第2章 典型数控机床
习题册数控机床系统结构答案
第一章第一节数控机床的产生和发展第二节数控机床的特点和应用范围一、填空题1、第一代数控机床产生于1952年美国国麻省理工学院研究出一套试验性的数字数控系统，并把它安装在立式铣床上。
2、我国是1958年开始研究数控技术的。
3、机械加工的目标是高速、高效。
高精度。
4、在数控机床上加工工件，工件的加工精度主要取决于机床精度、插补精度、编程伺服精度。
5、最早的数控机床伺服系统执行机构采用液压转矩放大器。
二、选择题1、第一代数控机床产生于（B ）年。
A、1951B、1952C、19542、第三代数控机床产生于（ C ）年，研制出了小规模集成电路。
A、1951B、1952C、19603、经济型数控机床一般都采用（A）数控系统。
A、开环B、闭环C、半闭环4、（C）数控机床产生于1960年，研制出了小规模集成电路。
A、第一代B、第二代C、第三代D、第四代三、判断题1、第三代数控机床产生于1960年，研制出了小规模集成电路。
（1 ）2、点位控制系统控制刀具或机床工作台，从一点准确地移动到另一点，也控制点与点之间运动的轨迹。
（2）3、第四代数控机床的标志是小型计算机。
（1）四、简答题1、简述数控机床发展的六个时代及标志。
1952电子管时代；1956晶体管时代；1960小规模集成电路；1970由计算机作控制单元的数控系统；1974以微处理器为核心的数控系统；1990柔性制造单元2、数控机床的特点是什么？适应性强；能实现复杂的运动；加工精度高；生产效率高；能减轻劳动强度，改善劳动环境，有利于科学的生产管理3、简述数控机床的应用范围。
1）多品种小批量生产的零件。
2）形状结构比较复杂的零件。
3）需要频繁改型的零件。
4）价格昂贵，不允许报废的关键零件。
5）需要最短周期制作的急需零件。
6）批量较大精度要求很高的零件。
第二节数控机床的分类一、填空题1、按控制方式划分，数控机床可分为开环、半闭环和闭环三类。
其中开环中没有检测反馈装置，控制精度较低。
数控机床的分类和应用ppt(共21页)
开环补偿型控制系统： 基本控制为开环控制系统，再附加一个补偿（校
正）伺服电路。这样既保留了开环控制的优点，又能 较好地解决步进电机丢步和过冲问题，补偿了机械传 动系统的误差，使开环控制的控制精度得以提高。
半闭环补偿型控制系统： 基本控制为半闭环系统，再用装于工作台上的直
线位移检测装置实现全闭环，用半闭环和全闭环的差 值进行控制，因而既可以快速获得稳定的控制特性， 又可以获得高精度。
（FMC——Flexible Manufacturing Cell） 柔性制造系统
（FMS——Flexible Manufacturing System） 数控电加工机床（含电加工中心） 数控板材成形加工机床 数控管料成形加工机床 其它数控机床
二、按运动方式分类
点位控制： 特点是机床移动部件只能实现一个位置到另一个
0.025-0.001mm。
对于较大尺寸的零件加工的数控机床一般注重 定位精度，而对中、小型零件在考核加工尺寸的一 致性时一般更注重重复定位精度。
由于数控机床的传动系统和机床结构具有很 高的静、动刚度和热稳定性，机床本身的零部件 具有很高的加工精度，
特别是机床的自动加工方式避免了操作者人为 的误差，因此同一批加工零件的尺寸一致性非常好， 加工质量稳定、产品合格率高。
在数控机床对复杂零件的轮廓表面进行加工时， 由于编程中已考虑到对进给速度进行控制，保证刀 具沿轮廓的切向进给的线速度基本不变，因此可以 获得较高的精度和表面质量。
2、数控机床的应用范围
（1）数控机床的特点
1）对加工对象改型的适应性强 2）加工精度高 3）加工生产率高 4）减轻操作者的劳动强度 5）良好的经济效益 6）有利于生产管理的现代化
RS-232、DNC
数控机床的结构资料PPT课件
绝对位置测量
位置测量方法
使用一个代码量杆， 能在任何时候从量杆上读 取绝对位置（与机床零点 有关）。
量杆被分成几个通道， 此通道被传感器扫描。
一个绝对测量系统不 需要参考点的初始数值。
.
传感器 发光二极管
代码量杆
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直接位置测量
将检测装置直接安放在机床拖板 上，直接测量机床坐标的直线位移量， 来保证得到高的准确度。
第2章 数控机床的结构
主机结构
数控机床的本体，包括床身、主柱、横梁、滑座、工作台、主轴、进给机构等机 械部件。
CNC装置 （详见第三章）
数控机床的核心部件，包括计算机、存储器、显示器、键盘、程序输入输出装置 及相应的软件。
驱动装置
数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元，进给驱动单元，主轴电机及 进给电机等。
通过一条齿形带，功 率完成从进给驱动装置到 滚珠丝杆的传输。
.
进给机构
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滑动离合器
滑动离合器与滚珠丝 杆有关。在碰撞时，减小 进给驱动的损害。在任何 时候滑鞍碰撞到障碍时， 可以使进给驱动停止（比 如：由于一个程序错误造 成的障碍）。
2个极限开关被安装在 每个滑鞍上，使CNC系统 确认移动的终端。
动转变为直线运动的传动链误差，从 而影响其测量精度。
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位置测量方法
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自动换刀装置
在数控加工中，一些操作是 不改变工件的位置而进行的。因 此需要一些不同的刀具。
操作者能完成刀具的更换， 但是结果是增加了设置的时间。 因此应该首选自动更换刀具。
对于自动更换刀具，需结合 一个换刀装置，使用转塔刀架或 刀库。
.
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常用的检测元件
数字式
机床课件第二章机床的运动分析
二、辅助运动
机床上除表面成形运动外，还需要辅助运动， 主要有：各种空行程运动、切入运动、分度运动、 操纵和控制运动。
《金属切削机床》
1.各种空行程运动:进给前后的快速运动和各种调位运 动。
2.切入运动:保证被加工表面获得所需要的尺寸。 3.分度运动:加工若干个完全相同的均匀分布的表面时，
５－回转体成形面 ６－渐开线表面（直线成形面）
《金属切削机床》
二、表面的形成方法
机床上加工零件时，所需形状的表面是通 过刀具和工件的相对运动，用刀具的刀刃 切削出来的。
实质——借助于一定形状的切削刃、切削
刃与被加工表面之间按一定规律的相对运 动，形成所需的母线和导线。
《金属切削机床》
1、表面形成原理
《金属切削机床》
1.外联系传动链
（1）定义： 用于联系动力源和机床的执行器官的传动
链。 （2）功用：
·把一定的功率从动源传递给执行器官。 ·保证执行器官一定的转速（或速度）和一
定的调速范围。
·能够方便地进行运动的启动，停止，换向和
制动。
《金属切削机床》
• 外联系传动链传动比的变化，只影响生产 率或表面粗糙度，不影响发生线的性质。
《金属切削机床》
（二）表面成形运动——主运动、进给运动
成形运动按其在切削加工过程中所起的 作用，可分为 1、主运动：产生切削的运动。 2、进给运动：维持切削得以继续的运动。
➢ 在表面成形运动中，必须有而且只能有一个主运 动。进给运动可能是一个、多个、没有。 无论是主运动还是进给运动，都可能是简单运 动或复合运动。
2、形成发生线的方法
（1）轨迹法：
利用刀具作一定 规律的轨迹运动 来对工件进行加 工的方法。
数控机床的典型结构与部件
第2章数控机床的典型结构与部件2.1 数控机床的结构特点及要求2.1.1数控机床的结构特点由于数控机床的控制方式和使用特点，使数控机床与普通机床在机械传动和结构上有显著的不同，其特点有：（1）采用高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，机械传动结构大为简化，传动链缩短。
（2）采用刚度和抗振性较好的机床新结构，如动静压轴承的主轴部件、钢板焊接结构的支承件等。
（3）采用在效率、刚度、精度等各方面较优良的传动元件，如滚珠丝杠螺母副、静压蜗杆副以及塑料滑动导轨、滚动导轨、静压导轨等。
（4）采用多主轴、多刀架结构以及刀具与工件的自动夹紧装置、自动换刀装置和自动排屑、自动润滑冷却装置等，以改善劳动条件、提高生产率。
（5）采取减小机床热变形的措施，保证机床的精度稳定，获得可靠的加工质量。
2.1.2数控机床的结构要求及措施1．提高机床的静、动刚度在数控机床加工过程中，加工精度除了取决于数控系统，还取决于数控机床本身的精度。
而由机床床身、导轨工作台、刀架和主轴箱的几何精度和变形所产生的误差取决于它们的结构刚度，并且这些误差在加工过程不能进行人为的调整和补偿。
因此，必须把移动件的重量和切削力引起的弹性变形控制在最小限度之内，以保证加工精度和表面质量。
为了提高机床的静刚度，在机床结构上常采用以下措施。
1）为提高机床主轴的刚度，常采用三支承结构，并且选用刚性好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。
2）为提高机床整体的刚度，常采用筋板结构。
表2-1给出了方形截面立柱在加筋前后的静刚度比值。
从表中可以看出，加筋板后相对弯曲刚度和扭转刚度均提高。
表2-1 方形截面立柱加筋前后的静刚度比值加筋形式相对质量相对弯曲刚度相对扭曲刚度1 1 11.24 1.17 1.381.34 1.21 8.861.63 1.32 17.73）在大型数控机床中，移动载荷对机床边形有较大的影响。
常采用液压平衡和重快平衡来减少构件的变形，如图2-1所示，利用重块有效地减小主轴箱左右移动对横梁变形的影响。
数控机床电气控制第2版习题答案习题答案
精品文档习题答案机床控制线路的基本环节第一章1.答：低压电器是机床控制线路的基本组成元件。
它可以分为以下几大类；开关电器，主令电器，熔断器，接触器，继电器，控制变压器，直流稳压电源。
常用的低压电器有：刀开关，组合开关，低压断路器，按制按钮，行程开关，万能转换开关，脚踏开关，熔断器，接触器，电磁式继电器，时间继电器，热继电器，速度继电器，控制变压器，直流稳压电源。
2．答：低压断路器俗称为自动空气开关，是将控制和保护的功能合为一体的电器。
它常作为不频繁接通和断开电路的总电源开关或部分电路的电源开关，当发生过载、短路或欠电压故障时能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备，并且在分断故障电流后一般不需要更换零部件。
因此，低压断路器在数控机床上使用越来越广泛。
3．答：虽然继电器与接触器都是用来自动接通或断开电路，但是它们仍有很多不同之处。
继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定的电压信号下动作；继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载的主电路（如电动机）的自动控制电器。
因此继电器触点容量较小（不大于5A）。
在控制功率较小时（不大于5A）可用中间继电器来代替接触器起动电动机。
4．答：热继电器由于其热惯性，当电路短路时不能立即动作切断电路，不能用作短路保护，熔断器不具备热惯性所以只能作电动机的短路保护而不能作长期过载保护；另外，热继电器与熔断器的额定电流选择不同，因此，热继电器只能作为过载保护，熔断器只能作为短路保护。
5．答：短路保护：瞬时大电流保护，最常用的是利用熔断器进行短路保护。
过电流保护：当电流超过其整定值时才动作，整定范围通常为1.1--4倍额定电流。
最常用的是利用过电流继电器进行过电流保护。
长期过载保护：电动机在实际运行中，短时过载是允许的，但如果长期过载或断相运行都可能使电动机的电流超过其额定值，引起电动机发热。
绕组温升超过额定温升，将损坏绕组的绝缘，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会烧毁电动机绕组，因此必须采取过载保护措施。
第二章 计算机数控系统CNC与控制原理总结
速度处理要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标 的 分速度。 开环系统:通过控制向步进电机输出脉冲的频率来实现。
速度计算的方法是根据程编的F值来确定该频率值。 半闭环和闭环系统:采用数据采样方法进行插补加工，速度
计算是根据程编的F值，将轮廓曲线分割为采样周期的轮 廓步长。
可以实现较复杂的系统功能。容错能力强，在某模块出 故障后，通过系统重组仍可断继续工作。
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2.2 CNC装置的硬件结构
结构形式：可分：分布式、主从式、总线式。
分布式：各CPU独立、完整，通过外部通信链路连接起来，
数据交换和资源共享通过网络技术实现。
主从式：主控CPU、从控CPU，主控CPU才能控制和访问总
第二章 计算机数控系统CNC与控制原理
本章主要内容
第一节 概述 第二节 CNC装置的硬件结构 第三节 CNC装置的软件结构
第四节 可编程控制器（PLC）
第五节 典型的CNC系统简介
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2.1概述
1. CNC系统?
从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置、速 度
（还包括电流）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运 动轴)的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控 制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。 从外部特征来看，CNC系统是由硬件（通用硬件和专 用硬件）和软件（专用）两大部分组成的。
两个以上任务处理。
♦ 并行处理的实现方式： ☆ 资源分时共享（单CPU）
☆ 资源重叠流水处理（多CPU）
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Have a Rest!
2.3 CNC系统的软件
资源分时共享并行处理（对单一资源的系统）
♦ 在单CPU结构的CNC系统中，可采用 “资源分时共
电大《数控加工工艺》第二章课后题
电⼤《数控加⼯⼯艺》第⼆章课后题第2章数控机床⼑具的选择作业答案思考与练习题1、简述数控⼑具材料的种类、特点及其应⽤场合？答：（1）⾼速钢：具有较好的⼒学性能和良好的⼯艺性，可以承受较⼤的切削⼒和冲击，但红硬性、耐磨性较差。
应⽤场合：①普通⾼速钢——不适于⾼速和硬材料切削；②⾼性能⾼速钢——⽤于制造出⼝钻头、铰⼑、铣⼑等；③粉末冶⾦⾼速钢——⽤于制造⼤型拉⼑和齿轮⼑具，特别是切削时受冲击载荷的⼑具。
（2）硬质合⾦：具有硬度⾼（⼤于89 HRC）、熔点⾼、化学稳定性好、热稳定性好的特点，但其韧性差，脆性⼤，承受冲击和振动能⼒低。
应⽤场合：①普通硬质合⾦：YG类——主要⽤于加⼯铸铁及有⾊⾦属；YT类——主要⽤于加⼯钢料。
②新型硬质合⾦——既可⽤于加⼯钢料，⼜可加⼯铸铁和有⾊⾦属。
（3）陶瓷⼑具：硬度⾼，耐磨性⽐硬质合⾦⾼⼗⼏倍，具有良好的抗粘性能，化学稳定性好，脆性⼤、强度低、导热性差。
应⽤场合：Al2O3基陶瓷⼑具——适⽤于各种铸铁及钢料的精加⼯、粗加⼯；Si3N4基陶瓷⼑具——适于端铣和切有氧化⽪的⽑坯⼯件等。
此外，可对铸铁、淬硬钢等⾼硬材料进⾏精加⼯和半精加⼯。
（4）⽴⽅氮化硼（CBN）：有很⾼的硬度及耐磨性，仅次于⾦刚⽯；热稳定性⽐⾦刚⽯⾼1倍；有优良的化学稳定性；导热性⽐⾦刚⽯差但⽐其他材料⾼得多，抗弯强度和断裂韧性介于硬质合⾦和陶瓷之间。
应⽤场合：可加⼯以前只能⽤磨削⽅法加⼯的特种钢，它还⾮常适合数控机床加⼯（5）⾦刚⽯：具有极⾼的硬度，耐磨性⾼，很⾼的导热性，刃磨⾮常锋利，粗糙度值⼩，可在纳⽶级稳定切削，较低的摩擦系数。
应⽤场合：主要⽤于加⼯各种有⾊⾦属、各种⾮⾦属材料，不能⽤于加⼯⿊⾊⾦属。
2、选择⼑⽚（⼑具）通常应考虑哪些因素？答：①被加⼯⼯件材料的类别：有⾊⾦属（铜、铝、钛及其合⾦）；⿊⾊⾦属（碳钢、低合⾦钢、⼯具钢、不锈钢、耐热钢等）；复合材料；塑料类等。
②被加⼯件材料性能的状况：包括硬度、韧性、组织状态—铸、锻、轧、粉末冶⾦等。
数控加工技术 王令其 第二章
车多头螺纹 周向起始点偏移法 轴向起始点偏移法
6. 变螺距螺纹加工G34 编程格式： G34 X Z F K G34 U W F K
；绝对尺寸输入 ；增量尺寸输入
F为长轴方向螺纹起点导程 K为主轴每转螺距的增减量
7. 返回参考点G27/G28/G30 返回参考点检查G27 编程格式： G27 X Z G27 U W 返回参考点G28 编程格式： G28 X Z G28 U W G28后续坐标为中间点坐标。
3.圆弧插补G02/G03 G02顺时针圆弧插补 G03逆时针圆弧插补 从与ZX平面垂直的Y轴反方向观察定义
编程格式1: 终点＋圆心 G02 X Z I K F G02 U W I K F G03 X Z I K F G03 U W I K F 编程格式2: 终点＋半径 G02 X Z R F G02 U W R F G03 X Z R F G03 U W R F
数控加工技术
王令其 张思弟 主编
机械工业出版社
第二章
数控车削加工技术
第一节 数控车床
一、数控车床类型 经济型数控车床 全功能数控车床 车削中心
车铣复合加工中心
双主轴双刀架数控车床
二、数控车床结构特点 1.数控车床床身导轨 数控车床床身导轨布局
水平式
床身倾斜 式
水平床身 斜滑板式
直立式
滚动导轨特点
随机位置换刀 示例
二、数控车床对刀 试切法对刀 机内对刀装置对刀 机外对刀仪对刀
试 切 法 对 刀
三、数控车床对刀装备
机 内 自 动 对 刀 仪
光学对刀仪
机
外
对
刀
仪
第五节 数控车削加工工艺
第二章计算机数控系统
单机或主从结构模块的功能
模块化设计方法：将控制系统按功能划分成若干具有独立功 能的单元模块,并配上相应的驱动软件。系统设计时按功能的 要求选择不同的功能模块，并将其插入控制单元母板上，即 可组成一个完整的控制系统的方法。其中单元母板一般为总 线结构的无源母板，它提供模块间互联的信号通路图2-4。 实现CNC系统模块化设计的条件是总线(BUS)标准化。 1、计算机主板和系统总线(母板) 2、显示模块(显示卡) 3、 输入/输出模块(多功能卡) 4、电子盘(存储模块) 5、设备辅助控制接口模块 6、位置控制模块 7、功能接口模块
首先要将被加工零件图的几何信息和工艺信息 数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹，用 代码按规定的规则和格式编成加工程序，数控 系统则按照程序的要求，进行相应的运算、处 理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以 及辅助动作相互协调运动，实现刀具与工件的 相对运动，自动完成零件的加工。 1.逼近处理 2.插补运算 3.指令输出
2．点位运动与移动功能(G功能 )
准备功能（G功能）
—— 指令机床动作方式的功能。
如：基本移动、程序暂停、平面选择、坐
标设定、刀具补偿、基准点返回和固定 循环等。
3．插补功能
插补功能
—— 插补功能是数控系统实现零件轮廓 (平面或空间)加工轨迹运算的功能。 精插补和粗插补；硬件插补和软件插补
DNC接口，可实现直接数控，
MAP(制造自动化协议)模块，
网卡：适应FMS、CIMS、IMS等制造系统集成的
要求。
13．程序编制功能
手工编程 背景（后台）编程 自动编程
精品课件-精品课件--数控加工工艺核-第2章
模块二 数控铣削加工工艺
(1) 铣削粗基准平面。 (2) 将粗铣过底面的零件翻身装夹，铣削上表面(先粗后 精)。 (3) 粗铣深8 mm的内槽。 (4) 精铣深8 mm的内槽底面；精铣深8 mm的内槽侧壁。 (5) 粗铣深13 mm的内槽和Φ20 mm孔。 (6) 精铣深13 mm的内槽和Φ20 mm孔。 (7) 钻中心孔。 (8) 钻M10螺纹底孔。 (9) 攻M10螺纹。 (10) 去尖边毛刺。 3. 拟定刀具卡 4．拟定加工工序卡
模块二 数控铣削加工工艺
加工工艺分析 该零件材料为钢，切削加工性能较好。根据分析，先粗铣加 工四个凹槽后再对其进行精加工，完成后再加工通孔。同时以 底面定位，提高装夹刚度以满足通孔表面的垂直度要求。 加工工艺制定 1. 确定装夹方案 该零件外形为规则的长方体，可选用机用平口虎钳装夹。 2．选择刀具并确定切削参数 3．安排工步顺序及工艺 工序设计如下： (1) 准备一个毛坯，四侧面已加工过，长、宽已满足图中 尺寸要求。 (2) 粗铣定位基准面(底面)。
1.4 数控铣削加工工艺的制定 工序和装夹方案的确定 1．加工工序的划分 经常使用的有以下几种方法：刀具集中分序法，粗、精加工 分序法，加工部位分序法。 2．零件装夹和夹具的选择 在数控加工中，既要保证加工质量，又要减少辅助时间，提
模块二 数控铣削加工工艺
2. 常用铣刀的种类 数控铣削常用铣刀有：面铣刀、立铣刀、模具铣刀、键槽铣 刀、鼓形铣刀、玉米铣刀、成形铣刀等。 3. 铣刀的选择 铣刀类型应与被加工工件的表面形状与尺寸相适应。加工较 大的平面应该选择面铣刀；加工凹槽、较小的台阶面及平面轮 廓应选择立铣刀；曲面加工常采用球头铣刀；加工曲面较平坦 的部位常采用环形铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成形 表面多选用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀；加工变 斜角零件的变斜角面应选用鼓形铣刀；加工各种直的或圆弧形 的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成形铣刀；加工毛坯表面或 粗加工孔可选择镶硬质合金的玉米铣刀。数控铣床上使用最多 的是可转位面铣刀和立铣刀。
数控机床操作手册
数控机床操作手册第1章机床概述 (4)1.1 机床结构简介 (4)1.2 机床功能参数 (4)1.2.1 切削速度范围：指机床在正常工作条件下，可达到的最高和最低切削速度。
(4)1.2.2 最大切削力：指机床在切削过程中所能承受的最大切削力，通常以千克力（kgf）为单位。
(4)1.2.3 主轴转速范围：指机床主轴在正常工作条件下的最高和最低转速。
(4)1.2.4 工作台速度：指工作台在数控系统控制下的最高移动速度，通常以米/分钟（m/min）为单位。
(4)1.2.5 定位精度：指机床在数控系统控制下，各轴移动到目标位置时的实际位置与理论位置之间的偏差。
(4)1.2.6 重复定位精度：指机床在相同条件下，多次执行同一位置指令时，实际位置与理论位置之间的偏差。
(4)1.2.7 系统刚性：指机床在切削过程中抵抗变形的能力。
(4)1.3 机床安全操作注意事项 (4)1.3.1 操作者应具备相应的专业技能和操作经验，熟悉机床的功能、结构和操作方法。
(5)1.3.2 开机前应检查机床各部分是否正常，如电源、气源、油路等，确认无误后方可开机。
(5)1.3.3 操作过程中，严禁触摸运动部件，防止发生意外伤害。
(5)1.3.4 严禁超负荷切削，避免因切削力过大导致机床损坏。
(5)1.3.5 严禁将手伸入机床内部，以免发生夹伤、碰撞等。
(5)1.3.6 工件装夹应牢固可靠，防止加工过程中工件松动或飞出。
(5)1.3.7 机床运行过程中，严禁随意更改数控程序或操作机床。
(5)1.3.8 定期对机床进行维护保养，保证机床功能稳定，延长机床使用寿命。
(5)第2章机床操作准备 (5)2.1 开机与关机操作 (5)2.1.1 开机操作 (5)2.1.2 关机操作 (5)2.2 机床各部件功能介绍 (5)2.2.1 数控系统 (5)2.2.2 伺服驱动系统 (6)2.2.3 机床主体 (6)2.2.4 刀具系统 (6)2.2.5 冷却系统 (6)2.2.6 润滑系统 (6)2.3 工件装夹与定位 (6)2.3.1 工件装夹 (6)2.3.2 工件定位 (6)第3章编程基本操作 (6)3.1 编程界面介绍 (6)3.1.2 功能介绍 (7)3.2 编程基本指令 (7)3.2.1 常用编程指令 (7)3.2.2 指令参数设置 (8)3.3 程序输入与编辑 (8)3.3.1 程序输入 (8)3.3.2 程序编辑 (8)第4章机床手动操作 (8)4.1 手动移动机床坐标轴 (8)4.1.1 操作方法 (8)4.1.2 注意事项 (9)4.2 手动对刀与刀尖补偿 (9)4.2.1 手动对刀 (9)4.2.2 刀尖补偿 (9)4.3 手动加工操作 (9)4.3.1 操作步骤 (9)4.3.2 注意事项 (9)第5章机床自动操作 (9)5.1 自动运行设置 (10)5.1.1 开启自动运行功能 (10)5.1.2 设置自动运行参数 (10)5.2 自动运行控制 (10)5.2.1 启动自动运行 (10)5.2.2 监控自动运行 (10)5.2.3 停止自动运行 (10)5.3 程序循环加工 (10)5.3.1 程序选择与调用 (10)5.3.2 循环加工设置 (11)5.3.3 启动循环加工 (11)5.3.4 监控循环加工 (11)第6章机床参数设置 (11)6.1 机床系统参数介绍 (11)6.1.1 参数分类 (11)6.1.2 参数设置方法 (11)6.2 坐标系与坐标偏置 (12)6.2.1 坐标系设置 (12)6.2.2 坐标偏置设置 (12)6.3 刀具补偿参数设置 (12)6.3.1 刀具补偿类型 (12)6.3.2 刀具补偿参数设置 (12)第7章机床维护与保养 (12)7.1 日常维护与保养 (12)7.1.1 开机前检查 (12)7.1.3 停机后保养 (13)7.2 定期检查与更换耗材 (13)7.2.1 定期检查 (13)7.2.2 更换耗材 (13)7.3 故障分析与排除方法 (13)7.3.1 故障分析 (13)7.3.2 排除方法 (14)第8章机床安全防护 (14)8.1 机床安全装置介绍 (14)8.1.1 安全防护门 (14)8.1.2 急停按钮 (14)8.1.3 限位开关 (14)8.1.4 防护罩 (14)8.1.5 电气安全装置 (14)8.2 机床操作安全注意事项 (14)8.2.1 操作前准备 (14)8.2.2 操作过程中注意事项 (15)8.2.3 日常维护保养 (15)8.3 紧急情况处理方法 (15)8.3.1 发生紧急情况时，立即按下急停按钮，使机床停止运行。
《数控机床结构原理与应用》第2章 数控机床检测装置
2.1 概述
数控机床中测量传感器按形状一般有直线型和旋转型两种。 直线型测量工作台的直线位移。其测量精度主要取决于测量 元件的精度，不受机床传动精度的影响。旋转型测量与工作 台直线运动相关联的回转运动，间接测量工作台的直线位移。 其测量精度取决于测量元件和机床传动链两者的精度。
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2.2 编码器（码盘）
绝对式光电编码器转过的圈数则由RAM保存，断电后由后备 电池供电，保证机床的位置即使断电或断电后又移动过也能 够正确的记录下来。因此采用绝对式光电编码器进给电动机 的数控系统只要出厂时建立过机床坐标系，则以后就不用再 做回参考点的操作，而保证机床坐标系一直有效。绝对式光 电编码器与进给驱动装置或数控装置通常采用通讯的方式， 反馈位置信息。
1．增量式测量与绝对式测量 按照检测装置的编码方式可分为增量式测量和绝对式测量。 （1）增量式测量 增量式测量是只测量位移增量，即工作台每移动一个基本单
位长度单位，测量装置便发出一个测量信号，此信号通常是 脉冲形式。
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2.1 概述
其优点是检测装置比较简单，能做到高精度，任何一个对中 点均可作为测量起点，其缺点是一旦计数有误，此后结果全 错。发生故障时，事故排除后，再也找不到正确位置。典型 的增量式测量装置有光栅和增量式光电编码器。
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2.1 概述
3．数字式测量与模拟式测量 （1）数字式测量 数字式测量以量化后的数字形式表示被测的量。其特点是测
量装置简单，信号抗干扰能力强；被测量量化后转换成脉冲 个数，便于显示处理；测量精度取决于测量单位，与量程基 本无关。典型的数字式测量装置有光电编码器、接触式编码 器和光栅。 （2）模拟式测量 模拟式测量是将被测的量用连续的变量表示，如用电压变化、 相位变化来表示。在大量程内作精确的模拟式检测，在技术 上有较高的要求，数控机床中模拟式测量主要用于小量程测 量且实现高精度测量。其特点是直接对被测量进行检测，无 需量化；在小量程内可以实现高精度测量；可用于直接检测 和间接检测。典型的模拟式测量装置有旋转变压器、感应同 步器和磁栅。
电大：数控机床题及答案1-4
数控机床》作业（一）附答案第一章数控机床简介一、填空题1、数控机床由_________、________、_________、_________和_________组成。
2、数控机床采用_________技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
3、突破传统机床结构的最新一代的数控机床是_______机床。
4、世界上第一台数控机床是由____国制造的。
二、选择题1、闭环控制系统的位置检测装置装在（）（A）传动丝杠上（B）伺服电动机轴上（C）数控装置上（D）机床移动部件上2、数控钻、镗床一般常采用（）（A）直线控制系统（B）轮廓控制系统（C）点位控制系统（D）曲面控制系统3、数控机床中把零件加工程序转换成脉冲信号的组成部份是（）（A）控制介质（B）数控系统（C）机床本体（D）伺服电机4、适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（）（A）加工中心（B）数控铣床（C）数控车床（D）数控线切割机床三、问答题简述数控机床的发展趋势。
简述数控机床各组成部分的作用。
四、判断题1、开环控制系统用于高精密加工中心。
（）2、数控机床的联动轴数和可控轴数是两个不同的概念，数控机床的联动轴数一般要大于可控轴数。
（）3、数控机床适合于生产小批量复杂零件。
（）4、按照数控机床的控制轨迹分类，加工中心属于轮廓控制。
（）《数控机床》作业答案（一）第一章数控机床简介一、填空题1、控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置2、数字控制3、并联4、美国二、单选题1、D2、C3、B4、A三、简答题1、数控机床的发展趋势：（1）高速度与高精度化（2）多功能化（3）智能化（4）高的可靠性2、数控机床各组成部分的作用：（1）控制介质：是人与数控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）数控系统：数控系统是机床实现自动加工的核心，是完成数字信息运算处理和控制的计算机。
（3）伺服系统：是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。
数控机床
二、 电火花线切割机床的工作原理
图２－２８ 数控电火花线切割机床的工作原理图 数控电火花线切割机床利用金属线或各种镀层金属线作为负电极，导电或半导电 材料的工件作为正电极，在线电极和工件之间加上脉冲电压，同时在线电极和 工件之间浇注矿物油、乳化液或去离子水等工作液。
• 一、 数控铣床的用途与分类
１．数控铣床的用途
数控铣床作为一种用途广泛的机床，可以加工平面（水平面、垂直面）、 沟槽（键槽、Ｔ 形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、螺旋形表面） 及各种曲面。 此外，数控铣床还可用于回转体表面、内孔的加工，并能作切断加工。
２．数控铣床的 分类
（１） 数控立式铣床(见图2-21) （２） 数控卧式铣床 （３） 数控立卧转换铣床
六、 典型镗铣加工中徎介绍
图２－２６ ＪＣＳ－０１８Ａ 型加工中心 １—X 轴伺服电动机；２—换刀机械手；３—数控柜；４—刀库；５—主轴箱；
６—操纵台；７—驱动电源柜；８—纵向工作台；９—滑座；１０—床身
第5 节 电火花成形加工机床
一、 电火花成形加工机床的用途和分类
１．电火花成形加工机床的用途
图２－１ 数控系统控制方式
２．按执行机构的控制方式分类
（１） 开环控制系统 （２） 闭环控制系统 （３） 半闭环控制系统
图２－２ 按执行机构的控制方式分类示意图
３．按工艺用途分类
（１） 金属切削类数控机床 （２） 金属成形类数控机床 （３） 数控特种加工机床 （４） 其他类型的数控机床
４．按数控机床的性能分类
第 2 章 数控机床
• 第１节 • 第２节 • 第３节 • 第４节 • 第５节 • 第６节
概述 数控车床 数控铣床 加工中心 电火花成形加工机床 电火花线切割机床
数控机床结构及应用第2章 数控车床PPT课件
护罩。这种布局一方面具有水平床身工艺性好的特点，另一方
面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，且排屑方便。
第2章 数控车床
2.1 概述
2.1.3 数控车床的布局形式
1、床身和导轨布局 （3）斜床身导轨倾斜角有30°、45°、60°、75°和 90°几种。倾斜角度小，排屑不便；倾斜角度大，导轨的导 向性及受力情况差。导轨倾斜角度的大小还影响机床的刚度、 排屑，也影响到占地面积、宜人性、外形尺寸高度的比例， 以及刀架质量作用于导轨面垂直分力的大小等等。选用时， 应结合机床的规格、精度等选择合适的倾斜角。一般来说， 小型数控车床多采用30°、45°；中等规格数控车床多采用 60°形式；大型数控车床多采用75°形式。
第2章 数控车床
2.4 数控车削中心
2.4.1 车削中心的工艺范围
第2章 数控车床
2.2 数控车床的传动与结构特点
2.2.1 主传动及主轴箱结构
下图所示为数控车床上采用的一种液压驱动动力自定心卡盘，卡盘 3用螺钉固定在主轴（短锥定位）上，液压缸5固定在主轴后端。改变液 压缸左、右腔的通油状态，活塞杆4带动卡盘内的驱动爪1和卡爪2，夹 紧或放松工件，并通过行程开关6和7发出相应信号。
第2章 数控车床
2.1 概述
2.1.3 数控车床的布局形式
1、床身和导轨布局 （1）水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身
配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，一般可用于大型
数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部
空间小，故排屑困难。由于刀架水平放置使得滑板横向尺寸较
长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。
图2-2车床布局示意图
数控机床----功能部件01课件
2.2 主运动传动部件
本节提示
主轴单元是数控机床的重要功能部件，要求主 轴单元具有高的回转精度、刚度、抗振性和耐磨性.
电主轴是高速切削机床的重要部件，具有结构 紧凑、质量轻、惯性小、动态特性好等优点。
6
2.2 主运动传动部件
2.2.1 主传动系统特点
1.主轴转速高，输出功率大，能实现高效率加 工。
2.主轴转数的变换迅速可靠，且自动无级变速， 使切削工作始终在最佳状态下进行。
3.为实现刀具的快速或自动装卸，主轴上还必 须设计有刀具自动装卸、夹紧、主轴定向停 止和主轴孔内的切屑清除装置。
7
2.2 主运动传动部件
2.2.2 主传动系统变速方式
1.带有变速齿轮的主传动系统 该传动方式在大、中型数控机床中采用较多，右图所示为二 级齿轮变速的主传动系统 。
26
2. 3 进给运动传动部件
2）双螺母齿差调隙式结构 结构较为复杂，尺寸较大，但是调整方便，可获得精确的 调整量，预紧可靠不会松动，适用于高精度传动。 调整方法：螺母1和2凸缘上两个圆柱齿轮的齿数相差一 个齿 ，根据滚珠丝杠副间隙的大小，分别调整两个螺母1、 2向相同的方向转过 一个或多个齿。使两 个螺母在轴向移近了 相应的距离达到调整 间隙和预紧的目的。
27
2. 3 进给运动传动部件
2）双螺母齿差调隙式结构
间隙消除量 Δ可用下式简便地计算：
Δ= nt／（z1·z2 ） 或n=Δz1·z2/ t
n为 螺母在同一方向转过的齿数；t为滚珠丝杠的导程； z1、z2为螺母凸圆上齿轮的齿数。 例如，z1 =99、z2 =100， t =10 mm，如果两个螺母 各转过一个齿时，其相对轴 向位移量为 ：s=t/（z1·z2）
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第2章 典型数控机床
2.2.2 数控铣床的传动结构及调整 1. XK5040A 型数控铣床传动系统 图2.15所示是XK5040A型数控铣床的传动系统图,
其主体运动是主轴的旋转运动，由7.5kW、1450r／min 的主电动机驱动。
2. 升降台自动平衡装置的工作原理及调整 XK5040A型数控铣床的升降台自动平衡装置如图
2.17所示。
第2章 典型数控机床
z＝ 18 z＝ 38 z＝ 71
z＝ 28 z＝ 37 z＝ 47 z＝ 26 z＝ 82
z＝ 29z＝ 67
控车床。 （2）立式数控车床：主轴轴线处于垂直位置的数
控车床。 （3）具有两根主轴的车床，也称为双轴卧式数控
车床或双轴立式数控车床。
第2章 典型数控机床
3） 按数控系统控制的轴数分类 （1）两轴控制的数控车床：机床上只有一个回转
刀架，可实现两坐标轴控制。 （2）四轴控制的数控车床：机床上有两个独立的
一种是卧式回转刀架，其回转轴垂直于主轴，一般为4 工位；另一种是立式回转刀架，其回转轴平行于主轴， 有6工位、8工位、10工位、12工位等几种。
第2章 典型数控机床 4. 数控车床的分类 随着现代制造技术的不断发展，数控车床的品种
不断增多，一般按以下几种方法进行分类。 1） 按数控车床的功能分类 （1） 经济型数控车床。 在普通车床基础上改进而成，结构简单、价格低
第2章 典型数控机床
第2章 典型数控机床
2.1 数控车床 2.2 数控铣床 2.3 加工中心
第2章 典型数控机床
2.1 数 控 车 床
2.1.1 数控车床概述 1. 数控车床的用途 数控车床和普通车床一样， 用于加工轴类或盘类
回转体零件。 由于数控车床可以自动完成内外圆柱面、圆锥面、
圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，因而适合形 状复杂轴类或盘类回转体零件加工。
第2章 典型数控机床
(a)
(b)
(c)
(d)
图2.1 数控车床床身和导轨的布局形式 (a)水平床身；(b)斜床身；(c)水平床身斜滑板；(d)立床身
第2章 典型数控机床 斜床身数控车床
第2章 典型数控机床
C5112-1单柱数控立式车床
第2章 典型数控机床
水平床身工艺性好，便于导轨面的加工；水平床身配 上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，一般用于大型 数控车床或小型精密数控车床；床身下部空间小，排屑困 难；刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长，增大机床宽度 方向尺寸。
度、高效率等特点。
第2章 典型数控机床 （3）车削中心 在全功能车床的基础上，增加了C轴功能，并配
有钻铣动力头（刀具旋转），可完成回转类零件车、 铣、钻、铰、攻螺纹等多工序的复合加工。
第2章 典型数控机床
Z CLeabharlann CCXX
(a)
(b)
(c)
(d)
图2.2 C 轴功能
第2章 典型数控机床
2） 按主轴的配置形式分类 （1）卧式数控车床：主轴轴线处于水平位置的数
7 6
5
8 9 10
4 11 12
13 14
3
2 1
15 X
16
Z
Y
1—底 座 ； 2—强 电 柜 ； 3—变 压 器 箱 ； 4, 13, 14—伺 服 电 动 机 ； 5—主 轴 变 速 手 柄 和 按 钮 板 ； 6—床 身 ； 7—数 控 柜 ； 8, 11—纵 向 行 程 限 位 开 关 ； 9—挡 铁 ； 10—操 纵 台 ； 12—横 向 滑 板 ； 15—升 降 台 ； 16—纵 向 工 作 台
水平床身配上倾斜放置的滑板，具有水平床身工艺性 好的特点，另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板 要小，排屑方便，用于中小型车床。
斜床身，倾斜度小，排屑不便；倾斜度大，导轨的导 向性及受力情况差。用于中小规格的数控车床，倾斜度以 60度为宜。
第2章 典型数控机床
2） 刀架的布局 数控车床多采用回转式刀架，其布局形式有两种：
第2章 典型数控机床
第2章 典型数控机床
2. 数控车床的组成及特点 数控车床在结构上与普通车床很相似，仍然由床
身、主轴箱、进给传动系统、刀架以及液压、冷却、 润滑系统等部分组成，只是数控车床的进给系统与普 通车床有着本质上的差别。
第2章 典型数控机床
3. 数控车床的布局 数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式 与普通车床基本一致，而刀架和导轨的布局形式有很 大变化，数控车床一般都设有封闭的防护装置。 1) 床身和导轨的布局 数控车床床身和导轨与水平面的相对位置如图2.1 所示，它有4种布局形式：水平床身、斜床身、水平床 身斜滑板和立床身。
数控铣床一般的三坐标，两轴联动的机床，也称两 轴半。
第2章 典型数控机床 铣削加工功能：平面曲线轮廓
第2章 典型数控机床
2.2.1 数控铣床的布局及主要技术参数 1. XK5040A型数控铣床的布局 XK5040A型数控铣床是一种比较典型的立式数控铣
床，其外形布局如图2.14所示。
第2章 典型数控机床
回转刀架，可实现四坐标轴控制。
第2章 典型数控机床
2.2 数 控 铣 床
数控铣床是一种用途广泛的机床，分为立式和卧式 两种。
第2章 典型数控机床
一般数控铣床是指规格较小的立式升降台式数控 铣床，其工作台多在400mm以下，规格较大的数控铣床， 例如工作台宽度在500mm以上的数控铣床，其功能已经 向加工中心靠近。
廉。 主轴一般采用普通交流异步电机驱动，齿轮分档
变速，或者使用变频调速。 进给使用步进电机开环控制，四工位回转刀架，
单片机控制系统。
第2章 典型数控机床 （2） 全功能型数控车床。 床身为斜床身或者水平床身斜滑板； 主轴采用专用主轴驱动单元和主轴电机； 进给采用半闭环伺服系统； 立式6工位回转刀架； 配有液压卡盘和液压尾座； 功能完善、自动化程度高，具有高刚度、高精
图2.14 XK5040A型数控铣床的布局图
第2章 典型数控机床
2. XK5040A型数控铣床的主要技术参数 XK5040A 型 数 控 铣 床 配 置 FANUC-3MA 数 控 系 统 ，
半闭环控制，位置反馈采用脉冲编码器，各轴的最小 设定单位为0.001mm。其主要技术参数如表2.2所示。
第2章 典型数控机床 表2.2 XK5040A数控铣床的主要技术参数