数控机床概论[1]
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第一章 数控机床概论
第一章 概论
1
（2）模块化、专门化与个性化；智能化；柔性化和集成化 模块化、专门化与个性化：机床结构模块化，数控功能专门 化，机床性能价格比显著提高并加快优化。个性化是近几年 来特别明显的发展趋势。 智能化：智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追 求加工效率和加工质量方面的智能化，如自适应控制，工艺 参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便方面的智能 化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自 动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化， 如智能化的自动编程，智能化的人机界面等； 柔性化和集成化：柔性自动化技术是制造业适应动态市场需 求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋 势，是先进制造领域的基础技术。
第一章 概论
1
3.
按伺服控制方式分类
1. 开环控制数控机床 开环控制系统的特点是不带反馈检测装置。这种数控机床主 要使用步进电机。数控装置经过控制运算发出脉冲信号，每 一脉冲信号使步进电机转动一定的角度，通过滚珠丝杠推动 工作台移动一定的距离。
开环控制系统图
第一章 概论
1
2. 闭环控制系统 闭环控制系统是指在机床的运动部件上安装位置测量装置。 是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置，将检 测到的实际位移反馈到数控装置的比较器中，与输入的原指 令位移值进行比较，用比较后的差值控制移动部件作补充位 移，直到差值消除时才停止移动，达到精确定
第一章 概论
1
1.4.2 数控机床的使用特点
1. 对操作维修人员的技术水平要求较高 2. 对夹具和刀具的要求较高 单件生成时，一般采用通用夹具，成批量生成时，为节省加 工时间，应采用专用夹具，而且夹具应该定位可靠，能自动 夹紧或松开工件，具有良好的排屑、冷却结构。
《概论数控机床》PPT课件
6. 辅助控制装置 其作用是接受数控装置输出的主运动换向、变 速、启停、刀具选择和交换等的指令信息，并发出 控制辅助装置的指令。常用h PLC作辅助控制装置。9
7. 机床 由主传动装置、进给传动装置、床身、工作台 和辅助装置组成。
二、工作原理
加工程序
数控 装置
伺服 系统
零件图
数控系统
图1-2 数控机床的工作原理图
这类数控机床不带位置检测反馈装置。开环
控制的数控机床工作比较稳定，反应快，调试方
便，维修简单，但控制精度低，这类数控机床多
为经济型。
h
14
2. 闭环控制数控机床
指令 位置比 较电路
速度控 制电路
伺服 电动机
工作台
速度检测
位置检测
图1-7 闭环控制框图 这类数控机床带有位置检测反馈装置。位置检测装置 安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位 置，并与CNC装置的指令位置h进行比较，用差值进行控制15。
4．行程；
5．主轴转速和调节范h围；
2
6．进给速度和调节范围； 7．准备功能（G功能）； 8．辅助功能（M功能）； 9. 自动加减速功能； 10. 开关量接口。 §1.2 数控机床的产生与发展
第一代数控机床：1952年由美国帕森兹公司和麻省理 工学院合作研制成功，使用电子管元件。中国58年生产。
第二代数控机床： 1959年，以美国耐克•杜列
第五代数控机床： 1974年开始出现的以微处 理器为核心的数控系统。中国81年生产。
第六代数控机床： 1990年生产出了基于工控 PC机的通用CNC系统。中国92年生产。
h
4
二、我国数控机床的状况
中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性
7. 机床 由主传动装置、进给传动装置、床身、工作台 和辅助装置组成。
二、工作原理
加工程序
数控 装置
伺服 系统
零件图
数控系统
图1-2 数控机床的工作原理图
这类数控机床不带位置检测反馈装置。开环
控制的数控机床工作比较稳定，反应快，调试方
便，维修简单，但控制精度低，这类数控机床多
为经济型。
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2. 闭环控制数控机床
指令 位置比 较电路
速度控 制电路
伺服 电动机
工作台
速度检测
位置检测
图1-7 闭环控制框图 这类数控机床带有位置检测反馈装置。位置检测装置 安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位 置，并与CNC装置的指令位置h进行比较，用差值进行控制15。
4．行程；
5．主轴转速和调节范h围；
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6．进给速度和调节范围； 7．准备功能（G功能）； 8．辅助功能（M功能）； 9. 自动加减速功能； 10. 开关量接口。 §1.2 数控机床的产生与发展
第一代数控机床：1952年由美国帕森兹公司和麻省理 工学院合作研制成功，使用电子管元件。中国58年生产。
第二代数控机床： 1959年，以美国耐克•杜列
第五代数控机床： 1974年开始出现的以微处 理器为核心的数控系统。中国81年生产。
第六代数控机床： 1990年生产出了基于工控 PC机的通用CNC系统。中国92年生产。
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二、我国数控机床的状况
中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性
数控机床概论(讲稿)
数控机床概论第1章绪论1.1 数控机床的产生与发展1.1.1 数控机床的产生目前很多制造企业已经广泛采用了以自动机床、组合机床和专用机床为主体的“刚性”自动生产线，采用多刀、多工位和多面同时加工方法，常年进行着单一产品的高效和高度自动化的生产。
尽管这种生产方式需要巨大的初始投资和很长的生产准备周期，但在大批量的生产条件下，由于分摊在每一个加工零件上的费用很少，因此，经济效益仍然是十分显著的。
不过，在制造业并不是所有的产品都具有很大的需求量，单件与小批量生产的零件一般占机械加工总量的80%左右。
尤其是航空、航天、船舶、机床、重型机械、食品加工机械、包装机械和军工等产品，不仅加工批量少，而且加工零件形状比较复杂，精度要求也很高，还需要经常改型。
如果仍然采用专业化程度很高的自动化机床加工这类产品的零件就显得不尽合理。
而经常改装和调整设备，对于专用生产线来讲，不仅会提高产品的生产成本，有时甚至是无法实现的。
因此，这种“刚性”的自动化生产方式已逐渐显现出了对现代制造业的不适应性。
为了解决上述问题，从而实现多品种、小批量产品零件的自动化生产，一种称之为数控机床（Numerical Control Machine Tools）的现代机床应运而生。
数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。
该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而驱动机床动作并加工零件。
它很好的解决了刚性自动生产线难以经常改型和调整设备的问题，显示出了适应多品种、小批量产品零件生产的“柔性”。
1.1.2 数控机床的发展从1952年至今，数控机床按照控制机的发展，已经历了六代。
世界上第一台数控机床在美国诞生，是由美国小型飞机工业承包商帕森斯公司和麻省理工学院伺服机构研究所为推进飞机和导弹的研制联合开发的，1955年进入实用阶段，这时数控机床的控制系统（专用电子计算机）采用的是电子管，其体积庞大，功耗高，仅在一些军事部门中承担普通机床难以加工的形状复杂零件，这是第一代数控系统。
第1章机床数控技术概论
第1章机床数控技术概论
1.1数控技术发展概述
数控技术，是利用数据处理用计算机指挥机器工具来进行机械加工的
技术。
它可以将加工工艺、制造要求及加工条件记录在计算机内，提高了
加工的质量、精度和速度。
数控技术是现代制造业的主要技术，广泛应用
于机械、航空航天、汽车、工矿企业等行业，在大规模实现个性化制造，
改变传统制造方式及技术，提高了生产力和产品质量，改善了生产条件，
提高了劳动生产率，实现了精密加工的可能。
从上世纪50年代起，数控技术就开始了研究和发展，形成了工业上
应用最为广泛的数控设备，数控机床。
数控机床目前已经成为机械加工行
业的主要设备，它结合了计算机、机械、检测和测量等技术，具有高精度、高速度、自动化程度高等特点，在机械加工中得到了广泛的应用。
数控技术的发展已经取得较好的成绩，极大地改变和提高了传统机械
加工的工作效率。
无论是加工小件、复杂曲面还是加工特殊材料，数控机
床都可以实现，为实现高精度、高效率的加工提供了有力的保证。
1.2数控机床的通用结构
数控机床一般由主轴系统、工作台系统、进给系统和控制系统组成。
主轴系统由电机、传动装置和主轴组成。
第1章 数控机床-机床概论
运动
数控机床概论
表面成形运动（主运动和进给运动） 辅助运动（实现机床的各种辅助动作）
数控机床概论
2、机床的传动
机床完成各种运动所需的基 本部件：执行件、动力源和传动 装置。 机床的传动链和原理图 内联系传动链（严格传动比 关系） 外联系传动链（联接动力源 与执行件，不要求精确的传动比 比）
数控机床概论
五、数控机床概述 1、组成
任何一种数控机床都是由控制介质、数控装置、伺服 系统、辅助控制系统和机床本体等若干基本部分组成的， 如图所示。
数控机床概论
2、基本概念
数字控制（NC）：用数字化信息对过程进行的控制 数控系统：实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成 分为 硬件数控系统和计算机数控系统 计算机数控系统（CNC）：以计算机为核心 开放式CNC系统：可保证开发的应用软件能在不同的厂商提 供的平台工作。 数控机床：应用数控技术对其加工过程进行自动控制的机床 柔性制造单元（FMC）：一台数控机床或加工中心装上自动 装卸工件的装置 FMS及CIMS
1948年，美国帕森 （Parsons）公司在研制加工 直升机螺旋桨叶片轮廓用检查 样板的机床时，首先提出计算 机控制机床的设想，在麻省理 工学院（MIT）的协助下，于 1952年研制成功了世界上第一 台三坐标直线插补且连续控制 的立式数控铣床。我国于1958 年由清华大学和北京第一机床 厂合作研制了我国第一台数控 铣床。
点位控制直线控制和轮廓控制数控机床数控机床概论3数控机床的特点适应性强加工精度高产品质量稳定生产效率高减轻劳动强度改善劳动条件经济效益好有利于生产管理的现代化数控机床概论4规格行程范围和摆角范围工作台面尺寸承载能力主轴功率和进给轴扭矩控制轴数和联动轴数刀具系统数控机床概论5性能指标分辨率和脉冲当量最高主轴转速和最大加速度定位精度和重复定位精度最高快移速度和最高进给速度电气冷却系统外形尺寸机床重量数控机床概论6发展趋势高速高效高精度和高可靠性模块化智能化柔性化集成化开放性新一代数控加工工艺及装置
数控机床概论
表面成形运动（主运动和进给运动） 辅助运动（实现机床的各种辅助动作）
数控机床概论
2、机床的传动
机床完成各种运动所需的基 本部件：执行件、动力源和传动 装置。 机床的传动链和原理图 内联系传动链（严格传动比 关系） 外联系传动链（联接动力源 与执行件，不要求精确的传动比 比）
数控机床概论
五、数控机床概述 1、组成
任何一种数控机床都是由控制介质、数控装置、伺服 系统、辅助控制系统和机床本体等若干基本部分组成的， 如图所示。
数控机床概论
2、基本概念
数字控制（NC）：用数字化信息对过程进行的控制 数控系统：实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成 分为 硬件数控系统和计算机数控系统 计算机数控系统（CNC）：以计算机为核心 开放式CNC系统：可保证开发的应用软件能在不同的厂商提 供的平台工作。 数控机床：应用数控技术对其加工过程进行自动控制的机床 柔性制造单元（FMC）：一台数控机床或加工中心装上自动 装卸工件的装置 FMS及CIMS
1948年，美国帕森 （Parsons）公司在研制加工 直升机螺旋桨叶片轮廓用检查 样板的机床时，首先提出计算 机控制机床的设想，在麻省理 工学院（MIT）的协助下，于 1952年研制成功了世界上第一 台三坐标直线插补且连续控制 的立式数控铣床。我国于1958 年由清华大学和北京第一机床 厂合作研制了我国第一台数控 铣床。
点位控制直线控制和轮廓控制数控机床数控机床概论3数控机床的特点适应性强加工精度高产品质量稳定生产效率高减轻劳动强度改善劳动条件经济效益好有利于生产管理的现代化数控机床概论4规格行程范围和摆角范围工作台面尺寸承载能力主轴功率和进给轴扭矩控制轴数和联动轴数刀具系统数控机床概论5性能指标分辨率和脉冲当量最高主轴转速和最大加速度定位精度和重复定位精度最高快移速度和最高进给速度电气冷却系统外形尺寸机床重量数控机床概论6发展趋势高速高效高精度和高可靠性模块化智能化柔性化集成化开放性新一代数控加工工艺及装置
数控机床概论
• 软件式数控系统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储能力和控制功能, 这些控制功能是由 一系列控制程序(驻留系统内) 来实现的。
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１.１ 数控机床的产生和发展
• 软件式数控系统的通用性很强, 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, 因而数控系统的性能大大提高 , 而价格却有了大幅度的下降。 同时, 可靠性和自动化程度有了大幅 度的提高, 数控机床也得到了飞速发展。 目前, ＣＮＣ 数控系统几乎 完全取代了以往的ＮＣ 数控系统。
• 我国的数控技术与国际先进水平相比, 还存在一定的差距, 其主要表现 在以下两个方面。
• ( １) 数控系统和数控机床的稳定性差, 两者与国外产品的比较见表１ －１。
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１.１ 数控机床的产生和发展
• (２) 我国数控系统成套性差, 数控装置、驱动、电动机不配套, 伺服驱 动、主轴驱动的性能和可靠性比国外产品的性能和可靠性低, 高精度 、高速度及重型设备数控系统的性能、功能比国外产品的性能和功能 差。
• 近年来, 随着微电子和计算机技术的飞速发展及数控机床的广泛应用, 加工技术跨入一个新的里程, 并建立起一种全新的生产模式, 在日本、 美国、德国、意大利等发达国家已出现了以数控机床为基础的自动化 生产系统。
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１.１ 数控机床的产生和发展
• １.１.３ 我国数控机床的发展简介
• 我国于１９５８ 年研制出了首台数控机床(见图１ － １), 但是, 由于 相关工业基础较差,尤其是数控系统的支撑工业———电子工业薄弱, 致使其发展速度一直缓慢。 直到２０ 世纪７０年代初期, 我国才掀起 研制数控机床的热潮。 但由于当时的控制系统主要是采用分立电子 元器件, 性能不稳定, 可靠性差, 且机、液、气配套基础元器件不过关, 因此多数机床在生产中并没有发挥出明显的作用。 ２０ 世纪８０ 年 代以来, 在消化吸收国外先进技术的基础上, 我国的数控技术有了新的 发展, 数控机床才真正进入小批量生产的商品化时代。
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１.１ 数控机床的产生和发展
• 软件式数控系统的通用性很强, 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, 因而数控系统的性能大大提高 , 而价格却有了大幅度的下降。 同时, 可靠性和自动化程度有了大幅 度的提高, 数控机床也得到了飞速发展。 目前, ＣＮＣ 数控系统几乎 完全取代了以往的ＮＣ 数控系统。
• 我国的数控技术与国际先进水平相比, 还存在一定的差距, 其主要表现 在以下两个方面。
• ( １) 数控系统和数控机床的稳定性差, 两者与国外产品的比较见表１ －１。
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１.１ 数控机床的产生和发展
• (２) 我国数控系统成套性差, 数控装置、驱动、电动机不配套, 伺服驱 动、主轴驱动的性能和可靠性比国外产品的性能和可靠性低, 高精度 、高速度及重型设备数控系统的性能、功能比国外产品的性能和功能 差。
• 近年来, 随着微电子和计算机技术的飞速发展及数控机床的广泛应用, 加工技术跨入一个新的里程, 并建立起一种全新的生产模式, 在日本、 美国、德国、意大利等发达国家已出现了以数控机床为基础的自动化 生产系统。
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１.１ 数控机床的产生和发展
• １.１.３ 我国数控机床的发展简介
• 我国于１９５８ 年研制出了首台数控机床(见图１ － １), 但是, 由于 相关工业基础较差,尤其是数控系统的支撑工业———电子工业薄弱, 致使其发展速度一直缓慢。 直到２０ 世纪７０年代初期, 我国才掀起 研制数控机床的热潮。 但由于当时的控制系统主要是采用分立电子 元器件, 性能不稳定, 可靠性差, 且机、液、气配套基础元器件不过关, 因此多数机床在生产中并没有发挥出明显的作用。 ２０ 世纪８０ 年 代以来, 在消化吸收国外先进技术的基础上, 我国的数控技术有了新的 发展, 数控机床才真正进入小批量生产的商品化时代。
数控机床第1章机床概论
纹 加 工 机
铣 床
刨 插 床
拉 床
锯 床
其 它 机 床
床床
代 号
C
Z
T
M
2 M
3 M
Y
S
X
B
L
GQ
读 音
车
钻
镗
磨
二 磨
三 磨
牙
丝
铣
刨
拉
割
其 它
其中每类划分10个组，每组划分10个系。 组、系代号用两位阿拉伯数字表示，位于类 代号和通用特性代号、结构特性代号之后； 系用一位阿拉伯数字表示，位于组代号之后。 各类金属切削机床类、组划分如表1.2所示。
床、锯床及其它机床等。（见表1.1） 2） 按工艺范围的宽窄（万能程度）分：通
用机床、专门化机床、专用机床。 3）按加工精度分：普通精度级、精密级、
高精密级。 4）按自动化程度分：手动、机动、半自动、
自动。 5）按质量和尺寸分：仪表机床、中型机床、
大型机床（10吨）、重型机床（30吨以上）、
超重型机床（100吨以上）。
58年英国和日本、59年德国相继研制生产 出数控机床；
52年至70年为采用专用的控制的硬件逻辑 数控系统（NC），经历了三个阶段；
70年后研制出大规模集成电路，采用了计 算机控制系统（CNC），也经历了三个阶段；
70年第四代——小型计算机数控机床； 74年第五代——微处理器组成的数控系统； 90年第六代——基于PC的数控系统；
（3）通用特性代号、结构特性代号 通用特 性代号如表1.3所示。
对主参数相同而结构、性能不同的机床， 在型号中加结构特性代号予以区分。结构特 性代号用汉语拼音字母表示，排在类代号之 后。当型号中有通用特性代号时应排在通用 特性代号之后。 （4）主要参数、主轴数和第二主参数的表示 方法。
第一章-数控机床概述
2．高可靠性
▪ 数控机床的平均无故障工作时间（小时）。
▪
3．机床功能复合化
复合化是为了提高零件加工效率，减
少辅助时间。能减少装卸时间，提高机床
生产效率，减少半成品库存量，又能保证
和提高形位精度。
4．智能化、网络化、柔性化
▪ 智能化是指数控机床控制加工精度和加工 效率的智能化。
▪ 网络化可以进行跨地域的协同设计、协同 制造、信息共享、远程监控及远程服务
接受控制介质上的数字化 信息，经过控制软件或逻辑 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， 进行规定的、有序的运动。
4．伺服系统
伺服系统用于完成坐标轴的驱动。直接影响数控 机床加工的速度、位置精度及加工的形状精度。
伺服机构——数控机床的执行机构，由驱动和执行两 大部分组成。它接受数控装置的指令信息，并按指令信息 的要求控制执行部件的进给速度、方向和位移。
（1）低档数控机床 （2）中档数控机床 （3）高档数控机床
4．按数控机床的加工工艺和用途分类
（1）切削加工类数控机床 （2）成型加工类数控机床 （3）特种加工类数控机床
二、常见数控机床简介
1．数控车床
数控车床——具有两轴联动功能，Z轴是与主轴方 向平行的运动轴，X轴是在水平面内与主轴方向垂直的 运动轴。
数控机床的工作过程
➢ 1.2.2 数控机床的工作原理
▪
在数控机床上加工零件通常需要经过以下几个步骤。
▪ ① 制订工艺规程。
▪ ② 将NC程序通过输入装置传输到数控机床的CNC系统。
▪ ③ CNC系统分析程序段，并按要求将相应的指令、数值传 送到各个坐标轴的伺服系统及机床强电控制系统。
▪ ④ 伺服系统驱动机床的运动部件。
1.1_数控机床的概论
1. 点位控制数控机床 2. 直线控制数控机床 3. 轮廓控制数控机床
•按伺服系统的类型分类 1． 开环控制数控机床
BEIJING-FANUC
•按伺服系统的类型分类 2． 闭环控制数控机床
BEIJING-FANUC
•按伺服系统的类型分类 3．半闭环控制数控机床
BEIJING-FANUC
•按数控装置分类
BEIJING-FANUC
数控机床的基本概念
数控机床
BEIJING-FANUC
数控机床
BEIJING-FANUC
数控机床
用数字化的信号对机床运动及其加工过程进行控制的自动化技术。 应用了数字控制技术的机床，自然技术数控机床 数控系统包括：控制系统，PMC，主轴和进给驱动
机床 操作面板
机床接口 P M
加
数
伺
工
控
服
程
装
系
序
置
统
零件图
数控系统
机床
数控机床
数控机床的重要性
1. 可以实现对复杂工件的加工
BEIJING-FANUC
2. 可以提高机床加工工件的精度 3. 提高效率 4. 是柔性的加工母机，可以通过编写程序修改加工工件 5. 减轻了劳动强度
BEIJING-FANUC 数控机床的分类
数控机床的构成
数控机床包括： •机床本体
床身、立柱、主轴、进给机构等等 •CNC装置 控制单元、显示器、机床操作面板、数据输入装置 •驱动装置 进给和主轴驱动装置、伺服和主轴电机 •辅助装置 液压、气动、排削装置、交换工作台、数控转台、分度工作台等
BEIJING-FANUC 数控机床的分类
从不同的角度对数控机床进行分类，常见的有以下几种分类方法： • 按运动控制轨迹分类
•按伺服系统的类型分类 1． 开环控制数控机床
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•按伺服系统的类型分类 2． 闭环控制数控机床
BEIJING-FANUC
•按伺服系统的类型分类 3．半闭环控制数控机床
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•按数控装置分类
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数控机床的基本概念
数控机床
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数控机床
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数控机床
用数字化的信号对机床运动及其加工过程进行控制的自动化技术。 应用了数字控制技术的机床，自然技术数控机床 数控系统包括：控制系统，PMC，主轴和进给驱动
机床 操作面板
机床接口 P M
加
数
伺
工
控
服
程
装
系
序
置
统
零件图
数控系统
机床
数控机床
数控机床的重要性
1. 可以实现对复杂工件的加工
BEIJING-FANUC
2. 可以提高机床加工工件的精度 3. 提高效率 4. 是柔性的加工母机，可以通过编写程序修改加工工件 5. 减轻了劳动强度
BEIJING-FANUC 数控机床的分类
数控机床的构成
数控机床包括： •机床本体
床身、立柱、主轴、进给机构等等 •CNC装置 控制单元、显示器、机床操作面板、数据输入装置 •驱动装置 进给和主轴驱动装置、伺服和主轴电机 •辅助装置 液压、气动、排削装置、交换工作台、数控转台、分度工作台等
BEIJING-FANUC 数控机床的分类
从不同的角度对数控机床进行分类，常见的有以下几种分类方法： • 按运动控制轨迹分类
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。
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PPT文档演模板
操作面板实物图
数控机床概论[1]
1-2 数控机床的组成
1.2.1 输入输出装置
通讯： 现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，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、柔性 制造系统简称FMS(Flexible Manufacture System)和计算机/现代 集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing Systems）的基本技术。采用的方式有： 串行通讯（RS-232等串口） 自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等） 网络技术（internet，LAN等）。
数控机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的高效自动化机床。是 数控技术典型应用的例子。 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。
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数控机床概论[1]
1-2 数控机床的组成
现代数控机床主要由CNC数控系统和机床主体组成，此外数控机床还有许多辅助装置： 自动换刀装置（Automatic Tool Changer ATC） 自动工作台交换装置（Automatic Pallet Changer APC） 自动对刀装置 自动排屑装置 电、液、气、冷却、润滑、防护等装置。
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ห้องสมุดไป่ตู้
数控机床概论[1]
1-2 数控机床的组成
1.2.5 测量装置
分为位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。 作用是保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令： 进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。 主轴运动指令：实现零件加工的切削运动（速度控制）
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控制介质： 人与数控机床之间建立某种联系的中间媒介物就是控制介质，又称 为信息载体。常用的控制价质有穿孔带、穿孔卡、磁盘和磁带。
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操作面板实物图
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1-2 数控机床的组成
1.2.1 输入输出装置
人机交互设备： 数控机床在加工运行时，通常都需要操作人员对数控系统进行状态干 预，对输入的加工程序进行编辑、修改和调试，对数控机床运行状态 进行显示等，也就是数控机床要具有人机联系的功能。具有人机联系 功能的设备统称人机交互设备。 常用的人机交互设备有键盘、显示器、 光电阅读机等。
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1.2.2 计算机数控（CNC）装置
硬件
• 计算机
管理软件
软件
控制软件
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1.2.3 伺服单元、驱动装置
进给伺服驱动系统由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电动机组 成。伺服驱动的作用，是把来自数控装置的位置控制移动指令转变成机床 工作部件的运动，使工作台按规定轨迹移动或精确定位，加工出符合图样 要求的工件，即把数控装置送来的微弱指令信号，放大成能驱动伺动电动 机的大功率信号。
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1-2 数控机床的组成
1.2.3 伺服单元、驱动装置
常用的伺服电动机有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动 机。根据接收指令的不同，伺服驱动有脉冲式和模拟式，而模拟式伺服驱 动方式按驱动电动机的电源种类，可分为直流伺服驱动和交流伺服驱动。 步进电动机采用脉冲驱动方式。
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数控机床组成示意图
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1-2 数控机床的组成
1.2.1 输入输出装置
操作面板： 它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具组成： 主要分为三大区域。下图为西门子的一款数控系统的操作面板。
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操作面板实物图
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1.2.1 输入输出装置
数控机床概论
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2020/11/21
数控机床概论[1]
1-1 数控系统及数控机床的基本概念 1-2 数控机床的组成 1-3 数控机床的工作原理及分类 1-4 数控机床的特点和应用范围 1-5 数控机床的产生与发展
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数控机床概论[1]
1.1 数控系统及数控机床的基本概念
数字控制技术（Numerical Control Technology， NC）是一种借助数字化信 息（数字、字符）对某一工作过程（如加工、测量、装配等）发出指令并实现 自动控制的技术。 数控系统（Numerical Control System）采用数字控制技术的自动控制系统。 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。
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数控机床概论[1]
1-2 数控机床的组成
1.2.4 机床电气控制
机床电气控制包括两个方面，可如图所示箭头所指的内容。PLC（可 编程的逻辑控制器）用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，而机 床I/O电路和装置则是用来实现I/O控制的执行部件，由继电器、电磁阀、 行程开关、接触器等组成的逻辑电路；
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1.2.5 测量装置
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1-2 数控机床的组成
1.2.6 数控机床本体
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（工作台、拖板以及相应的传动机构）、 支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统、工件自动交 换系统）和辅助装置（如排屑装置、冷却泵等等）。
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1-2 数控机床的组成
1.2.2 计算机数控（CNC）装置 数控装置是数控机床的中枢。又称CNC装置(CNC单元)
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1.2.2 计算机数控（CNC）装置
作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、 机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服 单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软 件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。CNC装 置是CNC系统的核心