第1章数控机床概述
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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。
第一章数控机床概论
第一章数控机床概论第一章数控机床概论1．简述数控机床、数控技巧的全然概念2．简述数控机床的产生过程以及数控技巧的成长趋势3．与传统机床比拟,数控机床有何特点？4．数控机床有哪几部分构成?各部分的感化是什么？5．简述数控机床的加工道理、应用范畴6．按操纵体系的特点数控机床分哪几类？7．按伺服体系的操纵道理数控机床分哪几类？8．什么是点位操纵、直线操纵、轮廓操纵数控机床？第二章运算机数控体系1．CNC体系重要由哪几部分构成？CNC装配重要由哪几部分构成？2．试述CNC装配的工作过程。
3．单微处理器构造的CNC装配与多微处理器构造的CNC装配有何差别？多微处理器构造的CNC装配有哪些全然功能模块？4．共享总线构造的CNC装配与共享储备器构造的CNC装配各有何特点？5．试分析现代CNC装配的硬件构造的特点？6．CNC装配中常用的CPU有哪几类？其特点若何？7．CNC装配中常用的储备器有哪几类？其特点若何？8．CNC装配与机床电气设备之间的接口按功能分为哪几类？各传送什么信息？9．CNC装配的I/O接口电路中常用哪些抗干扰技巧？10．CNC装配的软件构造可分为哪两类？各有何特点？11．中断型构造的软件中，各中断办事法度榜样的优先级是若何安排的？12．CNC装配常用的输入输出设备有哪些？13．CNC装配常用的通信接口有哪些？各有什么特点？14．现代CNC装配的诊断技巧有哪些成长偏向?15．CNC装配的重要技巧指标有哪些？16．简述我国应用较多的几种典范CNC装配的功能和特点？17．何谓刀具长度补偿、刀具半径补偿？其履行过程若何？18．B功能刀具半径补偿与C功能刀具半径补偿的差别在何处？19．什么叫插补？今朝应用较多的插补算法有哪些？20．试述逐点比较法插补的四个节拍，并推导第Ⅱ象限直线插补公式。
21．设欲加工第一象限直线OE、起点坐标为O（0，0），终点坐标为E（11，8），脉冲当量δ＝1，试用逐点比较法插补之并画出插补轨迹。
1 《数控机床控制技术基础》概述
2、输入/输出 、输入 输出 输出(I/O) 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外， 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外， 还要对机床的各种状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、 还要对机床的各种状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、反转 及停止，冷却和润滑装置的起动和停止，刀具的自动交换， 及停止，冷却和润滑装置的起动和停止，刀具的自动交换，工件夹紧和放松及分度 工作台转位等。 工作台转位等。 第Ⅰ类：与驱动命令有关的连接电路，主要是与坐标轴进给驱动和主轴驱动的连接 电路。 第Ⅱ类：数控装置与测量系统和测量传感器之间的连接电路。 第Ⅰ类和第Ⅱ类接口传送的信息是数控装置与伺服驱动单元、伺服电动机、位置检 测和速度检测之间的控制信息及反馈信息，它们属于数字控制及伺服控制。 第Ⅲ类：电源及保护电路。由数控机床强电线路中的电源控制电路构成。强电线路 由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、接触器、熔断器等连接而成， 以便为辅助交流电动机（如冷却泵电动机、润滑泵电动机等）、电磁铁、离合器、 电磁阀等功率执行元件供电。强电线路不能与低压下工作的控制电路或弱电线路直 接连接，只有通过断路器、中间继电器等器件，转换成直流低电压下工作的触点的 开合动作，才能成为继电器逻辑电路和PLC可接收的电信号，反之亦然。 第Ⅳ类：开/关信号和代码信号连接电路。是数控装置与外部传送的输入、输出控 制信号。当数控机床不带PLC时，这些信号直接在数控装置和机床间传送。当数控 装置带有PLC时，这些信号除极少数的高速信号外，均通过PLC传送。
三、数控机床控制系统的构成
数控机床进行加工时， 数控机床进行加工时，首先必须将工件的几何数据和工艺数据按规定的代码和格式编 制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。 制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。数控系统对输入的加 工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 数控机床有以下优点： （1）数控系统取代了普通机床的手工操纵，具有充分的柔性，只要编制成零件程 序就能加工出零件。 （2）零件加工精度一致性好，避免了普通机床加工时人为因素的影响。 （3）生产周期较短，特别适合小批量、单件的加工。 （4）可加工复杂形状的零件，如二维轮廓或三维轮廓加工。 （5）易于调整机床，与其他制造方法（如自动机床、自动生产线）相比，所需调 整时间较少。 数控机床的任务主要有以下方面内容： 1、主轴运动 主轴运动和普通车床一样，主运动主要完成切削任务，其动力约占整台机床动力的 70～80％。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档及无级调速；对加工中 心和有些数控车床还必须具有定向控制和C轴控制。
第一章 数控车床简介
2、多功能化： （1）数控机床采用一机多能，以最大限度地提高设备设备的利 用率。 （2）前台加工、后台编辑的后台功能，以充分提高其工作效率 和机床利用率。 （3）具有更高的通讯功能，现代数控机床除具有通讯口、DNC 功能外，还具有网络功能。 DNC是Direct Numerical Control/Distributed Numerical Control英文一词的缩写,中文意思：直接数字控制/分布式控 制。 DNC最早是指分布式数控系统（Distributed Numerical Control），其含义是用一台大型计算机同时控制几台数控机 床。后来随着科学技术的进步，数控系统由NC （Numerical Control）发展为CNC （Computer Numerical Control 计算机 数控系统），每一台数控机床由一台计算机（CNC系统）来 控制,所以过去的DNC概念已失去意义。
为实现更高速度、更高精度的指标，目前主要 在下述几个方面采取措施进行研究： （1）数控系统：数控系统采用位数、频率更高的 微处理器，以提高系统的基本运算速度。 （2）伺服交流伺服系统：全数字交流伺服系统， 大大提高了系统的定位精度、进给速度。所谓数字 伺服系统，是指伺服系统中的控制信息用数字量来 处理。随着数字信号微处理器速度的大幅度提高， 伺服系统的信息处理可完全用软件来完成，这就是 所谓的“数字伺服”。
3 智能化：引进了自适应控制技术.自适应控制 （Adaptive Control，简称AC）技术是能调节在 加工过程中所测得的工作状态特性，且能使切削 过程达到并维持最佳状态的技术。 4 高可靠性：通过提高数控系统的硬件质量，采 用模块化、标准化和通用化来提高其可靠性。
二、 数控技术的基本概念 1 数字控制（Numerical Control)，简称NC，它是 采用数字化信息实现加工自动化的控制技术， 用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行 控制的机床称作数控机床。 2 NC机床：早期的数控机床的NC装置是由各种 逻辑元件、记忆元件组成随机逻辑电路由硬件 来实现数控功能，称作硬件数控，用这种技术 实现的数控机床称作NC机床。 3 CNC 机床：现代数控系统采用微处理器或专用 微机的数控系统（Computer Numerical Control） 由事先存放在存储器里的系统程序（软件）来 实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并 通过接口与外围设备进行联接，这样的机床称 作CNC机床。
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。
数控复习资料
数控复习资料第一章数控机床概述一、名词解释：1、NC：数字控制简称数控，在机床领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种自动化技术。
2、CNC：计算机数控，使用专用计算机通过控制程序来实现部分或全部基本控制功能，并能通过接口与各种输入/输出设备建立联系的一种自动化技术。
3、可编程控制器（PLC）：是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。
4、CAD：计算机辅助设计5、CAE：计算机辅助工程6、FMS：柔性制造系统7、FMC：柔性制造单元8、插补：指数据密化的过程，对输入数控系统的有限坐标点（例如起点、终点），计算机根据曲线的特征，运用一定的计算方法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，以满足加工精度的要求。
9、基准脉冲插补：又称脉冲增量插补或行程标量插补，适用于以步进电动机为驱动装置的开环数控系统。
其特点是每次插补结束后产生一个行程增量，以脉冲的方式输出到步进电动机，驱动坐标轴运动。
10、数据采样插补：又称数字增量插补或时间标量插补，适用于交、直流伺服电动机驱动的闭环（或半闭环）控制系统。
这类插补算法的特点是插补运算分两步进行。
首先为粗插补，第二步为精插补，即在粗插补的基础上再做数据点的密化。
11、逐点比较插补法：又称代数运算法、醉步法，它是一种最早的插补算法，其原理是：CNC系统在控制加工过程中，能逐点计算和判别刀具的运动轨迹与给定轨迹的偏差，并根据偏差控制进给轴向给定轮廓方向靠近，使加工轮廓逼近给定轮廓曲线。
二、选择填空1、数控机床主要由机床本体、数控系统、驱动装置、辅助装置等几个部分组成。
2、数控系统是数控机床的控制核心。
3、机床数控系统是由加工指令程序、计算机控制装置、可编程逻辑控制器、主轴进给驱动装置、速度控制单元及位置检测装置等组成，其核心部分是计算机控制装置。
4、计算机控制装置由硬件和软件两部分组成。
硬件的主体是计算机，包括中央处理器、输入/输出部分和位置控制部分。
机床数控技术 第五版 第一章 数控技术概论
2.闭环数控机床
1.3 数控机床的分类
第1章 数控技术概论
3.半闭环数控机床
1.3 数控机床的分类
第1章 数控技术概论
1.3 数控机床的分类
1.3.4 按功能水平分类
按数控系统功能水平的不同 , 数控机床可分为低 、 中 、 高三档 , 这种 分类方式在我国被广泛使用 。 低 、 中 、 高档的界线是相对的 , 不同时期的 划分标准有所不同 。 就目前的发展水平来看 , 可以根据表 1-2 所列举的功能 指标进行数控系统档次的区分 。 其中 , 中 、 高档一般称为全功能型数控或 标准型数控 。 在我国还有经济型数控的提法 , 经济型数控属于低档数控 ,是 由单片机和步进电动机组成的简易数控系统 , 或者是其他功能简单 、 价格较 低廉的数控系统 。 经济型数控系统主要用于车床 、 线切割机床以及由用户 自行改造的旧机床等 。
数控机床是指装备了计算机数控系统的机床 , 简称 CNC 机床 。
第1章 数控技术概论
1.2 数控机床的组成
3.数控技术(Numerical Control Technology)
数控技术是指用数字化信息对某一对象进行控制的技术 , 被控制对象可以是位移 、 转角 、 速度等机械量 , 也可以是温度 、 压力 、 流量 、 颜色等物理量 , 这些量的量值不仅可以测量 ,而 且可以经 A/D 或 D/A 转换 , 用数字信号来表达或控制 。 数控技术是近代发展起来的一种自动控 制技术 , 是机械加工现代化的重要基础与关键技术 。
早期的计算机运算速度低 , 不能适应数控机床实时控制的要求 , 人们只好 用与门 、 或门 、非门等数字逻辑电路 “ 搭 ” 成一台专用计算机作为数控系 统 , 这就是硬件连接数控 , 简称数控(NC)。 随着电子元器件的发展 , 硬件连接 数控阶段经历了三代 :
1.3 数控机床的分类
第1章 数控技术概论
3.半闭环数控机床
1.3 数控机床的分类
第1章 数控技术概论
1.3 数控机床的分类
1.3.4 按功能水平分类
按数控系统功能水平的不同 , 数控机床可分为低 、 中 、 高三档 , 这种 分类方式在我国被广泛使用 。 低 、 中 、 高档的界线是相对的 , 不同时期的 划分标准有所不同 。 就目前的发展水平来看 , 可以根据表 1-2 所列举的功能 指标进行数控系统档次的区分 。 其中 , 中 、 高档一般称为全功能型数控或 标准型数控 。 在我国还有经济型数控的提法 , 经济型数控属于低档数控 ,是 由单片机和步进电动机组成的简易数控系统 , 或者是其他功能简单 、 价格较 低廉的数控系统 。 经济型数控系统主要用于车床 、 线切割机床以及由用户 自行改造的旧机床等 。
数控机床是指装备了计算机数控系统的机床 , 简称 CNC 机床 。
第1章 数控技术概论
1.2 数控机床的组成
3.数控技术(Numerical Control Technology)
数控技术是指用数字化信息对某一对象进行控制的技术 , 被控制对象可以是位移 、 转角 、 速度等机械量 , 也可以是温度 、 压力 、 流量 、 颜色等物理量 , 这些量的量值不仅可以测量 ,而 且可以经 A/D 或 D/A 转换 , 用数字信号来表达或控制 。 数控技术是近代发展起来的一种自动控 制技术 , 是机械加工现代化的重要基础与关键技术 。
早期的计算机运算速度低 , 不能适应数控机床实时控制的要求 , 人们只好 用与门 、 或门 、非门等数字逻辑电路 “ 搭 ” 成一台专用计算机作为数控系 统 , 这就是硬件连接数控 , 简称数控(NC)。 随着电子元器件的发展 , 硬件连接 数控阶段经历了三代 :
数控技术的基本概念
（四）计算机数控系统
计算机数控系统（Computerized
Numerical Control System）由装有数
控系统程序的专用计算机、输入输出
设备、可编程序控制器（PLC）、存储
器、主轴驱动及进给驱动装置等部分
组成，习惯上称为CNC系统。
（五）数控程序
输入数控系统中的、使数控机床
执行一个确定的加工任务的、具有特
作业： 术语说明： NC CNC 数控程序 数控编程 数控加工
小型计算机、微处理器和基于工控PC机的通用
CNC系统。
第一台数控机床：1952年 美国麻省理工学院
数控铣床
参考资料：
美国是1952年生产出世界上第一台数控机床， 日本、德国和前苏联是1956年生产出第一台数 控机床，我国在1958年由清华大学研制出了第 一代电子管式数控铣床，1964年北京第一机床 厂生产了以晶体管型的数控系统用于数控机床， 1975年前后我国也研制了数控加工中心。
• （二）、数控机床
•
数控机床（NC Machine）就是采
用了数控技术的机床，或者说是装备
了数控系统的机床。
（三）、数控系统
第一阶段为NC阶段，即逻辑数字控制阶段，
又称硬件数控。其发展经历了三个时代，即电子管
时代、晶体管时代和小规模又称计算机软件数控。其发展经历了三个时代，即
定代码和其它符号编码的一系列指令，
称为数控程序（NC Program）或零件
程序（Part Program）。
（六）数控编程
生成用数控机床进行零件加工的
数控程序的过程，称为数控编程。
（NC Program）
（七）、数控加工
根据零件图样及工艺要求等原始条 件编制零件数控加工程序，输入数控 系统，控制数控机床中刀具与工件的 相对运动，从而完成零件的加工。
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温度实测值 计算机 数字信号
温度目标值 （运算、决策）
燃料
计算机
伺服
（坐标计算、轨迹规划）
电机
数字信号
数字信号
1-1 数控技术的基本概念
一、 数控技术的定义
➢ 广义的数控技术（Numerical Control Technology） 上述2种不同的控制，我们都可以归为数控技术的应用，所
不同的是，后者控制系统的组成更为复杂，控制目标的达成 更加困难。类似的数控技术的应用我们可以在其它领域如汽 车、飞机、卫星等人们日常接触的工业领域大量存在。因此 ，数控技术是一个广泛应用的技术。
3.1.2 输入/输出设备和控制介质
1-1 数控技术的基本概念
控制介质是记录零件加工程序的媒介
输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的 信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上 的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序 通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。
1-1 数控技术的基本概念
(3) 接口
1. 与其他控制器或者上位机的通信接口:串行通信+网 络通信
2. 与各种输入/输出设备接口 3. 与机床侧信号往来的I/O接口 编码器、伺服控制器、。。。。 与其他加工设备（机器人）、诊断设备（检测仪）的 数据交换连线； 接口原则：开放、标准！！模块化。
1-1 数控技术的基本概念
1-1 数控技术的基本概念
二、认识数控机床与数控加工 以模具为加工对象，分析数控加工
1-1 数控技术的基本概念
2.2、数控加工
采用数字控制的方法对加工过程自动控制，即整个加 工过程由控制系统自动完成。
1-1 数控技术的基本概念
数控加工的优势：解决制造中的问题。
可以加工复杂型面工件 工序集中 柔性高 效率高，减小辅助时间和机动时间，工人劳动强度低 加工质量稳定 有利于生产管理的现代化
数控机床常用的控制介质和输入输出设备见表1：
控制介质
输入设备
穿孔纸带
纸带阅读机
纸带穿孔机
磁盘
磁盘驱动器
光盘、U盘
光盘驱动器
1-1 数控技术的基本概念
3.1.3 伺服单元、驱动装置和测量装置
模块化、接口
1-1 数控技术的基本概念
伺服单元和驱动装置
➢主轴伺服驱动装置和主轴电机 ➢进给伺服驱动装置和进给电机
数控技术
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
概述 数控加工程序的编制 CNC装置及其接口 插补、刀补与速度控制 伺服驱动系统 主轴控制
第一章 概 述
1-1 数控技术的基本概念 1-2 数控技术的知识体系 1-3 数控机床的分类 1-4 数控机床的产生与发展
第一章 概 述
1-1 数控技术的基本概念 1-2 数控技术的知识体系 1-3 数控机床的分类 1-4 数控机床的产生与发展
1-1 数控技术的基本概念
三、数控机床的组成
四.数控机床的组成
机 床 本 体
数 控 系 统
1-1 数控技术的基本概念
3.1、CNC系统
1-1 数控1技-1术数的基控本技概术念的基本概念
3.1.1 CNC装置
硬件: CPU、存储器、总线、显示器、接口电路等
计算机
管理软件: 输入、I/O处理、显示、诊断等
✓ 机床是所有机械设备的制造设备或基础设备，机床工艺所 需求的运动和功率控制相对其它设备而言更具有复杂、精 准的控制要求，集中体现了数控技术最核心、最前沿技术 内容，因此，学习机床数控技术对其它机械设备的数控技 术研究具有通用性和示范性。
➢ 数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是采用数字 控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。数 控机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的高效自动 化刀补、插补、速度处理、
位置控制等
接口
1-1 数控技术的基本概念
(1) 计算机
组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口 板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的 控制软件。
作用：根据输入的零件加工程序进行相应的 处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理 等），然后输出控制命令到相应的执行部件 (伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些 工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合， 合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作 的。
1-1 数控技术的基本概念
一、 数控技术的定义
➢ 广义的数控技术（Numerical Control Technology）
以计算机技术为核心，结合控制理论所发展起来的所有自动控制领 域的一切应用与实践技术。计算机是实现手段，控制理论是实现方 法。
窑炉
空气
对象空间位置
CCD
抓力传感器
发热器件
废气
温度 传感器
测量装置
➢位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控 制。
作用 保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：
➢进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位 置控制）。
➢主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）
1-1 数控技术的基本概念
(2) PLC(Programmable Logic Controller)
用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制： 接收CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应 的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作 接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其 处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作
➢ 数控 技术 的实现手段
数控系统（Numerical Control System）：采用计算机实现数字控制 技术的一种自动控制系统。
1-1 数控技术的基本概念
➢ 本课程所限定的数控技术
✓ 机械设备千差万别，各有不同，我们可以选取最有代表性， 而且对运动和功率的控制最具典型且具有较高要求的机械 设备来研究其数控技术的应用及其发展问题；
1-1 数控技术的基本概念
2.1 传统加工
分析零件图纸
编制加工工艺
使用车铣刨磨钻等机床加工
1-1 数控技术的基本概念
车
铣
床
床
加
加
工
工
磨
钻
床
床
加
加
工
工
1-1 数控技术的基本概念
传统加工的问题：不能满足制造的日益发展的需求！ 21世纪，世界制造业向大批量、复杂化、高品质方向发 展。
难以加工复杂型面工件 工序分散 柔性低 效率低，工人劳动强度大 受人工影响大导致质量不稳定
温度目标值 （运算、决策）
燃料
计算机
伺服
（坐标计算、轨迹规划）
电机
数字信号
数字信号
1-1 数控技术的基本概念
一、 数控技术的定义
➢ 广义的数控技术（Numerical Control Technology） 上述2种不同的控制，我们都可以归为数控技术的应用，所
不同的是，后者控制系统的组成更为复杂，控制目标的达成 更加困难。类似的数控技术的应用我们可以在其它领域如汽 车、飞机、卫星等人们日常接触的工业领域大量存在。因此 ，数控技术是一个广泛应用的技术。
3.1.2 输入/输出设备和控制介质
1-1 数控技术的基本概念
控制介质是记录零件加工程序的媒介
输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的 信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上 的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序 通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。
1-1 数控技术的基本概念
(3) 接口
1. 与其他控制器或者上位机的通信接口:串行通信+网 络通信
2. 与各种输入/输出设备接口 3. 与机床侧信号往来的I/O接口 编码器、伺服控制器、。。。。 与其他加工设备（机器人）、诊断设备（检测仪）的 数据交换连线； 接口原则：开放、标准！！模块化。
1-1 数控技术的基本概念
1-1 数控技术的基本概念
二、认识数控机床与数控加工 以模具为加工对象，分析数控加工
1-1 数控技术的基本概念
2.2、数控加工
采用数字控制的方法对加工过程自动控制，即整个加 工过程由控制系统自动完成。
1-1 数控技术的基本概念
数控加工的优势：解决制造中的问题。
可以加工复杂型面工件 工序集中 柔性高 效率高，减小辅助时间和机动时间，工人劳动强度低 加工质量稳定 有利于生产管理的现代化
数控机床常用的控制介质和输入输出设备见表1：
控制介质
输入设备
穿孔纸带
纸带阅读机
纸带穿孔机
磁盘
磁盘驱动器
光盘、U盘
光盘驱动器
1-1 数控技术的基本概念
3.1.3 伺服单元、驱动装置和测量装置
模块化、接口
1-1 数控技术的基本概念
伺服单元和驱动装置
➢主轴伺服驱动装置和主轴电机 ➢进给伺服驱动装置和进给电机
数控技术
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
概述 数控加工程序的编制 CNC装置及其接口 插补、刀补与速度控制 伺服驱动系统 主轴控制
第一章 概 述
1-1 数控技术的基本概念 1-2 数控技术的知识体系 1-3 数控机床的分类 1-4 数控机床的产生与发展
第一章 概 述
1-1 数控技术的基本概念 1-2 数控技术的知识体系 1-3 数控机床的分类 1-4 数控机床的产生与发展
1-1 数控技术的基本概念
三、数控机床的组成
四.数控机床的组成
机 床 本 体
数 控 系 统
1-1 数控技术的基本概念
3.1、CNC系统
1-1 数控1技-1术数的基控本技概术念的基本概念
3.1.1 CNC装置
硬件: CPU、存储器、总线、显示器、接口电路等
计算机
管理软件: 输入、I/O处理、显示、诊断等
✓ 机床是所有机械设备的制造设备或基础设备，机床工艺所 需求的运动和功率控制相对其它设备而言更具有复杂、精 准的控制要求，集中体现了数控技术最核心、最前沿技术 内容，因此，学习机床数控技术对其它机械设备的数控技 术研究具有通用性和示范性。
➢ 数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是采用数字 控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。数 控机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的高效自动 化刀补、插补、速度处理、
位置控制等
接口
1-1 数控技术的基本概念
(1) 计算机
组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口 板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的 控制软件。
作用：根据输入的零件加工程序进行相应的 处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理 等），然后输出控制命令到相应的执行部件 (伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些 工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合， 合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作 的。
1-1 数控技术的基本概念
一、 数控技术的定义
➢ 广义的数控技术（Numerical Control Technology）
以计算机技术为核心，结合控制理论所发展起来的所有自动控制领 域的一切应用与实践技术。计算机是实现手段，控制理论是实现方 法。
窑炉
空气
对象空间位置
CCD
抓力传感器
发热器件
废气
温度 传感器
测量装置
➢位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控 制。
作用 保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：
➢进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位 置控制）。
➢主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）
1-1 数控技术的基本概念
(2) PLC(Programmable Logic Controller)
用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制： 接收CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应 的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作 接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其 处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作
➢ 数控 技术 的实现手段
数控系统（Numerical Control System）：采用计算机实现数字控制 技术的一种自动控制系统。
1-1 数控技术的基本概念
➢ 本课程所限定的数控技术
✓ 机械设备千差万别，各有不同，我们可以选取最有代表性， 而且对运动和功率的控制最具典型且具有较高要求的机械 设备来研究其数控技术的应用及其发展问题；
1-1 数控技术的基本概念
2.1 传统加工
分析零件图纸
编制加工工艺
使用车铣刨磨钻等机床加工
1-1 数控技术的基本概念
车
铣
床
床
加
加
工
工
磨
钻
床
床
加
加
工
工
1-1 数控技术的基本概念
传统加工的问题：不能满足制造的日益发展的需求！ 21世纪，世界制造业向大批量、复杂化、高品质方向发 展。
难以加工复杂型面工件 工序分散 柔性低 效率低，工人劳动强度大 受人工影响大导致质量不稳定