数控技术教学课件
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数控技术PPT课件
1-1 数控技术的基本概念与特点
二 数控技术的特点
提高加工精度 提高生产效率 改善工作条件 有利于生产管理 便于实现自动化 便于实现网络化 便于实现智能化
1-2 数控技术的产生与发展
一、 数控技术的产生
1948年： 麻省理工学院&帕森斯公司研制 1952年：世界第一台三坐标数控铣床诞生 1955年：投入实用阶段
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。
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。 数控技术就是利用数字化信号进行控制的技术
表1 控制介质和输入输出设备表
控制介质
输入设备
输入设备
穿孔纸带
纸带阅读机
纸带穿孔机
磁盘
磁盘驱动器
光盘
光盘驱动器
1-3 数控机床的工作原理与数控系统的分类
通讯 现代的数控系统除采用输入输出设备进行信 息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的 能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS 的基本技术。采用的方式有：
机床 NC 超程 主轴
超程解除
Y
10
100
循环驱动 进给保持 冷却液开关 刀松/刀紧 X
Z1
1000
急停
空运行 机床锁定 Z 轴锁定 MST 锁定
坐标轴选择
任选程序段 +JOG 快进 -JOG 主轴正转 主轴停 主轴反转
增量倍率 10
0
90
20
手摇脉冲发生器
传统加工 数控加工
图2 传统加工与数控加工的比较图
数控ppt课件完整版
工精度和效率。
航空航天领域
航空航天零件具有复杂形状和 高精度要求，数控技术可以满 足其加工需求。
汽车制造领域
汽车制造中需要大量的零部件 加工，数控技术可以提高生产 效率和降低成本。
其他领域
如模具制造、能源装备等领域 也可以应用数控技术，提高生
产效率和产品质量。
02
数控机床结构与分类
数控机床的结构特点
高刚度
为确保加工精度和稳定 性，数控机床采用高刚
度材料和结构。
高精度
通过先进的制造工艺和 装配技术，实现高精度
加工。
高速度
采用高性能伺服驱动系 统和高速主轴，提高加
工效率。
高自动化
配备自动换刀装置、自 动排屑装置等，实现自
动化加工。
数控机床的分类方法
按工艺用途分类
如数控车床、数控铣床、数控磨床等。
F指令
02
用于设定进给速度。
T指令
03
用于选择刀具和设定刀具补偿值。
数控编程的常用指令与格式
地址符+数字
如G01 X100 F100，表示以F100的 进给速度，沿X轴方向直线插补到 X=100的位置。
程序段格式
一个完整的程序段由若干个字组成， 每个字由地址符和数字组成，程序段 结束以分号或回车符表示。
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contents
目录
• 数控技术概述 • 数控机床结构与分类 • 数控编程基础 • 数控加工工艺与刀具选择 • 数控机床操作与维护 • 数控技术发展趋势与展望
01
数控技术概述
数控技术的定义与发展
数控技术的定义
数控技术的现状与趋势
采用数字化信息对机床运动及其加工 过程进行控制的技术。
航空航天领域
航空航天零件具有复杂形状和 高精度要求，数控技术可以满 足其加工需求。
汽车制造领域
汽车制造中需要大量的零部件 加工，数控技术可以提高生产 效率和降低成本。
其他领域
如模具制造、能源装备等领域 也可以应用数控技术，提高生
产效率和产品质量。
02
数控机床结构与分类
数控机床的结构特点
高刚度
为确保加工精度和稳定 性，数控机床采用高刚
度材料和结构。
高精度
通过先进的制造工艺和 装配技术，实现高精度
加工。
高速度
采用高性能伺服驱动系 统和高速主轴，提高加
工效率。
高自动化
配备自动换刀装置、自 动排屑装置等，实现自
动化加工。
数控机床的分类方法
按工艺用途分类
如数控车床、数控铣床、数控磨床等。
F指令
02
用于设定进给速度。
T指令
03
用于选择刀具和设定刀具补偿值。
数控编程的常用指令与格式
地址符+数字
如G01 X100 F100，表示以F100的 进给速度，沿X轴方向直线插补到 X=100的位置。
程序段格式
一个完整的程序段由若干个字组成， 每个字由地址符和数字组成，程序段 结束以分号或回车符表示。
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目录
• 数控技术概述 • 数控机床结构与分类 • 数控编程基础 • 数控加工工艺与刀具选择 • 数控机床操作与维护 • 数控技术发展趋势与展望
01
数控技术概述
数控技术的定义与发展
数控技术的定义
数控技术的现状与趋势
采用数字化信息对机床运动及其加工 过程进行控制的技术。
数控ppt课件
刀具选择与安装
根据加工需求选择合适的刀具， 并进行精确安装。
加工参数设定
设置主轴转速、进给速度等加工参 数。
程序编写与调试
根据加工工艺流程，编写加工程序 并进行调试。
数控加工工艺的流程
首件试切
进行首件试切，检查加工质量和 工艺参数是否符合要求。
批量加工
经过首件试切验证合格后，开始 批量加工。
数控加工工艺的优化
05
数控技术的发展趋势与未 来展望
数控技术的未来发展方向
智能化
高效化
数控技术将进一步融会人工智能、大数据 和物联网技术，实现更高程度的自动化和 智能化。
追求更高的加工效率和更短的加工周期， 提升生产效益。
复合化
绿色化
具备多种加工功能，满足复杂零件的加工 需求。
重视环保和可持续发展，下落能耗和减少 废弃物排放。
03
数控技术的起源
数控技术起源于20世纪中 叶，最初是由美国科学家 开发，用于加工军事装备 。
数控技术的发展
随着计算机技术的不断发 展，数控技术也不断完善 和进步，从20世纪70年代 开始广泛应用于工业生产 。
数控技术的趋势
未来数控技术将朝着智能 化、网络化、复合化等方 向发展，进一步提高加工 精度和效率。
除了上述领域外，数控技术还 广泛应用于电子、模具、医疗
器械等众多领域。
02
数控机床的组成与工作原 理
数控机床的组成
伺服系统
伺服系统由伺服电机和控制系 统组成，用于实现机床的精确 运动控制。
冷却系统
冷却系统用于下落切削进程中 的温度，提高加工精度和刀具 寿命。
数控装置
数控装置是数控机床的核心部 分，用于生成加工程序，并控 制机床的各个运动部件。
根据加工需求选择合适的刀具， 并进行精确安装。
加工参数设定
设置主轴转速、进给速度等加工参 数。
程序编写与调试
根据加工工艺流程，编写加工程序 并进行调试。
数控加工工艺的流程
首件试切
进行首件试切，检查加工质量和 工艺参数是否符合要求。
批量加工
经过首件试切验证合格后，开始 批量加工。
数控加工工艺的优化
05
数控技术的发展趋势与未 来展望
数控技术的未来发展方向
智能化
高效化
数控技术将进一步融会人工智能、大数据 和物联网技术，实现更高程度的自动化和 智能化。
追求更高的加工效率和更短的加工周期， 提升生产效益。
复合化
绿色化
具备多种加工功能，满足复杂零件的加工 需求。
重视环保和可持续发展，下落能耗和减少 废弃物排放。
03
数控技术的起源
数控技术起源于20世纪中 叶，最初是由美国科学家 开发，用于加工军事装备 。
数控技术的发展
随着计算机技术的不断发 展，数控技术也不断完善 和进步，从20世纪70年代 开始广泛应用于工业生产 。
数控技术的趋势
未来数控技术将朝着智能 化、网络化、复合化等方 向发展，进一步提高加工 精度和效率。
除了上述领域外，数控技术还 广泛应用于电子、模具、医疗
器械等众多领域。
02
数控机床的组成与工作原 理
数控机床的组成
伺服系统
伺服系统由伺服电机和控制系 统组成，用于实现机床的精确 运动控制。
冷却系统
冷却系统用于下落切削进程中 的温度，提高加工精度和刀具 寿命。
数控装置
数控装置是数控机床的核心部 分，用于生成加工程序，并控 制机床的各个运动部件。
《数控加工技术》课件
数控编程的基本概念
数控编程的定义
数控编程是根据零件图样和工艺要 求，使用数控语言或CAD/CAM软件
，编写出用于控制数控机床进行切 削加工的程序。
数控编程的步骤
分析零件图样和工艺要求、确定加 工工艺方案、建立数学模型、进行 加工轨迹的计算、生成数控程序和
程序校验等。
数控编程的语言
数控编程语言是一组用于描述零件 加工过程的指令集合，常见的数控 编程语言有G代码、M代码等。
根据零件的形状、尺寸和材料等要求，选 择合适的加工设备、刀具、夹具和切削参 数，制定出合理的加工工艺路线。
加工余量与切削用量的确定
工艺文件的编制
根据零件的加工精度和表面质量要求，确 定合理的加工余量和切削用量，以提高加 工效率和加工质量。
将制定的加工工艺路线、工艺参数和操作 规程等整理成工艺文件，以便生产部门按 照文件要求进行生产。
详细描述
轴类零件的数控加工实例包括各种传动轴、主轴、轴承座等，这些零件通常需要高精度 和高可靠性的加工要求。在加工过程中，需要采用合适的刀具和切削参数，确保零件的 尺寸精度、表面质量和形位公差达到要求。同时，还需要注意控制热变形和切削振动等
因素对加工精度的影响。
板类零件的数控加工实例
总结词
板类零件通常指平面度要求较高的薄板或厚板，其加工工艺要求相对较低，但也需要精确控制尺寸和形位公差。
详细描述
板类零件的数控加工实例包括各种机架、底座、盖板等，这些零件通常需要大尺寸和高刚性的加工要求。在加工 过程中，需要采用合适的加工策略和装夹方式，确保零件的平面度和形位公差达到要求。同时，还需要注意控制 切削参数和刀具磨损等因素对加工精度的影响。
模具零件的数控加工实例
总结词
数控教程(雕刻机)ppt课件
对机械坐标系的完整支持需要机床有相应的回机械参考点 功能，否则，机械坐标系的概念只在软件中体现。
▪ 工件坐标系：
在使用机床加工各种工件时，更多地使用工件坐标系。通 常，在工件加工时，我们描述某个加工位置总是相对于工件 上的某个点的，而工件在机床上的夹装位置相对于机械原点 常常是改变的，因此由必要引入一套在工件加工时更为方便 的坐标系统，这就是工件坐标系。工件坐标系也是一套右手 坐标系，它的原点是相对于工件上的某个点确定的，相对于 机械坐标原点则是可以浮动的。
完整版PPT课件
20
操作状态：
▪ 空闲状态
▪ 这是最常见的状态，在此状态下，机床当前没有动作输出，同时随时准 备接受新的任务，开始新的动作。
▪ 锁定状态
▪ 锁定状态是一种内部状态，一般指出现在状态切换时。所以一般情况下 用户接触不到。
▪ 紧停状态
▪ 这是一种非正常态。机床存在硬件故障或者用户按下“紧停”按钮时， 系统进入此状态，并且执行事先规定的保护动作，例如关闭主轴电机、 冷却泵等，在此状态下，机床同样被锁定，不能执行任何新的动作。在 用户排除硬件故障或者解除紧停开关后，系统自动执行“复位”操作把 机床恢复到“空闲”状态。
▪ 增量模式 ▪ 手动操作模式的一种。在增量模式下，用户同样是通过手动操作设备，
如计算机键盘、手持盒、手摇脉冲发生器等控制机床。与点动控制不 同的是，用户一次按键动作，也就是从按下到松开，机床只运动确定 的距离。也就是说，通过增量方式，用户可以精确地控制机床的位移 量。
▪ MDI模式
▪ 也是一种手动操作模式。在这种模式下，用户可以直接通过输入G指 令控制机床。系统在某些情况下执行一些内定的程序操作（如回工件 原点）时，也会自动把状态切换到MDI模式。但这不会影响用户使用。
▪ 工件坐标系：
在使用机床加工各种工件时，更多地使用工件坐标系。通 常，在工件加工时，我们描述某个加工位置总是相对于工件 上的某个点的，而工件在机床上的夹装位置相对于机械原点 常常是改变的，因此由必要引入一套在工件加工时更为方便 的坐标系统，这就是工件坐标系。工件坐标系也是一套右手 坐标系，它的原点是相对于工件上的某个点确定的，相对于 机械坐标原点则是可以浮动的。
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20
操作状态：
▪ 空闲状态
▪ 这是最常见的状态，在此状态下，机床当前没有动作输出，同时随时准 备接受新的任务，开始新的动作。
▪ 锁定状态
▪ 锁定状态是一种内部状态，一般指出现在状态切换时。所以一般情况下 用户接触不到。
▪ 紧停状态
▪ 这是一种非正常态。机床存在硬件故障或者用户按下“紧停”按钮时， 系统进入此状态，并且执行事先规定的保护动作，例如关闭主轴电机、 冷却泵等，在此状态下，机床同样被锁定，不能执行任何新的动作。在 用户排除硬件故障或者解除紧停开关后，系统自动执行“复位”操作把 机床恢复到“空闲”状态。
▪ 增量模式 ▪ 手动操作模式的一种。在增量模式下，用户同样是通过手动操作设备，
如计算机键盘、手持盒、手摇脉冲发生器等控制机床。与点动控制不 同的是，用户一次按键动作，也就是从按下到松开，机床只运动确定 的距离。也就是说，通过增量方式，用户可以精确地控制机床的位移 量。
▪ MDI模式
▪ 也是一种手动操作模式。在这种模式下，用户可以直接通过输入G指 令控制机床。系统在某些情况下执行一些内定的程序操作（如回工件 原点）时，也会自动把状态切换到MDI模式。但这不会影响用户使用。
机床数控技术PPT课件
3、按伺服系统分类
（1）开环数控系统；（2）半闭环数控系统；（3）闭环数控系统
（1）开环数控系统 没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统）， 故系统稳定性好。
CNC 插补指令
脉冲频率f 脉冲个数n
换算
f、n
脉冲环 形分配
变换
A相、B
相
功率
放大
C相、…
机械执行部件
电机
（2） 半闭环数控系统
第一节拍——偏差判别 第二节拍——进给 第三节拍——偏差计算 第四节拍——终点判别
如此不断重复上述四个节拍就可 以加工出所要求的轮廓。
开始
偏差判别
坐标进给
y
偏差计算
3 2
终点判 1 别
O1
Y
2N 3
E(4,3)
4
x
给 结束
（2） 直线插补的运算程序流程
3）不同象限的直线插补
对第二象限，只要用| x |取
出一进给脉冲，刀具从这点向 y 方向迈进一步，新加工点
P(xi , y j1 ) 的偏差值为
Fi, j1 xe ( y j 1) xi ye
xe y j xi ye xe Fi, j xe
即： Fi, j1 Fi, j xe
2）节拍控制和运算程序流程 （1） 直线插补的节拍控制 逐点 比较法直线插补的全过程，每走一步 要进行以下四个拍节：
的加工偏差有以下三种情况：
若点 P(xi , y j ) 正好落在圆弧上，则下式成立
xi2
y
2 j
x02
y02
R2
若加工点 P(xi , y j ) 落在圆弧外侧，则 RP R ，即：
xi2
y
数控加工技术(完整课件)
切削用量的选择，数控机械加工的切削深度、切削速度和进给量的确定 原则与普通机械加工相似，也可根据实际经验或查问有关手册。数控机床的 使用说明书上一般都会给出切削参数的推荐值。
（五）数控机床的选择 1. 平面孔系零件的加工 这类零件或孔数较多，或孔位置精度要求较高，宜用点位直线控制的数 控钻床与镗床加工。
7
8． 提高数控系统的可靠性 可靠性是数控机床用户最为关注的问题，提高可 靠性通常可采取下列一些措施： （1） 提高线路的集成度 采用大规模集成电路、专用芯片及混合式集成 电路，以减少元器件数量，精简外部连线和降低功 耗。 （2） 建立由设计、试制到生产的完整质量保证 体系 例如采取防电源干扰，输入、输出隔离；使数 控系统模块化、通用化及标准化，以便组织批量生 产和维修；在安装制造时注意严格筛选元器件；对 系统可靠性进行全面检查考核等。
③ 缩短走刀路线，减少空行程。
接刀痕
（四）刀具的选择、切削用量的确定 加工刀具的选择，应尽可能选用硬质合金刀具或性能更好的带涂层刀具。 铣平面轮廓用平头立铣刀，铣空间轮廓时选球头立铣刀。
选择刀具时要规定刀具的结构尺寸，供刀具组装预调使用；还要保证 有可调用的刀具文件；对选定的新刀具应建立刀具文件供编程用。
非模态代码是指只有书写了该代码时才有效的代码。 1．与坐标设定有关的指令
表2-1与坐标设定有关的指令
代码
功能
G11 坐标轴的平移和旋转 G10 取消G11 G15 工件坐标系选择(模态) G16 工件坐标系选择(非模态) G52 局部坐标系设定
G53 机床坐标系选择
G54 直线偏移X
G55 直线偏移Y
三、数控编程系统
数控编程可分为机内编程和机外编程。机内编程指利用数控机床本身提供 的交互功能进行编程，机外编程则是脱离数控机床本身在其他设备上进行编程。
（五）数控机床的选择 1. 平面孔系零件的加工 这类零件或孔数较多，或孔位置精度要求较高，宜用点位直线控制的数 控钻床与镗床加工。
7
8． 提高数控系统的可靠性 可靠性是数控机床用户最为关注的问题，提高可 靠性通常可采取下列一些措施： （1） 提高线路的集成度 采用大规模集成电路、专用芯片及混合式集成 电路，以减少元器件数量，精简外部连线和降低功 耗。 （2） 建立由设计、试制到生产的完整质量保证 体系 例如采取防电源干扰，输入、输出隔离；使数 控系统模块化、通用化及标准化，以便组织批量生 产和维修；在安装制造时注意严格筛选元器件；对 系统可靠性进行全面检查考核等。
③ 缩短走刀路线，减少空行程。
接刀痕
（四）刀具的选择、切削用量的确定 加工刀具的选择，应尽可能选用硬质合金刀具或性能更好的带涂层刀具。 铣平面轮廓用平头立铣刀，铣空间轮廓时选球头立铣刀。
选择刀具时要规定刀具的结构尺寸，供刀具组装预调使用；还要保证 有可调用的刀具文件；对选定的新刀具应建立刀具文件供编程用。
非模态代码是指只有书写了该代码时才有效的代码。 1．与坐标设定有关的指令
表2-1与坐标设定有关的指令
代码
功能
G11 坐标轴的平移和旋转 G10 取消G11 G15 工件坐标系选择(模态) G16 工件坐标系选择(非模态) G52 局部坐标系设定
G53 机床坐标系选择
G54 直线偏移X
G55 直线偏移Y
三、数控编程系统
数控编程可分为机内编程和机外编程。机内编程指利用数控机床本身提供 的交互功能进行编程，机外编程则是脱离数控机床本身在其他设备上进行编程。
数控技术概述课件PPT课件( 20页)
先进制造 系统
目前的先进制造系统主要指柔性制造单元 （FMC）、柔性制造系统(FMS)、集成制造 系统(CIMS)。而其核心是生产加工设备的数 控化、柔性化、精密化。
第一章 数控机床概论
1.4 先进制造系统
数控技术
柔性制造 系统
单机数控加工（使用一台数控机床 进行加工，较简单，但应用最广）
柔性单元加工（人参与最少但可以对 同一族内的不同零件自动化加工）
利于生产 采用数字信号与标准代码为控制信息，易于实
管理现代 现标准化加工，同时采用计算机辅助设计与制
化
造（CAD/CAM）是现代化集成技术的基础。
目前数控技术在向高速化、多功能、智能化、高 速度化、高可靠性发展。
第一章 数控机床概论
1.4 先进制造系统
数控技术
起因
目前的机械制造中，75%的是单件小批量生 产，而传统的生产组织原则不仅自动化程度 低，而且劳动强度大、生产周期长、成本高、 质量不稳定。而先进制造系统的采用，是生 产发展的需要。
数控技术
课程概述
第一章 数控机床的概论 第二章 数控机床种类 第三章 数控机床结构组成 第四章 数控机床编程 第五章 数控加工中心的实
际操作与加工 第六章 关于CAXA
1.1 数控机床的产生 数控机床的产生 数控技术概念
1.2 数控机床的组成 1.3 数控机床的特点 1.4 先进制造系统
课程概述
的编制
课程概述
第一章 数控机床概论 第二章 数控机床种类 第三章 数控机床结构组成 第四章 数控机床编程 第五章 数控加工中心的实
际操作与加工 第六章 关于CAXA
5.1 加工中心的操作 5.2 加工中心的编程
实例 5.3 加工中心的维护
《数控技术》课件
数控技术的优点
1 高精度
数控技术可以实现精确的 加工，提高产品的质量。
2 高效率
数控机床工作速度快，大 大缩短了生产周工需求进行编程，适应 不同的产品制造。
数控机床的构成与原理
数控机床主要由机床本体、数控装置和执行机构组成，通过数控系统来控制加工过程。
数控编程的基本知识
《数控技术》PPT课件
什么是数控技术
数控技术是一种通过计算机控制的自动化制造技术，它通过预先编程的指令来控制机床进行加工和生产。
数控技术的发展历程
1
第一台数控机床
在1949年研制成功，标志着数控技术的诞生。
2
数控技术的应用扩展
从1960年代开始，数控技术逐渐应用于各行各业，推动了工业的现代化。
3
数控技术的智能化发展
随着计算机技术的不断进步，数控技术实现了更高的精度和智能化。
数控技术的应用领域
航空航天
数控技术被广泛应用于飞机零部件的加工，提高了零部件的精度和质量。
汽车制造
数控技术在汽车工业中的应用，实现了高效、精确和可重复的生产。
电子制造
数控技术可以实现对微小零件的加工，满足电子产品的高精度要求。
数控编程是将加工过程和加工要求转化为机床可以执行的指令代码，需要掌 握编程语言和机床操作规程。
数控技术的未来发展
智能化制造
数控技术将与人工智能、机器人 技术等结合，实现更智能、高效 的制造。
增材制造
自动化生产线
三维打印等新兴制造技术将与数 控技术结合，推动制造业的革新。
数控技术在自动化生产线上的应 用将进一步提高生产效率和质量。
数控技术教学课件——数控(2)
1、插补的方法
由于插补方法的重要性，不少学者都致力于插补方法的研 究，使之不断有新的、更有效的插补方法应用于CNC系统，目 前常用的各种插补算法大致分为两类：脉冲增量插补(行程标 量插补) 和数字增量插补(时间标量插补、数据采样插补)。
2021/6/10
机械工程学院
第五章 数控装置的轨迹控制原理
2、评价插补算法的指标
2021/6/10
机械工程学院
第五章 数控装置的轨迹控制原理
（2）圆弧插补算法（内接弦线法）
第一象限顺圆，A、B为相邻两插补点。弦AB长ΔL，进给 速度F，插补周期T，则： ΔL＝FT。（长轴：位置增量值大的轴）
X i 2 1 Y i 2 1 ( X i X i 1 ) 2 ( Y i Y i 1 ) 2 R 2
2021/6/10
机械工程学院
第五章 数控装置的轨迹控制原理
2、数字积分法插补原理
数字积分法又称数字微分分析法DDA(Digital Differential Analyzer)。数字积分法具有运算速度快、脉冲分配均匀、易于 实现多坐标联动及描绘平面各种函数曲线的特点，应用比较广 泛。其缺点是速度调节不便，插补精度需要采用一定措施才能 满足要求。
第五章 数控装置的轨迹控制原理
在采用这类插补算法的CNC系统中，插补周期是一个很 重要的参数，下面我们首先 进行插补周期进行讨论，然后以 时间分割插补法为例，具体介绍直线、圆弧的插补原理。
1、插补周期的选择
（1）插补周期与精度、速度的关系 在直线插补时，这类插补算法是用小直
线段逼近直线，它不会产生逼近误差。在曲 线插补（如圆弧）中，当用内接弦线逼近曲 线时，其逼近误差为δ，它插补周期T、进 给速度F以及与该曲线在该处的曲率半径ρ 的关系为：
由于插补方法的重要性，不少学者都致力于插补方法的研 究，使之不断有新的、更有效的插补方法应用于CNC系统，目 前常用的各种插补算法大致分为两类：脉冲增量插补(行程标 量插补) 和数字增量插补(时间标量插补、数据采样插补)。
2021/6/10
机械工程学院
第五章 数控装置的轨迹控制原理
2、评价插补算法的指标
2021/6/10
机械工程学院
第五章 数控装置的轨迹控制原理
（2）圆弧插补算法（内接弦线法）
第一象限顺圆，A、B为相邻两插补点。弦AB长ΔL，进给 速度F，插补周期T，则： ΔL＝FT。（长轴：位置增量值大的轴）
X i 2 1 Y i 2 1 ( X i X i 1 ) 2 ( Y i Y i 1 ) 2 R 2
2021/6/10
机械工程学院
第五章 数控装置的轨迹控制原理
2、数字积分法插补原理
数字积分法又称数字微分分析法DDA(Digital Differential Analyzer)。数字积分法具有运算速度快、脉冲分配均匀、易于 实现多坐标联动及描绘平面各种函数曲线的特点，应用比较广 泛。其缺点是速度调节不便，插补精度需要采用一定措施才能 满足要求。
第五章 数控装置的轨迹控制原理
在采用这类插补算法的CNC系统中，插补周期是一个很 重要的参数，下面我们首先 进行插补周期进行讨论，然后以 时间分割插补法为例，具体介绍直线、圆弧的插补原理。
1、插补周期的选择
（1）插补周期与精度、速度的关系 在直线插补时，这类插补算法是用小直
线段逼近直线，它不会产生逼近误差。在曲 线插补（如圆弧）中，当用内接弦线逼近曲 线时，其逼近误差为δ，它插补周期T、进 给速度F以及与该曲线在该处的曲率半径ρ 的关系为：
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数控技术
提醒:
教材：廖效果等 《数控技术》 实验：张葵老师 实验楼一层数控实验室 考试：试卷+实验+作业（听课）
比例：70％：15％：15％ 时间：12周左右
第一章 数控机床概述
课程的特点、主要内容及学习方法 数控机床的发展历史及其特点 数控机床的组成及控制原理 数控机床的分类 数控技术和数控机床的现状与未来 课程要求
采用的方式有：
1.串行通讯（RS-232等串口）、 2.自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等） 3.网络技术（internet，LAN等）
§1.3 组成及控制原理
CNC装置(CNC单元)
1. 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。
2. 作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如 运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控 制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC 等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配 合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。
§1.3 组成及控制原理
与传统机床的根本不同点 控制原理：采用数字化信息来实现自动
控制。 信息内容及其表示、信息输入与存储、
信息处理。
§1.3 组成及控制原理
数控机床的组成
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
§1.1 课程特点、内容及学习方法
特点： 理论与实践相结合
主要内容：以数控技术为核心， 包括：数控编程技术、数控装置及其原
理、伺服系统及检测以及相关的内容 （传动、换刀）
学习方法：理论与实践相结合、分组学 习和研究性学习
§1.2 发展历史及其特点
数控机床的产生
1. 生产力的发展和加工制造业的 需求
2. 结构复杂、要求多部位、多 工序加工的零件
3. 价格昂贵不允许报废的零件
4. 要求精密复制或准备多次改 变设计的零件
§1.2 发展历史及其特点
意义
1. 自从20世纪中叶数控技术创立以来，它给 机械制 造业带来了革命性的变化
2. 现在数控技术已成为制造业实现自动化、 柔性化、集成化生产的基础技术，现代的 CAD/CAM，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制 造等，都是建立在数控技术之上
CNC装置是CNC系统的核心
§1.3 组成及控制原理
PLC、机床I/O电路和装置
1. PLC (Programmable Logic Controller)：用于完成 与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软 件组成
2. 机床I/O电路和装置：实现I/O控制的执行部件(由继 电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路
组成：由主运动部件、进给运动部件 （工作台、拖板以及相应的传动机构）、 支承件（立柱、床身等）以及特殊装置 （刀具自动交换系统 工件自动交换系统） 和辅助装置（如排屑装置等）
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
§1.3 组成及控制原理
操作面板
1. 它是操作人员与数控装
置进行信息交流的工具
14'' 彩色
2. 组成：按钮站、状态灯、
显示器
ESC A B C
D
E RST
F GH
I
J
PgU K
LM
N
O
p
PgD P
QR
S
T
n
HO
[
] UVW
ME
END < > X
Y
Z
按键阵列（功能与计算 机键盘一样）和显示器
3. 它是数控机床特有部件
4. 它是一种输入输出设备
SHI :
7
8
9
0 ALT
FT
CR “ 4
5
6
BACK
SPACE
TAB ？ 1
2
3 INS CTR
L
电源
步进 点动
单段
手摇
30 40 50 20 10
10
关
开 自动
回零 0
160
1
3. 功能： A)接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应
的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作 B)接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经
其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床 的动作
§1.3 组成及控制原理
机床：数控机床的主体，是实现制造加 工的执行部件
2. 1952年，MIT和PARSONS公司研 制第一台数控机床
3. 发展：金属成型类数控机床、 自动换刀数控机床、直接数字 控制系统、柔性制造系统和计 算机集成制造系统
§1.2 发展历史及其特点
§1.2 发展历史及其特点
最Байду номын сангаас合的应用范围：单件， 小批生产
所加工零件具有的特点：
1. 用普通机床难以加工的形状 复杂的曲线、曲面零件
§1.2 发展历史及其特点
1. 数控技术是提高产品质量、提高劳动生 产率必不可少的物质手段
2. 是国家的战略技术：东芝事件、考克斯 报告
3. 基于它的相关产业是体现国家综合国力 水平的重要基础性产业
4. 专家们预言: 二十一世纪机械制造业的
竞争，其实质是数控技术的竞争
§1.2 发展历史及其特点
数控机床的特点 1. 适应不同零件（复杂零件）的自动加工 2. 生产效率高、精度好且加工质量稳定 3. 工序集中，一机多用 4. 技术含量高
驱动器
160 XY Z A
电源
报警
方式选择
进给修调
主轴修调
机床 NC 超程 主轴
超程解除
Y
10
100
循环驱动 进给保持 冷却液开关 刀松/刀紧 X
Z1
1000
急停
空运行 机床锁定 Z 轴锁定 MST 锁定
坐标轴选择
增量倍率 10 0
90
20
任选程序段 +JOG 快进 -JOG 主轴正转 主轴停 主轴反转
手摇脉冲发生器
§1.3 组成及控制原理
控制介质与输入输出设备
1. 控制介质是记录零件加工程序的媒介
2. 输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装 置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编 制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入 CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出 设备存放或记录在相应的控制介质上
§1.3 组成及控制原理
表1 控制介质和输入输出设备
控制介质
输入设备
输入设备
穿孔纸带
纸带阅读机
纸带穿孔机
磁带 磁盘
磁带机或录音机 磁盘驱动器
§1.3 组成及控制原理
通讯
现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换 外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。 它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。
提醒:
教材：廖效果等 《数控技术》 实验：张葵老师 实验楼一层数控实验室 考试：试卷+实验+作业（听课）
比例：70％：15％：15％ 时间：12周左右
第一章 数控机床概述
课程的特点、主要内容及学习方法 数控机床的发展历史及其特点 数控机床的组成及控制原理 数控机床的分类 数控技术和数控机床的现状与未来 课程要求
采用的方式有：
1.串行通讯（RS-232等串口）、 2.自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等） 3.网络技术（internet，LAN等）
§1.3 组成及控制原理
CNC装置(CNC单元)
1. 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。
2. 作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如 运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控 制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC 等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配 合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。
§1.3 组成及控制原理
与传统机床的根本不同点 控制原理：采用数字化信息来实现自动
控制。 信息内容及其表示、信息输入与存储、
信息处理。
§1.3 组成及控制原理
数控机床的组成
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
§1.1 课程特点、内容及学习方法
特点： 理论与实践相结合
主要内容：以数控技术为核心， 包括：数控编程技术、数控装置及其原
理、伺服系统及检测以及相关的内容 （传动、换刀）
学习方法：理论与实践相结合、分组学 习和研究性学习
§1.2 发展历史及其特点
数控机床的产生
1. 生产力的发展和加工制造业的 需求
2. 结构复杂、要求多部位、多 工序加工的零件
3. 价格昂贵不允许报废的零件
4. 要求精密复制或准备多次改 变设计的零件
§1.2 发展历史及其特点
意义
1. 自从20世纪中叶数控技术创立以来，它给 机械制 造业带来了革命性的变化
2. 现在数控技术已成为制造业实现自动化、 柔性化、集成化生产的基础技术，现代的 CAD/CAM，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制 造等，都是建立在数控技术之上
CNC装置是CNC系统的核心
§1.3 组成及控制原理
PLC、机床I/O电路和装置
1. PLC (Programmable Logic Controller)：用于完成 与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软 件组成
2. 机床I/O电路和装置：实现I/O控制的执行部件(由继 电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路
组成：由主运动部件、进给运动部件 （工作台、拖板以及相应的传动机构）、 支承件（立柱、床身等）以及特殊装置 （刀具自动交换系统 工件自动交换系统） 和辅助装置（如排屑装置等）
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
§1.3 组成及控制原理
操作面板
1. 它是操作人员与数控装
置进行信息交流的工具
14'' 彩色
2. 组成：按钮站、状态灯、
显示器
ESC A B C
D
E RST
F GH
I
J
PgU K
LM
N
O
p
PgD P
QR
S
T
n
HO
[
] UVW
ME
END < > X
Y
Z
按键阵列（功能与计算 机键盘一样）和显示器
3. 它是数控机床特有部件
4. 它是一种输入输出设备
SHI :
7
8
9
0 ALT
FT
CR “ 4
5
6
BACK
SPACE
TAB ？ 1
2
3 INS CTR
L
电源
步进 点动
单段
手摇
30 40 50 20 10
10
关
开 自动
回零 0
160
1
3. 功能： A)接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应
的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作 B)接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经
其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床 的动作
§1.3 组成及控制原理
机床：数控机床的主体，是实现制造加 工的执行部件
2. 1952年，MIT和PARSONS公司研 制第一台数控机床
3. 发展：金属成型类数控机床、 自动换刀数控机床、直接数字 控制系统、柔性制造系统和计 算机集成制造系统
§1.2 发展历史及其特点
§1.2 发展历史及其特点
最Байду номын сангаас合的应用范围：单件， 小批生产
所加工零件具有的特点：
1. 用普通机床难以加工的形状 复杂的曲线、曲面零件
§1.2 发展历史及其特点
1. 数控技术是提高产品质量、提高劳动生 产率必不可少的物质手段
2. 是国家的战略技术：东芝事件、考克斯 报告
3. 基于它的相关产业是体现国家综合国力 水平的重要基础性产业
4. 专家们预言: 二十一世纪机械制造业的
竞争，其实质是数控技术的竞争
§1.2 发展历史及其特点
数控机床的特点 1. 适应不同零件（复杂零件）的自动加工 2. 生产效率高、精度好且加工质量稳定 3. 工序集中，一机多用 4. 技术含量高
驱动器
160 XY Z A
电源
报警
方式选择
进给修调
主轴修调
机床 NC 超程 主轴
超程解除
Y
10
100
循环驱动 进给保持 冷却液开关 刀松/刀紧 X
Z1
1000
急停
空运行 机床锁定 Z 轴锁定 MST 锁定
坐标轴选择
增量倍率 10 0
90
20
任选程序段 +JOG 快进 -JOG 主轴正转 主轴停 主轴反转
手摇脉冲发生器
§1.3 组成及控制原理
控制介质与输入输出设备
1. 控制介质是记录零件加工程序的媒介
2. 输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装 置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编 制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入 CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出 设备存放或记录在相应的控制介质上
§1.3 组成及控制原理
表1 控制介质和输入输出设备
控制介质
输入设备
输入设备
穿孔纸带
纸带阅读机
纸带穿孔机
磁带 磁盘
磁带机或录音机 磁盘驱动器
§1.3 组成及控制原理
通讯
现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换 外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。 它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。