1、数控技术与AutoCAD应用第一章第二章第三章第四章第八章第十一章第一章第一节机床数字控制的基本概念第二节数控机床的特点及基本组成一、数控机床与普通机床的主要区别第三节数控机床的加工原理一、数控程序编制二、输入装置与输入通道三、数控装置四、机床辅助控制装置六、数控机床的机械部件第四节典型数控系统(*)一、数控系统的基本组成二、FAUNC系统三、SIEMENS系统第一章四、国内数控系统第五节数控机床的加工特点与发展趋势一、数控机床加工特点第一节机床数字控制的基本概念1)可用不同的字长表示不同精度的信息，信息表达准确。2)可进行逻辑运算和算数运算，也可进行复杂的信息处理。3)可用软件来改变信息处理
2、的方式和过程，具有柔性化。一、数控机床与普通机床的主要区别图1-1控制机床切削运动的方法a)普通机床b)数控机床二、数控机床的基本组成第二节数控机床的特点及基本组成一、数控机床与普通机床的主要区别图1-2数控机床示意图a)外部设备b)数控装置c)驱动装置d)主机及辅助装置(1)外部设备所谓外部设备，一、数控机床与普通机床的主要区别是指用来实现和机床数控装置进行数据交换的仪器和设备。(2)数控装置数控装置是数控机床的核心，主要包括硬件(各种印制电路板，如中央数据处理器、存储器、接口板、显示卡、显示器、键盘、电源等)及软件(如操作系统、插补软件、补偿软件、机床控制软件、图形处理软件等)两大部分。(
3、3)驱动装置驱动装置是数控机床的执行机构，一般包括进给驱动单元、进给电动机与主轴驱动单元、主轴电动机两大部分。(4)主机与辅助装置1)传动系统结构简单、传动链短。2)采用高性能的进给和主轴系统，机械结构有较高的动态刚度和较小的阻尼，并具有耐磨性好，热变形小的特点。一、数控机床与普通机床的主要区别3)采用高效传动部件，如滚珠丝杠副、直线滚动导轨等，具有快速跟随特性，确保机床的运动精度。第三节数控机床的加工原理图1-3数控机床工作过程一、数控程序编制图1-4数控程序编制的内容和步骤二、输入装置与输入通道1)大部分的数控机床都可以通过操作面板上的键盘直接将加工程序输入到数控装置中，这种方式通常称为M
4、DI方式，即手动数据输入方式。2)具有检测环节的数控系统，可将位置或速度等被测参数经过一系列转换由物理量转化为计算机能识别的数字脉冲信号，输入数控装置，这个检测及转换过程通常被称为数控系统的输入通道。四、机床辅助控制装置五、伺服驱动与位置检测装置(*)一、数控系统的基本组成图1-5数控系统的基本组成第四节典型数控系统(*)二、FAUNC系统(1)FANUC数控装置及其产品系列日本FANUC公司是专门生产数控装置及工业机器人的厂家，FANUC公司的数控装置有F0(即FANUC0)、F6、F10、F11、F12、F15、F16、F18等系列，每个系列的数控装置可提供多种可选择的功能，适合于多种机床
5、使用。(2)FANUC数控装置典型产品系列的适用范围(见表1-1)。二、FAUNC系统表1-1FANUC数控装置典型产品系列的适用范围数控系统系列数控装置适 用 范 围二、FAUNC系统表1-1FANUC数控装置典型产品系列的适用范围F0F0MAF0MBF0MEAF0MC加工中心、镗床、铣床F0MFF0TAF0TBF0TEAF0TC车床F0TOF0TFF0TTAF0TTBF0TTC主轴双刀架或两个主轴双刀架的四轴车床F0GAF0GB磨床F0PB回转头压力机二、FAUNC系统表1-1FANUC数控装置典型产品系列的适用范围F10F11F12M型加工中心、镗床、铣床T型车床TT型双刀架车床F16/
6、F18F160/F180柔性加工单元（FMC）柔性制造系统（FMS）二、FAUNC系统(3)FANUC 0系列数控装置的基本特点FANUC 0系列数控装置是一种采用高速32位微处理器的高性能CNC，使用广泛，大量用于数控车床及数控铣床。1)本系统是一种小型高精度、高性能的软件固定型CNC。2)为了便于系统的维修，其内部具备多种自诊断功能：微处理器不断地监视系统内部的工作状态，并能分类显示CNC内部状态。一旦发生故障，报警指示灯立即发亮，并使CNC停止工作。同时在CRT上可分类显示出故障详细内容。在CRT显示器上，可显示出从CNC输出或向CNC输入的接通、关断信号。通过MDI(手动数据输入)可以
7、以(位)为单位接通、关断从CNC输出的接通、关断信号。二、FAUNC系统3)可用CRT显示检查数控系统的快速进给速度、加/减速时间常数等各种参数设定值。4)由于采用了高速微处理器的数字式交流伺服系统，无漂移影响，因此实现了高速、高精度的控制。5)在F0系列中有一种专为转塔冲床开发的高性能CNC，其规格是F0-PC，具有下述特点：电子器件采用表面安装的LSI及超薄型显示单元。高性能的数字伺服系统。利用M、S、T和B代码直接加工指令，缩短了加工循环时间，提高了加工效率。超级控制功能。除了F0-C系列的标准功能外，还增加了冲压功能、晶格点阵功能、多段数据加工功能、C轴控制功能等。二、FAUNC系统(
8、4)FANUC 0i系列数控装置的基本特点FANUC 0i系统与FANUC16/18等系列的结构相似，均为模块化结构，FANUC 0i的主CPU板上除了主CPU及外围电路之外，还集成了FROM和SRAM模块、PMC控制模块、存储器和主轴模块、伺服模块等，其集成度比FANUC 0系统(FANUC 0系统为大板结构)的集成度更高，因此FANUC 0i控制单元的体积更小。1)显示器。2)进给伺服。3)主轴电动机控制。4)机床强电的I/O接口。5)网络接口。6)数据输入/输出口。三、SIEMENS系统图1-6SIEMENS数控系统产品结构1.SIEMENS数控系统典型系列产品的适用范围三、SIEMEN
9、S系统(1)SIN810系列按功能可分为810T、810G、810N；按型号可分为、810、810型。(2)SIN3型(3T、3TT、3M、3N型)SIN3型是标准16位微处理机系统，CPU为8086，可控制4轴，联动3轴。(3)SIN8型SIN8型数控装置是用于柔性制造的控制系统，它采用多微处理器，CPU均为8086。(4)SIN850、880型850、880型的主CPU为80386，内置PLC输入、输出点数为1024，有256个定时器和128个计数器。(5)SIN840C、840D、840U型SIN840C型数控装置是32位微处理机系统，具有计算机辅助设计(CAD)功能，能控制多轴，可5轴
10、联动。三、SIEMENS系统(6)802系列(802S、802C、802D)802S/C可控制3个进给轴和1个主轴，802S适于步进电动机驱动，802C适于伺服电动机驱动，具有数字I/O接口。2.SINUMERIK 840D的基本构成(1)数控及驱动单元1)数控单元。2)数字驱动。(2)人机界面人机界面负责NC数据的输入和显示，完成数控系统和操作者之间的交互，它由MMC和操作面板OP组成。(3)PLC模块SINUMERIK 840D系统的PLC部分使用的是SIMATIC S7-300的软件及模块，在同一条导轨上从左到右依次为电源模块、接口模块和信号模块。四、国内数控系统1.国内数控系统的发展2
11、.华中数控装置的系列产品及其系统的特点(1)应用范围广采用国际标准G代码编程，与各种流行的CAD/CAM自动编程系统兼容，结构牢靠，造型美观，体积小巧，具有极高的性价比。(2)系统结构先进系统采用先进的开放式体系结构，内置嵌入式工业PC，配置了7.5或9.4真彩TFT液晶显示器，集成了进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口，支持硬盘、电子盘等程序存储方式，具有DNC、以太网等程序交换功能。(3)操作简便采用7.7(HNC-22T为10.4)彩色液晶显示器(分辨率为640480)，全汉字操作界面，具有故障诊断与报警、加工轨迹图形显示和仿真等功能，操作简便，易于掌握和使用。四、国内数
12、控系统(4)功能全兼容性强采用国际标准G代码编程，与各种流行的CAD/CAM自动编程系统兼容，具有直线插补、圆弧插补、螺纹切削、刀具补偿、宏程序、恒线速切削等功能以及反向间隙和单、双向螺距误差补偿功能。(5)伺服单元配置灵活、接口有扩展功能可选配各种类型的脉冲式(HSV16系列全数字交流伺服驱动单元)、模拟式交流伺服驱动单元或步进电动机驱动单元以及HSV-11系列串行接口伺服驱动单元。(6)联动轴数适用范围广最大联动轴数为4轴，主要适用于各种车床、铣床、加工中心等的控制。3.开通数控系统的产品系列及其适用范围和性能特点四、国内数控系统表1-2开通数控系统的种类、应用和性能特点MTC系列基本性能
13、：1）可以配置脉冲编码器作为位置反馈装置构成半闭环系统，也可以配置直线光栅尺作为位置反馈装置构成全闭环系统2）与机床接口可配置各种普通PLC控制器装置3）采用菜单式人机对话操作方式，操作面板具备部分机床常规操作键，如进给率调节开关、手动轴向按键、主轴转速调节按键、各种辅助功能手动操作等4）交流驱动装置（AC2000系列）采用模块化结构，各种伺服模块与相应的电动机参数匹配，有一轴、三轴、四轴多种规格系 列类 型应用四、国内数控系统表1-2开通数控系统的种类、应用和性能特点MTCMTCT主要控制两轴车床、小型车削中心、钻床等加工机械MTCM主要控制铣床、加工中心及其他要求四轴控制、三轴联动的机床M
14、TCB主要控制通用板料折弯机等加工机械MTCC主要控制火焰切割机、等离子切割机等加工机械KT系列基本性能：1）系统性能的基础是MTC系列，经过局部修改和设计、开发2）属于经济型数控系统，由数控系统和TK300系列步进电动机驱动装置组成3）控制对象是混合式步进电动机，控制电动机的输出指令采用脉冲当量输出方式4）其余技术性能与操作方法与MTC系列相同系 列类 型应用四、国内数控系统表1-2开通数控系统的种类、应用和性能特点KTKT400T主要控制两轴车床KT400M主要控制铣床KT400C主要控制火焰切割机KT590系列基本性能：1）系统性能的基础是MTC系列，属于改进型闭环数控系统2）采用新技术
15、和表面贴装器件，元器件少、电路板较小，结构紧凑，维护方便3）CRT显示屏幕大，界面清晰，使用寿命长4）其余性能与MCT系列相同系 列类 型应用四、国内数控系统表1-2开通数控系统的种类、应用和性能特点KT590KT590T主要用于数控车床，可以控制二轴主轴KT590M主要用于数控铣床，可以控制四轴主轴KT590C主要用于数控切割机，可以控制二轴同步轴KT590P主要用于数控步冲机KT590B主要用于数控折弯机，可以控制二轴滑块KT590H主要用于数控滚齿机，可以控制二轴四、国内数控系统4.广州数控装置的系列产品及其系统的特点(1)GSK 218MGSK 218M系统适用于加工中心和数控铣床。1
16、)联动轴数。2)定位于插补速度。3)补偿功能。4)密码保护功能。5)界面语种。6)存储容量。7)接口功能。8)波特率。9)PLC。10)背景编辑功能。四、国内数控系统11)换挡变速。12)特种功能。13)帮助功能。(2)GSK 980TDa数控系统GSK 980TDa数控系统适用于数控车床，是在GSK980TD基础上改进设计的新产品，显示器升级为7彩色宽屏LCD，并增加了PLC轴控、Y轴控制、抛物线/椭圆插补、语句式宏指令、自动倒角、刀具寿命管理和刀具磨损补偿等功能。一、数控机床加工特点(1)具有高柔性数控机床适应不同零件的自动加工，对不同的零件只要改变数控程序即可进行加工。(2)加工精度高数
17、控机床的运动精度高，并具有精度检测、校正和补偿功能，整个加工过程避免了人工操作的人为干预，故加工零件精度一致性好，质量稳定。(3)生产率高数控机床实现了功能复合、工序集中，生产效率成倍提高。二、数控机床加工技术的发展趋势()(1)实现长时间连续自动加工为了进一步发挥数控机床的经济效益，主要考虑延长数控机床的每天工作时间，并实现一人多机管理。第五节数控机床的加工特点与发展趋势一、数控机床加工特点(2)向高速度、高精度发展数控机床配备的高级型数控系统，都具有更细的分辨率和更高的进给速度，如分辨率为0.1m时的进给速度为24m/min，分辨率为1m时的进给速度为100240m/min，在某些超精密数
18、控机床上分辨率可达0.01m。(3)提高数控机床的利用率和生产效率1)发展复合加工。2)提高机床刚性，采用更大切削功率，并选用新型刀具，采用多刀多刃复合切削等方法，以及高速、超高速加工技术，提高切削效率，缩短加工时间。3)完善机床辅助配套设施，以保证高效加工顺序进行，如大流量冷却、切屑自动排除等。一、数控机床加工特点(4)进一步提高数控机床可靠性提高数控机床可靠性的关键是提高数控系统和主机的可靠性。(5)具有良好的操作性能数控机床要求有“友好”的人机界面，操作面板上按钮和指示灯简洁、清晰，操作方便。(6)完善通信功能在对数控机床群实现集成控制时，要求数控机床具有较强的对外通信能力。第二章第一节
19、数控机床的分类一、按工艺用途分类二、按数控机床的功能和运动控制方式分类三、按进给伺服系统控制方式分类四、按数控装置的构成方式分类第二节数控机床的典型结构和功能特点一、数控机床的主要部件二、数控机床的典型结构三、数控机床的功能特点第三节数控机床的主要性能指标(*)一、精度指标二、分辨度与脉冲当量三、可控轴数与联动轴数一、按工艺用途分类(1)普通数控机床普通数控机床一般是指在加工工艺过程中的一个工序上实现数字控制的自动化机床，如数控铣床、数控车床、数控钻床、数控磨床和数控齿轮加工机床等。(2)加工中心加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。第二章第一节数控机床的分类二、按数控机床的功能和运动控
20、制方式分类(1)点位运动控制数控机床点位运动控制方式是指刀具或工作台从某一位置向另一位置移动，中间移动轨迹不需严格控制，而最终准确到达目标点位置的控制方式。(2)点位直线运动控制数控机床点位直线运动控制方式是指数控系统不仅控制刀具和工作台从一个点准确的移动到另一个点，而且保证在两点之间的运动轨迹是平行于机床坐标轴的一条直线的控制方式。图2-1数控钻床点位加工示意图二、按数控机床的功能和运动控制方式分类图2-2数控铣床直线加工示意图(3)轮廓运动控制数控机床二、按数控机床的功能和运动控制方式分类图2-3数控铣床轮廓加工示意图三、按进给伺服系统控制方式分类(1)开环控制系统数控机床数控机床的运动部
21、件接受数控系统发出的运动指令而运动。(2)半闭环控制系统数控机床数控机床的运动部件接受数控系统发出的运动指令而运动。图2-4开环控制系统框图三、按进给伺服系统控制方式分类图2-5半闭环控制系统框图(3)闭环控制系统数控机床数控机床的运动接受数控系统发出的运动指令而运动。图2-6闭环控制系统框图四、按数控装置的构成方式分类(1)硬线数控机床早期的数控机床是采用硬件电路组成的数控装置，如20世纪70年代FANUC公司的220系统为轮廓控制系统，240系统为直线控制系统，260系统为点位控制系统。(2)计算机数控(CNC)机床由于微型计算机技术的发展，数控系统的功能可以用计算机软件来替代原来由硬件电
22、路构成的功能模块。一、数控机床的主要部件1)机床的本体部分。2)伺服驱动及控制部分。3)电气控制部分。4)NC及机床操作部分。5)其他部分(冷却、润滑、防护等部件)。第二节数控机床的典型结构和功能特点二、数控机床的典型结构1)主传动系统典型结构比较见表2-1。二、数控机床的典型结构表2-1主传动系统的典型结构比较项目普 通 机 床经济型数控机床全功能数控机床变速形式齿轮变速齿轮变速变频变速电子调速传动机构多级齿轮传动多级齿轮传动无齿轮传动无齿轮传动一级齿轮传动电动机三相异步电动机三相异步电动机交流主轴电动机直流主轴电动机二、数控机床的典型结构2)进给传动系统典型结构比较见表2-2。二、数控机床
23、的典型结构表2-2进给传动系统典型结构比较项目普 通 机 床经济型数控机床全功能数控机床导轨铸铁滑动导轨铸铁滑动导轨滚动导轨“贴塑”滑动导轨丝杠副梯形螺纹丝杠梯形螺纹丝杠滚珠丝杠变速形式齿轮变速脉冲频率调速电子调速传动机构多级齿轮传动一级齿轮传动同步带传动电动机三相异步电动机步进电动机交流伺服电动机直流伺服电动机二、数控机床的典型结构3)位置检测装置比较见表2-3。二、数控机床的典型结构表2-3位置检测装置比较项目普 通 机 床经济型数控机床全功能数控机床检测功能无可有可无必有检测方式无间接间接直接检测装置无编码器编码器光栅检测精度无001mm0001mm三、数控机床的功能特点(1)高精度功能
24、数控机床具有高精度功能，采用数控机床可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量，零件加工精度的一致性好。(2)高适应性功能数控机床具有高适应性功能，采用数控机床可以加工各种零件，并能完成普通机床难以完成或根本无法完成的复杂曲面零件加工，具有对各种零件加工的适应性，零件加工变更的适应性强，因此数控机床在宇航、造船、模具等加工工业中得到广泛的应用。(3)连续自动运行功能数控机床具有连续自动运行功能，机床连续运行可靠性高，由于运行可靠，有利于向计算机控制与管理方向发展，便于实现生产过程全自动化。(4)集成、高柔性功能数控机床具有单机功能集成高柔性化特性，采用数控机床可以实现一机多用。一、精度指标(1)定
25、位精度和重复定位精度定位精度是指数控机床工作台等移动部件在确定终点所能达到的实际位置的精度，移动部件的实际位置与理想位置之间的误差称为定位误差。(2)分度精度分度精度是指分度工作台在分度时，理论要求回转的角度和实际回转的角度的差值。第三节数控机床的主要性能指标(*)三、可控轴数与联动轴数(1)可控轴数数控机床的可控轴数是指机床数控装置能够控制的坐标数目。图2-7可控六轴加工中心示意图三、可控轴数与联动轴数(2)联动轴数数控机床的联动轴数是指机床数控装置控制的坐标轴同时达到空间某一点的坐标数目。四、运动性能指标(1)主轴转速数控机床的主轴一般均采用直流或交流调速电动机驱动，选用高速精密轴承支承，
26、保证主轴具有较宽的调速范围和足够高的回转精度、刚度和抗振性。(2)进给速度数控机床的进给速度是影响零件加工质量、生产效率以及刀具寿命的主要因素，进给速度受到数控装置运算速度、机床运动特性及工艺系统刚度等因素的限制。(3)坐标行程数控机床坐标轴X、Y、Z的行程大小，构成数控机床的空间加工范围，即加工零件的大小。(4)摆角范围具有摆角坐标的数控机床，其转角大小也直接影响到加工零件空间部位的能力，但转角太大会造成机床的刚度下降。(5)刀库容量和换刀时间刀库容量和换刀时间对数控机床的生产率有直接影响。第三章第一节数 控 车 床一、数控车床的组成与布局二、数控车床的主要技术参数和系统规格第二节数 控 铣
27、 床一、数控铣床的种类、功用及其组成第三节加工中心(*)一、现代加工中心的特点二、加工中心的组成三、加工中心的分类四、加工中心的布局、技术参数和系统规格一、数控车床的组成与布局(1)数控车床的组成与特点数控车床与普通车床相比较，其结构上仍然由主轴箱、刀架、进给传动系统等部分组成。(2)数控车床的布局数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床基本一致，而刀架和导轨的布局形式有了根本变化。第一节数 控 车 床一、数控车床的组成与布局1)床身和导轨的布局形式有四种，如图3-1a所示为平床身平滑板，因床身工艺性好，易于提高刀架移动精度等特点，一般用于大型数控车床和精密数控车床；图3-1b所
28、示为斜床身斜滑板，图3-1c所示为平床身斜滑板，这两种布局形式因排屑容易、操作方便、易于安装机械手实现单机自动化、容易实现封闭式防护等特点而为中小型数控车床普遍采用；图3-1d所示为立床身，立式床身是斜床身和倾斜导轨的特殊形式，中小规格的数控车床，其床身的倾斜度以60为宜。2)刀架的布局刀架的常见布局形式有三种，即四方刀架、回转(转塔)刀架和梳状刀架。一、数控车床的组成与布局图3-1数控车床布局示意图二、数控车床的主要技术参数和系统规格(1)数控车床的主要技术参数了解数控车床的主要技术参数，便于有效、安全的使用所选用的数控车床，发挥数控机床的最大效能。1)允许最大工件回转直径(单位为mm)：使
29、用机床时注意偏心工件的回转直径。2)最大切削直径(单位为mm)：一般最大切削直径小于允许最大工件回转直径，在编程中注意该参数，以免造成刀具超行程运动而使工件无法完工。3)主轴转速范围(单位为r/min)：设置刀具切削参数应在此参数范围内。4)选刀方式：指刀具在何处换刀，是否有指定的换刀位置。二、数控车床的主要技术参数和系统规格图3-2MJ-50型数控车床1卡盘开关2对刀仪3卡盘4主轴箱5防护门6压力表7对刀仪防护罩8防护罩9对刀仪转臂10操纵面板11回转刀架12尾座13滑板14床身二、数控车床的主要技术参数和系统规格(2)数控车床数控系统的主要技术规格全功能的数控机床一般配有FANUC-6T系
30、统、FANUC-0TE系统等，经济型的数控车床一般采用单板机或单片机实现控制功能。二、数控车床的主要技术参数和系统规格表3-1FANUC-0TE系统主要技术规格序号名称规格1控制轴数X轴、Z轴，手动方式同时仅一轴2最小设定单位X、Z轴0001mm00001in3最小移动单位X轴00005mm000005inZ轴0001mm00001in二、数控车床的主要技术参数和系统规格表3-1FANUC-0TE系统主要技术规格序号名称规格4最大编程尺寸9999999mm9999999in5定位执行G00指令时，机床快速运动并减速停止在终点6直线插补G017全象限圆弧插补G02(顺圆)，G03(逆圆)8快速倍
31、率LOW，25%，50%，100%9手摇轮连续进给每次仅一轴10切削进给率G98(mm/min)指令：每分钟进给量；G99(mm/r)指令：每转进给量11进给倍率在0150%范围内以10%递增二、数控车床的主要技术参数和系统规格表3-1FANUC-0TE系统主要技术规格12自动加/减速快速移动时依比例加减速，切削时依指数加减速13停顿G04(09999999s)14空运行空运行时为连续进给15进给保持在自动运行状态下暂停X、Z轴进给，按程序启动按钮可以恢复自动运行16主轴速度命令主轴转速由地址S和4位数字指令指定17刀具功能由地址T和2位刀具编号+2位刀具补偿号组成18辅助功能由地址M和两位数
32、字组成，每个程序段中只能指令一个M码19坐标系设定G50二、数控车床的主要技术参数和系统规格表3-1FANUC-0TE系统主要技术规格20绝对值/增量值混合编程绝对值编程和增量值编程可在同一程序段中使用21程序号O+4位数字(EIA标准)，：+4位数字(ISO标准)22序列号查找使用MDI和CRT查找程序中的顺序号23程序号查找使用MDI和CRT查找O或(：)后面4位数字的程序号24读出器/穿孔机接口PPR便携式纸带读出器25纸带读出器250字符/s(50Hz)300字符/s(60Hz)26纸带代码EIA(RS 244A)ISO(R40)二、数控车床的主要技术参数和系统规格表3-1FANUC-
33、0TE系统主要技术规格27程序段跳将机床上该功能开关置于“ON”位置上时，跳过程序中带“/”符号的程序段28单步程序执行使程序一段一段地执行29程序保护存储器内的程序不能修改30工件程序的存储和编辑80m/264ft31可寄存程序63个二、数控车床的主要技术参数和系统规格表3-1FANUC-0TE系统主要技术规格序号名称规格32紧急停止按下紧急停止按钮所有指令停止，机床也立即停止运动33机床锁定仅滑板不能移动34可编程控制器PMC L型35显示语言英文36环境条件环境温度：运行时045；运输和保管时-2060相对湿度低于75%一、数控铣床的种类、功用及其组成(1)数控铣床的种类与功用数控铣床是
34、一种用途广泛的数控机床，常见的数控铣床分为立式数控铣床和卧式数控铣床，大型的数控铣床有数控龙门铣床、数控镗铣床和数控仿形铣床，还有一些专用的数控铣床。(2)数控铣床的布局与主要部件数控铣床的布局与普通铣床的布局大致相同，图3-3所示为XK5040A型数控铣床的布局。图3-3XK5040A型数控铣床布局图1底座2强电箱3变压器箱4垂向进给伺服电动机5主轴变速和按钮板6床身7数控柜8、11纵向保护开关9挡块10操纵台12横向滑板13纵向进给伺服电动机14横向进给伺服电动机15升降台16工作台第二节数 控 铣 床一、数控铣床的种类、功用及其组成二、数控铣床的主要技术参数和系统规格(*)(1)主要技术
35、参数数控铣床的主要技术参数包括工作台面积、工作台行程、主轴孔锥度、主轴转速范围和工作台进给量等。(2)主要技术规格XK5040A型数控铣床配置FANUC-3MA数控系统，属于半闭环控制系统，检测系统为脉冲编码器，各轴的最小设定单位为0.001mm。一、数控铣床的种类、功用及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技术规格序号名称规格1控制轴数X、Y、Z三轴2同时控制轴数同时两轴，手动操作仅一轴3设定单位最小设定单位0001mm00001in最小移动单位0001mm00001in4最大指令值9999999mm9999999in5零件程序的输入零件程序输入方式如下：（1）由MDI键输入（2）用选择
36、功能和纸带阅读机输入程序（3）从选择功能的输入接口输入（4）根据录返功能（选择功能）控制零件程序6零件程序存储容量4000个字符，换算成纸带长度约10m（使用IC存储器，用干电池作为后备电源）。根据选择功能，可以再增加4000个字符一、数控铣床的种类、功用及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技术规格7零件程序的编辑用MDI面板操作，对程序进行下述编辑：（1）字符的插入、变更、删除（2）程序段或到指定程序段以前的删除（3）程序和登录、删除8输入格式采用可变程序段、字、地址格式9小数点的输入可以输入带小数点的数值，使用小数点的地址是X、Y、Z、R、F、Q10快速进给率轴方向速度最高可达到15
37、00mm/min或600in/min(254mm)利用快速进给倍率，快速进给速度可达到F0，25，50，100%的倍率一、数控铣床的种类、功用及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技术规格序号名称规格11切削进给率可以在下列进给速度范围内设定：115000mm/min0016600in/min切削进给速度的上限可以用参数设定，利用进给速度倍率，每10%为一挡，倍率可为0150%12自动加减速对于运动指令，可以自动地进行加减速13绝对/增量值指令通过G代码的变换，可以进行绝对值和增量值输入G90；绝对值输入G91；增量值输入一、数控铣床的种类、功用及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技
38、术规格14坐标系设定(G92)用G92后面的X、Y、Z轴指令，设定坐标系，其中X、Y、Z轴的指令值为现在刀具坐标值15定位(G00)指令G00，各轴可以独立地进行快速进给，在终点减速停止16直线插补(G01)指令G01，可以用F代码指令的进给速度进行直线插补17圆弧插补(G02、G03)指令G02或G03，可以进行用F代码指定的进给速度进行0360的任意圆弧的插补，用R指定圆弧半径G02：顺时针方向G03：逆时针方向一、数控铣床的种类、功用及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技术规格18暂停(G04)利用G04指令，可以暂停执行下一个程序段的动作，其暂停时间由指令值决定。地址用P或X19
39、返回参考点返回参考点的方式如下：(1)手动返回参考点(2)返回参考点校验(G27)(3)自动返回参考点(G28)(4)从参考点返回(G29)20刀具半径补偿(G39G42)用指令G39G42，可以进行刀具半径补偿，最多可以指令32个偏置量，最大值为999999mm(999999in)21刀具长度补偿(G43、G44、G40)G43、G44、G40指令进行Z轴刀具位置偏置。偏置号用H代码指定一、数控铣床的种类、功用及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技术规格22固定循环(G73、G74、G76、G80G89)有钻孔循环、精镗循环、攻螺纹循环、反攻螺纹循环等12种循环23外部操作功能(G80
40、、G81)用G81指令，当X、Y轴定位结束后，输出外部操作信号。G80是取消外部操作信号24辅助功能(M)用地址M后2位数值指令，可以控制机床的开/关。在一个程序段中，M代码只能指令一次25主轴功能(S)利用地址S后的两位数值，可以指令主轴速度26刀具功能(T)用地址T后2位数值，指令刀具号选择一、数控铣床的种类、功用及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技术规格27镜像(对称)根据设定的参数，在自动运转时，使X、Y轴的运动反向28空运转在空运转状态，进给速率为手动速度。快速进给指令(G00)不变，快速进给倍率有效。根据参数设定，对快速进给指令(G00)也可以有效29互锁可以同时停止X、Y
41、、Z轴进给或者停止Z轴一轴的进给。当进行互锁动作时，机械的可动部分减速后停止当互锁信号解除时，便进行加速，然后再开始动作一、数控铣床的种类、功用及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技术规格序号名称规格30单程序段使程序一个程序段一个程序段地执行31跳过任选程序段把机床上跳过任选程序段开关置于ON位置，则在程序执行中，便可跳过包括“/”的程序段32机床锁住除机床不移动外，其他方面像机床在运动一样动作，显示也如机床运动一样。机床锁住功能即使在程序段中途也有效一、数控铣床的种类、功用及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技术规格33进给保持在各坐标上的进给可以停止一段时间。按循环起动按钮后
42、，进给可以再开始。在进给开始前，用手动状态可以手动操作34紧急停用紧急停操作，全部指令功能停止发送，机床立即停止35外部复位可以从外部进行NC复位。利用复位全部指令被停止，机床减速停止36外部电源开/关从机床操作面板等NC装置外部，进行电源的接通和切断一、数控铣床的种类、功用及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技术规格37存储行程极限把用参数设定的区域之外，作为禁止区域。当运动进入此区域时，使轴的动作减速停止38手动连续进给(1)手动进给时，手动进给速度用旋转开关可以分为16挡。16挡的比率为等比级数(2)手动快速进给时，速度用参数设定。快速进给速度也可以使用倍率一、数控铣床的种类、功用
43、及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技术规格39增量进给(步进进给)本系统可以进行下述步进量的定位：0001mm，001mm，01mm，1mm(米制输入时)00001in，0001in，001in，01in(英制输入时)所以可以进行高效率的手动定位40程序号检索利用手动数据输入和显示器面板(MDI&DPL)可以检索地址O后面4位数的程序号，另外，根据机床方面的信号也可以检索程序号一、数控铣床的种类、功用及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技术规格41间隙补偿用来补偿机床运动链中固有的刀具运动的空程。补偿量在0255的范围内，每个轴用的最小转动单位，作为参数可以设定一、数控铣床的种类
44、、功用及其组成表3-2FANUC-3MA系统主要技术规格42环境条件(1)环境温度 运转时为045 保管、运输时为-2060(2)温度变化最大11/min(3)湿度通常75%(相对湿度)短时间最大95%(4)环境在尘埃、切削油、有机溶剂浓度较高的环境中使用时，应与制造厂家商量一、现代加工中心的特点1)加工中心是在数控铣床和数控镗床的基础上增加了自动换刀装置，使工件在一次装夹后，可以连续完成对工件表面自动进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工步的加工，工序高度集中。2)加工中心一般带有自动分度回转工作台或主轴箱可自动回转角度，从而使工件一次装夹后，自动完成多个平面或多个角度位置的多工序加
45、工。3)加工中心能自动改变机床的主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能。4)加工中心如果带有交换工作台，工件在加工位置的工作台进行加工的同时，另外的工件在装卸位置的工作台上进行装卸，不影响正常的加工，有效提高工作效率。第三节加工中心(*)二、加工中心的组成1)基础部件：由床身、立柱和工作台等组成，是机床的基础结构。2)主轴部件：由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成，主轴的起停和变速等动作均由数控系统控制。3)数控系统：由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成。4)自动换刀系统：由刀库、机械手等部件组成，当需要换刀时，数控系统发出指令，由机械手(或通
46、过其他方式)将刀具从刀库内取出装入主轴孔内。5)辅助装置：包括冷却、润滑、防护、液压、气动和检测系统等部分。三、加工中心的分类(1)按机床的形态分类加工中心分为卧式、立式、龙门式和万能加工中心。1)卧式加工中心是指主轴轴线为水平状态设置的加工中心，通常都带有可进行分度回转运动的正方形分度工作台。2)立式加工中心是指主轴轴线垂直状态设置的加工中心，其结构形式多为固定立柱式，工作台为长方形,无分度功能，适合加工盘类零件，具有三个直线运动坐标，并可在工作台上安装数控回转台用以加工螺旋线类工件。3)龙门式加工中心的形状与龙门铣床相似，主轴为垂直设置，带有自动换刀装置，并带有可更换的主轴头附件，数控装置
47、的软件功能也较齐全，能够一机多用，适用于加工大型或形状复杂的工件。三、加工中心的分类4)万能加工中心具有卧式和立式加工中心的功能，亦称为五面加工中心，常见的五面加工中心有两种形式，一种是主轴旋转角度实现五面加工，另一种是工作台带动工件旋转角度完成五面加工。(2)按换刀形式分类加工中心分为带刀库和机械手的加工中心、无机械手加工中心和转塔刀库式加工中心。1)带刀库和机械手的加工中心，其换刀装置(简称ATC)是由刀库和机械手组成，换刀机械手完成换刀工作，此种方式是加工中心最普遍的换刀形式。2)无机械手的加工中心换刀是通过刀库和主轴箱的配合动作来完成的，一般是采用把刀库放在主轴箱可以运动到的位置，刀库
48、中刀具的存放位置方向与主轴装刀方向一致。三、加工中心的分类3)转塔刀库式加工中心主要用于以孔加工为主的小型立式加工中心，如立式钻削加工中心等。四、加工中心的布局、技术参数和系统规格1)JCS-018型立式加工中心的布局如图3-4所示。图3-4JCS-018型立式加工中心布局图1X轴伺服电动机2换刀机械手3数控柜4盘式刀库5主轴箱6操纵面板7驱动电源柜8工作台9滑座10床身四、加工中心的布局、技术参数和系统规格2)JCS-018型立式加工中心的技术参数如下：3)JCS-018型立式加工中心采用的FANUC-6M数控系统技术规格见表3-3。四、加工中心的布局、技术参数和系统规格表3-3FANUC-
49、6M数控系统技术规格序号名称规格1控制轴数3轴2同时控制轴数2轴3纸带代码EIA RS 244 A/ISO 8404最小设定单位0001mm或00001in(1in=254mm)5小数点编程可以输入带小数点的数据6最大指令99999999mm或9999999in7进给速度设定直接用mm/min或in/min设定8进给倍率0200%(每10%一级)9快速移动倍率Low、25%、50%、100%10主轴转速倍率50%120%(每10%一级)四、加工中心的布局、技术参数和系统规格表3-3FANUC-6M数控系统技术规格11增量进给每步0001mm、001mm、01mm、1mm、10mm12手动进给手
50、动连续进给和手摇脉冲发生器进给13编程方式绝对值/增量值14坐标系设定(G92)用G92后面的X、Y、Z轴指令设定坐标系15返回参考点手动、自动(G27G29)16暂停(G04)使用G04时，可以推迟一个程序段的执行时间，延时的时间由地址P、U或X指定17辅助功能(M2位)用地址M后2位数值指令，可以控制机床的开/关。在一个程序中M代码只能指令一次四、加工中心的布局、技术参数和系统规格表3-3FANUC-6M数控系统技术规格18主轴功能(S4位)主轴速度由地址S和4位数字指令19刀具功能(T2位)用地址T后2位数值指令刀具号选择20手动数据输入键盘式21数据显示CRT字符显示器22纸带存储和编
