第一章数控机床的产生和发展
数控机床概述
控制装置
对于数控机床的控制是由数控（ NC ）和程控（ PC ） 两组装置有机结合来实现的。数控装置是以数值 信息对机床进行控制，即，进行数值信息的读入、 存储、运算处理，产生表示移动量和速度的脉冲， 去控制伺服电动机。而程控装置则是按所定的动 作顺序，按着输入输出的条件使各机构动作，即： 由程序中的辅助功能 M 、刀具功能 T 等来控制主轴 的正反转，切削液的开、停，刀具交换等动作。
（三）进给机构 现在的进给机构均已采用了精密的滚珠丝杠，使丝 杠的旋转运动变为床身的直线运动。导轨的滑动面 采用了具有低摩擦、较高振动衰减特性的氟化物树 脂材料。为了保持机床精度，对机床的进给轴、滚 珠丝杠、滑动面及平衡链条等还必须进行润滑，现 在机床上广泛使用自动给油装置，对各部分进行定 时、定量的润滑。
由于它将钻、铣等多种机床的功能集一身，不但省 却了工件的反复搬动、安装、换刀等手续而且使加 工精度大为提高。从此，数控机床的一个新的种 类——加工中心（machining center）诞生了，并逐 步成了数控机床中的主力。 现在，数控技术已经应用在各种加工机床上，例如 数控车床、数控铣床、数控齿轮加工机床、数控电 火花、线切割、激光加工机床等等 数控机床已发展到不但具有刀具自动交换装置，而 且具有工件自动供给、装卸、刀具寿命检测、排屑 等各种附加装置，可以进行长时间的无人运转加工。 当今的数控机床已经在机械加工部门占有非常重 要的地位，是FMS( Flexible Manufacturing System )、 CIMS(ComputerIntegrated Manufacturing System )、 FA ( Factory Automation )的基本构成单位。
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。
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。
数控加工技术全套课件
第三节 数控机床的进给传动系统
一、进给传动系统作用
数控机床的进给传动系统负责接受数控系统发 出的脉冲指令，并经放大和转换后驱动机床运动执 行件实现预期的运动。
二、对进给传动系统的要求
为保证数控机床高的加工精度，要求其进给传 动系统有高的传动精度、高的灵敏度（响应速度 快）、工作稳定、有高的构件刚度及使用寿命、小 的摩擦及运动惯量，并能清除传动间隙。
五、减少辅助时间和改善操作性能
在数控机床的单件加工中，辅助 时间（非切屑时间）占有较大的比重。 要进一步提高机床的生产率，就必须 采取促使最大限度地压缩 辅助时间。 目前已经有很多数控机床采用了多主 轴、多刀架、以及带刀库的自动换刀 装臵等，以减少换刀时间。对于切屑 用量加大的数控机床，床身机构必须 有利于排屑。
3、由调速电机直接驱动的主传动
二、数控机床主轴部件
1、前后支撑采用不同轴承 此配臵形式使主轴的综合刚度大幅度提高，可以满足强 力切屑的要求，因此普遍应用于各类数控机床。 2、前轴承采用高精度双列向心推力球轴承 向心推力球轴承高速时性能良好。但是，它的承载能力 小，因而适用于高速、轻载和紧密的数控车床。 3、双列和单列圆锥滚子轴承 这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷，尤其能承 受较强的动载荷，安装与调整性能也好。但是，这种轴承限 制了主轴的最高转 速和精度，因此使用中等精度、低速与 重载的数控机床。
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四、提高机床的寿命和精度保持性
为了提高机床的寿命和精度保持性，在设计时应充分考 虑数控机场零部件的耐磨性，尤其是机床导轨、进给伺港机 主轴部件等影响进度的主要零件的耐磨性。在使用过程中， 应保证数控机床各部件润滑良好。
数控加工技术(第4版)第一章
1. 1 数控加工的基本概念
• 1949 年, 帕森斯公司在麻省理工学院 ( MIT) 伺服机构试验室的协助 下开始从事数控机床的研制工作, 经过三年时间的研究, 于 1952 年试 制成功世界第一台数控机床试验性样机。 这是一台采用脉冲乘法器 原理的直线插补三坐标连续控制铣床, 即数控机床的第一代。 1955 年, 美在美国进入迅速发展阶段, 市场上出现了商品化数控机床。 1958 年, 美国克耐·杜列克公司 ( Keaney Trecker) 在世界上首先研 制成功带自动换刀装置的数控机床, 称为 “ 加工中心” ( Machining Center, MC)。
• 数控技术 ( Numerical Control Technology) 是指采用数字控制的方 法对某一个工作过程实现自动控制的技术。 在机械加工过程中使用 数控机床时, 可将其运行过程数字化, 这些数字信息包含了机床刀具的 运动轨迹、 运行速度及其他工艺参数等, 而这些数据可以根据要求很 方便地实现编辑修改, 满足了柔性化的要求。 它所控制的通常是位移、 角度、 速度等机械量或与机械能量流向有关的开关量。 数控的产生 依赖于数据载体及二进制形式数据运算的出现, 数控技术的发展与计 算机技术的发展是紧密相连的。
• 数控系统 ( Numerical Control System) 是实现数控技术相关功能 的软、 硬件模块的有机集成系统。 相对于模拟控制而言, 数字控制 系统中的控制信息是数字量, 模拟控制系统中的控制信息是模拟量, 数 字控制系统是数控技术的载体。
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1. 1 数控加工的基本概念
• 数控技术的发展过程见表 1 - 1。
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1. 1 数控加工的基本概念
机床数控技术 第五版 第一章 数控技术概论
1.3 数控机床的分类
第1章 数控技术概论
3.半闭环数控机床
1.3 数控机床的分类
第1章 数控技术概论
1.3 数控机床的分类
1.3.4 按功能水平分类
按数控系统功能水平的不同 , 数控机床可分为低 、 中 、 高三档 , 这种 分类方式在我国被广泛使用 。 低 、 中 、 高档的界线是相对的 , 不同时期的 划分标准有所不同 。 就目前的发展水平来看 , 可以根据表 1-2 所列举的功能 指标进行数控系统档次的区分 。 其中 , 中 、 高档一般称为全功能型数控或 标准型数控 。 在我国还有经济型数控的提法 , 经济型数控属于低档数控 ,是 由单片机和步进电动机组成的简易数控系统 , 或者是其他功能简单 、 价格较 低廉的数控系统 。 经济型数控系统主要用于车床 、 线切割机床以及由用户 自行改造的旧机床等 。
数控机床是指装备了计算机数控系统的机床 , 简称 CNC 机床 。
第1章 数控技术概论
1.2 数控机床的组成
3.数控技术(Numerical Control Technology)
数控技术是指用数字化信息对某一对象进行控制的技术 , 被控制对象可以是位移 、 转角 、 速度等机械量 , 也可以是温度 、 压力 、 流量 、 颜色等物理量 , 这些量的量值不仅可以测量 ,而 且可以经 A/D 或 D/A 转换 , 用数字信号来表达或控制 。 数控技术是近代发展起来的一种自动控 制技术 , 是机械加工现代化的重要基础与关键技术 。
早期的计算机运算速度低 , 不能适应数控机床实时控制的要求 , 人们只好 用与门 、 或门 、非门等数字逻辑电路 “ 搭 ” 成一台专用计算机作为数控系 统 , 这就是硬件连接数控 , 简称数控(NC)。 随着电子元器件的发展 , 硬件连接 数控阶段经历了三代 :
数控机床的产生与发展过程
数控机床的产生与发展过程数控机床是一种可以通过计算机程序来控制加工工具进行加工的机床。
它的出现是近现代制造业技术进步的结果，也是市场需求和科学技术发展的必然产物。
数控机床的产生可以追溯到20世纪50年代初期，当时美国军方需要开发出一种可以高效、精准地制造枪管的机床。
由于其需要的枪管结构和精度要求非常高，传统机床无法满足要求。
于是，美国北美航空公司（North American Aviation）开始研究利用电子自动化技术来开发数控机床。
1952年，北美航空公司成功研制出一台数控车床，随后1954年研制出了一台数控铣床，这标志着数控机床的诞生。
之后，数控机床开始在军事领域得到广泛应用，大大提高了武器装备的制造能力和精度。
随着计算机技术的逐渐普及和发展，数控机床也得到了迅速的发展，在民用领域得到了广泛的应用。
1960年，美国麦克米兰公司引进了一台大型数控切削车床，并在航空、汽车、机床等工业中得到广泛应用。
1965年，在苏联举行的第二届世界机床展览会上，中国展示了第一台数控机床，标志着中国数控机床的发展起步。
到了20世纪70年代，数控机床的产业化进程逐渐加快。
欧美日等发达国家纷纷推出相关政策，加大对数控技术的投资和研究。
同时，机床制造企业也开始纷纷涉足数控机床制造领域，并建立了各种数控加工中心和加工装备。
数控机床开始拓展应用领域，不仅仅用于金属加工，还用于玻璃、陶瓷、木材等多种材料的加工，这大大提高了工业化生产的效率和质量。
进入21世纪，数控机床的发展在技术和应用领域都得到了新的进展。
随着信息技术和先进制造技术的不断融合，数控机床的智能化水平大大提高，加工能力、加工速度等方面也得到了大幅提升。
同时，数控技术在汽车、航空航天、电子、医疗等行业中得到更广泛的应用，对工业生产中的各个环节起到了重要的推动作用。
总之，数控机床的产生和发展是多样因素相互作用的结果，它推动了现代制造业的快速发展和升级换代，不断地推着人类社会向更加先进的生产方式迈进。
机床数控技术教学课件：数控机床教案
《数控机床》教案总学时：36学时第一章数控机床概述（2学时）课题第1章数控机床概述教学学时2学时§ 1-1数控机床的产生和发展§ 1-2数控机床的工作原理及组成教学时数1学时【教学目标】1、了解数控机床的产生及发展过程2、掌握数控机床的组成及各部分功能3、掌握数控机床的工作原理4、掌握数控机床的特点及适用场合5、掌握按运动方式、控制方式分类的情况6、掌握数控技术的发展趋势7、了解数控机床按工艺用途、数控系统功能水平及联动轴数的分类【重点、难点】重点：1、数控、数控机床的概念2、数控装置、伺服系统、位置检测反馈装置的作用3、数控机床的工作原理及组成4、点位、直线、轮廓控制数控机床的特点5、开环、闭环、半闭环控制数控机床的特点①有无检测之件②检测之件安装位置6、“柔性”概念及FMC、FMS、CIMS的含义【教具、参考书】1.多媒体教学2.朱晓春《数控技术》，机械工业出版社3.王爱玲《现代数控机床》，机械工业出版社【时间分配】1、数控机床的产生和发展（30分钟）2、特点及适用场合（20分钟）3、数控机床分类（30分钟）4、发展趋势（15分钟）5、小结布置作业（5分钟）§ 1-3数控机床分类§ 1-4数控技术发展趋势教学时数1学时【教学过程】第一章数控机床概述§ 1-1数控机床的产生和发展1）开环控制系统这种控制系统采用步进电机，无位置测量元件，输入数据经过数控系统运算，输出指令脉冲控制步进电机工作，如图1T所示，这种控制方式对执行机构不检测，无反馈控制信号，因此称之为开环控制系统。
开环控制系统的设备成本低，调试方便，操作简单，但控制精度低，工作速度受到步进电机的限制。
图1-1开环控制系统2）闭环控制系统这种控制系统绝大多数采用伺服电机，有位置测量元件和位置比较电路。
如图1-2所示，测量元件安装在工作台上，测出工作台的实际位移值反馈给数控装置。
位置比较电路将测量元件反馈的工作台实际位移值与指令的位移值相比较，用比较的误差值控制伺服电机工作，直至到达实际位置，误差值消除，此称之为闭环控制。
数控技术应用基础课件第1章
第1章 绪论
1.3 数控机床的特点及应用
1.3.1 数控机床的加工特点 1.3.2 数控机床的使用特点
1.1数控机床的组成及工作原理
1.1.1 数控机床的产生
1952年 ， 美国帕森斯公司 （ Parsons） 年 美国帕森斯公司（ ） 和麻省理工学院（ 和麻省理工学院（MIT）合作，研制成 ）合作， 功了世界上第一台以数字计算机为基础 的数字控制（ 的数字控制 （ Numerical control， 简 ， 坐标直线插补铣床。 称NC）3坐标直线插补铣床。 ） 坐标直线插补铣床
绪论
第1章 绪论
1.1 数控机床的组成及工作原理
1.1.1 数控机床的产生 1.1.2 计算机数控的概念与发展 1.1.3 数控机床的组成及工作原理
第1章 绪论
1.2 数控机床的分类
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 按工艺用途分类 按运动方式分类 按控制方式分类 按数控机床的功能水平分类
1.1数控机床的组成及工作原理
1.1.2 计算机数控的概念与发展
2．计算机数控的发展 计算机数控的发展 从第一台数控机床问世至今的40多年中，随 着微电子技术的不断发展，数控装置也在不 断地更新换代，先后经历了电子管（1952 年）、晶体管（1959年）、小规模集成电路 （1965年）、大规模集成电路及小型计算机 （1970年）和微处理机或微型计算机（1974 年）等五代数控系统。
金属切削类数控机床 金属成型类数控机床 特种加工机床 其它类型数控机床
1.2 数控机床的分类
1.2.2 按运动方式分类
(1)
点位控制数控机床
点位控制方式就是刀具与 点位控制方式就是刀具与 工件相对运动时， 工件相对运动时，只控制 从一点运动到另一点的准 确性， 确性，而不考虑两点之间 的运动路径和方向。 的运动路径和方向。如图
习题册参考答案-《数控加工工艺学(第四版)习题册》-A02-3703
0.2 0.3
＝
36.8
0 0.1
2．解：由于最后一道工序的公差按零件图纸标注，所以：
L3＝
30
0 0.12
L2＝15
0.11 0
L1 是以工件左端面为定位基准测量的，所以满足下列尺寸链
L4
为封闭环，L2＝15
0.11 0
Hale Waihona Puke ，L3＝300 0.12
，L4＝
5
0.18 0.18
解封闭环得
基本尺寸为：
L1＝30－15－5＝10 ESL1＝－0.12－0.11＋0.18＝－0.05 EIL1＝0－0－0.18＝－0.18
第四节 数控系统的插补原理 一、填空题 1.插补 2.软件 3.硬件 4.数据采样 5.偏差判别 坐标进给 偏差计算 终点判断 6.正 负 正 负 7.新点偏差计算 8.阶梯折线 一 二、判断题 1．× 2．√ 3.√ 4.× 5.× 6.√ 7.× 8.× 三、选择题 1.C 2.B 3.C 4.A 5.A 6.B 7.B 8.A 9.B 10.C 四、计算题 答案：略。
1
四、简答题 答案：略。
第三节 数控机床的分类 一、填空题 1.点位 直线 轮廓 2.坐标轴 3.三 4.两 5.开环 闭环 6.全闭环 半 闭环 7.单工种 8.加工中心 9.立式 卧式 10.数控坐标镗床 二、判断题 1．× 2．× 3.× 4.× 5.√ 6.√ 7.× 8． × 9.× 10.× 11. ×12.× 三、选择题 1.C 2.C 3.C 4.C 5.C 6.D 7.C 8.C 9.D 10.D 11.D 12.B 13.C 14.D 15.B 16.A 17.C 18.D 四、简答题 答案：略。
A1＝
数控机床的产生与发展过程
数控机床的产生与发展过程第一章数控机床概述数控技术是综合应用运算机、自动操纵、自动检测及周密机械等高新技术的产物，它已开始在各个领域普及，同时它所带来的庞大效益已引起了世界各国科技与工业届的普遍重视。
20世纪40年代以来，汽车、飞机和导弹制造工业进展迅速，原先的加工设备已无法承担加工航空工业需要的复杂型面零件。
数控技术是为了解决复杂型面零件加工的自动化而产生的。
1948年，美国帕森斯〔Parsons〕公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板的机床时，第一提出了应用电子运算机操纵机床加工样板曲线的设想。
后来与美国空军签订合同，帕森斯〔Parsons〕公司与麻省理工学院〔MIT〕伺服机构研究所合作进行研制成功。
1952年试制成功第一台三坐标立式数控铣床。
后来，又通过改进并开展自动编程技术的研究，于1955年进入实验时期，这对加工复杂曲面和促进美国飞机制造业的进展起了重要作用。
1958年我国开始研制数控机床，1975年研制出第一台加工中心。
目前，在数控技术领域，我国同先进国家之间还存在不小的差距，但这种差距正在缩小。
数控技术的应用也从机床操纵拓展到其他操纵设备，如数控电火花线切割机床、数控测量机和工业机器人等。
1.1数控机床的产生与进展科学技术和社会生产的不断进展，对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。
机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。
单件、小批生产占机械加工的80%左右，一种适合于产品更新换代快、品种多、质量和生产率高、成本低的自动化生产设备的应用已迫在眉睫。
而数控机床那么能适应这种要求，满足目前生产需求。
1.1.1数控机床的产生与进展过程1946年产生了世界上第一台电子运算机，它为人类进入信息社会奠定了基础。
1952年，运算机技术应用到机床上，在美国产生了第一台数控机床。
从此，传统机床产生了质的变化。
近半个世纪以来，数控机床经历了两大时期和六代的进展。
1.数控〔NC〕时期〔1952年-1970年〕早期运算机的运算速度底,这对当时的科学运算和数据处理阻碍还不大,但不能适应机床的实施操纵要求.人们不得不采纳数字逻辑电路制成一台机床专用运算机作为数控系统,这被称为硬件连接数控(HARD-WIRED NC),简称为数控(NC) 。
第一章 数控机床概述
第一章数控机床概述第一节数控机床简介一、数控机床的产生1、产生的原因a、机床向自动化、专门化的方向发展，但是生产品种有限、样机的生产仍在用手工或普通机床上制造、特别是一些由曲线、曲面组成的复杂零件，仍只能借助划线和样板用手工方法来加工。
b、航空、航天技术发展、精度要求高，难加工材料（如合金），形状复杂。
2、数控机床的出现：从1949年开始研究，到1952年开发的数控铣床（MIT直线插补）。
3、结论、数控的出现：主要是为了解决那些批量不大，精度要求高，形状复杂的零件自动化生产而产生的。
二、数控机床的特点1、特点：适应性强、加工精度高、加工生产率高、良好的经济效益。
2、适用范围a、用通用机床加工时，要求设计制造复杂的专用夹具或需很长调整时间的零件。
b、小批量生产（100件以下）的零件。
c、轮廓形状复杂，加工精度要求高或必须用数字方法决定的复杂曲线、曲面零件。
d、要求精密复制的零件。
e、预备多次改型设计的零件。
f、铝、镗、铰、锟、攻丝及铣削工序联合进行的零件，如箱体零件。
g、价值高的零件，如飞机大梁等零件。
第二节数控机床的控制原理和组成一、数控机床的控制原理1、数控：它是一种系统，它能译解一套以某种符号形式预先记录的指令，使所控制的机床执行这些指令，然后监控执行的结果，以保持要求的精度和功能。
2、数控机床：（把机床的各种操作，操作要求和控制的尺寸都用数字的形式表示出来，把这些数字通过信息载体，通过计算机的运算，发出各种指令）用数字信息进行控制的机床。
二、数控机床的组成1、输入：数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。
2、数控装置：硬件：数控装置软件：数控装置系统软件：包括管理软件和控制软件所组成，管理软件系指零件加工程序的输入、输出、系统的显示功能和诊断，控制软件则包括译码处理、刀具补偿、插补运算、位置控制和速度控制。
3、伺服驱动系统：包括伺服控制线路、功率放大线路和伺服电机等执行装置，它接收计算机数控装置发来的各种动作命令，驱动受控设备运动。
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。
数控机床的工作原理及基本组成
1.2 数控机床的工作原理及基本组成
刀具位移数据，再按照编程的有关规定编写加工程序，然后 制作信息载体的加工信息输入到数控装置，在数控装置内部 的控制软件支持下，经过处理计算后，发出相应的指令，通 过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，完成对零件的切削加 工。
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1.2 数控机床的工作原理及基本组成
伺服系统是数控系统的执行部件，它包括电动机、速度控制 单元、测量反馈单元、位置控制等部分。伺服系统将数控系 统发来的各种运动指令，转换成机床移动部件的运动，由于 伺服系统直接决定刀具和工件的相对位置，所以伺服系统的 性能是决定数控机床加工精度和生产率的主要因素之一。目 前许多数控机床使用了全数字伺服驱动的直线电动机，这种 电动机刚性好，可高速转动。
1.1.2 数控技术发展的几个主要阶段
数控机床发展到今天，完全依赖于数控系统的发展。自 1952年美国研制出第一台数控铣床起，数控系统经历了两 个阶段共六代的发展。下一页 返回来自1.1 数控技术的发展
1. 数控阶段(1952-1970年) 早期计算机的运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理
第1章 数控技术概论
1.1 数控技术的发展 1.2 数控机床的工作原理及基本组成 1.3 数控机床的分类 1.4 数控机床的特点和应用范围 1.5 典型数控系统简介
1.1 数控技术的发展
1.1.1 数控机床的产生
数控是数字控制(NC，Numerical Control)的简称，是 用数字化信号对机床的运动及加工过程进行控制的自动控制 技术。采用数字控制的机床或装备了数控系统的机床，称为 数控机床，它把机床的加工程序和运动变量(如坐标方向、位 移量、轴的转向和转速等)，以数字形式预先记录在控制介质 上，通过数控装置自动地控制机床运动，同时具有自动换刀、 自动测量、自动润滑及冷却等功能。
第一章概述数控机床结构与维护-韩鸿鸾李书伟
f)可倾转台
h)多轴转台
图1—24 台上台结构
数控机床结构与维护
（3）主轴摆头
卧式加工中心中，为了扩充其工艺功能，常使用双重主轴摆头，如图
1—25(主轴及其回转均为零链传动)所示，两个回转轴为C和B。
（4）重心驱动
对于龙门式机床，横梁和龙门架用两根滚珠丝杠驱动， 形成虚拟重心驱动。如图1-26a所示，Z1和Z2：形成横梁 的垂直运动重心驱动，X1和X2形成龙门架的重心驱动。
（1）一般数控机床
最普通的数控机床有钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿轮加工机床。
图a）立式数控车床
b）卧式数控车床
c）立式数控铣床
d）卧式数控铣床
图1-4 常见数控机床
数控机床结构与维护
（2）数控加工中心 1）按加工范围分类 车削加工中心、钻削加工中心、镗铣加工中心、磨削加工中心、 电火花加工中心等。
第二节
数控机床的组成与工作原理
【学习目标】
掌握数控机床的组成
了解数控的工作原理
数控机床结构与维护
【学习内容】
一、数控机床的组成
计算机数控系统 机床 I/O 电路和装置 操作装置 机 床
PLC
计算机
主轴伺服单元
主轴驱动装置
主运动机构 进给控制机构
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
辅助控制机构
名称 表1—1 常见的加工中心 图样 说明
车削加工中心
钻削加工中心
数控机床结构与维护
名称
图样
说明
磨削加工中心
五轴螺纹磨削加工中 心
车铣复合加工中心
德马吉公司
数控机床结构与维护
名称
图样
说明
车铣复合加工中心
数控技术和数控机床在实际生产中的应用
数控技术和数控机床在实际⽣产中的应⽤数控技术和数控机床在实际⽣产中的应⽤.txt求⽽不得，舍⽽不能，得⽽不惜，这是⼈最⼤的悲哀。
付出真⼼才能得到真⼼，却也可能伤得彻底。
保持距离也就能保护⾃⼰，却也注定永远寂寞。
数控技术和数控机床在实际⽣产中的应⽤数控机加⼯实例前⾔：第⼀节：数控机床的产⽣和发展1949 年，美国帕森斯公司（Parsons）和⿇省理⼯学院（MIT）开始合作，并于 1952 年 3 ⽉研制成功了世界上第⼀台数控机床，它是⼀台三坐标数控铣床，⽤于加⼯直升飞机叶⽚轮廓检查⽤样板。
1955 年，该类机床进⼊实⽤化阶段，在复杂曲⾯的加⼯中发挥了重要作⽤。
1958 年，我国开始研制数控车床，并在研制与推⼴使⽤数控机床⽅便取得了⼀定成绩。
近年来，由于引进了国外的数控系统与伺服系统的制造技术，是我国的数控机床在品种、数量和质量⽅⾯得到了迅速发展。
⽬前，我国已有⼏⼗家机床⼚能过⽣产不同种类的数控机床和加⼯中⼼。
在数控技术领域中，我国和先进的⼯业国家之间还存在着不⼩差距，但这种差距正在缩⼩。
数字控制机床（Numerical Control Machine Tool,简称 NC 机床）的产⽣较好的解决了复杂、精密、⼩批多变零件的加⼯问题，满⾜了科学技术与社会⽣产⽇益发展的需要。
机床与普通机床、 NC ⾃动与半⾃动化机床相⽐具有突出的优点。
它不仅提⾼了加⼯精度和⽣产效率，同时也减轻了劳动强度，改善了劳动条件，更重要的是有利于⽣产管理和产品的更新改型。
计算机数字控制机床（Computer Numerical Control Machine Tool,简称 CNC 机床），也称现代数控机床，是 20 世纪 70 年代发展起来的⼀种新颖的数字控制系统。
它是实现柔性⾃动化的关键设备和柔性⾃动⽣产线的基本单元。
现代数控机床是综合应⽤了计算机⾃动控制、电⽓传动、精密测量、精密机械制造等技术的最新成果⽽发展起来的，它采⽤微处理器作为机床的数控装置，通过编制各种系统软件来实现不同的控制功能和加⼯功能。
第一章数控机床的产生和发展.pptx
程序载体
输入装置
CNC装置
伺服系统
机床本体
位置反馈信号 辅助动作信号
1、程序载体
程序—包括加工零件所需的全部信息和刀具相对工件 的位移信息。
载体—穿孔纸带、磁带、磁盘（软盘、硬盘、内存RAM） 2、输入装置
作用：将程序载体内有关加工的信息读入CNC装置 穿孔纸带—光电阅读机 磁带—录放机 磁盘—驱动器和驱动卡 MDI—手动输入
集成电路 特点：很高柔性
五、按加工方式分类
1、金属切削类数控机床
1）数控车床（NC Lathe）。 2）数控铣床（NC Milling Machine）。 3）加工中心（Machine Center）。 4）数控钻床（NC Drilling Machine）。 5）数控镗床（NC Boring Machine）。 6）数控齿轮加工机床（NC Gear Holling Machine）。 7）数控平面磨床（ NC Surface Grinding Machine）。
❖角位移检测元件：旋转变压器、脉冲编码器、圆光栅等
精度低于闭环系统
系统调试较容易，稳定性也较好
齿轮箱
工作台
指令脉冲
数控装置
位置比较 电路
速度控制 电路
测量装置
伺服 电动机
测速元件
检测元件
四、按所用数控装置类型分类
1、硬件式数控机床（NC机床） 组成：晶体管和集成电路 特点：通用性、灵活性差，制造周期长、成本高 2、软件式数控机床（CNC机床） 组成：采用小型或微型计算机，加上通用或专用大规模
3、CNC装置
作用：接收输入装置输入的加工信息，完成数值
计算、逻辑判断、输入输出控制等功能。 电动机
4、伺服系统 速度控制单元 测量反馈单元
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二、数控机床的产生和发展
1、产生 机械产品的自身要求 ❖单件、多品种小批量零件约占80%以上
2、发展
1952年 美国Parsons公司和 MIT
三坐标数控立铣床
1955年 数控机床进入实用化阶段-复杂曲面加工 数控系统采用电子管元件-电子管时代
1959年 采用晶体管和印制板电路-第二代数控系统 1965年 出现小规模集成电路-第三代数控系统 1970年 出现小型计算机代替专用硬接线装置
-第四代数控系统（CNC系统） 1974年 以微处理为核心的数控系统
-第五代数控系统（MNC系统）
3、我国
1958年 起步 20世纪60年代末70年代初
—研制出一些晶体管式数控系统 20世纪80年代初 1985年 进入实用阶段 1986—1990年 数控机床大发展时期 1991年 300多种
原中捷友谊厂生产中国第一台数控机床
Z Y
录像
X
2、直线控制数控机床
特点：控制两相关点的位置，还要控制两相关点之间 的移动速度和路线
❖路线由与各个轴线平行的直线段组成 使用于简易数控车、数控镗铣床、数控加工中心
3、轮廓控制数控机床
特点：数控装置能够同时对两个或两个以上的坐标 轴进行连续控制
❖加工复杂形状零件 使用于数控车床、数控铣床、数控磨床
第一章 数控机床概述
❖数控机床的产生和发展 ❖数控机床的工作原理和组成 ❖数控机床的分类 ❖数控机床的特点
§1-1数控机床的产生和发展
一、概念 数控机床：采用数字化信号对机床的运动及加工过程 进行控制的机床，称为数控机床。 计算机数控（CNC）：采用存储程序的专用计算机来 实现部分或全部基本数控功能，则称为计算机数控。 加工中心（MC）：具有刀库、自动换刀装置并能对工 件进行多工序加工的数控机床。
§1-3数控机床的分类
一、按加工工艺方法分类
1、普通数控机床 与普通机床的区别：加工复杂形状的零件 2、数控加工中心 数控加工中心：带有刀库和自动换刀装置的数控机床。 与一般数控机床的区别： 减少机床台数，便于管理。 ❖减少定位误差 工序集中，减少辅助时间，提高生产率 减少专用工夹具数量
3、多坐标数控机床
程序载体
输入装置
CNC装置
伺服系统
机床本体
位置反馈信号 辅助动作信号
1、程序载体
程序—包括加工零件所需的全部信息和刀具相对工件 的位移信息。
载体—穿孔纸带、磁带、磁盘（软盘、硬盘、内存RAM） 2、输入装置
作用：将程序载体内有关加工的信息读入CNC装置 穿孔纸带—光电阅读机 磁带—录放机 磁盘—驱动器和驱动卡 MDI—手动输入
❖检测工作台直线位移（检测元件：感应同步器、光栅）
驱动元件：宽调速直流或交流伺服电机
加工精度高，但结构复杂，造价高，调试维修困难
适用于精度要求高的大型和精密机床
检测元件
齿轮箱Biblioteka 工作台指令脉冲数控装置
位置比较 电路
速度控制 电路
伺服 电动机
测量装置
测速元件
3、半闭环数控机床
特点：检测丝杠或电动机轴旋转角位移
特点：数控装置控制的轴数较多，机床结构也比 较复杂。
4、计算机群控（DNC）
读带机
通用计算机
接口装置
数控装置1
机床1
存储装置 CRT显示及打印机
数控装置2
机床2
数控装置m 机床m
五 轴 数 控 铣 床
二、按控制运动方式分类
1、点位控制数控机床 特点：数控装置只能控制点与点的精确定位
❖两相关位置之间的移动是先快后慢 使用于钻床、冲床、坐标镗床
3、CNC装置
作用：接收输入装置输入的加工信息，完成数值
计算、逻辑判断、输入输出控制等功能。 电动机
4、伺服系统 速度控制单元 测量反馈单元
位置控制单元 作用：将数控装置发来的各种动作指令，转化成
机床移动部件的运动。 5、位置反馈系统
6、机床本体
主运动系统 进给运动系统 辅助部分（液压、气动、冷却、润滑）
机械方面：提高切削速度和减少辅助时间 数控系统：CPU
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5、复合化
工序复合化
功能复合化
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6、制造系统自动化
FMC：柔性制造单元 FMS：柔性制造系统
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虚拟轴机床 1—工作台 2—工件 3—刀具 4—主轴箱 5—导杆 6—立柱
§1-2数控机床的工作原理及组成
一、数控机床的工作原理 数控机床零件加工的步骤： 1、分析零件图，确定加工方案，用规定代码编程 2、输入数控装置 3、数控装置对程序进行译码、运算，向机床各伺服机构和辅 助控制装置发信号—驱动—执引—加工零件 二、数控机床的组成
❖角位移检测元件：旋转变压器、脉冲编码器、圆光栅等
精度低于闭环系统
系统调试较容易，稳定性也较好
齿轮箱
工作台
指令脉冲
数控装置
位置比较 电路
速度控制 电路
测量装置
伺服 电动机
测速元件
检测元件
四、按所用数控装置类型分类
1、硬件式数控机床（NC机床） 组成：晶体管和集成电路 特点：通用性、灵活性差，制造周期长、成本高 2、软件式数控机床（CNC机床） 组成：采用小型或微型计算机，加上通用或专用大规模
三、数控机床的发展趋势
1、高可靠性 提高元器件和系统的可靠性 ❖采用抗干扰技术，提高数控系统对环境的适应能力 使数控系统模块化、通用化和标准化 提高自诊断及保护功能 2、高柔性化 柔性：指机床适应加工对象变化的能力 3、高精度化 利用数控系统的补偿功能
❖采用高分辨率，高响应性的绝对位置传感技术 提高数控机床机械本体中基础大件的结构刚性和 热稳定性 4、高速度化
集成电路 特点：很高柔性
五、按加工方式分类
1、金属切削类数控机床
1）数控车床（NC Lathe）。 2）数控铣床（NC Milling Machine）。 3）加工中心（Machine Center）。 4）数控钻床（NC Drilling Machine）。 5）数控镗床（NC Boring Machine）。 6）数控齿轮加工机床（NC Gear Holling Machine）。 7）数控平面磨床（ NC Surface Grinding Machine）。
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三、按伺服系统的不同分类
1、开环数控机床
特点：没有位置检测反馈和校正控制装置
❖数控装置发出信号的流程是单向的
速度和加工精度低，其精度取决于伺服系统
的性能
成本低，适用于中、小型数控机床
齿轮箱
工作台
指令脉冲 数控装置 驱动电路
步进电动机
= t 360ºi
2、闭环数控机床
特点：e=0，工作台停止