数控机床基础资料19页PPT

（3）轮廓控制系统（Contour Control）是对两个或两个以上
的坐标轴同时进行连续控制，并能对机床移动部件的位移和 速度进行严格的控制，即要控制加工的轨迹，加工出要求的 轮廓。其运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。
3.按照伺服系统控制分类 （1）开环控制系统
优点：价格便宜，动态性能好 缺点：无位置反馈，精度差
说明：开环控制系统是没有位置反馈装置的数控系统，系
统无法得知机床的实际运动轨迹与位置。
（2）半闭环控制系统
优点：稳定性好，成本低，维修方便 缺点：相对闭环系统精度差
说明：半闭环控制系统不是直接检测工作台的位移量，而是采
用转动角位移检测元件，测出丝杠转角，推算出工作台的实际
位置
（3）闭环控制系统
ห้องสมุดไป่ตู้
优点：控制精度高 缺点：调式复杂、维修困难、价格高
2. 按运动方式分类
（1）点位控制系统（Positioning Control）只控制刀具从一点 到另一点的位置，而不控制移动轨迹，在移动过程中刀具不 进行切削加工。
刀具的三种路径 （1） （2） （3）
（2）直线控制系统（Straight-line Control）是控制刀具或机床
工作台以给定的速度，沿平行于某一坐标轴方向，由一个位置 到另一个位置的精确移动，并且在移动过程中进行直线切削加 工。
• PLC
驱动 装置
• 进给驱动 • 主轴驱动
例如：FANUC 0i TD/MD 系统组成
四、现代数控系统发展
1、智能化
自动编程、刀具补偿、工艺参数自动生成、运动参数补偿 人机界面、故障诊断分析、自动优化、自适应控制
2、开放式
数控系统的开发可以在同一平台上运行通过增加或裁 剪数控功能，形成系列化

X 中间点
O
参考点R
刀尖当前位置 Z
图3-5 自动返回参考点
6、螺纹切削指令（G32）
指令格式 G32 X（U）_ Z（W）_ F（E）_ 指令功能 切削加工圆柱螺纹、圆锥螺纹和平面螺纹（涡形螺纹） 。
指令说明 1）F—公制螺纹的导程
E—英制螺纹的导程
2）Ｆ表示长轴方向的导程 如果Ｘ轴方向为长轴，Ｆ为半径值。 对于圆锥螺纹，其斜角α在450以下时，Ｚ轴方向为长轴；
2
U
2
X
O
Z
图3-12 G94车削端面固定循环
G94指令车削圆锥面时的程序段格式如下：
G94 X(U)_Z(W)_R_F_；
其中，R为端面斜度线在Z轴的投影距离。若顺序动作2的 进给方向在Z轴的投影方向和Z轴方向一致，则R取负值；若顺 序动作2的进给方向在Z轴的投影方向和Z轴方向相反，则R取正 值。在图3-13中，因为顺序动作2的进给方向在Z轴的投影方向 和Z轴方向一致，所以R取负值。
必须注意的是，执行G27指令的前提是机床在通电后刀具 返回过一次参考点(手动返回或者用G28指令返回)。此外，使 用该指令时，必须预先取消刀具补偿的量。
执行G27指令之后，如欲使机床停止，须加入一辅助功能 指令M00，否则，机床将继续执行下一个程序段。
2) 自动返回参考点指令G28 G28指令可以使刀具从任何位置以快速点定位方式经过中间 点返回参考点。 格式：G28 X _Z _； 其中，X、Z是中间点的坐标值。 执行该指令时，刀具先快速移动到指令值所指定的中间点， 然后自动返回参考点，相应坐标轴指示灯亮。 和G27指令相同，执行G28指令前，应取消刀具补偿功能。 G28指令的执行过程如图3-5所示。
（3）参数的输入 假想刀尖的位置如下图3-10：

和效率。
航空航天领域
航空航天零件具有复杂形状和高 精度要求，数控技术可以满足其 加工需求。
汽车制造领域
汽车制造中需要大量的零部件加 工，数控技术可以提高生产效率 和降低成本。
其他领域
如模具制造、能源装备等领域也 可以应用数控技术，提高生产效
率和产品质量。
02
数控机床结构与分类
数控机床的结构特点
高刚度
03
数控编程基础
数控编程的概念与步骤
数控编程的概念
是将零件的加工信息，按照数控系统规定的代码和格式，编制成加工程序文件，并输入到数控装置中，由数控装置控制机床进行 自动加工的过程。
数控编程的概念与步骤
确定加工方案
03
分析零件图样和工艺要求 数控编程的步骤
02 01
数控编程的概念与步骤
选择合适的数控机床 选择合适的刀具、夹具和量具 编制加工程序
复合化加工
绿色制造
复合化加工是未来数控技术 的重要发展方向，通过在一 台机床上实现多种加工功能， 提高加工效率。
环保和可持续发展已成为制 造业的重要趋势，数控技术 将更加注重绿色制造，如采 用环保材料、降低能耗等。
数控技术在未来制造业中的地位和作用
提高生产效率
数控技术能够显著提高加工精度和生产效率，降低生产成本，提 升企业竞争力。
如液压泵故障、气路堵塞等。
观察法
通过观察机床运行状态、听取异常声响等方式判断故障部位。
数控机床的故障诊断与排除方法
测量法
使用测量仪器对机床各部位进行检测，分析故障原因。
替换法
通过替换疑似故障部件的方式，逐步缩小故障范围。
数控机床的故障诊断与排除方法
故障排除方法
根据故障诊断结果，对相应部件进行维修或更 换。

驱动系统
南通航院
其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，包括信号放大和驱动元件。其性能好坏 动部件的运动，包括信号放大和驱动元件。 直接决定加工精度、表面质量和生产率。 直接决定加工精度、表面质量和生产率。 脉冲当量δ 相对于每个脉冲信号， 脉冲当量δ ——相对于每个脉冲信号，机床移动部 相对于每个脉冲信号 件的位移，常见的有：0.01mm、0.005mm、 件的位移，常见的有：0.01mm、0.005mm、 0.001mm
第一章、 第一章、数控机床概述
三、数控机床的基本概念
南通航院
数控机床是由普通机床发展而来的， 数控机床是由普通机床发展而来的，它们之间最主 是由普通机床发展而来的 要的区别是： 要的区别是： 前者可以按事先编制好的加工程序自动地对工件进 行加工； 行加工；而后者的整个加工过程必须通过技术工人的手 工操作来完成。 工操作来完成。 示例：
第一章 数控机床概述
步进电机 常用的伺服元件 直流伺服电机 交流伺服电机
南通航院
编码盘 常用的检测元件 光栅 磁珊
（2）主轴驱动系统
第一章 数控机床概述
4、机床
南通航院
早期采用通用机床，现在采用了新的加强刚性、 早期采用通用机床，现在采用了新的加强刚性、减 小热变形、提高精度等方面的设计措施， 小热变形、提高精度等方面的设计措施，使其发生了很 大的变化。 大的变化。 目前已模块化生产， 目前已模块化生产，分为六大块
第一章
数控机床概述
南通航院
二、自动化加工与数控机床 机床数控技术是以数字化的信息处理实现机床自 动控制的一门技术。 动控制的一门技术。 数控机床把刀具和工件之间的相对位置，机床电 数控机床把刀具和工件之间的相对位置， 动机的启动和停止，主轴变速，工件松开夹紧， 动机的启动和停止，主轴变速，工件松开夹紧，刀具 的选择，冷却泵的启动、 的选择，冷却泵的启动、停止等各种操作和顺序动作 等信息用数码化的数据送入数控装置或计算机， 等信息用数码化的数据送入数控装置或计算机，经过 译码、运算， 译码、运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其他 执行元件，使机床自动加工出所需工件。 执行元件，使机床自动加工出所需工件。

❖ 我们知道，三轴机床只有三根正交的运动轴（通常定义为X、Y、Z 轴），只能实现三个方向的直线移动自由度。因此，沿加工刀轴方 向的结构都能加工出来。侧面结构特征无法加工。（三轴机床要通 过设计多套夹具，进行多次安装、定位、夹紧，将整体加工进行分 解，加工周期延长，质量大大降低。）
❖ 不受约束的刀具（或工件）在空间有六个自由度。现实是，在金属 切削过程中，工件与刀具之间会产生巨大的切削力和摩擦力，为了
13
五轴数控机床之主轴倾斜型
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五轴数控机床之主轴倾斜型
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五轴数控机床之工作台/主轴倾斜型
❖ 一个旋转轴在主轴头的刀具侧，另一个在工作台侧。这类机床的旋 转轴结构布置有最大的灵活性，可以是在A.B.C轴中任意两个组合。
❖ 大部分工作台/主轴倾斜型的旋转轴配置形式是B轴与工作台绕C轴组 合。这种结构设置方式简单、灵活，同时具备主轴倾斜型与工作台 倾斜型机床的部分有点。这类机床的主轴可以旋转为水平状态和垂 直状态，工作台只需分度定位，即可简单的配置为立、卧转换的三 轴加工中心，将主轴进行立、卧转换再配合工作台分度，对工件实 现五面体加工，制造成本低，且非常实用。
❖ 特殊加工 ❖ 在熟练掌握了加工中心的功能之后，配合一定的工装和专用工具，
利用加工中心可完成一些特殊的工艺工作，如在金属表面上刻字、 刻线、刻图案；在加工中心的主轴上装上高频电火花电源，可对金 属表面进行线扫描表面淬火；用加工中心装上高速磨头，可实现小 模数渐开线圆锥齿轮磨削及各种曲线、曲面的磨削等。
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LOGO
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1 五轴数控机床之概论 2 五轴数控机床之五轴 3 五轴数控机床之结构 4 五轴数控加工之应用
2
五轴数控机床之概论
❖ 机床是一个国家制造业水平的象征。而代表机床制造业最高境界 的是五轴联动数控机床系统，从某种意义上说，它反映了一个国 家的工业发展水平状况。长期以来，以美国为首的西方工业发达 国家，一直把五轴联动数控机床系统作为重要的战略物资，实行 出口许可证制度。特别是冷战时期，对中国、前苏联等社会主义 阵营实行封锁禁运。 “东芝事件”：上世纪末，日本东芝公司卖 给前苏联几台五轴联动的数控铣床，结果让前苏联用于制造潜艇 的推进螺旋桨，上了几个档次，使美国间谍船的声纳监听不到潜 艇的声音了，所以美国以东芝公司违反了战略物资禁运政策，要 惩处东芝公司。

学习氛围浓厚，收获颇丰。
03
建议和意见
部分学员提出，希望今后能增加更多实际操作的机会，以便更好地掌握
数控车床的操作技能；还有学员建议加强数控编程方面的培训，提高编
程水平。
行业发展趋势分析预测
智能化发展
随着人工智能技术的不断发展，数控 车床将实现更高程度的智能化，提高 加工精度和效率。
绿色环保
环保意识的提高将促使数控车床行业 朝着更加环保的方向发展，如采用环 保材料、降低能耗等。
复合加工技术
复合加工技术将成为未来数控车床发 展的重要趋势，实现一台机床完成多 种加工任务，提高加工效率。
高精度、高速度
随着制造业对加工精度和效率的要求 不断提高，高精度、高速度的数控车 床将成为市场主流。
THANKS.
案例二
箱体类组合件加工
难点与问题
箱体类组合件结构复杂，需要保证较高的形位公差和配合 精度。
解决方案
采用高精度数控车床进行加工，使用CAD/CAM技术进行 编程和仿真。合理安排加工工艺和切削参数，保证加工精 度和效率。同时采用专用夹具和测量设备来保证定位和测 量精度。
数控车床维护与保
04
养
设备日常检查内容及方法
案例二：模具型腔加工
在此添加您的文本16字
难点与问题：模具型腔形状复杂，精度要求高。
在此添加您的文本16字
解决方案：采用高精度数控车床和专用刀具进行加工，使 用CAD/CAM技术进行编程和仿真。
组合件加工案例
案例一
轴承座与轴承盖组合件加工
难点与问题
组合件需要保证较高的配合精度和位置精度。
解决方案
采用一次装夹完成多个面的加工方式，使用专用夹具保证 定位精度和重复定位精度。同时合理安排加工工艺和切削 参数，保证加工精度和效率。

注：（1）☆号表示电源接通时的G代码状 态；
（2）00组的G代码为一次性G代码；
（3）一旦指定了G代码，一览表中没有的G 代码显示报警信号；
（4）无论有几个不同组的G代码，都能在 同一程序段内指令，如果同组的G代码在同一程 序段内指令了2个以上时，后指令者有效；
（5）可按组号显示G代码。
3.2.2.1 插补功能
2．程序原点
程序原点是指程序中的坐标原点，即 在数控加工时，刀具相对于工件运动的起 点，所以也称为“对刀点”。
3．机械原点
（或称机床原点）
以L-10MC数控车铣中心为例介绍x和 y轴机械原点。
（1）x轴机械原点
x轴的机械原点被设定在刀盘中心距 离主轴中心500mm的位置。
（2）z轴机械原点
（1）数控系统：数控车床的数控系 统是由CNC装置、输入输出设备、可编程 控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给驱 动装置以及位置测量系统等几部分组成。
（2）主轴箱 （3）主轴伺服电机 （4）夹紧装置 （5）往复拖板 （6）刀架 （7）控制面板
3．数控车床的加工特点
数控车床加工具有如下特点。 （1）加工生产效率高 （2）减轻劳动强度、改善劳动条件 （3）对零件加工的适应性强、灵活性好 （4）加工精度高、质量稳定 （5）有利于生产管理
第3章 数控车床编程
3.1 数控车床编程基础 3.2 FANUC系统数控车床程序的编制
3.1 数控车床编程基础
3.1.1 数控车床概述
1．数控车床的分类
数控车床品种繁多，按数控系统的功 能和机械构成可分为简易数控车床（经济 型数控车床）、多功能数控车床和数控车 削中心。
（1）简易数控车床（经济型数控车 床）：是低档次数控车床，一般是用单板 机或单片机进行控制，机械部分是在普通 车床的基础上改进设计的。

特 削加工，只需进行一次装夹就可以完成
征 对零部件的全加工。
双主轴、3刀塔的 复合加工CNC车床
项目
最大车削旋径
主轴间距
最大棒才加工能力
数
X/Z最大行程
控
Y轴最大行程
车
X1/X2轴快速进给
床
Y1/Y2轴快度进给
的 种 类
Z1/Z2轴快速进给 最大主轴转速
和
刀塔形式
特
刀塔刀位数
征
电动机功率
参数 Ø200 mm 11485mm 51mm 200mm 80mm 50m/min 25m/min 50m/min 5000rpm 鼓行刀塔3个 12 22KW
高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多
数
品种、多规格生产。
控
数控车床按车削中心是在普通数控车床基础上发展起
车
来的一种复合加工机床。除具有一般二轴联动数控车床
床
的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架上有能使刀具
的
旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续（不等
种
速回转）运动和进行连续精确分度的C轴功能，并能与X
数
控
直接用刀具试切对刀
车 自动对刀
削
机外对刀仪对刀
的
对
刀
对刀是确定工件在机床上的位置， 也即是确定工件坐标系与机床坐 标系的相互位置关系。对刀过程 一般是从各坐标方向分别进行， 它可理解为通过找正刀具与一个 在工件坐标系中有确定位置的点 (即对刀点)来实现
对刀实例
分析零件图样
分析零件的几何要素：首先从零件图的分析中,了解工件的外形、
艺
角度定位问题。对于偏心工件要解决偏心夹具或装夹问题

数控机床的发展历程
数控机床的起源可以追溯到20世纪50年代，当时计算机刚刚问世，人们开始探索将计算机技术应用于 机床控制。
经过几十年的发展，数控机床的技术不断成熟，应用领域不断扩大，已经成为制造业中不可或缺的重要 设备。
目前，随着信息技术和智能制造技术的不断发展，数控机床正朝着更高精度、更高效率、更智能化的方 向发展。
01
数控编程步骤
02
零件图纸分析
加工工艺分析
03
数控编程
确定加工方案 坐标系设定 输入几何参数
数控编程
程序检查和仿真
切削参数设定
刀具参数设定
01
03 02
译码与预处理
01
02
03
04
05
译码与预处理定 义
语法检查
语义检查
加工工艺性检查 刀具补偿计算
译码与预处理是数控机床 在执行加工程序之前，对 加工程序进行解析和预处 理的过程。这个过程包括 对输入的加工程序进行语 法检查、语义检查、加工 工艺性检查和刀具补偿计 算等。
数控机床的重要性
提高加工精度和效率
数控机床采用高精度数控系统，能够实现高精度加工，提高生产 效率和产品质量。
降低劳动强度
数控机床自动化程度高，减少了人工干预和劳动强度，提高了生产 安全性和劳动生产率。
促进制造业转型升级
数控机床是制造业转型升级的重要支撑，能够推动企业实现数字化、 智能化制造，提升产业竞争力。
高效率
数控机床的自动化程度 高，可以大幅提高加工 效率，减少人工干预。
加工范围广
数控机床可以加工各种 复杂形状和材料，满足
不同领域的需求。
可编程性
通过编程控制，数控机床 可以实现自动化加工，提 高生产效率和产品质量。

量技术的发展，软件式数控是采用微处理器及
大规模或超大规模集成电路组成的数控系统，
它具有很强的程序存贮能力和控制功能，这些
控制功能是由一系列控制程序 (驻留系统内）来
实现的。软件或数控系统通用性很强，几乎只
需要改变软件，就可以适应不同类型机床的控
制要求，具有很大的柔性。目前微型机数控系
统几乎完全取代了以往的普通数控系统。
❖ （1）开环伺服系统 ❖ 工作原理：每当数控装置发出一个指令脉冲信
号，就使步进电动机的转子旋转一个固定角度， 机床工作台移动一定的距离。 ❖ 特点： 开环伺服系统没有工作台位移检测装置， 对机械传动精度误差没有补偿和校正，工作台 的位移精度完全取决于步进电动机的步距角精 度、齿轮箱中齿轮副和丝杠螺母副的精度与传 动间隙等，所以这种系统很难保证较高的位置 控制精度。同时由于受步进电动机性能的影响， 其速度也受到一定的限制。但这种系统的结构 简单、调试方便、工作可靠、稳定性好、价格 低廉，因此被广泛用于精度要求不太高的经济 型数控机床上。
图1-1 数控机床的组成
机床本体
主进辅 运给助 动运动 机动作 构机机
构构
刀辅具选择
刀
刀具方案
具
刀具确定
调 整
数
工
零件图 工艺分析
艺 设
计
刀具调整卡
手
手 工 编 程
程 序 单
自 动
动 输
控
入
纸带输入 机
编
通讯传输
程
(R232C)
组合夹具
夹
床
夹具方案
具
调
通用夹具
整
图1-2 数控机床的加工过程
合格零件
❖ 1．按工1艺.1用.3途数分 控机床的分类

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磨床液压传动
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图2-15 工作台右移时换向阀6的活塞位置
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3．机床液压传动的组成
(1)动力元件—油泵。将电动机输入的机械能转换为液体的压 力能，是能量转换装置(能源)。
(2)执行机构—油缸或油马达。把油泵输入的液体压力能转变 为工作部件的机械能，它也是一种能量转换装置(液动机)。
• 缺点：
(1)当油液温度和粘度变化或负载变化时，往往不易保持运动速度 的稳定，不宜在低温或高温条件下工作。 (2) 在相对运动表面间不可避免要有泄露，同时液体有可压缩性， 管路等也会产生弹性变形，故不宜作定比传动。 (3)维修不如机械传动机构简便。
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§2－3自动机床和数控机床简介
降速比大、传动平稳、噪
声小，结构紧凑；传动效
率比齿轮传动低、需有良
好的润滑条件。
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（5）螺杆传动
若螺杆旋转，螺母不转，则沿轴线方向相对移动的速度：
v nP mm/s 60
传动平稳、噪声小、 传动精度高、传动效 率低
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2.传动链及传动比
• 传动链-----实现从首端件向末端件传递运动的一系列传动件的总和。由若干传动 副按一定方法依次组合而成。
开环控制、
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闭环控制
半闭环控制
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3．数控机床加工的特点和应用
特点与应用 适应性广 利用率高 准备时间短
在加工范围内， 辅助 改变加工件时 时间短
只需改变程序。
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