简述数控机床的基本概念
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3) 飞机制造企业对数控机床需求的发展起了推动作用。 飞机结构复杂 、精度要求高、大量复杂曲面形状零件、 产量小、转型快，其生产特点决定了其急需 NC 设备， 从而为数控机床的发展应用提供了机遇。
3、数控技术(NUMERICAL CONTROL） 1) 概念:以数字化信息实现控制的应用技术 2) 分类: 硬件数控技术：以硬件作为控制器
2、数控机床产生的历史背景 1) 40 年代后期，美 John T. Parsons 提出了数控机床构
想设想通过控制机床的微小增量运动来加工机翼曲面 即用记录有坐 标位置的数据的穿孔卡来控制机床的动作，以实现曲线、曲面的加 工。随后美国空军投入大量军费给 MIT 伺服机构实验室。
2) 1952 年 MIT 第一台数控机床样机研制成功 1953 年 开始应用初步应用 MIT 开发了 APT 编程系统
2. 数控机床的发展趋势
1）更高的速度和精度；2）更高的可靠性；3）更完善的功能
*以上内容由华奥机床购销有限公司提供
件和平面内斜孔的壳体类零件。 与三坐标机床相比它的加工范围、精度都得到了提高。
4) 五坐标联动： 除Ｘ、Ｙ、Ｚ外还可和两个旋转轴实现联动
（ＸＹＺＡＢ、ＸＹＺＡＣ、ＸＹＺＢＣ） 结构：两个旋转坐标都在主轴上；
两个旋转坐标都在工作台上； 一个旋转坐标在主轴上，另一个在工作台上 用途：理论上可实现空间在不干涉情况下任何复杂结构零 件的加工，如加工曲面变斜角、各种叶轮、闭式叶 盘、带有空间斜孔的复杂壳体类零件
数控机床基本概念
（2018-11-23）
一、数控机床的定义
1、定义：数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是采用数字技术形式控 制的机床。即凡是用数字化的代码将加工过 程中所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移等信息 用数字化的指令(记录在程序介质上)表示出来， 并送入计算机或数 控系统经过译码、运算及处理，控制机床的刀具与工件的相对运动， 加工出所需工件的一类机床即为数控(NC)机床。
5) 检测装置
在机床的坐标轴中安装有光栅尺 等来实时监测运动部分的位 移量,并与理论值比较,以确定需补充的运动脉冲量。
三、数控机床的分类
1、按工艺用途分类 ⑴一般数控机床
数控铣床 类别: 立铣、卧铣、龙门铣等 用途 : 二维轮廓、复杂结构、复杂型面等 ，可用于孔加工 工作特点：切削时刀具运动方向不受方向限制 数控车床 用途：用于加工回转类零件 工作特点：刀具不旋转，零件旋转，刀具只做轴向与径向运动。 数控镗床 用途：用于精度较高的孔加工 工作特点：工作时镗刀只能沿机床主轴方向运动 精度等级：0.01mm 以内 数控钻床 用途：传统机械孔及电子线路版孔加工 工作特点：刀具旋转,钻孔时钻头只做轴向进给 效率极高，300-400 孔／分，孔径：可达 0.1mm/min 数控冲床 用途：用于钣金件的孔与形状加工
工作特点：工作时，冲头不旋转，只做轴向进给 效率高，300-500 孔／分 数控磨床 用途：用于配合面的加工，表面质量精度高 工作特点：磨头高速旋转,可做三个方向的运动 精度等级：0.005-0.001mm 以内 ⑵数控加工中心 带有刀库及自动换刀装置的数控机床，习惯上称为加工中心— —Machining Center,可使多道工序在一次装夹中完成，使加工精度 和效率大大提高。
加工中心的优点： a. 可以减少机床数量，便于管理，对于多工序的零件只要一台机床 就能完成全部工序加工，并可以减少半成品的库存率； b. 可以减少多次装夹的定位误差，提高零件加工精度 c. 由于工序集中，减少了辅助时间，提高了生产率； d. 大大减少了专用工夹量具的数量，进一步缩短了生产准备时间， 降低了成本 。
伺服系统是数控装置与机床本体间的传动联系环节，可以将来 自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动，使工作台精确 定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，最后加工出符合图纸的零 件。
4) 机床本体 机床本体指的是数控机床的机械构造实体。它与普通机床的差
别，主要是机械传动的结构和功能部件要求更高。机床本体主要由 床身、导轨、各运动部件、工作台、 刀库、排屑器等组成。
二、数控机床的组成
1. 数控机床的主要组成部分 1) NC 程序(控制介质）：包含加工过程中的所有信息 ① 几何信息：确定加工零件的几何形状， 如位移、圆心、曲面法 矢量等 . ② 辅助功能信息：说明加工条件，如刀具几何参数、进给速度和主 轴转速、开关冷却液、 程序结束等. ③ 准备功能信息：说明插补类型、加工坐 标平面、实现刀具半径 补偿等. NC 程序传入 NC 机床的途径 键盘手工敲入 、穿孔纸带 、拷贝、I/O 通讯接口 2) 数控装置：由输入装置、控制器、运算器和输出装置组成。 ①输入装置：接收外部的输入程序并存储 ②控制器：控制和协调数控装置各部分协调工作 ③运算器：接收控制信息，对集合信息进行插补运算并向输出装置 发出进给脉冲 ④输出装置：将脉冲输出给伺服系统 3) 伺服系统 (数控机床运动的动力装置)
靠硬件完成运算;功能简单;存储量小 计算机控制(CNC): 以计算机作为控制器
靠软件完成运算;功能强;存储量大 3) 数控系统对机床控制的类别: 顺序控制: 换刀、主轴调速、冷却液关启、工作台限位等 数字控制: 进给传动控制，即对刀具、工作台的运行的
顺序、位移量度以至速度实现控制。 4、数控机床的优点 传统机械式自动机床、仿形机床的缺点： 1）需要辅助工装 自动机床—需要制作凸轮、挡块等辅助装置 仿形机床—需要制作标准零件 2）加工过程是模拟量传递 3）加工精度低 4）加工零件变更需重新准备辅助装置 数控机床优点： 1)提高加工精度，保证同批零件的一致性 2)提高生产效率，一般可提高加工效率 3~5 倍 3)适合于复杂形状零件加工（只提高了编程难度，而无须各种工装） 4)有利于实现管理和机械加工的自动化 5. 数控机床的缺点 1)设备造价昂贵，机时费用高 2)工作环境要求苛刻（温度、湿度、灰尘等） 3）操作、编程、维修保养人员素质要求高
2. 按运动轨迹分类 1) 点位控制（Positioning Control）数控机床
特点：只控制起点和终点的精确位置，与中间过程无关 共性：中间过程属“非切削段” 包括： 数控钻、数控镗、数控冲床和数控测量机 2) 点位直线控制数控机床
பைடு நூலகம்
这类机床不仅能保证刀具在相关点的定位，还要控制刀具沿某一 个坐标轴方向作直线运动的速度和路线。它是点位控制和单坐标控 制的结合，可有多个坐标但不能联动，起终点之间属“切削段”。 该类设备有：简易数控车床、数控铣床等 加工零件类型：带台阶的圆柱零件、方形零件 3) 轮廓控制数控机床 实现两个或两个以上坐标做关联运动，即联动 控制内容：程序规定的轨迹、速度 该类设备有：数控车床、数控铣床、数控磨床和电加工机床等。 加工零件类型：可加工曲线、曲面类零件
3. 按伺服系统控制方式分类
开环系统 ：无反馈,精度低,中小型设备,成本低 闭环系统：有反馈 ,精度高,精密、大型设备,成本高 半闭环系统：有部分反馈,精度较高,中小型设备,成本适中
4. 按同时控制的坐标轴分类 １）两坐标 NC 机床：
类型：线切割、二坐标铣（二轴半） 用途：可加工二维轮廓零件。 2) 三轴联动的 NC 机床: 可实现 X 、Y 、Z 三个坐标联动 用途：可用于加工曲面类零件 3) 四坐标联动: 除Ｘ、Ｙ、Ｚ外还可和另一旋转轴实现联动 按旋转轴划分：ＸＹＺＡ、ＸＹＺＢ、ＸＹＺＣ 用途：可加工各种曲面、四轴直纹面叶轮、螺旋类零
四、数控加工中的几个基本概念
1. 机床的切削运动
概念：刀具相对工件运动，并进行切削的过程。 切削运动是相对运动，一般视工件为静止，而刀具运动 切削运动的构成： 刀具的整体移动：平移 ＋ 摆动 刀具自身的旋转运动
2.数控编程方法
数控编程可以分为手工编程和自动编程两种
手工编程：是指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图纸 分析、工艺处理、确定加工路线和工艺参数、 计算数控机床所需输 入的数据、编写零件的数控加工程序单直至程序的检验，均由人工 来完成。
自动编程 ：即用计算机来实现零件的数控编程工作，即把零件的几 何尺寸和数据输入计算机，根据计算机建立的零件数学模型来计算 刀具加工轨迹，生成数控加工程序的过程， 主要有 APT 语言编程和 图像编程 。
五、数控机床的特点与发展趋势
1. 现代数控机床的特点
1) 具有较大柔性 2) 能获得较高的加工精度 3) 便于加工复杂形状的零件 4) 机床的使用、维护技术要求高
3、数控技术(NUMERICAL CONTROL） 1) 概念:以数字化信息实现控制的应用技术 2) 分类: 硬件数控技术：以硬件作为控制器
2、数控机床产生的历史背景 1) 40 年代后期，美 John T. Parsons 提出了数控机床构
想设想通过控制机床的微小增量运动来加工机翼曲面 即用记录有坐 标位置的数据的穿孔卡来控制机床的动作，以实现曲线、曲面的加 工。随后美国空军投入大量军费给 MIT 伺服机构实验室。
2) 1952 年 MIT 第一台数控机床样机研制成功 1953 年 开始应用初步应用 MIT 开发了 APT 编程系统
2. 数控机床的发展趋势
1）更高的速度和精度；2）更高的可靠性；3）更完善的功能
*以上内容由华奥机床购销有限公司提供
件和平面内斜孔的壳体类零件。 与三坐标机床相比它的加工范围、精度都得到了提高。
4) 五坐标联动： 除Ｘ、Ｙ、Ｚ外还可和两个旋转轴实现联动
（ＸＹＺＡＢ、ＸＹＺＡＣ、ＸＹＺＢＣ） 结构：两个旋转坐标都在主轴上；
两个旋转坐标都在工作台上； 一个旋转坐标在主轴上，另一个在工作台上 用途：理论上可实现空间在不干涉情况下任何复杂结构零 件的加工，如加工曲面变斜角、各种叶轮、闭式叶 盘、带有空间斜孔的复杂壳体类零件
数控机床基本概念
（2018-11-23）
一、数控机床的定义
1、定义：数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是采用数字技术形式控 制的机床。即凡是用数字化的代码将加工过 程中所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移等信息 用数字化的指令(记录在程序介质上)表示出来， 并送入计算机或数 控系统经过译码、运算及处理，控制机床的刀具与工件的相对运动， 加工出所需工件的一类机床即为数控(NC)机床。
5) 检测装置
在机床的坐标轴中安装有光栅尺 等来实时监测运动部分的位 移量,并与理论值比较,以确定需补充的运动脉冲量。
三、数控机床的分类
1、按工艺用途分类 ⑴一般数控机床
数控铣床 类别: 立铣、卧铣、龙门铣等 用途 : 二维轮廓、复杂结构、复杂型面等 ，可用于孔加工 工作特点：切削时刀具运动方向不受方向限制 数控车床 用途：用于加工回转类零件 工作特点：刀具不旋转，零件旋转，刀具只做轴向与径向运动。 数控镗床 用途：用于精度较高的孔加工 工作特点：工作时镗刀只能沿机床主轴方向运动 精度等级：0.01mm 以内 数控钻床 用途：传统机械孔及电子线路版孔加工 工作特点：刀具旋转,钻孔时钻头只做轴向进给 效率极高，300-400 孔／分，孔径：可达 0.1mm/min 数控冲床 用途：用于钣金件的孔与形状加工
工作特点：工作时，冲头不旋转，只做轴向进给 效率高，300-500 孔／分 数控磨床 用途：用于配合面的加工，表面质量精度高 工作特点：磨头高速旋转,可做三个方向的运动 精度等级：0.005-0.001mm 以内 ⑵数控加工中心 带有刀库及自动换刀装置的数控机床，习惯上称为加工中心— —Machining Center,可使多道工序在一次装夹中完成，使加工精度 和效率大大提高。
加工中心的优点： a. 可以减少机床数量，便于管理，对于多工序的零件只要一台机床 就能完成全部工序加工，并可以减少半成品的库存率； b. 可以减少多次装夹的定位误差，提高零件加工精度 c. 由于工序集中，减少了辅助时间，提高了生产率； d. 大大减少了专用工夹量具的数量，进一步缩短了生产准备时间， 降低了成本 。
伺服系统是数控装置与机床本体间的传动联系环节，可以将来 自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动，使工作台精确 定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，最后加工出符合图纸的零 件。
4) 机床本体 机床本体指的是数控机床的机械构造实体。它与普通机床的差
别，主要是机械传动的结构和功能部件要求更高。机床本体主要由 床身、导轨、各运动部件、工作台、 刀库、排屑器等组成。
二、数控机床的组成
1. 数控机床的主要组成部分 1) NC 程序(控制介质）：包含加工过程中的所有信息 ① 几何信息：确定加工零件的几何形状， 如位移、圆心、曲面法 矢量等 . ② 辅助功能信息：说明加工条件，如刀具几何参数、进给速度和主 轴转速、开关冷却液、 程序结束等. ③ 准备功能信息：说明插补类型、加工坐 标平面、实现刀具半径 补偿等. NC 程序传入 NC 机床的途径 键盘手工敲入 、穿孔纸带 、拷贝、I/O 通讯接口 2) 数控装置：由输入装置、控制器、运算器和输出装置组成。 ①输入装置：接收外部的输入程序并存储 ②控制器：控制和协调数控装置各部分协调工作 ③运算器：接收控制信息，对集合信息进行插补运算并向输出装置 发出进给脉冲 ④输出装置：将脉冲输出给伺服系统 3) 伺服系统 (数控机床运动的动力装置)
靠硬件完成运算;功能简单;存储量小 计算机控制(CNC): 以计算机作为控制器
靠软件完成运算;功能强;存储量大 3) 数控系统对机床控制的类别: 顺序控制: 换刀、主轴调速、冷却液关启、工作台限位等 数字控制: 进给传动控制，即对刀具、工作台的运行的
顺序、位移量度以至速度实现控制。 4、数控机床的优点 传统机械式自动机床、仿形机床的缺点： 1）需要辅助工装 自动机床—需要制作凸轮、挡块等辅助装置 仿形机床—需要制作标准零件 2）加工过程是模拟量传递 3）加工精度低 4）加工零件变更需重新准备辅助装置 数控机床优点： 1)提高加工精度，保证同批零件的一致性 2)提高生产效率，一般可提高加工效率 3~5 倍 3)适合于复杂形状零件加工（只提高了编程难度，而无须各种工装） 4)有利于实现管理和机械加工的自动化 5. 数控机床的缺点 1)设备造价昂贵，机时费用高 2)工作环境要求苛刻（温度、湿度、灰尘等） 3）操作、编程、维修保养人员素质要求高
2. 按运动轨迹分类 1) 点位控制（Positioning Control）数控机床
特点：只控制起点和终点的精确位置，与中间过程无关 共性：中间过程属“非切削段” 包括： 数控钻、数控镗、数控冲床和数控测量机 2) 点位直线控制数控机床
பைடு நூலகம்
这类机床不仅能保证刀具在相关点的定位，还要控制刀具沿某一 个坐标轴方向作直线运动的速度和路线。它是点位控制和单坐标控 制的结合，可有多个坐标但不能联动，起终点之间属“切削段”。 该类设备有：简易数控车床、数控铣床等 加工零件类型：带台阶的圆柱零件、方形零件 3) 轮廓控制数控机床 实现两个或两个以上坐标做关联运动，即联动 控制内容：程序规定的轨迹、速度 该类设备有：数控车床、数控铣床、数控磨床和电加工机床等。 加工零件类型：可加工曲线、曲面类零件
3. 按伺服系统控制方式分类
开环系统 ：无反馈,精度低,中小型设备,成本低 闭环系统：有反馈 ,精度高,精密、大型设备,成本高 半闭环系统：有部分反馈,精度较高,中小型设备,成本适中
4. 按同时控制的坐标轴分类 １）两坐标 NC 机床：
类型：线切割、二坐标铣（二轴半） 用途：可加工二维轮廓零件。 2) 三轴联动的 NC 机床: 可实现 X 、Y 、Z 三个坐标联动 用途：可用于加工曲面类零件 3) 四坐标联动: 除Ｘ、Ｙ、Ｚ外还可和另一旋转轴实现联动 按旋转轴划分：ＸＹＺＡ、ＸＹＺＢ、ＸＹＺＣ 用途：可加工各种曲面、四轴直纹面叶轮、螺旋类零
四、数控加工中的几个基本概念
1. 机床的切削运动
概念：刀具相对工件运动，并进行切削的过程。 切削运动是相对运动，一般视工件为静止，而刀具运动 切削运动的构成： 刀具的整体移动：平移 ＋ 摆动 刀具自身的旋转运动
2.数控编程方法
数控编程可以分为手工编程和自动编程两种
手工编程：是指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图纸 分析、工艺处理、确定加工路线和工艺参数、 计算数控机床所需输 入的数据、编写零件的数控加工程序单直至程序的检验，均由人工 来完成。
自动编程 ：即用计算机来实现零件的数控编程工作，即把零件的几 何尺寸和数据输入计算机，根据计算机建立的零件数学模型来计算 刀具加工轨迹，生成数控加工程序的过程， 主要有 APT 语言编程和 图像编程 。
五、数控机床的特点与发展趋势
1. 现代数控机床的特点
1) 具有较大柔性 2) 能获得较高的加工精度 3) 便于加工复杂形状的零件 4) 机床的使用、维护技术要求高