数控技术及应用项目1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
数控技术介绍及应用(ppt 54页)
开环控制系统没有反馈装置，不能消除步进电机失步产生 的误差。因此开环控制系统一般用于运动速度较低和加工精度 不高的机床。
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2)闭环控制系统(Closed Loop Control System)
装置等。数控机床的刚度要求更高，传动装置间隙要小，
摩擦系数要小且要有恰当的阻尼。
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1.3 数字控制系统
1.3.1 数控系统的组成和分类 （1）数控系统：
是一种能控制机器运动的装置。加工程序输入系统 后能够自动解释指令，进行运算，并由系统的输出装置 向机床的执行机构发出指令，完成规定的运动或动作。
改革开放以来，通过技术引进、科学攻关和技术改造， 我国的数控技术有了较大的进步，逐步形成产业。 1980年北 京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海 机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密 仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。
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第一章 绪论
数控技术是现代制造技术的基础，数控技术水平的高低、 数控设备的拥有量以及数控技术的普及程度，已经成为衡 量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
数控技术经过几十年的发展（1952年第一台数控机床问世 ），已广泛应用于现代工业的各领域，成为制造业现代化 的基础。数控技术不仅应用于金属切削机床，还应用于其 他多种设备。如机器人、坐标测量机、数控雕刻机、数控 绘图机、电火花加工机床等。
闭环控制系统在机床运动方向上增加测量工作台实际 位移的传感器，将工作台实际位置的信息反馈给CNC 的比较器，如有误差，由CNC发指令，使工作台运动 直至误差消失。 采用闭环控制系统的机床的位置精度大大提高。
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）。
数控基础必备知识点总结
数控基础必备知识点总结1. 数控系统的基本组成数控系统是由数控设备、数控装置、数控软件、数控执行器以及数控系统的辅助设备等组成的。
其中，数控设备主要包括数控机床、数控车床、数控铣床、数控磨床等；数控装置主要包括数控控制器、数控伺服系统、编程装置等；数控软件主要包括数控系统软件、数控编程软件等；数控执行器主要包括数控伺服电机、数控主轴电机等；数控系统的辅助设备主要包括故障诊断设备、数控工具设备等。
2. 数控技术的发展历程数控技术是源于工业革命，经过了数十年的发展，已经成为了工业生产中不可或缺的一部分。
数控技术的发展经历了从机械式数控系统到电气式数控系统，再到液压式数控系统，最终发展成了如今的数字化数控系统。
数字化数控系统以其高精度、高效率、高稳定性等优势，得到了广泛的应用，成为了工业生产中的主流技术。
3. 数控编程的基本原理数控编程是数控技术中最核心的内容之一，它是通过对工件的加工轨迹进行精确的描述和规划，然后将其转换成适合数控机床执行的指令，在数控系统中生成所需的加工程序。
数控编程的基本原理包括了确定加工坐标系、编写数控程序、确认工艺参数、选择工具、设置加工路径等。
4. 数控机床的基本结构数控机床是数控系统的重要组成部分，其基本结构包括了机床主体、动力系统、控制系统、刀具系统、夹紧系统、润滑系统等。
数控机床具有高精度、高效率、高灵活性的特点，广泛应用于汽车、航空、航天、模具等领域。
5. 数控加工的基本工艺数控加工是利用数控机床进行金属材料的切削加工，其基本工艺包括了铣削加工、车削加工、镗削加工、钻削加工等。
数控加工具有高加工精度、高速度、高适应性等特点，被广泛应用于模具制造、航空航天等领域。
6. 数控编程语言数控编程语言是数控程序的表达方式，主要有ISO基本数控语言、EIA基本数控语言、DIN基本数控语言等。
不同的数控编程语言适用于不同的加工领域，能够实现从简单的零件加工到复杂的曲面加工。
7. 数控检测技术数控检测技术是指通过对数控加工过程中的各种参数进行检测和分析，以确保加工质量、提高加工效率的技术。
第一章 数控机床的基本知识
驱动系统
南通航院
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。
《数控技术及应用》课件第1章
第1章 绪 论 2． 输入装置
输入装置的作用是将程序载体上的数控代码传递并存入数 控系统内。编好的数控程序，可通过光电阅读机、磁带机等输 入装置存储到载体上。目前，随着CAD/CAM、CIMS技术的发展， 越来越多地采用串行通信方式进行程序的传输。
为了便于加工程序的编辑修改、模拟显示，数控系统通过 显示器为操作人员提供必要的信息界面。较简单的显示器只有 若干个数码管，只能显示字符；较高级的系统一般配有CRT显 示器或液晶显示器， 可以显示图形。
第1章 绪 论
在数控机床上除了上述轨迹控制和点位控制外，还有许多 动作，如主轴的启停、刀具的更换、 冷却液的开关、电磁铁 的吸合、电磁阀的启闭、离合器的开合、各种运动的互锁和连 锁；运动行程的限位、急停、报警、进给保持、循环启动、 程序停止、 复位等等。 这些都属于开关量控制，一般由可编 程控制器（Programmable Controller, 简称为PC，也称为可 编程逻辑控制器PLC， 又称为可编程机床控制器PMC）来完成， 开关量仅有“0”和“1”两种状态， 显然可以很方便地融入机 床控制系统中， 实现对机床各种运动的数字控制。
第1章 绪 论
1.2 数控机床的组成与工作原理
1.2.1 数控机床的组成 数控机床一般由输入／输出装置、 数控装置、 伺服驱动
装置、 辅助控制装置和机床（或称裸机）等五部分组成， 如 图1-1所示。
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第1章 绪 论
图 1 1 数 控 机 床 的 组 成
第1章 绪 论
1． 程序编制及程序载体
数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工 零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上 的相对位置，即零件在机床上的安装位置，刀具与零件相对运 动的尺寸参数，零件加工的工艺路线、切割加工的工艺参数以 及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数 等加工信息后，用有文字、数字和符号组成的标准数控代码， 按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序。 编制程序 的工作可由人工进行。对于形状复杂的零件，则要在专用的编 程机或通用计算机上使用CAD／CAM软件进行自动编程。
高一数控机械基础知识点
高一数控机械基础知识点数控机械是当今工业领域的重要装备之一，它以计算机数控系统为核心，通过程序控制机床运动，实现精密加工。
作为高一学生，了解数控机械基础知识，有助于我们在未来的学习和职业发展中有更好的准备。
下面将介绍一些高一数控机械的基础知识点。
一、数控机床的基本构成数控机床是数控加工的核心工具，它由机床本体、数控装置、刀具和夹具等组成。
1. 机床本体：机床本体是数控机床的物理结构，包括床身、工作台、主轴箱等。
不同类型的数控机床有不同的结构和功能，如铣床、车床、钻床等。
2. 数控装置：数控装置是数控机床的核心部件，它由数控主机、外围设备和控制器等组成。
数控主机用来执行加工程序，外围设备用来输入和输出数据，控制器用来控制整个数控系统的运行。
3. 刀具和夹具：刀具是数控机床上用来切削材料的工具，夹具用来固定工件。
选择适合的刀具和夹具对加工质量和效率有重要影响。
二、数控机床操作与编程了解数控机床的操作与编程是我们学习数控机械的基础，它包括了解数控机床的开机与关机流程，以及编写、编辑和执行数控程序的方法。
1. 数控机床的开机流程：首先检查机床的供电和冷却系统，然后启动数控装置，接下来对机床进行自动复位和手动操作，最后进行刀具和工件的装夹。
2. 数控机床的关机流程：先将刀具卸下，然后关闭冷却系统和数控装置，最后关闭机床的供电。
3. 数控机床的编程：数控编程是通过编写数控程序来实现工件的加工。
数控程序一般由几个部分组成，包括程序头、程序体和程序尾。
在编写程序时，需要了解数控指令的格式和功能，如直线插补、圆弧插补、进给速度等。
4. 数控机床的操作：数控机床的操作包括手动操作和自动操作。
手动操作是通过操纵面板来控制机床的各个运动轴，用于机床的调试和校准。
自动操作是通过执行数控程序来实现工件的批量加工。
三、数控机床的优势和应用领域数控机床具有多种优势，使其广泛应用于各个领域。
1. 高精度：数控机床具有高精度、高稳定性的特点，能够实现微小尺寸的精密加工。
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任务1.2
1.2.1 按加工工艺方法分类 1.数控车床
2.数控铣床
3.加工中心
数控机床的分类
加工中心是一种带有刀库并能自动更换刀具， 对工件进行多工序加工的数控机床。加工中心按主 轴（在（与3空2）1）传间立卧统立所卧式车处两数床的用控相状数铣比态控床，分铣数为床控立车式床加比工较中适心合和于卧车式削加具工 有中以心由卧立下。于式要这数求类控和铣铣特床床点的的的主主回轴轴转方轴体向线零可平垂件以行直：更于换水，平因面此。能为立达了式 到扩数①在大控精一在加铣度台加工床要机工范在求床中围数高上心和量的既上扩上零可加充一件以工功直。进零能占行件，据立的卧数式特式控加点数铣工是控床又：铣的可被床大以加通多进工常数行零采，卧件用应 式增用②经加加范表过工数围面一。控也粗次转最糙装盘广度夹或。小后万的，能回数数转控控体系转零统盘件能来。控实制现机4床、按5坐不标同加的工工。 ③序轮自数廓动控形选铣状择床复和可杂更进的换行零刀钻件具孔。，、自镗动孔改、变攻机螺床纹主、轴轮转廓速铣、 削④进、带给平一量面些和铣特刀削殊具、类相平型对面螺工型纹件腔的的铣零运削件动及。轨空迹间及三其维他复辅杂助型功面能， 的连铣续削地，对加工工件中各心加、工柔面性自加动工进单行元钻是孔在、数锪控孔铣、床铰的孔、 基镗础孔上、产攻生螺和纹发、展铣起削来等的多,其工主序要加加工工。方式也是铣加 工方式。
数控机床的工作流程： （1）计①数向算首控开机先机放数根床式控据是、阶数机基段控、于也车电PC经床、的历零液第了件、六三加气代代工、方，图光向即样技发1进术展9行7高。0工年度艺的一分第体 （析化四2，的代）确产—向定品—高加小，速工型是化方计精和案算密高、机精工；械度艺1和化9参7自发4数年动展和的化。位第技移五术数代的据微综。处合理体器。和它 （（零工把数 理1另我控934件作机字由外国”9））0加，②③械表数，仍，年向向工直用将加示控虽习实的智集程接规数工，装然惯质第能成序生定控过通置国称上六化化单成的车程过发外数已代方方，零数床中信出早控是—向向或件控加的息各—已（指发发用的车工基各载种改N“展展C自加床程于种体控称计。。）动工程序P控输制为算。C编程序的制入信（计机所程序代内信数号国算数以软文码容息控，外机控我件件和以用装控称数”们进。格代代置制P控。日C行式码码。机-（常BCA规形化经床C讲ASNE则式的运的DC的D/）编完字算动C）“A，写整母处作。M数而、， 记按录图在纸信要息求介的质形（状如和穿尺孔寸带，或自磁动带加）工上零。件。
数控系统
机床结构
数控技术及应用
主讲人：
编码器
目录
1
数控机床基础知识
2
数控机床机械结构
3
数控机床插补原理
4
计算机数控系统
5
数控机床加工工艺与编程
6
位置检测技术
7
数控机床伺服系统
1.1.2 数控机床的产生 1.数控机床的概念
2.数控机床的产生和发展 3.数控未来发展的趋势
任务1.1 认识数控机床
任务1.2 数控机床的分类
1.2.2 按运动控制方式分类 1.点位控制数控机床
2.点位直线控制数控机床 3.轮廓控制数控机床
点轮点位廓位控控直制制线是又控指称制数连是控续指系轨数统迹控只控系控制统制，除刀能控具够制或连直工续线作控轨台制迹从两的 一起个点或移和两至终个另点以一的上点准坐的确标准定方确位向定外的位，联，还合然要运后控动进制。行在为定这了点两使加点刀工之具，间按 而以规点指定与定的点的轨之进迹间给加的速工路度工径进件不行的需直曲控线线制切轮削廓。。，数控装置具有插 补运算的功能，使刀具的运动轨迹以最小的误差逼 近规定的轮廓曲线，并协调各坐标方向的运动速度， 以便在切削过程中始终保持规定的进给速度。
1.1.3 数控机床的结构及工作原理
（（2341））数伺机加控服床工装系主程置统体序和载测体量反馈系统 伺机数数服床控控系主装机统体置床是是工数数作控控时机机，床床不的的需重支核要要撑心直组、。接成机现去部械代操分主数作，体控机用。装床，
置于它要均实包对采现括数用数床控C控身机N机、C床形床底进式的座行，进、控这给立制种伺柱，C服、必NC控横须装制梁编置和、制一主滑加般轴座工使伺、程用服工序多控作。个 微制台零处。、件理伺主加器服轴工，系箱程以统、序程的进中序作给，化用机包的是构括软把、机件接刀床形受架上式来及刀实自具现数动和数控换工控装刀件功置装的能的置相， 因指等对此令机运又信械动称息部轨软，件迹件经。、数功它工控率是艺（放在参S大数数of、控（tw整机进ar形床e给N处上量C理）自、后。动主，C地轴N转完转C系换成速统成各等是） 一机种和种床切辅位执削助置行加运控部工动制件的等系的机。统直械将，线部零它位分件是移。加根或工据角程输位序入移用数运一据动定插。的补由格出于式 理伺和想服代的系码运统，动是存轨数储迹控在，机一然床种后的程输最序出后载到环体执节上行，，部其如件性穿加能孔工将纸出直带、 所接盒需影式要响磁的数带零控、件机软。床磁因的盘此精、，度U盘数和等控速存装度储置等介主技质要术，由指通输标过入，数、因 处此控理，机和对床输数的出控输三机入个床装基的置本伺，部服将分驱程构动序成装信。置息而，输所要入有求到这具CN些有C单工良 作好元都的。由快计速算反机应的性系能统，程准序确进而行灵合敏理地组跟织踪，数使控整装 个置系发统出协的调数地字进指行令运信作号。，并能按照来自数控装 ①置输的入指装令置进。行旋转或者直线运动，提高系统的 ②动信态息跟处随理特。性和静态跟踪精度。 ③输出装置。
④通过阅读机把信息介质上的代码转变为电信 号，并输送给数控装置。
⑤数控装置将所接受的信号进行一系列处理后， 再将处理结果以脉冲信号形式向伺服系统发出执行 的命令。
⑥数控机床伺服系统接到执行的信息指令后， 立即驱动机床进给机构严格按照指令的要求进行位 移，使机床自动完成相应零件的加工。
任务1.1 认识数控机床