第一节数字控制和数控机床一、数控与计算机数控1.基本概念
《数控加工工艺及设备》教学教案
《数控加工工艺及设备》教案内容欢迎阅读备注欢迎阅读 《数控加工工艺及设备》教案内容第一章数控加工工艺及设备基础备注第一节机床数控技术与数控加工设备概述一、机床中有关数控的基本概念1．数字控制（数控）及数控技术 一般意义的数字控制是指用数字化信息对过程进行的控制，是相对模拟控制 而言的。
机床中的数字控制是专指用数字化信号对机床的工作过程进行的可编程 自动控制，简称为数控（NC）。
这种用数字化信息进行自动控制的技术就叫数控 技术。
2．数控系统 是实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成系统，是数控技术的载 体，它能自动阅读输入载体上事先给定的程序，并将其译码，从而使机床运动并 加工零件。
在其发展过程中有硬件数控系统和计算机数控系统两类。
早期的数控系统主要由数控装置、主轴驱动及进给驱动装置等部分组成，数 字信息由数字逻辑电路来处理，数控系统的所有功能都由硬件实现，故又称为硬 件数控系统（NC 系统）。
3．计算机数控系统 是以计算机为核心的数控系统，由装有数控系统程序的专用计算机、输入输 出设备、可编程逻辑控制器（PLC）、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等部分 组成，习惯上又称为 CNC 系统。
CNC 系统已基本取代硬件数控系统（NC 系统）。
4．开放式 CNC 系统 国际电子与电气工程师协会提出的开放式 CNC 系统的定义是：一个开放式 CNC 系统应保证使开发的应用软件能在不同厂商提供的不同的软硬件平台上运 行，且能与其它应用软件系统协调工作。
根据这一定义，开放式 CNC 系统至少包括以下五个特征： （1）对使用者是开放的：应可以采用先进的图形交互方式支持下的简易编 程方法，使得数控机床的操作更加容易； （2）对机床制造商是开放的：应允许机床制造商在开放式 CNC 系统软件的 基础上开发专用的功能模块及用户操作界面； （3）对硬件的选择是开放的：即一个开放式 CNC 系统应能在不同的硬件平 台上运行； （4）对主轴及进给驱动系统是开放的：即能控制不同厂商提供的主轴及进 给驱动系统；欢迎阅读 《数控加工工艺及设备》教案内容（5）对数据传输及交换等是开放的。
1 《数控机床控制技术基础》概述
2、输入/输出 、输入 输出 输出(I/O) 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外， 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外， 还要对机床的各种状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、 还要对机床的各种状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、反转 及停止，冷却和润滑装置的起动和停止，刀具的自动交换， 及停止，冷却和润滑装置的起动和停止，刀具的自动交换，工件夹紧和放松及分度 工作台转位等。 工作台转位等。 第Ⅰ类：与驱动命令有关的连接电路，主要是与坐标轴进给驱动和主轴驱动的连接 电路。 第Ⅱ类：数控装置与测量系统和测量传感器之间的连接电路。 第Ⅰ类和第Ⅱ类接口传送的信息是数控装置与伺服驱动单元、伺服电动机、位置检 测和速度检测之间的控制信息及反馈信息，它们属于数字控制及伺服控制。 第Ⅲ类：电源及保护电路。由数控机床强电线路中的电源控制电路构成。强电线路 由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、接触器、熔断器等连接而成， 以便为辅助交流电动机（如冷却泵电动机、润滑泵电动机等）、电磁铁、离合器、 电磁阀等功率执行元件供电。强电线路不能与低压下工作的控制电路或弱电线路直 接连接，只有通过断路器、中间继电器等器件，转换成直流低电压下工作的触点的 开合动作，才能成为继电器逻辑电路和PLC可接收的电信号，反之亦然。 第Ⅳ类：开/关信号和代码信号连接电路。是数控装置与外部传送的输入、输出控 制信号。当数控机床不带PLC时，这些信号直接在数控装置和机床间传送。当数控 装置带有PLC时，这些信号除极少数的高速信号外，均通过PLC传送。
三、数控机床控制系统的构成
数控机床进行加工时， 数控机床进行加工时，首先必须将工件的几何数据和工艺数据按规定的代码和格式编 制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。 制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。数控系统对输入的加 工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 数控机床有以下优点： （1）数控系统取代了普通机床的手工操纵，具有充分的柔性，只要编制成零件程 序就能加工出零件。 （2）零件加工精度一致性好，避免了普通机床加工时人为因素的影响。 （3）生产周期较短，特别适合小批量、单件的加工。 （4）可加工复杂形状的零件，如二维轮廓或三维轮廓加工。 （5）易于调整机床，与其他制造方法（如自动机床、自动生产线）相比，所需调 整时间较少。 数控机床的任务主要有以下方面内容： 1、主轴运动 主轴运动和普通车床一样，主运动主要完成切削任务，其动力约占整台机床动力的 70～80％。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档及无级调速；对加工中 心和有些数控车床还必须具有定向控制和C轴控制。
数控车床教学课件
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（1）程序停止 指令：M00 功能：执行完包含M00的程序段后，机床停止自动运行，此 时所有存在的模态信息保持不变，用循环启动使自动运行重 新开始。 （对于Fanuc系统，M00为程序无条件暂停指令。程序执行到 此进给停止，主轴停转。重新启动程序，必须先回到JOG状 态下，按下CW（主轴正转）启动主轴，接着返回AUTO状态 下，按下START键才能启动程序。） （2）程序计划停止 指令：M01 功能：与M00类似，执行完包含M01的程序段后，机床停止 自动运行，只是当机床操作面板上的任选停机的开关置1时， 这个代码才有效。 M00和M01常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑。
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数控车床的机床坐标系机床原点O与机械原点O′的关系
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3、工件坐标系、程序原点
工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选 择工件上的某一已知点为原点（也称程序原点），建立一个 新的坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直 有效，直到被新的工件坐标系所取代。 工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单，尺寸换算 少，引起的加工误差小等条件。一般情况下，程序原点应选 在尺寸标注的基准或定位基准上。对车床编程而言，工件坐 标系原点一般选在工件轴线与工件的前端面、后端面、卡爪 前端面的交点上。 工件原点的设置一般遵循以下原则： 与设计基准或装备基准重合，以利于编程； 尽量选在尺寸精度高、表面粗糙度值小的工件表面； 最好选在工件的对称中心上； 要便于测量和检测。
程 O1000 N01 G00 X50 Z100; N10 G01 U100 W500 F150 S300 M03; N…… N200 M30 ; 序
程序段 指令字
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1、程序的文件名（程序名）
格式：O _ _ _ _ 说明： 1) ‘O’：文件名首字母，后面必须有四位数字
1数控机床概述
辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构
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
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
2019年11月18日5时35分
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第一节 数控技术与数控机床
机床本体 机床：数控机床的主体，是实现制造加工的 执行部件。
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第一章 数控机床概述
1981年：具有人机对话、动态图形显示、实时精度 补偿功能。
1986年：数字伺服控制诞生，大惯量的交直流电机 进入实用阶段。
1988年：采用高性能32位机为主机的主从结构系统。
第 一
1994年：基于PC的NC系统诞生，使NC系统的研发
们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。
第 一
采用的方式有：
章
数
串行通讯（RS-232等串口）、
控
机 床
自动控制专用接口和规范(DNC方式，MAP协议等)
概
述
网络技术（internet，LAN等）。
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第一节 数控技术与数控机床
CNC装置(CNC单元)
第一章 数控机床概述
内容提要：
本章主要介绍数控技术、数控机床
第
一
章
的基本概念、体系结构、工作原理及分
数
控 机
类；数控机床的应用范围及发展动向。
床
概
述
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第一章 数控机床概述
计算机数控技术基础第一章 概 述
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1. 点位控制系统
点位控制系统主要用在孔加工机 床，如数控钻床、数控镗床、数控冲 床等。这类控制系统只控制工具相对 工件从某一加工点到另一加工点之间 的精确坐标位置.
D1
2.点位直线控制系统
点位直线控制系统既要控制点与 点的精确位置，还得控制两点之间工 具移动的轨迹为一条直线，并且在移 动中工具能以给定的进给速度进行加 工，其运动轨迹一般说是平行于坐标 轴的直线
第一章 概
述
D1
第一章
概
述
第一节 计算机数控技术的概念 第二节 计算机数控系统的分类 第三节 数控系统的特点与发展趋势
D1
第一节
计算机数控技术的概念
一、数字控制技术 二、数控技术与数控机床
D1
一、数字控制技术
1) 可用不同的字长表示不同精度的信息，表达信息准确。 2) 可进行逻辑运算、算术运算及复杂的信息处理。 3) 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，因而具有功能的柔性化。
D1
2. 计算机数控系统
计算机数控系统是数控机床的 核心，其功能是接受输入装置输入 的加工信息，完成数控运算、逻辑 判断、输入输出控制等功能。
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3. 伺服系统
伺服系统是数控系统的执行部分， 包括电动机、速度控制单元、检测反 馈单元及位置控制等部分，它接受由 计算机数控系统发来的各种动作命令， 驱动受控设备运动。伺服电动机可以 是步进电动机、液压马达、直流伺服 电动机或交流伺服电动机。其性能的 好坏将直接影响数控机床加工精度和 生产效率。
D1
3. 轮廓控制系统
轮廓控制系统又称为连续控 制系统或轨迹控制系统。这类系 统能够对两个或两个以上坐标方 向进行严格控制，即不仅控制每 个坐标的行程的位置，同时还控 制每个坐标的运动速度.
数控技术的基本概念
（四）计算机数控系统
计算机数控系统（Computerized
Numerical Control System）由装有数
控系统程序的专用计算机、输入输出
设备、可编程序控制器（PLC）、存储
器、主轴驱动及进给驱动装置等部分
组成，习惯上称为CNC系统。
（五）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
作业： 术语说明： NC CNC 数控程序 数控编程 数控加工
小型计算机、微处理器和基于工控PC机的通用
CNC系统。
第一台数控机床：1952年 美国麻省理工学院
数控铣床
参考资料：
美国是1952年生产出世界上第一台数控机床， 日本、德国和前苏联是1956年生产出第一台数 控机床，我国在1958年由清华大学研制出了第 一代电子管式数控铣床，1964年北京第一机床 厂生产了以晶体管型的数控系统用于数控机床， 1975年前后我国也研制了数控加工中心。
• （二）、数控机床
•
数控机床（NC Machine）就是采
用了数控技术的机床，或者说是装备
了数控系统的机床。
（三）、数控系统
第一阶段为NC阶段，即逻辑数字控制阶段，
又称硬件数控。其发展经历了三个时代，即电子管
时代、晶体管时代和小规模又称计算机软件数控。其发展经历了三个时代，即
定代码和其它符号编码的一系列指令，
称为数控程序（NC Program）或零件
程序（Part Program）。
（六）数控编程
生成用数控机床进行零件加工的
数控程序的过程，称为数控编程。
（NC Program）
（七）、数控加工
根据零件图样及工艺要求等原始条 件编制零件数控加工程序，输入数控 系统，控制数控机床中刀具与工件的 相对运动，从而完成零件的加工。
数控基础知识课件
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第二部分 数控机床的组成与工作原理
2、输入装置 输入装置的作用是将程序载体上的数控代码传递并 存入数控系统内。输入装置可以是光电阅读机、磁带机 或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手
工方式直接输入数控系统。
零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是
边读入边加工；另一种是一次将零件加工程序全部读入
采用数控技术的自动控制系统为数控系统，采用计
算机数控技术的自动控制系统为计算机数控系统，其被
控对象可以是生产过程或设备。如果被控对象是机床，
则称为数控机床。
5
第二部分 数控机床的组成与工作原理
一、数控机床的组成 1、程序编制及程序载体 2、输入装置 3、数控装置（CNC）
4、伺服驱动及位置检测
5、辅助控制装置
输入脉冲
比较器
功率放 大电路
直流或交流 伺服电动机
机械传动链
机床运动 部件
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位置检测 装置
第三部分
数控伺服驱动
伺服系统的分类及控制
3 、半闭环数控机床
这类机床的检测元件装在驱动电机或传动丝杠的端部，可间接测量执行 部件的实际位置或位移。 这种系统不直接检测工作台的位移量，而是采用转角位移检测元件，测 出伺服电机或丝杆的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算机中进 行位置比较，用比较的差值进行控制。
简单的说：光读头通过检测莫尔条纹个数，来读取光栅刻度，然后 再根据驱动电路的作用，计算出光栅尺的位移和速度。
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第三部分
数控伺服驱动
光电编码器图片
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第三部分
数控伺服驱动
1.光电编码器，又称光电轴角位置传感器。是集成光—机—电为一体 的数字测角装置，主要是以高精度计量光栅为检测元件，通过光电
数控入门知识点总结
数控入门知识点总结1. 数控的基本概念数控技术是一种利用数字信息来控制机床和其他工业机械设备运行的技术。
它通过预先编写好的程序，指示机床在工件上进行加工。
数控技术可以实现自动化生产，提高生产效率，减少操作工人数量，减少人为误差，提高产品质量和精度。
2. 数控系统的组成数控系统主要由数控设备、数控软件、数控程序和数控操作人员组成。
数控设备包括数控机床、数控系统等硬件设备；数控软件包括数控编程软件、数控仿真软件等；数控程序是指预先编写好的控制程序，用于指示机床进行加工操作；数控操作人员是指对数控设备进行操作和维护的人员。
3. 数控编程数控编程是数控加工的关键环节，它是将产品设计图纸中的几何形状和加工要求转换成数控程序的过程。
数控编程需要具备一定的机械加工知识和编程技能，能够合理安排加工顺序，选择合适的刀具和切削参数，编写正确的加工程序。
4. 数控加工工艺数控加工工艺是指数控加工中的一系列操作过程，包括工件装夹、刀具选择、切削参数设置、程序调试等。
数控加工工艺的好坏直接影响到加工质量和效率。
5. 数控加工精度数控加工精度是指数控加工所能达到的加工精度。
数控机床可以实现高精度加工，其加工精度可达到μm级别。
加工精度受到多个因素的影响，如机床精度、刀具精度、加工工艺等。
6. 数控机床数控机床是数控加工的主要设备，它通过数控系统控制刀具在工件上进行加工。
数控机床可以分为铣床、车床、钻床、磨床等不同类型，常见的数控机床有立式加工中心、卧式加工中心、数控车床、数控铣床等。
7. 数控系统数控系统是数控机床的控制核心，它通过控制系统、运动系统、辅助系统等部分实现对机床的精确控制。
数控系统的性能直接影响到数控机床的加工质量和效率。
8. 数控编程语言数控编程语言是编写数控程序的语言，常见的数控编程语言有G代码、M代码等。
G代码是表示刀具路径和切削轨迹的指令，M代码是表示机床辅助功能的指令。
9. 数控仿真数控仿真是在计算机上对数控加工过程进行模拟和验证的过程，它可以帮助程序员在实际加工前发现程序中的错误，避免因编程错误导致的加工事故。
数控技术的基本概念
第一章概论1.1数控技术的基本概念1.1.1什么是机床的数字控制数字控制(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。
也就是利用数字化信号进行控制的技术。
数控机床(Numerical Control Machine Tools) 是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
是数控技术典型应用的例子。
数控系统（Numerical Control System）实现数字控制的装置。
计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC ）以计算机为核心的数控系统。
1.1.2机床数字控制的原理数控机床在加工零件时，首先是根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据；其次是编制零件的数控加工程序，然后将数控程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停、进给运动方向、速度和位移的大小，以及其他诸如刀具选择交换、工件夹紧松开、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。
在数控机床上有下面二种控制方法。
点位控制(Point to Point Control)：控制点到点的距离。
只是要求严格控制点到点之间的距离，而与所走的路径无关。
轮廓加工控制(Contouring Control)：控制轮廓加工，实时控制位移和速度。
它的特点是能够对两个或两个以上的运动坐标的位移和速度同时进行连续地相关控制，使合成的平面或空间运动轨迹能满足轮廓曲线和曲面加工的要求。
控制过程中不仅对坐标的移动量进行控制，而且对各坐标的速度及它们之间比率都要行严格控制，以便加工出给定的轨迹。
机床的数字控制是由数控系统完成的。
该系统包括数控装置、伺服驱动装置、可编程控制器和检测装置等。
数控编程教案1
第一循环一、组织教学：考勤、学习准备等。
二、引入课题：复习与举例。
三、讲授新课：（举例讲解）第一章数控加工概述第一节数控机床的基本概念（一）、数字控制的概念1、数字控制（NC）定义：是指用输入数控装置的数字信息来控制机械执行预定的动作。
包括字母、数字、和符号。
2、计算机数控（CNC）定义：是采用具有存储程序的计算机，按照存储在计算机内读写存储器中的控制程序去执行数控装置的一部分或全部数控功能，在计算机外的唯一装置是接口。
3、数控机床定义：用数字信息进行控制的机床。
是用输入专用或通用计算机中的数字信息来控制机床的运动，自动将零件加工出来。
4、数控加工的过程：如书本图1-1所示：加工图样→编制程序→程序单→纸带→数控装置→伺服系统→机床→产品（二）、数控机床的组成组成：程序输入设备、数控装置、伺服系统和机床本体。
1、程序输入设备：1）作用：是输送加工信息。
2）常用设备：光电阅读机、磁盘驱动器和磁带及键盘。
3）信息载体：又称控制介质，是操作者与数控机床发生联系的中间媒介物。
有穿空纸带、磁盘和磁带。
2、数控装置：一般是指控制机床运动的微型计算机，简称“大脑”。
作用：接受加工信息，经处理与计算，再发出相应的脉冲给伺服系统。
3、伺服系统：是数控系统的执行部分。
1）组成：速度、位置、驱动伺服电动机和相应的机械传动控制装置组成。
2）功能：接受指令脉冲信号，使机床上的移动部件作相应的移动，并对定位的精度和速度加以控制。
3）脉冲当量：每一个指令脉冲信号使机床移动部件产生的位移量。
4）常用的伺服系统执行机构有功率步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。
5)伺服系统的精度、快速性及动态响应是影响加工精度、表面质量和生产率的主要因素之一。
4、机床本体（三）、数控机床的加工特点1、加工精度高、加工质量稳定2、加工生产效率高3、减轻劳动强度，改善劳动条件4、对零件加工的适应性强、灵活性好5、有利于生产管理第二节数控机床的分类（一）、按加工路线分类1、点位控制系统1）又称为点到点控制系统。
机床数控技术 第4版 第1章 概述
第一章 数控机床概述
辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构
计算机数控系统
操作面板
PLC
机床 I/O 电路和装置 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
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
第一章 数控机床概述
CNC装置(CNC单元)
➢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。
辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构
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
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
第一章 数控机床概述
伺服单元、驱动装置和测量装置
伺服单元和驱动装置 ➢主轴伺服驱动装置和主轴电机 ➢进给伺服驱动装置和进给电机
➢ 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。
➢ 数控机床（Numerical Control Machine Tools）是采用数 字控制技术对机床加工过程进行自动控制的一类机床。是 数控技术典型应用的例子。
➢ 数控系统（Numerical Control System）实现数字控制的 装置。
机床数控技术
2024年5月
第一章 数控机床概述
内容提要 本章主要介绍数控技术、数控机床的基本 概念、体系结构、工作原理及分类；数控机床 的应用范围及发展动向。
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第一章 数控机床概述
第一节 数控技术与数控机床
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。
《数控原理与数控技术运用》(课程代码：05785)课程考试大纲要点
广东省高等教育自学考试《数控原理与数控技术运用》（课程代码：05785）课程考试大纲目录一、课程性质与设置目的二、考试内容与考核目标第一章概述第一节数字控制与数控机床第二节数控机床的分类第三节数控机床的选型第四节数控技术的发展第二章零件加工程序的编制第一节数控编程的基本知识第二节数控加工工艺基础第三节数控加工指令第四节数控编程典型实例第五节自动编程第三章数控机床加工控制原理第一节数控装置的工作过程第二节插补原理第三节进给速度控制原理第四节刀具补偿原理第四章数控装置第一节数控装置的组成及作用第二节数控装置的硬件系统第三节数控装置的软件系统第四节数控装置的输入/输出接口第五节数控装置的PLC控制功能第六节基于PC的数控系统开发实例第五章位置检测装置第一节概述第二节光栅第三节脉冲编码器第四节旋转变压器第五节感应同步器第六节磁栅第七节球栅第六章数控机床的伺服系统第一节伺服系统的基本概念第二节步进电动机及其驱动装置第三节交流伺服系统第四节机床进给伺服系统设计第五节伺服系统的性能对加工精度的影响第七章机床的数控化改造第一节机床数控化改造的意义第二节数控化改造的内容与改造方案第三节机械部分改造设计第四节数控系统的选型第五节普通车床数控化改造实例三、关于大纲的说明与考核实施要求【附录】题型举例一、课程性质与设置目的（一）课程性质与特点《数控原理与数控技术运用》是全国高等教育自学考试机械制造与自动化专业一门重要的专业课，它以数控机床为对象，研究数控加工程序编制、数字控制系统的工作原理、组成及其在数控机床上的应用，是为培养自学应考者在掌握数控机床基本结构、工作原理的基础上熟练进行数控加工编程而设置的一种应用型课程，共5个学分。
本课程注重实践教学环节，岗位适应性与实用性强。
（二）课程的基本要求通过本课程的学习，自学应考者应掌握数控加工程序编制、数控技术的基本原理和基础知识；学会合理地选用和设计组成数控机床的数控装置及伺服系统，具备编写典型零件数控加工程序、正确使用数控设备的能力。
机床数控技术教学课件：第章 计算机数字控制 (一)
机床数控技术教学课件：第章计算机数字控制 (一)计算机数字控制技术是现代机床制造中不可或缺的技术，其具有高精度、高效率、高品质、高自动化和高柔性等特点，被广泛应用于各种领域。
机床数控技术教学课件的第章是关于计算机数字控制技术的介绍，本文将就该章节的主要内容进行详细阐述。
一、计算机数字控制技术的概述计算机数字控制技术是一种基于计算机技术的数控技术，将数值信号转换成机床运动的控制指令，通过机电一体化完成工件加工过程控制。
与传统机床的手动操作相比，数字控制技术具有高精度、高速度、高稳定性、高可靠性、高灵活性和高自动化等优点，可以有效提高生产效率和加工精度，同时也可以降低成本和节约人力资源。
二、计算机数字控制的基本原理计算机数字控制的基本原理是通过控制器将计算机的数值信号转换成机床的运动，实现对工件的精确加工。
其过程包括程序编制和程序控制两个方面。
程序编制是指按照工件加工的需求编写好加工程序，程序控制则是按照编写好的程序控制加工机床完成对工件的加工过程。
数控机床的控制方式可以分为点位控制、直线控制和环境控制三种。
三、计算机数字控制系统的组成计算机数字控制系统主要由四个部分组成：数控机床、机床控制器、计算机和软件。
其中，数控机床是实现工件加工的主要设备，机床控制器是实现对数控机床的控制和调度，计算机是提供编写程序和管理系统资源的中心设备，软件则是计算机数字控制系统的核心，在控制机床运动和实现工件加工中发挥重要作用。
四、计算机数字控制系统的应用计算机数字控制技术广泛应用于各种领域，如航空航天、汽车制造、船舶制造、机械制造、电子制造、医疗器械等。
在这些领域的生产中，数字控制技术具有重要作用，可以为生产提高效率、提高产品质量、降低生产成本和节约人力资源等方面做出重要贡献。
综上所述，计算机数字控制技术是现代机床制造技术的核心，其具有高精度、高效率、高品质、高自动化和高柔性等特点，是提高生产效率和加工精度的重要手段。
数字控制技术与数控机床
轮廓控制系统
该系统能对刀具相对零 件的运动轨迹进行连续 控制，以加工任意斜率 的直线、圆弧、抛物线 或其它函数关系的曲线。 刀具以一定的进给速度 运动的同时，进行加工。 数控铣床、功能完善的 数控车床、数控凸轮磨 床等均采用。
数控机床在机械制造领域中得到日益广泛的应 用，是因为它具有如下特点：
– 高柔性 – 生产效率高 – 加工精度高、加工质量稳定可靠 – 自动化程度高 – 能完成复杂型面的加工 – 有利于生产管理的现代化
数控机床的基本工作原理
– 数控机床的基本工作原理
国家标准GB8129－1987将数控（Numerical Control）定义为：用数字化信号对机床运动及 其加工过程进行控制的一种方法。
CNC系统框图
计算机数控系统
操作面板 PLC
机床 I/O 电路和装置 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
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
– 数控机床加工零件时，首先应编制零件的 数控程序，这是数控机床的工作指令。将 数控程序输入到数控装置，再由数控装置 控制机床主运动的变速、启停，进给运动 的方向、速度和位移大小，以及其他诸如 刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却润滑 的启、停等动作，使刀具与工件及其他辅 助装置严格地按照数控程序规定的顺序、 路程和参数进行工作，从而加工出形状、 尺寸与精度符合要求的零件。
国际信息处理联盟IFIP（International Federation of Information Processing）将数控 机床定义为：数控机床是一种装有程序控制系 统的机床，机床的运动和动作按照这种程序控 制系统发出的由特定代码和符号编码组成的指 令进行。这种程序控制系统称之为机床的数控 系统。
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基本概念：
数控系统（NC system）；
数控装置 NCU ；
计算机数控CNC，
一种控制系统，它自动读入 载体上的数字信息，经过 译码，控制机床运动。整 个系统包括信息输入、运 算和控制、进给伺服驱动 和主轴驱动以及机电接口 等。其中运算和控制部分， 是数控系统的核心,称为数 控装置NCU 。以计算机系 统为主构成的数控系统， 运算和控制部分是一个专 用的计算机，也称为计算 机数控CNC。数控装置有时 也简称为数控系统。
1．控制轴数和联动轴数 2．脉冲当量（控制分辨率） 3．定位精度和重复精度 4．行程 5．主轴转速和调节范围 6．进给速度和调节范围 7．准备功能（G功能） 8．辅助功能（M功能） 9. 自动加减速功能 10. 开关量接口
第一章 概 述
以上性能指标可以作为选择数控装置时参考，随着 数控技术的发展，数控装置的性能指标也在不断地 丰富和提高。一般来说，性能越高的数控装置，价 格也越贵，所以对用户来说并不一定一味地追求高 性能，而应该根据自己的实际需要，综合考虑性能 和价格，作出最经济实用的选择。
数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形 成的机电一体化产品；其技术范围复盖很多领域：(1)机械制造技术；(2) 信息处理、加工、传输技术：(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传 感器技术：(6)软件技术等
第一节
第一章 概 述 返回课件首页
数控技术的基本概念
一、 数控与数控机床
1．造价较高； 2．调试和维修比较复杂，需要专门的技术人员； 3．对编程人员的技术水平要求较高。 本课程的目的： 1．选择机床； 2．使用数控机床； 3．设计数控机床。
第一章 概 述
三、数控装置的主要技术指标
（一）什么时候选择数控机床？
第一章 概 述
（二）选择什么样的数控机床？
数控装置的性能指标反映了数控系统的基本性能，是选择数 控系统的主要依据，概括起来如下
1．基本概念 数字控制（NC，numerical control）
GB8129-87,用数字化信号对机床运动及其加工过程进行 控制的一种方法。
1952年，第一台数控机床在MIT问世，成为世界机械工 业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。当时控制 程序是记录在纸带上的字符和数字，故称数字控制机床。
第一章 概 述
2．用数控机床加工一个零件的过程见图1-1。
数控 装置
伺服 系统
加工程序
零件图
数控系统
机床
用数控机床加工工件时，首先由编程人员按照零件的几何形状 和加工工艺要求将加工过程编成加工程序。数控系统读入加工程序 后，将其翻译成机器能够理解的控制指令，再由伺服系统将其变换 和放大后驱动机床上的主轴电机和进给伺服电机转动，并带动机床 的工作台移动，实现加工过程。数控系统实质上是完成了手工加工 中操作者的部分工作。
第一章 概 述
第一章 概 述
二、数控机床的特点
优点 1． 适应性强，能够加工复杂曲面； 2． 加工精度高、质量稳定； 3． 生产效率高（减少辅助时间）； 4． 减轻操作者的劳动强度、操作简单；
5． 有利于生产管理的现代化（工时计算准确）； 6. 有故障诊断和监控能力； 7. 对操作者技术水平要求低。 问题：
操作面
板
P
数 输入设
L C
备
控
装
输出设
备
置
第一章 概 述
接口电路
机
主轴伺 服单元
主轴 电机
床
本
进给伺 进 给 服单元 电机
体
位置 检测
图1-3 数控机床的逻辑组成
第一章 概 述
操作面板
P
L
输入设备
数
C控装来自输出设备置接口电路
机
主轴伺服
主轴电
床
单元
机
本
进给伺服单 元
进给电 机
体
位置检
测
数控机床物理结构 与逻辑结构比较
同类型的加工中心与数控铣床的结构布局相似，主要在刀库的结构和位置上有 区别，一般由床身、主轴箱、工作台、底座、立柱、横梁、进给机构、自动换刀装 置、辅助系统（气液、润滑、冷却）、控制系统等组成，如图所示。
前言
第一章 概 述 返回课件首页
随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效 率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大（目前已 占到70%以上），传统的通用、 专用机床和工艺装备已经不能很好地适应 高质量、高效率、多样化加工的要求，因而，以微电子技术和计算机技术 为基础的数控技术，将机械技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处 理技术、网络通信技术和成组技术等有机地结合在一起，使机器制造行业 的生产方式和机器制造技术发生了深刻的、革命性的变化。数控机床是电 子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、 通讯、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自 动化和高柔性的特点，是当代机械制造业的主流装备。数控机床大大提高 了机械加工的性能（可以精确加工传统机床无法处理的复杂零件）。有效 提高了加工质量和效率，实现了柔性自动化（相对于传统技术基础上的大 批量生产的刚性自动化），并向智能化、集成化方向发展。
第二节
第一章 概 述
数控机床的组成与分类
一、 数控机床的组成
图1-2是数控机床的组成框图。数控机床一般由输入输 出设备、数控装置、主轴和进给伺服单元、PLC及其接口电 路和机床本体等几部分组成。除了机床本体以外的部分统称 为数控系统，数控装置是数控系统的核心。 1． 输入/输出设备 2． 数控装置 3． 伺服单元 4． 可编程逻辑控制器(PLC) 5． 机床本体 6． 测量装置
1955年，第一台商业数控机床在美国全国机床展览会上 展出。
The first successful N/C machine, funded by the Air Force, was demonstrated by the Massachusetts Institute of Technology in 1952. It was a "retrofitted" Cincinnati milling machine (Figure 1.15). It had the ability to coordinate the axis motions to machine a complex surface. The first "commercial" N/C machines were shown at the 1955 National Machine Tool Show.