模块1数控机床概述
数控机床各组成部分结构及控制原理
F≥0，则进给＋x 若
F<0，则进给＋y
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用递推法简化计算方法
结论：第一象限
F 0 F 0
x y
F F ye F F xe
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3. 终点判别
总步长法：N X e Ye
单边计数法：N maxXe , Ye
坐标计数法 长边坐标计数法
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迹上伸长或缩短一个刀具半径。
刀具半径补偿进行：
❖ 维持所建立的刀补状态，直至撤消。刀具中心轨迹始 终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。
撤消刀具半径补偿： ❖ 刀具撤离工件，返回起刀点。用G40。
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3.刀具半径补偿计算
直线刀具补偿计算（考虑推导过程） X’＝X+△X Y’＝Y+△Y △X＝r.sinα △Y＝－r.cosα X’＝X+r.Y/（X2+Y2）0.5 Y’＝Y－r.Y/（X2+Y2）0.5
问题：当尖角过渡为内轮廓时，会出现工件的 过切现象。引入C功能刀具半径补偿。
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4. C功能刀具半径补偿
C刀补是为解决上述尖角过渡问题而设计的，专门处理 两个程序段间转接的各种情况。
在C刀补中，为了避免下一段加工轨迹对本段加工轨迹 的影响，在计算本程序段的刀具中心轨迹时，提前将下 一段程序读入，根据它们之间转换的具体情况，做出适 当地处理。
2 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
课程内容
❖ 2.1 数控系统的控制原理 ❖ 2.2 计算机数控装置 ❖ 2.3数控机床的位置检测装置 ❖ 2.4 数控机床的进给伺服系统 ❖ 2.5 数控机床的主轴驱动及其机械结构 ❖ 2.6 可编程序控制器在数控机床上的应用
数控机床课件
第二节 数控机床概论
复习思考题
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第一节 金属切削机床
一、金属切削机床
金属切削机床通常是指用切削的方法将金属毛坯加工成 机器零件的一种机器。
二、金属切削机床的分类与编号
1.机床的分类 按照万能程度，机床又分为： （1）通用机床 （2）专门化机床 （3）专用机床 2.机床型号的编制方法 （1）型号表示方法。型号的构成如下：
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第二节 立式加工中心
一、立式加工中心基本布局结构形式
中型加工中心应用最普遍的形式是单柱水平刀库布局(图3 -2),它是立式加工中心的基本布局方式。
图3-2 单柱水平刀库布局 1-切屑箱 2-X轴伺服电机 3-Z轴伺服电机 4-主轴电动机 5-主轴箱 6-刀库 7-数据柜 8-操纵面板 9-驱动电柜 10-工作台 11-滑座
二、加工中心的分类
l.按加工范围分类 2.按机床结构分类 3.按数控系统分类 4.按精度分类
第一节 加工中心概述
三、加工中心的发展
1.高速化 (1)主轴转速的高速化 1)选用陶瓷轴承 2)主轴轴承采用预紧量可调装置 3)改进主轴轴承润滑、冷却方式 ①油气润滑方式 ②喷注润滑。这是近年开始采用的新型润滑方式，其原理 如图3-1所示。 (2)进给速度的高速化 (3)自动换刀的高速化 (4)自动托盘交换装置的高速化
2.1 数控车床的机械部分由哪几个主要部件组成？ 他们的各自作用是什么？
2.2 数控车床上有哪些运动传动是属于外传动链？ 哪些运动传动属于内传动链？
2.3 机床传动系统图有哪些作用? 2.4 在TND360机床上，当主轴转速为500r/min时， 主轴电动机的实际转速为多少？ 2.5 在TND360机床上，为什么安全联轴器能保护 进给系统的安全？
习题册参考答案-《数控加工工艺学(第四版)习题册》-A02-3703
1.A 2.A 3.B 4.C 5.C 6.B 7.C 8.D 9.C 10.C 四、简答题 答案：略。
第四节 数控车削切削用量的确定 一、填空题 1.机床 工件的加工余量 2.v=πdn/1000 3.表面粗糙度值 4.加工精度 5.牙底 6.0.866P 7.螺纹大径 螺纹小径 8.公称尺寸 d1=M-2h 二、判断题 1.√ 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.√ 三、选择题 1.A 2.B 3.A 4.D 5.A 四、简答题 答案：略。
第五节 工序尺寸及其公差的确定 一、填空题 1．入体 双向 2.基本 后道工序余量 3.尺寸链 4.工艺尺寸链 5.关 联性 封闭性 6.封闭环 7.组成环 增环 减环 8.增大(或减小) 9.减小 (或增大) 10.加工方法 测量方法 11.极大极小法 极大极小法 12.增 减 13.最大极限 最小极限 14.最小极限 最大极限 15.组成 16.封闭 二、判断题 1．× 2．√ 3．√ 4．√ 5．× 6．× 7．× 8．× 9．√ 10．√ 11．√12．× 13．× 14．√ 15.√ 三、选择题 1.ABD 2.CE 3.ABD 4.BD 5.AB 6.BC 7.CE 8.A 9.C 10.A 11.A 12.A 13.A 14.C 15.B 16.C 17.B 18.D 四、名词解释 答案：略。 五、简答题 答案：略。 六、计算题 1．解：根据题意画出尺寸链：
2
第二章 数控加工工艺基础
第一节 金属切削加工的基本知识 一、填空题 1.刀具 进给 2.进给 3.合成切削 4．已加工表面 待加工表面 过渡 表面 5．待加工表面 6．已加工表面 7.切削 8.收缩 9.Ⅲ 10.带状 节状 粒状 崩碎状 11.切削速度 12.鳞刺 13.表面加工硬化 14.切屑 15.切削 速度 16.润滑 冷却 防锈 17.热传导 18．水溶液 乳化液 19.加工性质 20.冷却 21.润滑 二、判断题 1．√ 2．√ 3．√ 4．√ 5．√ 6．√ 7．√ 8．× 9．√ 10．× 11．√ 12．√ 13．√ 14．× 15.√ 三、选择题 1.A 2.A 3.D 4.D 5.C 6.B 7.C 8.B 9.C 10.B 四、名词解释 答案：略。 五、简答题 答案：略。
数控机床工作原理简述
数控机床工作原理简述
数控机床是一种通过计算机控制机床工作的自动化设备。
其工作原理主要包括以下几个方面。
首先，数控机床通过接收计算机发送的指令来控制工作过程。
计算机会将需要加工的工件信息输入到数控机床的控制系统中，控制系统会根据这些信息生成相应的加工程序。
其次，数控机床的控制系统会将加工程序转化为机床能够理解的形式，这一步叫做解译。
解译过程将加工程序中的指令翻译为机床能够识别的运动控制指令，如进给运动、主轴转速等。
然后，数控机床的控制系统将解译后的运动控制指令发送给驱动系统。
驱动系统根据接收到的指令来控制伺服电机、变频器等执行器，实现机床各个部件的运动。
最后，机床的各个部件按照控制系统发送的指令进行相应的运动。
例如，进给轴会按照指定的速度进行直线或圆弧插补运动，主轴会按照设定的转速旋转，实现对工件的加工。
总的来说，数控机床通过计算机控制系统将加工程序转化为机床能够理解的指令，驱动各个执行器实现机床部件的运动，从而实现对工件的精确加工。
这种工作原理不仅提高了加工效率和精度，并且减少了人为操作的错误。
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。
第一章数控机床概论
第一章数控机床概论第一章数控机床概论1．简述数控机床、数控技巧的全然概念2．简述数控机床的产生过程以及数控技巧的成长趋势3．与传统机床比拟,数控机床有何特点？4．数控机床有哪几部分构成?各部分的感化是什么？5．简述数控机床的加工道理、应用范畴6．按操纵体系的特点数控机床分哪几类？7．按伺服体系的操纵道理数控机床分哪几类？8．什么是点位操纵、直线操纵、轮廓操纵数控机床？第二章运算机数控体系1．CNC体系重要由哪几部分构成？CNC装配重要由哪几部分构成？2．试述CNC装配的工作过程。
3．单微处理器构造的CNC装配与多微处理器构造的CNC装配有何差别？多微处理器构造的CNC装配有哪些全然功能模块？4．共享总线构造的CNC装配与共享储备器构造的CNC装配各有何特点？5．试分析现代CNC装配的硬件构造的特点？6．CNC装配中常用的CPU有哪几类？其特点若何？7．CNC装配中常用的储备器有哪几类？其特点若何？8．CNC装配与机床电气设备之间的接口按功能分为哪几类？各传送什么信息？9．CNC装配的I/O接口电路中常用哪些抗干扰技巧？10．CNC装配的软件构造可分为哪两类？各有何特点？11．中断型构造的软件中，各中断办事法度榜样的优先级是若何安排的？12．CNC装配常用的输入输出设备有哪些？13．CNC装配常用的通信接口有哪些？各有什么特点？14．现代CNC装配的诊断技巧有哪些成长偏向?15．CNC装配的重要技巧指标有哪些？16．简述我国应用较多的几种典范CNC装配的功能和特点？17．何谓刀具长度补偿、刀具半径补偿？其履行过程若何？18．B功能刀具半径补偿与C功能刀具半径补偿的差别在何处？19．什么叫插补？今朝应用较多的插补算法有哪些？20．试述逐点比较法插补的四个节拍，并推导第Ⅱ象限直线插补公式。
21．设欲加工第一象限直线OE、起点坐标为O（0，0），终点坐标为E（11，8），脉冲当量δ＝1，试用逐点比较法插补之并画出插补轨迹。
数控机床教案
数控镗铣床结构与应用项目任务：1.数控镗铣床的应用。
2.数控铣床的传动系统及功能部件的结构。
3.加工中心的布局和分类。
4.立式加工中心的传动系统及功能部件的结构。
5.卧式加工中心的传动系统及功能部件的结构。
6.加工中心知识拓展。
第一单元：模块一数控镗铣床的应用模块二数控铣床学习目标：1.了解数控铣床加工的典型案例。
2.熟悉数控铣床的应用范围。
3.了解加工中心加工的典型实例。
4.熟知加工中心的特点。
5.熟悉立式加工中心和卧式加工中心的应用范围。
6.熟知数控铣床的布局及分类。
7.了解XK5750数控铣床的主要技术参数。
教学重点：1.数控铣床加工的典型案例和应用范围。
2.加工中心加工的特点和典型加工实例。
3.立式加工中心和卧式加工中心的应用范围。
4.数控铣床的布局及分类。
教学难点：1.加工中心加工的典型实例。
2.立式加工中心和卧式加工中心的应用范围。
3.立、卧两用数控铣床的布局。
辅助教学：1.多媒体课件2.微课单元学时：2学时教学过程：模块一数控镗铣床的应用一、数控铣床加工的典型案例1.加工板类零件图4-1所示为典型的板类零件，主要加工平面、外轮廓、型腔及连接孔系等，适合采用数控铣床进行加工，先粗加工、后精加工。
2.加工凸轮类零件如图4-2所示零件为典型的圆盘凸轮零件，其毛坯为铸件，零件定位基准已加工完成，本工序主要加工凸轮槽的内、外轮廓。
该凸轮零件很适合在数控铣床上加工，先粗铣、后精铣。
3.加工模具类零件图4-3所示的餐盘凸模具为曲面轮廓，适合采用三轴联动的数控铣床加工，先进行粗加工、后进行经精加工。
加工曲面轮廓，其精加工要选用球头铣刀。
二、数控铣床的应用范围在机械制造业，数控铣床用途广泛，可以加工各种平面、成型表面、螺旋槽、沟槽和孔，也可以加工各种平面曲线轮廓和三维曲面轮廓，例如凸轮、模具、样板等零件。
通常数控铣床所加工的零件，在普通铣床上是难以加工或无法完成的。
数控铣床适合应用于一般机械加工、汽车制造、模具制造及航空航天领域。
数控加工技术概述
刀架）； ➢铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）； ➢可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心；
1.2 数控机床的产生与发展
۞控制智能化
随着人工智能技术的不断发展，并为满足制 造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控 技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几 个方面：
3. 数控加工编程基础
３.1 机 床 坐 标 系
３.1.1 机床坐标系和主运动方向 1．标准坐标系的规定
对数控机床中的坐标系和运动方向的命名，ISO标准和我 国JB3052—82部颁标准都统一规定采用标准的右手笛卡儿直 角坐标系，一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个 坐标轴。
(3)由于机床自动化程度大大提高，减轻了工人劳动强度， 改善了劳动条件
(4)加工能力提高，应用数控机床可以很准确的加工出曲线、 曲面、圆弧等形状非常复杂的零件，因此，可以通过编写 复杂的程序来实现加工常规方法难以加工的零件
1.5 数控系统的组成
现 代 数 控 机 床 一 般 由 数 控 装 置 (NC unit) 、 伺 服 系 统 (servo system) 、 位 置 测 量 与 反 馈 系 统 (feedback system)、辅助控制单元(accessory control unit)和机 床主机(main engine)组成，下图是各组成部分的逻辑结 构简图：
2.6 数控加工原理（续）
•当 F>0 时 ， NC 发 出 移 动 微 指 令 ， 使 控 如 如制何图轴确所向定示控，+制刀X轴具方X由、向OZ至移的A走，动向直一呢线？个OA是步其长理论；轨迹。 •当用F逐<点0比时较，法：N每C走发一出步与移理动论轨微迹指比较令一，下，使 控从制而轴确向定下+一Z步方的向走移向。动一个步长； •当起 于F点是=坐直0标线时（OA，0的，方可0程）以，为规终：点 X定/Z坐=NX标eC/（Z使eXe;,控Ze）制轴向 + X即或：+ZXeZ-方XZe向=0;移动一个步长 这 ① ②样可若 若点点以（（不XX,,ZZ断））在在地直 直趋线 线向上 下方 方终， ，点则 则： ：，ZZ图XXee--中XXZZee，><00;;带 箭 于头是的：折取F线=ZX轨e-X迹Ze是, 机床实际运动的插 补 在 由轨N插迹C判补，断运F算直的过符线程号O中。，A控是制理轴论每移轨动迹一，步之由前于，插先 补运算所取的步长很小，所以可以近 似地认为插补轨迹就是直线OA的理论
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。
数控机床的控制系统概述
第七章数控机床的控制系统概述学习目的：1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？第一节数控机床的控制系统一、数字控制技术简介1．数字控制技术数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。
2．数控系统和数控机床用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。
数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。
最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。
现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC系统。
计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。
数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。
顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。
数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。
数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。
数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。
二、数控机床控制系统的组成序记载机床加工所需的各种信息，包括零件的加工轨迹、工艺信息及开关命令。
输入装置是将程序载体上的数控编码转换成相应的脉冲信息，传送并存入数控装置内。
输出装置显示输入的内容及数控工作状态等信息，监控数控系统的运行。
常用的输入/输出装置有光电阅读机、磁带录放机、磁盘驱动器、键盘和CRT显示器等。
数控加工概念
(准确控制终点） 慢速、速度可用程序改变
2-2-4
（三） 按伺服单元（系统）类型分
区别：位移检测装置
步进 电机
齿轮箱
1.开环伺服系统
进给脉冲 环形 分配器 功率 放大器
工作台
2.闭环伺服系统
进给脉冲 比较环节
反 馈 脉 冲
步进 电机
伺服 放大器
齿轮箱
位移检测
工作台
测量装置
3.半闭环伺服系统
进给脉冲 比较环节
净切削65％～70％（15 ％ ～20 ％ ）。
☆柔性好：快速调整，适宜小批量生产，
☆复杂型面: 多坐标联动加工。
便于产品更新。
☆易实现计算机辅助制造：现代管理控制管理手段术高新 ，对工作人员的技术水平要求比较高 ☆在加工中难调整
0-3
1.1.4 数控加工的工艺内容
机 床 ——金属切削机床，实现以上运动，进行机械加工的设备。 （工作母机）。
例：
铣床——刀具旋转为主运动，工件移动为进给运动。 车床——工件旋转为主运动，刀具移动为进给运动。
0-1
数控技术——以数字化信号为指令的自动控制技术 数控系统——采用数控技术的自动控制系统 数控机床—— 装备了数控系统的自动化加工机床 应用数控技术对加工过程进行控制的机床 数控加工——应用数控机床加工零件的机械加工方法
7. 运行程序进行加工
1.2 数控机床的组成与分类
组成
1.2.1 组成
信息
输入
数 控 系 统
伺 服 系 统
机 床
成形运动 辅助运动
控制系统——接受输入信息→处理计算→控制命令→伺服系统
专用或通用计算机，硬件＋软件
伺服系统——接受控制信号－指令脉冲，驱动执行元件， 实现对运动部件位移、速度等的控制， 驱动装置＋执行元件（步进电机，直流、交流伺服电机） 机床主体——机械结构: 主运动部件、进给运动部件、支撑件、辅助装置 特点 传动系统： 无级变速、传动链短 高效传动件：滚珠丝杠、静压导轨、滚动导轨
数控机床的基本知识
模块一 数控机床的基本知识
数控机床拓展项目 项目一 数控加工地位
“考克斯报告”
1999年的考克斯报告，专门提到中国把从美国进口的16台 二手四、五轴联动数控机床用于军工生产，要求对我加强禁 运。
胡锦涛：对美中国无意追求贸易顺差
模块一 数控机床的基本知识
2002年，我国机床市场消费额达59亿美元，成为 世界第一。 我国数控机床总量供给能力不凡，产品品种无重 要缺门空白，数控机床进入成熟期。但与先进国家相 比尚有30-50年的差距。 机床数控化率<10%，数控机床应用水平较低。
项目四 数控机床的分类
一、按加工工艺分
二、按控制刀具与工件相对运动方式分 三、按伺服装置的功能水平分类
四、按联动轴数分
五、按控制系统的功能水平分类
模块一 数控机床的基本知识－分类（一）
模块一 数控机床的基本知识－分类（一）
立式综合切削中心机
卧式综合切削中心机
模块一 数控机床的基本知识－分类（一）
图1-3 各种机床的加工批量与成本的关系
模块一 数控机床基本知识－构成与工作原理
项目三 数控机床的工作原理及构成
程 序 载 输 入 装 数 控 辅助控制装置 装 本 零 伺服驱动装置 机 床 加 工
加 工 图 纸
零 件 加 工 程 序
体
置
置
检测反馈装置
体
件
注：机床本体：机床主运动，进给运动，辅助运动
模块一 数控机床的基本知识
项目二 数控机床发展方向
一、高速、高效
MOV1 高速铣削
模块一 数控机床的基本知识
二、多功能 三、智能化 四、高精度 五、高可靠性 六、柔性化
模块一 数控机床的基本知识
数控机床教学大纲
《数控机床》教学大纲一、说明1．课程性质和内容本课程是一门传授数控数控机械系统相关理论和技能知识的专业课。
主要内容包括：零件与部件、机构与夹具、液压、气压传动控制、数控机床机械结构相关知识，数控机床主传动及进给传动系统、数控机床自动换刀装置及其他装置的结构介绍以及数控机床的安装调试及验收等方面的知识。
2．课程任务和要求本课程的任务是对学生进行数控机床机械结构及其维护与维修知识的介绍，使学生掌握数控机床机械部件结构，了解相关部件工作原理，熟练掌握各机械部件的知识点。
通过本课程的学习达到以一下几个方面要求：(1)掌握各零件与部件的种类、布局、机械结构特点与组成，了解机构与夹具。
(2)掌握数控机床主传动与进给传动的结构、特点与组成。
(3)掌握数控机床自动换刀装置的种类与结构、特点与组成。
(4)熟练掌握数控机床的安装，调试及验收。
3．教学中应注意的问题(1)在教学中注意理论联系实际，采用启发式教学，加强基础知识的教学和基本技能的训练。
注重培养学生分析问题、解决问题的能力，全面提高学生的素质。
(2)本课程是一门理论和实践结合紧密的专业课，因而适宜采用一体化教学模式。
在教学中要充分采用实物示教、演示实验等直观的教学方法，重视现场教学，以提高教学效果。
(3)合理调节教和学中的比例，做到精讲多练，重在应用。
教学中，注意将“讲练结合原则”贯穿于课堂教学的始终，结合学生实际情况，用好思考练习题。
引导学生灵活运用所学知识，认真、独立地完成一定数量的练习题，有助于学生掌握基础知识，提高分析问题、解决问题的能力。
(4)教学中应针对行业动态，时刻注意数控机床及其系统的变化与发展，生产实际现状，使教学不落后于数控技术的发展。
着重培养学生独立分析问题的能力。
二、学时分配表学时分配表(五年制)三、教学要求、内容及建议第一章零件与部件教学要求1.了解轴的种类，应用特点、结构材料；熟悉轴上零件的固定方法；掌握轴径的确定。
2．熟悉带传动的工作原理、传动类型、特点和应用场合。
数控加工工艺习题库
5、圆弧圆心坐标用I、J、K表示, I、J、K地址符后数值一般是：
B、相对圆弧对起点的增量值
C、相对圆弧对终点的增量值
D、相对机床原点的增量值
E、相对工件原点的增量值
6、当执行了程序段中指令之后，主轴停止，进给停止，冷却液关断，程序停止，重新按“循环启动”按钮，机床将继续执行下一程序段。
A．进给速度B．运动位置C．加工精度D．主轴转速
6．直线控制的数控车床可以加工——。
A．圆柱面B．圆弧面C．圆锥面D．螺纹
7．——伺服系统的控制精度最高。
A．开环伺服系统B．半闭环伺服系统
C．闭环伺服系统D．混合环伺服系统数控机床
8．第四代是——以后采用小型计算机的计算机数控系统(CNC)。
A．1952年B．1965年C．1980年D．1970年
四、分析问答题
1、用α=90°的V形块定位铣轴上键槽，计算定位误差；若不考虑其它误差，判断其加工精度能否满足加工要求？
2、加工图a）所示零件通孔D位置，试定性分析如图b)、c)所示的定位、夹紧方式所产生的误差。
3、 如图所示，加工工件上 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个小孔，请分别计算三种定位方案的定位误差并说明哪个定位方案好。 V形块α＝90°。
A、M02 B、M00 C、M30 D、G04
7、在执行指令前，必须将刀具的刀位点先通过手动方式准确移动到设定坐标系的指定位置点。执行该指令后，刀具或机床并不产生运动，仍在原来位置。
A、G53 B、G54～G59 C、T0101 D、G92（铣）或G50（车）
8、不可以在同一程序的任何地方，任意进行模式之间切换的一组指令是：
二、判断题
1、YW类硬质合金兼有YG类和YT类合金的大部分优良性能，故被称为通用合金。（ ）
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。
数控机床编程与操作教案
【精品】数控机床编程与操作教案第一章：数控机床概述1.1 课程目标了解数控机床的定义、分类、特点和应用领域。
1.2 教学内容1.2.1 数控机床的定义与分类1.2.2 数控机床的特点1.2.3 数控机床的应用领域1.3 教学方法采用讲授法，结合实际案例进行分析。
1.4 教学资源多媒体课件、案例素材。
1.5 教学过程1.5.1 导入：介绍数控机床在现代制造业的重要性。
1.5.2 新课导入：讲解数控机床的定义与分类。
1.5.3 案例分析：分析数控机床在实际应用中的优势。
1.5.4 课堂互动：学生提问，教师解答。
1.5.5 总结：强调数控机床在现代制造业的作用。
第二章：数控编程基础2.1 课程目标掌握数控编程的基本概念、方法和步骤。
2.2 教学内容2.2.1 数控编程的基本概念2.2.2 数控编程的方法与步骤2.3 教学方法采用讲授法，结合实际操作进行讲解。
2.4 教学资源数控编程软件、操作设备。
2.5 教学过程2.5.1 导入：回顾上一章内容，引出数控编程的重要性。
2.5.2 新课导入：讲解数控编程的基本概念。
2.5.3 软件操作演示：展示数控编程的方法与步骤。
2.5.4 课堂互动：学生提问，教师解答。
2.5.5 总结：强调数控编程在数控机床操作中的关键作用。
第三章：数控机床操作3.1 课程目标掌握数控机床的基本操作方法和安全注意事项。
3.2 教学内容3.2.1 数控机床的基本操作方法3.2.2 数控机床的安全注意事项3.3 教学方法采用讲授法，结合实际操作进行讲解。
3.4 教学资源数控机床、操作手册。
3.5 教学过程3.5.1 导入：回顾上一章内容，引出数控机床操作的重要性。
3.5.2 新课导入：讲解数控机床的基本操作方法。
3.5.3 操作演示：展示数控机床的操作流程。
3.5.4 课堂互动：学生提问，教师解答。
3.5.5 总结：强调数控机床操作的安全注意事项。
第四章：数控编程实例分析4.1 课程目标学会分析数控编程实例，并能根据实例进行数控编程。
数控机床知识点
第一章数字控制(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）进行可编程控制的自动化方法。
计算机数字控制(computerized numerical control, CNC)：是用计算机实现数控所需的所有运算、控制功能和其它辅助功能的方法数字控制系统特点：可用不同字长表示不同的精度信息，表达信息准确；可进行逻辑运算、数字运算，也可进行复杂的信息处理；具有逻辑处理功能，可根据不同的指令进行不同方式的信息处理，从而可用软件来改变信息处理的方式或过程，而不用改动电路或机械机构，因而具有柔性化。
机床组成：1.程序载体2.数控装置3.伺服驱动系统4.机床本体5.数控机床的辅助装置数控机床分类:1. 按运动轨迹分类，点位控制系统；直线控制系统；轮廓控制系统2. 按工艺用途分类，一般数控机床，数控加工中心，多坐标数控机床。
3.按伺服系统控制方式分类，开环；闭环；半闭环伺服驱动系统。
4.按功能水平分类，高，中；低三挡。
数控机床特点：1.加工复杂零件2.更高的生产效率3.更高的加工精度和质量4.具有广泛的适用性和灵活性5.监控功能强，具有故障诊断能力6.可实现精确成本核算和进度安排开环、闭环和半闭环的优缺点：开环优点是结构简单，调试维修方便，成本较低，缺点是控制精度较低；闭环优点是可获得很高的加工精度，缺点是闭环系统的设计和调整存在较大困难，处理不当会导致系统不稳定；半闭环包括少量机械传动环节，系统稳定性中，结构简单，调试方便，精度较高。
柔性制造技术按规模大小可分为：柔性制造系统，柔性制造单元，柔性制造线，柔性制造工数控加工基本工作原理是将加工过程所需的各种操作步骤及工件的形状尺寸，用程序——数字化代码来表示，再由计算机数控装置对这些输入的信息进行处理和运算。
第二章笛卡尔坐标系，右手大拇指为X，食指为Y，中指为Z。
Z坐标轴的正方向是增大工件与刀具距离的方向（一律看作是工件相对静止，刀具运动）。
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发格系统（西班牙） 机床带系统：
美国：幸辛那提、哈斯、法道 日本：马扎克、森精机、新日本、大卫 德国：德马吉、科宝 瑞士：米克朗
台湾：基本没有自己的系统，多数用日本 的系统
模块一 数控机床概述
3、伺服系统
伺服系统：是数控系统的执行机构，它接受数控系统 的指令信息，按指令信息的要求控制执行部件的进给速 度、方向和位移。它包括： （1）进给伺服系统：进给运动的执行机构：包括位置 控制单元、速度控制单元、执行电动机、测量反馈单元 等部分。其作用见教材第3页。 （2）主轴伺服系统：主轴运动的控制机构：包括主轴 控制单元、主轴电动机、测量反馈单元等部分。
模块一 数控机床概述
五、数控机床的组成
控制 介质
数控 系统
伺服驱 动装置
机械系统
1、控制介质：程序的载体，是编程人员与数控机床之 间联系的纽带。如：纸带、磁盘
模块一 数控机床概述
2、数控系统：是数控机床的核心，它根据输入的程序 进行运算和控制，并发出相应的信号送到伺服机构， 用以驱动机床运动，进行加工操作。 (1)组成:CNC系统由输入输出设备、CNC装置、可编程 控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。
2、数控机床：采用了数控技术的机床，或者说是 装备了数控系统的机床。
3、数控程序：输入数控系统中的，使数控机床执 行一个确定的加工任务的、具有特定代码和其它符 号的一系列指令，又称为零件程序。
模块一 数控机床概述
4、数控编程；生成数控程序的过程。 5、数控加工：把根据零件图样及工艺要求编制 的数控程序输入数控系统，控制数控机床的运动 和加工，从而完成零件的加工。
FMC：具有独立自动加工功能，具有自动传送、监控 管理功能，可以进行无人运转。
柔性制造单元=数控机床+刀库和自动换刀装置(ATC)+ 自动托盘交换装置(APC)+工业机器人（自动上下料）
（APC) (工业机器人） （FMC）
模块一 数控机床概述
4、柔性制造系统FMS：
由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的 整体。 特点：（1）采用计算机直接控制（DNC）方式控制两 台以上数控机床。
模块一 数控机床概述
二、数控机床的产生
1.原因—社会生产发展（军备竞赛的产物） 2.目的—解决单件、中小批量精密复杂零件的加工问题 3.时间—1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院合 作研制了三坐标数控铣床，用于加工直升飞机叶片检查 用样板。
模块一 数控机床概述
1958年我国研制了第一台数控机床
目录
模块一 数控机床概述 模块二 数控机床的坐标系统和刀具补偿 模块三 数控车床加工工艺 模块四 数控车床的编程（基础篇） 模块五 数控车床的编程（提高篇） 模块六 数控车床的操作
模块一 数控机床概述
一、几个基本概念
1.数控：一种自动化控制技术，用数字信号控制机 床的运动和加工过程。 （computerized numbericБайду номын сангаасl control,CNC）
模块一 数控机床概述
（2）作用: 接受信息—计算处理—发出控制命令 （3）数控系统要求、类型及性能评价指标
①要求 高效、稳定、可靠、开放
②类型
电子管
一代
晶体管
二代
集成电路
三代
小型计算机 微处理器 工控PC机
四代 五代 六代
模块一 数控机床概述
7代：基于Web（远程）CNC，智能CNC， CAD/CAM集成CNC
（3）实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置
数控分度头
模块一 数控机床概述
数控回转工作台 （直接驱动回转工作台加工）
模块一 数控机床概述
机内对刀仪 跟刀架
模块一 数控机床概述
液压尾座
液压卡盘
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（4）刀架、刀库和自动换刀装置（ATC）
机械手换刀
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盘式刀库
链式刀库
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③数控系统的性能指标
分辨率和进给速度 可控轴数和联动轴数 显示功能 通信功能 主CPU性能 自诊断功能
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常见数控系统
SIEMENS
FANUC
模块一 数控机床概述
华中HNC
模块一 数控机床概述
常见国内外典型系统简介： 国内：华中系统、航天系统、广州数控系统、
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三、机械制造的发展 （数控机床产生后对机械制造的影响
1、单机数控机床（CNC）
模块一 数控机床概述
2、自动换刀数控机床（MC）：具有刀具库和自动换 刀装置，如加工中心、车削中心
（ATC换刀1） （ATC换刀2）
模块一 数控机床概述
3、柔性制造单元（FMC） 柔性：指较容易地适应多品种、小批量的生产功能
模块一 数控机床概述
（5）自动托盘交换装置（APC）(移动交换式APC)
模块一 数控机床概述
模块一 数控机床概述
（6）机床本体及导轨 对床身的要求：刚性高、抗振性好、热变形小、易于安装调整。
封闭整体箱形结构
模块一 数控机床概述
冷却风管
主轴
对机床热源进行强制冷却
模块一 数控机床概述
床身布局： 数控机床大都采用机、电、液、气一体化布局，全封闭 或半封闭防护，机械结构大大简化，易于操作及实现自动 化。
（2）有工业机器人和自动交换装置实现零件的自 动上下料。
（3）在各机床间有自动输送系统，由计算机进行 物流自动控制，有自动化仓库。
（4）有管理信息系统，如刀具与机床的利用率报 告
模块一 数控机床概述
5、计算机集成制造系统CIMS
有三个系统：（1）CAD/CAM系统，产品造型 性 能分析、仿真 生成程序
模块一 数控机床概述
主轴电机和驱动模块
模块一 数控机床概述
测量反馈装置
模块一 数控机床概述
4、机械系统 （1）主轴传动部件
编码器（测量装置）
同步齿形带
模块一 数控机床概述
直接驱动
模块一 数控机床概述
（2）进给传动部件（数控铣床进给传动装置）
模块一 数控机床概述
伺服电机
滚珠丝杠
模块一 数控机床概述
（2）CAP/CAC系统：计算机辅助生产计划与 计算机辅助生产控制系统，对加工过程进行计划、调 度与控制。（1）+（2）完成无图纸加工。
（3）工厂自动化系统：实现产品的自动装配、 测试，材料的自动运输处理，工厂管理的自动化。 （1）+（2）+（3）=无人工厂
模块一 数控机床概述
四、数控机床的工作原理（具体展开）