第一章 数控机床概述
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第一章数控机床概述第一节数控加工...
第一章数控机床概述第一节数控加工的概念一、概念：数字控制(Numerical Control，简称NC)技术是用数字化信息进行控制的自动控制技术。
数控机床：是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电动机的起动和停止，主轴变速，工件松开夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字信息送入数控装置或计算机，经过译码、运算，发出各种指令控制机床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。
数控加工：根据零件图样及工艺要求等原始条件，编制零件数控加工程序，并输入到数控机床的数控系统，以控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。
二、产生：1952年美国帕森斯公司（Parsons）和麻省理工学院(MIT)合作研制成功了世界上第一台数控机床，它是一台三坐标数控铣床，用于加工直升飞机叶片轮廓检查用样板。
第二节数控机床的组成与分类一、数控机床的组成数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。
现代数控系统都为计算机数控系统(Computer Numerical Control，简称CNC)。
数控机床的基本组成包括加工程序、输入/输出装置、数控装置、伺服系统、辅助控制装置、反馈系统及机床本体。
图一数控机床的组成第二节数控机床的组成与分类CNC装置(CNC单元)：CNC装置是数控机床的核心部件。
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。
作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。
1. 操作面板操作面板的是操作人员与机床数控装置进行信息交流的工具。
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。
第一章 数控机床概述
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*第四节 数控系统的插补原理
一、对插补计算的要求
（1）对插补所需要的数据最少。 （2）插补理论误差要满足精度要求。 （3）沿插补路线或称插补矢量的合成进给速度要满足轮 廓表面粗糙度一致性的工艺要求，即进给速度变化要在许可范 围内。 （4）控制联动坐标轴数的能力强，即易实现多坐标轴的 联动控制。 （5）插补算法简单可靠。
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第三节 数控机床的分类及应用
3）整体叶轮类零件
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第三节 数控机床的分类及应用
4）模具类零件
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第三节 数控机床的分类及应用
5）异形零件 拨叉
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第三节 数控机床的分类及应用
一、按工艺用途分类 一般数控机床和数控加工中心。
二、按加工路线分类 点位控制、直线控制和轮廓控制。
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第二节 数控机床的组成与工作原理
常用控制介质及输入输出装置
Байду номын сангаасCF卡
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第二节 数控机床的组成与工作原理
2．操作装置
（1）显示装置 （2）NC键盘 （3）机床控制面板MCP （4）手持单元
MPG手持单元结构
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第二节
功 能 软 键
数控机床的组成与工作原理
FANUC系统操作装置
N C 键 盘
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*第四节 数控系统的插补原理
二、插补算法的种类
1．硬件插补
由专门的硬件接成的数字电路装置 。
2．软件插补
软件插补法可分成基准脉冲插补法和数据采样插补法 (Sampled-data)(也称数字增量插补法)两类。
3．软硬件插补
数控系统将软件插补法与硬件插补法结合起来，软件插补完 成粗插补，硬件完成精插补。
*第四节 数控系统的插补原理
一、对插补计算的要求
（1）对插补所需要的数据最少。 （2）插补理论误差要满足精度要求。 （3）沿插补路线或称插补矢量的合成进给速度要满足轮 廓表面粗糙度一致性的工艺要求，即进给速度变化要在许可范 围内。 （4）控制联动坐标轴数的能力强，即易实现多坐标轴的 联动控制。 （5）插补算法简单可靠。
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第三节 数控机床的分类及应用
3）整体叶轮类零件
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第三节 数控机床的分类及应用
4）模具类零件
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第三节 数控机床的分类及应用
5）异形零件 拨叉
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第三节 数控机床的分类及应用
一、按工艺用途分类 一般数控机床和数控加工中心。
二、按加工路线分类 点位控制、直线控制和轮廓控制。
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第二节 数控机床的组成与工作原理
常用控制介质及输入输出装置
Байду номын сангаасCF卡
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第二节 数控机床的组成与工作原理
2．操作装置
（1）显示装置 （2）NC键盘 （3）机床控制面板MCP （4）手持单元
MPG手持单元结构
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第二节
功 能 软 键
数控机床的组成与工作原理
FANUC系统操作装置
N C 键 盘
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*第四节 数控系统的插补原理
二、插补算法的种类
1．硬件插补
由专门的硬件接成的数字电路装置 。
2．软件插补
软件插补法可分成基准脉冲插补法和数据采样插补法 (Sampled-data)(也称数字增量插补法)两类。
3．软硬件插补
数控系统将软件插补法与硬件插补法结合起来，软件插补完 成粗插补，硬件完成精插补。
第1章 数控机床概述.ppt
图1-11 数控机床半闭环控制框图
1.3 数控机床的特点和分类
4. 按控制的坐标轴数分类
（1）两坐标数控机床。两坐标数控机床指可以同时控制两个坐 标轴联动而能加工曲线轮廓零件的机床。
（2）三坐标数控机床。三坐标数控机床指可以联动控制，坐标 轴为三轴的数控机床。
（3）两个半坐标数控机床。两个半坐标数控机床本身有3个坐 标轴，能作3个方向运动，但控制装置只能同时联动控制两个坐标轴， 第3个坐标轴仅能作等距的周期移动。
加工中心是一种带有自动换刀装置的数控机床。常见的有以加 工箱体类零件为主的镗铣类加工中心和几乎能够完成各种回转体类 零件所有工序加工的车削中心。
1.4 数控技术的应用与发展
一、现代制造技术的发展趋势
当前先进制造技术的发展大致有以下特点：
1．信息技术、制造技术与自动化技术紧密结合。
2．计算机辅助设计、辅助制造、辅助工程分析 (CAD/CAM/CAE)。
图1-7 数控机床的工作过程
1.2 数控机床的组成与工作原理
三、数控机床的适用范围
图1-8 数控机床的适用范围
1.2 数控机床的组成与工作原理
数控机床最适宜加工以下类型的零件： （1）生产批量小的零件(100件以下)。 （2）需要进行多次改型设计的零件。 （3）加工精度要求高、结构形状复杂的零件。 （4）需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件。 （5）价值昂贵的零件。
1.3 数控机床的特点和分类
一、数控机床的特点
数控机床具有如下特点： （1）加工精度高，质量稳定。 （2）能完成普通机床难以加工或根本不能加工的复杂零件。 （3）生产率高。 （4）对产品改型设计的适应性强。 （5）有利于制造技术向综合自动化方向发展。 （6）监控功能强，具有故障诊断的能力。 （7）减轻工人劳动强度，改善劳动条件。
1.3 数控机床的特点和分类
4. 按控制的坐标轴数分类
（1）两坐标数控机床。两坐标数控机床指可以同时控制两个坐 标轴联动而能加工曲线轮廓零件的机床。
（2）三坐标数控机床。三坐标数控机床指可以联动控制，坐标 轴为三轴的数控机床。
（3）两个半坐标数控机床。两个半坐标数控机床本身有3个坐 标轴，能作3个方向运动，但控制装置只能同时联动控制两个坐标轴， 第3个坐标轴仅能作等距的周期移动。
加工中心是一种带有自动换刀装置的数控机床。常见的有以加 工箱体类零件为主的镗铣类加工中心和几乎能够完成各种回转体类 零件所有工序加工的车削中心。
1.4 数控技术的应用与发展
一、现代制造技术的发展趋势
当前先进制造技术的发展大致有以下特点：
1．信息技术、制造技术与自动化技术紧密结合。
2．计算机辅助设计、辅助制造、辅助工程分析 (CAD/CAM/CAE)。
图1-7 数控机床的工作过程
1.2 数控机床的组成与工作原理
三、数控机床的适用范围
图1-8 数控机床的适用范围
1.2 数控机床的组成与工作原理
数控机床最适宜加工以下类型的零件： （1）生产批量小的零件(100件以下)。 （2）需要进行多次改型设计的零件。 （3）加工精度要求高、结构形状复杂的零件。 （4）需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件。 （5）价值昂贵的零件。
1.3 数控机床的特点和分类
一、数控机床的特点
数控机床具有如下特点： （1）加工精度高，质量稳定。 （2）能完成普通机床难以加工或根本不能加工的复杂零件。 （3）生产率高。 （4）对产品改型设计的适应性强。 （5）有利于制造技术向综合自动化方向发展。 （6）监控功能强，具有故障诊断的能力。 （7）减轻工人劳动强度，改善劳动条件。
第1章 数控机床概述
二、基准脉冲插补
逐点比较插补法 逐点比较插补法又称代数运算法、醉步法，它
是一种最早的插补算法，其原理是：CNC系统 在控制加工过程中，能逐点计算和判别刀具的 运动轨迹与给定轨迹的偏差，并根据偏差控制 进给轴向给定轮廓方向靠近，使加工轮廓逼近 给定轮廓曲线。逐点比较法是以折线来逼近直 线或圆弧曲线，它与给定的直线或圆弧之间的 最大误差不超过一个脉冲当量，因此只要将脉 冲当量，即坐标轴进给一步的距离取得足够小， 就可满足加工精度的要求。
数控系统（CNC装置）：是数控机床的控制核心，一 般是一台专用的计算机。
驱动装置：是数控机床执行机构的驱动部分，包括主 轴电动机、进给伺服电动机等。
辅助装置：指数控机床的一些配套部件，包括刀库、 液压装置、气动装置、冷却系统、排屑装置、夹具、 换刀机械手等。
数控机床的组成
机床数控系统的基本工作流程如图l.1所 示。
每向x或y方向进给一步，均进行∑N减1计算，当∑N减至零时即到终点，停止 插补。另一种方法是分别求出x坐标和y坐标应进给的步数，即∣xe∣和 ∣ye∣的值，当沿x方向进给一步时，Nx－1；当沿y方向进给一步时， Ny－1；当Nx和Ny都为零时，达到终点，停止插补。
逐点比较直线插补
举例 设在第一象限插补直线段OA，起点为坐
拢，以缩小偏差。当时，向+x方向前进一步；当时，向+y方向前进一步。 （3）新偏差计算 进给一步后，计算新加工点与零件轮廓的偏差，作为下一步偏差判别的依据。
计算公式为式（1.1）或式（1.2）。 （4）终点判别 判别终点的方法有两种，一是计算出x和y方向坐标所要进给的总步数，即
N ( xe x0 ) ( ye y0 ) xe ye
第1章数控机床概述
（3）坐标行程
X、Y、Z的行程大小决定了加工零件的大小。
坐标行程可直接体现机床的加工能力。 （4）摆角范围
主轴摆角大小直接影响加工零件空间部位的能力。
（5）刀库容量和换刀时间 刀库容量和换刀时间直接影响数控机床的生产效率。
目前常见的中小型加工中心刀库容量多为24把，大型加工 心可达100把以上。
目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右，高 的已达0.5s。
2.直线控制数控机床
控制刀具或工作台以一定的速 度沿直线从一个点移动到另一 个点。 移动过程中进行切削加工。
可控轴数一般为2～3个，但联 动轴数只有1个。 代表机床：简易数控车、数控 铣。
第1章 数控机床概述
3.轮廓控制数控机床 可以同时控制两个或两个以上的坐标 轴进行加工 连续控制加工过程中每个点的坐标和 速度，以形成所需的曲线或曲面。 根据联动轴数可细分为2轴联动、2.5 轴联动、3轴联动、4轴联动、5轴联动。 除了少数专用数控机床，如数控钻床、 冲床等以外，现代数控机床都具有轮 廓控制功能。
第1章 数控机床概述
第二代：1959年 采用晶体管电路的NC系统
同年，出现了带有刀库和自动换刀装置的数控机床，称为“ 工中心”。
从1960年开始，德国、日本等工业国家都陆续开发、生产 用数控机床。
第三代：1965年 采用小规模集成电路
以上三代属于NC阶段（1952～1970年）， 即硬件逻辑数控系统。其特点是：由硬件数字 逻辑电路“搭”成专用的计算机作为数控系统。
第1章 数控机床概述
本章教学学时：4学时
本章教学要求
数控机床的基本概念和分类； 数控机床的组成 。 数控机床的组成和分类
重点
X、Y、Z的行程大小决定了加工零件的大小。
坐标行程可直接体现机床的加工能力。 （4）摆角范围
主轴摆角大小直接影响加工零件空间部位的能力。
（5）刀库容量和换刀时间 刀库容量和换刀时间直接影响数控机床的生产效率。
目前常见的中小型加工中心刀库容量多为24把，大型加工 心可达100把以上。
目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右，高 的已达0.5s。
2.直线控制数控机床
控制刀具或工作台以一定的速 度沿直线从一个点移动到另一 个点。 移动过程中进行切削加工。
可控轴数一般为2～3个，但联 动轴数只有1个。 代表机床：简易数控车、数控 铣。
第1章 数控机床概述
3.轮廓控制数控机床 可以同时控制两个或两个以上的坐标 轴进行加工 连续控制加工过程中每个点的坐标和 速度，以形成所需的曲线或曲面。 根据联动轴数可细分为2轴联动、2.5 轴联动、3轴联动、4轴联动、5轴联动。 除了少数专用数控机床，如数控钻床、 冲床等以外，现代数控机床都具有轮 廓控制功能。
第1章 数控机床概述
第二代：1959年 采用晶体管电路的NC系统
同年，出现了带有刀库和自动换刀装置的数控机床，称为“ 工中心”。
从1960年开始，德国、日本等工业国家都陆续开发、生产 用数控机床。
第三代：1965年 采用小规模集成电路
以上三代属于NC阶段（1952～1970年）， 即硬件逻辑数控系统。其特点是：由硬件数字 逻辑电路“搭”成专用的计算机作为数控系统。
第1章 数控机床概述
本章教学学时：4学时
本章教学要求
数控机床的基本概念和分类； 数控机床的组成 。 数控机床的组成和分类
重点
第1章数控机床概述
金属切削类 金属成形类
普通型数控机床 加工中心 数控压力机、数控折弯机等
特种加工类
数控线切割机、数控激光加工机等
测量、绘图类 三坐标测量仪、数控对刀仪、数控
绘图仪等
中德机床厂生产的折弯机
三坐标测量仪
半闭环伺服驱动系统
将测量元件从工作台移到丝杠副端或伺服电动机轴端， 这种系统就构成半闭环伺服驱动系统。此系统环路短刚性好， 容易获得稳定的控制特性，广泛应用于各类连续控制的数控 机床。
位置速度检测元件
指令 位置比较 电路
速度位置反馈
丝杠
机床工作台
轴承
按加工工艺及机床用途进行分类
优点是结构简单，调试容易，价格便宜。但是控制精度和 运动速度受到限制。
指令 脉冲
步进电机
丝杠
机床工作台
轴承
开环控制系统框图
全闭环伺服驱动系统
速度检测元件
指令 位置比较 电路
速度控制 电路
伺服电机
速度反馈 位置反馈
丝杠
位置检测元件
工作台
轴承
这种系统不仅接受数控系统的驱动指令，还同时接受由工作台
上检测元件测出的实际位置反馈信息，进行比较，并根据其差值及 时进行修正，因此可以消除因传动系统误差而引起的误差。全闭环 系统主要用于高精度和超高精度机床。
在两点间移动时，刀具切削 材料，进行加工。
一般的简易数控系统均属于 直线控制系统。
直线控制系统举例
注意
必须沿着平行于某一坐标轴 方向，或沿着与坐标轴成45度的 直线。
在这个例子中，显示的是关 于铣削的一个直线控制系统。工 件的a-b-c外形被加工。
轮廓控制系统
该系统能对刀具相对零件的 运动轨迹进行连续控制，以加工 任意斜率的直线、圆弧、抛物线 或其它函数关系的曲线。
第1章 数控机床概述
14
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1.3 数控机床的分类
（1）普通型数控车床 ）
⑤数控齿轮加工机床 主要 有数控滚齿机、数控插齿 有数控滚齿机、 机、数控弧齿锥齿轮铣齿 机。图示的数控插齿机， 图示的数控插齿机， 主要用于加工直齿圆柱齿 轮及各种形状的直齿非圆 齿轮。 齿轮。
图1-13 数控插齿机 15
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28
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1.3 数控机床的分类
1.3.2 按控制方式或运动方式分类 1.按运动方式分类 按运动方式分类
轮廓控制又称为连续轨迹控制。 （1）轮廓控制数控机床 轮廓控制又称为连续轨迹控制。 ） 数控车床、数控铣床、 数控车床、数控铣床、加工 中心、数控磨床、 中心、数控磨床、数控齿轮 加工机床和各类数控切割机 床均采用轮廓控制方式， 床均采用轮廓控制方式，图 示为轮廓控制数控机床的加 工示意图。 工示意图。
1.3 数控机床的分类
在普通数控机床上加装刀库和自动换刀装置， （2）加工中心 在普通数控机床上加装刀库和自动换刀装置， ） 构成一种带自动换刀系统的数控机床，称为加工中心。 构成一种带自动换刀系统的数控机床，
刀库 刀库 自动换刀装置
图1-14 立式加工中心
图1-15 卧式加工中心
16
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1.3 数控机床的分类
本 节 提 示
数控机床最基本的分类方法是按工艺用途分类。 数控机床最基本的分类方法是按工艺用途分类。 1.切削类 其中一类是普通型数控机床，如数控 切削类:其中一类是普通型数控机床 切削类 其中一类是普通型数控机床， 车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、 数控磨床、 车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、 数控磨床、 数控齿轮加工机床等;另一类是数控加工中心。 数控齿轮加工机床等 另一类是数控加工中心。 另一类是数控加工中心 2.成型类 数控液压机、数控折弯机、数控弯管 成型类:数控液压机 数控折弯机、 成型类 数控液压机、 机、数控旋压机等。 数控旋压机等。 3.电加工类 数控电火花成型机床、数控电火花 电加工类:数控电火花成型机床 电加工类 数控电火花成型机床、 线切割机床、数控火焰切割机、数控激光加工机等。 线切割机床、数控火焰切割机、数控激光加工机等。 4.快速成型机等。 快速成型机等 快速成型机
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1.3 数控机床的分类
（1）普通型数控车床 ）
⑤数控齿轮加工机床 主要 有数控滚齿机、数控插齿 有数控滚齿机、 机、数控弧齿锥齿轮铣齿 机。图示的数控插齿机， 图示的数控插齿机， 主要用于加工直齿圆柱齿 轮及各种形状的直齿非圆 齿轮。 齿轮。
图1-13 数控插齿机 15
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1.3 数控机床的分类
1.3.2 按控制方式或运动方式分类 1.按运动方式分类 按运动方式分类
轮廓控制又称为连续轨迹控制。 （1）轮廓控制数控机床 轮廓控制又称为连续轨迹控制。 ） 数控车床、数控铣床、 数控车床、数控铣床、加工 中心、数控磨床、 中心、数控磨床、数控齿轮 加工机床和各类数控切割机 床均采用轮廓控制方式， 床均采用轮廓控制方式，图 示为轮廓控制数控机床的加 工示意图。 工示意图。
1.3 数控机床的分类
在普通数控机床上加装刀库和自动换刀装置， （2）加工中心 在普通数控机床上加装刀库和自动换刀装置， ） 构成一种带自动换刀系统的数控机床，称为加工中心。 构成一种带自动换刀系统的数控机床，
刀库 刀库 自动换刀装置
图1-14 立式加工中心
图1-15 卧式加工中心
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1.3 数控机床的分类
本 节 提 示
数控机床最基本的分类方法是按工艺用途分类。 数控机床最基本的分类方法是按工艺用途分类。 1.切削类 其中一类是普通型数控机床，如数控 切削类:其中一类是普通型数控机床 切削类 其中一类是普通型数控机床， 车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、 数控磨床、 车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、 数控磨床、 数控齿轮加工机床等;另一类是数控加工中心。 数控齿轮加工机床等 另一类是数控加工中心。 另一类是数控加工中心 2.成型类 数控液压机、数控折弯机、数控弯管 成型类:数控液压机 数控折弯机、 成型类 数控液压机、 机、数控旋压机等。 数控旋压机等。 3.电加工类 数控电火花成型机床、数控电火花 电加工类:数控电火花成型机床 电加工类 数控电火花成型机床、 线切割机床、数控火焰切割机、数控激光加工机等。 线切割机床、数控火焰切割机、数控激光加工机等。 4.快速成型机等。 快速成型机等 快速成型机
第一章-数控机床概述
2．高可靠性
▪ 数控机床的平均无故障工作时间（小时）。
▪
3．机床功能复合化
复合化是为了提高零件加工效率，减
少辅助时间。能减少装卸时间，提高机床
生产效率，减少半成品库存量，又能保证
和提高形位精度。
4．智能化、网络化、柔性化
▪ 智能化是指数控机床控制加工精度和加工 效率的智能化。
▪ 网络化可以进行跨地域的协同设计、协同 制造、信息共享、远程监控及远程服务
接受控制介质上的数字化 信息，经过控制软件或逻辑 电路进行编译、运算和逻辑 处理后，输出各种信号和指 令，控制机床的各个部分， 进行规定的、有序的运动。
4．伺服系统
伺服系统用于完成坐标轴的驱动。直接影响数控 机床加工的速度、位置精度及加工的形状精度。
伺服机构——数控机床的执行机构，由驱动和执行两 大部分组成。它接受数控装置的指令信息，并按指令信息 的要求控制执行部件的进给速度、方向和位移。
（1）低档数控机床 （2）中档数控机床 （3）高档数控机床
4．按数控机床的加工工艺和用途分类
（1）切削加工类数控机床 （2）成型加工类数控机床 （3）特种加工类数控机床
二、常见数控机床简介
1．数控车床
数控车床——具有两轴联动功能，Z轴是与主轴方 向平行的运动轴，X轴是在水平面内与主轴方向垂直的 运动轴。
数控机床的工作过程
➢ 1.2.2 数控机床的工作原理
▪
在数控机床上加工零件通常需要经过以下几个步骤。
▪ ① 制订工艺规程。
▪ ② 将NC程序通过输入装置传输到数控机床的CNC系统。
▪ ③ CNC系统分析程序段，并按要求将相应的指令、数值传 送到各个坐标轴的伺服系统及机床强电控制系统。
▪ ④ 伺服系统驱动机床的运动部件。
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。
第一部分数控机床概述
(4)可编程控制器(PLC)
数控设备用可编程控制器主要完成数控设备的各种执 行机构的逻辑顺序控制, 即用PLC程序代替用继电器控制 线路, 实现数控设备的辅助功能、主轴转速功能、刀具功 能的译码和控制。
数控设备用PLC有内装型和独立型两种。内装型PLC 从属于CNC装置, PLC硬件电路可与CNC装置其它电路制作 在同一块印刷板上, 也可以作成独立的电路板。独立型 PLC独立CNC装置, 本身具有完备的硬、软件功能, 可以 独立完成所规定的控制任务。
第一台数控机床诞生至今五十年以来, 数控机 床的核心—数控系统的发展经历了二个阶段和 六代的发展。
1.数控（NC）阶段 2. 计算机数控（CNC）阶段
数控（NC）阶段（1952—1970）
早期的计算机运算速度低, 这对当时的科学计算和数 据处理影响不大, 但它不能适应机床实时控制的要求。
人们不得不采用数字逻辑电路, 搭成机床专用计算机 作为数控系统, 被称为硬件连接数控（HARD—WIRED NC）,简称为数控（NC）。
(5)反馈系统
反馈系统的作用是通过测量装置将机床移动的实 际位置、速度参数检测出来, 转换成电信号, 并反馈到 CNC装置中, 使CNC能随时判断机床的实际位置, 速度是 否与指令一致, 并发出相应指令, 纠正所产生的误差。
(6)辅助控制装置 辅助控制装置包括刀库的转位换刀, 液压泵、冷却泵等控
制接口电路, 电路含有换向阀电磁铁、接触器等强电电气元件 。现代数控机床采用可编程控制器进行控制, 所以辅助装置的 控制电路变得十分简单。
随着电子元器件的发展, 这个阶段又历经三代: 1952年的第一代—电子管计算机组成的数控系统； 1959年的第二代—晶体管计算机组成的数控系统； 1965年的第三代—小规模的集成电路计算机组成的数 控系统。
第一章数控机床概述
数控技术发展的几个问题
一、高速化
2）直线电机进给系统： 直线电机进给系统：
取消了源动力和工作台部件之间的一切中间传动环节， 取消了源动力和工作台部件之间的一切中间传动环节，使得 机床进给传动链的长度为零，这就是所谓的“直接驱动” 机床进给传动链的长度为零，这就是所谓的“直接驱动”（direct drive）或“零传动”。直线电机驱动方式具有进给速度高、加速 drive） 零传动” 直线电机驱动方式具有进给速度高、 度大、启动推力大、刚度和定位精度高、 度大、启动推力大、刚度和定位精度高、行程长度不受限制等优点 采用直线电动机驱动的高速加工中心已成为21 采用直线电动机驱动的高速加工中心已成为21 世纪机床的发展方 向之一，其中，永磁式直线电动机以其时间常数小、 向之一，其中，永磁式直线电动机以其时间常数小、高频响应特性 好、推力强度高、损耗低、控制比较容易等一系列特点在高速、高 推力强度高、损耗低、控制比较容易等一系列特点在高速、 精密、高频响数控机床的进给驱动部件研究中具有明显的优势。 精密、高频响数控机床的进给驱动部件研究中具有明显的优势。 直线电机高速进给单元主要由直线电动机、工作台、滚动导轨、 直线电机高速进给单元主要由直线电动机、工作台、滚动导轨、 反馈测量系统、防护系统等五部分组成。 反馈测量系统、防护系统等五部分组成。
数控技术发展的几个问题
2、FMS 、
美国国防部机床特别工作组对FMS的定义：由自动物料 的定义： 美国国防部机床特别工作组对 的定义 搬运系统相连接的一系列自动机床或若干台制造设备， 搬运系统相连接的一系列自动机床或若干台制造设备，用一 台公用的多级数字式既定程序计算机控制， 台公用的多级数字式既定程序计算机控制，可供随机制造属 于预定范围内的零部件的制造系统组成。 于预定范围内的零部件的制造系统组成。 1）加工系统：多台制造设备“互补”、“互替”两种配置 ）加工系统：多台制造设备“互补” 互替” 方式 2）物料系统：存储、输送和装卸三个子系统组成 ）物料系统：存储、 3）能量系统 ） 4）信息系统：管理计算机、加工计算机、专用控制装置 ）信息系统：管理计算机、加工计算机、
第1章 数控机床概述
n 这类机床能够同时对两个或两个以上坐标轴进 行连续控制，具有插补功能，工作台或刀具边 移动边加工，见图1.3b、c。如数控铣、车、 磨及加工中心等是典型的轮廓控制数控机床， 数控火焰切割机、数控线切割及数控绘图机等 也都采用轮廓控制系统。
第1章 数控机床概述
二、按加工方式分类
1）金属切削类：如数控车、钻、镗、铣、 磨、加工中心等。
数控机床的工作原理
n 数控：数字控制（Numerical Control—NC），在机床 领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控 制的一种自动化技术。它所控制的一般是位置、角度、 速度等机械量，但也有温度、流量、压力等物理量。
n 计算机数控：（Computerized Numerical Control— CNC， 又称Micro Computerized Numerical Control— MNC）是用一个存储程序的专用计算机由控制程序来 实现部分或全部基本控制功能，并通过接口与各种输 入输出设备建立联系。更换不同的控制程序，可以实 现不同的控制功能。
度检测元件和速度控制元件组成。速度 控制单元主要控制机床各坐标轴的切削 进给运动。
第1章 数控机床概述
数控机床的组成
n 可编程逻辑控制器 n 这是一种专为在工业环境下应用而设计的数字
运算操作电子系统。PLC处于计算机控制装置 与机床之间，对计算机控制装置和机床的输入 输出信号进行处理，实现辅助功能M、主轴转 速S及刀具功能T的控制和译码。即按照预先规 定的逻辑顺序对诸如主轴的起动、停止、转向、 转速、刀具的更换、工件的夹紧松开、液压、 冷却、润滑、气动等进行控制。
第1章 数控机床概述
数控机床的组成
n 数控系统的基本功能:数控系统即位置控制系统，具有 三个基本功能：
第1章 数控机床概述
二、按加工方式分类
1）金属切削类：如数控车、钻、镗、铣、 磨、加工中心等。
数控机床的工作原理
n 数控：数字控制（Numerical Control—NC），在机床 领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控 制的一种自动化技术。它所控制的一般是位置、角度、 速度等机械量，但也有温度、流量、压力等物理量。
n 计算机数控：（Computerized Numerical Control— CNC， 又称Micro Computerized Numerical Control— MNC）是用一个存储程序的专用计算机由控制程序来 实现部分或全部基本控制功能，并通过接口与各种输 入输出设备建立联系。更换不同的控制程序，可以实 现不同的控制功能。
度检测元件和速度控制元件组成。速度 控制单元主要控制机床各坐标轴的切削 进给运动。
第1章 数控机床概述
数控机床的组成
n 可编程逻辑控制器 n 这是一种专为在工业环境下应用而设计的数字
运算操作电子系统。PLC处于计算机控制装置 与机床之间，对计算机控制装置和机床的输入 输出信号进行处理，实现辅助功能M、主轴转 速S及刀具功能T的控制和译码。即按照预先规 定的逻辑顺序对诸如主轴的起动、停止、转向、 转速、刀具的更换、工件的夹紧松开、液压、 冷却、润滑、气动等进行控制。
第1章 数控机床概述
数控机床的组成
n 数控系统的基本功能:数控系统即位置控制系统，具有 三个基本功能：
第一章数控机床概述
第一章数控机床概述数控技术是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，它已开始在各个领域普及，并且它所带来的巨大效益已引起了世界各国科技与工业届的普遍重视。
20世纪40年代以来，汽车、飞机和导弹制造工业发展迅速，原来的加工设备已无法承担加工航空工业需要的复杂型面零件。
数控技术是为了解决复杂型面零件加工的自动化而产生的。
1948年，美国帕森斯(Parsons)公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板的机床时，首先提岀了应用电子计算机控制机床加工样板曲线的设想。
后来与美国空军签订合同，帕森斯(Parsons)公司与麻省理工学院(MIT)伺服机构研究所合作进行研制成功。
1952年试制成功第一台三坐标立式数控铳床。
后来，乂经过改进并开展自动编程技术的研究，于1955年进入实验阶段，这对加工复杂曲面和促进美国飞机制造业的发展起了重要作用。
1938年我国开始硏制数控机床,1975年研制岀笫一台加工中心。
目前，在数控技术领域，我国同先进国家之间还存在不小的差距，但这种差距正在缩小。
数控技术的应用也从机床控制拓展到其他控制设备，如数控电火花线切割机床、数控测量机和工业机器人等。
数控机床的产生与发展科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的性能、质量、生产率和成本提岀了越来越高的要求。
机械加工丄艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。
单件、小批生产占机械加工的80%左右，一种适合于产品更新换代快、品种多、质量和生产率高、成本低的自动化生产设备的应用已迫在眉睫。
而数控机床则能适应这种要求，满足目前生产需求。
1.1.1数控机床的产生与发展过程1946年诞生了世界上第一台电子计算机，它为人类进入信息社会奠定了基础。
1952年，计算机技术应用到机床上，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，数控机床经历了两大阶段和六代的发展。
1•数控(NC)阶段(1952年-1970年)早期计算机的运算速度底，这对当时的科学计算和数据处理影响还不尢但不能适应机床的实施控制要求•人们不得不采用数字逻辑电路制成一台机床专用计算机作为数控系统，这被称为硕件连接数控(HARD-WIRED NC),简称为数控(NC)o随着元器件的发展,这个阶段经历了三代，即1952年的第一代一一电子管数控机床；1939年的第二代——晶体管数控机床；1965年的第三代——集成电路数控机床。
第一章数控机床概述
X
2、直线控制数控机床
特点：控制两相关点的位置，还要控制两相关点之间 的移动速度和路线 路线由与各个轴线平行的直线段组成 使用于简易数控车、数控镗铣床、数控加工中心
3、轮廓控制数控机床
特点：数控装置能够同时对两个或两个以上的坐标 轴进行连续控制 加工复杂形状零件 使用于数控车床、数控铣床、数控磨床
主运动系统 进给运动系统 辅助部分（液压、气动、冷却、润滑）
§1-3数控机床的分类
一、按加工工艺方法分类
1、普通数控机床
与普通机床的区别：加工复杂形状的零件
2、数控加工中心 数控加工中心：带有刀库和自动换刀装置的数控机床。 与一般数控机床的区别： 减少机床台数，便于管理。
减少定位误差
工序集中，减少辅助时间，提高生产率 减少专用工夹具数量
§1-5 现代数控技术的发展
一、概述
随着电子计算机技术的迅猛发展，当前一场以信息技术为中心的新技术革命 正在冲击着世界各个技术领域，它以极大地提高生产率和工作效率为重要的特 征。新技术革命必须对社会和经济的发展带来巨大的影响，使工业经济发生深 刻的变化。 作为传统工业之一的机械制造业，在这场新技术革命的冲击下，其产品结 构也将发生质的变化。随着21世纪的到来，机械加工正在向高速度、高精度、 高质量方向发展。机械制造业不仅面对着一个变化的国内市场，而且也面临着 一个动荡的国际市场。由于世界市场急剧的变化，企业在竞争的环境中，已经 不能采用传统的生产方式，必须寻求一种新的生产方式，以实现高效率、高质 量、高柔性和低成本的生产。尤其对机械制造业来讲，其技术发展的进程就是 一个不断提高和完善自动化水平的过程。自动化已成为现代化的代名词，并且， 自动化还在朝着“无人化”发展。也就是说，机械制造业自动化正在经历着： CNC计算机数控化→FMS柔性制造系统→CIMS计算机集成制造系统“三部 曲”。它使机械制造业自动化不断趋向深化，即朝着设计、制造、管理全自动 化的高层次方向发展。在此我们需对FMS柔性制造系统和CIMS计算机集成制 造系统这二者的各自特点与相互关系作一简单阐述。
第 1 章 数控机床概述
14
1.3.2 按工艺方法分类
1 、这类机床和传统的通用机床品种一样,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等。
(1) 数控车床 典型的数控车床如图1-3所示。由 图可见，其机械组成部分与普通差别 不大，工件装夹在主轴轴端，作旋转 运动；刀具安装在刀架上，作横向、 纵向移动。因此在普通车床上能够完 成的工艺内容，在数控车床上都能完 成，如车削内外圆柱、圆锥面等。不 仅如此，由于数控系统和进给伺服系 统的引入，数控车床还可以加工各种 非解析的内外回转表面。
9
1.2.2 数控机床的组成
作为一类典型的机电一体化产品，数控机床主要由数控系统、伺服系统与 位置检测装置、辅助控制单元以及机床裸机构成，如图1-2所示。
机床裸机 主运动机构 数控装置
伺服系统与 位置检测装置
进给运动机构
辅助控制单元
辅助运动机构
图 1-2 数控机床的基本组成
10
数控系统是数控机床最重要的组成部分，由硬件和软件结合而成。其 作用是通过输入装置将用户编制的、用以控制机床加工的程序输入系统， 然后在系统内进行必要的数字运算和逻辑运算，将用户程序转换成控制机 床运动的控制信号。由于绝大多数数控机床都已采用微型计算机作为硬件， 配以数控系统软件构成数控系统，因此现在所说的数控系统一般就是指计 算机数控（CNC）系统。 伺服系统与位置检测装置是联系数控系统和机床机械结构必不可少的 纽带，它们在某种程度上决定了机床的运动特性和精度。伺服系统由伺服 驱动电路和伺服驱动装置组成，同时与机床的执行机构相连，根据数控系 统发来的控制信号对执行机构的位移、速度等进行自动控制。这种控制是 在机床执行机构运动过程中实时进行的，它所控制的运动亦成为伺服运动。 位置检测装置的作用是检测实际位移量，并将实际位移量反馈给伺服系统， 由伺服系统中的位置比较环节对控制位移量与实际位移量进行比较，根据 比较的差值，调整控制信号，提高控制精度。 数控机床上除了伺服运动，还有些运动属于开/关性质的。例如主轴启 动与停止、换刀运动、冷却泵的启停等。对于这些运动的控制，是靠辅助
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位置反馈
半闭环控制系统框图
三. 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包括数控车床、数控钻床、数控 铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。 • 2．金属成型类数控机床 • 金属成型类数控机床包括数控折弯机、数控组合冲床 和数控回转头压力机等。这类机床起步晚，但目前发 展很快。
数控机床的组成
辅助控制装置 主轴驱动系统
PLC 控制介质 计 算 机 数 控 装 置
机
进给驱动系统 床
位置检测
人机交互设备
反馈系统
速度检测 过程检测
适应控制
数控机床的组成框图
三.数控机床的特点: • 1.提高加工精度; • 2.提高生产效率:一般3~5倍加工中心可达 5~10倍. • 3.可加工形状复杂的零件; • 4.减轻劳动强度,改善了劳动条件; • 4.利于管理和综合自动化的发展.
五.按CNC装置功能水平分类 高、中、低三档
数控机床的坐标系一
• • • • • • • • 一.作用:确定位置关系获得所需的数据. 二.依据:ISO841标准. 三.确定方法:右手笛卡儿直角坐标系. 1.假设:工件固定,刀具相对运动. 2.标准:右手笛卡儿直角坐标系. 拇指指向为X轴向,绕X轴转+A 食指指向为Y轴向,绕Y轴转+B 右手法则 中指指向为Z轴向,绕Z轴转+C
• 2．柔性制造系统
• 柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）也叫做计算机群控自动 线，它是将一群数控机床用自动传送系 统连接起来，并置于一台计算机的统一 控制之下，形成一个用于制造的整体。
3．计算机集成制造系统
• 计算机集成制造系统（ComputerIntegrated Manufacturing System， CIMS），是指用最先进的计算机技术， 控制从定货、设计、工艺、制造到销售 的全过程，以实现信息系统一体化的高 效率的柔性集成制造系统。
1.1.3 我国数控机床发展概况 • 1958年开始并试制成功第一台电子管数控机床 。1965年开始研制晶体管数控系统，直到20世 纪60年代末至70年代初成功。从20世纪80年代 开始，先后从日本、美国、德国等国家引进先 进的数控技术。如北京机床研究所从日本 FANUC公司引进FANUC3、FANUC5、 FANUC6、FANUC7系列产品的制造技术；上 海机床研究所引进美国GE公司的MTC-1数控 系统等。
第一章 数控机床概述
• 1.1 数控机床的产生与发展
• 1.2 数控机床的概述
• 1.3 数控机床的分类 • 1.4数控机床的坐标系
1.1 数控机床的产生与发展
• 随着社会生产和科学技术的不断进步，各 类工业新产品层出不穷。机械制造产业作 为国民工业的基础，其产品更是日趋精密 复杂，特别是在宇航、航海、军事等领域 所需的机械零件，精度要求更高，形状更 为复杂且往往批量较小，加工这类产品需 要经常改装或调整设备，
四.数控机床工作过程 • 分析工艺参数 编程 程序输入 试运行 运行程序 五.应用范围: 1.多品种小批量; 2.形状结构比较复杂 的; 3.频繁改型的; 4.价贵、不许报废的; 5.生产周期短的; 6.批量较大、精度要求较高的.
1.3 数控机床的分类
一. 按运动轨迹分类
1．点位控制数控机床 点——点位置精确控制，保证的是定位精度，以慢~快~慢 的运动方式。 这类机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控点焊机 和数控折弯机等，其相应的数控装置称为点位控制数控 装置。
开环控制系统框图
2．闭环进给伺服系统数控机床
•
闭环进给控制系统带有位置检测元件 ，随时可以检测出工作台的实际位移，
并反馈给数控装置，并与设定的指令值
进行比较，利用其差值控制伺服电动机
，直至差值为零为止。
闭环控制数控机床
工作台 输入 数控 装置 控制 电路 伺服 电机 位置检 测元件
位置反馈
速度检 速度反馈 测元件
按运动轨迹分类
刀具
A
工件
B
点位控制 钻孔加工
按运动轨迹分类
点位直线控 制切削加工
按运动轨迹分类
刀具 工件 轮廓控制 加工
二、按进给伺服系统的类型分类 1．开环进给伺服系统数控机床
•
开环进给伺服系统通常不带有位置检测元件，伺服 驱动元件一般为步进电动机。
开环控制数控机床
工作台 输入 数控 装置 控制 电路 步进 电机 减速器
•
数控机床： 用数控技术控制的机床称为数控机床。
数控机床的一般工作形式为：
– 1.1.1 数控机床的产生
• 帕森斯公司正式接受委托，与麻省理工 学院伺服机构实验室合作，于1952年试 制成功世界上第一台数控机床试验性样 机。 1959年，美国克耐〃杜列克公司首 次成功开发了加工中心（Machining Center） 。
1.机床原点：固定不变的. 1)数车:卡盘端面与主轴中心线交点. • 2)数铣:一般取XYZ轴正向极限位置. • 2.机床参考点:出厂时设定. • 1)数车:离原点最远的极限点. • 2)数铣:与原点重合. • 3.工件原点:程序原点 • 1)满足编程简单、尺寸换算少、加工误差小 • 等条件 . • 2)一般工件原点应选择尺寸标注基准或定位 • 基准.
数控机床的坐标系
基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐 标轴相互关系：由右手定则决定。 回转座标：绕X.Y.Z 轴转动的圆进给坐标
Y Z +C Y +B X、Y、Z X
+A
轴分别用A.B.C表示，
坐标轴相互关系由右
手螺旋法则而定。
Z
X
+A、+B、+C
• 3.顺序:先Z轴,再X轴,最后Y轴. • Z:机床主轴 • X:装夹平面内的水平方向. • Y:由右手笛卡儿直角坐标系确定. • 4.方向:刀具远离工件方向为正方向. • 四.机床的机床原点、机床参考点、工件原 点和对刀点.
2．直线控制数控机床
位置控制 + 速度和路线控制，只能沿某个 坐标轴方向（平行或45°）切削加工。 • 这类机床主要有数控车床、数控磨床和数控 镗铣床等，相应的数控装置称为直线控制装 置。
•
3．轮廓控制数控机床
• 每点的位置+速度+路线控制，可对2坐标或2坐标以
上坐标轴进行控制。
• 属于这类机床的有数控车床、数控铣床、加工中心 等。其相应的数控装置称为轮廓控制装置。轮廓数 控装置比点位、直线控制装置结构复杂得多，功能 齐全得多。
1.2 数控机床概述
一. 数控机床的概念 1.数控:NC – 是利用数字化信息对机床的运动及其加工过 程进行控制的方法. 2.数控机床:采用数字控制的机床. 1)NC机床; 2)CNC机床. 二.数控机床 一般由输入装置、输出装置、数控装置、伺 服驱动装置、辅助控制装置、检测反馈装置 和机床本体等部分组成.
• 3．数控特种加工机床
• 数控特种加工机床如数控线（电极）切 割机床、数控电火花加工机床、火焰切 割机和数控激光切割机床等。
• 4．其他类型的数控机床
• 其他类型的数控机床如数控三坐标测量 机等。
四.
按联动轴数分类
• 1．两轴联动 • 2．两轴半联动 • 3. 三轴联动 • 4. 多座标轴联动
• • • •
4.对刀点:零件程序的起始点. 1)对刀点是零件程序的起始点. 2)目的:确定程序原点在机床坐标系中的位置. 3)可以与程序原点重合,也可以在方便对刀的任 意处,但必须有确定的坐标联系. • 4)铣床用G92指令,车床用G50指令可建立工件 坐标系.
数 控 车 床
数 控 铣 床
数控钻床
1.1.2 数控机床的发展简况
• 第1代数控机床：1952年～1959年采用电 子管元件构成的专用数控装置（NC）。 • 第2代数控机床：从1959年开始采用晶体 管电路的NC系统。 • 第3代数控机床：从1965年开始采用小、 中规模集成电路的NC系统。
• 第4代数控机床：从1970年开始量机
数控电火花成型机
快速成型设备
数控多工位冲床
数控弯管机
数控卷簧机
习题课
简答题： 1、什么是数控机床？数控机床的组成？ 2、什么是开（闭）环控制系统？优缺点如 何？适用于什么场合？ 3、数控机床的特点？ 作业:P12 第17.18题
• １.数控机床在使用中一般要经历三个阶段：早 期运行(试用期)、稳定期、耗损期．( ) • ２.维修人员只要学会维修数控机床后就不再需 要学习了．( ) • ３.加工中心是轮廓控制数控机床．( • ４.半闭环控制数控机床没有检测装置．( ) • ５.数控机床开机时，必须先确定机床原点，即 执行返回机床参考点的操作．只有机床参考点被 确认后，刀具(或工作台)移动才有基准．( )
模集成电路的小型通用电子计算机控制
的系统（CNC）。
• 第5代数控机床：从1974年开始采用微型
计算机控制的系统（MNC）。
1．计算机直接数控系统
• 所谓计算机直接数控（Direct Numerical Control，DNC）系统，即使用一台计算 机为数台数控机床进行自动编程，编程 结果直接通过数据线输送到各台数控机 床的控制箱。
Thank you!
闭环控制系统框图
3．半闭环进给伺服系统数控机床
•
半闭环进给伺服系统是将位置检测元 件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠 的端部，不直接反馈机床的位移量，而 是检测伺服机构的转角，将此信号反馈 给数控装置进行指令值比较，用差值控 制伺服电动机。
半闭环控制数控机床
输入 数控 装置
工作台 控制 电路 速度反馈 伺服 电机 速度检测元件 转角检测元件
• 普通机床或专业化程度高的自动化机床
显然无法适应这些要求。同时，随着市