数控机床概述

数控机床的应用

在机械制造行业中，机床是一种主要的生产设备。机械制造行业的产品，其结构日趋复杂，精度和性能要求日趋提高，因此对生产设备——机床也相应地提出了高效率、高精度和高自动化的要求。

大批大量生产的产品，如汽车、拖拉机与家用电器的零件，为了提高产量和质量，广泛采用组合机床、凸轮控制的多刀多工位机床以及专用的自动生产线和自动化车间进行加工。但是应用这类专用机床和生产设备，生产准备周期长，使更新产品及修改加工工艺的时间较长，费用较高，制约了产品的更新换代。

在制造行业中，单件与小批量产品占到70％——80％，这类产品的零件一般都采用通用机床来加工，通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量，特别是一些由曲线、曲面组成的复杂零件，只能借助划线和样板，用手工操作的方法来加工，或者利用靠模和仿形机床来加工，其加工精度和生产效率仍会受到很大的限制。

数控机床，就是为了解决单件、小批量，特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。1952年美国PARSONS公司与麻省理工学院（MIT）合作研制了第一台三坐标数控铣床，它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等多方面的技术成果，是一种新型的机床，可用于加工复杂曲面零件。该铣床的研制成功是机械制造行业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段。从第一台数控机床问世到现在的半个世纪中，数控技术的发展非常迅速，几乎所有品种的机床都实现了数控化。数控机床的应用领域也从航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造行业。此外，还出现了金属成型类数控机床：如数控折弯机，数控弯管机，数控步冲机等；特种加工数控机床：如数控线（电极）切割机、数控火焰切割机、数控激光切割机床等；其他还有：数控绘图机、数控三坐标测量机等。特别是相继出现的自动换刀数控机床（即加工中心Machining Center）、直接数字控制系统（即计算机群控系统，DNC，Direct Numerical Control）、自适应控制系统（AC，Adaptive Control）、柔性制造系统

第一章 数控机床概述

1.1 数控机床的结构与功能

数控机床是指通过数字化操作指令进行控制的一种设备，其基本结构框图如图所示。

１、输入输出设备

输入输出设备的主要功能是：编制程序、键入、打印和显示。这一部分的硬件，简单着可能只有键盘和ＬＥＤ显示器，一般的可能再加上纸带、磁盘、磁带输入机，人机对话编程键盘和ＬＣＤ或ＣＲＴ显示器。高级的还包含一套ＣＡＤ／ＣＡＭ系统。由这些设备实现编制程序、输入程序、输入数据以及存储和打印等功能。

２、计算机数控装置

计算机数控装置是数控机床的头脑和核心，他根据输入的程序和数据完成数值计算、逻辑判断、输入输出控制等功能。计算机数控装置一般由专用计算机、输入输出接口板，以及机床控制器等部分组成。可编程机床控制器（ＰＭＣ）主要用于实现对机床辅助功能Ｍ、主轴变速功能Ｓ和刀具功能Ｔ的控制。

３、伺服系统

伺服系统包括伺服控制线路、功率放大线路、伺服电机等执行装置，他接受计算机数控装置发来的各种动作命令，驱动受控设备的运动。伺服电机可以是步进电机、电液马达、直流伺服电机或交流伺服电机。

４、受控设备

受控设备包括机床行业的各种数控机床和其他行业的许多数控设备。例如：数控切割机、数控弯管机、数控冲剪床、数控绘突机等。受控设备是被控制的对象，一般都需要对它进行位移、角度和各种开关量的控制。在受控设备上一般装有检测装置，以便将位移和各种状态信号反馈给数控装置，实现闭环控制。

1.2 数控设备的分类

数控设备五化八门，种类繁多，在机床行业常见的分类方法有四种：

１、按受控设备的工艺用途分类

（１）普通数控机床 主要包括车、铣、钻、镗、磨等。

（２）加工中心 这是一种在普通数控机床上加装刀库和自动换刀装置而构成的数控机床。

（３）多坐标数控机床 有些形状复杂的零件，需要三个坐标以上的合成运动才能加工出所需的形状，于是出现了多坐标的数控机床。

（４）数控特种加工机床 如数控线切割机床、数控激光切割机床等。

.

精品 教师备课教案（首页）

学 科 数控加工基础 授 课

内 容 第 一 章

第 1 节

数控机床概述

授课时数 2h 课 型 新讲授 教 具

授课班级与时间

教

学

目

的

1、了解本书的学习框架

2、数控机床及其工作原理

教

学

重

点

与

难

点

重点:了解数控机床的结构及工作原理。

难点：数控机床的工作原理

提

设

问

题

看图提问（见图1-1）

作

业 练习题目 见续页 .

精品 布

置

预习内容 1-2

学

生

学

习

状

态 知

识

与

技

能

基

础

同学们刚接触数控，对数控了解甚少，有的甚至连数控机床都还没见过。

班

级

学

风

状

况

.

精品 教师备课教案（续页）

NO:_____(章)_____(节)_____(页)

学与教（知识与技能）的过程设计 备 注 .

精品 1--1 数控机床概述

一、【组织教学】

机床是人类社会生产力发展的重要标志，随着科学技术的飞跃发展，各机械制造业迅速发展，零件的形状越来越复杂，精度及有关的特殊要求越来越高，数控机床及其应用技术应运而生并在生产实践中显示了优越和强大的生命力。

二、【复习引入】

利用图1-1对同学们提问引入今天的数控机床知识。

三、【新课学习】

一、绪论

1）介绍本书学习过程

1、数控机床及其工作原理

2、数控机床的分类

3、数控坐标系

4、数控编程基础知识

5、数控车削编程

6、数控铣削编程

7、编程举例

2）性质和任务

性质——普及数控机床加工技术理论的技术基础课。

任务——培养操作数控机床的技术人才，具有一定的数控加工基础知识，能阅读和编制简单零件加工程序，并初步掌握常用数控机床的操作与维护。

.

精品 二、数控机床及其工作原理

(一) 数控机床的概念:

数控又称为数字控制(Numerical Control) ,是一种利用数字化信息发出指令并实现自动控制的技术.

《电器控制技术》教案

1 第七章 数控机床的控制系统概述

学习目的：

1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？

2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？

3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？

4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？

第一节 数控机床的控制系统

一、 数字控制技术简介

1． 数字控制技术

数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。

数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。

2． 数控系统和数控机床

用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。

最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。

现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC系统。计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。

数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。

顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。

数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。

数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。

数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。

二、 数控机床控制系统的组成

《电器控制技术》教案

2

1. 输入/输出装置

主要作用是输入程序和数据、打印和显示。数控机床是严格按照外部输入的加工程序完成自动加工的。数控加工程序是用字母、数字和其他编码指令表示的程序，是按零件加工顺序记载机床加工所需的各种信息，包括零件的加工轨迹、工艺信息及开关命令。