数控机床基础知识.
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）。
第一章 数控机床的基本知识
驱动系统
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其作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移 动部件的运动，包括信号放大和驱动元件。其性能好坏 动部件的运动，包括信号放大和驱动元件。 直接决定加工精度、表面质量和生产率。 直接决定加工精度、表面质量和生产率。 脉冲当量δ 相对于每个脉冲信号， 脉冲当量δ ——相对于每个脉冲信号，机床移动部 相对于每个脉冲信号 件的位移，常见的有：0.01mm、0.005mm、 件的位移，常见的有：0.01mm、0.005mm、 0.001mm
第一章、 第一章、数控机床概述
三、数控机床的基本概念
南通航院
数控机床是由普通机床发展而来的， 数控机床是由普通机床发展而来的，它们之间最主 是由普通机床发展而来的 要的区别是： 要的区别是： 前者可以按事先编制好的加工程序自动地对工件进 行加工； 行加工；而后者的整个加工过程必须通过技术工人的手 工操作来完成。 工操作来完成。 示例：
第一章 数控机床概述
步进电机 常用的伺服元件 直流伺服电机 交流伺服电机
南通航院
编码盘 常用的检测元件 光栅 磁珊
（2）主轴驱动系统
第一章 数控机床概述
4、机床
南通航院
早期采用通用机床，现在采用了新的加强刚性、 早期采用通用机床，现在采用了新的加强刚性、减 小热变形、提高精度等方面的设计措施， 小热变形、提高精度等方面的设计措施，使其发生了很 大的变化。 大的变化。 目前已模块化生产， 目前已模块化生产，分为六大块
第一章
数控机床概述
南通航院
二、自动化加工与数控机床 机床数控技术是以数字化的信息处理实现机床自 动控制的一门技术。 动控制的一门技术。 数控机床把刀具和工件之间的相对位置，机床电 数控机床把刀具和工件之间的相对位置， 动机的启动和停止，主轴变速，工件松开夹紧， 动机的启动和停止，主轴变速，工件松开夹紧，刀具 的选择，冷却泵的启动、 的选择，冷却泵的启动、停止等各种操作和顺序动作 等信息用数码化的数据送入数控装置或计算机， 等信息用数码化的数据送入数控装置或计算机，经过 译码、运算， 译码、运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其他 执行元件，使机床自动加工出所需工件。 执行元件，使机床自动加工出所需工件。
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工步骤如下：
（1）根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代 码和程序段格式编写出加工程序。
（2）将所编写加工程序指令输入到机床数控装置中。
（3）数控装置对程序（代码）进行处理之后，向机床 各个坐标的伺服驱动机构和辅助控制装置发出控制信 号。
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数控加工基础
中国劳动社会保障出版社
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第一章 数控机床基础知识
§1—1 数控与数控机床 §1—2 数控机床的分类和常见数控 机床简介 §1—3 数控机床的加工特点
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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、 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。
2. 数控装置
数控装置是数控机床的核心。如图1—3 所示是某数控车床的数控装置。它由输入装 置（如键盘）、控制运算器和输出装置（如 显示器）等构成。
图1—3 数控装置
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3. 伺服机构
伺服机构是 数控机床的执行 机构，由驱动装 置和执行部件（ 如伺服电动机） 两大部分组成， 如图1—4所示。
（4）伺服机构接到执行信号指令后，驱动机床的各个运
动部件，并控制所需的辅助动作。
（5）机床自动加工出合格的零件。
图 样
①
程序
②
数控 装置
③
伺服 机构
④
机床 本体
⑤
工件
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1.4 数控机床的坐标系
数控机床的坐标系通常分为机床
坐标系和编程坐标系。
（1）机床坐标系 （2）编程坐标系 （3）对刀点与换刀点
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§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。 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CNC系统。
工作台
主轴
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1. 控制介质
控制介质是指将零件加工信息传送到 数控装置去的程序载体。随数控装置类型 的不同而不同，常用的有磁盘、移动硬盘 、Flash（U盘）等（见图1—2）。
a) 图1—2
b) 常用的控制介质
c)
a) 磁盘 b) 移动硬盘 c) U盘
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a) 驱动装置 b ) 伺服电动机 图1—4 伺服机构
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4.辅助控制装置
辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液 压部件之间的强电控制装置。由于可编程控制器（ PLC）具有响应快、性能可靠、易于使用、编程和 修改程序，并可直接驱动机床电气等特点，现已广 泛用作数控机床的辅助控制装置。图1—5所示为某 可编程控制器的外观图。
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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 装置和机床本体组成。如 图1—1所示。
控 制 介 质 数 控 装 置 伺服机构 辅助控制装置 检测装置 机 床 本 体
冷却液箱 床身 图1—1 主轴箱
控制面板 电气柜
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（2） 机床坐标系的规定
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系由右手笛卡儿直 角坐标系决定，如图1—10a 所示。 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。大拇指代 表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 2） 大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的 正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。 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。
a)
b)
图1—10 右手直角坐标系
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(3) 运动方向的规定 对于机床坐标系的方向，均将增大刀具 与工件距离的方向确定为各坐标轴的正方 向，如图1—11所示为数控车床上两个运动 的方向。
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1.4.1 机床坐标系
（1）机床相对运动的规定 （2）机床坐标系的规定 （3）运动方向的规定 （4）坐标轴方向的确定 （5）机床原点 （6）机床参考点
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（1） 机床相对运动的规定 数控机床的加工动作主要分刀具的动 作和工件的动作两部分，在确定机床坐标 系的方向时，始终认为工件静止，而刀具 是运动的。这样编程人员在不考虑机床上 工件与刀具具体运动的情况下，就可以依 据零件图样，确定机床的加工过程。
图1—5 辅助控制装置
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5. 检测装置
检测反馈装置将数控机 床各个坐标轴的实际位移 量、速度参数检测出来， 转换成电信号，并反馈到 机床的数控装置中。 检测装置的检测元件有 多种，常用的有直线光栅 （见 图1—6）、光电编码 器（见图1—7）、圆光栅 、绝对编码尺等。
图1—6 直线光栅
图1—7
光电编码器
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6.机床本体
机床本体是数控机床的主体，是用于完 成各种切削加工的机械部分，包括主运动 部件、进给运动执行部件（如工作台、滑 板及其传动部件）和床身、立柱、支承部 件等。
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1.3 数控机床的工作原理