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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
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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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一数控机床的产生及发展
随着社会生产和科学技术的发展，机械产品日趋精密复杂，且需频繁改型。
特别是在宇航、造船、军事等领域所需的零件，精度要求高，形状复杂，批量小。
普通机床已不能适应这些需求。
为了满足上述要求，一种新型的机床——数字程序控制机床（简称数控机床）应运而生。
最早进行数控机床研制的是美国人。
1952年，美国麻省理工学院成功地研制出一套三坐标联动，利用脉冲乘法器原理的数控机床。
但这台数控机床仅是一台试验性的机床，当时用的电子元件是电子管。
直到1954年11月，第一台工业用的数控机床才生产出来。
从此以后，世界上其他一些工业国家也多开始开发、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。
1965年国内开始研制晶体管数控系统。
从70年代开始，数控技术广泛应用于车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、点加工等领域，数控加工中心在上海、北京研制成功。
在这一时期，数控线切割机床由于结构简单，使用方便、价格低廉，在模具加工中得到了推广。
1985年，我国数控机床品种有了新的发展。
早期的数控机床控制系统采用电子管，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。
目前数控技术的主要发展趋势是：实现高速度，高可靠性，高精度，大功率，多功能；采用微处理机和微型计算机，向着增强功能、降低造价、方便使用的目标进展；积极应用计算技术、系统工程理论和控制技术的最新成果，像这综合自动化方向变革。
随着对机械产品性能要求日益提高和适用范围的扩大以及新材料和新工艺的出现，对数控机床也提出了更高的要求。
现代数控机床将综合应用信息技术、人工智能、控制理论等领域的最新技术成就，新一代数控系统技术水平会大大提高，数控机床的发展也将日新月异。
二．数控机床的分类
1．刀具相对于工件移动的轨迹分类
（1）点位控制数控机床点位控制机床的特点是只控制移动部件的终点位置，即控制移动部件由一个位置到另一个位置的精确定位，而对它们运动过程中的轨迹没有严格的要求，在移动和定位过程中不进行任何加工。
（2）点位直线控制数控机床直线控制数控机床的特点是刀具相对于工件的运动不仅要控制两点间的准确位置（距离），还要控制两点之间移动的速度和轨迹。
（3）轮廓控制数控机床轮廓控制又称连续控制，大多数数控机床具有轮廓控制功能。
其特点是能同时控制两个以上的轴，具有插补功能。
（4）执行机构的控制方式分类
2．按驱动装置的特点分类
（1）开环控制系统它是指不带反馈装置的控制系统。
它是根据穿孔带上的数据指令经过控制运算发出脉冲信号输出到伺服驱动装置，使驱动伺服装置转过相应的角度，然后经过减速齿轮和丝杠螺母机构，转换为移动部件的直线位移。
（2）闭环控制系统它是指在机床的运动部件上安装位移测量装置，将加工中测量到的实际位置值反馈到数控装置中，与输入值的指令相比较，用比较的差值控制移动部件，直到差值为零，即实现移动部件的精确定位。
（3）半闭环控制系统它是在开环控制系统的丝杠上或进给电动机的轴上装有角位移检测装置。
通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接测移动部件的位移，然后将数据反馈给比较器进行比较，输出比较后的差值进行控制。
3. 按加工方法分类
（1）金属切削类数控机床；
（2）金属成型类数控机床；
（3）数控特种加工机床；
（4）其它类的数控机床
4. 按数控机床的性能分类
(1)低档数控机床；
(2) 中档数控机床；
(3) 高档数控机床；
数控铣床简介
四设计题目及技术要求
设计题目是三坐标数控床的设计，从总体布局和结构形式，与普通铣床相似，主要还是床身，主轴箱刀架进给系统，液压冷却瑞华系统等部分组成，但是由于动力源采用交流伺服电机控制系统实现cnc所以使得主运动和进给系统机械结构大大简化。
尤其是进给系统，与普通铣床的进给系统有质的区别没有传统的进给箱板箱和挂轮箱而是直接由伺服电机通过滚球丝杠驱动溜板和刀架。
实现进给运动。
主要设计要求；三坐标数控铣床进给精度0.01mmxyz坐标进给速度2mminxy行程300mmz 行程250mm工作台尺寸420*300慢慢、。