第一章数控机床的产生和发展
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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。
习题册数控机床系统结构答案
第一章第一节数控机床的产生和发展第二节数控机床的特点和应用范围一、填空题1、第一代数控机床产生于1952年美国国麻省理工学院研究出一套试验性的数字数控系统，并把它安装在立式铣床上。
2、我国是1958年开始研究数控技术的。
3、机械加工的目标是高速、高效。
高精度。
4、在数控机床上加工工件，工件的加工精度主要取决于机床精度、插补精度、编程伺服精度。
5、最早的数控机床伺服系统执行机构采用液压转矩放大器。
二、选择题1、第一代数控机床产生于（B ）年。
A、1951B、1952C、19542、第三代数控机床产生于（ C ）年，研制出了小规模集成电路。
A、1951B、1952C、19603、经济型数控机床一般都采用（A）数控系统。
A、开环B、闭环C、半闭环4、（C）数控机床产生于1960年，研制出了小规模集成电路。
A、第一代B、第二代C、第三代D、第四代三、判断题1、第三代数控机床产生于1960年，研制出了小规模集成电路。
（1 ）2、点位控制系统控制刀具或机床工作台，从一点准确地移动到另一点，也控制点与点之间运动的轨迹。
（2）3、第四代数控机床的标志是小型计算机。
（1）四、简答题1、简述数控机床发展的六个时代及标志。
1952电子管时代；1956晶体管时代；1960小规模集成电路；1970由计算机作控制单元的数控系统；1974以微处理器为核心的数控系统；1990柔性制造单元2、数控机床的特点是什么？适应性强；能实现复杂的运动；加工精度高；生产效率高；能减轻劳动强度，改善劳动环境，有利于科学的生产管理3、简述数控机床的应用范围。
1）多品种小批量生产的零件。
2）形状结构比较复杂的零件。
3）需要频繁改型的零件。
4）价格昂贵，不允许报废的关键零件。
5）需要最短周期制作的急需零件。
6）批量较大精度要求很高的零件。
第二节数控机床的分类一、填空题1、按控制方式划分，数控机床可分为开环、半闭环和闭环三类。
其中开环中没有检测反馈装置，控制精度较低。
习题册参考答案-《数控加工工艺学(第四版)习题册》-A02-3703
10
1.A 2.A 3.B 4.C 5.C 6.B 7.C 8.D 9.C 10.C 四、简答题 答案：略。
第四节 数控车削切削用量的确定 一、填空题 1.机床 工件的加工余量 2.v=πdn/1000 3.表面粗糙度值 4.加工精度 5.牙底 6.0.866P 7.螺纹大径 螺纹小径 8.公称尺寸 d1=M-2h 二、判断题 1.√ 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.√ 三、选择题 1.A 2.B 3.A 4.D 5.A 四、简答题 答案：略。
第五节 工序尺寸及其公差的确定 一、填空题 1．入体 双向 2.基本 后道工序余量 3.尺寸链 4.工艺尺寸链 5.关 联性 封闭性 6.封闭环 7.组成环 增环 减环 8.增大(或减小) 9.减小 (或增大) 10.加工方法 测量方法 11.极大极小法 极大极小法 12.增 减 13.最大极限 最小极限 14.最小极限 最大极限 15.组成 16.封闭 二、判断题 1．× 2．√ 3．√ 4．√ 5．× 6．× 7．× 8．× 9．√ 10．√ 11．√12．× 13．× 14．√ 15.√ 三、选择题 1.ABD 2.CE 3.ABD 4.BD 5.AB 6.BC 7.CE 8.A 9.C 10.A 11.A 12.A 13.A 14.C 15.B 16.C 17.B 18.D 四、名词解释 答案：略。 五、简答题 答案：略。 六、计算题 1．解：根据题意画出尺寸链：
2
第二章 数控加工工艺基础
第一节 金属切削加工的基本知识 一、填空题 1.刀具 进给 2.进给 3.合成切削 4．已加工表面 待加工表面 过渡 表面 5．待加工表面 6．已加工表面 7.切削 8.收缩 9.Ⅲ 10.带状 节状 粒状 崩碎状 11.切削速度 12.鳞刺 13.表面加工硬化 14.切屑 15.切削 速度 16.润滑 冷却 防锈 17.热传导 18．水溶液 乳化液 19.加工性质 20.冷却 21.润滑 二、判断题 1．√ 2．√ 3．√ 4．√ 5．√ 6．√ 7．√ 8．× 9．√ 10．× 11．√ 12．√ 13．√ 14．× 15.√ 三、选择题 1.A 2.A 3.D 4.D 5.C 6.B 7.C 8.B 9.C 10.B 四、名词解释 答案：略。 五、简答题 答案：略。
1.A 2.A 3.B 4.C 5.C 6.B 7.C 8.D 9.C 10.C 四、简答题 答案：略。
第四节 数控车削切削用量的确定 一、填空题 1.机床 工件的加工余量 2.v=πdn/1000 3.表面粗糙度值 4.加工精度 5.牙底 6.0.866P 7.螺纹大径 螺纹小径 8.公称尺寸 d1=M-2h 二、判断题 1.√ 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.√ 三、选择题 1.A 2.B 3.A 4.D 5.A 四、简答题 答案：略。
第五节 工序尺寸及其公差的确定 一、填空题 1．入体 双向 2.基本 后道工序余量 3.尺寸链 4.工艺尺寸链 5.关 联性 封闭性 6.封闭环 7.组成环 增环 减环 8.增大(或减小) 9.减小 (或增大) 10.加工方法 测量方法 11.极大极小法 极大极小法 12.增 减 13.最大极限 最小极限 14.最小极限 最大极限 15.组成 16.封闭 二、判断题 1．× 2．√ 3．√ 4．√ 5．× 6．× 7．× 8．× 9．√ 10．√ 11．√12．× 13．× 14．√ 15.√ 三、选择题 1.ABD 2.CE 3.ABD 4.BD 5.AB 6.BC 7.CE 8.A 9.C 10.A 11.A 12.A 13.A 14.C 15.B 16.C 17.B 18.D 四、名词解释 答案：略。 五、简答题 答案：略。 六、计算题 1．解：根据题意画出尺寸链：
2
第二章 数控加工工艺基础
第一节 金属切削加工的基本知识 一、填空题 1.刀具 进给 2.进给 3.合成切削 4．已加工表面 待加工表面 过渡 表面 5．待加工表面 6．已加工表面 7.切削 8.收缩 9.Ⅲ 10.带状 节状 粒状 崩碎状 11.切削速度 12.鳞刺 13.表面加工硬化 14.切屑 15.切削 速度 16.润滑 冷却 防锈 17.热传导 18．水溶液 乳化液 19.加工性质 20.冷却 21.润滑 二、判断题 1．√ 2．√ 3．√ 4．√ 5．√ 6．√ 7．√ 8．× 9．√ 10．× 11．√ 12．√ 13．√ 14．× 15.√ 三、选择题 1.A 2.A 3.D 4.D 5.C 6.B 7.C 8.B 9.C 10.B 四、名词解释 答案：略。 五、简答题 答案：略。
数控加工技术全套课件
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第三节 数控机床的进给传动系统
一、进给传动系统作用
数控机床的进给传动系统负责接受数控系统发 出的脉冲指令，并经放大和转换后驱动机床运动执 行件实现预期的运动。
二、对进给传动系统的要求
为保证数控机床高的加工精度，要求其进给传 动系统有高的传动精度、高的灵敏度（响应速度 快）、工作稳定、有高的构件刚度及使用寿命、小 的摩擦及运动惯量，并能清除传动间隙。
五、减少辅助时间和改善操作性能
在数控机床的单件加工中，辅助 时间（非切屑时间）占有较大的比重。 要进一步提高机床的生产率，就必须 采取促使最大限度地压缩 辅助时间。 目前已经有很多数控机床采用了多主 轴、多刀架、以及带刀库的自动换刀 装臵等，以减少换刀时间。对于切屑 用量加大的数控机床，床身机构必须 有利于排屑。
3、由调速电机直接驱动的主传动
二、数控机床主轴部件
1、前后支撑采用不同轴承 此配臵形式使主轴的综合刚度大幅度提高，可以满足强 力切屑的要求，因此普遍应用于各类数控机床。 2、前轴承采用高精度双列向心推力球轴承 向心推力球轴承高速时性能良好。但是，它的承载能力 小，因而适用于高速、轻载和紧密的数控车床。 3、双列和单列圆锥滚子轴承 这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷，尤其能承 受较强的动载荷，安装与调整性能也好。但是，这种轴承限 制了主轴的最高转 速和精度，因此使用中等精度、低速与 重载的数控机床。
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四、提高机床的寿命和精度保持性
为了提高机床的寿命和精度保持性，在设计时应充分考 虑数控机场零部件的耐磨性，尤其是机床导轨、进给伺港机 主轴部件等影响进度的主要零件的耐磨性。在使用过程中， 应保证数控机床各部件润滑良好。
第三节 数控机床的进给传动系统
一、进给传动系统作用
数控机床的进给传动系统负责接受数控系统发 出的脉冲指令，并经放大和转换后驱动机床运动执 行件实现预期的运动。
二、对进给传动系统的要求
为保证数控机床高的加工精度，要求其进给传 动系统有高的传动精度、高的灵敏度（响应速度 快）、工作稳定、有高的构件刚度及使用寿命、小 的摩擦及运动惯量，并能清除传动间隙。
五、减少辅助时间和改善操作性能
在数控机床的单件加工中，辅助 时间（非切屑时间）占有较大的比重。 要进一步提高机床的生产率，就必须 采取促使最大限度地压缩 辅助时间。 目前已经有很多数控机床采用了多主 轴、多刀架、以及带刀库的自动换刀 装臵等，以减少换刀时间。对于切屑 用量加大的数控机床，床身机构必须 有利于排屑。
3、由调速电机直接驱动的主传动
二、数控机床主轴部件
1、前后支撑采用不同轴承 此配臵形式使主轴的综合刚度大幅度提高，可以满足强 力切屑的要求，因此普遍应用于各类数控机床。 2、前轴承采用高精度双列向心推力球轴承 向心推力球轴承高速时性能良好。但是，它的承载能力 小，因而适用于高速、轻载和紧密的数控车床。 3、双列和单列圆锥滚子轴承 这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷，尤其能承 受较强的动载荷，安装与调整性能也好。但是，这种轴承限 制了主轴的最高转 速和精度，因此使用中等精度、低速与 重载的数控机床。
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四、提高机床的寿命和精度保持性
为了提高机床的寿命和精度保持性，在设计时应充分考 虑数控机场零部件的耐磨性，尤其是机床导轨、进给伺港机 主轴部件等影响进度的主要零件的耐磨性。在使用过程中， 应保证数控机床各部件润滑良好。
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 :
机床数控技术完整版课件全套ppt教程合集最全
二、 数控机床的发展过程
7
随着微电子技术和计算机技术的不断发展，数控技术也随之不断更新， 先后出现了计算机直接数控（DNC）、柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统
（CIMS）等先进制造系统 数控技术的发展速度非常迅速，计算机数控在制造领域的加工优势进一步被突出体现
出来。
三、我国数控机床的发展概况
四、 按进给伺服系统的类型分类
27
按有无位置检测装置可分为：
开环数控系统 闭环数控系统
四、 按进给伺服系统的类型分类
28
按检测装置的安装位置可分为：
全闭环数控系统 半闭环数控系统
（按检测装置的安装位置）
全闭环和半闭环
三、按加工方式分类
29
（1）开环数控系统 没有位置检测装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统的稳定性好。
三、按加工方式分类
25
按加工方式的不同，常将数控机床分为两种：一般数控机床和加工中心机床。 （1）一般数控机床 最常见的有数控车床、数控钻床、数控铣床、数控镗床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。 这类数控机床的特点与传统机床相似，但具有很高的精度，较高的生产率和较高的自动化程 度，适合于加工单件、小批量、高精度和复杂形状的工件。 由于一般的数控机床不带刀库，只能实现一道工序中的自动化。当改变工序时，需要人工完 成刀具的更换和调整等工作，阻碍了生产率的进一步提高。
二、按控制方式分类（按控制系统的功能）
23
（3）轮廓控制数控机床 轮廓控制数控机床的特点是能够同时对两个及 以上的坐标轴进行加工控制。 加工时不仅能控制起点和终点的坐标，而且能 控制整个加工过程中每一刀位点的坐标和速度，即控 制刀具运动轨迹，将工件加工成所需的特定轮廓形状。
机床数控技术教学课件：数控机床教案
《数控机床》教案总学时：36学时第一章数控机床概述（2学时）课题第1章数控机床概述教学学时2学时§ 1-1数控机床的产生和发展§ 1-2数控机床的工作原理及组成教学时数1学时【教学目标】1、了解数控机床的产生及发展过程2、掌握数控机床的组成及各部分功能3、掌握数控机床的工作原理4、掌握数控机床的特点及适用场合5、掌握按运动方式、控制方式分类的情况6、掌握数控技术的发展趋势7、了解数控机床按工艺用途、数控系统功能水平及联动轴数的分类【重点、难点】重点：1、数控、数控机床的概念2、数控装置、伺服系统、位置检测反馈装置的作用3、数控机床的工作原理及组成4、点位、直线、轮廓控制数控机床的特点5、开环、闭环、半闭环控制数控机床的特点①有无检测之件②检测之件安装位置6、“柔性”概念及FMC、FMS、CIMS的含义【教具、参考书】1.多媒体教学2.朱晓春《数控技术》，机械工业出版社3.王爱玲《现代数控机床》，机械工业出版社【时间分配】1、数控机床的产生和发展（30分钟）2、特点及适用场合（20分钟）3、数控机床分类（30分钟）4、发展趋势（15分钟）5、小结布置作业（5分钟）§ 1-3数控机床分类§ 1-4数控技术发展趋势教学时数1学时【教学过程】第一章数控机床概述§ 1-1数控机床的产生和发展1）开环控制系统这种控制系统采用步进电机，无位置测量元件，输入数据经过数控系统运算，输出指令脉冲控制步进电机工作，如图1T所示，这种控制方式对执行机构不检测，无反馈控制信号，因此称之为开环控制系统。
开环控制系统的设备成本低，调试方便，操作简单，但控制精度低，工作速度受到步进电机的限制。
图1-1开环控制系统2）闭环控制系统这种控制系统绝大多数采用伺服电机，有位置测量元件和位置比较电路。
如图1-2所示，测量元件安装在工作台上，测出工作台的实际位移值反馈给数控装置。
位置比较电路将测量元件反馈的工作台实际位移值与指令的位移值相比较，用比较的误差值控制伺服电机工作，直至到达实际位置，误差值消除，此称之为闭环控制。
数控技术应用基础课件第1章
第1章 绪论
1.3 数控机床的特点及应用
1.3.1 数控机床的加工特点 1.3.2 数控机床的使用特点
1.1数控机床的组成及工作原理
1.1.1 数控机床的产生
1952年 ， 美国帕森斯公司 （ Parsons） 年 美国帕森斯公司（ ） 和麻省理工学院（ 和麻省理工学院（MIT）合作，研制成 ）合作， 功了世界上第一台以数字计算机为基础 的数字控制（ 的数字控制 （ Numerical control， 简 ， 坐标直线插补铣床。 称NC）3坐标直线插补铣床。 ） 坐标直线插补铣床
绪论
第1章 绪论
1.1 数控机床的组成及工作原理
1.1.1 数控机床的产生 1.1.2 计算机数控的概念与发展 1.1.3 数控机床的组成及工作原理
第1章 绪论
1.2 数控机床的分类
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 按工艺用途分类 按运动方式分类 按控制方式分类 按数控机床的功能水平分类
1.1数控机床的组成及工作原理
1.1.2 计算机数控的概念与发展
2．计算机数控的发展 计算机数控的发展 从第一台数控机床问世至今的40多年中，随 着微电子技术的不断发展，数控装置也在不 断地更新换代，先后经历了电子管（1952 年）、晶体管（1959年）、小规模集成电路 （1965年）、大规模集成电路及小型计算机 （1970年）和微处理机或微型计算机（1974 年）等五代数控系统。
金属切削类数控机床 金属成型类数控机床 特种加工机床 其它类型数控机床
1.2 数控机床的分类
1.2.2 按运动方式分类
(1)
点位控制数控机床
点位控制方式就是刀具与 点位控制方式就是刀具与 工件相对运动时， 工件相对运动时，只控制 从一点运动到另一点的准 确性， 确性，而不考虑两点之间 的运动路径和方向。 的运动路径和方向。如图
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•
•2、金属成型类数控机床 •3、数控特种加工机床 •1）数控电火花加工机床（NC Diesinking Electric Discharge Machine）。 •2）数控线切割机床（NC Wire Electric Discharge Machine）。 •3）数控激光加工机床（NC Laser Beam Machine） 。•4、其它类型数控机床
•
加工精度高，但结构复杂，造价高，调试维修•检困测难元件
•
适用于精度要求高的大型和精密•机齿床轮
箱
•指令脉冲
•数控• 装置
•位置比 较 • 电路
•速度控 制 • 电路
•测量• 装置
• 伺服 •电动机
•测速元 件
•工作台
•
3、半闭环数控机床
•特点：检测丝杠或电动机轴旋转角位移
•
❖角位移检测元件：旋转变压器、脉冲编码器、圆光栅
•
等
•
精度低于闭环系统
•
系统调试较容易，稳定性也较好•齿轮
箱
•指令脉冲
•工作 台
•数控• 装置
•位置比 较 • 电路
•速度控 制 • 电路
•测量• 装置
• 伺服 •电动机
•测速元件
•检测元件
•
四、按所用数控装置类型分类
•1、硬件式数控机床（NC机床）
•组成：晶体管和集成电路 •特点：通用性、灵活性差，制造周期长、成本高
❖减少定位误差
工序集中，减少辅助时间，提高生产率
减少专用工夹具数量
•
•
3、多坐标数控机床
•特点：数控装置控制的轴数较多，机床结构也比
•
较复杂。
•4、计算机群控（DNC
）
•读•带机
•通用计算机 •接口装置 •数控装置1 •机床1
•存储装置 •CRT显示及打印机
•数控装置2 •机床2 •数控装置m •机床m
•
二、数控机床的产生和发展
•1、产生 • 机械产品的自身要求 • ❖单件、多品种小批量零件约占80%以
2上、发展
•1952年 美国Parsons公司和 MIT
•三坐标数控立铣床
•
•1955年 数控机床进入实用化阶段-复杂曲面加工
• 数控系统采用电子管元件-电子管时代
•1959年 采用晶体管和印制板电路-第二代数控系 统
•2、软件式数控机床（CNC机床 ）•组成：采用小型或微型计算机，加上通用或专用大规模
•
集成电路
•特点：很高柔性
•
五、按加工方式分类
•1、金属切削类数控机床
• 1）数控车床（NC Lathe）。 • 2）数控铣床（NC Milling Machine）。 • 3）加工中心（Machine Center）。 • 4）数控钻床（NC Drilling Machine）。 • 5）数控镗床（NC Boring Machine）。 • 6）数控齿轮加工机床（NC Gear Holling Machine）。 • 7）数控平面磨床（ NC Surface Grinding Machine） 。
置
•穿孔纸带—光电阅读机
•磁带—录放机
•磁盘—驱动器和驱动卡
•MDI—手动输入
•
3、CNC装置
•作用：接收输入装置输入的加工信息，完成数 值
•
计算、•逻电辑动判机断、输入输出控制等功能
。 •4、伺服系 •速度控制单元
统
•测量反馈单元
•位置控制单元
•作用：将数控装置发来的各种动作指令，转化 成 •统•5、位置机反床馈移系动部件的运动。
•
速度和加工精度低，其精度取决于伺服系统
•
的性能
•
成本低，适用于中、小型数控机床
•指令脉冲
•齿轮 箱
•工作台
•数控• 装置
•驱动电路
•步进电动 机
•= • t •360
• ºi
2、闭环数控机床
•特点：e=0，工作台停止
•
❖检测工作台直线位移（检测元件：感应同步器、光栅
）
•
驱动元件：宽调速直流或交流伺服电机
•2、对加工对象改型的适应性强 •加工对象 •❖利用特殊指令实现加工 •改型 •为单件、小批量生产提供便 利
•
3、加工生产率高 •零件的加工时间=机动时间+辅助时间
•主轴转速和进给量的范围大
•
——节省机动时间
•❖移动部件的快速移动和定位均采用加速与减速措施
•
——快进、快退和定位时间少
•更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床
第一章数控机床的产生 和发展
2020年7月25日星期六
§1-1数控机床的产生和发展
•一、概念 • 数控机床：采用数字化信号对机床的运动及加工过程 • 进行控制的机床，称为数控机床。 • 计算机数控（CNC）：采用存储程序的专用计算机来 • 实现部分或全部基本数控功能，则称为计算机数控。 • 加工中心（MC）：具有刀库、自动换刀装置并能对 工 • 件进行多工序加工的数控机床。
•
6、机床本体
•主运动系统 •进给运动系统 •辅助部分（液压、气动、冷却、润滑）
•
§1-3数控机床的分类
•一、按加工工艺方法分类
•1、普通数控机床
•与普通机床的区别：加工复杂形状的零件
•2、数控加工中心
•数控加工中心：带有刀库和自动换刀装置的数控机床 。
•与一般数控机床的区别：
减少机床台数，便于管理。
•六、按功能方式分类 •高、中、低档三类
•经济型数控：在我国指由单板机、单片机和步进电动 机
•
组成数控系统和其它功能简单、价格低
•
•数控剪板机
•
•数控折弯机
•
•录像
•数控电火花线切割 机
•
•三 坐 标 测 量 机
•
§1-4 数控机床的特点及适用范围
•一、数控机床的特点
•1、加工精度高 •脉冲当量 •❖误差可由闭环系统加以控 制 •制造精度能保证 •避免操作者的人为误差
•助控制装置发信号—驱动—执引—加工零件
••二程、序• 载数体控机床•输的入组装成置
•CNC装置
•伺服系统
•机床本体
•位置反序载体
•程序—包括加工零件所需的全部信息和刀具相对工件 • 的位移信息。 •载体—穿孔纸带、磁带、磁盘（软盘、硬盘、内存RAM
• 2、输入装置
•作用：将程序载体内有关加工的信息读入CNC装
•1965年 出现小规模集成电路-第三代数控系统
•1970年 出现小型计算机代替专用硬接线装置
•
-第四代数控系统（CNC系统）
•1974年 以微处理为核心的数控系统
•
-第五代数控系统（MNC系统）
•
3、我国
•1958年 起步
•20世纪60年代末70年代初
•
—研制出一些晶体管式数控系统
•20世纪80年代初
•
使用于简易数控车、数控镗铣床、数控加工中心
•
•
•3、轮廓控制数控机床
•特点：数控装置能够同时对两个或两个以上的坐标
•
轴进行连续控制
•
❖加工复杂形状零件
•
使用于数控车床、数控铣床、数控磨床
•录像
•
•
三、按伺服系统的不同分类
•1、开环数控机床
•特点：没有位置检测反馈和校正控制装置
•
❖数控装置发出信号的流程是单向的
本 •6、有利于现代化管理
•
二、数控机床的不足
•1、提高了起始阶段的投资 •2、增加了电子设备的维护 •3、对操作人员的技术水平要求较高
•三、数控机床的应用范围
•1、单件、多品种、小批量的生产零件 •2、形状复杂，加工精度较高的零件 •3、需进行多种工序集中加工的零件 •4、价格昂贵、不允许报废的零件 •5、需要频繁改型的零件 •6、新产品的试制零件 •7、需要最少生产周期的急需件
•
•❖采用高分辨率，高响应性的绝对位置传感技术
•提高数控机床机械本体中基础大件的结构刚性和
•热稳定性
•4、高速度化
•机械方面：提高切削速度和减少辅助时间
•数控系统：CPU
•录像
•
•5、复合化
•工序复合化 •功能复合化
•6、制造系统自动 化 •FMC：柔性制造单元 •FMS：柔性制造系统
•录像
•
•
•1985年 进入实用阶段
•1986—1990年 数控机床大发展时期
•1991年 300多种
•
•原中捷友谊厂生产中国第一台数控机床
•
三、数控机床的发展趋势
•1、高可靠性 • 提高元器件和系统的可靠性 • ❖采用抗干扰技术，提高数控系统对环境的适应能力 • 使数控系统模块化、通用化和标准化 • 提高自诊断及保护功能 •2、高柔性化 • 柔性：指机床适应加工对象变化的能力 •3、高精度化 • 利用数控系统的补偿功能
•
•
•录像
•虚拟轴机床 •1—工作台 2—工件 3—刀具 4—主轴箱 5—导杆 6—立柱
•
§1-2数控机床的工作原理及组成
•一、数控机床的工作原理
•数控机床零件加工的步骤：
•1、分析零件图，确定加工方案，用规定代码编程
•2、输入数控装置
•3、数控装置对程序进行译码、运算，向机床各伺服机构和 辅
•
•五 轴 数 控 铣 床
•
二、按控制运动方式分类
•1、点位控制数控机床
• 特点：数控装置只能控制点与点的精确定位
•
❖两相关位置之间的移动是先快后慢
•
使用于钻床、冲床、坐标镗床
•Z •Y
•录像
•X
•
•
•2、金属成型类数控机床 •3、数控特种加工机床 •1）数控电火花加工机床（NC Diesinking Electric Discharge Machine）。 •2）数控线切割机床（NC Wire Electric Discharge Machine）。 •3）数控激光加工机床（NC Laser Beam Machine） 。•4、其它类型数控机床
•
加工精度高，但结构复杂，造价高，调试维修•检困测难元件
•
适用于精度要求高的大型和精密•机齿床轮
箱
•指令脉冲
•数控• 装置
•位置比 较 • 电路
•速度控 制 • 电路
•测量• 装置
• 伺服 •电动机
•测速元 件
•工作台
•
3、半闭环数控机床
•特点：检测丝杠或电动机轴旋转角位移
•
❖角位移检测元件：旋转变压器、脉冲编码器、圆光栅
•
等
•
精度低于闭环系统
•
系统调试较容易，稳定性也较好•齿轮
箱
•指令脉冲
•工作 台
•数控• 装置
•位置比 较 • 电路
•速度控 制 • 电路
•测量• 装置
• 伺服 •电动机
•测速元件
•检测元件
•
四、按所用数控装置类型分类
•1、硬件式数控机床（NC机床）
•组成：晶体管和集成电路 •特点：通用性、灵活性差，制造周期长、成本高
❖减少定位误差
工序集中，减少辅助时间，提高生产率
减少专用工夹具数量
•
•
3、多坐标数控机床
•特点：数控装置控制的轴数较多，机床结构也比
•
较复杂。
•4、计算机群控（DNC
）
•读•带机
•通用计算机 •接口装置 •数控装置1 •机床1
•存储装置 •CRT显示及打印机
•数控装置2 •机床2 •数控装置m •机床m
•
二、数控机床的产生和发展
•1、产生 • 机械产品的自身要求 • ❖单件、多品种小批量零件约占80%以
2上、发展
•1952年 美国Parsons公司和 MIT
•三坐标数控立铣床
•
•1955年 数控机床进入实用化阶段-复杂曲面加工
• 数控系统采用电子管元件-电子管时代
•1959年 采用晶体管和印制板电路-第二代数控系 统
•2、软件式数控机床（CNC机床 ）•组成：采用小型或微型计算机，加上通用或专用大规模
•
集成电路
•特点：很高柔性
•
五、按加工方式分类
•1、金属切削类数控机床
• 1）数控车床（NC Lathe）。 • 2）数控铣床（NC Milling Machine）。 • 3）加工中心（Machine Center）。 • 4）数控钻床（NC Drilling Machine）。 • 5）数控镗床（NC Boring Machine）。 • 6）数控齿轮加工机床（NC Gear Holling Machine）。 • 7）数控平面磨床（ NC Surface Grinding Machine） 。
置
•穿孔纸带—光电阅读机
•磁带—录放机
•磁盘—驱动器和驱动卡
•MDI—手动输入
•
3、CNC装置
•作用：接收输入装置输入的加工信息，完成数 值
•
计算、•逻电辑动判机断、输入输出控制等功能
。 •4、伺服系 •速度控制单元
统
•测量反馈单元
•位置控制单元
•作用：将数控装置发来的各种动作指令，转化 成 •统•5、位置机反床馈移系动部件的运动。
•
速度和加工精度低，其精度取决于伺服系统
•
的性能
•
成本低，适用于中、小型数控机床
•指令脉冲
•齿轮 箱
•工作台
•数控• 装置
•驱动电路
•步进电动 机
•= • t •360
• ºi
2、闭环数控机床
•特点：e=0，工作台停止
•
❖检测工作台直线位移（检测元件：感应同步器、光栅
）
•
驱动元件：宽调速直流或交流伺服电机
•2、对加工对象改型的适应性强 •加工对象 •❖利用特殊指令实现加工 •改型 •为单件、小批量生产提供便 利
•
3、加工生产率高 •零件的加工时间=机动时间+辅助时间
•主轴转速和进给量的范围大
•
——节省机动时间
•❖移动部件的快速移动和定位均采用加速与减速措施
•
——快进、快退和定位时间少
•更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床
第一章数控机床的产生 和发展
2020年7月25日星期六
§1-1数控机床的产生和发展
•一、概念 • 数控机床：采用数字化信号对机床的运动及加工过程 • 进行控制的机床，称为数控机床。 • 计算机数控（CNC）：采用存储程序的专用计算机来 • 实现部分或全部基本数控功能，则称为计算机数控。 • 加工中心（MC）：具有刀库、自动换刀装置并能对 工 • 件进行多工序加工的数控机床。
•
6、机床本体
•主运动系统 •进给运动系统 •辅助部分（液压、气动、冷却、润滑）
•
§1-3数控机床的分类
•一、按加工工艺方法分类
•1、普通数控机床
•与普通机床的区别：加工复杂形状的零件
•2、数控加工中心
•数控加工中心：带有刀库和自动换刀装置的数控机床 。
•与一般数控机床的区别：
减少机床台数，便于管理。
•六、按功能方式分类 •高、中、低档三类
•经济型数控：在我国指由单板机、单片机和步进电动 机
•
组成数控系统和其它功能简单、价格低
•
•数控剪板机
•
•数控折弯机
•
•录像
•数控电火花线切割 机
•
•三 坐 标 测 量 机
•
§1-4 数控机床的特点及适用范围
•一、数控机床的特点
•1、加工精度高 •脉冲当量 •❖误差可由闭环系统加以控 制 •制造精度能保证 •避免操作者的人为误差
•助控制装置发信号—驱动—执引—加工零件
••二程、序• 载数体控机床•输的入组装成置
•CNC装置
•伺服系统
•机床本体
•位置反序载体
•程序—包括加工零件所需的全部信息和刀具相对工件 • 的位移信息。 •载体—穿孔纸带、磁带、磁盘（软盘、硬盘、内存RAM
• 2、输入装置
•作用：将程序载体内有关加工的信息读入CNC装
•1965年 出现小规模集成电路-第三代数控系统
•1970年 出现小型计算机代替专用硬接线装置
•
-第四代数控系统（CNC系统）
•1974年 以微处理为核心的数控系统
•
-第五代数控系统（MNC系统）
•
3、我国
•1958年 起步
•20世纪60年代末70年代初
•
—研制出一些晶体管式数控系统
•20世纪80年代初
•
使用于简易数控车、数控镗铣床、数控加工中心
•
•
•3、轮廓控制数控机床
•特点：数控装置能够同时对两个或两个以上的坐标
•
轴进行连续控制
•
❖加工复杂形状零件
•
使用于数控车床、数控铣床、数控磨床
•录像
•
•
三、按伺服系统的不同分类
•1、开环数控机床
•特点：没有位置检测反馈和校正控制装置
•
❖数控装置发出信号的流程是单向的
本 •6、有利于现代化管理
•
二、数控机床的不足
•1、提高了起始阶段的投资 •2、增加了电子设备的维护 •3、对操作人员的技术水平要求较高
•三、数控机床的应用范围
•1、单件、多品种、小批量的生产零件 •2、形状复杂，加工精度较高的零件 •3、需进行多种工序集中加工的零件 •4、价格昂贵、不允许报废的零件 •5、需要频繁改型的零件 •6、新产品的试制零件 •7、需要最少生产周期的急需件
•
•❖采用高分辨率，高响应性的绝对位置传感技术
•提高数控机床机械本体中基础大件的结构刚性和
•热稳定性
•4、高速度化
•机械方面：提高切削速度和减少辅助时间
•数控系统：CPU
•录像
•
•5、复合化
•工序复合化 •功能复合化
•6、制造系统自动 化 •FMC：柔性制造单元 •FMS：柔性制造系统
•录像
•
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•1985年 进入实用阶段
•1986—1990年 数控机床大发展时期
•1991年 300多种
•
•原中捷友谊厂生产中国第一台数控机床
•
三、数控机床的发展趋势
•1、高可靠性 • 提高元器件和系统的可靠性 • ❖采用抗干扰技术，提高数控系统对环境的适应能力 • 使数控系统模块化、通用化和标准化 • 提高自诊断及保护功能 •2、高柔性化 • 柔性：指机床适应加工对象变化的能力 •3、高精度化 • 利用数控系统的补偿功能
•
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•录像
•虚拟轴机床 •1—工作台 2—工件 3—刀具 4—主轴箱 5—导杆 6—立柱
•
§1-2数控机床的工作原理及组成
•一、数控机床的工作原理
•数控机床零件加工的步骤：
•1、分析零件图，确定加工方案，用规定代码编程
•2、输入数控装置
•3、数控装置对程序进行译码、运算，向机床各伺服机构和 辅
•
•五 轴 数 控 铣 床
•
二、按控制运动方式分类
•1、点位控制数控机床
• 特点：数控装置只能控制点与点的精确定位
•
❖两相关位置之间的移动是先快后慢
•
使用于钻床、冲床、坐标镗床
•Z •Y
•录像
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