1、第一章 绪论数控人才需求“蓝领层蓝领层”数控技术人才：数控技术人才：承担数控机床的具体操作及日常简单维护承担数控机床的具体操作及日常简单维护工作的技术工人。工作的技术工人。“灰领层灰领层”数控技术人才：数控技术人才：承担数控编程的工艺员和数控机床维护、维承担数控编程的工艺员和数控机床维护、维修人员。修人员。“金领层金领层”数控技术人才：数控技术人才：具备并精通数控操作、数控工艺编程和数具备并精通数控操作、数控工艺编程和数控机床维护、维修所需要的综合知识，积累了控机床维护、维修所需要的综合知识，积累了大量实际经验，知识面广。大量实际经验，知识面广。数控人才知识结构 “蓝领型蓝领型”：以传统的机械
2、制造技术为基础，学以传统的机械制造技术为基础，学习，掌握习，掌握“数控机床原理及应用基础数控机床原理及应用基础”和和“数控加数控加工编程技术工编程技术”，掌握，掌握“CAD/CAM”CAD/CAM”软件。软件。“灰领型灰领型”：编程工艺员编程工艺员，应具有良好的数学基础，熟悉产，应具有良好的数学基础，熟悉产品的三维设计，产品的加工工艺；品的三维设计，产品的加工工艺；维修人员维修人员，以机、电、光和液（气）控制技术，以机、电、光和液（气）控制技术为基础，掌握数控机床维护与维修的技术和技能。为基础，掌握数控机床维护与维修的技术和技能。“金领型金领型”：有较扎实的专业基础，较全面地掌有较扎实的专业基
3、础，较全面地掌握数控设备的相关原理与技术，具备数控设备研制握数控设备的相关原理与技术，具备数控设备研制与开发能力，掌握网络技术，有较高的外语水平。与开发能力，掌握网络技术，有较高的外语水平。20.59%18.76%51.00%15.02%数控编程系统维修机床操作以上均能从事未来数控人才需求课 程 介 绍普通机床概论部分普通机床概论部分：典型机床：典型机床：C6140C6140车床、车床、M1432AM1432A磨床、铣床磨床、铣床其它机床：钻床、镗床等其它机床：钻床、镗床等目的：目的：了解通用机床的主要类型、性能及工艺范围了解通用机床的主要类型、性能及工艺范围熟悉典型机床的工作原理、传动、运动
4、及结熟悉典型机床的工作原理、传动、运动及结构构能够合理选择和使用机床及常用机床辅具能够合理选择和使用机床及常用机床辅具。掌握认识机床和分析机床的方法和步骤掌握认识机床和分析机床的方法和步骤课 程 介 绍数控机床部分：数控机床部分：通过数控机床的结构和工作原理的介绍，使同学们通过数控机床的结构和工作原理的介绍，使同学们1 1、熟悉数控机床机械的结构和工作原理，掌握数控、熟悉数控机床机械的结构和工作原理，掌握数控机床对一些机械部件的要求。机床对一些机械部件的要求。2 2、使学生了解数控系统、伺服驱动系统的基本组成、使学生了解数控系统、伺服驱动系统的基本组成及原理，为今后更好地使用机床和维护数控机床
5、奠及原理，为今后更好地使用机床和维护数控机床奠定基础。定基础。3 3、初步掌握数控机床选型、安装、调试、验收的的、初步掌握数控机床选型、安装、调试、验收的的知识、验收机床精度的方法。知识、验收机床精度的方法。第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 数控机床的基本组成及数控机床的基本组成及工作原理工作原理一、数控机床的产生一、数控机床的产生原因原因社会生产发展（军备竞赛的产物）社会生产发展（军备竞赛的产物）目的目的解决单件、中小批量精密复杂零件的加解决单件、中小批量精密复杂零件的加工问题工问题自动机床 组合机床二、概念：二、概念：数字控制数字控制：是指用数字信息控制机械运动。：是指用数字信息控制机械
6、运动。数控机床数控机床：是一种装有程序控制系统（数控系统）：是一种装有程序控制系统（数控系统）的高效自动化机床。它综合了综合了计算机、自动的高效自动化机床。它综合了综合了计算机、自动控制、精密测量、机床的机构设计与制造等方面的控制、精密测量、机床的机构设计与制造等方面的最新成果。最新成果。数控系统数控系统：数控设备的数据处理和控制电路以及伺：数控设备的数据处理和控制电路以及伺服机构等统称数控控制系统。它由程序输入服机构等统称数控控制系统。它由程序输入 输出输出设备、计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴设备、计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴进给及驱动装置等组成。进给及驱动装置等组成。三、
7、计算机数控的发展三、计算机数控的发展12/7/2022从从19521952年至今，数控机床按数控系统年至今，数控机床按数控系统的发展经历了五代。的发展经历了五代。第一代第一代：19551955年年 数控系统以电子管组成，体积数控系统以电子管组成，体积大，功耗大。大，功耗大。第二代第二代：19591959年年 数控系统以晶体管组成，广泛数控系统以晶体管组成，广泛采用印刷电路板。出现带自动换刀装置的数控机采用印刷电路板。出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心。床，称为加工中心。第三代第三代：19651965年年 数控系统采用小规模集成电路，数控系统采用小规模集成电路，其特点是体积小，功耗低，可
8、靠性有了提高。其特点是体积小，功耗低，可靠性有了提高。19701970年采用小型计算机控制的计算机数控系统年采用小型计算机控制的计算机数控系统（简称（简称 CNCCNC），使数控装置进入了以小型计算机），使数控装置进入了以小型计算机化为特征的化为特征的第四代第四代。其部分功能由软件实现。其部分功能由软件实现。1974 1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置（简称的微型计算机数控装置（简称 MNCMNC），这是），这是第五第五代代数控系统。使实现真正意义上机电一体化成为数控系统。使实现真正意义上机电一体化成为可能。可能。三、计算机
9、数控的发展（续）三、计算机数控的发展（续）四、基本结构及工作原理四、基本结构及工作原理控控制制介介质质输输入入装装置置数数控控装装置置伺服伺服驱动驱动装置装置机床机床主运动机构主运动机构进给运动机构进给运动机构辅助动作机构辅助动作机构位置检测位置检测数控机床的基本结构数控机床的基本结构辅助辅助控制控制装置装置1、控制介质、控制介质控制介质是记录零件加工程序的媒介控制介质是记录零件加工程序的媒介 2、输入装置、输入装置将所输入的程序载体上的数控程序变成相应将所输入的程序载体上的数控程序变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。3、数控装置、数控装置数控装置是
10、接受输入装置送来的脉冲信号，经过数控装置是接受输入装置送来的脉冲信号，经过编译、运算和逻辑处理后，输出指令控制机床的编译、运算和逻辑处理后，输出指令控制机床的各个部分，按程序动作的装置。各个部分，按程序动作的装置。4、伺服驱动装置、伺服驱动装置 伺服驱动装置的作用是把来自伺服驱动装置的作用是把来自CNC装置的各种装置的各种指令（脉冲信号），经过功率放大后，驱动电动指令（脉冲信号），经过功率放大后，驱动电动机运转，通过机械传动装置拖动工作台或刀架运机运转，通过机械传动装置拖动工作台或刀架运动。动。伺服驱动装置包括驱动部分和执行机构两大部伺服驱动装置包括驱动部分和执行机构两大部分。分。在数控机床的
11、伺服驱动机构中，常用的驱动在数控机床的伺服驱动机构中，常用的驱动元件有功率步进电机、直流伺服电机和交流伺服元件有功率步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机，后二者都带有感应同步器、编码器等位置电机，后二者都带有感应同步器、编码器等位置检测元件。检测元件。作用：检测机床的运动方向、速率、距离等作用：检测机床的运动方向、速率、距离等参数，并将物理量转变成电信号显示出来或参数，并将物理量转变成电信号显示出来或送给机床数控装置，使数控装置能够校核机送给机床数控装置，使数控装置能够校核机床的工作情况及实际位置是否与指令一致，床的工作情况及实际位置是否与指令一致，并由机床数控装置发出指令，纠正产生的误并由机
12、床数控装置发出指令，纠正产生的误差。差。6、辅助控制装置、辅助控制装置 5、反馈检测系统、反馈检测系统组成：由主运动部件、进给运动部件（工作台、组成：由主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统 工工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置等）。等）。7、机床、机床第二节、数控机床的分类第二节、数控机床的分类1 1、按加工工艺分类、按加工工艺分类普通数控机床：普通数控机床：如：数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻
13、床等等如：数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床等等加工中心：带刀库和自动换刀装置加工中心：带刀库和自动换刀装置 如：车削中心、加工中心如：车削中心、加工中心金属成型类数控机床金属成型类数控机床 如：数控折弯机、数控弯管机、数控回转头压力机。如：数控折弯机、数控弯管机、数控回转头压力机。数控特种加工机床数控特种加工机床 如：数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光如：数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光切割机床。切割机床。其它：三坐标测量机、机械手（工业机器人）、自动绘图其它：三坐标测量机、机械手（工业机器人）、自动绘图机等机等2 2、按机床运动轨迹分类、按机床运动轨迹分类点位控制
14、数控机床点位控制数控机床为点到点精确定位运动，运动过程中不进行为点到点精确定位运动，运动过程中不进行任何加工。这类机床有数控钻床、数控坐标任何加工。这类机床有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲剪床、数控测量机等。镗床、数控冲剪床、数控测量机等。直线控制数控机床直线控制数控机床 除点到点的准确位置之外，还要保证两点之除点到点的准确位置之外，还要保证两点之间移动的轨迹是直线，而且对移动的速度也要间移动的轨迹是直线，而且对移动的速度也要进行控制，以便适应随工艺因素变化的不同需进行控制，以便适应随工艺因素变化的不同需要。要。简易数控车床、数控镗铣床，一般有简易数控车床、数控镗铣床，一般有2 3个个可控坐标
15、轴，但同时控制的坐标轴只有一个。可控坐标轴，但同时控制的坐标轴只有一个。轮廓控制的数控机床轮廓控制的数控机床能够对两个或两个以上运动坐标的位移及速能够对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，因而可进行曲线或度进行连续相关的控制，因而可进行曲线或曲面的加工。曲面的加工。3 3、按驱动装置的类型分类、按驱动装置的类型分类开环控制数控机床开环控制数控机床特点：结构简单，步进驱动、步进电机，特点：结构简单，步进驱动、步进电机，无位置速度反馈无位置速度反馈半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床特点：精度较高，采用交流或直流伺服驱动及伺特点：精度较高，采用交流或直流伺服驱动及伺服电机，有角位
16、移、角速度检测装置，结构紧凑服电机，有角位移、角速度检测装置，结构紧凑闭环控制数控机床闭环控制数控机床特点：精度高，采用交流或直流伺服驱动及伺服特点：精度高，采用交流或直流伺服驱动及伺服电机，有直线位移、速度检测装置，价格贵，调电机，有直线位移、速度检测装置，价格贵，调试困难试困难混合控制数控机床混合控制数控机床开环补偿型开环补偿型半闭环补偿型半闭环补偿型第三节 数控机床的特点及应用范围 数控机床特点数控机床特点 1.复杂零件加工复杂零件加工 2.高精度高精度 3.加工稳定可靠加工稳定可靠 4.高柔性高柔性 5.高生产率高生产率 6.劳动条件好劳动条件好 7.有利于管理现代化有利于管理现代化 8.投资大，使用费用高投资大，使用费用高 9.生产准备工作复杂生产准备工作复杂 10.维修困难维修困难数控机床的应用范围数控机床的应用范围1、多品种小批量生产的零件、多品种小批量生产的零件2、结构比较复杂的零件、结构比较复杂的零件3、需要频繁改型的零件、需要频繁改型的零件4、价值昂贵，不允许报废的关键零件、价值昂贵，不允许报废的关键零件5、需要最短生产周期的急需零件、需要最短生产周期的急需零件
