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1页，共80页。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.了解数控机床的发展。了解数控机床的发展。P.1P.1第2页，共80页。 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与数控机床的组成与工作原理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
2、工作原理数控机床的工作原理数控机床的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第3页，共80页。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，并输编制零件数控加工程序，并输入到数控机床入到数控机
3、床 的数控系统，的数控系统， 以控制数控机床中刀具与工件以控制数控机床中刀具与工件 的相对运动，从而完成零件的的相对运动，从而完成零件的加工。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第4页，共80页。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、通是为满足多品种、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。用的、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机
4、床。 1数控机床的产生数控机床的产生P.1P.1第5页，共80页。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 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第6页，共80页。 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程控制的自动化方借助数字、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。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
5、。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-
6、22 R3N50 U39 W-14 CXN60 W-34N70 G00 U5 W8N80 M30P.2P.2第7页，共80页。 （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，它既来自数控机床用户和制造厂家的要求，也来是数控和各种控制系统的发展趋势，它既来自数控机床用户和制造厂家的要求，也来自于数控自于数控 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。开放式数控系统具有模块化、接口标准化开放式数控系统具有模块化、接口标准化、可替换性、可裁剪性以、可替换性、可裁剪性以及及适于二次开发等基本特点。适于二次开发等基本特点。
7、这就克服了传统数控系统非标准、这就克服了传统数控系统非标准、封闭式的缺点。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第8页，共80页。 （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
8、度越来越高，为数控系统的小型化奠定了基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。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年代中期开发了年代中期开发了MELDAS50MELDAS50系列数控系统系列数控系统, ,实现了超小型化的实现了超小型化的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
9、菱公司超小型CNCCNC装置装置P.3P.3第9页，共80页。 （3 3）数控系统优化人机交互方式的趋势）数控系统优化人机交互方式的趋势 在设计在设计人机交互人机交互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对各耍能够让操作者在针对各种种数数控设备时，要具备利用所设计的软件能综合控制数控设备的能力。这样一方面可以控设备时，要具备利用所设计的软件能综合控制数控设备的能力。这样一方面可以简单方便实用，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，并且可以使界面编辑软件又可以在线方便维修维护保养，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
10、能。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 西班牙西班牙FAGORFAGOR公司生产的公司生产的80508050系列，采用交互式编程指导系列，采用交互式编程指导系统，可能用简要的表格编辑程序、利用蓝图建立程序。系统，可能用简要的表格编辑程序、利用蓝图建立程序。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第10页，共80页。 （4 4）数控系统产品配套性的提高）数控系统产品配套性的
11、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“相关配套件产品相关配套件产品”不不可或缺的类别之一。可或缺的类别之一。 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、照明装具存储箱柜和此类产品包括：主轴部件、滚动部件、防护装置、导轨部件、润滑装置、照明装具存储箱柜和其他配套件等共八类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场的竞争力，有着难以估量相应提高数控机床的附加值以及市场的竞争力，有着难以估量的作的作用。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
12、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 0-MDCNC 0-MD、 0-TD 0-TD等装置，同时开发出与之相适应的等装置，同时开发出与之相适应的经济型交流伺服电动机及控制系统。经济型交流伺服电动机及控制系统。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第11页，共80页。 （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，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适
13、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：自适应控制、模糊应控制、模糊 控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。控制、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备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统。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
14、新的FS 15FS 15系列多微处理器控系列多微处理器控制数控系统，制数控系统， 称之为称之为A I-CNCA I-CNC系统系统( (人工智能数控系统人工智能数控系统) ) 。它适用于大型机床、复合机床的多轴控制和多系统控。它适用于大型机床、复合机床的多轴控制和多系统控制。制。日本日本FANUCFANUC公司公司FS15 CNCFS15 CNC系列系列P.4P.4第12页，共80页。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 随着高速加工技术发展进程的加快，对于随着高速加工技术发展进程的加快，对于结构轻结构轻量化量化的需求也在不断的提升。机床结构在设计的过的需求也在不断的提升。机床
15、结构在设计的过程中，设计的主要方向就是要对移动部件进行有效程中，设计的主要方向就是要对移动部件进行有效的减重处理，同时也对部件的刚性进行增强，这就的减重处理，同时也对部件的刚性进行增强，这就需要对机床结构件进行全面的轻量化创新设计。需要对机床结构件进行全面的轻量化创新设计。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高阻尼、中刚度和低的具有高阻尼、中刚度和低的成本的材料特性，适于作重大机床床身辅助材成本的材料特性，适于作重大机床床身辅助材料。料。P.4P.4第13页，共80
16、页。 (1)(1)新结构新结构第一节第一节 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 箱中箱结构箱中箱结构 为了提高刚度和减轻重量，采用框架式箱形结构，将一个框架式箱形移动部件为了提高刚度和减轻重量，采用框架式箱形结构，将一个框架式箱形移动部件嵌入另一个框架箱中。嵌入另一个框架箱中。 台上台结构台上台结构 如立式加工中心，为了扩充其工艺功能，常使用双重回转工作台，即在如立式加工中心，为了扩充其工艺功能，常使用双重回转工作台，即在一
17、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) )回转工作台。回转工作台。第14页，共80页。 主轴摆头主轴摆头 在卧式加工中心中，为了扩充其工艺功能，常使用双重主轴摆头。在卧式加工中心中，为了扩充其工艺功能，常使用双重主轴摆头。 重心驱动重心驱动 对于龙门式机床，横梁和龙门架用两根滚珠丝杠驱动，形成虚拟重心驱动。双轴对于龙门式机床，横梁和龙门架用两根滚珠丝杠驱动，形成虚拟重心驱动。双轴重心驱动，消除了启动和定位时由单轴偏置驱动产生的振动，因而提高了精度。重心驱动，消除了启动和定位时由单轴偏置驱动产生的振动，因而提高了精度。第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产
18、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第15页，共80页。 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动。大直径、长丝杠滚球丝杠副在机床中实现工作台的移动。 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
19、角型滑枕具有双八角型滑枕具有双V V形导向面，导向性能好，各向热变形均匀，刚性好的形导向面，导向性能好，各向热变形均匀，刚性好的特点。特点。第16页，共80页。 (2)(2)新结构的应用新结构的应用 并联数控机床并联数控机床 并联机床是并联机器人技术和现代数并联机床是并联机器人技术和现代数控机床技术结合的产物，它能够提供机器人的灵活与柔性，控机床技术结合的产物，它能够提供机器人的灵活与柔性，又具有机床的刚度和精度，是集多种功能于一体的新型机又具有机床的刚度和精度，是集多种功能于一体的新型机电设备。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
20、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并联机床并联机床第17页，共80页。 倒立机床倒立机床 倒立式机床的主轴倒立，采用主轴上下料作为倒立式机床的主轴倒立，采用主轴上下料作为Z向拖板的组成部分进向拖板的组成部分进行工件取放的操作。这样可确保倒立式机床在加工经常变化的批量尺寸及零件改型行工件取放的操作。这样可确保倒立式机床在加工经常变化的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。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
21、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。主轴由电动机驱动，主轴机构绕动机驱动，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轴升降运动，这两种运动的合轴升降运动，这两种运动的合成，就完成了成，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第18页，共80页。 立柱倾斜或主轴倾斜立
22、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），采用轴动作频繁时（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
23、立柱，大大提高了铣削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，提高了加工精度的刚性，提高了加工精度。第19页，共80页。 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)(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、环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
24、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，且可同步换刀和进，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20页，共80页。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 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.12
25、P.12第21页，共80页。 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，然后机床根据输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。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成零件加工程序或来完成零件加工程序或系统参数的输入或输出。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、通信卡、网成串行键盘、通信卡、网卡、移动硬盘、卡、移动硬盘、CF卡、卡、U盘作为输
26、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网络通讯网络通讯串行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，故障诊断理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），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，待工作一段埋单后，录保存，待工作一段埋单后，再将输出不能不原始资料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否作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。维持正常。第二节第二节 数控机床
27、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第22页，共80页。a）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第23页，共80页。（1）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，主要由显示装置、操作装置是操作人
28、员与数控机床（系统）进行交互的工具，主要由显示装置、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第24页，共80页。 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控制命令根
29、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。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第25页，共80页。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)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
30、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、 超薄型超薄型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) 8040/8055i/ 8055TCO/ MCO系列系列5) 8040/8055i/
31、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型高性能数控系型高性能数控系统统 : .3) 华中华中“世纪星世纪星” 系列数控系统系列数控系统 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）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
32、床的组成一、数控机床的组成P.15P.15第26页，共80页。 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，也可称对象的自动控制系统，也可称位置随位置随动系统，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位移量指令，经变换和功率放大令，经变换和功率放大驱动机械运动。驱动机械运动
33、。伺服机构伺服机构（动画）（动画）P.15P.15第27页，共80页。 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，控制伺服系统和传动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。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。 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：工作原理图如下：实际位置实际位置速度参数
34、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第28页，共80页。 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，闭环数控机床的精度取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。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，测量了电控制的数控机床：旋转变压器、
35、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。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，安装在工作台和导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第29页，共80页。 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）是一种以微）是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置。处理器
36、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第30页，共80页。 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 （刀具功能）等顺（刀具功能）等顺序动作信息序动作信息,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，控制主轴单元实现主轴转一方面，控制主轴单元实现主轴转速控制速控制；
37、另一方面另一方面，它控制辅助装置完成机床相应的开关动作。它控制辅助装置完成机床相应的开关动作。 （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床的动作一部分信号直接控制机床的动作，另另一部分信号送往一部分信号送往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系统的工作状态和机床的动作。系统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第31页，共80页。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
38、控对象，是实现制造加工的执行部件。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作指令，都必须由机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，才能实现数控机床的功能，并保证数控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。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第32页，共80页。
39、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第33页，共80页。 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第34页，共80页。 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第35页，共80页。 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/
40、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，进给运动是主运动是刀具旋转，进给运动是工件移动的数控机床。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轴轴是是工作台的横向进给运动，工作台的横向进给运动，Z轴轴是主轴旋转主运动和升是主轴旋转主运动和升降的进给运动。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第36页，共80页。 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 最先是在镗铣类机最先是在镗铣类机床上发展起来的，所以称为镗
41、铣床上发展起来的，所以称为镗铣类加工中心，简称加工中心。类加工中心，简称加工中心。 加工中心也是带有刀库、加工中心也是带有刀库、动力刀具、动力刀具、C轴控制的数控铣轴控制的数控铣床。床。P.17P.17第37页，共80页。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，是加工是加工中心的基础构件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控计算机数控装置装置它由它由主轴箱、主轴箱、 主轴电动机、主轴电动机、 主轴和主轴轴承主轴和主轴轴承等零件组成。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
42、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、 可编程可编程控制器、控制器、 伺服驱动装置以及电动机伺服驱动装置以及电动机等组成。等组成。 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P.17P.17第38页，共80页。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具的刀库是存放加工过程
43、所使用的全部刀具的装置。装置。 刀库有盘式、刀库有盘式、 鼓式和链式等多种形式。鼓式和链式等多种形式。 当需要换刀时当需要换刀时， 根据数控系统的指令根据数控系统的指令，由机械由机械手手(或通过别的方式或通过别的方式) 将刀具从刀库中取出并装入将刀具从刀库中取出并装入主轴中。主轴中。P.17P.17第39页，共80页。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部分。液压和随机检测系统等部分。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
44、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：当完成一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，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。提高加工效率。P.17P.17第40页，共80页。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
45、入的零件程序和操作指是根据输入的零件程序和操作指令，进行相应的处理，控制机床各运动部件协调令，进行相应的处理，控制机床各运动部件协调 动作，动作，完成零件加工过程。其完成零件加工过程。其工作原理工作原理如图。如图。P.19P.19第41页，共80页。P.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，经相应的输人装置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
46、至把零件程序输入至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， 输出位置控制指令到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伺服驱动系统以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，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， 从而加工出符合图样要求的零从而加工出符合图样要求的零件。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
47、数控机床工作原理第42页，共80页。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.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第43页，共80页。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
48、其对应的数控化机床。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。 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面进行分类。等方面进行分类。卧式五轴联动加工中心卧式五轴联动加工中心中走丝数控线切割中走丝数控线切割第44页，共80页。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
49、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 第45页，共80页。 柔性加工单元柔性加工单元 由数控机床、机由数控机床、机器人等构成，实现工件搬运、装卸的器人等构成，实现工件搬运、装卸的自动化加工调整准备的自动化。自动化加工调整准备的自动化。 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第46页，共80页。 加工中心加工中
50、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。这类数控机床的出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，实行一次安装定位，完成多工序加工方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。式。 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第47页，共80页。 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
