数控机床概述
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。
数控机床基础知识
（3）轮廓控制系统（Contour Control）是对两个或两个以上
的坐标轴同时进行连续控制，并能对机床移动部件的位移和 速度进行严格的控制，即要控制加工的轨迹，加工出要求的 轮廓。其运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。
3.按照伺服系统控制分类 （1）开环控制系统
优点：价格便宜，动态性能好 缺点：无位置反馈，精度差
说明：开环控制系统是没有位置反馈装置的数控系统，系
统无法得知机床的实际运动轨迹与位置。
（2）半闭环控制系统
优点：稳定性好，成本低，维修方便 缺点：相对闭环系统精度差
说明：半闭环控制系统不是直接检测工作台的位移量，而是采
用转动角位移检测元件，测出丝杠转角，推算出工作台的实际
位置
（3）闭环控制系统
ห้องสมุดไป่ตู้
优点：控制精度高 缺点：调式复杂、维修困难、价格高
2. 按运动方式分类
（1）点位控制系统（Positioning Control）只控制刀具从一点 到另一点的位置，而不控制移动轨迹，在移动过程中刀具不 进行切削加工。
刀具的三种路径 （1） （2） （3）
（2）直线控制系统（Straight-line Control）是控制刀具或机床
工作台以给定的速度，沿平行于某一坐标轴方向，由一个位置 到另一个位置的精确移动，并且在移动过程中进行直线切削加 工。
• PLC
驱动 装置
• 进给驱动 • 主轴驱动
例如：FANUC 0i TD/MD 系统组成
四、现代数控系统发展
1、智能化
自动编程、刀具补偿、工艺参数自动生成、运动参数补偿 人机界面、故障诊断分析、自动优化、自适应控制
2、开放式
数控系统的开发可以在同一平台上运行通过增加或裁 剪数控功能，形成系列化
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
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）
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。
数控复习资料
数控复习资料第一章数控机床概述一、名词解释：1、NC：数字控制简称数控，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。
2、CNC：计算机数控，使用专用计算机通过控制程序来实现部分或全部基本控制功能，并能通过接口与各种输入/输出设备建立联系的一种自动化技术。
3、可编程控制器（PLC）：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。
4、CAD：计算机辅助设计5、CAE：计算机辅助工程6、FMS：柔性制造系统7、FMC：柔性制造单元8、插补：指数据密化的过程，对输入数控系统的有限坐标点（例如起点、终点），计算机根据曲线的特征，运用一定的计算方法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，以满足加工精度的要求。
9、基准脉冲插补：又称脉冲增量插补或行程标量插补，适用于以步进电动机为驱动装置的开环数控系统。
其特点是每次插补结束后产生一个行程增量，以脉冲的方式输出到步进电动机，驱动坐标轴运动。
10、数据采样插补：又称数字增量插补或时间标量插补，适用于交、直流伺服电动机驱动的闭环（或半闭环）控制系统。
这类插补算法的特点是插补运算分两步进行。
首先为粗插补，第二步为精插补，即在粗插补的基础上再做数据点的密化。
11、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。
二、选择填空1、数控机床主要由机床本体、数控系统、驱动装置、辅助装置等几个部分组成。
2、数控系统是数控机床的控制核心。
3、机床数控系统是由加工指令程序、计算机控制装置、可编程逻辑控制器、主轴进给驱动装置、速度控制单元及位置检测装置等组成，其核心部分是计算机控制装置。
4、计算机控制装置由硬件和软件两部分组成。
硬件的主体是计算机，包括中央处理器、输入/输出部分和位置控制部分。
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。
简述数控机床的结构及组成
简述数控机床的结构及组成一、数控机床的概述数控机床是一种高精度、高效率、高自动化程度的机床，它采用计算机控制系统来实现工件的加工。
与传统机床相比，数控机床具有精度高、生产效率高、操作简单等优点，因此在现代制造业中得到了广泛应用。
二、数控机床的结构数控机床主要由以下几个部分组成：主轴箱、工作台、导轨系统、刀库和液压系统等。
1. 主轴箱主轴箱是数控机床的核心部件，它包含了主轴和主轴驱动装置。
主轴是用来安装刀具并进行加工的部件，而主轴驱动装置则负责带动主轴旋转。
主轴箱通常由铸铁或钢板焊接而成，其内部采用优质滚动轴承或滑动导轨等结构。
2. 工作台工作台是用来固定工件并进行加工的部件。
根据不同的加工需求，工作台可以分为平面式和立式两种类型。
平面式工作台通常用于平面零件加工，而立式工作台则适用于非平面零件的加工。
3. 导轨系统导轨系统是数控机床的重要组成部分，它负责支撑和定位主轴箱、工作台等部件。
导轨系统通常由滚珠丝杠、直线导轨等组成，其精度和刚度直接影响到机床的加工精度和稳定性。
4. 刀库刀库是用来存放刀具的部件，它通常由多个刀柄和一个转盘组成。
不同类型的刀具可以根据需要进行更换，以满足不同的加工需求。
5. 液压系统液压系统是数控机床的动力源，它负责驱动各种液压元件来完成机床各项功能。
液压系统通常包括油泵、油箱、油管等部件，其性能直接影响到机床的运行效率和稳定性。
三、数控机床的组成数控机床由以下几个主要组成部分构成：1. 数控装置数控装置是数控机床最重要的组成部分之一，它负责对加工过程进行监测和控制。
数控装置通常由计算机、数字信号处理器、编码器等组成，可以实现加工参数的自动调整和控制。
2. 伺服系统伺服系统是数控机床的关键部分之一，它负责驱动主轴箱、工作台等部件进行运动。
伺服系统通常由电机、减速器、编码器等组成，其性能直接影响到机床的加工精度和效率。
3. 控制面板控制面板是数控机床的人机交互界面，它负责向操作员提供操作界面和参数设置功能。
数控机床的百科
数控机床的百科1、数控机床的介绍重型数控机床主要用于大型、特大型精密零件加工，是为国防军工、航空航天、船舶、能源(火电、水电、核电、风力发电)、交通运输(铁路、汽车)、冶金、工程机械等主要工业支柱产业以及国家工程项目服务。
目前，中国自主开发研制的重型机床和超重型机床产品基本满足了一些国家工程需要，并多次创造出极限规格的世界之最。
如中国已经制造出加工直径25m的超重型数控立式铣车床，镗杆直径320mm的落地式铣镗床，加工宽度为10m以上的数控龙门镗铣床，回转直径在5000mm以上的数控重型卧式车床等一批具有自主知识产权，而且技术水平已经接近世界先进水平的重型机床系列产品。
2、数控机床的竞争力面对其他品种机床市场在金融危机下的快速下跌，重型机床市场几乎没有受到影响，这个诱因使许多机床厂家纷纷转向市场较好的大重型机床市场。
原因就是在重型机床领域，国际竞争力相对并不激烈，使国内重型机床企业在一些产品市场顺利实现了替代进口。
(1)重型龙门加工中心发展趋势是高功率、大扭矩、高复合型以及复杂孔面加工能力。
在世界范围内看，代表重型龙门加工中心最高水平的是德国瓦德里希·科堡公司的产品，北一机床采用的就是德国瓦德里希·科堡的技术。
希斯(SCHIESS)与科堡机床相比较，无论在功率、扭矩、规格上基本相当，但希斯公司的机床主轴转速高，精度保持性好，在技术上属于高水平。
与国内外其他产品相比较，国外重切削能力较强，加工精度高，并且具有很多技术优势，比如横梁加工仿形技术，Z 轴滑枕长度补偿技术，龙门框架X轴移动双电动机，三电动机甚至四电动机同步技术等。
(2)落地铣镗床国内的生产厂家主要有：昆明机床厂、齐齐哈尔二机床厂、济南第二机床厂、武汉重型机械厂等。
国外的落地铣镗床生产厂家主要有：意大利的PAMA公司、德国希斯、意大利的INNSEBERARDI公司、捷克的SKODA公司等。
(3)数控龙门移动式和台式车铣加工中心国外主要生产商有德国科堡、意大利皮特卡纳奇、美国吉根、德国沙尔曼公司等，这些公司都具有多年生产重大型机床的经验。
数控机床总结报告范文(3篇)
第1篇一、引言数控机床作为现代制造业的重要设备，以其高精度、高效率、高柔性等特点，广泛应用于机械加工、航空航天、汽车制造等领域。
近年来，随着我国制造业的快速发展，数控机床的需求量逐年攀升。
为了提高我国数控机床的制造水平，本文对数控机床进行了总结报告，旨在为我国数控机床产业的发展提供参考。
二、数控机床概述1. 定义数控机床，即数字程序控制机床，是一种利用数字程序控制机床运动和加工过程的自动化设备。
它将计算机技术、控制技术、机械技术等相结合，实现了机床加工过程的自动化、智能化。
2. 分类根据加工对象和加工方式的不同，数控机床可分为以下几类：（1）数控车床：用于加工轴类、盘类等旋转体零件。
（2）数控铣床：用于加工平面、曲面、孔等零件。
（3）数控磨床：用于加工各种高精度、高光洁度的零件。
（4）数控加工中心：集车、铣、磨等多种加工功能于一体，可实现复杂零件的加工。
3. 特点（1）高精度：数控机床采用精密的伺服系统，加工精度高，可达微米级。
（2）高效率：数控机床可实现自动化加工，减少人工干预，提高生产效率。
（3）高柔性：数控机床可快速更换加工对象，适应性强，适用于多品种、小批量生产。
（4）低能耗：数控机床采用高效节能的伺服电机，降低能耗。
三、数控机床技术发展现状1. 国外数控机床技术发展国外数控机床技术起步较早，技术成熟，具有以下特点：（1）产品线丰富：国外数控机床企业产品线齐全，涵盖各类数控机床。
（2）精度高：国外数控机床加工精度高，可达纳米级。
（3）智能化：国外数控机床具有先进的智能化技术，可实现自主编程、故障诊断等功能。
2. 我国数控机床技术发展近年来，我国数控机床产业取得了显著进展，具有以下特点：（1）产量逐年增长：我国数控机床产量逐年增长，已成为全球最大的数控机床生产国。
（2）技术水平提高：我国数控机床技术水平不断提高，部分产品已达到国际先进水平。
（3）产业集聚效应明显：我国数控机床产业已形成一定的集聚效应，产业链日趋完善。
数控机床项目简介
数控机床项目简介
一、项目简介
数控机床是指利用数字电子技术和机械技术相结合的机床，它把计算
机介入机床的控制中，使机床作出一次发出的指令，就能按照程序完成各
种加工工作。
普通机床只靠人为操作，容易出现误差，数控机床则可以根
据计算机控制，使工件的加工精度可以达到0.01mm以内，提高加工效率
和加工精度。
数控机床的使用范围非常广泛，可以满足大多数机械加工要求。
数控
机床可以用于制造具有复杂几何形状和具有良好的尺寸精度的精密零件，
可以用于金属零件的热处理、气密检定和液压注模，也可以用于精密抛光、电镀、热处理以及精密测量等工序。
二、工艺特征
1、高速加工特性：在数控机床上，可以利用高速加工技术来提高加
工速度，减少加工时间，提高产品质量和产量。
2、高精度特性：数控机床的精度很高，相比普通机床可以提高
0.01mm左右的精度，并可以满足精确的加工要求。
3、多种刀具特性：数控机床可以使用各种不同形状的刀具，可以对
各种不同类型的加工工件进行加工，可以满足多种加工要求。
4、低成本特性：数控机床加工时不需要人工操作，可以减少劳动力
成本，同时可以减少加工中所产生的误差，提高加工质量，从而降低成本。
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。
2
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。
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。
数控机床概述
代表机床:精度要求一般的中小型NC机床。 代表机床
数控机床工作原理
数控机床是一种高度自动化的机床，它在加工 工艺与加工表面形成方法上与普通机床基本相 同，最根本的不同在于实现自动化控制的原理 与方法上：数控机床是用数字床上加工零件时，首先要将被加工零 件图上的几何信息和工艺信息数字化。先根据 零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程、 工艺参数、刀具参数，再按数控机床规定采用 的代码和程序格式，将与加工零件有关的信息 如工件的尺寸、刀具运动中心轨迹、位移量、 切削参数(主轴转速、切削进给量、背吃刀量) 以及辅助操作(换刀、主轴的正转与反转、切 削液的开与关)等编制成数控加工程序，然后 将程序输入到数控装置中，经数控装置分析处 理后，发出指令控制机床进行自动加工。
复合机床
磨削为主型:磨床的多轴化，原来只在无心磨 磨削为主型 床上可见，多数是以装卸作业自动化为目的， 现在，开发了在一台机床上能完成内圆、外圆、 端面磨削的复合加工机。例如在欧洲，开发了 综合螺纹和花键磨削功能的复合加工机。
复合机床
不同工种加工的复合化:使用复合机床加工， 不同工种加工的复合化 可以大大缩短工件的生产周期及提高工件加工 精度。为了提高生产率，数控复合加工机床的 开发和制造已变成数控机床的一种发展趋势， 复合加工技术的发展将会给今后的生产带来革 命性的巨变，工厂的生产模式、生产组织、生 产管理将发生变化，预示着一个完全加工时代 即将到来，即在一台机床上从毛坯直接加工成 工件成品，送入组装、总装进行装配，实现没 有在制品、没有半成品、没有成品库的真正精 益生产。
插补
在数控机床中，刀具的运动轨迹是折线，因此 刀具不能严格地沿着所加工的曲线运动，只能 用折线以一定的精度要求逼近被加工曲线，当 逼近误差相当小时，这些折线之和就接近曲线 了。数控机床是以脉冲当量为单位，计算轮廓 起点与终点之间的坐标值，进行有限分段，以 折代直，以弦代弧，以直代曲，分段逼近，相 连成轨迹的。CNC装置每发出一个脉冲，机 床执行部件的最小位移量称为脉冲当量。
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第一章数控机床概述
１.1 数控机床简介
1.1.1 数控机床的产生及其重要性
随着科学技术的飞跃发展，社会对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,随着航空工业、汽车工业和轻工消费品生产的高速增长,复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高。
此外，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于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件高效和高质量的加工要求。
数字控制机床，就是为了解决单件、小批量，特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而生产的。
1９47年,美国Parsons公司为了精确制造直升机翼、桨叶和直升机框架,开始探讨用三坐标曲线数据来控制机床的运动,并进行实验,加工飞机零件。
1９49年,为了能在短时间内制造出经常变更设计的零件,美国空军（Ｕ。
S。
ＡｉｒForｃｅ)与Parsons公司签定了制造第一台数控机床的合同。
1951年，美国麻省理工学院ＭＩＴ（Maｓsachuseｔts Ｉｎsｔｉｕte of Ｔechnｏlogy）承担了这一项目。
1９52年，MIT伺服机构研究所用实验室制造的控制装置和辛辛那提（Ｃinciｎｎａti Ｈydrotel)公司的立式铣床成功地实现了三轴联动数控运动，可控制铣刀进行连续空间曲面的加工，揭开了数控加工技术的序幕。
随着不断的改进与完善,1９5５年,NＣ（数控)机床开始用于工业加工。
数控机床是综合应用了微电子、计算机、自动检测以及精密机械等技术的最新成果而发展起来的完全新型的机床,它标志着机床工业进入了一个新的阶段。
从第一台数控机床问世到现在4０多年中,数控技术的发展非常迅速,使制造技术发生了根本性的变化，几乎所有品种的机床都实现了数控化。
数控机床的应用领域也从航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造行业。
此外,数控技术也会在绘图仪、坐标测量仪、激光加工与线切割机等机械设备中得到广泛的应用。
努力发展数控加工技术，并向更高层次的自动化、柔性化、敏捷化、网络化和数字化制造方向推进,是当前机械制造业发展的方向。
从２0世纪５０年代末期，我国就开始研究数控技术，开发数控产品。
１958年,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。
经过多年的不断努力,数控产业取得了长足的发展：国产数控系统基本上掌握了关键技术,可靠性已有很大提高;新开发的国产数控机床产品大部分达到国际20世纪８0年代中期水平，部分达到国际２0世纪９0年代水平,为国家重点建设提供了一批高水平数控机床；技术上也取得很大突破，如高速主轴制造技术、快速进给、快速换刀、柔性制造等技术，为国产数控机床的下一步发展奠定了基础。
虽然在数控技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在迅速缩小。
数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术。
应用数控加工可大大提高生产效率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工,易于在工厂或车间实行计算机管理，还使车间设备总数减少,节省人力、改善劳动条件,有利于加快产品的开发和更新换代,提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。
数控加工技术的应用,使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程联为一体,使零件的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺规划（CAＰＰ）和计算机辅助制造（ＣAM）的一体化成为现实,使机械加工的柔性化自动化水平不断提高。
数控加工技术也是发展军事工业的重要战略技术。
美国与西方各国在高档数控机床与技工技术方面,一直通过巴黎统筹委员会对我国进行封锁限制，应为许多先进武器装备的制造，如飞机、导弹、坦克等的关键零件,都离不开高性能数控机床的加工。
如著名的“东芝事件”,即是由于前苏联利用从日本获得的大型五坐标数控铣床,用其制造出具有复杂曲面的潜艇的噪声大为降低,西方的反潜艇设备顿时失效,对西方构成了重大威胁。
我国的航空、能源、交通等行业也从西方引入了一些五坐标机床等高档数控设备，但其使用受到国外的监控和限制,不准用语军事用途的零件加工。
特别是１9９9年美国的考克斯报告,其中一项主要内容就是指责我国将从美国购买的二手数控机床用于军事工业,这一切均说明数控加工技术在国防现代化方面所起的重要作用。
1.1．2 数控机床应用范围及特点
目前的数控加工主要应用于以下两方面:
一方面的应用是常规零件加工,如二维车削、箱体类镗铣等。
其目的在于：。