第一节数控机床的基本概念

《数控机床基础知识概述》一、引言数控机床作为现代制造业的关键设备，在工业生产中发挥着至关重要的作用。

它融合了机械、电子、计算机、自动控制等多学科技术，具有高精度、高效率、高自动化程度等特点。

本文将对数控机床的基础知识进行全面的阐述与分析，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势。

二、基本概念1. 定义数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。

该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，从而使机床动作并加工零件。

2. 组成部分数控机床主要由机床本体、数控系统、驱动装置、辅助装置等部分组成。

（1）机床本体包括床身、立柱、主轴箱、工作台等机械部件，为加工提供基础支撑。

（2）数控系统是数控机床的核心，它接收输入的程序指令，经过处理后控制机床的运动和加工过程。

数控系统通常由硬件和软件组成，硬件包括中央处理器、存储器、输入输出接口等，软件包括系统软件和应用软件。

（3）驱动装置包括主轴驱动和进给驱动，负责将数控系统的控制信号转换为机床的运动。

主轴驱动控制主轴的旋转速度和方向，进给驱动控制工作台或刀具的移动速度和方向。

（4）辅助装置包括自动换刀装置、冷却系统、排屑装置等，为加工过程提供辅助支持。

3. 工作原理数控机床的工作原理是通过数控系统将零件加工程序转换为机床的运动指令，驱动装置根据指令控制机床的运动，实现对零件的加工。

具体过程如下：（1）编程人员根据零件图纸编制加工程序，通常使用数控编程语言如 G 代码、M 代码等。

（2）将加工程序输入到数控系统中，数控系统对程序进行译码、预处理等操作。

（3）数控系统根据程序指令控制驱动装置，驱动装置带动机床的主轴和工作台等运动部件进行相应的运动。

（4）在加工过程中，数控系统通过传感器等装置实时监测机床的运行状态，并根据反馈信息进行调整和控制，以保证加工精度和质量。

三、核心理论1. 插补原理插补是数控机床实现复杂曲线加工的关键技术。

数控机床的电子知识点总结一、数控机床的基本概念数控机床是一种利用数字控制系统来控制机床运动和加工加工零件的机床。

它可以实现自动化生产，提高加工精度和效率。

数控机床由数控系统、机床主体、执行部件和辅助设备组成。

数控系统是数控机床的大脑，它通过程序控制机床的运动和加工过程。

机床主体是数控机床的核心部件，包括机床床身、滑架、工作台、主轴、进给机构等。

执行部件包括数控系统驱动的伺服电机、液压元件、气动元件等。

辅助设备包括刀具库、自动换刀系统、自动送料系统、冷却系统等。

二、数控系统的组成1. 数控系统由数控器、伺服驱动器、编码器、控制电路、电源装置等部件组成。

2. 数控系统控制器通常由CPU、存储器、输入/输出接口、人机界面等组成。

3. 伺服驱动器是控制伺服电机的装置，它可以根据数控系统发送的指令控制伺服电机的转速和位置。

4. 编码器是用于测量机床轴的位置和速度的装置，它可以将机床轴的运动信息转化为数字信号，传输给数控系统。

5. 控制电路是用于对机床执行部件进行电气控制的装置，它可以根据数控系统发送的指令控制机床的运动和加工过程。

6. 电源装置为数控系统提供电源。

三、数控系统的工作原理数控系统的工作原理是：数控编程人员编写数控程序，将其存储在数控系统的存储器中。

数控系统控制器根据程序的指令，通过数控器向伺服驱动器发送信号，控制伺服电机的转速和位置。

伺服驱动器控制伺服电机驱动机床进行加工。

同时，编码器实时测量机床轴的位置和速度，并将测量结果传输给数控系统。

数控系统通过控制电路和执行部件实现对机床的自动化控制。

四、数控系统的主要功能1. 数控系统具有高精度的运动控制能力，可以实现对机床轴的高速、精密的位置控制。

2. 数控系统具有灵活的加工能力，可以按照不同的加工要求调整加工参数，实现多种加工方式和加工路径的控制。

3. 数控系统具有强大的编辑和存储能力，可以存储大量的加工程序和参数，并进行快速的编辑和调整。

4. 数控系统具有良好的人机界面，可以实现对机床的远程监控和操作，方便操作人员进行生产管理和维护。

数控机床基础知识数控机床基础知识数控机床是以计算机控制系统为核心，利用数控技术实现的一种高精度、高效率的机械加工设备。

与传统机床相比，数控机床具有高精度、高效率、低能耗等优点。

本文将介绍数控机床的基本概念、分类、结构和原理等基础知识。

一、数控机床的基本概念数控机床是一种通过计算机控制系统控制机床各轴运动，并实现自动化加工的机械设备。

数控机床可大大提高生产效率和产品质量，减少人力资源浪费。

数控机床的加工过程是由计算机程序控制的，程序由操作人员编写或者由计算机辅助设计软件生成。

数控机床的工作精度可达到微米级别。

二、数控机床的分类数控机床根据加工方式分为车床、铣床、钻床、磨床、拉床等各种类型；根据机床结构分为立式数控机床、龙门式数控机床、万能数控机床等各种类型；根据加工精度和适用范围分为三个等级：高精度数控机床、精密数控机床和通用数控机床。

数控机床还可以根据加工对象的材料进行分类，比如金属数控机床、陶瓷数控机床、木材数控机床等。

三、数控机床的结构数控机床的结构包括机械部分和控制部分两部分。

机械部分包括机身、工作台、工作台滑块、主轴、刀具等，它们共同完成物理加工过程，并与控制系统产生反应；控制部分包括数控装置和编程装置两个部分。

数控装置一般安装在数控机床的底部，其作用是对机床各轴的运动进行控制。

编程装置则是由操作人员使用编程语言编写程序的设备，一般安装在数控机床的侧面或顶部。

四、数控机床的原理数控机床的核心是数控系统，其原理是将加工程序转换为机床可以听懂的机器指令，然后通过电气信号传输到数控装置，再通过电机驱动机械部分实现各轴的运动。

数控系统至少包含一台计算机、电动机、传感器、驱动器和执行器等组成的硬件，还需要相应的软件支持。

数控机床的工作过程从编写程序开始，包括图形输入、加工数据的设置、程序的编辑和调试；然后将程序放到执行单元中；接着执行单元将程序转化为电气信号，传递给数控装置；数控装置生成控制信号，控制各轴的运动实现工件的加工。

第一章、概述第一节、数控机床的基本概念1.1、数控机床分类数控机床的种类、型号繁多，按机床的运动方式进行分类，现代数控机床可分为点位控制（Position Control）、二维轮廓控制（2D Contour Control）和三维轮廓控制（3D Contour Control）数控机床三大类。

点位控制数控机床的数控装置只能控制刀具从一个位置精确地移动到另一个位置，在移动过程中不作任何加工。

这类机床有数控钻床、数控镗床、数控冲孔机床等。

二维轮廓控制数控机床的数控系统能同时对两个坐标轴进行连续轨迹控制，加工时不仅要控制刀具运动的起点和终点，而且要控制整个加工过程中的走刀路线和速度。

二维轮廓控制数控机床也称为两坐标联动数控机床。

三维轮廓控制数控机床的数控系统能同时对三个或三个以上的坐标轴进行连续轨迹控制。

三维轮廓控制数控机床又可进一步分为三坐标联动、四坐标联动和五坐标联动数控机床。

1.2、数控加工及数控编程数控加工（NC Machining）——根据零件图样及工艺要求等原始条件编制零件数控加工程序（简称为数控程序），输入数控系统，控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。

数控程序（NC Program）——输入NC或CNC机床，执行一个确定的加工任务的一系列指令，称为数控程序或零件程序。

数控编程（NC Programming）——生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程，称为数控编程。

第二节、数控机床的坐标系统数控机床的坐标系统，包括坐标系、坐标原点和运动方向，对于数控加工及编程，是一个十分重要的概念。

每一个数控编程员和数控机床的操作者，都必须对数控机床的坐标系统有一个完整且正确的理解，否则，程序编制将发生混乱，操作时更会发生事故。

2.1、坐标系数控机床的坐标系采用右手直角坐标系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。

2.2、坐标轴及其运动方向不论机床的具体结构是工件静止、刀具运动，还是工件运动、刀具静止，数控机床的坐标运动指的是刀具相对静止的工件坐标系的运动。

第一单元数控机床简介第一节数控机床基本概述随着社会生产和科学技术的飞速发展，机械制造技术发生了深刻的变化，机械产品日趋精密复杂，且改型频繁，尤其是在宇航、军事、造船等领域所需的零件，精度要求高，形状复杂，批量又小。

传统的普通加工设备已难以适应市场对产品多样化的要求。

为了满足上述要求，以数字控制技术为核心的新型数字程序控制机床应运而生。

1948年，美国帕森斯公司（Parsons Co）受美国空军委托与麻省理工学院伺服机构研究所（Servo Mechanismus Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）合作进行数控机床的研制工作。

1952年，第一台三坐标立式铣床试制成功，但第一台工业用数控机床直到1954年11月才生产出来。

我国数控机床的研制是从1958年起步的，由清华大学研制出了最早的样机。

早期的数控机床控制系统采用电子管，其体积大，功耗高，只在军事部门应用，只有在微处理机用于数控机床后，才真正使数控机床得到了普及。

一、何谓数控机床数控（NC）是数字控制（Numerical Control）的简称，是20世纪中叶发展起来的一种用数字化信息进行自动控制的一种方法。

装备了数控技术的机床，称为数控机床，也简称为NC机床。

70年代初，随着计算机技术的发展，使小型计算机的价格急剧下降，采用小型计算机代替专用控制计算机的第四代数控系统，不仅在经济上更为合算，而且许多功能可用编制的专用程序来实现，将它存储在小型计算机的存储器中，构成所谓控制软件，提高了系统的可靠性和功能特色。

这种数控系统又称为软接线（软线）数控，即计算机数控系统，简称CNC （Computerized NC）。

1976年制成以微处理机为核心的数控系统，称为第五代微型机数控系统。

简称MNC （Microcomputerized NC）。

国际信息联盟第五技术委员会对数控机床做了如下定义：数控机床是一个装有程序控制系统的机床。

第四单元数控机床编程基础第一节数控机床编程的基本概念一、何谓数控编程普通机床加工，一般在加工前先由工艺人员制订零件加工工艺规程（工艺卡）。

在工艺规程中规定了工艺顺序、切削参数以及机床、刀具、夹具等内容，操作工人按工艺规程进行加工。

在用凸轮控制的自动机床上加工时，则必须根据零件图及工艺要求设计和制造凸轮的运动曲线，并调整各凸轮的相对位置，然后进行加工。

这可称为自动、半自动机床的程序编制。

在数控机床上加工零件时，要把零件的全部工艺过程，工艺参数及其它辅助动作，按动作顺序，根据数控机床规定的指令格式编写加工程序，记录于控制介质，然后输入数控装置，从而指挥机床。

这种将从零件图纸到获得数控机床所需的控制介质的全过程，称为程序编制即编程。

如图4-1所示为数控机床加工零件过程的示意图。

图4-1 数控机床加工零件的过程二、编程的一般步骤1．分析零件图纸和制定工艺过程及工艺路线该步骤主要包括：对零件图纸要求的形状、尺寸、精度、材料及毛坯形状和热处理进行分析，明确加工内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；确定工件的定位基准；选用刀具及夹具；确定对刀方式和选择对刀点；确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。

在安排工序时，要根据数控加工的特点按照换刀次数少、空行程路线短及工序集中的原则，尽可能在一次装夹中就能完成所有工序。

2．数值处理该步骤是根据零件的几何尺寸、加工路线，计算出零件轮廓线上的几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标。

如果数控系统无刀具补偿功能，还应该计算刀具运动的中心轨迹。

当用直线、圆弧来逼近非圆曲线（如渐开线、阿基米德螺旋线等）时，应计算曲线上各节点的坐标值。

对于列表曲线、空间曲面的程序编制，其数学处理更为复杂，一般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。

3．编写加工程序该步骤是在完成上述工艺处理及数值计算工作后，按照数控系统规定使用的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序单。

程序编制人员应对数控机床的性能、程序指令及代码非常熟悉，才能编写出正确的加工程序。

机械数控知识点总结一、数控机床的基本概念数控机床是一种通过编程的方式控制机床进行加工的机械设备，它可以根据预先输入的加工程序自动进行加工，具有高精度、高效率和灵活性等优点。

数控机床广泛应用于航空航天、汽车、模具、电子等领域。

数控机床可以根据控制系统的不同分为数控车床、数控铣床、数控磨床等不同类型。

数控机床的加工精度、加工效率、机床刚性等性能指标直接影响到加工质量和生产效率，因此对数控机床的控制系统、机械结构、传动系统等方面的研究至关重要。

二、数控机床的结构和工作原理1. 数控机床的结构数控机床的基本结构包括机床主体、执行机构、数控系统、辅助设备等部分。

机床主体由床身、工作台、主轴和输送系统等部分组成，执行机构主要包括主轴驱动装置、进给装置、辅助操作装置等，数控系统由控制器、输入设备、输出设备、执行元件等部分组成，辅助设备包括刀具库、自动换刀系统、自动测量系统等。

2. 数控机床的工作原理数控机床的工作原理是通过数控系统控制机床各个执行机构的运动，实现加工零件的加工工艺。

数控系统根据预先编写的加工程序，通过控制主轴转速、进给速度、刀具位置等参数，控制机床进行加工操作。

传统的数控系统是以单片机为核心的，现代数控系统使用嵌入式系统和实时操作系统等先进技术，具有更高的运算速度和更丰富的功能。

三、数控编程的基本知识1. 数控编程概述数控编程是指根据零件的加工工艺和要求，将零件的加工工序和加工程序用专门的语言编写成数控程序，用于控制数控机床进行加工。

数控编程具有较高的技术含量，程序的编写质量直接关系到零件的加工精度和加工效率。

2. 数控编程语言数控编程语言是一种专门用于数控机床编程的语言，常见的有G代码、M代码、T代码、S代码等。

G代码主要用于定义切削轨迹和运动轨迹，M代码用于定义机床的辅助功能，T代码用于定义刀具的选择和换刀，S代码用于定义主轴的转速。

掌握这些编程语言对于编写高质量的数控程序至关重要。

3. 数控编程的基本方法数控编程的基本方法包括手工编程、自动编程和图形化编程等。

数控机床综合知识点总结第一章：数控机床基本概念一、数控机床的定义数控机床是一种集机械、电子、液压、光学、计算机等多种技术于一体的高精度、高效率的自动化加工设备，能够按照预先编制的加工程序，自动地对工件进行加工，可以大大提高生产效率和产品质量。

二、数控机床的特点1. 高精度：由于数控机床采用数字控制，可以实现更精确的加工，提高产品精度和质量。

2. 高效率：数控机床可以实现自动化加工，节约人力和时间成本，大大提高生产效率。

3. 灵活性：数控机床可以根据不同的加工需要，通过修改加工程序实现多种加工方式，提高设备的灵活性。

4. 自动化：数控机床可以实现自动送料、自动换刀、自动测量等功能，减少人为操作，提高生产效率。

5. 信息化：数控机床可以连接网络，实现对设备运行状态、加工数据等信息的实时监控和管理。

三、数控机床的分类1. 按照加工方式分：数控车床、数控铣床、数控磨床、数控电火花机床等。

2. 按照轴数分：数控单轴机床、数控多轴机床。

3. 按照应用领域分：数控金属加工机床、数控木工机床、数控石材加工机床等。

第二章：数控机床基本结构和原理一、数控机床的基本结构1. 主要由床身、工作台、主轴、进给系统、数控系统、润滑系统、冷却系统等组成。

2. 床身：承载整个机床的主体结构，一般是铸造件或焊接件。

3. 工作台：用于夹持工件，提供加工支撑面。

4. 主轴：负责传递动力，进行工件的加工。

5. 进给系统：提供机床在各个坐标轴上的直线或者旋转运动。

6. 数控系统：控制整个加工过程的核心部分，包括硬件和软件系统。

二、数控机床的工作原理1. 数控机床通过输入预先编制的加工程序，通过数控系统控制各个执行机构，实现对工件的加工。

2. 数控机床通过数控系统控制主轴的转速和进给速度，并进行刀具的自动换刀，实现自动化加工。

第三章：数控机床的数控系统一、数控系统的组成1. 数控系统由软件系统和硬件系统组成，软件系统负责运算和逻辑控制，硬件系统负责输入输出和执行。

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。

数控车床基础知识点总结一、数控车床的基本概念数控车床是由计算机、数控系统和机床三部分组成的一种自动化加工设备。

通过数控系统对机床进行指令控制，实现对工件的自动加工。

数控车床具有加工精度高、生产效率高、灵活性强和自动化程度高等优点，已成为现代制造业中不可或缺的设备。

二、数控车床的基本结构1. 机床主体数控车床的主体结构由床身、主轴、工作台、刀架等部分组成。

床身为机床的支撑结构，主轴是主要加工部件的旋转轴，工作台用于夹持工件，刀架用于安装刀具。

2. 数控系统数控系统包括硬件和软件两部分。

硬件包括控制器、驱动器、编码器等，软件则是数控程序和操作界面。

数控系统接收用户输入的加工指令，通过控制器对机床进行指令控制，实现加工过程的自动化。

3. 伺服系统伺服系统是实现刀具运动的关键部件，包括伺服电机、传动装置和反馈装置等。

伺服系统能够精确控制刀具的位置和速度，确保加工精度和表面质量。

三、数控编程数控编程是数控加工的关键环节，是将工件的加工要求转化为数控系统能够识别和执行的指令序列。

数控编程可以分为手工编程和自动编程两种方式。

1. 手工编程手工编程是指操作人员根据工件的加工要求和机床的工艺能力，通过数控系统的编程界面手动输入加工指令、参数和运动轨迹等信息，生成数控程序。

2. 自动编程自动编程是指利用专门的数控编程软件，通过输入工件的三维模型和加工要求，由计算机自动生成数控程序。

自动编程能够提高编程效率和精度，适用于复杂零件的加工。

四、数控加工工艺数控加工工艺是指根据工件的特点和加工要求，选择合适的刀具、切削参数和加工路径，对工件进行数控加工的过程。

数控加工工艺的关键是确定合理的刀具路径和切削参数，以保证工件的加工精度和表面质量。

刀具的选择包括刀具材料、刀具形状、刀具尺寸和刀具涂层等方面。

刀具选择的关键是根据工件材料和加工要求，确定合适的切削速度、进给速度和切削深度，以提高加工效率和工件质量。

2. 切削参数切削参数包括切削速度、进给速度和切削深度等。