数控机床基础知识介绍
数控机床的基础知识
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1. 3数控机床坐标系
1.3.2数控机床原点、参考点与数控机床坐标系
数控机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系。机床 坐标系的原点也称机床原点或零点。这个原点在机床一经设计和 制造调整后，便被确定下来，它是一个固定点。
为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标 轴的移动范围内设置一个机床参考点。机床参考点是机床坐标系 中一个固定不变的极限点，其固定位置由各轴向的机械挡块来确 定。机床参考点可以与机床原点重合也可以不重合，通过机床参 数指定该参考点到机床原点的距离，如图1 -30 ( a)所示数控车床的 机床原点和参考点不重合，如图1一30(b)所示数控铣床/加工中心 的机床原点与参考点重合。数控机床工作时，先进行回机床参考 点的操作，就可建立机床坐标系。
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1. 2数控机床的基本组成、特点与类型
5.辅助装置 辅助装置是把计算机送来的辅助控制指令经机床接口转换成
强电信号，用来控制主轴电动机起停、冷却液的开关及工作台的 转位和换刀等动作。辅助装置主要包括自动刀具交换装置、工作 台自动交换装置、工件夹紧放松机构、回转工作台、液压控制系 统、润滑装置、切削液装置、排屑装置、过载和保护装置等 6.机床本体
第1章数控机床的基础知识
公共基础知识数控机床基础知识概述
《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。
数控机床基础知识
数控机床基础知识数控机床基础知识数控机床基本概念1.1.1 数控技术与数控数控技术，简称数控(Numerical Control—NC)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。
由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控(Computerized Numerical Control—CNC)。
为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件。
用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体成为数控系统(Numerical Control System)，数控系统的核心是数控装置(Numerical Controller)。
采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床(NC机床)。
它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。
控制机床也是数控技术应用最早、最广泛的领域，因此，数控机床的水平代表了当前数控技术的性能、水平和发展方向。
数控机床种类繁多，有钻铣镗床类、车削类、磨削类、电加工类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用数控机床等等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统称为NC机床。
带有自动换刀装置ATC(Automatic Tool Changer—ATC)的数控机床(带有回转刀架的数控车床除外)称为加工中心(Machine Center—MC)。
它通过刀具的自动交换，工件可以一次装、夹完成多工序的加工，实现了工序集中和工艺的复合，从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的效率;减少了工件安装、定位次数，提高了加工精度。
加工中心是目前数控机床中产量最大、应用最广的数控机床。
在加工中心的基础上，通过增加多工作台(托盘)自动交换装置(Auto Pallet Changer—APC)以及其他相关装置，组成的加工单元称为柔性加工单元(Fle某ible Manufacturing Cell—FMC)。
数控车知识点总结
数控车知识点总结一、数控车基础知识1.1 数控车的发展历史数控车是随着计算机技术的发展而兴起的一种高精度加工设备。
数控车最早出现在20世纪50年代，迅速发展并得到广泛应用。
随着人工智能、物联网等新技术的发展，数控车的应用范围将进一步扩大。
1.2 数控车的工作原理数控车通过计算机控制工作台的移动和转动，实现对工件进行各种形状的加工。
数控车一般通过数控程序来控制刀具的运动轨迹和转速，实现高精度、高效率的加工。
1.3 数控车的结构数控车主要由机床、数控装置和辅助设备组成。
机床是数控车的主体部分，数控装置则是通过计算机控制机床的各项动作。
1.4 数控车的优势数控车具有高精度、高效率、灵活性强的优点。
同时，数控车还可以实现自动化生产，大大提高生产效率。
二、数控车的操作技能2.1 数控车的操作步骤数控车的操作步骤包括：准备工作、开机启动、调试程序、加工作业等。
操作人员需要熟练掌握各个步骤，才能顺利进行加工。
2.2 数控车的参数设置数控车的参数设置对于加工效果有重要影响。
操作人员需要根据具体加工要求，合理设置数控车的各项参数，如速度、进给量、刀具转速等。
2.3 数控车的安全操作数控车是一种高精度加工设备，操作人员需要严格遵守操作规程，正确使用各项功能，严格执行安全操作规范，确保人员和设备的安全。
2.4 数控车的维护保养数控车在长时间使用过程中，需要定期进行维护保养，包括清洁机床、润滑部件、检查电气系统等工作。
这样可以保持数控车的正常工作状态，延长设备寿命。
三、数控车的程序编制3.1 数控车的程序语言数控车的程序语言常见的有G代码和M代码两种。
G代码用于控制刀具的运动轨迹，M代码用于控制机床的辅助功能。
3.2 数控车程序编制的基本原则数控车程序编制的基本原则包括：清晰明了、规范统一、熟练高效。
程序编制人员需要根据具体加工要求，合理设置加工路径和刀具转动轨迹。
3.3 数控车程序编制的技巧程序编制人员需要熟练掌握数控车的操作技能，包括程序语言的使用、数控系统的功能等。
数控机床入门知识【精选文档】
数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床.该控制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的控制单元，数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑.加工精度高，具有稳定的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。
数控机床一般由下列几个部分组成：主机，是数控机床的主体,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。
它是用于完成各种切削加工的机械部件.数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能.驱动装置，是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。
它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。
当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。
辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。
它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等.编程及其他附属设备,可用来在机外进行零件的程序编制、存储等.数控机床加工流程说明CAD：Computer Aided Design,即计算机辅助设计。
2D或3D的工件或立体图设计CAM：Computer Aided Making，即计算机辅助制造。
使用CAM软体生成G—CodeCNC：数控机床控制器，读入G—Code开始加工数控机床加工程式说明CNC程式可分为主程序及副程序（子程序），凡是重覆加工的部份,可用副程序编写，以简化主程序的设计。
数控机床基础知识
（3）轮廓控制系统（Contour Control）是对两个或两个以上
的坐标轴同时进行连续控制，并能对机床移动部件的位移和 速度进行严格的控制，即要控制加工的轨迹，加工出要求的 轮廓。其运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。
3.按照伺服系统控制分类 （1）开环控制系统
优点：价格便宜，动态性能好 缺点：无位置反馈，精度差
说明：开环控制系统是没有位置反馈装置的数控系统，系
统无法得知机床的实际运动轨迹与位置。
（2）半闭环控制系统
优点：稳定性好，成本低，维修方便 缺点：相对闭环系统精度差
说明：半闭环控制系统不是直接检测工作台的位移量，而是采
用转动角位移检测元件，测出丝杠转角，推算出工作台的实际
位置
（3）闭环控制系统
ห้องสมุดไป่ตู้
优点：控制精度高 缺点：调式复杂、维修困难、价格高
2. 按运动方式分类
（1）点位控制系统（Positioning Control）只控制刀具从一点 到另一点的位置，而不控制移动轨迹，在移动过程中刀具不 进行切削加工。
刀具的三种路径 （1） （2） （3）
（2）直线控制系统（Straight-line Control）是控制刀具或机床
工作台以给定的速度，沿平行于某一坐标轴方向，由一个位置 到另一个位置的精确移动，并且在移动过程中进行直线切削加 工。
• PLC
驱动 装置
• 进给驱动 • 主轴驱动
例如：FANUC 0i TD/MD 系统组成
四、现代数控系统发展
1、智能化
自动编程、刀具补偿、工艺参数自动生成、运动参数补偿 人机界面、故障诊断分析、自动优化、自适应控制
2、开放式
数控系统的开发可以在同一平台上运行通过增加或裁 剪数控功能，形成系列化
数控机床基础知识
数控机床基础知识第一节概述一、什么是数控机床数字控制机床（Numerical Control Machine Tools）简称数控机床，这是一种将数字计算技术应用于机床的控制技术。
它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。
经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。
数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。
二、数控机床的加工原理数控机床加工工件的过程如图1-1所示。
图1-1数控机床的加工过程1）在数控机床上加工工件时，首先要根据加工零件的图样与工艺方案，用规定的格式编写程序单，并且记录在程序载体上；2）把程序载体上的程序通过输入装置输入到数控装置中去；3）数控装置将输入的程序经过运算处理后，向机床各个坐标的伺服系统发出信号；4）伺服系统根据数控装置发出的信号，通过伺服执行机构（如步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机），经传动装置（如滚珠丝杠螺母副等），驱动机床各运动部件，使机床按规定的动作顺序、速度和位移量进行工作，从而制造出符合图样要求的零件。
由上述数控机床的工作过程可知，数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。
下面分别对各组成部分的基本工作原理进行概要说明。
1.加工程序载体数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。
零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅助运动等。
将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。
2.数控装置数控装置是数控机床的核心。
现代数控装置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，这种CNC 装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（Software NC）。
数控机床的基础知识介绍
第1章 绪 论教学提示：数控机床是采用数字控制技术对机床各移动部件相对运动进行控制的机床，它是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。
计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展，加速了数控机床的发展。
目前数控机床正朝着高速度、高精度、高工序集中度、高复合化和高可靠性等方向发展，同时其应用范围也越来越广泛。
教学要求：本章主要讲述数控机床的基本概念和特点、主要技术参数、分类以及技术与发展水平等。
本章内容是数控机床的基本知识和内容，要求学生理解并掌握数控机床的基本概念、组成与特点以及分类，了解其发展趋势和在先进制造技术中的作用。
1.1 概 述1.1.1 数控机床的定义数控即数字控制(Numerical Control ，NC)。
数控技术是指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机械设备进行控制的一门技术。
数控机床，简单的说，就是采用了数控技术的机床。
即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的刀具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。
实际上，数控机床就是一种具有数控系统的自动化机床。
所以说数控机床是最典型的机电一体化产品。
1.1.2 数控机床的组成及特点1. 数控机床的组成 数控机床主要由程序介质、数控装置、伺服系统、机床主体四部分组成，如图1.1所示。
图1.1 数控机床的组成机床数控技术其中，程序介质用于记载机床加工零件的全部信息。
如零件加工的工艺过程、工艺参数、位移数据、切削速度等。
常用的程序介质有磁带、磁盘等。
也有一些数控机床采用操作面板上的按钮和键盘将加工程序直接输入或通过串行接口将计算机上编写的加工程序输入到数控系统。
在计算机辅助设计与计算机辅助制造(CAD/CAM)集成系统中，加工程序可不需要任何载体而直接输入到数控系统。
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卡盘无动作-液压泵不启动-接触器不吸合。。。 主轴不旋转-卡盘是否夹紧-主轴驱动器（变频器）状态是否正确 回零不准相差6mm（一个螺距），撞块位置不好 回零不准相差0.03-0.05mm，丝杠反向间隙 加工螺纹乱牙-主轴皮带松动，主轴编码器故障 行程开关失灵-开关短线或进水 同时出现多个外部报警-检查输入端24V公共端
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控制介质
辅助装置
反馈装置
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二、数控机床的分类
1 按工艺用图划分： 1）金属切削类
数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控 齿轮加工机床、加工中心
2）金属成型类
数控折弯机、数控冲床、数控弯管机
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二、数控机床的分类
3）特种加工机床
数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光切 割机床、数控火焰切割机床、数控三坐标测量机
开环控制系统框图
机床工作台
数控单元
指令脉冲
步进 电机 丝杠 支撑轴承
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三、数控系统结构
2 半闭环控制
这类机床进给伺服驱动电机采用直流或交流伺服电机，并需要电 机端部配置位置反馈和速度反馈元件，在加工过程中随时检测丝杠的 转角，并及时反馈给数控系统中的比较器，与插补运算所得到的指令 信号比较，其差值又作为伺服驱动的控制信号，进而带动位移部件以 消除位移误差。由于检测元件安装在电机轴端，丝杠副的传动误差不 能反馈到数控系统。可以采用软件定值补偿方法来适当的提高精度。
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交流伺服电机
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步进电机
步进电机是一种把电脉冲信号变换成直线位 移或角位移的执行元件。步进电机的转子做 成多极的，定子上嵌装有多相星型连接的控 制绕组，由专用驱动电源供给电脉冲。
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编码器
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常见机床故障
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三、数控系统结构
全闭环控制系统框图
位置检测元件 速度检测元件 丝杠 数控单元 指令 位置 比较 电路 位置反馈 速度 控制 电路 速度反馈 伺服 电机 机床工作台
支撑轴承
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四、数控系统的分类
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变频电机介绍
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二、数控机床的分类
2 按控制系统的特点划分 1）点位控制 2）点位直线控制 3）轮廓控制
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二、数控机床的分类
3 按伺服系统的类型划分 1）开环系统 2）半闭环系统 3）闭环系统
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三、数控系统结构
1 开环控制
这类机床的进给伺服驱动是开环的，既没有检测反馈装置。一般驱动 电机为步进电机。步进电机的主要特征是控制电路每变换一次指令脉冲信 号，电机就转动一个步距角，并且电机本省就有自锁能力。开环控制结构 简单，价格低，但机床的精度低。
数控机床介绍
有关数控系统的
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一、数控机床的概述
1 数控机床的基本组成
数控机床是一个精密的机电一体化产品。它是一个由精密机 械部件（如滚珠丝杠、高精密导轨、精密轴承、主轴）和复杂电 气部件（如数控系统、驱动装置和伺服电机以及精密测量系统） 构成的一个完整的产品。系统组成框图
数 控 系 统 伺服系统 机 床
1 变频电机是三相异步、鼠笼式、感应式 2 电机的技术参数：额定电压、额定电流、额定 功率、基频（额定频率）、极数、最高频率（最 高转速） 3 三相异步电机旋转磁场转速n与定子绕组极对 数p及电源频率f之间的固定关系：n=60f/p（同 步转速） 4 变频调速，即改变电源频率f，可以改变电机旋 转磁场转速n。
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三、数控系统结构
半闭环控制系统框图
位置速度 检测元件
丝杠 数控单元 指令 位置 比较 电路 位置反馈 速度 控制 电路 速度反馈 支撑轴承 伺服 电机 机床工作台
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三、数控系统结构
3 全闭环控制机床
这类机床是半闭环控制机床的基础上，在机床的工作台上安装直 线位移检测元件（光栅尺、磁尺），直接检测机床坐标的直线位移量， 并反馈给数控系统。 由于可以反馈机床整个机械传动链中的传动误差， 从而得到很高的机床静态定位精度。
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变频电机介绍
4-1 变频调速时从基频向下调速：保持电源电 压u与电源频率f的比例关系不变，即降低电 源频率时，同时降低电源电压。恒转矩调速 4-2 变频调速时从基频向上调速：电源电压已 到额定电压（最高电压），升高电源频率。 恒功率调速。 4-3 变频器、电机选转方向