数控机床组成及数字控制原理
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
数控机床各个组成部分的工作原理及结构
数控机床各个组成部分的工作原理及结构第一节输入装置输入装置是整个数控系统的初始工作机构,它将准确可靠的接收信息介质上所记录的“工程语言"、运算及操作指令等原始数据，转为数控装置能处理的信息，并同时输送给数控装置。
输入信息的方式分手动输入和自动输入。
手动输入简单、方便但输入速度慢容易出错。
现代数控机床普遍采用自动输入,其输入形式有光电阅读机、磁带阅读机及磁盘驱动器以及无带自动输入方式.其它输入方式：1。
无带自动输入方式在高档数控机床上，设置有自动编程系统和动态模拟显示器(CRT).将这些设备通过计算机接口与机床的数控系统相连接，自动编程所编制的加工程序即可直接在机床上调用,无需经制控制介质后再另行输入。
2。
触针接触式阅读机输入方式又称为程控机头或电报机头,结构简单，阅读速度较慢,但输入可靠、价格低廉故在部分线切割机床加工中仍在用。
3。
磁带、磁盘输入方式磁带输入方式进行信息输入，其信息介质为“录音"磁带,只不过录制的不是声音，而是各种数据。
加工程序等数据信息一方面由微机内的磁盘驱动器“写入”磁盘上进行储存，另外也由磁盘驱动器进行阅读并通过微机接口输入到机床数控装置中去。
第二节数控装置数控装置是数控机床的核心,数控机床几乎所有的控制功能（进给坐标位置与速度，主轴、刀具、冷却及机床强电等多种辅助功能）都由它控制实现。
因此数控装置的发展，在很大程度上代表了数控机床的发展方向。
数控装置的作用是接收加工程序等送来的各种信息，并经处理分配后，向驱动机构发出执行的命令,在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，经处理后,发出新的命令。
一、数控装置的组成1、数字控制的信息1)几何信息——是指通过被加工零件的图样所获得的几何轮廓的信息。
这些信息由数控装置处理后，变为控制各进给轴的指令脉冲,最终形成刀具的移动轨迹。
几何信息的指令，由准备功能G具体规定。
2）工艺信息———通过工艺处理后所获得的各种信息。
数控机床的组成及基本工作原理
数控机床的组成及基本工作原理数控机床是一种利用数字编程控制工作的机床。
它由三个基本部分组成：机械系统、传动系统和控制系统。
下面将详细介绍数控机床的组成和基本工作原理。
一、机械系统机械系统是数控机床的基础，它由床身、主轴箱、伺服系统等组成。
1.床身：床身是数控机床的基础，主要承载着机床其他部件。
床身通常由铸铁或钢板焊接而成，具有较高的强度和刚性，以保证机床的稳定性。
2.主轴箱：主轴箱包含了主轴系统和进给系统，主轴通过驱动系统将切削工具与工件连接，实现切削加工。
进给系统控制工件在X、Y、Z三个方向上的运动，使切削工具能沿指定路线精确地切削工件。
3.伺服系统：伺服系统负责控制切削工具和工件的相对运动。
它由伺服电机、伺服控制系统、逆变器和编码器等组成。
伺服电机通过接受数控系统发送的控制信号，精确控制机床的位置和速度，从而实现精确的切削加工。
二、传动系统传动系统负责传递电能和运动，将数控机床的控制信号传递给各个运动部件。
主要由电源、变频器、伺服电机、传感器等组成。
1.电源：电源为数控机床提供所需的电能。
通常使用三相交流电源。
2.变频器：变频器将交流电源转换为直流电源，以满足数控机床的要求。
3.伺服电机：伺服电机是数控机床的关键部件，它负责实现机床的精准运动。
伺服电机通常由电动机、编码器和速度控制器组成。
4.传感器：传感器用于检测机床各个部件的状态，将检测到的信号转换为电信号，反馈给数控系统。
三、控制系统控制系统是数控机床的大脑，它由数控装置、软件系统、输入输出设备等组成。
1.数控装置：数控装置是数控机床的核心，主要负责数控程序的编写和生成。
它接收操作员输入的加工参数和控制命令，经过处理之后发送给伺服系统。
3.输入输出设备：输入输出设备用于与数控装置进行交互。
常用的输入设备有键盘、鼠标和触摸屏；输出设备有显示器、打印机和数控机床本身。
基本工作原理：1.数控编程：操作员使用数控装置进行编程，编写出所需的加工程序。
数控机床的工作原理和组成结构
质
格式和代码编写出工件的加工程序，并存储在一种 载体上，如穿孔纸带、磁带、软磁盘等。
• 数控装置是数控机床的核心，其功能是接受输入的
加工信息，经过数控装置的系统软件和逻辑电路进
行译码、运算和逻辑处理，向伺服系统发出相应的
脉冲，并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程
数
序指令运动。
控
装
置
• 伺服系统是数控系统的一个重要组成部分，它将数控装置送来 的脉冲运动指令信息进行放大，它相当于手工操作人员的手，
• 6.生产准备工作复杂 • 由于整个加工过程采用程序控制，数控加工的前期准备工作
较为复杂，包含工艺确定、程序编制等。 • 7.投资大，维修困难 • 数控机床是一种高度自动化机床，必须配有数控装置或电子
计算机，机床加工精度因受切削用量大、连续加工发热多等 影响，使其设计要求比普通机床更加严格，制造要求更精密， 因此数控机床的制造成本比较高。此外，数控机床属于典 型的机电一体化产品，控制系统比较复杂、技术含量高，一 些元器件、部件精密度 较高，同时一些进口机床的技术开 发受到条件的限制，所以对数控机床的调试和维修比较困难。
驱动机床的移动部件（刀架或工作台）按规定的轨迹和速度移
伺
动或精确定位，加工出符合图样要求的工件。伺服系统由
服
伺服驱动电路、功率放大电路、伺服与机床上执行部件和机械传动部件
组成数控机床的进给系统。
• 每个作进给运动的执行部件，都配有一套伺服驱动
系统。
• 数控系统的控制对象，是实现加工零件的执行部
数控机床的组成和工作原理
数控机床的介绍
• 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序 控制系统的自动化机床。该控制系统能够处理具 有控制编码的程序，并将其译码，通过信息载体 输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种 控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状 和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好 地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加 工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床， 代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典 型的机电一体化产品。
《数控机床原理》课件
02
数控机床的工作原理
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
，控制机床各部分按规定的动作进行加工。
输标02入题
数控装置主要由输入输出装置、数控装置和主控制装 置组成。
01
03
数控装置根据输入的加工程序进行计算和处理，输出 脉冲信号给伺服系统。
数控机床的环保措施
01
02
03
减少噪音污染
优化机械部件的设计和装 配工艺，降低数控机床运 行时的噪音。
控制废气排放
采用低污染的液压和润滑 系统，减少废气的排放。
废弃物处理
建立废弃物分类处理系统 ，对油污、金属屑等废弃 物进行妥善处理，以减少 对环境的污染。
数控机床的能效管理与节能技术
能源监测与控制
确定加工工艺
根据图纸和加工要求，确定加 工的顺序、刀具、切削参数等
。
建立坐标系
根据工件和机床的实际情况， 建立合适的坐标系，以便描述 刀具的运动轨迹。
编写加工程序
根据加工工艺和坐标系，使用 数控编程语言编写加工程序。
程序调试和优化
在数控机床上对加工程序进行 试运行，检查程序的正确性和 加工效果，根据需要进行调整
通过能源监测系统实时监 测数控机床的能耗情况， 实现能源的有效控制和管 理。
高效传动系统
采用高效传动部件，如高 精度轴承和齿轮，降低机 械损失和能耗。
空调节能技术
合理利用数控机床内部的 空调系统，保持适宜的工 作温度，降低能耗。
感谢您的观看
THANKS
写加工程序；自动编程指利用 CAD/CAM软件，通过计算机辅
助计算和生成加工程序。
简述数控机床工作原理
简述数控机床工作原理
数控机床是一种利用数字信号控制工作过程的机床，它通过计算机程序来控制机床运动和加工过程。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 数字信号生成：通过输入控制指令，计算机生成相应的数字信号，用来控制机床的各个运动轴。
2. 运动控制：计算机将生成的数字信号发送给伺服系统，经过滤波和放大等处理后，控制伺服电机的转动。
伺服电机带动机床各个运动轴的运动，例如工作台的上下移动、主轴的旋转等。
3. 位置检测：在机床的各个运动轴上安装有位置传感器，用于实时检测运动轴的位置，并反馈给计算机。
计算机通过比较实际位置与期望位置之间的差别，可以调整控制信号，达到精确的位置控制。
4. 加工过程控制：计算机根据预先编写好的工艺程序，控制机床进行具体的加工操作。
例如，在铣床上，计算机发送合适的指令来控制铣刀的进给速度、切削深度、切削方向等参数，实现加工操作。
5. 刀具管理：数控机床通常配备自动换刀系统，计算机可以通过控制自动刀库，实现刀具的自动更换和选择。
这使得数控机床可以在不同的加工需求下，灵活选择合适的刀具。
总的来说，数控机床工作原理就是通过计算机的控制，利用数
字信号控制伺服系统，使得机床的各个运动轴按照预定的规律移动，从而实现精确的加工操作。
数控机床的组成与基本工作原理
1．2 数控机床的组成及基本工作原理一、数控机床组成数控机床由：程序、输人/输出装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统、机床本体组成。
1、程序的存储介质，又称程序载体1)穿孔纸带（过时、淘汰）；2)盒式磁带（过时、淘汰）；3)软盘、磁盘、U盘；4)通信。
2、输人/输出装置1)对于穿孔纸带，配用光电阅读机；（过时、淘汰）；2)对于盒式磁带，配用录放机；（过时、淘汰）；3)对于软磁盘，配用软盘驱动器和驱动卡；4)现代数控机床，还可以通过手动方式(MDI方式)；5)DNC网络通讯、RS232串口通讯。
3、CNC单元CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。
CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。
其它的还有主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号，冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。
准备功能：G00,G01,G02,G03,辅助功能：M03，M04刀具、进给速度、主轴：T，F，S4、伺服系统由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。
它的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。
对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。
每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。
如三轴联动的机床就有三套驱动系统。
脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。
常用的脉冲当量为0.001mm/脉冲。
5、位置反馈系统（检测反馈系统）伺服电动机的转角位移的反馈、数控机床执行机构(工作台)的位移反馈。
包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。
（作业：让同学们网上查找反馈元件，下节课用5分钟自述所查容）反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。
简述数控机床的加工原理
简述数控机床的加工原理
数控机床是根据数字信号控制的自动化加工设备，其加工原理主要包括以下几个方面：
1. 数控机床的控制系统：数控机床的控制系统由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理单元、输入输出设备、运动控制部分等，用于接收指令、处理数据、控制运动。
软件包括机床程序和工艺参数等，通过输入特定的代码和参数，确定加工路径和工艺要求。
2. 机床运动系统：数控机床的运动系统由主轴、进给轴和伺服系统组成，用于控制刀具和工件的运动。
主轴通过主轴驱动装置进行旋转，切削工具固定在主轴上，用于完成切削加工。
进给轴通过进给系统控制工件的相对移动，可以实现线性及旋转运动，以控制切削刀具的进给速度和位置。
3. 机床测量系统：数控机床的测量系统用于实时检测机床运动状态和工件尺寸，以保证加工质量。
常见的测量系统包括编码器、光栅尺、电容尺等，用于测量机床的位置、速度、角度等参数。
4. 加工过程控制：数控机床通过控制系统和测量系统实现对加工过程的监测和控制。
根据预设的工艺路径和参数，控制刀具的进给速度、切削深度、切削力等，以达到预期的加工效果。
总的来说，数控机床的加工原理是通过控制系统控制机床的运动和加工参数，实现对工件的精确切削加工。
通过数字化的控
制方式，可以提高加工精度和效率，扩大加工范围，提高生产自动化水平。
数控机床的组成及工作原理
2.2 数控机床的组成
程序 输入 数控 载体 装置 装置
伺服驱动 装置
主轴驱动 装置
辅助控制 装置
机床（进给运动、 主运动、
辅助操作）
检测 装置
数控系统组成及工作过程
1 程序及程序载体
根据加工工艺编制程序单，并存放在程序载体上，以便 输入到数控装置上。程序载体通常有穿孔纸带，磁盘（软 盘），U盘等。
(三) 数据处理 数据处理程序包括刀具补偿、速度计算以及辅助功能的
处理等。 (四) 插补
插补有直线插补、圆弧插补和抛物线插补等几种。插补 是对一条已知曲线在起点和终点之间的数据进行细化的过 程，即将一条曲线分解成许多条直线或圆弧所组成。CNC 数控系统是边插补边加工的。
（五） 伺服控制 将位置进给脉冲或进给速度指令，经变换放大后转化
2 直线控制系统 控制刀具或工作台按平行
于坐标轴的方向或按与两坐标 轴成45°夹角的方向作直线运 动，并对工件进行切削。 如：简易数控车床，数控铣床
等。
3 轮廓控制系统（连续切削控制系统） 对刀具与工件相对移动的轨迹进行连续控制，其核心
装置就是插补器， 能走任意斜线或圆弧，可以加工曲 面、凸轮、锥度等复杂形状的零件。
机床坐标轴的命名
确定机床坐标轴时，通常先确定Z轴，再确定X轴和Y轴 。 Z坐标
方位 标准规定：Z坐标平行主轴轴线。 若没有主轴(牛头刨床)或者有多个主轴，则选择 垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。 若主轴能摆动： 在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐 标平行时，则这个坐标便是Z坐标；
若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂 直于工件装夹面的方向为Z坐标。
具可在空间的任意方向上运动，作三维立体加工。
③ 四坐标联动系统：能同时控制四个坐标的运动，在X 、Y、Z三个坐标之外再加一个旋转坐标。
数控系统的组成及工作原理ppt课件
刀具半径补偿的建立：刀具由起刀点以进给速度接近工 件，刀具中心在法线方向与待加工工件偏离一刀具半径。 偏置方向由G41及G42确定。
刀具半径补偿的进行：一旦建立刀补，刀具始终偏离工 件轮廓一定距离，直到取消刀补为止。
刀具半径补偿的取消：刀具撤离工件，回到退刀点，取 消刀具半径补偿。退刀点应位于零件轮廓之外，可以与 起刀点相同，也可以不相同。
进给轴手动控制按钮，用于手动调整时移动各坐标轴。 主轴启停与主轴倍率选择按钮：用于主轴的启停与正、反
转以及主轴调速。自动加工启停按钮：用于自动加工过程 的启动于停止。 条件程序段选择开关：用于条件程序段是否执行。 倍率选择开关：用于选择进给速度的倍率及点动量。 另外还有一些状态指示等、报警装置等。
一．CNC数控系统基本构成
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
数控系统构成可以用下面的框图表示：
硬件系统
微机部分 外围设备部分 机床控制部分
CNC数控系统
系统软件 软件系统
应用软件
输入数据处理程序 插补运算程序 速度控制程序 管理程序 诊断程序
C刀具补偿原理图（1）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
C刀具补偿原理图（2）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
４．C刀具补偿原理（3）
数控系统的工作方式 C刀具补偿是在插补和控制的间隙进行刀补计算 的，通过设置多个缓存，采用流水作业的方式才 能提高计算速度，满足高速加工的需要。如图所 示。
数控机床应用与操作 电子教材 1-2 数控机床工作原理及组成
项目一数控机床概述任务2 数控机床工作原理及组成一、数控机床工作原理数控机床是采用了数控技术的机床，它用数字信号控制机床运动及其加工过程，具体来说，是将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控装置，经过译码、运算，发出指令，经伺服放大、伺服驱动和反馈，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。
二、数控机床的组成数控机床一般由输入/输出设备、数控装置(CNC)、可编程逻辑控制器（PLC，FANUC 称之为PMC）、伺服驱动装置、主轴控制单元、机床本体、检测反馈装置及辅助装置组成，如图1-2-1所示。
图1-2-1 数控机床的组成图1-2-2所示为典型的数控装置构成（FANUC 0i Mate-D）。
图1-2-2 FANUC 0i Mate-D数控装置1. 输入/输出设备输入/输出设备是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备。
图1-2-3所示为MDI键盘，用于手动编辑程序、输入参数等功能。
图1-2-4所示为彩色液晶显示器（LCD），为操作人员显示加工程序、坐标值以及报警信号等必要的信息。
图1-2-5所示为机床操作面板，用于直接控制机床的动作或加工过程。
此外还可以通过CF卡、RS232接口、以太网（如图1-2-6所示）传输程序及参数等数据。
图1-2-3 MDI键盘图1-2-4 LCD（液晶显示器）图1-2-5 机床操作面板图1-2-6 FANUC 0i Mate-F数控装置接口2. 数控系统（CNC）数控系统（如图1-2-7）是计算机数控系统的核心，它是由硬件和软件两部分组成的。
硬件主要包括微处理器（CPU）、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其他组成部分联系的接口等，软件包括管理软件和控制软件。
图1-2-7 FANUC 0i Mate-F数控系统接口CNC 系统的作用如下：它接收输入装置送来的信息，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。
数控车床的组成
数控车床的组成数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。
下面分别对各组成部分的基本工作原理进行概要说明。
加工程序载体数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。
零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅助运动等。
将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。
数控装置数控装置是数控机床的核心。
现代数控装置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（Software NC）。
CNC系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。
因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。
而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。
1）输入装置：将数控指令输入给数控装置，根据程序载体的不同，相应有不同的输入装置。
主要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC（直接数控）输入，现仍有不少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。
（1）纸带输入方式。
可用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动，也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程序控制机床运动。
（2）MDI手动数据输入方式。
操作者可利用操作面板上的键盘输入加工程序的指令，它适用于比较短的程序。
在控制装置编辑状态（EDIT）下，用软件输入加工程序，并存入控制装置的存储器中，这种输入方法可重复使用程序。
一般手工编程均采用这种方法。
在具有会话编程功能的数控装置上，可按照显示器上提示的问题，选择不同的菜单，用人机对话的方法，输入有关的尺寸数字，就可自动生成加工程序。
数控加工中心
数控加工中心数控加工中心(Numerical Control Machining Center)是用于制造金属和非金属零部件的高精度机床。
数控加工中心可以在单个机床上进行多种操作，如铣削、钻孔、镗孔、切削和雕刻等操作。
数控加工中心是自动化程度最高的机床之一，具有精度高、效率高的优点。
本文将介绍数字控制加工中心的构造、工作原理和应用领域。
一、数控加工中心结构及组成部件数控加工中心的构造包括机床、数控装置、电器装置、自动切削刀具等部分。
数控加工中心的整体结构分为立式、卧式和龙门式三种构型，其中最常用的是立式数控加工中心。
数控加工中心的主要组成部件包括工作台、主轴、刀库、切削进给装置和数控系统。
1.工作台：工作台一般分为T型和平面，用于固定工件。
一些数控加工中心的工作台可以进行旋转和倾斜，增加机床的加工范围和灵活性。
2.主轴：主轴是整个数控加工中心的核心部分，用于安装刀具和驱动刀具转动。
主轴的转速可以根据加工工件的特性进行调整，以获得最佳加工效果。
3.刀库：刀库是用于存放和更换切削刀具的地方。
刀库可以容纳多种切削刀具，使数控加工中心在进行不同加工任务时更加灵活高效。
4.切削进给装置：切削进给装置是一种电动进给装置，用于带动刀具沿三个坐标轴进行移动和切削工件。
5.数控系统：数控系统是数控加工中心的核心部分，它主要由数控装置、电器装置和编程装置组成。
数控系统可以自动计算和控制切削加工的参数，保证每一次的切削操作都能达到高精度和高效率。
二、数控加工中心的工作原理数控加工中心的工作流程包括编程、加工和检验。
在进行数控加工之前，必须先进行相关的数控编程，将需要加工的工件的形状、尺寸及所需加工路线等参数输入到数控系统中。
在加工过程中，数控系统通过数控装置和电器装置控制主轴和切削进给装置的动作，实现工件在X、Y、Z三个方向的精密控制，完成加工操作。
在整个加工过程中，数控加工中心通过各种测量和检测技术，实时对切削精度进行监测和优化，保证了加工件的高精度和高质量。
数控车床的组成及工作原理
数控车床的组成及工作原理1.数控车床的组成虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。
图12-3是数控车床的基本组成方框图。
图12-3 数控车床的基本组成方框图（1）车床主体除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。
1）主轴与主轴箱a）主轴数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度；其功率大小、回转速度影响到加工的效率；其同步运行、自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。
b）主轴箱具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化；具有无级自动调速(包括定向准停)的数控车床，起机械传动变速和变向作用的机构已经不复存在了，其主轴箱也成了"轴承座"及"润滑箱"的代名词；对于改造式(具有手动操作和自动控制加工双重功能)数控车床，则基本上保留其原有的主轴箱。
2）导轨数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。
它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。
除部分数控车床仍沿用传统的滑动导轨(金属型)外，定型生产的数控车床已较多地采用贴塑导轨。
这种新型滑动导轨的摩擦系数小，其耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好，润滑条件也比较优越。
3）机械传动机构除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，数控车床已在原普通车床传动链的基础上，作了大幅度的简化。
如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至丝杠间增设了(少数车床未增设)可消除其侧隙的齿轮副。
a）螺旋传动机构数控车床中的螺旋副，是将驱动电动机所输出的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。
构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副，如图12-4所示。
如图12-4 滚珠丝杠副1一螺母 2一丝杠 3一滚珠 4一滚珠循环装置滚珠丝杠副的摩擦阻力小，可消除轴向间隙及预紧，故传动效率及精度高，运动稳定，动作灵敏。
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。
数控系统的构成、工作原理和功能
数控系统的构成、工作原理和功能一、数控装置数控（NC）装置是数控装备的控制核心，通常由一台专用计算机和输入输出设备构成，如下图所示。
▲数控（NC）装置的组成1、信息信息、程序可以通过键盘人工编程输入，也可以在专门的编程系统中完成程序编制，将信息、程序存储在移动硬盘、光盘、U盘上输入数控系统，在通信控制的数控机床上，程序还可以由计算机接口传送。
2、专用计算机它由信息输入装置、运算器、控制器和输出装置组成。
专用计算机对信息进行处理，如计算各执行元件的移动量，另外通过固定、内置的逻辑单元操作程序控制动作信息（如：电动机开停、电动机正反转、刀具更换、检测等）。
3、伺服系统伺服系统控制驱动装备的执行元件，实现伺服电动机的起动、回转、编码检测、反馈、控制回转位置、减速、停止等。
通过上述组成部分可以看出，数控装置的工作过程是：将信息、程序通过专用计算机的输入装置，由控制器中的译码器对输入的信息进行识别，将识别结果向专用计算机的输出装置发出控制信号，执行规定的操作；最后由输出装置实现对伺服系统的数据输出，以实现对伺服系统的控制。
数控装置根据输入的指令进行译码、处理、计算和控制实现数控功能。
该类装置是20世纪50～70年代随着计算机技术发展而产生的一种控制技术。
从本质上讲，数控装置所具有的功能都是采用专用的硬件电路来实现的，因此也称为硬件数控装置。
从现代计算机技术和装备技术要求的角度来讲，这种专用数控装置结构复杂，功能扩展困难并受到一定限制，适应性及灵活性差，设计、制造周期长，制造成本高，稳定可靠性较差。
现代数控装置已发展成为计算机数控装置，也称为软件数控装置。
二、计算机数控系统以小型通用计算机或微型计算机的系统控制程序来实现部分或全部数控功能，简称为计算机数控（CNC）。
CNC系统是现代的主流数字控制系统。
用CNC系统控制的数控机床，简称CNC机床。
1、CNC装置的组成CNC装置由硬件和软件两大部分组成。
（1）硬件由CPU、存储器、总线、输入/输出接口、MDI/CRT接口、位置控制、通信接口等组成。
数控机床工作原理简述
数控机床工作原理简述
数控机床工作原理主要包括控制系统、执行系统和输入输出系统。
控制系统是数控机床的大脑，它负责接收用户输入的加工程序，并将其转换为机床能够理解和执行的指令。
控制系统通常由电脑、数控器和伺服系统等组成。
用户可通过电脑编写加工程序，并将其传输到数控机床的数控器上。
数控器解析程序指令，并生成相应的控制信号发送给伺服系统。
执行系统是控制系统传送过来的信号在机床上的具体执行部件。
主要包括主轴驱动、进给驱动和各种控制继电器等。
主轴驱动负责控制主轴的转速，进给驱动负责控制工件和刀具的进给速度。
控制继电器负责控制各种执行部件的开关状态，如刀具的进给和返回、工作台的移动等。
输入输出系统负责将机床的工作状态反馈给控制系统，并接收外部输入的指令。
通常包括编码器、传感器和人机界面等。
编码器用于检测机床的位置和运动状态，传感器用于测量加工过程中的工件尺寸和刀具状态等。
人机界面提供给操作员可视化的界面，方便其监控和控制机床的运行。
总结起来，数控机床工作原理是通过控制系统接收和解析加工程序指令，将其转化为控制信号发送给执行系统，由执行系统控制机床上各个部件的运动和状态，同时将机床的工作状态反馈给控制系统和操作员。
简述数控机床的工作原理
简述数控机床的工作原理数控机床是一种通过数字控制系统来实现加工操作的机床，它的工作原理是通过预先输入的程序来控制机床的运动和加工过程。
数控机床的工作原理主要包括数控系统、执行机构和加工过程三个方面。
首先，数控系统是数控机床的核心部件，它由输入设备、控制器和执行机构组成。
输入设备用于输入加工零件的数学模型和加工工艺参数，控制器根据输入的程序指令对加工过程进行控制，执行机构则根据控制器的指令来实现机床的各项运动。
数控系统的工作原理是通过对输入的程序进行解释和处理，将其转换为机床运动的指令，从而实现加工零件的加工操作。
其次，执行机构是数控机床的关键部件，它包括主轴驱动装置、进给系统和辅助装置等。
主轴驱动装置用于驱动刀具进行旋转运动，进给系统则用于控制工件在加工过程中的进给运动，辅助装置则包括各种辅助装置，如夹具、刀库等。
执行机构的工作原理是根据数控系统发出的指令，精确控制各个部件的运动，从而实现加工零件的精确加工。
最后，加工过程是数控机床工作原理的最终体现，它包括各种加工操作，如车削、铣削、钻削等。
数控机床的加工过程是通过数控系统和执行机构的协同作用，精确控制刀具和工件的相对运动，从而实现对工件的加工。
加工过程的工作原理是通过数控系统发出的程序指令，精确控制执行机构的运动，从而实现工件的精确加工。
综上所述，数控机床的工作原理是通过数控系统对加工过程进行精确控制，通过执行机构实现各项运动，从而实现对工件的精确加工。
数控机床的工作原理是现代制造业中不可或缺的重要技术，它的应用范围广泛，效率高，精度高，已成为现代制造业中的主流加工设备。
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1.1.2．数控机床组成
1．数控机床加工零件的过程
图1－1 数控加工过程示意图
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2．数控机床的组成
图1
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1.1.3．数控机床的分类
• 1．按工艺用途分类 • （1）金属切削类数控机床 • （2）金属成型类数控机床 • （3）特种加工及其它类型数控机床
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1．逼近处理
ΔLi = FΔt （i＝1,2,…） 则当Δt → 0 时，折线段之 和接近曲线 L，即：
2．插补运算
且有：Fx = Δxi／Δt Fy = Δyi／Δt
图1－0 数控加工原理
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• 数控机床种类繁多，有钻铣镗床类、车削类、磨削类、 电加工类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用 数控机床等等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统 称 NC 机床。
• ① 平面轮廓加工的数控机床 • ② 空间轮廓加工的数控机床
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• 3．按伺服系统的类型分类 • 根据有无检测反馈元件及其检测装置，机床的伺服系
统可分为开环伺服、闭环伺服和半闭环伺服。
• （1）开环控制数控机床 • （2）闭环控制数控机床 • （3）半闭环控制数控机床
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图1－4b 数控弯管机
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图1－4c 数控冲模回转头压力机
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图1－5b 数控电火花线切割机床
图1－5a 数控线切割机床
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图1－5c 数控激光切割机
• 1949年作为这一方案的主要承包者的帕尔森斯公司，正式接受美 空军委托，在麻省理工学院伺服机构试验室（Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）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（Cincinnati Hydromel）， 这便是数控的第一代。
• 为了适应市场需求多变的形势，对现代制造业来说， 不仅需要发展车间制造过程的自动化，而且要实现从 市场预测、生产决策、产品设计、产品制造直到产品 销售的全面自动化。将这些要求综合，构成的完整的 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 工厂的生产、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。
• 在加工中心的基础上，通过增加多工作台（托盘）自动 交换装置（ Auto Pallet changer－APC ）以及其他相关装 置，组成的加工单元称为柔性加工单元（ Flexible Manufacturing Cell－FMC ）。
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• 在 FMC 和加工中心的基础上，通过增加物流系统、工 业机器人以及相关设备，并由中央控制系统进行集中、 统一控制和管理，这样的制造系统称为柔性制造系统 （ Flexible Manufacturing System－FMS ）。
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图1－5d 数控等离子切割机
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图1－5f 柔性三坐标测量臂
图1－5e 数控三坐标测量机
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• 2．如果以数控系统的特征进行分类时，可将数控机床 分成三大类：
• （1）点位控制的数控机床 • （2）直线控制数控机床 • （3）轮廓控制的数控机床
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上篇
数控机床控制技术
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第1 章
数控机床组成 及
数字控制原理
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1.1．数控装置的概念
• 1.1 数控机床的组成及分类
• 1.1.1 数控机床的控制技术 • 1.1.2 数控机床组成 • 1.1.3 数控机床的分类
• 数控机床水平高低由主要技术参数、功能指标和关键 部件的功能水平决定。下列几个方面可作为评价数控 机床档次的参考条件。
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1.2.1 国外数控机床的发展与现状
• 采用数字控制技术进行机械加工的思想，最早是在20世纪40年代 初提出的。当时，美国密执安北部的一个小型飞机工业承包商帕 尔森斯公司在制造飞机框架及直升机叶片轮廓用样板时，利用全 数字电子计算机对轮廓路径进行数据处理，并考虑了刀具直径对 加工路径的影响，提高了加工精度。
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图1
图1
图1
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• 4．按照功能水平分类
• 对于按数控功能的水平分类方法，目前尚无明确定义， 因此，涵义也不十分清楚。这种分类方法没有一个确 切定义，但可以给人们一个清晰的一般水平概念，可 将数控机床分为高、中、低档三类。
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图1
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图1－3c 全功第12页/共37页
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图1－3e 立式数控铣床
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图1－3f 立式加工中心
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图1－4a 数控液压板料折弯机
• 1.2 国内外数控机床的现状及发展趋势
• 1.2.1 国外数控机床的发展与现状 • 1.2.2 我国数控机床的现状 • 1.2.3 数控机床的发展趋势
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1.1.1．数控机床的控制技术
数控装置是一种控制系统，它自动阅读输入载体上预先 给定的数字值，并对其译码、运算，并据此而控制刀具 与工件相对运动，加工出所需要的零件。
• 带有自动刀具交换装置（ Automatic Tool change－ATC ） 的数控机床（带有回转刀架的数控车床除外）称为加工 中心（ Machine Center－MC ）。它通过刀具的自动交换， 可以一次装夹完成多工序的加工，实现了工序的集中和 工艺的复合，从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的 效率；减少了零件安装、定位次数，提高了加工精度。