第2-1讲 认识数控机床

这些控制包括：
1）主轴运动部件的变速、换向和启停指令；
2）刀具的选择和交换指令；
3）冷却、润滑装置的启动停止；
4）工件和机床部件的松开、夹紧；
5）分度工作台转位分度等开关辅助动作。
（4）机床本体
机床本体是数控机床的机械结构实体，主要包括主运动部件、进给运动
部件（如工作台、刀架）、支承部件（如床身、立柱等），还有冷却、润滑、
2）计算机数控（NC）阶段（1970年至今）
时代：
1952年的第一代——电子管数控机床
1959年的第二代——晶体管数控机床
1965年的第三代——集成电路数控机床
1970年的第四代——小型计算机数控机床
1974年的第五代——微型计算机数控系统
1990年的第六代——基于PC的数控机床。
二、数控机床的组成
辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的机床的机械、 液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。辅助动作的实现是应用 可编程控制器（PLC）的结果。
一个脉冲信号使机床移动部件产生的位移量叫脉冲当量，也叫最小 设定单位，常用买脉冲当量为（0.001mm/脉冲）。
半闭环控制系统——是在开环系统的丝杠上装有 角位移测量装置（如感应同步器和光电编码器 等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件 的位移，然后反馈到数控系统中，由于惯性较大 的机床移动部件不包括在检测范围之内，因而称 作半闭环控制系统。
闭环控制系统 ——是在机床移动部件上直接装 有位置检测装置，将测量的结果直接反馈到数控 装置中，与输入的指令位移进行比较，用偏差进 行控制，使移动部件按照实际的要求运动，最终 实现精确定位 。
2）按机床运动的控制轨迹分类
点位控制数控机床——要求控制 机床的移动部件从某一位置移动 到另一位置的准确定位，对于两 位置之间的运动轨迹不作严格要 求，在移动过程中刀具不进行切 削加工 。
直线控制数控机床——除了控制 点与点之间的准确定位外，还要 保证两点之间移动的轨迹是一条 与机床坐标轴平行的直线，而且 对移动的速度也要进行控制，因 为这类数控机床在两点之间移动 时要进行切削加工。
各种切削工艺的数控机床。包括数控车床、数控钻床、数控铣床、 数控磨床、数控镗床以及加工中心。加工中心，也称为可自动换 刀的数控机床。这类数控机床都带有一个刀库和自动换刀系统， 刀库可容纳16～100多把刀具。 金属成型类数控机床——指采用挤、冲、压、拉等成型工艺的数 控机床。包括数控折弯机、数控组合冲床、数控弯管机、数控压 力机等。 数控特种加工机床——如数控线切割机床、数控电火花加工机床、 数控火焰切割机床、数控激光切割机床等。 其它类型的数控机床 ——如数控三坐标测量仪、数控对刀仪、数 控绘图仪等。
转位部件，如夹紧、换刀机械手等辅助装置。与普通机床相比，数控机床的
整体布局、外观造型、传动机构、工具系统及操作机构等方面都发生了很大
的变化。
3、数控机床的分类
1）按工艺用途分类 按工艺用途可分为金属切削类数控机床、金属成型类数控机床 、
数控特种加工机床 、其它类型的数控机床 。 金属切削类数控机床——指采用车、铣、镗、铰、钻、磨、刨等
4）按控制坐标轴的数量分类 按计算机数控装置能同时联
动控制的坐标轴的数量分类， 有两坐标联动数控机床、三 坐标联动数控机床和多坐标 联动数控机床，如图1.11、 1.12、1.13所示。 有一些早期的数控机床尽管 具有三个坐标轴，但能够同 时进行联动控制的可能只是 其中两个坐标轴，那就属于 两坐标联动的三坐标机床。 像这类机床就不能获得空间 直线、空间螺旋线等复杂加 工轨迹。要想加工复杂的曲 面，只能采用在某平面内进 行联动控制，第三轴作单独 周期性进给的“两维半”加 工方式。如图1.4所示 坐标联动：数控系统控制几 个坐标轴按需要的函数关系 同时协调运动。
（3）伺服系统和辅助控制装置
伺服系统是数控机床的执行部分，其作用是把来自CNC装置的脉冲信号 转换成机床的运动，使机床工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运 动，最后加工出符合图纸要求的零件。伺服系统一般包括驱动装置和执行机 构两大部分，常用执行机构有步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机等。
1、数控机床加工零件的工作过程
①根据零件加工图样进行 工艺分析。 ②编写零件加工程序单。 ③输入或传输程序。 ④将加工程序进行刀具路 径模拟、试运行等。 ⑤通过对机床的正确操作， 运行程序，完成零件的加
工。
2、数控机床的组成
（1）输入输出装置 在数控机床上加工零件时，首先根据零件图纸上的零件形状、尺寸和
点位控制数控机床 直线控制数控机床
轮廓控制数控机床— —能够对两个或两个 以上的运动坐标的位 移及速度进行连续相 关的控制，因而可以 进行曲线或曲面的加 工。
轮廓控制数控机床
3）按伺服控制的方式分类
开环控制系统 ——是不带反馈的控制系统，输入的 数据经过数控系统的运算，发出指令脉冲，通过环形 分配器和驱动电路，使步进电机或电液伺服电机转过 一个步距角。再经过减速齿轮带动丝杠旋转最后转换 为工作台的直线移动。
2、1952年由美国帕森斯公司和麻省理工大学共同研制 了第一台三坐标数控铣床。
3、数控机床的性能指标表——（参照教材《数控机床 编程与操作模块化教程》P5 表1-1）
作为选择数控机床的依据
4、数控机床的产生和发展至今经历了2个阶 段和6个时代
阶段：1）数控（NC）阶段（1952-1970年）
技术条件，确定加工工艺，然后编制出加工程序，程序通过输入装置， 输送给机床数控系统，机床内存中的零件加工程序可以通过输出装置 传出。输入输出装置是机床与外部设备的接口，常用输入装置有光电 阅读机、磁带机、软盘驱动器、RS-232C串行通信口、MDI方式或 网络通信方式送到数控系统中等。 （2）CNC装置 CNC装置是数控机床的核心，它接受输入装置送来的数字信息，经过 控制软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，将各种指令信息 输出给伺服系统，使设备按规定的动作执行。现在的CNC装置通常由 一台通用或专用微型计算机构成。
第2-1讲 认识数控机床
学时：2学时 地点：课室 任课教师：姜海燕
第2-1讲 认识数控机床
一、数控机床的基本知识：
1、 数控—英文缩写NC（Numerical Control）用数字、 文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备 动作控制的技术。
数控机床（Numerical Controlled Machine tool） 是指装备了计算机数控系统的机床，简称CNC机床。