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第一章 数控机床基础
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• 1-1 数控机床概述 • 1-2 数控机床的分类 • 1-3 数控机床坐标系
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1-1数控机床概述
教学目标 1.数ห้องสมุดไป่ตู้机床的概念、组成、 工作原理及特点。 2.数控机床的组成及工作过 程。
3
数控机床的产生
• 1946年诞生了世界上第一台电子计算机， 1948年，美国帕森斯公司提出应用计算机 控制机床加工的设想，并与麻省理工学院 合作进行研制工作。1952年试制成功第一 台三坐标立式数控铣床。1958年我国开始 研制数控机床。
方向，按照右手笛卡儿坐标系来确定Y坐标轴及 其正方向。
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• 三、工件坐标系 • 为了使编程人员能够直接根据图样进行编
程，通常在工件上选择确定一个与机床坐 标系有一定关系的坐标系，这个坐标系即 称为工件坐标系或编程坐标系。
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• 四、数控机床上的有关点 • 有关点：机床原点、机床参考点、工件原
• 4 . 数控加工：在数控机床上进行零件加工 的一种工艺方法。他用数字信息控制零件 和刀具位移来进行机械加工。
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数控机床的组成
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• 1、控制介质：将零件加工信息传送到数控 装置中去的程序载体。 闪存卡、移动硬盘、 U盘 。
• 2、数控装置：一台带有专门系统软件的专 用计算机。包括输入装置（键盘），控制 运算器，输出装置（显示器）。
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1-3 数控机床坐标系
• 一、坐标系确定原则 • 1、刀具相对于静止工件而运动的原则 • 根据零件图样，确定零件的加工原则。 • 2、标准坐标（机床坐标）系的规定 • 右手笛卡儿直角坐标系 • 右手大拇指、食指和中指， • 互为90°
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• 3、运动方向的规定 • 对于各坐标轴的运动方向，均将增大刀具
与工件距离的方向确定为各坐标轴的正方 向。
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• 二、坐标轴的确定 • 1、Z坐标轴 • 1）与主轴轴线平行的标准坐标轴 • 2）正方向：增加刀具和工件之间距离的方向 • 2、X坐标轴 • 1）平行于工件装夹面 • 2）正方向：刀具离开回转中心的方向 • 3、Y坐标轴 • 在确定了X和Z坐标轴后，可根据X和Z坐标轴的正
令信号，流程是单向的。精度主要取决于 电机。 • 特点：结构简单，工作稳定可靠，调试维 修方便，价格低廉。
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• （2）闭环控制数控车床 • CNC装置中插补器发出的位置指令信号与
工作台上检测到的实际位置反馈信号进行 比较，由其差值不断控制运动，进行误差 修补，直到差值为零时听停止。 • 特点：机床移动部件上直接安装直线位移 监测装置，将测量数据反馈到数控装置中， 用比较值对机床进行控制。
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数控与数控机床的概念
• 1. 数控即数字控制（NC）用数字化信号对 机床的运动及其加工过程进行控制的一种 控制方法。
• 2. 数控机床：是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，或者说 是装备了数控系统的机床。
5
• 3. 现代数控系统：利用计算机控制加工功 能，实现数字控制，并通过接口与外围设 备连接，这种系统称为计算机数控系统 （CNC）。
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数控机床的工作原理
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数控机床的特点
• 1．适应性强 • 2．加工精度高 • 3．生产效率高 • 4．自动化程度高，劳动强度低
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1-2 数控车床的分类
• 1.按车床主轴布置形式分类 • （1）立式数控车床
13
• （2）卧式数控车床
14
• 2.按伺服系统的类型分类 • （1）开环控制数控车床 • 没有位置检测反馈装置，CNC装置发出指
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• （3）半闭环控制数控车床 • 伺服电动机的轴或机床传动丝杠装有角度
监测装置，通过检测丝杠转角间接检测移 动部件实际位移，反馈到数控装置。 这种 机床的检测元件装在电机轴或丝杠轴的端 部，此系统内不包括机械传动环节，稳定 性好，反馈的只是进给传动系统的部分误 差，由于采用高分辨率的反馈检测元件， 以及传动部分有补偿，所以精度高。
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• 3、伺服系统：数控机床的执行机构，由驱 动和执行两大部分组成。伺服系统分为进 给伺服系统和主轴伺服系统。
• 4、测量反馈装置：安装在数控机床的工作 台或丝杠上 。根据测量实际位置将测量元 转换成电信号，反馈给数控装置，由数控 装置发出指令，纠正误差。
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• 5. 机床主体：由机械部件和辅助装置组成。 机械部件包括床身，主轴，进给系统。辅 助装置包括冷却装置，润滑装置，换刀装 置，夹紧装置等。
• 4、刀具相关点 • （1）刀位点 • （2）对刀点 • （3）换刀点
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点、刀具相关点 • 1、机床原点 • 也称机床零点，即机床坐标系的原点，是
指在机床上设置的一个固定点，是数控机 床进行加工运动的基准参考点。 • 数控车床的机床原点一般设在卡盘端面与 主轴中心线的交点处。
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• 2、机床参考点：用于对机床运动进行检测 和控制的固定位置点。
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• 3、工件原点：选择工件原点时，最好把工 件原点放在零件图样上的尺寸能够方便地 转换成坐标值的地方。
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• 1-1 数控机床概述 • 1-2 数控机床的分类 • 1-3 数控机床坐标系
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1-1数控机床概述
教学目标 1.数ห้องสมุดไป่ตู้机床的概念、组成、 工作原理及特点。 2.数控机床的组成及工作过 程。
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数控机床的产生
• 1946年诞生了世界上第一台电子计算机， 1948年，美国帕森斯公司提出应用计算机 控制机床加工的设想，并与麻省理工学院 合作进行研制工作。1952年试制成功第一 台三坐标立式数控铣床。1958年我国开始 研制数控机床。
方向，按照右手笛卡儿坐标系来确定Y坐标轴及 其正方向。
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• 三、工件坐标系 • 为了使编程人员能够直接根据图样进行编
程，通常在工件上选择确定一个与机床坐 标系有一定关系的坐标系，这个坐标系即 称为工件坐标系或编程坐标系。
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• 四、数控机床上的有关点 • 有关点：机床原点、机床参考点、工件原
• 4 . 数控加工：在数控机床上进行零件加工 的一种工艺方法。他用数字信息控制零件 和刀具位移来进行机械加工。
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数控机床的组成
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• 1、控制介质：将零件加工信息传送到数控 装置中去的程序载体。 闪存卡、移动硬盘、 U盘 。
• 2、数控装置：一台带有专门系统软件的专 用计算机。包括输入装置（键盘），控制 运算器，输出装置（显示器）。
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1-3 数控机床坐标系
• 一、坐标系确定原则 • 1、刀具相对于静止工件而运动的原则 • 根据零件图样，确定零件的加工原则。 • 2、标准坐标（机床坐标）系的规定 • 右手笛卡儿直角坐标系 • 右手大拇指、食指和中指， • 互为90°
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• 3、运动方向的规定 • 对于各坐标轴的运动方向，均将增大刀具
与工件距离的方向确定为各坐标轴的正方 向。
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• 二、坐标轴的确定 • 1、Z坐标轴 • 1）与主轴轴线平行的标准坐标轴 • 2）正方向：增加刀具和工件之间距离的方向 • 2、X坐标轴 • 1）平行于工件装夹面 • 2）正方向：刀具离开回转中心的方向 • 3、Y坐标轴 • 在确定了X和Z坐标轴后，可根据X和Z坐标轴的正
令信号，流程是单向的。精度主要取决于 电机。 • 特点：结构简单，工作稳定可靠，调试维 修方便，价格低廉。
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• （2）闭环控制数控车床 • CNC装置中插补器发出的位置指令信号与
工作台上检测到的实际位置反馈信号进行 比较，由其差值不断控制运动，进行误差 修补，直到差值为零时听停止。 • 特点：机床移动部件上直接安装直线位移 监测装置，将测量数据反馈到数控装置中， 用比较值对机床进行控制。
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数控与数控机床的概念
• 1. 数控即数字控制（NC）用数字化信号对 机床的运动及其加工过程进行控制的一种 控制方法。
• 2. 数控机床：是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，或者说 是装备了数控系统的机床。
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• 3. 现代数控系统：利用计算机控制加工功 能，实现数字控制，并通过接口与外围设 备连接，这种系统称为计算机数控系统 （CNC）。
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数控机床的工作原理
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数控机床的特点
• 1．适应性强 • 2．加工精度高 • 3．生产效率高 • 4．自动化程度高，劳动强度低
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1-2 数控车床的分类
• 1.按车床主轴布置形式分类 • （1）立式数控车床
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• （2）卧式数控车床
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• 2.按伺服系统的类型分类 • （1）开环控制数控车床 • 没有位置检测反馈装置，CNC装置发出指
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• （3）半闭环控制数控车床 • 伺服电动机的轴或机床传动丝杠装有角度
监测装置，通过检测丝杠转角间接检测移 动部件实际位移，反馈到数控装置。 这种 机床的检测元件装在电机轴或丝杠轴的端 部，此系统内不包括机械传动环节，稳定 性好，反馈的只是进给传动系统的部分误 差，由于采用高分辨率的反馈检测元件， 以及传动部分有补偿，所以精度高。
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• 3、伺服系统：数控机床的执行机构，由驱 动和执行两大部分组成。伺服系统分为进 给伺服系统和主轴伺服系统。
• 4、测量反馈装置：安装在数控机床的工作 台或丝杠上 。根据测量实际位置将测量元 转换成电信号，反馈给数控装置，由数控 装置发出指令，纠正误差。
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• 5. 机床主体：由机械部件和辅助装置组成。 机械部件包括床身，主轴，进给系统。辅 助装置包括冷却装置，润滑装置，换刀装 置，夹紧装置等。
• 4、刀具相关点 • （1）刀位点 • （2）对刀点 • （3）换刀点
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点、刀具相关点 • 1、机床原点 • 也称机床零点，即机床坐标系的原点，是
指在机床上设置的一个固定点，是数控机 床进行加工运动的基准参考点。 • 数控车床的机床原点一般设在卡盘端面与 主轴中心线的交点处。
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• 2、机床参考点：用于对机床运动进行检测 和控制的固定位置点。
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• 3、工件原点：选择工件原点时，最好把工 件原点放在零件图样上的尺寸能够方便地 转换成坐标值的地方。