1数控机床概述
数控机床总体设计
数控机床具有加工精度高、加工 效率高、适应性强、加工复杂零 件能力强等特点。
数控机床的分类与组成
数控机床的分类
数控机床可以根据加工方式、运动形式、控制方式等进行分类，如数控车床、 数控铣床、数控磨床等。
数控机床的组成
数控机床主要由控制系统、伺服系统、主轴系统、辅助装置等部分组成。
数控机床的应用与发展趋势
倾斜式布局则能够满足一些特殊加工 需求，如斜孔加工等，但这种布局形 式的操作和维护相对复杂。
数控机床的布局优化
在数控机床的总体布局设计中，还需 要考虑布局优化问题，以提高机床的 使用性能和加工效率。
优化设计还需要考虑生产效率、制造 成本和维护成本等因素，以实现最优 化的设计目标。
布局优化主要包括对机床结构、冷却 系统、排屑系统等方面的优化设计， 以提高机床的刚度、减小热变形、提 高加工精度等。
05 数控机床刀具系统设计
刀具系统的组成与功能
刀柄
连接刀具和主轴的部件，要求 具有高精度和刚性。
刀具管理系统
用于监控刀具状态、选择合适 的刀具以及刀具更换等功能的 系统。
刀具
用于切削工件材料的工具，具 有锋利的切削刃和适当的硬度。
刀夹
用于固定刀具在刀柄上的装置， 需具备夹紧和定位功能。
冷却系统
用于提供冷却液，降低切削温 度，延长刀具使用寿命。
主轴转速
主轴转速是数控机床的重要参数，需 要根据加工需求和刀具特性进行选择。
主轴功率
主轴功率决定了主轴电机的输出能力， 需要根据加工需求和工件材料进行选 择。
主轴轴承
主轴轴承的性能直接影响主轴的旋转 精度和刚度，需要选择高精度、高刚 度的轴承。
主轴箱体
主轴箱体是主轴系统的支撑结构，需 要具备足够的刚度和稳定性，以确保 主轴系统的精度和稳定性。
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。
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）
数控技术主要概念
数控技术主要概念一、数控技术概述数控技术（Numerical Control, NC）是把数字控制系统应用于机床、仪器仪表等设备上的一种现代制造技术。
它是以数字信号形式控制机床等设备运动的一种自动化系统，利用计算机数控程序进行控制，实现自动化计算、运算和控制过程。
数控技术可以提高加工精度、降低零件自重和耗时、增强设备的灵活性和可靠性，从而提高生产效率和降低成本。
二、数控技术的基本要素1.数控机床数控机床是数控技术的核心。
它是将数控系统应用于机床制造中的一种特殊机床。
数控机床首先需具备常规机床的功能，如切削、钻孔、铣削、车削等，而且能够接受由计算机输出的数字控制指令，实现运动轨迹的精确控制。
数控机床的主要优点在于控制精度高、加工速度快、可编程性强、重复性好、操作简便等，广泛应用于各个生产领域。
2.数控系统数控系统是一套完整的自动化控制系统，由数控设备、计算机、输入设备、输出设备和控制器等组成。
数控系统可以通过计算机编程来实现机床的自动化控制，确保其运行精度和稳定性。
数控系统的常见类型有独立式数控系统、组合式数控系统、网络式数控系统等。
3.数控程序数控程序是指用程序语言对机床的加工流程、加工轨迹等进行编程的过程。
其目的是将产品的图形设计从计算机转化为数学模型，计算出机床的加工轨迹，使机床按照程序指令进行加工。
数控程序具有高度的可编程性，改变程序代码可以随时改变机床加工的形态。
4.数学模型数学模型是数控程序的基础，是将产品数字化后所得到的图形G代码进行转换所形成的三维模型。
数学模型中包含了产品的各种参数、材质和形态，是数控机床进行加工时所需的基础数据。
数学模型的建立可以通过CAD软件进行，也可以使用扫描仪将实物扫描为数字信号后进行建模。
三、数控技术的优点1.提高生产效率数控技术实现了机床的自动化、智能化，可以通过计算机编程精确控制工件的加工流程，提高加工效率和质量。
2.提高加工精度采用数控技术可以实现对机床各轴运动的精确控制，从而保证了加工精度、稳定性和一致性。
数控复习资料
数控复习资料第一章数控机床概述一、名词解释：1、NC：数字控制简称数控，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。
2、CNC：计算机数控，使用专用计算机通过控制程序来实现部分或全部基本控制功能，并能通过接口与各种输入/输出设备建立联系的一种自动化技术。
3、可编程控制器（PLC）：是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。
4、CAD：计算机辅助设计5、CAE：计算机辅助工程6、FMS：柔性制造系统7、FMC：柔性制造单元8、插补：指数据密化的过程，对输入数控系统的有限坐标点（例如起点、终点），计算机根据曲线的特征，运用一定的计算方法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，以满足加工精度的要求。
9、基准脉冲插补：又称脉冲增量插补或行程标量插补，适用于以步进电动机为驱动装置的开环数控系统。
其特点是每次插补结束后产生一个行程增量，以脉冲的方式输出到步进电动机，驱动坐标轴运动。
10、数据采样插补：又称数字增量插补或时间标量插补，适用于交、直流伺服电动机驱动的闭环（或半闭环）控制系统。
这类插补算法的特点是插补运算分两步进行。
首先为粗插补，第二步为精插补，即在粗插补的基础上再做数据点的密化。
11、逐点比较插补法：又称代数运算法、醉步法，它是一种最早的插补算法，其原理是：CNC系统在控制加工过程中，能逐点计算和判别刀具的运动轨迹与给定轨迹的偏差，并根据偏差控制进给轴向给定轮廓方向靠近，使加工轮廓逼近给定轮廓曲线。
二、选择填空1、数控机床主要由机床本体、数控系统、驱动装置、辅助装置等几个部分组成。
2、数控系统是数控机床的控制核心。
3、机床数控系统是由加工指令程序、计算机控制装置、可编程逻辑控制器、主轴进给驱动装置、速度控制单元及位置检测装置等组成，其核心部分是计算机控制装置。
4、计算机控制装置由硬件和软件两部分组成。
硬件的主体是计算机，包括中央处理器、输入/输出部分和位置控制部分。
《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
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。
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。
2
第一章 数控机床概述
第一节 数控技术与数控机床
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。
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。
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第
电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；
一 章
功能：
接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成
数
对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开
控 机
关动作
床 概
接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，
述
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。
*
21
空气开关
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
*
1
第一章 数控机床概述
产生背景
从工业化革命以来人们实现机械加工自 动化的手段有：
第
自动机床；
一
章
组合机床；
数 控
专用自动生产线。
机
床
概
述
数字控制与数控技术
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。
第
一 章
数控技术（Numerical Control Technology）采用
数
数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。
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
*
24
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。
组成：由主运动部件、进给运动部件（工作
第 一
台、拖板以及相应的传动机构）、支承件
章
数
（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动
控 机
数
控
立在数控技术之上；
机
床
概
述
*
9
第一节 数控技术与数控机床
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；
是国家的战略技术：
第
基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重
一 章
要基础性产业；
数
专家们预言: 二十一世纪机械制造业的竞争，其实
控
机
质是数控技术的竞争。
床
概
述
*
10
数控技术定义
交换系统 工件自动交换系统）和辅助装置
床
概 述
（如排屑装置等）。
*
25
计算机数控系统
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
辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构
*
26
第二节 数控机床的分类
*
6
第一章 数控机床概述
第四代：1970年 NC系统采用小型计算机取代专用计 算机，其部分功能由软件实现，它具有价格低，可靠性 高和功能多等特点。
第五代：1974年 NC系统以微处理器为核心，不仅价 格进一步降低，体积进一步缩小，使实现真正意义上的 机电一体化成为可能。这一代又可分为六个发展阶段： 1979年：系统采用CRT显示，VLIC，大容量磁泡存 储器，可编程接口和遥控接口等。 1974年：系统以位片微处理器为核心，有字符显示， 自诊断功能。
机机机
构构构
*
13
第一节 数控技术与数控机床
操作面板
它是操作人员与数控装置进行信息交 流的工具。
第
组成：按钮站、状态灯、按键阵列
一
章
（功能与计算机键盘一样）和显示
数
器；。
控
机 床
它是数控机床特有部件。
概
述
*
14
*
15
控制介质与输入输出设备
程序的存储介质是记录零件加工程序的媒介，如： 纸带（八单位标准穿孔纸带）、磁带或磁盘。
床
概
用于经济型数控机床。
述
*
43
第二节 数控机床的分类
半闭环数控系统 半闭环数控系统的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。
数 控
联动轴数越多数控系统的控制算法就越
机 床
复杂。
概
述
*
39
3轴联动，(3轴控制)
4轴控制
5轴联动加工
5轴联动加工
*
图1-6 多轴联动数控加工的原理图
40
第二节 数控机床的分类
按进给伺服系统的类型分类
按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量装
置可分为开环数控系统和闭环数控系统，在闭
第
环数控系统中根据位置测量装置安装的位置又
西门子接触器
低压断路器 继电器
开门断电开关
步进电机驱动单元
*
电控柜内部结构
22
开门断电开关
空气开关 低压断路器
西门子接触器
继电器
NC板
步进驱动单元
* 电控柜内部结构
23
计算机数控系统
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
控
机
床
概
述
*
11
数控机床与数控系统
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。它数控技术典型应用的例子。
第
数控系统（Numerical Control System）实现
一
数字控制的装置。
章
计算机数控系统（Computer Numerical
数 控
等用于加工曲线和曲面的机床。现代的数控
机
机床基本上都是装备的这种数控系统。
床
概
述
*
37
第二节 数控机床的分类
图1-5 2轴控制，同时控制两个坐标
*
38
第二节 数控机床的分类
按联动轴数分，
2轴联动（平面曲线）
3轴联动（空间曲面，球头刀）
第
4轴联动（空间曲面）
一
章
5轴联动及6轴联动（空间曲面） 。
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。
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）。
*
17
第一节 数控技术与数控机床
床
概
述
电机
*
42
第二节 数控机床的分类
开环系统无位置反馈，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。
第
一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。
一 章
这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、
数
维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求
控
机
不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般
数控机床的种类很多，从不同角度对
第 一
其进行考查，就有不同的分类方法，
章
数 控
通常有以下几种不同的分类方法：
机
床
概
述
*
27
第二节 数控机床的分类
按工艺用途分类
切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、 加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。
成型加工类：数控折弯机、数控弯管机等。
第 一
特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光
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。
第 一
作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理
章
（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后
数 控
输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装
机 床
置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和
自动化技术的发展。
*
4
第一章 数控机床概述
发展沿革
1952年，Parsons公司和M.I.T合作研制了世 界上第一台三座标数控机床。
1955年，第一台工业用数控机床由美国
第
一 章
Bendix公司生产出来。
数 控
从1952年至今，NC机床按NC系统的发展经
机 床
历的五代。
概
述
*
5
第一章 数控机床概述
*
7
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 章
1994年：基于PC的NC系统诞生，使NC系统的研发 进入了开放型、柔性化的新时代，新型NC系统的开
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
第 一
的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统
章
或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或
数
记录在相应的控制介质上。