第一节数字控制和数控机床一、数控与计算机数控1.基本概念

基本概念：
数控系统（NC system）；
数控装置 NCU ；
计算机数控CNC，
一种控制系统，它自动读入 载体上的数字信息，经过 译码，控制机床运动。整 个系统包括信息输入、运 算和控制、进给伺服驱动 和主轴驱动以及机电接口 等。其中运算和控制部分， 是数控系统的核心,称为数 控装置NCU 。以计算机系 统为主构成的数控系统， 运算和控制部分是一个专 用的计算机，也称为计算 机数控CNC。数控装置有时 也简称为数控系统。
1．控制轴数和联动轴数 2．脉冲当量（控制分辨率） 3．定位精度和重复精度 4．行程 5．主轴转速和调节范围 6．进给速度和调节范围 7．准备功能（G功能） 8．辅助功能（M功能） 9. 自动加减速功能 10. 开关量接口
第一章 概 述
以上性能指标可以作为选择数控装置时参考，随着 数控技术的发展，数控装置的性能指标也在不断地 丰富和提高。一般来说，性能越高的数控装置，价 格也越贵，所以对用户来说并不一定一味地追求高 性能，而应该根据自己的实际需要，综合考虑性能 和价格，作出最经济实用的选择。
数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形 成的机电一体化产品；其技术范围复盖很多领域：(1)机械制造技术；(2) 信息处理、加工、传输技术：(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传 感器技术：(6)软件技术等
第一节
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数控技术的基本概念
一、 数控与数控机床
1．造价较高； 2．调试和维修比较复杂，需要专门的技术人员； 3．对编程人员的技术水平要求较高。 本课程的目的： 1．选择机床； 2．使用数控机床； 3．设计数控机床。
第一章 概 述
三、数控装置的主要技术指标
（一）什么时候选择数控机床？
第一章 概 述
（二）选择什么样的数控机床？
数控装置的性能指标反映了数控系统的基本性能，是选择数 控系统的主要依据，概括起来如下
1．基本概念 数字控制（NC，numerical control）
GB8129-87,用数字化信号对机床运动及其加工过程进行 控制的一种方法。
1952年，第一台数控机床在MIT问世，成为世界机械工 业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。当时控制 程序是记录在纸带上的字符和数字，故称数字控制机床。
第一章 概 述
2．用数控机床加工一个零件的过程见图1-1。
数控 装置
伺服 系统
加工程序
零件图
数控系统
机床
用数控机床加工工件时，首先由编程人员按照零件的几何形状 和加工工艺要求将加工过程编成加工程序。数控系统读入加工程序 后，将其翻译成机器能够理解的控制指令，再由伺服系统将其变换 和放大后驱动机床上的主轴电机和进给伺服电机转动，并带动机床 的工作台移动，实现加工过程。数控系统实质上是完成了手工加工 中操作者的部分工作。
第一章 概 述
第一章 概 述
二、数控机床的特点
优点 1． 适应性强，能够加工复杂曲面； 2． 加工精度高、质量稳定； 3． 生产效率高（减少辅助时间）； 4． 减轻操作者的劳动强度、操作简单；
5． 有利于生产管理的现代化（工时计算准确）； 6. 有故障诊断和监控能力； 7. 对操作者技术水平要求低。 问题：
操作面
板
P
数 输入设
L C
备
控
装
输出设
备
置
第一章 概 述
接口电路
机
主轴伺 服单元
主轴 电机
床
本
进给伺 进 给 服单元 电机
体
位置 检测
图1-3 数控机床的逻辑组成
第一章 概 述
操作面板
P
L
输入设备
数
C控装来自输出设备置接口电路
机
主轴伺服
主轴电
床
单元
机
本
进给伺服单 元
进给电 机
体
位置检
测
数控机床物理结构 与逻辑结构比较
同类型的加工中心与数控铣床的结构布局相似，主要在刀库的结构和位置上有 区别，一般由床身、主轴箱、工作台、底座、立柱、横梁、进给机构、自动换刀装 置、辅助系统（气液、润滑、冷却）、控制系统等组成，如图所示。
前言
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随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效 率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大（目前已 占到70%以上），传统的通用、 专用机床和工艺装备已经不能很好地适应 高质量、高效率、多样化加工的要求，因而，以微电子技术和计算机技术 为基础的数控技术，将机械技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处 理技术、网络通信技术和成组技术等有机地结合在一起，使机器制造行业 的生产方式和机器制造技术发生了深刻的、革命性的变化。数控机床是电 子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、 通讯、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自 动化和高柔性的特点，是当代机械制造业的主流装备。数控机床大大提高 了机械加工的性能（可以精确加工传统机床无法处理的复杂零件）。有效 提高了加工质量和效率，实现了柔性自动化（相对于传统技术基础上的大 批量生产的刚性自动化），并向智能化、集成化方向发展。
第二节
第一章 概 述
数控机床的组成与分类
一、 数控机床的组成
图1-2是数控机床的组成框图。数控机床一般由输入输 出设备、数控装置、主轴和进给伺服单元、PLC及其接口电 路和机床本体等几部分组成。除了机床本体以外的部分统称 为数控系统，数控装置是数控系统的核心。 1． 输入/输出设备 2． 数控装置 3． 伺服单元 4． 可编程逻辑控制器(PLC) 5． 机床本体 6． 测量装置
1955年，第一台商业数控机床在美国全国机床展览会上 展出。
The first successful N/C machine, funded by the Air Force, was demonstrated by the Massachusetts Institute of Technology in 1952. It was a "retrofitted" Cincinnati milling machine (Figure 1.15). It had the ability to coordinate the axis motions to machine a complex surface. The first "commercial" N/C machines were shown at the 1955 National Machine Tool Show.