对数控加工中心基本结构及工作原理的认识

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1．插补周期的选择
T的选择非常重要 基本思想：采用时间分割的思想，根据编程给定的进 给速度F将轮廓曲线分割为相等的插补周期T的进给段， 即轮廓步长ΔL，ΔL＝F.T
2．插补运算时间
T必须大于插补运算时间和CPU执行其他实时任务所 需的时间之和
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3．位置反馈采样周期
插补运算结果是供位置采样周期使用的各坐标轴的 位置增量值，因此，采样周期TF通常＝T，或者T 是TF的整数倍。T=8ms ，TF＝4ms
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2．4 数控机床的进给伺服系统
伺服系统的特点
1. 伺服系统的运动来源于偏差信号 偏差：指令信号与反馈信号的比较
2. 伺服系统必须有负反馈回路 3. 伺服系统始终处于过渡过程状态 4. 伺服系统必须具有力（力矩）放大作用
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伺服系统的基本要求
位移精度要高 定位精度高 稳定性好 动态响应快 调速范围宽 低速大转矩
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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❖ 4. 举例
❖ 若加工第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。按逐点 比较法进行插补计算，并作出插补轨迹图。
1. 调速范围宽而有良好的稳定性，低速 时要求速度平稳；
2. 负载特性硬，即使在低速时，有足够 的
负载能力，反应速度快； 3. 可频繁地起、停、换向等。
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2．4．2 开环进给伺服系统
一、工作原理： ❖ 组成部分：驱动控制环节、执行元件 ❖ 驱动控制环节的任务：是将指令脉冲
转化为执行元件所需的信号 ❖ 步进电机的任务：是将（处理过的指

数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统，分别采用交、直流主轴电动机、伺 服电动机驱动，这两类电动机调速范围大，并可无级调速，因此使主轴箱、进 给变速及传动系统大为简化，箱体结构简单，齿轮。轴承和轴类零件数量大为 减少甚至不用齿轮，由电动机直接带动主轴或进给丝杠。
4、高传动效率和无间隙传动装置
数控机床在高进给速度下，工作要求平稳，并有高定位精度。因此，对进 给系统中的机械传动装置和元件要求具有高寿命、高刚度、无间隙、高灵 敏度和低摩擦阻力的特点。目前，数控机床进给驱动系统中常用的机械装 置主要有3种：滚珠丝杠副、静压蜗杆——蜗母条机构和预加载荷双齿轮－ 齿条。
机床基础部件又叫机床大件，通常是指床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作 台等。它是整台机床的基础和框架。机床的其他零、部件，或者固定在基础件 上，或者工作时在它的导轨上运动。
数控机床机械结构的主要特点
1、高刚度和高抗振性
机床刚度时机床的性能之一，它反映了机床结构抵抗变形的能力。 提高数控机床结构刚度的措施 1）提高机床构件的静刚度和固有频率 改善薄弱环节的结构或布局，以 减少所承受的弯曲载荷和转矩负载。 2）改善机床结构的阻尼特性 3）用新材料和钢板焊接结构 2、减少机床的热变形的影响 3、驱动系统机械结构简化
分辨率是指两个相邻的分散细节之间可以分辨的最小间隔。 数控装置每发出一个脉冲，反映到机床坐标轴上的位移量，通常称为脉冲当量
3、效率指标 1）最高主轴转速和最大加速度
2）最大快移速度 4、可靠性指标
1）平均无故障工作时间 2）平均修复时间 3）固有可用度
二、数控机床的功能 1、控制功能
2、插补功能 3、准备功能 4、进给功能
数控机床的工作原理
数控机床加工工件，首先要将被加工工件的几何信息和工艺信息数字化，用 规定的代码格式编写加工程序，并储存到程序载体，然后用相应的输入装置 将所编的程序指令输入到CNC单元，CNC单元将程序译码、运算之后，向机 床各个坐标的伺服系统和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件， 并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的工件

数控机床工作原理简述
数控机床是一种通过计算机控制机床工作的自动化设备。

其工作原理主要包括以下几个方面。

首先，数控机床通过接收计算机发送的指令来控制工作过程。

计算机会将需要加工的工件信息输入到数控机床的控制系统中，控制系统会根据这些信息生成相应的加工程序。

其次，数控机床的控制系统会将加工程序转化为机床能够理解的形式，这一步叫做解译。

解译过程将加工程序中的指令翻译为机床能够识别的运动控制指令，如进给运动、主轴转速等。

然后，数控机床的控制系统将解译后的运动控制指令发送给驱动系统。

驱动系统根据接收到的指令来控制伺服电机、变频器等执行器，实现机床各个部件的运动。

最后，机床的各个部件按照控制系统发送的指令进行相应的运动。

例如，进给轴会按照指定的速度进行直线或圆弧插补运动，主轴会按照设定的转速旋转，实现对工件的加工。

总的来说，数控机床通过计算机控制系统将加工程序转化为机床能够理解的指令，驱动各个执行器实现机床部件的运动，从而实现对工件的精确加工。

这种工作原理不仅提高了加工效率和精度，并且减少了人为操作的错误。

第1章绪论1.1 数控机床的基本组成及加工原理1.1.1 数控机床的产生1、产生原因·机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机床的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求。

·在机械制造工业中，单件、小批量生产的零件约占机械加工总量的70％～80％。

为满足多品种、小批量，特别是结构复杂、精度要求高的零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能够适于产品频繁变化的“柔性”自动化机床。

2、产生过程·1947年美国帕森斯公司（Parsons）首先提出利用脉冲信号控制机床运动的的概念·1949年美国空军资助，帕森斯公司（Parsons）和麻省理工学院(MIT)合作开始研制。

·1952年研制成功了世界上第一台以数字计算机为基础的数字控制(numerical control，简称NC)3坐标直线插补铣床，从而使机械制造业进入了一个新阶段。

1.1.2 计算机数控的概念与发展1.计算机数控的概念（1）数控的概念GB8129—1997中对NC的定义为：用数值数据的控制装置，在运行过程中不断的引入数值数据，从而对某一生产过程实现自动控制。

（2）数控机床（NC machine tools）若机床的操作命令以数值数据的地式描述，工作还在改照规定的程序自动地进行，则这种机床称为数控机床。

（3）数控系统数控系统是指计算机数字控制装置、可编程序控制器、进给驱动与主轴驱动装置等相关设备的总称。

为区别起见将其中的计算机数字控制装置称为数控装置。

2．计算机数控的发展先后经历了电子管（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。

前三代属于采用专用控制计算机的硬接线（硬件）数控装置，一般称为NC数控装置。

，第四代数控系统出现了采用小型计算机代替专用硬件控制计算机，这种数控系统称为计算机数控系统（omputerized numrical control，即CNC）。

数控的体会和收获数控的体会和收获随着我国制造业快速发展，数控机床以具有自动化程度高、生产率高、柔性好、加工精度高、加工质量稳定、易于建立与计算机间的通信联络、容易实现群控和良好的经济效益等优点，迅速的占领制造业的市场。

对于机械制造专业的学生来讲，今后毕业将从事的行业很可能是数控加工行业。

因此学好数控加工技术对于今后的就业就有着更加重要的意义。

笔者在此提出自己在学习和实际操作数控机床时的一些心得体会以供广大初学者参考。

一、数控机床的加工原理学习数控加工技术首先得弄清数控加工的工作原理。

首先将被加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程的切削速度、进给速度、工件和刀具的交换、冷却液的开关等信息都按规定的代码和格式编成加工程序，接着将该程序送到数控系统;数控系统则按照程序的要求，先进行相应的运算、处理，然后发出控制命令是个坐标轴、主轴及辅助动作相互协调，实现刀具与工件间的相对运动实现零件的加工。

二、数控加工中涉及的坐标系数控机床上各个运动执行部件的动作都是由数控驱动单元(CNC装置)控制的。

因此为了建立各个运动部件相对于机床的相对位置的量化关系可借助坐标系来实现。

这个坐标系是机床出厂是生产厂家已经确定的称为机床坐标系，建立机床坐标系的原点称之为机床原点或零点。

参考点是机床上坐标系中一个固定不变的位置点。

通常将参考点与机床坐标系原点设置为同一点，所以有些机床上回参考点操作也叫回零点操作。

在数控编程中通常以零件图上某一点来建立坐标系进行编程，这个点称之为工件编程零点，这个坐标系称为工件坐标系。

建立工件坐标系的目的在于方便和简化编程。

三、数控编程的方法数控编程的方法主要有两种：一是手工编程;二是自动编程。

两种编程方法各有优缺点和适用于不同的加工范围。

手工编写的程序具有程序简单精炼、易于读懂、程序调整容易、适用于编写比较简单的零部件的加工程序，但是手工编程难以实现复杂曲面的加工。

编程时一般选择工件上的某一点作为程序原点，并以这个原点作
为坐标系的原点，建立一个新的坐标系，这个新的坐标系就是工作坐标系 （编程坐标系）。 编程原点选择原则： 原则1：编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。 原则2：尽量选择便于对刀的位置。
工作坐标系的设定： 方法一 ：在机床坐标系中直接设定加工原点。 编程原点设置在工件轴心线与工件底端面的交点上。 方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系。 加工坐标系的原点可设定在相对于刀具起始点的某一符合加工要求的空
上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向， 这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。
在铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。在数控加工中就应该用
机床坐标系来描述。
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定： （1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指代表X坐标，食指代 表Y坐标，中指代表Z坐标。 （2）大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向 为Z坐标的正方向。 （3）围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则， 大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐 标A、B、C的正向。
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系 决定。
笛卡儿坐标系只表明了六个坐标之间的关系，而对于数控机床坐标方向 的判断则有如下规定：
原则一：刀具相对于静止的工件坐标而运动： 原则二：坐标正方向判断顺序先Z后X再Y。
在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床
机床回零操作应注意以下几点：
（1）、当机床工作台或主轴当前位置接近机床零点或处于超程状态时，此 时应采用手动模式，将机床工作台或主轴移至各轴行程中间位置，否则 无法完成回零操作。

数控机床组成、工作原理以及特点姓名：赵凯学号：090203126摘要世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。

美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。

我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。

未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。

美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。

因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。

目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程。

本文主要讨论的是数控机床的组成、分类、发展趋势以及实际应用等。

关键词 : 发展趋势、分类、组成、原理、特点、应用。

The composition of the CNC machine tools, operating principles and characteristics AbstractThe transfer of world manufacturing, China is gradually becoming the world's factory. The United States, Germany, South Korea and other countries have entered the high-tech intensive industrial development era microelectronics era, iron and steel, machinery, chemicals, and other heavy industry is gradually transferred to developing countries. China's economic development has been an early stage of development, is in the middle of a heavy chemical industry development.The next 10 years will be the best period for the development of China's machinery industry. The United States, Germany, heavy chemical industry development period continues for more than 18 years, the four countries of the United States, Germany, South Korea, the heavy chemical industry average development period lasted 12 years, we estimate that the period of development of heavy and chemical industries in China will continue through at least 10 years, until 2015 . Therefore, in the next 10 years, with the process of promoting heavy and chemical industries in China, the Chinese enterprise scale, product technology, quality and so on will be significantly improved, enhanced international competitiveness of the domestic machinery products gradually replace imports and exports accelerated. Currently, the the the central machinery industry molecules industry such as ship, rail, container and container crane manufacturer has benefited from international industrial transfer, and will continue to benefit; power plant equipment, construction machinery, the bed will benefit from the transfer of industries to speed up the export process. This paper mainly discusses the composition of CNC machine tools, development trends, and practical applications.Keywords: trends, classification, composition, characteristics, application.一、数控机床的产生在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的80%以上。

第1篇一、实验目的1. 了解数控加工中心的基本组成和工作原理。

2. 掌握数控加工中心的基本操作方法。

3. 熟悉数控编程的基本步骤和常用指令。

4. 通过实际操作，提高对数控加工中心的操作技能和编程能力。

二、实验原理数控加工中心是一种集成了计算机数控系统（CNC）和机械加工装置的自动化机床。

它通过CNC系统对机床进行精确控制，实现对工件的自动加工。

数控加工中心主要由以下几部分组成：1. 控制系统：负责接收和处理编程指令，控制机床的运动。

2. 伺服系统：将控制系统的指令转换为机床的运动。

3. 机械装置：包括主轴、进给系统、工作台等，完成实际的加工过程。

4. 辅助装置：如冷却系统、润滑系统等，为加工过程提供必要的辅助条件。

三、实验设备与材料1. 数控加工中心一台2. 数控编程软件一套3. 工件材料：铝、钢等4. 工具：铣刀、钻头等四、实验步骤1. 数控加工中心基本操作（1）启动数控加工中心，检查机床各部分是否正常。

（2）打开数控系统，进行系统初始化。

（3）设置机床参数，如刀具参数、工件参数等。

（4）进行机床坐标系的设定和刀具路径的规划。

（5）启动机床，进行试运行，观察机床运动是否平稳。

2. 数控编程（1）打开数控编程软件，创建新的程序。

（2）输入工件尺寸和刀具参数。

（3）编写刀具路径，包括刀具切入、加工、退出的过程。

（4）编写辅助指令，如冷却、润滑等。

（5）保存程序，并传输到数控系统中。

3. 实际加工（1）将工件放置在加工中心的工作台上。

（2）根据编程指令，设置机床参数。

（3）启动机床，进行实际加工。

（4）观察加工过程，确保加工质量。

（5）加工完成后，关闭机床，取下工件。

五、实验结果与分析1. 通过本次实验，成功掌握了数控加工中心的基本操作方法。

2. 成功完成了数控编程，并成功加工出所需工件。

3. 在实际加工过程中，机床运行平稳，加工质量符合要求。

4. 通过本次实验，提高了对数控加工中心的操作技能和编程能力。

机床本体包括床身、主轴箱、工作台、底座、立柱、刀库、换刀机构等部 分组成。
伺服系统是数控铣床执行机构的驱动部件，主要包括主轴伺服系统和进给
伺服系统。它把来自数控装置的运动指令进行放大，驱动机床的运动部件，使 工作台按规定轨迹移动或准确定位。
（2）数控铣床/加工中心的工作原理 加工中心的基本工作原理如图1.6所示。根据被加工零件的图样、尺寸、材
料及技术要求等内容进行工艺分析，确定加工顺序、走刀路线、切削用量等， 把加工程序输入到数控装置中，经过驱动电路控制和放大，使伺服电机转动， 经滚珠丝杠驱动铣床工作台，最终完成整个加工。加工结束机床自动停止。
3.数控铣床加工范围与常用的刀具 （1）数控铣床的加工范围
1)平面类零件 平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工米昂与水平面的夹角为 一定值的零件，这类加工面可展开为平面。
1.数控铣床/加工中心的分类 （1）按控制轴数可分为： 1）三轴数控铣床（加工中心） 2）四轴数控铣床（加工中心） 3）五轴数控铣床（加工中心） （2）按主轴与工作台相对位置分类 1）立式加工中心 2）卧式加工中心
2.数控铣床的组成和工作原理 （1）数控铣床的组成
数控铣床与其他数控机床一样，由数控系统、伺服系统、机床本体三部分 组成。其中数控系统是核心部件。
项目
配分
刀具识别
50பைடு நூலகம்
机床面板识别
50
考核标准 能正确识别刀具的种类并说明其加工场合
能正确识别面板上的所有功能按键
得分
【复习与思考】
1.判断题。
（1）数控机床产生于1958年。（ ）
（2）二轴半的数控铣床是指具有二根半轴的数控铣床。（ ）
（3）加工中心不适宜加工箱体类零件。（ ）

加工中心主轴工作原理详解
加工中心的主轴是整个加工中心的核心部件，主要负责传递转速和扭矩给刀具，从而实现切削加工。

主轴的工作原理如下：
1. 电机驱动：通常采用电机作为主轴驱动源。

电机会将电能转换为机械能，从而实现主轴的旋转。

在加工中心中，常见的电机类型包括三相交流电机和直流电机。

2. 主轴传动系统：电机的转速通常需要通过传动系统进行调节，以满足加工需求。

传动系统通常包括主轴齿轮箱、皮带传动、齿轮传动等。

其中，主轴齿轮箱可以实现不同转速的切换，以适应不同工况下的加工需求。

3. 主轴轴承：主轴的承载能力和精度往往直接影响加工质量。

为了提高主轴的刚性和稳定性，通常使用高精度的轴承来支撑主轴。

常见的主轴轴承类型包括球轴承、滚动轴承和角接触轴承等。

4. 冷却系统：由于主轴在加工过程中会产生热量，为了保证主轴的正常运行，通常需要通过冷却系统对主轴进行冷却。

常见的冷却方式包括风冷和液冷。

风冷可以通过风扇将冷却风送入主轴，而液冷则通过液压系统将冷却液传送到主轴上进行冷却。

5. 刀具夹持系统：主轴上通常装有刀具夹持系统，用于夹持切削刀具。

刀具夹持系统通常采用弹簧夹持、液压夹持或机械夹持等方式，以确保刀具能够在高速旋转的主轴上稳定运行。

总之，在加工中心中，主轴的工作原理是电机驱动主轴转动，通过传动系统实现不同转速的切换，通过轴承支撑主轴的旋转，通过冷却系统进行冷却，以及通过刀具夹持系统夹持刀具进行切削加工。

这些工作原理共同作用，使得加工中心的主轴能够高效、精准地完成加工任务。

8、5大功能指令 1）辅助功能指令（M指令） M03: 主轴正传 M04：主轴反转 M05：主轴停止 M06: 换刀 M08: 切削液打开 M09: 切削液关闭 M30: 程序结束
2）进给功能指令（F指令）：指定进给速 度的大小。 有两种控制方式： 每分钟进给方式：（mm/min) 如：F100 每转进给方式：(mm/r) 如：F0.1 一般的数控系统默认为每分钟进给方式。 3）刀具功能指令（T指令） 车床一般用四位数字。如：T0101，前两位 表示刀具号，后两位表示刀补号。 铣床一般用两位数字。如：T02，表示刀具 号为02.
2、数控技术的发展
1952年在美国麻省理工学院诞生了世界上第一台三 坐标联动的数控铣床 第一代 电子管NC
第二代 晶体管NC
第三代 小规模集成电路NC
CNC
第四代 小型计算机NC
MNC
第五代 微机NC
二、数控机床的组成
机床本体 数控机床 数控系统 输入输出装置 数控装置（核心） 伺服驱动系统 位置检测反馈装置 可编程逻辑控制器（PLC)
3）工件原点（编程原点） 工件坐标系是在数控编程时用来定义工件形 状和刀具相对工件运动的坐标系。 工件坐标系的原点称为工件原点或编程原点 数控车床上加工工件时，工件原点一般设在 主轴中心线与工件右端面(或左端面)的交点处。 数控铣床上加工工件时，工件原点一般设在 进刀方向一侧工件外轮廓表面的某个角上或对称 中心上。
2）机床参考点 机床原点相对应的还有一个机床参考点， 它也是机床上的一个固定点，通常不同于机 床原点。一般来说，加工中心的参考点设在 工作台位于极限位置时的一基准点上。该极 限位置通过机械挡块来调整和确定，但必须 位于各坐标轴的移动范围内。为了在机床工 作时建立机床坐标系，要通过参数来指定参 考点到机床原点的距离，此参数通过精确测 量来确定。一般，机床工作前，必须先进行 回参考点动作，各坐标轴回零，才可建立机 床坐标系

论述加工中心的工作原理及组成加工中心是一种集成了磨削、钻孔、铣削等多种加工功能于一身的机床装置。

它在现代制造业中扮演着重要的角色，其高精度、高效率的加工特性使得它成为了各种工件加工的首选设备之一。

要理解加工中心的工作原理及组成，首先需要了解其基本结构和工作方式。

一、加工中心的基本结构加工中心的基本结构大致分为机身、主轴系统、进给系统、控制系统和辅助系统五大部分。

机身是其最基本的组成部分，负责支撑和固定其他部件，也是整个机床装置的基础。

主轴系统是加工中心的核心组成部分，它主要负责转动和传递动能，通常包括主轴头、主轴箱、主轴传动和主轴电机等部件。

进给系统则是用来控制工件在加工过程中的进给速度和进给方向，它包括进给轴驱动器、进给轴执行器、进给轴分度等组件。

控制系统是整个加工中心的灵魂，它由数控装置、编程系统、输入输出设备等组成，用来控制整个机床的运行状态，保证加工的精度和稳定性。

辅助系统包括冷却液系统、润滑系统、废渣处理系统等，主要是为了保证加工环境的清洁和工件的质量。

二、加工中心的工作原理加工中心的工作原理主要包括工件定位、加工控制、进给运动和切削加工等环节。

首先是工件定位，即将工件安装在加工中心的工作台上，并通过夹具夹紧工件，以确保工件在加工过程中能够稳定地固定在工作台上。

然后是加工控制，即根据加工工艺和工件要求编写相应的数控程序，将程序输入到数控系统中。

接着是进给运动，也就是通过进给系统控制工件在加工过程中的进给速度和进给方向，确保切削刀具以一定的速度和轨迹对工件进行加工。

最后是切削加工，即利用刀具对工件进行相应的切削操作，实现工件的加工目的。

三、加工中心的基本组成1. 主轴系统加工中心的主轴系统是整个机床的核心部分，它直接影响到加工中心的加工质量和效率。

主轴系统通常包括主轴头、主轴箱、主轴传动和主轴电机等组件。

主轴头是安装在主轴上的刀具夹持装置，用来固定切削刀具，支撑和传递切削力。

主轴箱是主轴系统的外壳，负责支撑和固定整个主轴系统，同时也能起到一定的散热和降噪作用。

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。

数控车床的基本组成和工作原理一、任务描述了解CAK40100VL 的基本组成和工作原理二、任务准备(一）、安全文明生产（播放插件）（二）、机床结构和工作原理1、 机床结构数控机床一般由输入输出设备、CNC 装置（或称CNC 单元)、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。

如下图是数控机床的组成框图.⑴、机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。

但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化,这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。

⑵、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 电 气 回 路辅 助 装 置 PLC 主轴伺服单元 操 作 面 板 主轴驱动装置 进给驱动装置 测量反馈装置进给伺服单元 输入/输出设 备 计算机 数 控装 置 机床本体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。

⑶输入/输出设备输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。

在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作,现通用DNC网络通讯串行通信的方式输入.输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后,再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。

⑷伺服单元伺服单元由驱动器、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。

加工中心有各种类型，虽然外形结构各异，但总体上是由以下几大部分组成。

⑴基础部件：由床身、立柱和工作台等大件组成，它们是加工中心结构中的基础部件。

这些大件有铸铁件，也有焊接的钢结构件，它们要承受加工中心的静载荷以及在加工时的切削负载，因此必须具备更高的静动刚度，也是加工中心中质量和体积大的部件。

⑵主轴部件：由主轴箱、主袖电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。

主轴的启动、停止等动作和转速均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具进行切削。

主轴部件是切削加工的功率输出部件，是加工中心的关键部件，其结构的好坏，对加工中心的性能有很大的影响。

⑶数控系统：由CNC装置、可编程序控制器、伺眼驱动装置以及电动机等部分组成。

是加工中心执行顺序控制动作和控制加工过程的中心。

⑷自动换刀装置（ATC）：加工中心与一般数控机床的显著区别是具有对零件进行多工序加工的能力，有一套自动换刀装置。

数控机床组成、工作原理以及特点第一节数控机床的组成数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。

数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体，见图2-1。

图2-1数控机床组成一、控制介质数控机床工作时，不要人去直接操作机床，但又要执行人的意图，这就必须在任何数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物称之为控制介质。

在普通机床上加工零件时，由工人按图样和工艺要求进行加工。

在数控机床加工时，控制介质是存储数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置等信息的信息载体，它记载着零件的加工工序。

数控机床中，常用的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡片、磁带和磁盘或其他可存储代码的载体，至于采用哪一种，则取决于数控装置的类型。

早期时，使用的是8单位（8孔）穿孔纸带，并规定了标准信息代码ISO（国际标准化组织制定）和EIA（美国电子工业协会制定）两种代码。

二、数控装置数控装置是数控机床的核心。

其功能是接受输入装置输入的数控程序中的加工信息，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲送给伺服系统，使伺服系统带动机床的各个运动部件按数控程序预定要求动作。

一般由输入输出装置、控制器、运算器、各种接口电路、CRT 显示器等硬件以及相应的软件组成。

数控装置作为数控机床“指挥系统”，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。

它具备的主要功能如下：1）多轴联动控制。

2）直线、圆弧、抛物线等多种函数的插补。

3）输入、编辑和修改数控程序功能。

4）数控加工信息的转换功能：ISO/EIA代码转化，米英制转换，坐标转换，绝对值和相对值的转换，计数制转换等。

5）刀具半径、长度补偿，传动间隙补偿，螺距误差补偿等补偿功能。

6）实现固定循环、重复加工、镜像加工等多种加工方式选择。

7）在CRT上显示字符、轨迹、图形和动态演示等功能。

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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。