数控 机床概述
数控机床概述
控制装置
对于数控机床的控制是由数控（ NC ）和程控（ PC ） 两组装置有机结合来实现的。数控装置是以数值 信息对机床进行控制，即，进行数值信息的读入、 存储、运算处理，产生表示移动量和速度的脉冲， 去控制伺服电动机。而程控装置则是按所定的动 作顺序，按着输入输出的条件使各机构动作，即： 由程序中的辅助功能 M 、刀具功能 T 等来控制主轴 的正反转，切削液的开、停，刀具交换等动作。
（三）进给机构 现在的进给机构均已采用了精密的滚珠丝杠，使丝 杠的旋转运动变为床身的直线运动。导轨的滑动面 采用了具有低摩擦、较高振动衰减特性的氟化物树 脂材料。为了保持机床精度，对机床的进给轴、滚 珠丝杠、滑动面及平衡链条等还必须进行润滑，现 在机床上广泛使用自动给油装置，对各部分进行定 时、定量的润滑。
由于它将钻、铣等多种机床的功能集一身，不但省 却了工件的反复搬动、安装、换刀等手续而且使加 工精度大为提高。从此，数控机床的一个新的种 类——加工中心（machining center）诞生了，并逐 步成了数控机床中的主力。 现在，数控技术已经应用在各种加工机床上，例如 数控车床、数控铣床、数控齿轮加工机床、数控电 火花、线切割、激光加工机床等等 数控机床已发展到不但具有刀具自动交换装置，而 且具有工件自动供给、装卸、刀具寿命检测、排屑 等各种附加装置，可以进行长时间的无人运转加工。 当今的数控机床已经在机械加工部门占有非常重 要的地位，是FMS( Flexible Manufacturing System )、 CIMS(ComputerIntegrated Manufacturing System )、 FA ( Factory Automation )的基本构成单位。
数控机床概述
数控机床概述数控机床概述数控机床（NC）是工业制造中的一种先进的加工设备，它通过计算机程序来自动控制其运动及加工精度，在许多领域中被广泛应用，具有高度的灵活性和精度优势。
它是基于计算机技术和机械工程技术结合起来的一种机械加工设备。
本文将介绍数控机床的概述、分类和应用。
一、概述数控技术是20世纪50年代初期从美国引进我国的先进技术之一。
它是基于计算机技术和数学控制理论等多种技术手段相结合形成的。
数控机床是指能够按照程序控制加工工件的机床。
数控机床是计算机控制系统和机床加工系统两大系统的组合，主要由计算机程序、数控装置、机床主轴和驱动系统组成。
数控机床的加工精度和效率都比传统机械加工设备高，它能够完成各种高精度零部件的加工，不仅提高了制造质量，还有利于生产自动化和降低生产成本。
二、分类1. 根据控制方式分类数控机床的控制方式分为点位控制和轮廓控制两种。
（1）点位控制：是通过对机床实现单点控制，即控制机床在一定的位置停留和加工，再出现到下一指定位置，并按照预定的程序重复加工过程。
（2）轮廓控制：是通过在设计制造工件时用曲线表达，由控制系统重复运动并在工件表面上形成曲线加工轮廓。
2. 根据轴数分类数控机床的轴数按工作坐标系分为三轴、四轴、五轴、六轴、七轴和八轴等多种，按照工作方式和物理坐标系也有X、Y、Z、A、B、C等六轴。
（1）三轴数控机床：能控制X、Y、Z三个方向的移动。
（2）四轴数控机床：能控制X、Y、Z三个方向的移动和一个绕Z轴旋转的坐标轴。
（3）五轴数控机床：能进行X、Y、Z三轴方向的移动和绕X、Y两个轴的旋转运动。
（4）六轴数控机床：能对X、Y、Z三个方向的移动外，还能对A、B、C三个轴进行变量控制。
3. 根据用途分类数控机床的用途主要分为车床、铣床、加工中心、线切割机、钻床和冲床等。
（1）车床数控机床：主要用于轴类零件的加工，能够实现特殊轴线和精确半径的加工，并具有高速度和高精度的特点。
（2）铣床数控机床：适用于不规则零件或平面上的高精度加工，常用于零件开槽、加工互相嵌合的重合面。
数控机床应用概况
数控机床应用概况随着现代工业的发展，数控机床已经成为了各种加工行业非常重要的加工设备。
在各种加工和制造行业，数控机床在生产制造是不可或缺的工具之一。
数控机床的应用范围极为广泛，从简单的零件到复杂的工件，都可以通过数控机床加工，而且加工的效率和加工品质远远超过了传统的人工加工。
因此，数控机床已经成为了现代工业中的一颗新星，本篇文档将从数控的基本概念，应用范围，加工制造技术，未来发展趋势等方面来进行讲述。
一、数控机床的基本概念1.数控机床的概念数控机床是一种利用计算机数字控制系统来控制机床运动进行加工的一种工具机。
2.数控加工的定义数控加工是指采用数控机床设备，通过计算机数字控制系统对机床上的加工刀具进行控制，以完成高精度的机械零件制造过程。
它是在现代工业生产中应用广泛的一种现代加工技术。
3.数控机床的分类数控机床主要分为铣床、车床、钻铣床、磨床等多种类型。
其中，车床和铣床是使用最为广泛的机床类型。
二、数控机床的应用范围1.汽车制造业在汽车制造业中，数控机床广泛应用于汽车发动机的加工、车身件及其他各类紧固件等部件的加工。
2.航空航天制造业在航空航天制造业中，数控机床是必不可少的工具。
它已成为了制造航空发动机、复杂结构部件或复杂形状零件的主要加工设备。
3.模具制造业数控机床在模具制造业中也有广泛的应用，可以用于塑料、橡胶、压铸等多种模具的制造。
4.机械制造业在一些机械加工，例如机械零件的车削、钻孔、铣削、磨削等过程中，都广泛采用数控机床来完成对产品的加工。
三、数控机床的加工制造技术1. 车削加工技术车削加工技术是数控机床应用的一项重要技术，它可以分别采用外径车削，内径车削、端面车削等多种方式来加工各种形状的零件。
2. 铣削加工技术铣削加工技术可以用于对各种金属材料的平面、曲面、凸台、槽形等复杂形状的加工，在数控机床的操作控制下，可以实现高效率、高精度的加工。
3. 磨削加工技术磨削加工技术是一种高精度的机械加工技术，可以实现高精度的表面质量，适用于各种硬度的金属材料。
第一章 数控机床概述
第一节 数控机床的加工特点及其应用
6)数控机床加工的自动化程度很高，除刀具的进给运动外， 对零件的装夹、刀具的更换、切屑的排除等工作均能自动 完成。 7)采用数控机床加工，能通过选用最佳工艺路线和切削用 量，有效地减少加工中的辅助时间，较大地提高生产效率。 8)在数控机床上加工零件，一般可省去前期划线、中间检 验等工作，通常还可省去复杂的工装，减少对零件的安装、 调整等工作，故能明显缩短加工的准备时间，降低生产费 用。
新型数控车床的空转动时间大为缩短。
第三节 数控车床概述
(3)高柔性 数控车床具有高柔性，适应70%以上的多品 种、小批量零件的自动加工。 (4)高可靠性 随着数控系统的性能提高，数控机床的无故 障时间迅速提高。 (5)工艺能力强 数控车床既能用于粗加工又能用于精加工， 可以在一次装夹中完成其全部或大部分工序。 (6)模块化设计 数控车床的制造采用模块化原则设计。 三、数控车床的组成及布局
第一章
第一节 数控机床的加工特点及其应用
一、数控机床的加工特点 1)能加工超精零件。 2)能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件。 3)能加工普通机床不能(或不便)加工的多种零件。 4)能加工经一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。 5)一台数控机床可同时加工两个或多个相同的零件，也可 同时加工多工序的不同零件。
一、数控机床的组成
图1-16 数控机床的组成
第二节 数控机床的组成及工作原理
1.输入装臵 (1)控制介质输入 所谓控制介质就是数控信息的物质载体， 通常有穿孔纸带、磁带、磁盘等；相应的输入装臵是光电 纸带阅读机、录音机、磁盘驱动器等。 (2)手工输入 利用键盘和显示屏，输入控制机床运动和刀 具运动的指令。 (3)直接输入存储器 从自动编程机上、其他计算机上或网 络上，将编制好的加工程序通过通信接口直接输入数控装 臵的存储器，这是现代数控机床的发展趋势。
数控机床概述
数控机床概述数控机床是指采用数字控制技术，具有自动化程度高、生产效率高、精度高和柔性制造等优点的机床。
在数控机床中，机床的所有动态和静态状态都由计算机实时监控。
数控机床的发展历程1950年代初期，美国的麻省理工学院人工智能实验室开发了第一个数控机床。
1958年，美国的世界闻名的克里夫兰机床公司生产出了第一台工业用数控机床。
20世纪60年代，日本成为全世界数控机床生产的中心。
随着计算机技术的飞速发展，数控机床不断升级，出现了多轴联动、伺服控制、快速切换和自动换刀等功能。
同时，数控技术与机器人、智能控制、虚拟现实等技术相结合，数控机床成为现代工业中的重要设备。
数控机床的优势相比传统机床，数控机床具有以下优势：•生产效率高：数控机床的加工速度快，精度高，自动化程度高，减少了人为因素干扰。
•高精度：数控机床可以对零件进行高精度的加工，对于一些部件的加工要求十分严格的场合，数控机床可以发挥出更高的作用。
•生产周期短：数控机床的加工速度快、自动换刀以及自动化程度高，可以大大缩短生产周期，提高生产效率。
•多批次生产：数控机床具有自动化程度高等特点，批量生产不需要人员干预，提高了工作效率，非常适应多批次生产。
•运行稳定性高：数控机床由计算机实时监控，运行更加稳定可靠。
此外，数控机床采用伺服驱动系统，可以更加精确地运动和加工。
数控机床的应用领域数控机床在制造业的应用十分广泛，包括模具、汽车、航空航天、轨道交通、电器电子、船舶、医疗器械等制造领域。
例如，在汽车制造业，数控机床可以用于加工引擎缸体、变速器摆臂、刹车鼓等部分。
在轨道交通领域，数控机床可以加工轨道交通设备零配件，提高零部件加工效率和精度。
在航空航天领域，数控机床可以制造飞机结构中的精密部件，这对于保证飞行安全具有非常重要的作用。
在模具制造领域，数控机床可以制造高精度的模具，提高模具的加工精度和生产效率。
数控机床的发展前景随着新技术的不断涌现，如互联网、大数据、人工智能等，数控机床的智能化、柔性化、高效化、集成化趋势将更加明显。
《数控机床概述 》课件
数控机床的应用领域
汽车制造领域
航空航天领域
数控机床在汽车制造中广泛应用于发动机 、变速器、底盘等关键零部件的加工。
由于航空航天领域对零部件的精度和性能 要求极高，数控机床在制造飞机和航天器 零部件方面具有重要作用。
模具制造领域
医疗器械领域
数控机床可以高效地加工各种模具，广泛 应用于塑料、橡胶、金属等行业的模具生 产。
数控装置的工作原理
数控装置是数控机床的指挥中心，它按照输入的程序指令，经过计算和处理后， 输出脉冲信号给伺服系统，控制机床各运动部件的运动。
数控装置主要由输入输出装置、数控软件和主控制装置组成，具有插补计算、伺 服驱动、故障诊断等功能。
伺服系统的工作原理
伺服系统是数控机床的重要进行 运动。
03
使用专用工具进行装夹 和测量，不得使用其他 工具替代。
04
定期检查冷却液和润滑 油的供应是否正常。
紧急情况的处置措施
如遇突然断电或系统 故障，应立即关闭主 电源，并通知维修人 员。
若发生人员受伤或设 备损坏等事故，应立 即报告上级领导并协 助处理。
当发生火灾或其他紧 急情况时，应立即停 机并按照安全疏散程 序撤离。
05
数控机床的安全操作规程
开机前的安全检查
确保电源连接良好，无裸露电 线和损坏的插座。
检查机床周围环境，确保没有 杂物和障碍物。
确认刀具和夹具安装牢固，无 松动现象。
开启数控系统，检查各轴运动 是否正常。
机床操作中的安全注意事项
01
操作过程中不得离开机 床，以免发生意外。
02
避免用手触摸旋转中的 刀具和工件，防止夹伤 或割伤。
保持机床的清洁，防止灰尘、切屑等杂物进入机 床内部。
数控机床的基本概况
一.数控机床的基本概况数控（numerical control，NC）机床，顾名思义，是一类由数字程序实现控制的机床。
与人工操作的普通机床相比，它具有适应范围广、自动化程度高、柔性强、操作者劳动强度低、易于组成自动生产系统的优点。
数控机床也就是装了程序控制系统的机床，该系统能逻辑处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。
1952年，美国PARSON公司于麻省理工学院合作，研发出世界上第一台数控机床。
从此机械行业，乃至整个制造业和相关产业进入了一个新的发展阶段。
在机床行业，由于采用了数控技术，许多过去在普通机床上无法完成的工艺内容得以完成，大量普通机床为数控机床所替代，这就极大地促进了机床行业的技术进步，和行业发展。
对于整个制造业，由于大量引进数控机床，使得产品质量大幅度提高，新产品开发周期明显缩短，满足了广大消费者求新和追求个性化的要求，从而形成了制造业与市场相互促进的发展趋势。
一段时间内机床行业在技术发展上曾被视为“夕阳工业”，如今再度受到全世界的高度重视。
在这一历史转变中，数控机床的产生与发展功不可没。
此外，数控机床的发展，还带动了众多相关产业和技术的发展。
随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日益提高，更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。
因此，对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高自动化得要求。
在机床行业，由于采用了数控技术，许多过去在普通机床上无法完成的工艺得以完成，大量普通机床为数控机床所代替，这就极大促进了机床行业的技术进步和行业发展。
目前，数控机床已遍布军工、航空航天、汽车、造船、机车车辆、机床、建筑、通用机械、纺织、轻工、电子等几乎所有制造行业。
综上所述，数控机床在促进技术进步和经济发展，提高人类生存质量和创造新的就业机会等方面，起着非常重要的作用。
数控机床是一种高效能自动加工机床，是一种典型的机电一体化产品。
与普通机床相比，数控机床具有如下优点：易于加工异型复杂零件；提高生产率；可以实现一机多用，多机看管；可以大大减少专用工装夹具，并有利于提高刀具使用寿命；提高零件加工精度，易于保证加工质量，一致性好；工件加工周期短，效率高；可以大大减少在制品的数量；可以大大减轻工人劳动强度，减少所需工人数量等。
数控机床概述
图1-11 JCS-018A型加工中心
车削加工中心 车削加工中心以车削为主，主体是数控车床，机床上配备有转塔式刀库或由换刀机械手和链式刀库组成的大容量刀库。车削加工中心还配置有铣削动力头。 镗铣加工中心 镗铣加工中心，它将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能聚集在一台加工设备上，且增设有自动换刀装置。镗铣加工中心是机械加工行业应用最多的一类数控设备，其工艺范围主要是铣削、钻削和镗削。
1.2 数控机床的组成及特点
早期的数控机床系统采用数字逻辑电路构成，即由硬件实现逻辑控制，称为硬件数控系统，所以数控机床也称为NC机床。硬件数控系统经历了电子管、晶体管、集成电路的发展过程。 现在采用计算机或微机的数控系统称为计算机数控系统，简称“CNC”，所以现在的数控机床也称CNC机床。 数控机床——就是用数控技术实时加工控制的机床。 数控机床是集机、电、液、气、光高度一体化的产品。 组成: 数控机床由控制介质、输入输出装置、数控装置、伺服驱动装置、检测装置和机床主体组成。
（2）闭环控制数控机床
半闭环数控系统：位置采样点如图所示，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置
位置控制调节器
速度控制 调节与驱动
检测与反馈单元
位置控制单元
速度控制单元
+
+
-
电机
机械执行部件
CNC插补 指令
实际位置反馈
实际速度反馈
特点： 半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能 由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度 半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用