数控机床
数控机床基础知识
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。
1数控机床及分类
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数控机床及分类
4.按功能水平分类
◆高档数控机床 ◆中端数控机床 ◆低档数控机床（亦称经济型）
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数控机床及分类
5.按驱动方式分类 ◆步进式 ◆直流伺服 ◆交流伺服（交流模拟、交流数字）
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生活因学习而美好
学而时习之，不亦说乎！ ——孔子《论语》
——数控机床及分类
数控机床及分类
数控与数控机床
◆数控: 数字控制（NC—Numerical Control）, 以数字化信息对机床运动及加工过程进行控制的一种 方法 。NC已成为数控加工的专用术语。
◆数控技术：用数控机床（数机床：是实现柔性自动化的关键设备，是 柔性自动生产系统的基本单元。
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数控机床及分类
数控机床的分类方法 按控制运动的轨迹特点分类 按伺服系统的控制类型分类
按工艺方法及用途分类 按功能水平分类 按驱动方式分类
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数控机床及分类
1.按控制运动的轨迹特点分类
◆点位控制数控机床 ◆直线控制数控机床(单轴数控) ◆轮廓控制的数控机床：分为两坐标联 动，2.5坐标联动，三坐标联动，四坐标联 动，五坐标联动等数控机床。
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数控机床及分类
2.按伺服系统的控制类型分类
◆开环控制的数控机床 ◆全闭环控制的数控机床 ◆半闭环控制的数控机床
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数控机床及分类
3.按工艺方法及用途分类
◆金属切削类数控机床： 数控车床，数控铣床、数控钻床、 数控磨床、数控镗床以及加工中心等。 ◆金属成型类及特种加工类数控机床 数控冲床、数控电火花成型机床、数控 线切割机床、数控超声波加工机床。
数控机床基础知识
重型机械以及国防工业中使用的零件，精度要
求高、形状复杂、加工批量小，用普通机床加
工这些零件效率低、劳动强度大，有时甚至不
能加工。为了解决这些问题，一种具有高精度、
高效率、灵活、通用性强的自动化加工设备—
—数控机床应运而生，它为多品种、小批量，
特别是结构复杂、精度要求高的零件提供了自
动化加工手段。
3/20/202 0
计算机数控（Computer Numerical Control）系统是 采用计算机控制加工功能，实现数字控制，并通 过接口与外围设备连接。简称3/20/C2020NC系统4 。
1.2 数控机床的组成
数控机床主要由控制介质、
数控装置、伺服装置、辅
助控制装置、检测装置和
电气柜
机床本体组成。如图1—1
数控加工基础
工程实训中心
1
第一章 数控机床基础知识
§1—1 数控与数§1—3 数控机床的加工特点
3/20/202 0
2
引入
在机械制造工业中，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
75%～80%。尤其是航空航天、造船、机床、
3
§1—1 数控与数控机床
1.1 数控与数控机床的概念
数控即数字控制（Numerical Control，简称NC）， 是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是用 数字化信号进行控制的一种方法。
数控机床（Numerical Control Tool）是用数字化信 号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床， 或者说是装备了数控系统的机床。
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Z、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，如图1— 10b所示。
机床数控好学吗
机床数控好学吗
数控机床，作为现代制造业中的重要设备，其应用领域日益广泛。
随着科技的
发展，对数控机床的需求也不断增加。
那么，机床数控究竟好不好学呢？这个问题涉及到学习难度、职业前景等多个方面。
学习难度
机床数控作为一门高端技术，学习起来的难度一般较大。
学习数控需要掌握计
算机编程、机械原理、电子技术等多方面知识。
尤其是对于没有基础的学生来说，学习曲线可能会相对陡峭。
需要花费大量的时间和精力去理解和掌握相关知识。
学习途径
要学习机床数控，可以通过各种途径进行学习。
一方面，可以选择就读数控机
床相关专业的大专或本科院校，系统学习相关知识。
另一方面，也可以选择到技校或培训机构学习，通过短期培训快速入门。
此外，还可以通过在线学习平台、自学等方式进行学习。
职业前景
随着工业4.0的到来，数控机床正在逐渐替代传统机床，有着广阔的应用前景。
掌握机床数控技术的人才将会成为市场上的抢手货。
在制造业、航空航天、汽车制造等领域都有广泛的应用。
个人观点
总的来说，机床数控作为一门前沿技术，的确会比一般技术难度大一些，但人
才需求也相对较高。
如果对这方面感兴趣，愿意花时间精力去学习，那么机床数控是一门值得学习的技术。
可以通过不断学习和实践，不断提升自己的技术水平，获得更好的职业发展机会。
综上所述，机床数控的学习难度较大，但有着广阔的职业前景。
对于有志于从
事相关工作的人来说，机床数控是一门值得学习的技术。
通过不懈努力，将会取得令人满意的成果。
数控机床概述(完整版)
第一章 数控机床概述
辅助系统 包括冷却、 润滑、 排屑、 防护、 液压和随机检
测系统等部分。 自动托盘更换系统
想一想：自动托盘更 换系统的作用是什么?
自动托盘更换系统
第一章 数控机床概述
二、数控机床的工作原理
数控机床的工作原理
第一章 数控机床概述
CNC系统对零件程序的处理流程：
第一章 数控机床概述
2．数控加工中心
加工中心是在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀 装置，构成一种带自动换刀装置的数控机床。
加工中心种类较多，具体如下表：
第一章 数控机床概述
(1) 立式加工中心
立式加工中心的主轴轴线为垂直设置。 多为固定立柱式。 适用于加工盘类、 模具类零件。 其结构简单，占地面积小， 价格低，配备各种附件后可进行大部分工件的加工。加工大 型的零件时常采用龙门加工中心。
立式数控铣床 卧式数控铣床
第一章 数控机床概述
(2) 按主轴的配置形式分类 1) 卧式数控车床。 主轴轴线处于水平位置的数控车床。 2) 立式数控车床。 主轴轴线处于垂直位置的数控车床。
(3) 按数控系统控制的轴数分类 1) 两轴控制的数控车床。 只有一个回转刀架，可实现两 坐标轴控制。 2) 四轴控制的数控车床。 有两个独立的回转刀架，可实 现四坐标轴控制。
G系列六杆加工中心及其主轴结构与加工示意图 a) 加工中心示意图 b) 运动平台与主轴部件示意图 c) 主轴加工的三维示意图
第一章 数控机床概述
并联加工中心的应用。
典型的六杆数控机床的结构及加工示意图
第一章 数控机床概述
二、按加工路线分类
1．点位控制机床
刀具与工件相对移动时，只控制从一点运动到另一点的准 确性，而不考虑两点之间的路径和方向。
数控机床概述
3）数控激光加工机床（NC Laser Beam Machine）。
4、其它类型数控机床
六、按功能方式分类
高、中、低档三类
经济型数控：在我国指由单板机、单片机和步进电动机 组成数控系统和其它功能简单、价格低的 数控系统
数控剪板机
数控折弯机
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数控电火花线切割机
三 坐 标 测 量 机
§1-4 数控机床的特点及适用范围
采用高分辨率，高响应性的绝对位置传感技术 提高数控机床机械本体中基础大件的结构刚性和
热稳定性
4、高速度化 机械方面：提高切削速度和减少辅助时间 数控系统：CPU
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5、复合化
工序复合化 功能复合化 6、制造系统自动化 FMC：柔性制造单元 FMS：柔性制造系统
录像
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虚拟轴机床 1—工作台 2—工件 3—刀具 4—主轴箱 5—导杆 6—立柱
一、按加工工艺方法分类
1、普通数控机床
与普通机床的区别：加工复杂形状的零件
2、数控加工中心 数控加工中心：带有刀库和自动换刀装置的数控机床。 与一般数控机床的区别： 减少机床台数，便于管理。
减少定位误差
工序集中，减少辅助时间，提高生产率 减少专用工夹具数量
3、多坐标数控机床
特点：数控装置控制的轴数较多，机床结构也比
二、数控机床的产生和发展
1、产生 机械产品的自身要求 单件、多品种小批量零件约占80%以上
2、发展
1952年 美国Parsons公司和MIT
三坐标数控立铣床
1955年 数控机床进入实用化阶段-复杂曲面加工
数控系统采用电子管元件-电子管时代
1959年 采用晶体管和印制板电路-第二代数控系统
1965年 出现小规模集成电路-第三代数控系统
数控车床概述及操作
二、 宇龙 仿真 软件 使用
三.选择工件
定义毛坯 打开菜单“零件/定义毛坯”或在工 具条上选择“ ”，系统打开下图对话框。
二、 宇龙 仿真 软件 使用
名字输入：在毛坯名字输入框内输入毛 坯名，也可使缺省值。
选择毛坯形状：铣床、加工中心有两种 形状的毛坯供选择：长方形毛坯和圆柱形毛 坯。可以在“形状”下拉列表中选择毛坯形 状。车床仅提供圆柱形毛坯。
最早进行数控机床研制的是美国人 。1952年试制成功世界上第一台三坐标 立式数控铣床。此后，世界上其他一些 工业国家也都开始开发、生产及应用数 控机床。我国数控机床的研制是从1958 年起步的。
目前，美国、日本、德国、法国及 俄罗斯等国家的数控机床已进入大批量 生产阶段，其中以日本发展最快。数控 化率达70%，居世界第一位。
选择毛坯材料：毛坯材料列表框中提供 了多种供加工的毛坯材料，可根据需要在" 材料"下拉列表中选择毛坯材料。
参数输入：尺寸输入框用于输入尺寸。 单位：毫米。
保存退出：按“确定”按钮，保存定义 的毛坯并且退出本操作。
取消退出：按"取消"按钮,退出本操作 。
二、 宇龙 仿真 软件 使用
四.放置零件
打开菜单“零件/放置零件” 命令或在 工具条上选择图标 ，系统弹出操作对话框。
二、 宇龙 仿真 软件 使用
FANUC数控加工仿真系统
一. 进入
鼠标左键点击“开始”按钮，在“程序” 目录中弹出“数控加工仿真系统”的子录在 接着弹出的再下级子目录中点击“加密锁管 理程序”。
加密锁程序启动后，屏幕右下方工具栏 中出现的图标，表示加密锁管理程序启动成 功。此时重复上面的步骤，在最后弹出的目 录中点击“数控加工仿真系统”，系统弹出 “用户登录”界面，如下图所示
什么是数控机床
什么是数控机床
数控机床又称为CNC(Computer Numerical Control) 车床, 既用计算及数字掌握的车床。
卧式车床是靠手工操作机床来完成各种切削加工, 而数控车床是将编制好的加工程序输入到数控系统中, 由数控系统通过车床X,Z 坐标的伺服电动机来掌握车床进给运动部件的动作挨次, 移动量和进给速度, 再协作主轴的转速和转向, 便能加工出各种外形不同的轴类或盘类回转体零件。
因此, 数控机床是目前使用较为广泛的数控机床。
CJK6132H/2型数控车床---CJK6132H/2型数控车床是机电一体化的高效率自动化车削加工设备，外观半封闭结构简捷大方，主轴具有八级转速，在高、低速区内进行自动换速，转速范围宽。
----该车床采纳了西门子SINUMERIK 802S型最新经济型数控系统，结构紧凑，模块安装、修理便利，并且该系统已经将一个适用经济型数控车床的plc有用程序(IAP)集成于系统之中；全部的轴参数，刀架参数可通过机床参数设定，便于修理、调整。
该机床配置有手摇脉冲发生器，用户调刀便利，系统采纳LCD显示，屏幕大、背光，显示清楚，直观、操作便利，明暗度可调，并具有编程，回零、自动循环，MDI 等功能，该机床特殊适用于汽车、摩托车、机械、仪器、轻工等行业中，各种轴类、盘类零件的端面，内外圆柱面、圆弧面及切槽和连接螺纹加工，成批量生产使用效果更好。
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无凹槽时G71格式
G71 U(△d) R(r) P(ns) Q(nf) X(△x) Z(△z) F(f) S(s) T(t) • △d：切削深度(每次切削量)，指定时不加符号， 方向由矢量AA′决定 •r：每次退刀量 •ns：精加工路径第一程序段(即图中的AA')的顺序 号 •nf：精加工路径最后程序段(即图中的B'B)的顺序号 •△x：X方向精加工余量 •△z：Z方向精加工余量
无凹槽时G71格式
G71切削循环下，切削进给方向平行于Z轴， X（△x）和Z（△z）的符号如图所示。其中（+ X(+)Z(+) X(-)Z(+) ）表示沿轴正方向移动，（-）表示沿轴负方向移 动。
无凹槽时G71指令编程注意事项
• G71指令必须带有P、Q地址ns、nf，且与精加工路径起 、止顺序号对应，否则不能进行该循环加工。 • ns的程序段必须为G00/G01指令，即从A到A’的动作必 须是直线或点定位运动，且不能有Z方向的位移。
走刀路径
循环起始点在A(X=46，Z=3)， 切削深度为1.5mm（半径量）。退 刀量为1mm，X、 Z方向精加工余量 为均为0.3mm。
本讲小结
• G71指令的格式、各种切削参数的确定 和精加工轮廓轨迹的编制 • G71指令的粗加工时刀具路径 • G71指令编程时的注意事项 • G71指令的应用
φ 50
350 320 70 D E φ 160 C 250 φ B
A′
φ 100
A
有凹槽内(外)径粗车复合循环指令G71
• 功能
该指令执行 如下图所示的粗 加工和精加工， 其中粗加工结束 后，回到了循环 起始点A；精加 工路径为 A→A'→B'→B 的轨迹。
走刀路径
有凹槽时G71格式
G71 U(△d) R(r) P(ns) Q(nf) E(e) F(f) S(s) T(t) • △d：切削深度(每次切削量)，指定时不加符号， 方向由矢量AA′决定 •r：每次退刀量 •ns：精加工路径第一程序段(即图中的AA')的顺序号 •nf：精加工路径最后程序段(即图中的B'B)的顺序号 •e：精加工余量，其为X方向的等高距离；外径切削 时为正，内径切削时为负
数控机床原理及应用
第三十三讲
本讲内容提要
• 无凹槽内（外）径粗车复合循环指令 G71 • 有凹槽内（外）径粗车复合循环指令 G71
无凹槽内(外)径粗车复合循环指令G71
• 功能
该指令执 行如下图所示 的粗加工和精 加工，其中粗 加工结束后， 回到了循环起 始点A；精加 工路径为 A→A'→B'→B 的轨迹。
无凹槽时G71格式
• f，s，t：粗加工时G71中编程的F、S、T有效，而精
加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。
e(-)
e（+）
有凹槽时G71指令编程注意事项
• G71指令必须带有P、Q地址ns、nf，且与精加工路径 起、止顺序号对应，否则不能进行该循环加工 • ns的程序段必须为G00/G01指令，即从A到A’的动作 必须是直线或点定位运动，且不能有Z方向的位移。
• 在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中，不应包含子 程序。
• 在G71粗加工中，进行平行Z轴的多次切削，每次走刀 都是以与Z坐标成45°线退刀，且固定循环后，刀具 回到循环起点A。
例1
Hale Waihona Puke 走刀路径N090 G02 U10 W-5 R5 循环起始点在A(X=46，Z=3)， %0706 切削深度为1.5mm（半径量）。退 N100 G01 X44 Z0 W-10 N010 G92 刀量为1mm，X方向精加工余量为 N110 G03 U14 W-7 R7 N020 G00 X100 Z100 T0101 0.2mm，Z方向精加工余量为0.1mm N120 G01 Z-52 N030 M03 S400 N130 U10 W-10 N040 G00 X46 Z3 N140 W-20 N050 G71U1.5 R1 P060 N150 Q140 X0.2 Z0.1 F100； X50 N160 G00 X100 Z100 N060 G00 X0 T0100 N070 G01 X10 Z-2 N170 M02 N080 Z-20
例2
循环起始点在A(X=46，Z=3)， 切削深度为1.5mm（半径量）。退 刀量为1mm，X方向精加工余量为 0.2mm，Z方向精加工余量为0.1mm
走刀路径
N090 W-70 %0707 200 N100 U-60 X46 Z0 N010 G92 140 N110 W-60 X300 Z150 T0101 20 N020 G00 F O N120 U-50 W-120 G N030 M03 S400 H N130 W-20 X46 Z3 N040 G00 N140 X20 N050 G71U1.5 R1 P060 N150 Q130 X-0.2 Z0.1 F100； G00 Z500 N160 M02 X250 N060 G00 N070 G01 W-33 N080 U-90 W-50
作业
切削深度为1.5mm （半径量）。退刀量为 1mm，X、 Z方向精加工 余量为均为0.3mm。
作业
切削深度 为1.5mm （半径量）。 退刀量为 1mm，X、 Z方向精加工 余量为均为 0.3mm。
• 在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中，不应包含 子程序。
• 在G71粗加工中，进行平行Z轴的多次切削，每次走 刀都是以与Z坐标成45°线退刀，且固定循环后，刀 具回到循环起点A。
例3
N100 G01 Z-17 N110 U-10 W-5 %0708 N120 W-8 X40 Z0 N010 G92 N130 U8.66 W-2.5 Z200 N020 G00 X200 T0101 N140 Z-37.5 N030 M03 S400 N150 G02 X30.66 W-14 R10 N040 G00 X46 N160 G01 W-10 Z3 N050 G71 N170 X40 U1.5 R1 P060 Q170 E0.3 F100 N150 X50 N060 G00 X10 N160 G00 X200 Z200 T0100 N070 G01 X20 Z-2 F80 N170 M30 N080 Z-8 N090 G02 X28 Z-12 R4