第一部分数控机床概述知识讲解
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。
《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。
公共基础知识数控车床基础知识概述
《数控车床基础知识概述》一、引言数控车床作为现代制造业中不可或缺的重要设备，以其高精度、高效率、高自动化程度等优势，在机械加工领域发挥着至关重要的作用。
从简单的零件加工到复杂的精密制造，数控车床的应用范围不断扩大，为工业生产带来了革命性的变化。
本文将对数控车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等方面，旨在为读者提供一个清晰、系统且深入的理解框架。
二、数控车床的基本概念（一）定义与组成数控车床是一种采用数字控制技术对机床的运动和加工过程进行自动控制的机床。
它主要由机床本体、数控系统、驱动系统、辅助装置等部分组成。
1. 机床本体：包括床身、主轴箱、进给机构、刀架等机械部件，是数控车床的基础部分。
2. 数控系统：是数控车床的核心部分，它由硬件和软件组成，负责接收输入的加工程序，经过处理后发出控制指令，控制机床的运动和加工过程。
3. 驱动系统：包括主轴驱动系统和进给驱动系统，分别负责驱动主轴和进给机构的运动。
4. 辅助装置：包括自动换刀装置、冷却系统、排屑装置等，为机床的加工提供辅助支持。
（二）工作原理数控车床的工作原理是通过数控系统将加工程序转换为控制指令，控制机床的运动和加工过程。
加工程序通常由一系列指令组成，包括刀具的运动轨迹、切削参数、辅助功能等。
数控系统根据这些指令，控制主轴的转速、进给速度、刀具的位置等，实现对工件的加工。
（三）分类1. 按功能分类：可分为经济型数控车床、全功能型数控车床和车削中心等。
2. 按主轴布局形式分类：可分为卧式数控车床和立式数控车床。
3. 按控制方式分类：可分为开环控制数控车床、半闭环控制数控车床和闭环控制数控车床。
三、数控车床的核心理论（一）数控编程数控编程是数控车床加工的关键环节，它是将零件的加工工艺过程用数控语言描述出来，生成加工程序的过程。
数控编程主要包括手工编程和自动编程两种方式。
1. 手工编程：是指由编程人员根据零件图纸和加工工艺要求，手动编写加工程序。
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）。
数控机床概述培训课件
全闭环伺服系统
位置反馈来自机床工作台和测量 系统，精度最高，但调试和维护
难度较大。
04
数控机床的发展趋势与未来 展望
高精度化
总结词
随着制造业对产品精度要求的不断提 高，数控机床的高精度化成为未来的 重要发展趋势。
详细描述
高精度化数控机床通过采用先进的控 制系统和加工技术，能够实现更高的 加工精度和更小的加工误差，从而提 高产品的质量和性能。
03
数控装置分类
数控装置按其运动轨迹可分为直线控制数控装置和轮廓控制数控装置；
按其同时控制的轴数可分为单轴数控装置、两轴数控装置、三轴数控装
置等。
伺服系统
伺服系统定义
伺服系统是指以位置、速度、转矩为控制量，能够动态跟踪输入指令信号并进行误差比较 与消除的自动控制系统。
伺服系统组成
伺服系统由伺服驱动器和伺服电机两部分组成，其中伺服驱动器负责接收数控装置发出的 指令，并将其转换为伺服电机可以识别的信号；伺服电机则负责执行相应的运动。
故障三
数控机床出现异常声音或振动
排除方法
检查机床的润滑系统、传动系统、液压系统等是否存在 问题，及时更换损坏的零部件等。
感谢您的观看
THANKS
年度保养
对机床进行全面的检查和保养，包括对重要零部件进行更换和维修 。
常见故障及排除方法
故障一
数控机床开机后无法正常启动
排除方法
检查电源是否正常，检查控制系统是否有故障 ，检查急停按钮是否被按下等。
故障二
数控机床加工精度异常
排除方法
检查机床的几何精度、传动系统、刀具等是否正常 ，检查加工参数是否设置正确等。
高可靠性
总结词
数控机床的高可靠性是保证其长期稳定运行的关键因素之一。
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第一台数控机床诞生至今五十年以来，数控机 床的核心—数控系统的发展经历了二个阶段和 六代的发展。
1.数控（NC）阶段 2. 计算机数控（CNC）阶段
数控（NC）阶段（1952—1970）
早期的计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数 据处理影响不大，但它不能适应机床实时控制的要求。
人们不得不采用数字逻辑电路，搭成机床专用计算机 作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD—WIRED NC）,简称为数控（NC）。
(7)机床本体 数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、
进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系 统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外 观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已 发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要 求以及充分发挥数控机床的特点。
1.1.2 数控机床的组成和工作原理
数控机床是一种利用信息处理技术进行自动加工控制的 金属切削机床，一般由控制介质、计算机数控装置、伺服 驱动装置、机床本体、可编程控制器(PLC)、检测反馈装 置和辅助装置等部分组成，如图1-1所示。
数控机床各部分简介如下:
(1)控制介质 要对数控机床进行控制，就必须在人与数控机床
合资批量生产一些数控机床，数控装置的稳定性、可靠性有 了明显的改善，开始为用户所接受； 1985年后 我国已经能生产45种各类数控机床来满足工业发展的 需要，同时数控机床功能部件的专业厂也逐渐形成规模； 1990年中期 国产数控装置也开始崭露头角，进入21世纪，国产 的数控系统才开始形成生产规模，拥有自主版权的五轴联动 数控系统，打破了西方对高端数控系统的垄断。
(5)反馈系统
反馈系统的作用是通过测量装置将机床移动的实际位 置、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到CNC 装置中，使CNC能随时判断机床的实际位置，速度是否 与指令一致，并发出相应指令，纠正所产生的误差。
(6)辅助控制装置 辅助控制装置包括刀库的转位换刀，液压泵、冷却泵等控制
接口电路，电路含有换向阀电磁铁、接触器等强电电气元件。 现代数控机床采用可编程控制器进行控制，所以辅助装置的控 制电路变得十分简单。
随着电子元器件的发展，这个阶段又历经三代: 1952年的第一代—电子管计算机组成的数控系统； 1959年的第二代—晶体管计算机组成的数控系统； 1965年的第三代—小规模的集成电路计算机组成的数控 系统。
计算机数控（CNC）阶段
这一阶段从1970年开始至今。1970年研制成功大规模 集成电路，并将其用于通用小型计算机。此时的小型计算机 ，其运算速度比五、六十年代的计算机有了大幅度的提高。 比专门搭成的专用计算机成本低，可靠性高。于是，小型计 算机被用作数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（ CNC）阶段。
(4)可编程控制器(PLC)
数控设备用可编程控制器主要完成数控设备的各种执 行机构的逻辑顺序控制，即用PLC程序代替用继电器控制 线路，实现数控设备的辅助功能、主轴转速功能、刀具功 能的译码和控制。
数控设备用PLC有内装型和独立型两种。内装型PLC从 属于CNC装置，PLC硬件电路可与CNC装置其它电路制 作在同一块印刷板上，也可以作成独立的电路板。独立型 PLC独立CNC装置，本身具有完备的硬、软件功能，可以 独立完成所规定的控制任务。
计算机数控阶段也经历了三代:
1970年第四代—小型计算机数控系统； 1974年第五代—微处理器组成的数控系统 1990年第六代—基于PC的数控系统。
国内数控技术பைடு நூலகம்发展情况
我国数控技术是从1958年开始研制的： 1958年－1965年 我国数控机床处于研制、开发时期，比国外相
比起步晚了十年； 1968年 清华大学研制成功我国第一台小型数控立铣； 1980年前 我国数控机床80％为线切割机床(低端数控机床)； 1980年后 引进日、美等国的数控装置及伺服系统的技术，开始
(3)伺服驱动装置
伺服单元是CNC装置和机床本体的联系环节，由驱动器、 驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数 控机床的进给系统。它的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。对于步进电机来说，每一个脉冲信 号都使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微 小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统， 整个机床的性能主要取决于伺服系统。 驱动装置把经过放大的 指令信号变成机械运动，随过简单的机械连接部件驱动机床， 使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加 工出图纸所要求的零件。
一、数控技术的发展史
1、1946年世界上诞生了第一台电子计算机 。
2、第一台计算机诞生6年后，即在1952年，计 算机技术应用到了机床上。
1952年美国空军当局委托美国麻省理工大学与 帕森斯公司合作研制了第一台三坐标数控铣床。
此后,英国和日本在1958年、德国在1959年相 继制造出数控机床。
从此，传统的机床产生了质的变化。
之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物就是控制 介质，又称为信息载体或程序。机床加工之前，先要 根据零件图上规定的尺寸、形状和技术条件，编出工 件的加工程序，将加工工件时刀具相对于工件的位置 和机床的全部动作顺序，按照规定的格式和代码记录 在信息载体上。
(2) CNC装置
CNC装置是数控机床信息的输人、处理和输出三个部分组 成。CNC装置接受数字化信息，经过装置的控制软件和逻辑电 路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服 系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。
第一部分数控机床概述
1.1.1 数控机床的产生
1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研 制直升机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由 于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难 以适应，于是提出了应用电子计算机控制机床加工样 板曲线的设想。1949年，美国帕森斯公司与美国麻省 理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功 世界上第一台三坐标立式数控铣床，数控装置采用的 是电子管元件。后来，又经过改进并开展自动编程技 术的研究，于1955年进人实用阶段，这对于加工复杂 曲面和促进美国飞机制造业的发展起到了重要作用。