数控加工技术
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数控加工专业介绍
数控加工专业介绍
数控加工专业介绍
数控加工技术是一门涉及计算机应用、机械制造技术、机械电子技术等多个学科的新兴技术。
它是一种将计算机技术与机械技术、机械电子技术相结合的新兴技术，它克服了传统机械加工技术中机械精度低、加工时间长、材料耗费大的缺点，实现了快速、精确、高效的加工。
数控加工技术是一门集科学研究、设计、制造、操作、维护于一体的技术。
它根据计算机语言输入的加工程序，利用机床自动完成产品的设计、制造和加工，实现统一规划、精确控制的加工技术。
它已经成为现代机械加工技术的主要手段之一，在机械加工行业得到广泛应用。
数控加工技术主要包括数控设备组成、数控系统构造、数控程序开发及编写、工艺编制、模拟、刀具等加工前准备等内容。
要达到高效率、高精度、低耗能的要求，需要对数控设备、数控系统进行充分的认识，熟悉数控程序的编写原理，熟练掌握工艺编制、模拟及刀具的加工前准备等知识。
数控加工技术主要用于制造机械零部件、机械组合件、机械装配件及微型零件等产品的加工，可以满足微米级的加工精度要求，并具有加工特殊形状与复杂形状件的优势，具有自动化、高效、精度高等特点。
数控加工技术已经在航空航天、汽车、机械制造、模具制造、测
量技术、农业机械、医疗器械、电子机械等行业得到广泛应用，发挥着重要的作用，在科技发展中发挥着重要的作用。
数控加工技术概述(PPT 46页)
第1章 数控加工技术概述
计算机数控系统
操作面板 PLC
机床 I/O 电路和装置 主轴伺服单元 主轴驱动装置
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
数控机床组成:(数控程序\操作面板)、输入/输出设备、数控系 统、伺服系统、测量与反馈系统、机床本体
1.数控机床类型与加工范围 图片链接
2.数控加工视频
车削加工 铣削加工1
车铣加工
铣削加工2
箱体加工 自动换刀
第1章 数控加工技术概述
1.1.1数控机床的产生与发展
科学技术的不断发展对机械产品的品种、结构、精度、加 工效率的要求越来越高，单件、中小批量机械产品的比例越来 越大（70%-80%），传统的通用、专用机床和工艺设备已不能 适应高质量、高效率、多样化加工的要求，一种新型的数字控 制机床由此诞生。
此外，数控机床还包括：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\冷却装置\润滑装置等）
1.1.3数控技术的应用
数控技术不仅应用于机床的控制,还应用于科学技术 的各个领域,如:数控绘图机、数控测量仪、机器人、航天 航空领域等。
第1章 数控加工技术概述
1.2数控加工的特点及数控机床的分类
第1章 数控加工技术概述
第一章 数控加工技术概述
1.1数控机床概述 1.2数控机床的分类与数控加工的特点 1.3数控加工技术的发展方向
第1章 数控加工技术概述
1.1数控机床概述
本节主要讲解数控机床的概念、产生与发展历程、构成、工 作原理，数控技术在数控机床中的应用等。
数控加工技术
一 页
》 讲
转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件
结
稿 协调动作，自动地加工出零件来。当更换加工对象时， 束
只需要重新编写程序代码。
第1章 数控加工实用基础
数控加工的原理如图1-1所示。
《
数
上
控 零件 图纸
加 工
工艺分析 制备控制介质 程
序
校 数值计算 编程序清单 核
数控装置
输出装置
工
作
输入装置 伺服机构 台
下 一 页
》
讲
实现多种通讯协议，既满足单机需要，又能满足 结
稿 FMS(柔性制造系统)、CIMS(计算机集成制造系统)对基 束
层设备的要求。
第1章 数控加工实用基础
6) 智能化
《
21世纪的CNC系统将是一个高度智能化的系统。
数 控
具体是指系统应在局部或全部实现加工过程的自适应、
上 一 页
加 自诊断和自调整；多媒体人机接口使用户操作简单，
一 页
工 与
2) 高精度控制
下
编 程
一
它包括机床制造的几何精度和机床使用的加工精
页
》 讲
度控制两方面。
结
稿
束
第1章 数控加工实用基础
3) 高柔性化
《 柔性是指机床适应加工对象变化的能力。
数 控
4) 高一体化
上 一 页
加 工
CNC系统与加工过程作为一个整体，实现机电光声综合
与 控制。 编 程 5) 网络化
动部件之间来往传递信息的接口，主要用于接收机械操作
《 数
面板上的各种开关、按钮以及机床上各行程限位开关等信
上
控 号；或将CNC装置发出的控制信号送到强电柜，以及将各
数控加工技术
（2）过渡表面。工件上由切削刃 正在形成的那部分表面。它在切削过 程中不断变化，位于待加工表面和已 加工表面之间。
（3）已加工表面。工件上经刀具 切去多余金属层后而形成的新表面。
第1章 绪论
1.2 数控加工技术的发展趋势
返回
5.网络化 具有联网功能正逐渐成为现代数控设备的特征之一，如数控机床的远 程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作、远程培训等 都是以网络功能为基础的。
6.集成化 集成化一方面表现为数控机床向柔性自动化发展，即其控制从点（数 控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（柔性制造单元FMC、柔性 制造系统FMS、柔性生产线FTL、柔性制造生产线FML）向面（工段车间 独立制造、工厂自动化FA）、体（计算机集成制造系统CIMS、分布式网 络集成制造系统）的方向发展，另一方面表现为向注重应用性和经济性方 向发展。
第2章 数控加工基本知识
返回
2.1
金属切削运动及其形成的 表面
2.4
数控加工基本知识加工过程中的 主要现象及基本规律
2.2 刀具切削部分的几何参数 2.5 工件的安装、定位与夹紧
2.3 刀具的材料
第2章 数控加工基本知识
2.1 金属切削运动及其形成的表面
返回
金属切削过程是指工件上多
余的金属被刀具切除的过程和已 加工表面形成的过程。在这个过 程中始终存在着刀具与工件（金 属材料）之间切削和抗切削的矛 盾，并产生一系列重要现象，如 切屑的形成、切削力、切削热与 切削温度及积屑瘤等。
数控加工技术
数控加工技术
第1章 绪论 第2章 数控加工基本知识 第3章 数控加工方法 第4章 数控机床夹具
第5章 数控加工工艺 第6章典型零件加工工艺的制订 第7章 机械加工质量
（3）已加工表面。工件上经刀具 切去多余金属层后而形成的新表面。
第1章 绪论
1.2 数控加工技术的发展趋势
返回
5.网络化 具有联网功能正逐渐成为现代数控设备的特征之一，如数控机床的远 程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作、远程培训等 都是以网络功能为基础的。
6.集成化 集成化一方面表现为数控机床向柔性自动化发展，即其控制从点（数 控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（柔性制造单元FMC、柔性 制造系统FMS、柔性生产线FTL、柔性制造生产线FML）向面（工段车间 独立制造、工厂自动化FA）、体（计算机集成制造系统CIMS、分布式网 络集成制造系统）的方向发展，另一方面表现为向注重应用性和经济性方 向发展。
第2章 数控加工基本知识
返回
2.1
金属切削运动及其形成的 表面
2.4
数控加工基本知识加工过程中的 主要现象及基本规律
2.2 刀具切削部分的几何参数 2.5 工件的安装、定位与夹紧
2.3 刀具的材料
第2章 数控加工基本知识
2.1 金属切削运动及其形成的表面
返回
金属切削过程是指工件上多
余的金属被刀具切除的过程和已 加工表面形成的过程。在这个过 程中始终存在着刀具与工件（金 属材料）之间切削和抗切削的矛 盾，并产生一系列重要现象，如 切屑的形成、切削力、切削热与 切削温度及积屑瘤等。
数控加工技术
数控加工技术
第1章 绪论 第2章 数控加工基本知识 第3章 数控加工方法 第4章 数控机床夹具
第5章 数控加工工艺 第6章典型零件加工工艺的制订 第7章 机械加工质量
数控加工技术概述
➢车铣复合—车削中心（ATC，动力刀头）； ➢铣镗钻车复合—复合加工中心（ATC，可自动装卸车
刀架）； ➢铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）； ➢可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心；
1.2 数控机床的产生与发展
۞控制智能化
随着人工智能技术的不断发展，并为满足制 造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控 技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几 个方面：
3. 数控加工编程基础
３.1 机 床 坐 标 系
３.1.1 机床坐标系和主运动方向 1．标准坐标系的规定
对数控机床中的坐标系和运动方向的命名，ISO标准和我 国JB3052—82部颁标准都统一规定采用标准的右手笛卡儿直 角坐标系，一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个 坐标轴。
(3)由于机床自动化程度大大提高，减轻了工人劳动强度， 改善了劳动条件
(4)加工能力提高，应用数控机床可以很准确的加工出曲线、 曲面、圆弧等形状非常复杂的零件，因此，可以通过编写 复杂的程序来实现加工常规方法难以加工的零件
1.5 数控系统的组成
现 代 数 控 机 床 一 般 由 数 控 装 置 (NC unit) 、 伺 服 系 统 (servo system) 、 位 置 测 量 与 反 馈 系 统 (feedback system)、辅助控制单元(accessory control unit)和机 床主机(main engine)组成，下图是各组成部分的逻辑结 构简图：
2.6 数控加工原理（续）
•当 F>0 时 ， NC 发 出 移 动 微 指 令 ， 使 控 如 如制何图轴确所向定示控，+制刀X轴具方X由、向OZ至移的A走，动向直一呢线？个OA是步其长理论；轨迹。 •当用F逐<点0比时较，法：N每C走发一出步与移理动论轨微迹指比较令一，下，使 控从制而轴确向定下+一Z步方的向走移向。动一个步长； •当起 于F点是=坐直0标线时（OA，0的，方可0程）以，为规终：点 X定/Z坐=NX标eC/（Z使eXe;,控Ze）制轴向 + X即或：+ZXeZ-方XZe向=0;移动一个步长 这 ① ②样可若 若点点以（（不XX,,ZZ断））在在地直 直趋线 线向上 下方 方终， ，点则 则： ：，ZZ图XXee--中XXZZee，><00;;带 箭 于头是的：折取F线=ZX轨e-X迹Ze是, 机床实际运动的插 补 在 由轨N插迹C判补，断运F算直的过符线程号O中。，A控是制理轴论每移轨动迹一，步之由前于，插先 补运算所取的步长很小，所以可以近 似地认为插补轨迹就是直线OA的理论
刀架）； ➢铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）； ➢可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心；
1.2 数控机床的产生与发展
۞控制智能化
随着人工智能技术的不断发展，并为满足制 造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控 技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几 个方面：
3. 数控加工编程基础
３.1 机 床 坐 标 系
３.1.1 机床坐标系和主运动方向 1．标准坐标系的规定
对数控机床中的坐标系和运动方向的命名，ISO标准和我 国JB3052—82部颁标准都统一规定采用标准的右手笛卡儿直 角坐标系，一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个 坐标轴。
(3)由于机床自动化程度大大提高，减轻了工人劳动强度， 改善了劳动条件
(4)加工能力提高，应用数控机床可以很准确的加工出曲线、 曲面、圆弧等形状非常复杂的零件，因此，可以通过编写 复杂的程序来实现加工常规方法难以加工的零件
1.5 数控系统的组成
现 代 数 控 机 床 一 般 由 数 控 装 置 (NC unit) 、 伺 服 系 统 (servo system) 、 位 置 测 量 与 反 馈 系 统 (feedback system)、辅助控制单元(accessory control unit)和机 床主机(main engine)组成，下图是各组成部分的逻辑结 构简图：
2.6 数控加工原理（续）
•当 F>0 时 ， NC 发 出 移 动 微 指 令 ， 使 控 如 如制何图轴确所向定示控，+制刀X轴具方X由、向OZ至移的A走，动向直一呢线？个OA是步其长理论；轨迹。 •当用F逐<点0比时较，法：N每C走发一出步与移理动论轨微迹指比较令一，下，使 控从制而轴确向定下+一Z步方的向走移向。动一个步长； •当起 于F点是=坐直0标线时（OA，0的，方可0程）以，为规终：点 X定/Z坐=NX标eC/（Z使eXe;,控Ze）制轴向 + X即或：+ZXeZ-方XZe向=0;移动一个步长 这 ① ②样可若 若点点以（（不XX,,ZZ断））在在地直 直趋线 线向上 下方 方终， ，点则 则： ：，ZZ图XXee--中XXZZee，><00;;带 箭 于头是的：折取F线=ZX轨e-X迹Ze是, 机床实际运动的插 补 在 由轨N插迹C判补，断运F算直的过符线程号O中。，A控是制理轴论每移轨动迹一，步之由前于，插先 补运算所取的步长很小，所以可以近 似地认为插补轨迹就是直线OA的理论
数控加工技术(第4版)第一章
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1. 1 数控加工的基本概念
• 1949 年, 帕森斯公司在麻省理工学院 ( MIT) 伺服机构试验室的协助 下开始从事数控机床的研制工作, 经过三年时间的研究, 于 1952 年试 制成功世界第一台数控机床试验性样机。 这是一台采用脉冲乘法器 原理的直线插补三坐标连续控制铣床, 即数控机床的第一代。 1955 年, 美在美国进入迅速发展阶段, 市场上出现了商品化数控机床。 1958 年, 美国克耐·杜列克公司 ( Keaney Trecker) 在世界上首先研 制成功带自动换刀装置的数控机床, 称为 “ 加工中心” ( Machining Center, MC)。
• 数控技术 ( Numerical Control Technology) 是指采用数字控制的方 法对某一个工作过程实现自动控制的技术。 在机械加工过程中使用 数控机床时, 可将其运行过程数字化, 这些数字信息包含了机床刀具的 运动轨迹、 运行速度及其他工艺参数等, 而这些数据可以根据要求很 方便地实现编辑修改, 满足了柔性化的要求。 它所控制的通常是位移、 角度、 速度等机械量或与机械能量流向有关的开关量。 数控的产生 依赖于数据载体及二进制形式数据运算的出现, 数控技术的发展与计 算机技术的发展是紧密相连的。
• 数控系统 ( Numerical Control System) 是实现数控技术相关功能 的软、 硬件模块的有机集成系统。 相对于模拟控制而言, 数字控制 系统中的控制信息是数字量, 模拟控制系统中的控制信息是模拟量, 数 字控制系统是数控技术的载体。
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1. 1 数控加工的基本概念
• 数控技术的发展过程见表 1 - 1。
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1. 1 数控加工的基本概念
1. 1 数控加工的基本概念
• 1949 年, 帕森斯公司在麻省理工学院 ( MIT) 伺服机构试验室的协助 下开始从事数控机床的研制工作, 经过三年时间的研究, 于 1952 年试 制成功世界第一台数控机床试验性样机。 这是一台采用脉冲乘法器 原理的直线插补三坐标连续控制铣床, 即数控机床的第一代。 1955 年, 美在美国进入迅速发展阶段, 市场上出现了商品化数控机床。 1958 年, 美国克耐·杜列克公司 ( Keaney Trecker) 在世界上首先研 制成功带自动换刀装置的数控机床, 称为 “ 加工中心” ( Machining Center, MC)。
• 数控技术 ( Numerical Control Technology) 是指采用数字控制的方 法对某一个工作过程实现自动控制的技术。 在机械加工过程中使用 数控机床时, 可将其运行过程数字化, 这些数字信息包含了机床刀具的 运动轨迹、 运行速度及其他工艺参数等, 而这些数据可以根据要求很 方便地实现编辑修改, 满足了柔性化的要求。 它所控制的通常是位移、 角度、 速度等机械量或与机械能量流向有关的开关量。 数控的产生 依赖于数据载体及二进制形式数据运算的出现, 数控技术的发展与计 算机技术的发展是紧密相连的。
• 数控系统 ( Numerical Control System) 是实现数控技术相关功能 的软、 硬件模块的有机集成系统。 相对于模拟控制而言, 数字控制 系统中的控制信息是数字量, 模拟控制系统中的控制信息是模拟量, 数 字控制系统是数控技术的载体。
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1. 1 数控加工的基本概念
• 数控技术的发展过程见表 1 - 1。
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1. 1 数控加工的基本概念
数控加工技术
数控加工技术1. 简介数控加工技术（Computer Numerical Control，简称CNC）是一种利用计算机控制机床进行加工的技术。
相比传统的手工操作和编程加工，数控加工技术具有精度高、生产效率高、重复性好等优点，广泛应用于机械加工、汽车制造、航空航天等领域。
2. 数控加工原理数控加工技术的核心是计算机数值控制系统。
它由计算机、数控系统、输入设备、输出设备和机床组成。
计算机负责接收和处理数控程序，并将指令发送给数控系统。
数控系统根据程序指令，控制机床进行加工操作。
输入设备可通过键盘、鼠标等方式输入加工参数。
输出设备可以显示加工过程和结果。
3. 数控加工的优势3.1 精度高数控加工技术可以实现高精度的加工。
由于加工过程由计算机控制，可以减少人为误差。
同时，数控加工还可以利用数学建模和仿真技术，在加工前进行精确的模拟和优化，提高加工精度。
3.2 生产效率高相比传统的手工操作，数控加工技术可以大大提高生产效率。
数控机床具有快速定位和自动换刀等功能，可以实现自动化连续加工，减少了运输和装卸时间，提高了生产效率。
3.3 重复性好数控加工技术可以实现精确的重复加工。
通过编写数控程序，加工参数可以被准确记录和重复使用。
这样不仅减少了人工调整误差的可能性，还可以实现批量生产，提高了加工的一致性和稳定性。
4. 数控加工的应用数控加工技术在许多领域都有广泛的应用。
4.1 机械加工在机械加工领域，数控加工技术可以应用于钻孔、铣削、车削、切割等操作。
它可以实现复杂形状的加工，提高加工精度和效率。
4.2 汽车制造汽车制造领域需要大量的零部件加工。
数控加工技术可以在一台机床上完成多种加工工序，减少了设备和操作人员的投入，提高了生产效率和质量。
4.3 航空航天航空航天领域对零部件的精度要求极高。
数控加工技术可以实现复杂的五轴加工，同时提高了加工精度和生产效率。
5. 数控加工的发展趋势随着科技的不断进步，数控加工技术也在不断发展。
数控加工技术基础知识
特点
高精度、高效率、高柔性、自动 化程度高、适应性强。
数控加工技术的发展历程
起源
20世纪40年代，数控技术的概 念开始出现。
初步发展
20世纪50年代，第一台数控机 床诞生。
成熟阶段
20世纪80年代，随着计算机技 术的发展，数控加工技术逐渐 成熟。
发展趋势
智能化、网络化、复合化、环 保化。
数控加工技术的应用领域
数控加工刀具与材料
刀具材料
刀具磨损与寿命
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、 陶瓷和金刚石等，不同材料具有不同 的硬度、耐磨性和耐热性等特点。
刀具磨损与切削参数、切削材料、刀 具材料等因素有关，合理选择切削参 数和刀具材料可以延长刀具寿命。
刀具种类
数控加工中常用的刀具有铣刀、钻头、 铰刀、丝锥等，根据不同的加工需求 选择合适的刀具。
对零件图样进行工艺性分析，明确加 工要求、定位基准、加工余量等信息。
工艺方案制定
根据零件特点和加工要求，制定合理 的加工工艺方案，包括加工方法、工 序安排、装夹方式等。
数控加工工序设计
对每个工序进行详细设计，包括刀具 选择、切削参数确定、冷却方式等。
数控编程
根据工序设计结果，进行数控编程， 生成加工程序。
感谢您的观看
数控加工切削参数的选择
主轴转速
根据切削材料和刀具材料的不同， 选择合适的主轴转速，以保证切 削效率和加工质量。
进给速度
进给速度应根据切削深度和切削材 料来确定，合理的进给速度可以提 高加工效率和表面质量。
切削深度与宽度
切削深度与宽度应根据加工需求和 刀具承受能力进行选择，过大或过 小的切削参数都可能影响加工质量 和效率。
辅助装置提供必要的加工条件和保障 操作安全。
高精度、高效率、高柔性、自动 化程度高、适应性强。
数控加工技术的发展历程
起源
20世纪40年代，数控技术的概 念开始出现。
初步发展
20世纪50年代，第一台数控机 床诞生。
成熟阶段
20世纪80年代，随着计算机技 术的发展，数控加工技术逐渐 成熟。
发展趋势
智能化、网络化、复合化、环 保化。
数控加工技术的应用领域
数控加工刀具与材料
刀具材料
刀具磨损与寿命
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、 陶瓷和金刚石等，不同材料具有不同 的硬度、耐磨性和耐热性等特点。
刀具磨损与切削参数、切削材料、刀 具材料等因素有关，合理选择切削参 数和刀具材料可以延长刀具寿命。
刀具种类
数控加工中常用的刀具有铣刀、钻头、 铰刀、丝锥等，根据不同的加工需求 选择合适的刀具。
对零件图样进行工艺性分析，明确加 工要求、定位基准、加工余量等信息。
工艺方案制定
根据零件特点和加工要求，制定合理 的加工工艺方案，包括加工方法、工 序安排、装夹方式等。
数控加工工序设计
对每个工序进行详细设计，包括刀具 选择、切削参数确定、冷却方式等。
数控编程
根据工序设计结果，进行数控编程， 生成加工程序。
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数控加工切削参数的选择
主轴转速
根据切削材料和刀具材料的不同， 选择合适的主轴转速，以保证切 削效率和加工质量。
进给速度
进给速度应根据切削深度和切削材 料来确定，合理的进给速度可以提 高加工效率和表面质量。
切削深度与宽度
切削深度与宽度应根据加工需求和 刀具承受能力进行选择，过大或过 小的切削参数都可能影响加工质量 和效率。
辅助装置提供必要的加工条件和保障 操作安全。
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第二节 数控机床的组成与分类 按数控系统类型分类
功能和宜人的图形用户界面，同时还具有丰富的刀具管理功能、 宽调速主轴系统、多功能智能化监控系统和面向用户的宏程序 功能，还有很强的智能诊断和智能工艺数据库，能实现加工条 件的自动设定，且能实现与计算机的联网和通信。 4、基于PC的开放式数控系统 用通用微机技术开发数控系统可以得到强有力的硬件与软 件支持，这些软件和硬件的技术是开放式的，此时的通用微机 除了具备本身的功能外，还具备了全功能数控系统的所有功能。
第二节 数控机床的组成与分类
PLC (Programmable Logic Controller) 、机床I/O电路和装置
PLC：用于控制机床顺序动作，完成与逻辑运算有关的 开关量I/O控制，它由硬件和软件组成；
机床I/O电路和装置：实现开关量I/O控制的执行部件， 即由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等电器组成的 逻辑电路；
第二节 数控机床的组成与分类
按数控系统类型分类
1、经济型数控系统（又称简易数控系统） 这一档次的数控机床仅能满足一般精度要求的加工，能加 工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹的零件，采用的微 机系统为单板机或单片机系统，具有数码 显示，CRT字符显示 功能，机床进给由步进电动机实现开环驱动，控制的轴数和联 动轴数在3轴或3轴以下。 2、普及型数控系统（通常称之为全功能数控系统） 这类数控系统功能较多，除了具有一般数控系统的功能以 外，还具有一定的图形显示功能及面向用户的宏程序功能等， 采用的微机系统为16位或32位微处理 机，具有RS-232C通信 接口，机床的进给多用交流或直流伺服驱动，一般系统能实现 4轴或4轴以下联动控制。 3、高档数控系统 采用的微机系统为32位以上微处理机系统，机床的进给大 多采用交流伺服驱动，除了具有一般数控系统的功能以外，应 该至少能实现5轴或5轴以上的联动控 制。具有三维动画图形
第二节 数控机床的组成与分类
伺服单元、驱动装置和测量装置
伺服单元和驱动装置 主轴伺服驱动装置和主轴电机 进给伺服驱动装置和进给电机 测量装置 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 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）
好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应
的控制介质上。
表1
控制介质和输入输出设备表
控制介质 穿孔纸带
输入设备 纸带阅读机
输入设备 纸带穿孔机
磁带 磁盘
磁带机或录音机 磁盘驱动器
第二节 数控机床的组成与分类
3. 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、FMS和CIMS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，MAP等）
第二节 数控机床的组成与分类 CNC装置(CNC单元)：
CNC装置是数控机床的核心部件。 组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特 殊功能模块以及相应的控制软件。 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。
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（如排屑装置等）。
第二节 数控机床的组成与分类 二、数控机床的分类
按用途分类 1、金属切削类数控机床 金属切削类数控机床有数控车床、数控铣床、数 控钻床、数控镗床、数控磨床、数控镗铣床等。加工 中心MC是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。 2、金属成形类数控机床 金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机 和数控压力机等。 3、数控特种加工机床 数控特种加工机床有数控电火花线切割机床、数 控电火花加工机床、数控激光加工机床等。
按用途分类
金属成形类数控机床 金属切削类数控机床
数控特种加工机床
第二节 数控机床的组成与分类
按运动方式分类
1、点位控制系统 这类控制系统只控制工具相对工件从某一加工点移到另一 个加工点之间的精确坐标位置。而对于点与点之间移动的轨迹 不进行控制，且移动过程中不作任何加工。通常采用这一类系 统的设备有数控钻床、镗床、冲床等。 2、直线控制系统 这类系统不仅要控制点与点的精确位置，还要控制两点之 间的移动轨迹是一条直线，且在移动中能以给定的进给速度进 行加工。采用此类控制方式的设备有数控车床、数控铣床等。 3、连续控制系统 连续控制系统又称为轮廓控制系统或轨迹控制系统。这类 系统能够对两个或两个以上坐标方向进行严格控制，即不仅控 制每个坐标的行程位置，同时还控制每个 坐标的运动速度。 各坐标的运动按规定的比例关系相互配合，精确地协调起来连 续进行加工，以形成所需要的直线、斜线或曲线、曲面。采用 此类控制方式的设备有 数控车床、铣床、加工中心、电加工 机床、特种加工机床等。
哈尔滨理工大学工程训练中心
王义文
内容 数控加工的概念
知识点 数控机床的组成与分类 数控机床的控制对象 数控机床的工作原理
学习要求
学时
数控机床概述
数控加工的特点及应用范围 数控机床的机械结构特点 补充材料：数控机床的结构与布局 补充材料：数控机床的差补原理
掌握
4
数控机床的发展趋势
数控加工工艺的概念 数控加工工艺过程的概念
按运动方式分类
点位控制系统
直线控制系统
连续控制系统
第二节 数控机床的组成与分类 按控制原理分类
1、开环控制系统 这类系统不装备位置检测装置，即无位移的实际值反馈与 指令值进行比较修正，因而控制信号的流程是单向的。
指令进给脉冲 驱动电路
步进电动机
传动结构
工作台
第二节 数控机床的组成与分类 按控制原理分类
2、闭环控制系统 这种系统是带有位置检测装置，将位移的实际值反馈回去 与指令值比较，用比较后的差值去控制，直至差值消除时才停 止修正动作的系统。
第二节 数控机床的组成与分类
按控制原理分类
3、半闭环控制系统 这种系统是闭环系统的一种派生。它与闭环系统的不同之处仅在将检测 元件装在传动链的旋转部位，它所检测得到的不是工作台的实际位移量，而 是与位移量有 关的旋转轴的转角量。因此，其精度比闭环系统稍差，但这 种系统结构简单，便于调整，检测元件价格也较低，因而是广泛使用的一种 数控系统。
第二节 数控机床的组成与分类
1. 操作面板
操作面板的是操作人员与机床数控装置进行信息交流
的工具。
组成：按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键
盘一样）和显示器；。
它是数控机床特有的部件。
第二节 数控机床的组成与分类
2. 控制介质与输入输出设备
控制介质 记录零件加工程序的媒介
输入输出设备 CNC系统与外部设备进行交互装置。 交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录 在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试
O
X
O
直线插补
圆弧插补
3
X
机床零点
伺 服 驱
动
第四节 数控机床的工作原理
数控机床的数字控制功能是由数控系统完成的。数控装置 能接受零件图纸加工要求的信息，进行插补运算，实时地向各 坐标轴发出速度控制指令。伺服驱动装置能快速响应数控装置 发出的指令，驱动机床各坐标轴运动，同时能提供足够的功率 和扭矩。伺服系统中常用的驱动装置，根据控制系统的类型不 同而不同，开环伺服系统常用步进电动机，闭环伺服系统常采 用脉宽调速直流电动机和交流伺服电动机等。检测装置将坐标 位移的实际位置检测出来，反馈给数控装置中的比较器与指令 位置进行比较，实现偏差控制。伺服系统中常用的检测装置有 测量线位移的光栅、磁栅、感应同步器等，测量角位移的旋转 变压器、数字脉冲编码器等。可编程控制器PLC, 在数控机床中 一般用来对一些逻辑开关量进行控制，如：主轴的启、停，刀 具更换、冷却液开关等。
第三节 数控机床的控制对象
从数控机床最终要完成的任务看，主要应对以下三方面进行控 制： 1、主运动 和通用机床一样，主运动主要完成切削任务，其动力约占整 台机床动力的70%-80%，数控车床的主轴旋转运动如图1所示。基 本控制要实现主轴的正、反 转和停止，可自动换档及无级调速； 对加工中心和一些数控车床还必须具有准停控制和C轴控制功能。 2、进给运动 数控机床的进给运动是通过进给伺服系统来实现的，这是数 控机床区别于通用机床的重要方面之一。伺服控制的最终目的就 是实现对机床工作台或刀具的位置控 制，伺服系统中所采取的一 切措施，都是为了保证进给运动的位置精度。图2为数控车床的刀 架的Z向进给运动，图3为数控车床的刀架的X向进给运动。 3、输入/输出(I/O) 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运动 轨迹进行连续控制外，还要对机床的各种状态进行控制，这些状 态包括主轴的变频控制，主轴的正、 反转及停止，冷却和润滑装 置的起动和停止，刀具自动交换，工件夹紧和放松及分度工作台
第四节 数控机床的工作原理
所谓插补，就是指在被加工轨迹的起点和终点之间，插进若 干中间点，然后用已知线型（如直线、圆弧）逼近。通常把数 控机床上刀具运动轨迹是直线加工的称为直线插补；刀具运动 轨迹是圆弧加工的称为圆弧插补。一般的数控系统都具有直线 和圆弧插补，能加工出各象限直线和圆弧。对于复杂功能的数 控机床，通过多轴控制、多轴联动实现空间曲线、曲面的加工。 Y (5,2) Y
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数控加工工艺
数控加工工艺设计的主要内容 数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点 数控加工与工艺技术的新发展 数控加工工艺设计