1、全国中职机械类教材（劳社版）全国中职机械类教材（劳社版）P.1P.1第一章第一章 数控加工概述数控加工概述 1.了解数控机床的产生；了解数控机床的产生； 2.了解数控机床的了解数控机床的发展。发展。P.1P.1 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展数数控控加加工工概概述述数控机床的产生及基本概念数控机床的产生及基本概念数控机床的发展及趋势数控机床的发展及趋势数控机床的组成数控机床的组成与工作原理与工作原理数控机床的分类及应用数控机床的分类及应用第一章第一章 数控加工概述数控加工概述数控机床的应用范围数控机床的应用范围数控机床的组成数控机床的组成数控机床的工作原理数控机床的工作原理数控机床的
2、特点数控机床的特点按工艺用途分类按工艺用途分类按加工路线分类按加工路线分类按可控制联动的坐标轴数分类按可控制联动的坐标轴数分类按控制方式分类按控制方式分类按其它方式分类按其它方式分类数控机床最适合加工的零件数控机床最适合加工的零件典型数控机床的应用典型数控机床的应用P.1P.1数控加工与传统加工的比较数控加工与传统加工的比较第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 数控加工：数控加工： 根据零件图样及工艺要求等原始条件，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编制零件数控加工程序，并输入到数控机床，并输入到数控机床 的数控系统，的数控系统， 以控制数控机床中刀具与工
3、件以控制数控机床中刀具与工件 的相对运动，的相对运动，从而完成零件的加工。从而完成零件的加工。 数控加工与普通加工比较：数控加工与普通加工比较：P.1P.1数控机床的发展历程数控机床的发展历程第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 一、数控机床的产生及基本概念一、数控机床的产生及基本概念 数控机床数控机床 是为满足多品种、小批量的自动化生产，从而出现的一种灵活的、是为满足多品种、小批量的自动化生产，从而出现的一种灵活的、通用的、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。通用的、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。 1数控机床的产生数控机床的产生P.1P.1第一节第一节 数控机床的
4、产生与发展数控机床的产生与发展 一、数控机床的产生及基本概念一、数控机床的产生及基本概念 1数控机床的产生数控机床的产生我国第一台数控机床（我国第一台数控机床（19581958年）年）世界第一台数控机床（世界第一台数控机床（19521952年，美国）年，美国）P.2P.2 数字控制（数字控制（NC）借助数字、字符或其他符号对某一工作过程进行可编借助数字、字符或其他符号对某一工作过程进行可编程控制的自动化方法。程控制的自动化方法。 数控技术数控技术用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。 数控系统数控系统采用数字控制技术的控制系统。采用数字控制技术
5、的控制系统。 计算机数控系统（计算机数控系统（CNC）以计算机为核心的数控系统。以计算机为核心的数控系统。 数控机床数控机床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。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。 2基本概念基本概念第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 一、数控机床的产生及基本概念一、数控机床的产生及基本概念%3310N10 G92 X70 ZI0N20 G00 U-70 W-I0N30 G01 U26 C3 F100N40 W-22 R3N50 U39 W-14 CXN60 W-34N70 G00 U5 W8N80 M30P.2P.2
6、 （1 1）数控系统开放化的趋势）数控系统开放化的趋势 “ “开放开放”是数控和各种控制系统的发展趋势是数控和各种控制系统的发展趋势，它既来自，它既来自数控机床用户和制造数控机床用户和制造厂家的要求，也来自于数控厂家的要求，也来自于数控 系统系统本身追求高质量、低成本的需要本身追求高质量、低成本的需要。开放式数控开放式数控系统具有系统具有模块化、接口标准化、可替换性、可裁剪性模块化、接口标准化、可替换性、可裁剪性以以及及适于二次开发等基本特适于二次开发等基本特点点。这就克服了传统数控系统非标准、封闭式的缺点。这就克服了传统数控系统非标准、封闭式的缺点。第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床
7、的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势 1数控系统方面数控系统方面 世界主要工业大国竞相推出采用世界主要工业大国竞相推出采用PCPC作为基板的作为基板的CNCCNC系统，强调系统的开放性。系统，强调系统的开放性。以以PCPC作为基板的作为基板的CNCCNC系统系统日本日本FANUCFANUC数控数控CNCCNC系统系统P.2P.2 （2 2）数控系统小型化的趋势）数控系统小型化的趋势 随着微电子技术的发展，数控系统的集成化程度越来越高，为数控系统的小随着微电子技术的发展，数控系统的集成化程度越来越高，为数控系统的小型化奠定了基础，并向着超薄型、超小型化方向发展。型化奠定
8、了基础，并向着超薄型、超小型化方向发展。第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势 1数控系统方面数控系统方面 日本三菱公司于日本三菱公司于2020世纪世纪9090年代年代中期开发中期开发了了MELDAS50MELDAS50系列数控系列数控系统系统, ,实现了超实现了超小型化的小型化的CNCCNC装置。装置。日本三菱公司的超小型化日本三菱公司的超小型化CNCCNC日本三菱公司超小型日本三菱公司超小型CNCCNC装置装置P.3P.3 （3 3）数控系统优化）数控系统优化人机交互方式的人机交互方式的趋势趋势 在设计在设计人机交互人机交互
9、界面编辑系统软件时界面编辑系统软件时，通过优化设计，通过优化设计，耍能够让操作者在针耍能够让操作者在针对各对各种种数控设备时数控设备时，要具备利用所设计的软件能综合控制数控设备的能力要具备利用所设计的软件能综合控制数控设备的能力。这样。这样一方面可以简单方便实用一方面可以简单方便实用，另一方面另一方面又可以在线方便维修维护保养又可以在线方便维修维护保养，并且可以使并且可以使界面编辑软件的人机交互界面有很好的使用性能界面编辑软件的人机交互界面有很好的使用性能。第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势 1数控系统方面数控系统方面 西班
10、牙西班牙FAGORFAGOR公司生产的公司生产的80508050系列，采用交互系列，采用交互式编程指导系统，可能用简要的表格编辑程序、利式编程指导系统，可能用简要的表格编辑程序、利用蓝图建立程序。用蓝图建立程序。西班牙西班牙FAGORFAGOR公司交互式编程系统公司交互式编程系统西班牙西班牙FAGOR8050FAGOR8050系列系列P.3P.3 （4 4）数）数控系统产品配套性的提高控系统产品配套性的提高 数控机床通用配套产品是构成数控机床三大组成部分的所谓数控机床通用配套产品是构成数控机床三大组成部分的所谓“相关配套件产相关配套件产品品”不可或缺的类别之一不可或缺的类别之一。 此类产品包括
11、此类产品包括：主轴部件、滚动部件、防护装置、导轨部件、润滑装置、：主轴部件、滚动部件、防护装置、导轨部件、润滑装置、照照明装具存储箱柜和其他配套件等共八类明装具存储箱柜和其他配套件等共八类 。对。对相应提高数控机床的附加值以及市相应提高数控机床的附加值以及市场的竞争力，有着难以估量场的竞争力，有着难以估量的的作用。作用。 第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势 日本日本FANUCFANUC公司开发了经济型公司开发了经济型CNC CNC 0-MD0-MD、 0-TD 0-TD等装置，同时开发出与之等装置，同时开发出与之相适应的经济
12、型交流伺服电动机及控相适应的经济型交流伺服电动机及控制系统。制系统。日本日本FANUCFANUC公司公司0-MD0-MD经济型经济型CNCCNC日本日本FANUCFANUC公司公司0-MD0-MD经济型经济型CNCCNC 1数控系统方面数控系统方面P.4P.4 （5 5）数控系统的智能化趋势）数控系统的智能化趋势 在数控技术领域，在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自：自适应控制、适应控制、模糊模糊 控制控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。 例如在数控系统中配
13、备编程专家系统例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统故障诊断专家系统、参数自动设定和参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统刀具自动管理及补偿等自适应调节系统。 第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势 1数控系统方面数控系统方面 19871987年年FANUCFANUC公司推出新的公司推出新的FS 15FS 15系列多微系列多微处理器控制数控系统，处理器控制数控系统， 称之为称之为A I-CNCA I-CNC系统系统( (人人工智能数控系统工智能数控系统) ) 。它适用于大型机床、复合。它适用于大型机床、复合
14、机床的多轴控制和多系统控制。机床的多轴控制和多系统控制。日本日本FANUCFANUC公司公司FS15 CNCFS15 CNC系列系列P.4P.4聚合物混凝土在机床中的应用聚合物混凝土在机床中的应用 随着高速随着高速加工技术发展进程的加快，对加工技术发展进程的加快，对于于结构轻量化结构轻量化的需求也在不断的提升。机床的需求也在不断的提升。机床结构在设计的结构在设计的过程过程中，设计的主要方向就是中，设计的主要方向就是要对移动部件进行有效的减重处理，同时也要对移动部件进行有效的减重处理，同时也对部件的刚性进行对部件的刚性进行增强，这就需要增强，这就需要对机床结对机床结构构件进行件进行全面的轻量化创
15、新全面的轻量化创新设计。设计。第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势 2制造材料的发展制造材料的发展 聚合物混凝土聚合物混凝土具有具有高阻尼、中刚度和低高阻尼、中刚度和低的成本的的成本的材料材料特性，适于作重大机床床身辅特性，适于作重大机床床身辅助材料助材料。P.4P.4 (1)(1)新新结构结构第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势 3机床结构的发展机床结构的发展卧式加工中心箱中箱结构卧式加工中心箱中箱结构P.6P.6可倾台上台结构可倾台上台结构 箱箱中箱中箱结
16、构结构 为了为了提高刚度和减轻重量，采用框架式箱形结构，将一个框提高刚度和减轻重量，采用框架式箱形结构，将一个框架式箱架式箱形移动形移动部件嵌入另一个框架箱部件嵌入另一个框架箱中。中。 台上台结构台上台结构 如如立式加工中心，为了扩充其工艺功能，常使用双重回转工立式加工中心，为了扩充其工艺功能，常使用双重回转工作台，作台，即在即在一个回转工作台上加装另一个一个回转工作台上加装另一个( (或多个或多个) )回转回转工作台。工作台。 主轴摆头主轴摆头 在在卧式加工中心中，为了扩充其工艺功能卧式加工中心中，为了扩充其工艺功能，常，常使用双重主轴摆使用双重主轴摆头。头。 重心驱动重心驱动 对于对于龙门
17、式机床，横梁和龙门架用两根龙门式机床，横梁和龙门架用两根滚珠丝杠滚珠丝杠驱动，形成虚拟驱动，形成虚拟重心驱动重心驱动。双。双轴重心轴重心驱动驱动，消除了启动和定位时由单轴偏置驱动产生的振动，因，消除了启动和定位时由单轴偏置驱动产生的振动，因而而提高了提高了精度精度。第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势 3机床结构的发展机床结构的发展 (1)(1)新结构新结构主轴摆头结构主轴摆头结构（动画）（动画）重心驱动重心驱动（动画）（动画） P.6P.6 螺母旋转的滚珠丝杠螺母旋转的滚珠丝杠 大直径、长丝杠滚球丝杠副在机床中实现工作台的移
18、大直径、长丝杠滚球丝杠副在机床中实现工作台的移动。动。 第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势P.6P.6滚珠丝杠滚珠丝杠八角型滑沈八角型滑沈 3机床结构的发展机床结构的发展 (1)(1)新结构新结构 八角型滑枕八角型滑枕 八八角型滑角型滑枕具有双枕具有双V V形导向面，导向性能好，各向热变形均匀，形导向面，导向性能好，各向热变形均匀，刚性好的特点刚性好的特点。 (2)(2)新新结构的应用结构的应用 并联数控机床并联数控机床 并联机床是并联机床是并联机器人技术并联机器人技术和和现代现代数控机床技术结合的产物数控机床技术结合的产物
19、，它，它能够提供机能够提供机器人的灵活器人的灵活与柔性与柔性，又具有机床的刚度和精度，又具有机床的刚度和精度，是集多种功能于一体是集多种功能于一体的新型的新型机电设备。机电设备。 第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势 3机床结构的发展机床结构的发展P.7P.7并联机床并联机床 倒立机床倒立机床 倒立式倒立式机机床的主轴倒立，采用主轴床的主轴倒立，采用主轴上下料作为上下料作为Z向拖板的组成向拖板的组成部分进行工件取放的操作部分进行工件取放的操作。这样。这样可确保倒立可确保倒立式机床式机床在加工经常变化的批量尺寸及在加工经常变化的
20、批量尺寸及零件改型时具有极高的灵活性，既可以自动化生产又无需机械手零件改型时具有极高的灵活性，既可以自动化生产又无需机械手。第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势 3机床结构的发展机床结构的发展 (2)(2)新结构的应用新结构的应用P.9P.9 没有没有X X轴的加工中心轴的加工中心 通过极坐标和笛卡尔直角坐标的转换来实现通过极坐标和笛卡尔直角坐标的转换来实现X X轴运动轴运动。主轴由电动机驱动，主轴机构绕主轴由电动机驱动，主轴机构绕Z轴作整体的轴作整体的C轴回转运动，同时又迅速做轴回转运动，同时又迅速做Y轴升轴升降运动，这两种
21、运动的合成，就完成了降运动，这两种运动的合成，就完成了X轴的运动。轴的运动。没有没有X X轴的加工中心轴的加工中心EMAGEMAG公司的倒立加工中心公司的倒立加工中心VL5VL5倒立数控车床倒立数控车床 立柱倾斜或主轴倾斜立柱倾斜或主轴倾斜 在在X X轴行程不长而轴行程不长而Z Z、Y Y轴动作频繁时（如叶片加工），轴动作频繁时（如叶片加工），采用主轴（或立柱）倾斜，更便于切至凹槽，还便于排屑采用主轴（或立柱）倾斜，更便于切至凹槽，还便于排屑。第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势 3机床结构的发展机床结构的发展 (2)(2)新
22、结构的应用新结构的应用 P.10P.10四立柱龙门加工中心四立柱龙门加工中心立柱倾斜的加工中心立柱倾斜的加工中心主轴倾斜的加工中心主轴倾斜的加工中心 四立柱龙门加工中心四立柱龙门加工中心 新日本工机开发的龙门加工中心采用四根立柱，大新日本工机开发的龙门加工中心采用四根立柱，大大提高了铣削的刚性，提高了加工精度大提高了铣削的刚性，提高了加工精度。 特殊机床特殊机床 为特殊用途而开发的数控机床为特殊用途而开发的数控机床。如轨道铣磨机床等。如轨道铣磨机床等。第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势 3机床结构的发展机床结构的发展 (2)
23、(2)新结构的应用新结构的应用 P.11P.11 未来机床未来机床 未来数控机床的发展趋势是：具有高速、高效、高精度、通信、未来数控机床的发展趋势是：具有高速、高效、高精度、通信、环保功能，主轴转速可达环保功能，主轴转速可达100000100000，加速度可达，加速度可达8 8，切削速度可达，切削速度可达680680，且可同步换，且可同步换刀和进行干切削，并集车、铣、磨、激光加工、测量于一体的超级机床刀和进行干切削，并集车、铣、磨、激光加工、测量于一体的超级机床。轨道铣磨机床轨道铣磨机床未来数控机床未来数控机床第二节第二节 数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理 一、数控机床的组成一
24、、数控机床的组成 数控机床的组成数控机床的组成 数控机床主要由计算机数控系统和机床本体组成。数控机床主要由计算机数控系统和机床本体组成。数控机床的组成结构图数控机床的组成结构图P.12P.12 1输入输入/输出装置输出装置 数控机床在进行加工前，必须接收由操作人员输入零件加工程序，然后机数控机床在进行加工前，必须接收由操作人员输入零件加工程序，然后机床根据输入的程序进行加工控制，从而加工出所需的零件。床根据输入的程序进行加工控制，从而加工出所需的零件。输入输入/输出装置输出装置来完来完成零件加工程序或系统参数的输入或输出。成零件加工程序或系统参数的输入或输出。 输入装置输入装置 将各种加工信息
25、传递于计将各种加工信息传递于计算机外部设备，现算机外部设备，现发展发展成串行键盘、通成串行键盘、通信卡、网卡、移动硬盘、信卡、网卡、移动硬盘、CF卡、卡、U盘作为输入装置，极大方便了盘作为输入装置，极大方便了信息输入工作信息输入工作。现通用现通用DNC网络通讯串行网络通讯串行通信的方式输入。通信的方式输入。 输出输出装置装置 指输出内部工作参数指输出内部工作参数（含机床正常、含机床正常、理想工作状态下的原始参数理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工录保存，待工作一段埋单后，再将输出不
26、能不原始资料作一段埋单后，再将输出不能不原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是作比较、对照，可帮助判断机床工作是否否维持正常。维持正常。第二节第二节 数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理 一、数控机床的组成一、数控机床的组成P.12P.12a）磁盘）磁盘 b）磁盘驱动器）磁盘驱动器 c）串行通信卡）串行通信卡 d）网卡）网卡 e）移动硬盘）移动硬盘 f）U盘盘 g ）CF卡卡 1输入输入/输出装置输出装置常用控制介质及输入输出装置常用控制介质及输入输出装置 第二节第二节 数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理 一、数控机床的组成一、数控机床的组成P.12P.12（1）
27、显示装置显示装置 2操作装置操作装置 操作装置是操作人员与数控机床（系统）进行交互的工具，主要由显示装操作装置是操作人员与数控机床（系统）进行交互的工具，主要由显示装置、置、NC键盘、机床控制面板（键盘、机床控制面板（MCP）、状态灯、手持单元等组成。）、状态灯、手持单元等组成。第二节第二节 数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理 一、数控机床的组成一、数控机床的组成FANUC数控机床操作装置数控机床操作装置（2）NC键盘键盘（3）机床控制面板机床控制面板MCP（4）手持单元手持单元手特单元手特单元P.13P.13 计算机数控计算机数控（CNC）装置是计算机数控系统的核心。）装置是计
28、算机数控系统的核心。 主要作用：主要作用：根据输入的零件程序和操作指令进行相应的处理然后输出根据输入的零件程序和操作指令进行相应的处理然后输出控制命令到相应的执行部件，控制其动作，加工出需要的零件。控制命令到相应的执行部件，控制其动作，加工出需要的零件。计算机数控装置计算机数控装置 3计算机数控装置（计算机数控装置（CNC装置或装置或CNC单元）单元）第二节第二节 数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理 一、数控机床的组成一、数控机床的组成P.15P.15数控系统数控系统及相关产品及相关产品(1) FANUC数控系统数控系统1) 高可靠性的高可靠性的Power Mate0系列系列2)
29、普及型普及型CNC0D系列系列action : .3) 全功能型的全功能型的0C系列系列: 4) 高性价比的高性价比的0i系列系列c5) 具有网络功能的超小型、具有网络功能的超小型、 超薄超薄型型CNC16i/ 18i/ 21i 系列系列(2) SIEMENS数控系统数控系统: 1) SIEMENS802S/ C系列系列2) SIEMENS802D系列系列3) SIEMENS810D系列系列4) SIEMENS840D系列系列(3) FAGOR数控系统数控系统1) CNC8070系列系列action : 2) 8055系列数控系统系列数控系统3) 8040/8055i标准系列标准系列4) 80
30、40/8055i/ 8055TCO/ MCO系列系列5) 8040/8055i/ 8055TC/ MC系系列列6) 8025/8035系列系列(4) MITSUBISHI数控装置数控装置1) MELDAS50系列系列2) MELDAS64系列系列(5) 华中数控系统华中数控系统1) “华中华中型型” 数控系统数控系统2) 华中华中2000型高性能数控型高性能数控系统系统 : .3) 华中华中“世纪星世纪星” 系列数控系列数控系统系统 看一看：身边常用的数控机床采用的数控系统有哪几种看一看：身边常用的数控机床采用的数控系统有哪几种? 3计算机数控装置（计算机数控装置（CNC装置或装置或CNC单元
31、）单元）第二节第二节 数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理 一、数控机床的组成一、数控机床的组成P.15P.15 伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动和执行两大部分组成。伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动和执行两大部分组成。 数控机床的伺服系统是以机械位数控机床的伺服系统是以机械位置置控制控制为为对象的自动控制系统，对象的自动控制系统，也可称也可称位置随动系统，位置随动系统，简称为伺服系统。简称为伺服系统。 4伺服机构伺服机构a)伺服电动机伺服电动机 b)驱动装置驱动装置 伺服机构伺服机构 伺服系统接受伺服系统接受CNC插补器生成插补器生成进进给给脉冲或脉冲或位移量指令，经变换和
32、功率放大位移量指令，经变换和功率放大驱动机械运动。驱动机械运动。伺服机构伺服机构（动画）（动画）P.15P.15 5检测装置检测装置 检测装置是依靠指令值和检测装置的反馈值比较后发出控制指令，控制伺检测装置是依靠指令值和检测装置的反馈值比较后发出控制指令，控制伺服系统和传动装置驱动机床的运动部件，实现数控机床各种加工过程，保证具服系统和传动装置驱动机床的运动部件，实现数控机床各种加工过程，保证具有较高的加工精度。有较高的加工精度。 数控检测装置的主要作用：检测运动部件的位移和速度，反馈检测信号。数控检测装置的主要作用：检测运动部件的位移和速度，反馈检测信号。 检测装置检测装置的的工作原理图如下
33、：工作原理图如下：实际位置实际位置速度参数速度参数测量元件测量元件电信号电信号转换转换反馈反馈CNC装置装置指令指令纠正误差纠正误差检测装置检测装置工作原理工作原理P.15P.15 5检测装置检测装置 检测装置检测装置应用范围：应用范围： 开环数控机床的控制精度取决于步进电动机和丝杠的精度，闭环数控机床的开环数控机床的控制精度取决于步进电动机和丝杠的精度，闭环数控机床的精度取决于检测装置的精度。精度取决于检测装置的精度。a) 光栅光栅检测装置检测装置P.15P.15 开环开环 系统无检测装置。系统无检测装置。 半闭环半闭环 控制的数控机床：旋转变压器、编码器，安装在电机或丝杠上，控制的数控机床
34、：旋转变压器、编码器，安装在电机或丝杠上，测量了电机或丝杠的角位移，也就间接地测量了工作台的直线位移。测量了电机或丝杠的角位移，也就间接地测量了工作台的直线位移。 闭环闭环 控制系统的数控机床：感应同步器、光栅、磁栅等测量装置，安装控制系统的数控机床：感应同步器、光栅、磁栅等测量装置，安装在工作台和导轨上，直接测量工作在工作台和导轨上，直接测量工作台的直线位移。台的直线位移。 b) 光电编码器光电编码器 6可编程控制器可编程控制器 可编程控制器可编程控制器（Programmable Logic Controller，缩写，缩写PLC）是一种）是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置。以微处理
35、器为基础的通用型自动控制装置。 用于数控机床的用于数控机床的PLC一般分为两类：一般分为两类：内装型内装型（集成于（集成于CNC）PLC和和独立型独立型PLC。 可编程控制器（可编程控制器（PLC）P.16P.16 PLC的功能的功能: 6可编程控制器可编程控制器 （1）接受接受CNC装置的控制代码装置的控制代码M（辅助功能）、（辅助功能）、 S （主轴功能）、（主轴功能）、 T （刀（刀具功能）等顺序动作信息具功能）等顺序动作信息,对其进行译码，转换成对应的控制信号对其进行译码，转换成对应的控制信号，一方面，控一方面，控制主轴单元实现主轴转速控制制主轴单元实现主轴转速控制；另一方面另一方面，
36、它控制辅助装置完成机床相应的开关它控制辅助装置完成机床相应的开关动作。动作。 （2）接受机床控制面板和机床侧的输入接受机床控制面板和机床侧的输入/ 输出信号输出信号，一部分信号直接控制机一部分信号直接控制机床的动作床的动作，另一部分信号送往另一部分信号送往CNC装置装置，经其处理后经其处理后，输出指令控制输出指令控制CNC系统系统的工作状态和机床的动作。的工作状态和机床的动作。数控装置、可编程控制器、机床之间的关系图数控装置、可编程控制器、机床之间的关系图P.16P.16数控机床的本体结构数控机床的本体结构 机床本体机床本体是数控机床的主体，是数控系统的被控对象，是实现制造加工的是数控机床的主
37、体，是数控系统的被控对象，是实现制造加工的执行部件。执行部件。 是完成各种切削加工的机械结构，来自于数控装置的各种运动和动是完成各种切削加工的机械结构，来自于数控装置的各种运动和动作指令，都必须由机床本体转换成真实的、准确的机械运动和动作，才能实现数作指令，都必须由机床本体转换成真实的、准确的机械运动和动作，才能实现数控机床的功能，并保证数控机床的性能要求。控机床的功能，并保证数控机床的性能要求。机床本体机床本体主运动部件主运动部件进给运动部件进给运动部件支撑件支撑件特殊装置特殊装置辅助装置辅助装置 7机床本体机床本体P.16P.16 8数控机床组成举例数控机床组成举例 （1）数控车床的组成）
38、数控车床的组成 典型数控车床的机械结构典型数控车床的机械结构P.17P.17 车削中心车削中心 带有刀库、动力刀具、带有刀库、动力刀具、C轴控制的数控车床。轴控制的数控车床。 8数控机床组成举例数控机床组成举例 （1）数控车床的组成）数控车床的组成 车削中心车削中心P.17P.17 8数控机床组成举例数控机床组成举例 （1）数控车床的组成）数控车床的组成 典型数控车床的机械结构典型数控车床的机械结构P.17P.17 8数控机床组成举例数控机床组成举例 （2）数控铣床）数控铣床/加工中心加工中心的组成的组成 数控铣床数控铣床 主运动是刀具旋转，进给运动主运动是刀具旋转，进给运动是工件移动的数控机
39、床。是工件移动的数控机床。 数控铣床数控铣床X轴轴是工作台的纵向进价进去，是工作台的纵向进价进去，Y轴轴是工作台的横向进给运动，是工作台的横向进给运动，Z轴轴是主轴旋是主轴旋转主运动和升降的进给运动。转主运动和升降的进给运动。数控铣床数控铣床数控坐标系数控坐标系（动画）（动画）P.17P.17 8数控机床组成举例数控机床组成举例 （2）数控铣床数控铣床/加工中心的组成加工中心的组成 加工中心加工中心 最先是在镗最先是在镗铣类机床上发展起来的，所铣类机床上发展起来的，所以称为镗铣类加工中心，简以称为镗铣类加工中心，简称加工中心。称加工中心。 加工中心也是带有刀库、加工中心也是带有刀库、动力刀具、
40、动力刀具、C轴控制的数控轴控制的数控铣床。铣床。P.17P.17它由它由床身、床身、 立柱和工作台立柱和工作台等大件组成等大件组成，是加是加工中心的基础构件工中心的基础构件基础部件基础部件主轴组件主轴组件计算机数计算机数控装置控装置它由它由主轴箱、主轴箱、 主轴电动机、主轴电动机、 主轴和主轴轴主轴和主轴轴承承等零件组成。等零件组成。 是切削加工的功率输出部件。是切削加工的功率输出部件。 其结构优劣对加工中心的性能有很大影响。其结构优劣对加工中心的性能有很大影响。单台加工中心的数控装置由单台加工中心的数控装置由CNC装置、装置、 可可编程控制器、编程控制器、 伺服驱动装置以及电动机伺服驱动装置
41、以及电动机等组等组成。成。 8数控机床组成举例数控机床组成举例 （2）数控铣床数控铣床/加工中心加工中心的组成的组成P.17P.17自动换刀装置自动换刀装置 它由它由刀库、刀库、 机械手和驱动机构机械手和驱动机构等部件组成。等部件组成。 8数控机床组成举例数控机床组成举例 （2）数控铣床数控铣床/加工中心加工中心的组成的组成加工中心刀库加工中心刀库换刀装置换刀装置 刀库是存放加工过程所使用的全部刀刀库是存放加工过程所使用的全部刀具的装置。具的装置。 刀库有盘式、刀库有盘式、 鼓式和链式等多鼓式和链式等多种形式。种形式。 当需要换刀时当需要换刀时， 根据数控系统的根据数控系统的指令指令，由机械手
42、由机械手(或通过别的方式或通过别的方式) 将刀具从将刀具从刀库中取出并装入主轴中。刀库中取出并装入主轴中。P.17P.17自动托盘更换系统自动托盘更换系统辅助系统辅助系统 包括冷却、包括冷却、 润滑、润滑、 排屑、排屑、 防护、防护、 液压和随机检测系统等液压和随机检测系统等部分。部分。自动托盘更换自动托盘更换 自动托盘更换系统的作用是什么自动托盘更换系统的作用是什么? 8数控机床组成举例数控机床组成举例 （2）数控铣床数控铣床/加工中心加工中心的组成的组成 有的加工中心为进一步缩短非切削时间配有两个自动交换工件托盘：当完有的加工中心为进一步缩短非切削时间配有两个自动交换工件托盘：当完成一个托
43、盘上的工件加工后，便自动交换托盘，进行新零件的加工这样可减少成一个托盘上的工件加工后，便自动交换托盘，进行新零件的加工这样可减少辅助时间，提高加工效率。辅助时间，提高加工效率。P.17P.17第二节第二节 数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理 二、数控机床的工作原理二、数控机床的工作原理数控机床的工作原理数控机床的工作原理 数控机床的数控机床的主要任务主要任务是根据输入的零件程序是根据输入的零件程序和操作指令，进行相应的处理，控制机床各运动和操作指令，进行相应的处理，控制机床各运动部件协调部件协调 动作，完成零件加工过程。其动作，完成零件加工过程。其工作原理工作原理如图。如图。P.
44、19P.19P.19P.19第二节第二节 数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理 二、数控机床的工作原理二、数控机床的工作原理CNC系统对零件程序的处理流程：系统对零件程序的处理流程： 根据根据零件图制定工艺方案，采用手工或计算机进行零件程序的编制，经相零件图制定工艺方案，采用手工或计算机进行零件程序的编制，经相应的输人装置把零件程序输入至应的输人装置把零件程序输入至CNC装置。装置。 CNC装置根据输人的零件程序和操作指令，装置根据输人的零件程序和操作指令， 进行相应的处理，进行相应的处理， 输出位置控输出位置控制指令到进给伺服驱动系统以实现刀具和工件的相对移动；输出速度控制指令到
45、制指令到进给伺服驱动系统以实现刀具和工件的相对移动；输出速度控制指令到伺服驱动系统以实现切削运动，伺服驱动系统以实现切削运动， 输出指令到输出指令到PLC以实现顺序动作的控制，以实现顺序动作的控制， 从而从而加工出符合图样要求的零件。加工出符合图样要求的零件。CNC系统对零件程序的处理流程如图系统对零件程序的处理流程如图1一一35所示。所示。 数控机床工作原理数控机床工作原理加工精度高加工精度高 加工质量稳定加工质量稳定 自动化程度高自动化程度高适合加工复杂适合加工复杂 形面的零件形面的零件 加工生产率高加工生产率高一机多用一机多用有利于生产管有利于生产管理的现代化理的现代化价格较贵价格较贵P
46、.19P.19第二节第二节 数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理 三、数控机床的特点三、数控机床的特点 数控机床的特点数控机床的特点调试和维修较复杂调试和维修较复杂普通机床普通机床数控机床数控机床P.21P.21第三节第三节 数控机床的分类数控机床的分类 数控机床是一个庞大的家族，品种繁多。大多数普通机床都有其对应的数控数控机床是一个庞大的家族，品种繁多。大多数普通机床都有其对应的数控化机床。化机床。 数控机床通常按照数控机床通常按照工艺用途工艺用途、可控制联动坐标轴可控制联动坐标轴、控制方式控制方式、加工路线加工路线等方等方面进行分类。面进行分类。卧式五轴联动加工中心卧式五轴联动
47、加工中心中走丝数控线切割中走丝数控线切割立式数控铣床立式数控铣床 卧式数控车床卧式数控车床 数控车床和数控铣床数控车床和数控铣床立式数控车床立式数控车床 1金属切削类数控机床金属切削类数控机床 （1）一般数控机床一般数控机床 最普通的数控机床有钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿轮加工机床。最普通的数控机床有钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿轮加工机床。 P.21P.21第三节第三节 数控机床的分类数控机床的分类 一、按工艺用途分类一、按工艺用途分类卧式数控铣镗床卧式数控铣镗床 柔性加工单元柔性加工单元 由数控机床、由数控机床、机器人等构成，实现工件搬运、机器人等构成，实现工件搬运、装卸的自动化加工
48、调整准备的自装卸的自动化加工调整准备的自动化。动化。 1金属切削类数控机床金属切削类数控机床 （1）一般数控机床一般数控机床P.21P.21第三节第三节 数控机床的分类数控机床的分类 一、按工艺用途分类一、按工艺用途分类柔性加工单元柔性加工单元 加工中心加工中心 这类数控机床是在数控机床上带有刀库和自动换刀装置。这类这类数控机床是在数控机床上带有刀库和自动换刀装置。这类数控机床的出现打破了一台机床只能进行单工序加工的传统概念，实行一次安装数控机床的出现打破了一台机床只能进行单工序加工的传统概念，实行一次安装定位，完成多工序加工方式。定位，完成多工序加工方式。 1金属切削类数控机床金属切削类数控
49、机床 （2）加工中心）加工中心P.24P.24第三节第三节 数控机床的分类数控机床的分类 一、按工艺用途分类一、按工艺用途分类卧式加工中心卧式加工中心立式加工中心立式加工中心 1）按加工范围分类可分为车削加工中心、钻削加工中心、镗铣加工中心、按加工范围分类可分为车削加工中心、钻削加工中心、镗铣加工中心、磨削加工中心、电火花加工中心等。一般镗铣类加工中心简称加工中心。其余种磨削加工中心、电火花加工中心等。一般镗铣类加工中心简称加工中心。其余种类加工中心要有前面的机床名称。类加工中心要有前面的机床名称。 1金属切削类数控机床金属切削类数控机床 （2）加工中心）加工中心 加工中心有较多的种类，通常按
50、以下几种方式分类：加工中心有较多的种类，通常按以下几种方式分类：P.25P.25第三节第三节 数控机床的分类数控机床的分类 一、按工艺用途分类一、按工艺用途分类车削加工中心车削加工中心钻削加工中心钻削加工中心磨削加工中心磨削加工中心车铣加工中心车铣加工中心车铣加工中心车铣加工中心车铣磨插加工中心车铣磨插加工中心铣磨加工中心铣磨加工中心激光堆焊与高速铣削机床激光堆焊与高速铣削机床 2）按机床结构分类可分为立式加工中心、卧式加工中心按机床结构分类可分为立式加工中心、卧式加工中心(图图138)、五面、五面加工中心和并联加工中心（虚拟加工中心）。加工中心和并联加工中心（虚拟加工中心）。 3）按数控系统
