 机械工业的生产模式发生了巨大的变化
动因： 大幅度地提高生产率