数控机床构造第1章
第一章 数控机床概述
第一节 数控机床的加工特点及其应用
6)数控机床加工的自动化程度很高，除刀具的进给运动外， 对零件的装夹、刀具的更换、切屑的排除等工作均能自动 完成。 7)采用数控机床加工，能通过选用最佳工艺路线和切削用 量，有效地减少加工中的辅助时间，较大地提高生产效率。 8)在数控机床上加工零件，一般可省去前期划线、中间检 验等工作，通常还可省去复杂的工装，减少对零件的安装、 调整等工作，故能明显缩短加工的准备时间，降低生产费 用。
新型数控车床的空转动时间大为缩短。
第三节 数控车床概述
(3)高柔性 数控车床具有高柔性，适应70%以上的多品 种、小批量零件的自动加工。 (4)高可靠性 随着数控系统的性能提高，数控机床的无故 障时间迅速提高。 (5)工艺能力强 数控车床既能用于粗加工又能用于精加工， 可以在一次装夹中完成其全部或大部分工序。 (6)模块化设计 数控车床的制造采用模块化原则设计。 三、数控车床的组成及布局
第一章
第一节 数控机床的加工特点及其应用
一、数控机床的加工特点 1)能加工超精零件。 2)能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件。 3)能加工普通机床不能(或不便)加工的多种零件。 4)能加工经一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。 5)一台数控机床可同时加工两个或多个相同的零件，也可 同时加工多工序的不同零件。
一、数控机床的组成
图1-16 数控机床的组成
第二节 数控机床的组成及工作原理
1.输入装臵 (1)控制介质输入 所谓控制介质就是数控信息的物质载体， 通常有穿孔纸带、磁带、磁盘等；相应的输入装臵是光电 纸带阅读机、录音机、磁盘驱动器等。 (2)手工输入 利用键盘和显示屏，输入控制机床运动和刀 具运动的指令。 (3)直接输入存储器 从自动编程机上、其他计算机上或网 络上，将编制好的加工程序通过通信接口直接输入数控装 臵的存储器，这是现代数控机床的发展趋势。
数控机床的基本组成及加工原理
第1章绪论1.1 数控机床的基本组成及加工原理1.1.1 数控机床的产生1、产生原因·机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机床的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求。
·在机械制造工业中，单件、小批量生产的零件约占机械加工总量的70％～80％。
为满足多品种、小批量，特别是结构复杂、精度要求高的零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能够适于产品频繁变化的“柔性”自动化机床。
2、产生过程·1947年美国帕森斯公司（Parsons）首先提出利用脉冲信号控制机床运动的的概念·1949年美国空军资助，帕森斯公司（Parsons）和麻省理工学院(MIT)合作开始研制。
·1952年研制成功了世界上第一台以数字计算机为基础的数字控制(numerical control，简称NC)3坐标直线插补铣床，从而使机械制造业进入了一个新阶段。
1.1.2 计算机数控的概念与发展1.计算机数控的概念（1）数控的概念GB8129—1997中对NC的定义为：用数值数据的控制装置，在运行过程中不断的引入数值数据，从而对某一生产过程实现自动控制。
（2）数控机床（NC machine tools）若机床的操作命令以数值数据的地式描述，工作还在改照规定的程序自动地进行，则这种机床称为数控机床。
（3）数控系统数控系统是指计算机数字控制装置、可编程序控制器、进给驱动与主轴驱动装置等相关设备的总称。
为区别起见将其中的计算机数字控制装置称为数控装置。
2．计算机数控的发展先后经历了电子管（1952年）晶体管（1959年）、小规模集成电路（1965年）、大规模集成电路及小型计算机（1970年）和微处理机或微型计算机（1974年）等五代数控系统。
前三代属于采用专用控制计算机的硬接线（硬件）数控装置，一般称为NC数控装置。
，第四代数控系统出现了采用小型计算机代替专用硬件控制计算机，这种数控系统称为计算机数控系统（omputerized numrical control，即CNC）。
第一章数控机床概论
第一章数控机床概论第一章数控机床概论1．简述数控机床、数控技巧的全然概念2．简述数控机床的产生过程以及数控技巧的成长趋势3．与传统机床比拟,数控机床有何特点？4．数控机床有哪几部分构成?各部分的感化是什么？5．简述数控机床的加工道理、应用范畴6．按操纵体系的特点数控机床分哪几类？7．按伺服体系的操纵道理数控机床分哪几类？8．什么是点位操纵、直线操纵、轮廓操纵数控机床？第二章运算机数控体系1．CNC体系重要由哪几部分构成？CNC装配重要由哪几部分构成？2．试述CNC装配的工作过程。
3．单微处理器构造的CNC装配与多微处理器构造的CNC装配有何差别？多微处理器构造的CNC装配有哪些全然功能模块？4．共享总线构造的CNC装配与共享储备器构造的CNC装配各有何特点？5．试分析现代CNC装配的硬件构造的特点？6．CNC装配中常用的CPU有哪几类？其特点若何？7．CNC装配中常用的储备器有哪几类？其特点若何？8．CNC装配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装配的I/O接口电路中常用哪些抗干扰技巧？10．CNC装配的软件构造可分为哪两类？各有何特点？11．中断型构造的软件中，各中断办事法度榜样的优先级是若何安排的？12．CNC装配常用的输入输出设备有哪些？13．CNC装配常用的通信接口有哪些？各有什么特点？14．现代CNC装配的诊断技巧有哪些成长偏向?15．CNC装配的重要技巧指标有哪些？16．简述我国应用较多的几种典范CNC装配的功能和特点？17．何谓刀具长度补偿、刀具半径补偿？其履行过程若何？18．B功能刀具半径补偿与C功能刀具半径补偿的差别在何处？19．什么叫插补？今朝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。
数控复习
数控复习第一章绪论数控机床的组成：1、输入输出设备2、数控装置3、伺服系统4、测量反馈装置5、机床本体数控机床按伺服系统的控制原理分为：开环控制的数控机床、闭环控制的数控机床（按传感器安装位置的不同分为全闭环和半闭环）开环、闭环共同点：1、采用直流/ 交流伺服电机驱动。
2 、采用数字增量插补法（时间分割、角度分割）。
3 、通常不用降速。
两个重要参数：步距角（两个相邻脉冲时间内转子转过的角度）、脉冲当量。
插补器：有无插补器是点位控制器与连续控制的根本区别。
数控机床特点：1、加工零件的适应性强，灵活性好。
2 、加工精度高，产品质量稳定。
3 、生产效率高。
4 、减少工人劳动强度。
5 、生产管理水平高。
数控机床的适用范围：产品品种的变换频繁、批量小、加工方法的区别大。
第四章计算机数控装置CNC装置的功能：1、基本功能（输入、插补、位控）2、选择功能3、特殊功能。
单微处理结构的CN（装置：（1）微处理器由控制器和运算器组成，是微处理机的核心，它完成控制和运算两方面的内容。
（2）总线是将微处理器、存储器和输入/ 输出接口等相对独立的装置或功能部件联系起来，并传送信息的公共通道。
它包括数据总线、地址总线和控制总线。
数控装置与机床及机床电器设备之间的接口分为三种类型：第一类、与驱动控制器和测量装置之间的连接电路。
第二类、电源及保护电路。
第三类、开/ 关信号和代码连接电路。
接口电路的主要任务是：1）进行电平切换和功率放大。
2）防止噪声引起误动作。
3）模拟量和数字量之间的转换。
机床控制的I/O部件1）特点：a、可靠性高抗干扰的能力强。
b 、进行信息转换功率放大。
2）光电隔离电路作用：a隔离信号防干扰、b电平转化。
多微处理机CNC装置的基本功能模块：1）CNCt理模块2 ）CNC插补模块3 ）位置控制模块4 ）PLC模块5）操作与控制数据输入输出和显示模块 6 ）存储器模块并行处理方法：资源共享、资源重复和时间重叠。
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。
第一章 数控机床的基本知识
驱动系统
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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
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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
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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
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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
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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。
第1章数控车工入门知识
本章概述Байду номын сангаас
本章主要讲述了数控车床的发展历程，从产生到发展， 本章主要讲述了数控车床的发展历程，从产生到发展，还简 述了数控车床的分类; 述了数控车床的分类;最后讲解了数控车床的组成及特点和数 控车床的工作过程及加工对象. 控车床的工作过程及加工对象.
教学目标
1.了解数控机床的产生和发展历程。 了解数控机床的产生和发展历程。 了解数控机床的产生和发展历程 2.了解车床的分类。 了解车床的分类。 了解车床的分类 3.掌握数控车床的组成及特点。 掌握数控车床的组成及特点。 掌握数控车床的组成及特点 4.了解车床的工作原理。 了解车床的工作原理。 了解车床的工作原理 5.掌握数控车床的主要加工对象。 掌握数控车床的主要加工对象。 掌握数控车床的主要加工对象
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第1章 数控车工入门知识 章
1.1数控机床的发展历程 数控机床的发展历程 1.2数控车床的分类 数控车床的分类 1.3数控车床的组成及特点 数控车床的组成及特点 1.4数控车床的工作过程及加工对象 数控车床的工作过程及加工对象 1.5练习 练习
1.1数控机床的发展历程 数控机床的发展历程
1.1.1数控与数控机床的概念 1.1.1数控与数控机床的概念
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1.1数控机床的发展历程 数控机床的发展历程
实际上，数控机床的产生与计算机的诞生密切相关。1946年， 实际上，数控机床的产生与计算机的诞生密切相关。1946年 世界上第一台电子计算机产生了， 世界上第一台电子计算机产生了，人们开始设想能否用电子 计算机来协助人类解决复杂零件的加工问题。1952年试制成 计算机来协助人类解决复杂零件的加工问题。1952年试制成 功了世界上第一台由电子计算机控制的三坐标立式铣床。 功了世界上第一台由电子计算机控制的三坐标立式铣床。后 经过改进并发展自动编程技术研究， 1955年进人实用 来，经过改进并发展自动编程技术研究，于1955年进人实用 阶段，投产了100台类似产品，这对于加工复杂曲线、曲面和 阶段，投产了100台类似产品，这对于加工复杂曲线、 100台类似产品 美国飞机工业的发展起了重要的作用。 美国飞机工业的发展起了重要的作用。 人们把电子计算机以数字指令方式控制机床动作的技术称为 数字控制技术，简称数控，采用数控技术的机床， 数字控制技术，简称数控，采用数控技术的机床，称为数控 机床。国际信息联盟第五技术委员会对数控机床做了如下定 机床。 数控机床是一个装有程序控制系统的机床。 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‘使用号码或其他符号编码指令规定的程序。 辑地处理具有‘使用号码或其他符号编码指令规定的程序。 定义中的控制系统就是数控系统。 定义中的控制系统就是数控系统。
机床数控技术 第五版 第一章 数控技术概论
1.3 数控机床的分类
第1章 数控技术概论
3.半闭环数控机床
1.3 数控机床的分类
第1章 数控技术概论
1.3 数控机床的分类
1.3.4 按功能水平分类
按数控系统功能水平的不同 , 数控机床可分为低 、 中 、 高三档 , 这种 分类方式在我国被广泛使用 。 低 、 中 、 高档的界线是相对的 , 不同时期的 划分标准有所不同 。 就目前的发展水平来看 , 可以根据表 1-2 所列举的功能 指标进行数控系统档次的区分 。 其中 , 中 、 高档一般称为全功能型数控或 标准型数控 。 在我国还有经济型数控的提法 , 经济型数控属于低档数控 ,是 由单片机和步进电动机组成的简易数控系统 , 或者是其他功能简单 、 价格较 低廉的数控系统 。 经济型数控系统主要用于车床 、 线切割机床以及由用户 自行改造的旧机床等 。
数控机床是指装备了计算机数控系统的机床 , 简称 CNC 机床 。
第1章 数控技术概论
1.2 数控机床的组成
3.数控技术(Numerical Control Technology)
数控技术是指用数字化信息对某一对象进行控制的技术 , 被控制对象可以是位移 、 转角 、 速度等机械量 , 也可以是温度 、 压力 、 流量 、 颜色等物理量 , 这些量的量值不仅可以测量 ,而 且可以经 A/D 或 D/A 转换 , 用数字信号来表达或控制 。 数控技术是近代发展起来的一种自动控 制技术 , 是机械加工现代化的重要基础与关键技术 。
早期的计算机运算速度低 , 不能适应数控机床实时控制的要求 , 人们只好 用与门 、 或门 、非门等数字逻辑电路 “ 搭 ” 成一台专用计算机作为数控系 统 , 这就是硬件连接数控 , 简称数控(NC)。 随着电子元器件的发展 , 硬件连接 数控阶段经历了三代 :
第1章 数控机床电气控制概述
第1章数控机床电气控制概述
图1-5开环控制系统结构
第1章数控机床电气控制概述 （2）闭环控制系统 闭环控制系统的机床上安装有检测装置，直接对工作台的位移量 进行检测，当数控装置发出进给指令信号后，经伺服驱动系统使工 作台移动时，安装在工作台上的位置检测装置把机械位移量变为电 量，反馈到输入端与输入设定指令信号进行比较，得到的差值经过 转换和放大，最后驱动工作台向减少误差的方向移动，直到误差值 消除停止移动。闭环系统具有很高的控制精度。图1-6为闭环数控 系统的结构图
第1章 数控机床电气控制概述
第1章 数控机床电气控制概述
• • • • • 1.1数控机床电气控制系统的组成及特点 1.2数控机床的分类及性能指标 1.3数控机床电气控制系统发展 1.4数控机床自动控制基础 思考题与习题
第1章数控机床电气控制概述
第1章 数控机床电气控制概述
1.1数控机床电气控制系统的组成及特点 • 1.1.1 数控机床电气控制系统的组成 • 数字控制（NC,Numerical Control，简称数控）技术 是用数字化信息进行控制的自动制技术，采用数控 技术的控制系统称为数控系统，装备了数控系统的机 床即为数控机床。 • 数控机床电气控制系统由数控装置（CNC, Computer Numerical Control）、主轴驱动系统、进给伺服系统、 检测反馈系统、机床强电控制系统、编程装置等几部 分组成。数控机床电气控制系统的组成如图1-1所示。
第1章数控机床电气控制概述
图1-3 数控铣床直线控制轨迹示意图
图1-2 数控钻床点位控制示意图
图1-4数控铣床轮廓加工示意图
第1章数控机床电气控制概述
（3）轮廓控制系统 轮廓控制系统又称连续控制系统，其特点是数控系统能够对两个 或两个以上的坐标轴同时进行连续控制。加工时不仅要控制起点和 终点，还要控制整个加工过程中每点的速度和位置。图1-4为数控 铣床轮廓加工示意图。 2.按工艺用途分类 （1）金属切削类数控机床 金属切削类数控机床和传统的通用机床产品种类类似，有数控车 床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床以及加工中心机床 等。数控加工中心是带有自动换刀装置，在一次装夹后，可以进行 多种工序加工的数控机床。
机床数控原理(1章2章)
《机床数控原理》复习题第一章一、单选题：（每题1分）C表示（）A.硬件系统B.计算机数控系统C.计算机辅助设计D.计算机辅助制造2.微机数控系统的英文简写是（）A.NCCC.MNCD.CAM3.下列指令中，不属于插补指令的是（）A.G00B. G01C. G02D. G034.逆时针圆弧插补指令的是（）A.G00B. G01C. G02D. G035.取消刀具半径补偿指令的是（）A.G40B. G41C. G42D. G436.G41指令的是（）A.取消刀具半径补偿B. 刀具半径左补偿C. 刀具半径右补偿D. 刀具长度正补偿7.增量值输入方式指令的是（）A.G90B. G91C. G92D. G938.G92指令的是（）A.绝对值输入方式B. 增量值输入方式C. 预置寄存D. 按时间倒数给定进给速度9.进给速度0.5137mm/min用三位数代码法表示为（）A. F0.51B. F513C. F315D. F0.513710.进给速度1728mm/min用F717指定是采用了（）A. 三位数代码法B. 二位数代码法C. 一位数代码法D. 直接指定法11.主轴转速1500mm/min用三位数代码法表示为（）A. F15B. F150C. F715D. F150012.主轴转速5000mm/min用F750指定是采用了（）A. 三位数代码法B. 二位数代码法C. 一位数代码法D. 直接指定法13.主轴转速5000mm/min用F5000指定是采用了（）A. 三位数代码法B. 二位数代码法C. 一位数代码法D. 直接指定法14.M01是指（）A.程序停止B. 计划的停止C. 程序结束D. 主轴顺时针方向转15.程序结束指令的是（）A.M00B. M01C. M02D. M0316.CAD是指（）A.柔性制造系统B.计算机数控系统C.计算机辅助设计D.计算机辅助制造17. 计算机辅助制造的英文缩写是（）CB.MNCC.CADD.CAM18.柔性制造系统中，完成产品加工等工序的子系统称为（）A.柔性制造单元B. 加工单元C. 物料运储系统D. 控制系统19.由工业机器人、无人输送小车及自动仓库等完成，完成零件及毛坯的自动搬运和储藏任务的子系统称为（）A.柔性制造系统B. 加工单元C. 物料运储系统D. 控制系统20. 柔性制造系统的英文缩写是（）A.FMCB.FMSC.FAC二、名词解释：（每题2分）1.NC:C:3.MNC:4.什么叫数控装置5.程序段：6.CAD:7.CAM:8.FMS:9.加工单元：10.物料运储系统三、简答题：（每题4分）1.数控机床由哪几个部分组成？2.什么叫数控装置？3.数控机床按工艺、运动轨迹、伺服系统的控制方式、数控装置如何分类？4.常用功能字有哪些？ 第二章一、单选题：（每题1分） 1. FRN 表示（ ）A.柔性制造系统B.柔性制造单元C.数控系统D.进给速率数控 2. 进给速率数的英文缩写为（ ）A.MNCB.FMSC.FRND.FA 3. 进给速率数FRN 表示（ ） A.22yx v + B.22yx v - C.22yx v + D.22yx v -4.设加工点P(x i ，y i )在第I 象限圆弧外侧或圆弧上，用逐点比较法按逆时针插补，x 坐标需进给一步，移到新的加工点P(x i+1，y i )位置，则新加工点P(x i+1，y i )的加工偏差F i+1，j 为（ ） A. 12+-i ij x F B. 12++i ij x F C. 12+-i ij y F D. 12++i ij y F5.设加工点P(x i ，y i )在第I 象限圆弧内侧，用逐点比较法按逆时针插补，y 坐标需进给一步，移到新的加工点P(x i ，y i+1)位置，则新加工点P(x i ，y i+1)的加工偏差F i ，j+1为（ ） A. 12+-i ij x F B. 12++i ij x F C. 12+-i ij y F D. 12++i ij y F6.逐点比较法插补时，沿X 轴产生的脉冲频率为x f (脉冲/s)，沿Y 轴产生的脉冲频率为y f ，脉冲当量为δ（mm/min ），则X 轴与Y 轴方向的合成速进给度为（ ） A.2260y x f f v +=δB. 2260y x f f v -=δC. )(60y x f f v +=δD. )(60y x f f v -=δ 二、名词解释：（每题2分） 1. 数据密化 2. 逐点比较法 3. 规格化数 4. 非规格化数 5. 半加载6. 全加载7. FRN8. B刀补9. C刀补10. 刀具半径矢量三、简答题：（每题4分）1.逐点比较法插补时，每走一步都经过哪四个节拍？2.使用DDA法必须解决哪些问题？3.进给速度的均匀化措施是什么？提高插补精度的措施是什么？3.什么叫规格化数？什么叫非规格化数？4.什么叫半加载？什么叫全加载？5.什么叫数据采样插补？6.简述粗插补与精插补之间的关系。
第一章数控铣床概述
图1-1 数控铣床
图1-2 加工中心
第一节 数控铣床（加工中心）的组成和工作原理 一 、数控铣床（加工中心）的 数控铣床（加工中心）大体由输入装臵、数 控装臵、伺服系统、检测及其辅助装臵和机床本 体等组成。 1、输入装臵 数控程序编制后需要存储在一定的介质上， 按目前的控制介质大致分为纸介质和电磁介质， 相应地通过不同方法输入到数控装臵中去。纸带 输入方法，即在专用的纸带上穿孔，用不同孔的 位臵组成数控代码，再通过纸带阅读机将代表不 同含义的信息读入。手动输入是将数控程序通过 数控机床上的键盘输入，程序内容将存储在数控 系统的存储器内，使用时可以随时调用。
伺服系统接收数控装臵输出的各种信号，经 过分配、放大、转换等功能，驱动各运动部件， 完成零件的切削加工。 4、检测装臵 位臵检测、速度反馈装臵根据系统要求不断 测定运动部件的位臵或速度，转换成电信号传 输到数控装臵中，与目标信号进行比较、运算， 进行控制。 5、运动部件 由包括床身、主轴箱、工作台、进给机构等 组成的机械部件，伺服电机驱动运动部件运动， 完成工件与刀具之间的相对运动。
基础篇 数控铣床（加工中心）的编程 第一章 数控铣床（加工中心）概述
数控铣床是主要采用铣削方式加工零件的 数控机床，它能够进行外形轮廓铣削、平面 或曲面型腔铣削及三维复杂型面的铣削，如 凸轮、模具、叶片等，另外数控铣床还具有 孔加工的功能，通过特定的功能指令可进行 一系列孔的加工，如钻孔、扩孔、铰孔、镗 孔和攻丝等，如图1-1所示。
第二节 数控铣床（加工中心）的分类和特点 数控机床加工与普通机床有着一定的区别： １）工序集中 数控机床一般带有可以自动换 刀的刀架、刀库，换刀过程由程序控制自动进行 ，因此，工序比较集中，减少机床占地面积，节 约厂房，同时减少或没有中间环节（如半成品的 中间检测、暂存搬运等），既省时间又省人力。 ２）自动化程度高 数控机床加工时，不需人 工控制刀具，自动化程度高，对操作工人的要求 降低。数控操作工在数控机床上加工出的零件比 普通工在传统机床上加工出的零件精度高，而且 省时、省力，降低了工人的劳动强度。
机床数控技术(第一章)
数 控 机 床 的 组 成 和 工 作 原 理
数控机床通常由四部分组成：
数控装置是数控机床的核心，是控制机床运动 的中枢系统。通常数控装置由输入装置、控制器、 运算器和输出装置组成，一般控制器和运算器制 作在一起，也可以说是三部分构成。它的功能是 按照规定的控制算法进行插补运算，并将结果经 输出装置送到各坐标控制伺服系统。
2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂 。 2002年，日本著名的生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂。 韩国大宇在山东青岛投资建厂 。 台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂 民营企业 ：浙江日发公司、2004年浙江宁波著名的铸塑机厂商 海天公司投资生产机床、2002年，西安北村投产
《机床数控技术》
机械工业出版社 主讲教师 李郝林等编 崔玉霞
2014.9
课 程 概 况
参考书： 1、数控技术，朱晓春主编，机械出版社，2006 2、数控技术，赵玉刚等主编，机械工业出版社，2006 3、数控机床，吴祖育等主编，上海科学技术出版社， 2004 4、其它，如数控编程，数控原理与结构，数控编程与操 作等
◆ 1968年英国首次将多台数控机床、无人化搬 运小车和自动仓库在计算机控制下连接成自动 加工系统，这就是柔性制造系统FMS。 ◆ 1974年微处理器开始用于机床的数控系统 中，从此CNC(计算机数控系统)软线数控技术随 着计算机技术的发展得以快速发展。 ◆ 1976年美国Lockhead公司开始使用图像编程。 利用CAD(计算机辅助设计)绘出加工零件的模型， 在显示器上“指点”被加工的部位，输入所需 的工艺参数，即可由计算机自动计算刀具路径， 模拟加工状态，获得NC程序。 。
机床数控技术 第4版 第1章 概述
第一章 数控机床概述
辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构
计算机数控系统
操作面板
PLC
机床 I/O 电路和装置 主轴伺服单元 主轴驱动装置
键盘
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
第一章 数控机床概述
CNC装置(CNC单元)
➢组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口 板、特殊功能模块以及相应的控制软件。
辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构
计算机数控系统
机床 I/O 电路和装置
操作面板
PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置
键盘
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
第一章 数控机床概述
伺服单元、驱动装置和测量装置
伺服单元和驱动装置 ➢主轴伺服驱动装置和主轴电机 ➢进给伺服驱动装置和进给电机
➢ 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 字控制技术对机床加工过程进行自动控制的一类机床。是 数控技术典型应用的例子。
➢ 数控系统（Numerical Control System）实现数字控制的 装置。
机床数控技术
2024年5月
第一章 数控机床概述
内容提要 本章主要介绍数控技术、数控机床的基本 概念、体系结构、工作原理及分类；数控机床 的应用范围及发展动向。
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第一章 数控机床概述
第一节 数控技术与数控机床
第1章 数控机床概论
第1章数控机床概述学习目标：数控机床是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。
本章主要讲述数控机床的基本概念、数控机床的分类以及数控机床的技术与发展水平等。
本章要求理解并掌握数控机床的基本概念和分类，了解数控技术的发展趋势以及以数控机床为基础的自动化生产系统的发展。
1.1 数控机床的基本概念1.1.1 数控机床及其特点数控（Numerical Control，NC）——数字控制，用数字和符号构成的数字化信息自动控制机床运转的技术。
数控机床（Numerically Controlled Machine Tool ）——采用了数控技术的机床。
数控机床是一种高效、新型的自动化机床，具有广泛的应用前景。
它与普通机床相比具有以下特点：（1）适应性、灵活性好（2）精度高、质量稳定（3）生产效率高（4）劳动强度低、劳动条件好（5）有利于现代化生产和管理（6）使用、维护技术要求高1.1.2 数控机床的组成数控机床的种类很多，但任何一种数控机床主要由控制介质、数控系统、伺服系统和机床主体四部分组成，如图1-1所示。
此外数控机床还有许多辅助装置，如自动换刀装置，自动工作台交换装置自动对刀仪，自动排屑装置及电、液、气、冷却、润滑、防护等装置。
图1-1 数控机床的组成（1）控制介质是指将零件加工信息传送到控制装置中去的程序载体。
（2）数控系统是数控机床的核心。
（3）伺服系统是数控系统的执行机构之一，执行由CNC装置输出的运动指令。
（4）机床主体也称主机，它包括机床的主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件。
（5）辅助装置是数控机床在实现整机的自动化控制中，为了提高生产效率、加工精度、还需要配备许多辅助装置，如液压和气动装置、自动换刀装置、自动工作台交换装置、自动对刀装置、自动排屑装置等。
1.1.3 数控机床的工作过程如图1-2所示，数控机床的加工，首先要将被加工零件图样上的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序，然后将加工程序输入到数控系统，在数控系统控制软件的支持下，经过处理与计算后，发出相应的控制命令，再通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，从而完成零件的加工。
数控车床结构课件(一)
数控车床结构课件(一)数控车床结构课件是机械工程专业学生必须要学习的一门课程。
掌握这门课程对于未来从事机械设计和制造方面的工作有着重要的意义。
本文将着重介绍数控车床结构课件的内容及意义。
数控车床结构课件主要分为以下几个部分：一、数控车床的基础结构数控车床的基础结构由床身、支座、主轴箱、驱动箱、导轨等部分组成。
床身是整个数控车床的基础，具有承载和定位的作用。
支座是用于支撑床身和主轴箱的部件。
主轴箱是主轴和变速箱、主动件、传动方式等部分的总称，是数控车床的核心部分。
驱动箱则是控制电机工作的装置，用于控制电机的运作。
导轨是数控车床中的一种重要的传动方式，具有起到导向、支撑及定位作用。
二、数控系统的结构数控系统由计算机、电机、控制器等部分组成。
计算机是数控系统的大脑，用于控制刀具的移动。
电机则是数控系统的执行机构，通过接收计算机传来的指令运动。
控制器是数控系统的核心部分，可以解析计算机传来的指令，使得电机按照指令运动。
三、数控系统的工作原理数控系统中的计算机联合控制器可以实现工件坐标系和机床坐标系的转换，并能够将程序转换成电机可执行的指令，从而控制该工件在不同方向转动的运动路线以达到所期望的工件加工效果。
通过学习数控车床结构课件，可以让学生了解数控车床的组成和基础结构，从而有助于掌握数控技术及其应用技巧。
同时，数控系统的结构和工作原理是掌握数控车床技术的关键，对于提高数控车床操作的精准度和效率都有重要的帮助。
总之，数控车床结构课件是机械工程专业学生重要的必修课程，通过系统的学习可以让学生掌握数控技术及其应用技巧，提高生产效率，为未来从事机械设计和制造方面的工作打下坚实基础。
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1.1.2 数控机床的发展趋势
1.高速、高效和高精度 高速、 高速 2.高可靠性 高可靠性 3.模块化、智能化、柔性化和集成化 模块化、 模块化 智能化、
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1.1 数控机床的产生与发展
4.开放性 开放性 5.出现新一代数控加工工艺与装备 出现新一代数控加工工艺与装备
1.1.3 我国数控机床的发展状态
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1.3 数控机床的组成与工作原理
1.3.1 数控机床的组成
数控机床通常是由程序载体、 装置、 数控机床通常是由程序载体、CNC装置、伺服系统、检测与 装置 伺服系统、 反馈装置、辅助装置、机床本体组成， 所示。 反馈装置、辅助装置、机床本体组成，如图1-2所示。 所示 1.程序载体 程序载体 数控机床是按照输入的零件加工程序运行的。 数控机床是按照输入的零件加工程序运行的。零件加工程序 中包括机床上刀具和零件的相对运动轨迹、 中包括机床上刀具和零件的相对运动轨迹、工艺参数和辅助 运动等。 运动等。将零件加工程序以一定的格式和代码存储在一种载 体上，这种载体称为程序载体。程序载体可以是磁盘、磁带、 体上，这种载体称为程序载体。程序载体可以是磁盘、磁带、 硬盘和闪存卡等。 硬盘和闪存卡等。 C装置 装置 CNC装置是 装置是CNC系统的核心，主要包括微处理器（CPU）、 系统的核心， 装置是 系统的核心 主要包括微处理器（ ）、 存储器、局部总线、外围逻辑电路和输入/输出控制等。 存储器、局部总线、外围逻辑电路和输入 输出控制等。 输出控制等
1946年诞生了世界上第一台电子计算机，它为人类进入信 年诞生了世界上第一台电子计算机， 年诞生了世界上第一台电子计算机 息社会奠定了基础。六年后， 息社会奠定了基础。六年后，即1952年，计算机技术应用 年 到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此， 到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机 床产生了质的变化。近半个世纪以来， 床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控机床经历了两个 阶段和六代的发展。 阶段和六代的发展。 1.数控（NC）阶段（1952年——1970年） 数控（ 数控 ）阶段（ 年 年 2.计算机数控（CNC）阶段（1970年——现在） 计算机数控（ 现在） 计算机数控 ）阶段（ 年 现在
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1.4 数控机床的分类
1.4.1 按工艺用途分类
数控机床按工艺用途可分为以下4类 数控机床按工艺用途可分为以下 类。 （1）切削加工类数控机床。 ）切削加工类数控机床。 主要有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、 主要有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、数控平 面磨床和加工中心等， 所示。 面磨床和加工中心等，如图1-3所示。 所示 （2）成型加工类数控机床 ） 主要有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床、 主要有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床、数控转头压力 机等，如图1-4所示。 机等， 所示。 所示 （3）特种加工类数控机床 ） 主要有数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、 主要有数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控 激光切割机床、数控激光热处理机床等， 所示。 激光切割机床、数控激光热处理机床等，如图1-5所示。 所示 （4）其他类数控机床 ） 主要有数控三坐标测量机、数控装配机、机器人等， 主要有数控三坐标测量机、数控装配机、机器人等，如图16所示。 所示。 原理
6.机床本体 机床本体 数控机床的本体是指其机械结构实体。 数控机床的本体是指其机械结构实体。它是实现加工零件的 执行部件，主要由主运动部件、进给运动部件、 执行部件，主要由主运动部件、进给运动部件、支承件以及 辅助装置等组成。 辅助装置等组成。
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1.1 数控机床的产生与发展
20世纪 年代我国从日本 世纪80年代我国从日本 世纪 年代我国从日本FANUC公司引进了部分数控系 公司引进了部分数控系 统和直流伺服电动机、直流主轴电机技术，以及从美国、 统和直流伺服电动机、直流主轴电机技术，以及从美国、欧 洲等发达国家引进一些新的技术，并进行了国产商品化生产。 洲等发达国家引进一些新的技术，并进行了国产商品化生产。 1995年以后，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进 年以后， 年以后 步。 现在，我国已经建立了以中、低档数控机床为主的产业体系。 现在，我国已经建立了以中、低档数控机床为主的产业体系。 20世纪 年代开始了高档数控机床的研发和生产。 世纪90年代开始了高档数控机床的研发和生产 世纪 年代开始了高档数控机床的研发和生产。
我国数控机床及数控技术起步于1958年，一直到20世纪 年 一直到 世纪 我国数控机床及数控技术起步于 60年代中期还处在研制、开发时期。 年代中期还处在研制、 年代中期还处在研制 开发时期。 1965年，国内开始研制晶体管数控系统。20世纪 年代 世纪60年代 年 国内开始研制晶体管数控系统。 世纪 末至70年代初研制成功 年代初研制成功X53K-1G立式数控铣床，CJK-18 立式数控铣床， 末至 年代初研制成功 立式数控铣床 数控系统和数控非圆齿轮插齿机。 数控系统和数控非圆齿轮插齿机。 世纪70年代开始 从20世纪 年代开始，由于打破国外的技术封锁和我国的 世纪 年代开始， 基础条件不断改善，数控技术在车、 基础条件不断改善，数控技术在车、铣、钻、镗、磨、齿轮 加工、电加工等领域全面展开，数控加工中心在上海、 加工、电加工等领域全面展开，数控加工中心在上海、北京 研制成功。 研制成功。
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1.4 数控机床的分类
1.4.2 按机床运动轨迹分类
（1）点位控制数控机床 ） 点位控制数控机床的特点是只控制运动部件从一个位置到另 一个位置的准确定位，不管中间的移动轨迹如何,在移动的过 一个位置的准确定位，不管中间的移动轨迹如何 在移动的过 程中不进行切削加工，对两点之间的移动速度及运动轨迹没 程中不进行切削加工， 有严格要求。 有严格要求。 （2）直线控制数控机床 ） 直线控制数控机床除了具有控制点与点之间的准确定位功能， 直线控制数控机床除了具有控制点与点之间的准确定位功能， 还要保证两点之间按直线运动进行切削加工， 还要保证两点之间按直线运动进行切削加工，刀具相对于工 件移动的轨迹是平行机床各坐标轴或两轴同时移动构成45 件移动的轨迹是平行机床各坐标轴或两轴同时移动构成 0 的斜线。 的斜线。
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1.2 机床中有关数控的基本概念
5.数控技术 数控技术 它是用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。目前， 它是用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。目前， 计算机辅助设计与制造（ ）、柔性制造单元 计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、柔性制造单元 ）、 ）、柔性制造系统 ）、计算机集成制造系统 （FAM）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统 ）、柔性制造系统（ ）、 ）、敏捷制造 （CIMS）、敏捷制造（AM）和智能制造（IM）等先进制 ）、敏捷制造（ ）和智能制造（ ） 造技术都建立在数控技术基础上。 造技术都建立在数控技术基础上。 6.数控加工技术 数控加工技术 数控加工技术是指高效、 数控加工技术是指高效、优质地实现产品零件特别是复杂零 件加工的技术，它是自动化、柔性化、 件加工的技术，它是自动化、柔性化、敏捷化和数字化制造 加工的基础与关键技术。 加工的基础与关键技术。 7.计算机辅助设计和制造 计算机辅助设计和制造 简称CAD/CAM，是以计算机作为主要技术手段，处理各种 简称 ，是以计算机作为主要技术手段， 数字信息与图形信息， 数字信息与图形信息，辅助完成从产品设计到加工制造整个 过程中的各项活动。 过程中的各项活动。
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1.3.2数控机床的工作原理 数控机床的工作原理
数控机床其工作原理如下： 数控机床其工作原理如下： 根据零件加工图样进行工艺分析，拟定加工工艺方案， ①根据零件加工图样进行工艺分析，拟定加工工艺方案，确 定加工工艺过程、工艺参数和刀具位移数据。 定加工工艺过程、工艺参数和刀具位移数据。 用规定的程序代码和格式编写零件加工程序， ②用规定的程序代码和格式编写零件加工程序，或用 CAD/CAM软件直接生成零件的加工程序。 软件直接生成零件的加工程序。 软件直接生成零件的加工程序 把零件加工程序输入或传输到数控系统。 ③把零件加工程序输入或传输到数控系统。 数控系统对加工程序进行译码与运算，发出相应的命令， ④数控系统对加工程序进行译码与运算，发出相应的命令， 通过伺服系统驱动机床的各个运动部件， 通过伺服系统驱动机床的各个运动部件，并控制刀具与工件 的相对运动，最后加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。 的相对运动，最后加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。
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1.2 机床中有关数控的基本概念
1.数字控制（Numerical Control） 数字控制（ 数字控制 ） 简称数控，是一种自动控制技术， 简称数控，是一种自动控制技术，是用数字化信号对机床的 运动及加工过程进行控制的一种方法。 运动及加工过程进行控制的一种方法。 2.数控系统（Numerical Control System） 数控系统（ 数控系统 ） 它是一种程序控制系统，即采用数字控制的系统。 它是一种程序控制系统，即采用数字控制的系统。 3.计算机数控系统（Computer Numerical Control 计算机数控系统（ 计算机数控系统 system——CNC） ） 它由装有数控系统程序的专用计算机、输入输出设备、 它由装有数控系统程序的专用计算机、输入输出设备、可编 程控制器、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等组成， 程控制器、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等组成，用计 算机控制实现数控功能的系统。 算机控制实现数控功能的系统。 4.数控机床（Numerical Control Machine Tools） 数控机床（ 数控机床 ） 它是用数字指令进行控制的机床，机床的所有运动， 它是用数字指令进行控制的机床，机床的所有运动，包括主 运动、 运动、进给运动与各种辅助运动都是用输入数控装置的数字 信号来控制的，其加工过程可用如图 所示的框图来描述。 信号来控制的，其加工过程可用如图1-1所示的框图来描述。 所示的框图来描述