数控机床概述
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？
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。
《数控机床概述 》课件
数控机床的应用领域
汽车制造领域
航空航天领域
数控机床在汽车制造中广泛应用于发动机 、变速器、底盘等关键零部件的加工。
由于航空航天领域对零部件的精度和性能 要求极高，数控机床在制造飞机和航天器 零部件方面具有重要作用。
模具制造领域
医疗器械领域
数控机床可以高效地加工各种模具，广泛 应用于塑料、橡胶、金属等行业的模具生 产。
数控装置的工作原理
数控装置是数控机床的指挥中心，它按照输入的程序指令，经过计算和处理后， 输出脉冲信号给伺服系统，控制机床各运动部件的运动。
数控装置主要由输入输出装置、数控软件和主控制装置组成，具有插补计算、伺 服驱动、故障诊断等功能。
伺服系统的工作原理
伺服系统是数控机床的重要进行 运动。
03
使用专用工具进行装夹 和测量，不得使用其他 工具替代。
04
定期检查冷却液和润滑 油的供应是否正常。
紧急情况的处置措施
如遇突然断电或系统 故障，应立即关闭主 电源，并通知维修人 员。
若发生人员受伤或设 备损坏等事故，应立 即报告上级领导并协 助处理。
当发生火灾或其他紧 急情况时，应立即停 机并按照安全疏散程 序撤离。
05
数控机床的安全操作规程
开机前的安全检查
确保电源连接良好，无裸露电 线和损坏的插座。
检查机床周围环境，确保没有 杂物和障碍物。
确认刀具和夹具安装牢固，无 松动现象。
开启数控系统，检查各轴运动 是否正常。
机床操作中的安全注意事项
01
操作过程中不得离开机 床，以免发生意外。
02
避免用手触摸旋转中的 刀具和工件，防止夹伤 或割伤。
保持机床的清洁，防止灰尘、切屑等杂物进入机 床内部。
数控机床简介
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数控火焰切割机
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数控火焰切割机
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数控三坐标测量机
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两轴控制
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两轴半控制
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三轴控制
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多轴控制
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多轴控制
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虚拟轴控制
虚拟轴控制
虚拟轴控制
虚拟轴控制
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一、数控机床概述
什么是数控：数字程序控制简称数控NC，通常用数控指
令控制机械运动。
什么是数控机床：采用数控技术的机床，或者说装备了
数控系统的机床。
数字控制机床是用数字代码形式的信息（程序指令）， 控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动
加工的机床，简称数控机床。
什么是加工中心：一般认为具备快速换刀机构的数控机
结束语
当今数控技术已进入新的发展时期，数控机床新结 构新品种不断出现。在汽车、航空航天、模具、医 疗器械、复合材料等加工领域中，新材料、新的加 工方法、新的加工理念不断出现，推动和丰富了传 统加工理论。研究数控技术，跟踪世界数控技术发 展潮流，不断提高数控技术水平，是摆在我们面前 一项重要任务。让我们共同努力，用创新的理念， 反复实践，不断探讨，在较短时间内，使我国数控 技术赶上世界先进水平。让数控技术为现代化建设 发挥更大作用。
一、数控机床概述
3、计算机数控装置 是数控机床的核心，接受输入装置的信息，经过控制软件的 处理，将指令输给伺服系统，控制机床运动部件按加工程序指 令运动。 4、伺服系统 它是数控系统的执行部分，把来自机床数控系统的脉冲信号 转换成机床移动部件的运动。（如伺服电机、电主轴 丝杠等） 5、可编程控制器（PLC）及电器控制装置 与CNC装置协调配合来共同完成机床的控制，接受CNC的 信息，并转换成控制信号，控制机床动作 6、检测反馈装置 对机床的运动速度、方向、位移量及加工状态加以检测，把 结果反馈给数控装置。分为半闭环和闭环两种。（如光电编码 器、光栅尺等）
对数控机床的认识和了解
对数控机床的认识和了解
数控机床是一种利用数字信号控制设备和数值化的机床。
它通过计算机控制系统，实现对机床动作的精确控制和程序的自动执行。
相对于传统的手动操作的机床，数控机床具有以下特点：
1. 精度高：由于数控机床使用数字信号进行控制，可以实现非常精确的位置和运动控制，提高加工精度。
2. 生产效率高：数控机床可以通过预先编写好的数控程序，实现自动化生产，节省了人力和时间，提高了生产效率。
3. 灵活性强：数控机床可以根据不同的加工需求，快速切换或修改加工程序，灵活适应各种加工任务。
4. 加工复杂性高：数控机床可以实现三维曲线加工，包括多轴联动、螺旋线加工、曲面加工等，使得加工的复杂性大大提高。
5. 操作简便：数控机床操作界面通常使用人机界面，通过显示器和键盘进行操作，可直观地输入和修改加工程序。
需要注意的是，数控机床虽然具有以上优点，但是设备价格较高，需要有专业的操作技能和编程能力。
同时，数控机床的故障排除和维护也需要相应的专业知识和技术。
数控机床名词解释
数控机床名词解释数控机床是指采用数控技术控制加工过程的机床。
下面是对一些数控机床常用名词的解释：1. 数控机床：数控机床是指通过数字信号控制系统，控制机床工作台、刀架、进给系统等工作部件进行加工操作的机床。
数控机床具有高精度、高效率和灵活性的优点，广泛应用于各种加工工业中。
2. 数控系统：数控系统是数控机床的控制中心，用于接收和处理加工程序，并通过信号控制机床的运动。
数控系统通常由硬件和软件两部分组成，硬件包括中央处理器、存储器、输入输出接口等，软件包括数控编程和操作系统等。
3. 加工程序：加工程序是数控机床的控制指令集合，用于描述加工工艺、运动路径和刀具轨迹等，根据加工程序，数控机床可以自动控制加工过程。
常见的加工程序语言包括G代码和M代码。
4. 自动换刀系统：自动换刀系统是数控机床上的一种装置，用于实现刀具的自动装卸。
自动换刀系统根据加工程序的要求，自动选择合适的刀具，并将其安装到机床上，提高了生产效率和加工精度。
5. 进给系统：进给系统是数控机床上负责实现工件和刀具之间相对运动的部分。
进给系统通常由伺服电机、滚珠丝杠、导轨等构成，可以控制工件和刀具在X、Y、Z轴方向上的运动。
6. 主轴系统：主轴系统是数控机床上负责提供转速和转矩的部分。
主轴系统通常由电机、齿轮传动、主轴等组成，可以控制刀具的旋转运动，用于完成切削任务。
7. 机床床身：机床床身是数控机床的主要组成部分，用于支撑和定位其他机床部件。
机床床身通常由床身、工作台、座台等组成，具有良好的刚性和稳定性，以保证机床的加工精度。
8. 仿真模拟：仿真模拟是数控机床训练和调试的重要工具，通过在计算机上建立数控系统的虚拟模型，可以模拟机床的运动轨迹和加工过程。
仿真模拟可以提前发现和解决可能出现的问题，提高机床的使用效率和生产质量。
9. 工件坐标系：工件坐标系是用于描述工件位置和运动的参考坐标系。
在数控机床中，通常采用三轴直角坐标系，分别为X、Y、Z轴，通过确定工件坐标系的原点和方向，可以编写加工程序并实现机床的自动运行。
《数控机床的应用》课件
数控机床的分类
按加工方式分类
数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床等。
按控制轴数分类
三轴数控机床、四轴数控机床、五轴数控机床等 。
按控制方式分类
开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环 控制数控机床等。
数控机床的发展历程
01
02
03
04
05
数控机床的起源可以追 溯到20世纪40年代，当 时计算机技术尚未成熟 ，采用的是机械式或液 动式数控系统。
模具精加工
数控机床能够实现高精度、高质量 的模具精加工。
模具修复与维护
数控机床可用于模具修复和维护， 提高模具使用寿命。
电子设备制造业
电子元件加工
数控机床能够高效、高精度地加工电子元件，满足电子设备小型 化、精密化的需求。
自动化生产线
数控机床在电子设备自动化生产线上发挥着关键作用，提高生产效 率，降低成本。
航空制造业
飞机结构件加工
数控机床能够加工出飞机 所需的高精度、高质量的 结构件。
航空发动机制造
数控机床在航空发动机的 制造中，能够实现复杂零 件的高效、高精度加工。
飞机零部件装配
数控机床在飞机零部件的 装配过程中，能够实现高 精度、高效率的装配作业 。
模具制造业
模具快速原型制造
数控状态
在加工过程中，时刻观察数控机床的 工作状态，如发现异常声音、气味或 振动，应立即停机检查。
保持操作区域整洁
保持操作区域整洁，避免杂物、油污 等影响设备正常运行。
操作后的维护保养
01
02
03
04
清理设备
对数控机床的表面进行清洁， 清理掉油污、灰尘和切屑等杂
物。
检查设备状态
数控机床是什么工作
数控机床是什么工作
数控机床是一种通过预先编写好的程序来控制机床运动和加工过程的自动化加工设备。
它是在传统机床的基础上发展而来的，通过数字控制系统来实现对机床加工过程的精确控制，大大提高了加工效率和加工精度。
数控机床在现代制造业中扮演着非常重要的角色，成为了生产加工的主力设备之一。
首先，数控机床是一种高精度、高效率的加工设备。
传统机床需要操作工人手动操作，而数控机床则可以通过预先编写好的程序来实现自动加工，大大提高了加工效率。
同时，数控机床的加工精度也远远高于传统机床，可以满足更高精度要求的加工任务。
其次，数控机床具有灵活性和多样性。
通过改变不同的加工程序，数控机床可以实现不同形状、不同尺寸的零件加工，具有较强的适应性。
而且，数控机床还可以实现多种加工方式的切换，如铣削、钻孔、车削等，满足了不同加工需求的多样性。
另外，数控机床还具有自动化程度高、生产环境清洁、操作简便等特点。
相比传统机床，数控机床可以实现大部分加工过程的自动化操作，减少了人工操作的繁琐和劳动强度。
同时，数控机床的加工过程中产生的废料少，生产环境相对清洁，有利于保护环境。
操作数控机床只需要对加工程序进行编写和设定，相对简便，降低了操作难度。
总的来说，数控机床是一种高精度、高效率、灵活多样、自动化程度高的加工设备，广泛应用于汽车制造、航空航天、电子通讯、模具制造等领域。
随着科技的不断进步，数控机床的发展也在不断完善和提高，为制造业的发展和进步做出了重要贡献。
在未来，数控机床将继续发挥重要作用，推动制造业的发展。
简述数控机床的结构及组成
简述数控机床的结构及组成一、数控机床的概述数控机床是一种高精度、高效率、高自动化程度的机床，它采用计算机控制系统来实现工件的加工。
与传统机床相比，数控机床具有精度高、生产效率高、操作简单等优点，因此在现代制造业中得到了广泛应用。
二、数控机床的结构数控机床主要由以下几个部分组成：主轴箱、工作台、导轨系统、刀库和液压系统等。
1. 主轴箱主轴箱是数控机床的核心部件，它包含了主轴和主轴驱动装置。
主轴是用来安装刀具并进行加工的部件，而主轴驱动装置则负责带动主轴旋转。
主轴箱通常由铸铁或钢板焊接而成，其内部采用优质滚动轴承或滑动导轨等结构。
2. 工作台工作台是用来固定工件并进行加工的部件。
根据不同的加工需求，工作台可以分为平面式和立式两种类型。
平面式工作台通常用于平面零件加工，而立式工作台则适用于非平面零件的加工。
3. 导轨系统导轨系统是数控机床的重要组成部分，它负责支撑和定位主轴箱、工作台等部件。
导轨系统通常由滚珠丝杠、直线导轨等组成，其精度和刚度直接影响到机床的加工精度和稳定性。
4. 刀库刀库是用来存放刀具的部件，它通常由多个刀柄和一个转盘组成。
不同类型的刀具可以根据需要进行更换，以满足不同的加工需求。
5. 液压系统液压系统是数控机床的动力源，它负责驱动各种液压元件来完成机床各项功能。
液压系统通常包括油泵、油箱、油管等部件，其性能直接影响到机床的运行效率和稳定性。
三、数控机床的组成数控机床由以下几个主要组成部分构成：1. 数控装置数控装置是数控机床最重要的组成部分之一，它负责对加工过程进行监测和控制。
数控装置通常由计算机、数字信号处理器、编码器等组成，可以实现加工参数的自动调整和控制。
2. 伺服系统伺服系统是数控机床的关键部分之一，它负责驱动主轴箱、工作台等部件进行运动。
伺服系统通常由电机、减速器、编码器等组成，其性能直接影响到机床的加工精度和效率。
3. 控制面板控制面板是数控机床的人机交互界面，它负责向操作员提供操作界面和参数设置功能。
数控机床总结报告范文(3篇)
第1篇一、引言数控机床作为现代制造业的重要设备，以其高精度、高效率、高柔性等特点，广泛应用于机械加工、航空航天、汽车制造等领域。
近年来，随着我国制造业的快速发展，数控机床的需求量逐年攀升。
为了提高我国数控机床的制造水平，本文对数控机床进行了总结报告，旨在为我国数控机床产业的发展提供参考。
二、数控机床概述1. 定义数控机床，即数字程序控制机床，是一种利用数字程序控制机床运动和加工过程的自动化设备。
它将计算机技术、控制技术、机械技术等相结合，实现了机床加工过程的自动化、智能化。
2. 分类根据加工对象和加工方式的不同，数控机床可分为以下几类：（1）数控车床：用于加工轴类、盘类等旋转体零件。
（2）数控铣床：用于加工平面、曲面、孔等零件。
（3）数控磨床：用于加工各种高精度、高光洁度的零件。
（4）数控加工中心：集车、铣、磨等多种加工功能于一体，可实现复杂零件的加工。
3. 特点（1）高精度：数控机床采用精密的伺服系统，加工精度高，可达微米级。
（2）高效率：数控机床可实现自动化加工，减少人工干预，提高生产效率。
（3）高柔性：数控机床可快速更换加工对象，适应性强，适用于多品种、小批量生产。
（4）低能耗：数控机床采用高效节能的伺服电机，降低能耗。
三、数控机床技术发展现状1. 国外数控机床技术发展国外数控机床技术起步较早，技术成熟，具有以下特点：（1）产品线丰富：国外数控机床企业产品线齐全，涵盖各类数控机床。
（2）精度高：国外数控机床加工精度高，可达纳米级。
（3）智能化：国外数控机床具有先进的智能化技术，可实现自主编程、故障诊断等功能。
2. 我国数控机床技术发展近年来，我国数控机床产业取得了显著进展，具有以下特点：（1）产量逐年增长：我国数控机床产量逐年增长，已成为全球最大的数控机床生产国。
（2）技术水平提高：我国数控机床技术水平不断提高，部分产品已达到国际先进水平。
（3）产业集聚效应明显：我国数控机床产业已形成一定的集聚效应，产业链日趋完善。
第1章 数控机床概论
第1章数控机床概述学习目标：数控机床是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。
本章主要讲述数控机床的基本概念、数控机床的分类以及数控机床的技术与发展水平等。
本章要求理解并掌握数控机床的基本概念和分类，了解数控技术的发展趋势以及以数控机床为基础的自动化生产系统的发展。
1.1 数控机床的基本概念1.1.1 数控机床及其特点数控（Numerical Control，NC）——数字控制，用数字和符号构成的数字化信息自动控制机床运转的技术。
数控机床（Numerically Controlled Machine Tool ）——采用了数控技术的机床。
数控机床是一种高效、新型的自动化机床，具有广泛的应用前景。
它与普通机床相比具有以下特点：（1）适应性、灵活性好（2）精度高、质量稳定（3）生产效率高（4）劳动强度低、劳动条件好（5）有利于现代化生产和管理（6）使用、维护技术要求高1.1.2 数控机床的组成数控机床的种类很多，但任何一种数控机床主要由控制介质、数控系统、伺服系统和机床主体四部分组成，如图1-1所示。
此外数控机床还有许多辅助装置，如自动换刀装置，自动工作台交换装置自动对刀仪，自动排屑装置及电、液、气、冷却、润滑、防护等装置。
图1-1 数控机床的组成（1）控制介质是指将零件加工信息传送到控制装置中去的程序载体。
（2）数控系统是数控机床的核心。
（3）伺服系统是数控系统的执行机构之一，执行由CNC装置输出的运动指令。
（4）机床主体也称主机，它包括机床的主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件。
（5）辅助装置是数控机床在实现整机的自动化控制中，为了提高生产效率、加工精度、还需要配备许多辅助装置，如液压和气动装置、自动换刀装置、自动工作台交换装置、自动对刀装置、自动排屑装置等。
1.1.3 数控机床的工作过程如图1-2所示，数控机床的加工，首先要将被加工零件图样上的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序，然后将加工程序输入到数控系统，在数控系统控制软件的支持下，经过处理与计算后，发出相应的控制命令，再通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，从而完成零件的加工。
第1章 数控机床概述(PPT)
数控机床 的组成
(shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床加工的根本工作原理
数控机床加工特点
数控机床的应用范围
第三页，共七十六页。
数控机床的工作 原理 (gōngzuò)
数控：数字控制〔Numerical Control—NC〕，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。它所控制的一般是位置、角度、速 度等机械量，但也有温度、流量、压力等物理量。
第八页，共七十六页。
数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控系统的工作过程 n 对输入的零件加工程序、控制参数、补偿
数据等进行识别和译码，并执行所需要的 逻辑运算，发出(fāchū)相应的指令脉冲，控 制机床的驱动装置，操作机床实现预期的 加工功能。
第九页，共七十六页。
数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
第1章 数控机床 概述 (shù kònɡ jī chuánɡ)
第一页，共七十六页。
数控机床 概述 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床的工作(gōngzuò)原理 数控机床分类 数控插补原理 数控机床开展概况
第二页，共七十六页。
1.1 数控机床 的工作原 (shù kònɡ jī chuánɡ) 理
数控机床：它是一种灵活、通用、能够适应产品频繁 (pínfá n)变化的柔性自动化机床。
第四页，共七十六页。
一、数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床主要由机床本体、数控系统、驱动(qū dònɡ)装置、辅 助装置等几个局部组成。
机床本体：是数控机床加工运动的机械局部，主要包括支承部 件〔床身、立柱〕等、主动部件〔主轴箱〕、进给运动部件 〔工作台滑板、刀架〕等。
数控机床概述
三、数控机床的分类 数控设备的种类很多，各行业都有自己的数控设备
和分类方法。在机床行业，数控机床通常从以下不同角度 进行分类。
1．按工艺用途分类 按其工艺用途可以划分为以下四大类： （1）金属切削类 指采用车、铣、镗、钻、铰、 磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它又可分为两类： ①普通数控机床 ②数控加工中心
2．按控制运动的方式分类 （1）点位控制数控机床 这类数控机床有数控钻床、 数控坐标镗床、数控冲床等。 （2）点位直线控制数控机床 这类机床有数控车床和 数控铣床等。 （3）轮廓控制数控机床 这类机床有数控车床、铣床、 磨床和加工中心等。
第一章 数控加工技术基础 3．按伺服系统的控制方式分类 （1）开环数控机床
将市场预测、生产决策、产品设计、 产品制造直到产品销售的全过程均由计算 机集成管理和控制，由此构成的完整的自 动生产制造系统，称为计算机集成制造系 统（Computer Integrated Manufacturing System—CIMS）。
CIMS将一个更长的生产、经营活动进 行了有机的集成，实现了更高效益、更高 柔性的智能化生产，是当今自动化制造技 术发展的最高阶段。在CIMS中，不仅是生 产设备的集成，更主要的是以信息为特征 的技术集成和功能集成
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。它是数控技术典 型应用的例子。
数控机床概述
代表机床:精度要求一般的中小型NC机床。 代表机床
数控机床工作原理
数控机床是一种高度自动化的机床，它在加工 工艺与加工表面形成方法上与普通机床基本相 同，最根本的不同在于实现自动化控制的原理 与方法上：数控机床是用数字床上加工零件时，首先要将被加工零 件图上的几何信息和工艺信息数字化。先根据 零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程、 工艺参数、刀具参数，再按数控机床规定采用 的代码和程序格式，将与加工零件有关的信息 如工件的尺寸、刀具运动中心轨迹、位移量、 切削参数(主轴转速、切削进给量、背吃刀量) 以及辅助操作(换刀、主轴的正转与反转、切 削液的开与关)等编制成数控加工程序，然后 将程序输入到数控装置中，经数控装置分析处 理后，发出指令控制机床进行自动加工。
复合机床
磨削为主型:磨床的多轴化，原来只在无心磨 磨削为主型 床上可见，多数是以装卸作业自动化为目的， 现在，开发了在一台机床上能完成内圆、外圆、 端面磨削的复合加工机。例如在欧洲，开发了 综合螺纹和花键磨削功能的复合加工机。
复合机床
不同工种加工的复合化:使用复合机床加工， 不同工种加工的复合化 可以大大缩短工件的生产周期及提高工件加工 精度。为了提高生产率，数控复合加工机床的 开发和制造已变成数控机床的一种发展趋势， 复合加工技术的发展将会给今后的生产带来革 命性的巨变，工厂的生产模式、生产组织、生 产管理将发生变化，预示着一个完全加工时代 即将到来，即在一台机床上从毛坯直接加工成 工件成品，送入组装、总装进行装配，实现没 有在制品、没有半成品、没有成品库的真正精 益生产。
插补
在数控机床中，刀具的运动轨迹是折线，因此 刀具不能严格地沿着所加工的曲线运动，只能 用折线以一定的精度要求逼近被加工曲线，当 逼近误差相当小时，这些折线之和就接近曲线 了。数控机床是以脉冲当量为单位，计算轮廓 起点与终点之间的坐标值，进行有限分段，以 折代直，以弦代弧，以直代曲，分段逼近，相 连成轨迹的。CNC装置每发出一个脉冲，机 床执行部件的最小位移量称为脉冲当量。
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
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工件 图1.2 点位控制钻孔加工示意图
（2）. 直线控制数控机床
要保证点与点之间的准确定位，而且要控制两相关点之间的位移速度和路线， 其路线一般是由平行于各坐标轴或与坐标轴成45°夹角的直线。 有简易数控车床，简易数控铣床等。
点位直线控制切削加工
铣削直线控制
（3）. 轮廓控制数控机床
工件
刀具
进行X、Y、Z三个坐标轴联动加工。机床有刀库，可装各类钻、
铣类刀具并自动换刀。
图1-11 JCS-018A型加工中心
车削加工中心 车削加工中心以车削为主，主体是数控车床，机床上配备
有转塔式刀库或由换刀机械手和链式刀库组成的大容量刀库。 车削加工中心还配置有铣削动力头。
镗铣加工中心
镗铣加工中心，它将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功 能聚集在一台加工设备上，且增设有自动换刀装置。镗铣加工 中心是机械加工行业应用最多的一类数控设备，其工艺范围主 要是铣削、钻削和镗削。
工件坐标系与工件原点 工件坐标系（ Workpiece Coordinate System ）固定于工 件上的笛卡尔坐标系，是编程人员在编制程序时用来确定刀具 和程序起点的，该坐标系的原点可由编程人员根据工件加工时 的具体情况确定。
工件原点Op（程序原点），是指零件被装夹好后，相应的
编程原点在机床坐标系中的位置。对一般零件，工件坐标系即
标点之间生成一系列的坐标数据，从而自动地对各坐标轴进行
脉冲分配，完成整个线段的轨迹运行，使机床加工出所要求的
轮廓曲线。
大多数 CNC 系统一般都具有直线和圆弧插补功能。对于
非直线或圆弧组成的轨迹，可以用小段的直线或圆弧来拟合。
1.5.1 脉冲增量插补
该插补算法主要为各坐标轴进行脉冲分配计算。其特点是
每次插补的结束仅产生一个行程增量，以一个个脉冲的方式输
出给步进电动机。
3)．按工艺用途分类
金属切削类数控机床: 数控车床，数控钻床，数控铣床，数控磨床，数控镗床及
加工中心。这些机床都适用于单件、小批量和多品种的零件加 工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生产率和自动化程 度，以及很高的设备柔性。
①数控车床，能自动控制完成对轴类与盘类零件内外圆柱面、 圆锥面、圆弧面、螺纹等切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩 孔和铰孔等工作。 CNC车床由机床主轴带动工件旋转实现主运动，刀具并不旋 转，切削刀具安装的转塔刀架或四方刀架上，沿平行主轴轴向 （Z）和垂直主轴轴线的横向（X）两个方向的导轨，相对工件 进给移动。
存在着本质上的差别:
传统卧式车床主轴的运动经过挂轮架、进给箱、溜板箱传
到刀架，实现纵向和横向进给运动，传动路线长，传动精度低。
而数控车床是采用伺服电动机，经滚珠丝杠传到滑板和刀架，
实现Z向（纵向）和X向（横向）进给运动，传动路线短，传动 精度高。
②数控铣床，常主要设计为轮廓加工和孔加工的具有铣镗功能 的数控机床。它可以进行平面铣削、型腔铣削、外形轮廓铣削、 三维及三维以上复杂型面铣削，还可进行钻削、镗削、螺纹切 削等孔加工。加工中心、柔性制造单元等都是在数控铣床的基 础上产生和发展起来的。 主轴在空间处于垂直状态的，称为立式数控铣床；主轴在 空间处于水平状态的，称为卧式数控铣床。
是数控系统的核心，接受来自输入装置的程序和数据，并进 行编译、运算和逻辑处理，最终将信号输出给伺服系统。
（4）伺服驱动装置 是连接数控系统和机床主机的关键部分，它接受来自数控系
统的指令，驱动数控机床上的执行件实现预期的运动。 （5）检测装置
将数控机床各坐标轴的实际速度和位移检测出来，经反馈系 统输入到机床的数控装置中。 （6）机床主体
4. 在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得 到广泛应用。
5. 一般用于经济型数控机床
（2）闭环控制数控机床
半闭环数控系统：位置采样点如图所示，是从驱动装置
(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测， 不是直接检测运动部件的实际位置
CNC插 补
指令
位置控制单元 + -
位置控制调节器
速度控制单元
笛卡尔直角坐标系
1.4.2. 机床坐标系的确定方法
确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴，再确定X轴和Y轴。
(1) Z轴。规定平行于机床主轴的轴线作为Z轴，刀具远离工件的
方向为Z轴的正方向。
(2) X轴。规定X轴位于水平面内，垂直于Z轴并平行于工件装夹
面。
对于工件旋转的机床，如车床，X轴在工件的径向并平行于
给系统）
原理介绍：
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
C相、… 放大
机械执行部件
步进电机
特点：
1. 无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精 度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性 能和精度
2. 一般以功率步进电机作为伺服驱动元件
3. 结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价 格低廉
实际速 度反馈
检测与反馈单元
电机
特点：
1. 从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误 差、间隙和失动量。具有很高的位置控制精度
2. 由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、 刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的 不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相当 困难
3. 该系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车 床、超精磨床以及较大型的数控机床等
组成: 数控机床由控制介质、输入输出装置、数控装置、
伺服驱动装置、检测装置和机床主体组成。
控
图
制
输
纸
介
入
CNC装置
输 出
质
伺服驱动装置
伺
执
服
行
系
机
统
构
检测装置 机床主体
（1）控制介质 存储着加工零件所需要的全部操作信息，数控系统通过这些
信息来控制机床动作和加工零件。 （2）输入输出装置
输入输出装置主要实现程序编制、程序和数据的输入以及显 示、 数控机床的坐标系
1.4.1坐标轴的命名
按照国际标准ISO841规定：数控机床的坐标轴采用右手直角笛 卡尔坐标系进行命名。该坐标系中，有三个互相垂直的坐标(X、 Y、Z坐标)，三个坐标的交点为坐标系的原点。
坐标轴的命名规定 （1）坐标系中的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。 （2）A、B、C分别表示绕X、Y、Z的轴线或绕与X、Y、Z轴线相 平行的轴的转动。其正方向用右手螺旋定则确定。 （3）加工过程中不论是刀具移动还是工件移动，一律假定工件 静止不动，而刀具在移动，并规定刀具远离工件的运动方向为 坐标轴的正方向。
(4) A、B、C的转向。选定X、Y、Z坐标轴后，根据右手螺旋 定则来确定A、B、C三个转动的正方向。
图1-13卧式车床
图1-14立式铣床
图1-16卧式铣床
1.4.2 机床坐标系与工件坐标系 1.机床坐标系与机床原点
机床坐标系，是机床上固定的坐标系，机床坐标系的原点又叫 机床原点O（机械原点），是数控机床进行加工运动的基准参 考点。
数控机床概述
1.2 数控机床的组成及特点
早期的数控机床系统采用数字逻辑电路构成，即由硬 件实现逻辑控制，称为硬件数控系统，所以数控机床 也称为NC机床。硬件数控系统经历了电子管、晶体 管、集成电路的发展过程。
现在采用计算机或微机的数控系统称为计算机数控系 统，简称“CNC”，所以现在的数控机床也称CNC机 床。 数控机床——就是用数控技术实时加工控制的机床。 数控机床是集机、电、液、气、光高度一体化的产 品。
（2）金属成型类数控机床 金属成型类数控机床有数控冲床、数控压力机、数控折弯
机、数控弯管机等。 （3）数控特种加工机床
数控特种加工机床包括数控线切割机床、数控电火花加工 机床、数控火焰切割机、数控激光切割机床、专用组合机床等。
（4）数控综合加工机
这类数控机床是将多种类型机床功能集 于一身,其加工范围、对零件加工的适应性 更强。它包括车－铣、铣－车类综合加工机 ，甚至可以在零件的一次装夹中完成：车、 铣、局部淬火、磨削等加工工序，使加工工 序高度集中。是数控机床的一个发展方向。
图1-9 立式数控铣床图
图 1-10 卧式数控铣床
龙门式加工中心机床
加工中心机床加工的典型零件
加工中心（Machining Center）是适应省力、省时和节能
的时代要求而迅速发展起来的自动换刀数控机床。相对那些普
通数控机床更具有灵活性和适应性，并且效率更高，工艺能力
更强，自动化程度更高。图1-11 JCS-018A型加工中心,机床能
机床主体主要指用于完成各种切削加工的机械部分，包括 床身、立柱、主轴、进给机构等。
数控机床的特点
1． 适应性强 2． 加工精度高、质量稳定 3． 生产效率高、经济效益好 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 6. 有故障诊断和监控能力
但另一方面，数控机床在使用中也暴露出 一些问题，主要有：
图1-8 全功能数控车床HM-077外形和结构组成
1-主轴电机 2-主轴箱 3-排屑器 4-卡盘 5-防护罩 6-尾座 7-刀架 8-床鞍滑板 9-床身 10-操作面板
卧式数控车削中心
立式数控车床
立式数控车床加工零件
卧式数控车床加工零件
数控车床的进给系统与传统通用车床的进给系统在结构上
2. 增量坐标系 运动轨迹的终点坐标值相对于起点计量的坐标系称为增量坐
标系，其坐标原点是移动的。所用的编程指令称为增量指令。 增量坐标常用U、V、W代码表示。
1.5 数控机床的插补原理
所谓插补是指数据点密化的过程。在对数控系统输入有限
坐标点（例如起点、终点）的情况下，计算机根据线段的特征