第一章數(shù)控加工技術(shù)概述 數(shù)控機(jī)床課件

數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)2009年11月田錫天數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)2009年11月田錫天參考書(shū)田錫天.數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)（講義）.西北工業(yè)大學(xué)出版社，2009范炳炎.數(shù)控加工程序編制（第2版）.航空工業(yè)出版社，1995蔡蘭.數(shù)控加工工藝學(xué).化學(xué)工業(yè)出版社，2005王愛(ài)玲.現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用.國(guó)防工業(yè)出版社，2002先修課程現(xiàn)代制造工藝基礎(chǔ)（含夾具）切削加工及刀具技術(shù)機(jī)床概論與設(shè)計(jì)參考書(shū)先修課程內(nèi)容第一章數(shù)控加工技術(shù)概述第二章數(shù)控加工程序編制基礎(chǔ)第三章數(shù)控加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)第四章數(shù)控銑床的程序編制第五章加工中心的程序編制第六章數(shù)控車(chē)床的程序編制第七章CAD/CAM軟件及其應(yīng)用內(nèi)容第一章數(shù)控加工技術(shù)概述

第一章數(shù)控加工技術(shù)概述本章內(nèi)容：1.1數(shù)控加工的基本概念1.2數(shù)控機(jī)床1.3數(shù)控系統(tǒng)1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展第一章數(shù)控加工技術(shù)概述本章內(nèi)容：1.1數(shù)控加工的基本概念1.數(shù)字控制NumericalControl，NC

－數(shù)字控制，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控。數(shù)字控制是用數(shù)字信號(hào)對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制的一種技術(shù)。數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)：可用不同的字長(zhǎng)表示不同精度的信息；

可對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算等復(fù)雜的信息處理工作；可用計(jì)算機(jī)程序來(lái)改變信息處理的方式或過(guò)程，而不用改變電路或機(jī)械機(jī)構(gòu)，從而使機(jī)械設(shè)備具有很大的柔性。1.1數(shù)控加工的基本概念1.數(shù)字控制1.1數(shù)控加工的基本概念2.數(shù)控機(jī)床數(shù)字控制的對(duì)象是多種多樣的，但數(shù)控機(jī)床是最早應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的控制對(duì)象，也是應(yīng)用最廣泛和最典型的數(shù)控設(shè)備。

因此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)字控制定義為：用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說(shuō)是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的控制裝置，其作用是處理輸入到系統(tǒng)中具有特定指令代碼的程序，控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件的加工。1.1數(shù)控加工的基本概念2.數(shù)控機(jī)床3.數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床是一種新型的自動(dòng)化機(jī)床，具有廣泛的通用性和較高的經(jīng)濟(jì)加工精度。適應(yīng)于單件和中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化加工。在整個(gè)機(jī)械加工生產(chǎn)中，中小批量和單件生產(chǎn)的零件品種，占80％以上。一般的自動(dòng)化機(jī)床由于準(zhǔn)備工作、調(diào)整工作量很大（凸輪，靠模、擋塊、電器、液壓等），在大批量生產(chǎn)中使用才是經(jīng)濟(jì)合理的，而對(duì)中小批量、單件生產(chǎn)是不合理的。適應(yīng)于精密復(fù)雜零件的自動(dòng)化加工。在航空、汽車(chē)、造船、兵器等工業(yè)中，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密、復(fù)雜，而且改型頻繁，一些普通機(jī)床加工手段已不能完全適應(yīng)，對(duì)于一些復(fù)雜曲線(xiàn)、曲面零件，手工操作不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，精度不易保證，有時(shí)甚至無(wú)法加工。1.1數(shù)控加工的基本概念3.數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床是一種新型的自動(dòng)化機(jī)床，具有廣泛1.1數(shù)控加工的基本概念4.數(shù)控加工數(shù)控加工是指使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的方法或技術(shù)，它采用數(shù)字信息對(duì)零件加工過(guò)程進(jìn)行定義（即程序），并控制機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行完成零件的加工。1.1數(shù)控加工的基本概念4.數(shù)控加工1.1數(shù)控加工的基本概念數(shù)控加工過(guò)程：(1)數(shù)控加工程序編制。首先根據(jù)零件設(shè)計(jì)要求制定數(shù)控加工工藝過(guò)程，選擇刀具及切削參數(shù)，然后按數(shù)控機(jī)床規(guī)定的編程格式編寫(xiě)零件的數(shù)控加工程序。(2)數(shù)控加工程序輸入。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的程序輸入要求，通過(guò)輸入裝置將數(shù)控加工程序輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中。(3)零件加工。數(shù)控系統(tǒng)對(duì)輸入的數(shù)控加工程序進(jìn)行必要的處理，生成和發(fā)出相應(yīng)的控制指令，控制機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作，使刀具與工件嚴(yán)格地按照程序規(guī)定的順序、刀具路徑和參數(shù)運(yùn)動(dòng)，從而加工出符合要求的零件。1.1數(shù)控加工的基本概念數(shù)控加工過(guò)程：1.1數(shù)控加工的基本概念數(shù)控加工程序，簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)控程序或零件程序（PartProgram），是用特定格式的一套指令代碼編寫(xiě)的控制數(shù)控機(jī)床執(zhí)行一個(gè)確定的加工任務(wù)的一系列指令。數(shù)控加工程序編制是指為零件的數(shù)控加工編寫(xiě)加工程序的過(guò)程。

數(shù)控加工技術(shù)包括數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工程序編制技術(shù)兩大方面。數(shù)控機(jī)床為數(shù)控加工提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，但數(shù)控機(jī)床是按照事先規(guī)定的指令信息——數(shù)控加工程序來(lái)執(zhí)行各種運(yùn)動(dòng)的。因此，數(shù)控加工程序的編制是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于復(fù)雜零件的加工，其編程工作顯得尤其重要。1.1數(shù)控加工的基本概念數(shù)控加工程序，簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)控程序或零數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)等組成。（圖1-1，圖1-2）一、數(shù)控機(jī)床的組成1.2數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制介質(zhì)伺服系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)測(cè)量裝置數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)等組成。圖1-2數(shù)控機(jī)床的組成1.2數(shù)控機(jī)床數(shù)控程序輸入裝置輸出裝置數(shù)控裝置PLC主軸控制主軸電機(jī)機(jī)床本體位置控制伺服電機(jī)測(cè)量裝置存儲(chǔ)介質(zhì)數(shù)控系統(tǒng)伺服系統(tǒng)圖1-2數(shù)控機(jī)床的組成1.2數(shù)控機(jī)床數(shù)控程序輸入裝置輸

1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服系統(tǒng)

4.機(jī)械系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床的組成1.2數(shù)控機(jī)床1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服1.控制介質(zhì)/信息載體用于記錄零件的數(shù)控程序。輸入裝置光電閱讀機(jī)磁帶磁帶錄音機(jī)磁盤(pán)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器網(wǎng)絡(luò)傳送穿孔紙帶圖1-31.2數(shù)控機(jī)床1.控制介質(zhì)/信息載體用于記錄零件的數(shù)控程序。輸入裝置光電圖1-3穿孔紙帶圖1-3穿孔紙帶1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服系統(tǒng)

4.機(jī)械系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床的組成1.2數(shù)控機(jī)床1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服2.數(shù)控系統(tǒng)/數(shù)控裝置/控制機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制的機(jī)床運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作主要包括：機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)，如主軸的啟動(dòng)、停止、轉(zhuǎn)向和速度；機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如點(diǎn)位、直線(xiàn)、圓弧進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向和進(jìn)給速度選擇等；刀具選擇、換刀和刀具補(bǔ)償；

其它輔助運(yùn)動(dòng)，如工作臺(tái)鎖緊和松開(kāi)、工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)與分度、冷卻液的開(kāi)和關(guān)等各種輔助操作。

數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)，是數(shù)控機(jī)床的核心組成部分。它的功能是輸入數(shù)控加工程序，進(jìn)行計(jì)算和處理后，發(fā)出相應(yīng)的指令，傳送給伺服系統(tǒng)，通過(guò)伺服系統(tǒng)控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。

1.2數(shù)控機(jī)床2.數(shù)控系統(tǒng)/數(shù)控裝置/控制機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制的機(jī)床運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服系統(tǒng)

4.機(jī)械系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床的組成1.2數(shù)控機(jī)床1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服3.伺服系統(tǒng)(1)伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)（或稱(chēng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）是數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件。伺服系統(tǒng)的作用是把來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)的脈沖信號(hào)，經(jīng)功率放大和處理后，轉(zhuǎn)換成機(jī)床執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)，如工作臺(tái)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)驅(qū)動(dòng)主軸或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可以將伺服系統(tǒng)劃分為主軸伺服系統(tǒng)和進(jìn)給伺服系統(tǒng)。3.伺服系統(tǒng)(1)伺服系統(tǒng)的組成3.伺服系統(tǒng)(1)伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)單元和伺服電動(dòng)機(jī)組成。驅(qū)動(dòng)單元包括位置控制單元和速度控制單元。

數(shù)控系統(tǒng)位置控制單元速度控制單元伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)床測(cè)量反饋單元＋—一般情況下，多將位置控制單元與數(shù)控系統(tǒng)做在一起，所以通常所說(shuō)的驅(qū)動(dòng)單元是指速度控制單元。速度控制單元是一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、功率驅(qū)動(dòng)放大環(huán)節(jié)等組成。3.伺服系統(tǒng)(1)伺服系統(tǒng)的組成數(shù)控系統(tǒng)位置控制速度控制3.伺服系統(tǒng)常用的伺服電動(dòng)機(jī)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)和數(shù)字伺服電動(dòng)機(jī)。3.伺服系統(tǒng)常用的伺服電動(dòng)機(jī)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、3.伺服系統(tǒng)(2)伺服系統(tǒng)的組成—舉例總旋轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)裝置步進(jìn)電機(jī)工作臺(tái)脈沖信息脈沖總數(shù)滾珠絲杠總位移絲杠回轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠相對(duì)于螺母在滾動(dòng)。滾珠絲杠的優(yōu)點(diǎn)：摩擦小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，預(yù)緊后可消除間隙，有可逆性。絲杠和螺母都可作主動(dòng)件。3.伺服系統(tǒng)(2)伺服系統(tǒng)的組成—舉例總旋轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)裝置步(3)伺服系統(tǒng)的作用

因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)—脈沖信息是不連續(xù)的數(shù)字量，而機(jī)床工作臺(tái)的位移是一種連續(xù)的模擬量，中間需要一個(gè)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)—伺服系統(tǒng)。作用：接受來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)的指令信息，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)及減速齒輪、滾珠絲杠等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床的移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。脈沖信息功率放大模擬量（如轉(zhuǎn)角等）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作臺(tái)轉(zhuǎn)換(3)伺服系統(tǒng)的作用因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)—(4)脈沖當(dāng)量

脈沖當(dāng)量是指當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)脈沖時(shí)工作臺(tái)或刀具移動(dòng)的距離。如：0.01mm/脈沖，0.001mm/脈沖?？偽灰屏浚矫}沖總數(shù)×脈沖當(dāng)量當(dāng)數(shù)控裝置輸出指令脈沖信號(hào)給伺服系統(tǒng)時(shí)，伺服系統(tǒng)就使機(jī)床上的移動(dòng)部件作相應(yīng)的移動(dòng)，并對(duì)定位精度和速度加以控制。伺服系統(tǒng)的性能將直接影響數(shù)控機(jī)床部件的運(yùn)動(dòng)精度和速度，因此是影響數(shù)控機(jī)床加工精度和加工效率的主要因素之一。

(4)脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量是指當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服系統(tǒng)

4.機(jī)械系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床的組成1.1數(shù)控機(jī)床概述1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服4.機(jī)械系統(tǒng)與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床在外部造型、整體布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具部件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)等方面具有特色。機(jī)械系統(tǒng)組成：機(jī)床基礎(chǔ)件：包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺(tái)等，它是整臺(tái)機(jī)床的的基礎(chǔ)和框架。主軸部件：包括主軸伺服電動(dòng)機(jī)和主軸傳動(dòng)系統(tǒng)。進(jìn)給系統(tǒng)：包括進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件。實(shí)現(xiàn)某些部件動(dòng)作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、防護(hù)等裝置。刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置。

自動(dòng)托盤(pán)交換裝置。

4.機(jī)械系統(tǒng)與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床在外部造型、整體布局、4.機(jī)械系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用高性能的主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，因此，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈較短。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床的連續(xù)自動(dòng)化加工，數(shù)控機(jī)床具有較高的剛度、精度及耐磨性，熱變形較小。采用高效、高精度、無(wú)間隙傳動(dòng)部件，如滾珠絲杠螺母副、直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。

一些數(shù)控機(jī)床還采用了刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置以提高機(jī)床工作效率。4.機(jī)械系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：零件圖程序編制穿孔制帶數(shù)控系統(tǒng)伺服系統(tǒng)機(jī)床加工零件成品1.2數(shù)控機(jī)床二、數(shù)控機(jī)床的工作過(guò)程零件圖程序編制穿孔制帶數(shù)控系統(tǒng)伺服系統(tǒng)機(jī)床加工零件成品1.21.2數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床按其加工工藝方式一般可分為金屬切削數(shù)控機(jī)床、金屬成型數(shù)控機(jī)床和特種加工數(shù)控機(jī)床等。金屬切削數(shù)控機(jī)床中根據(jù)其自動(dòng)化程度的高低，又可分為數(shù)控機(jī)床、加工中心和柔性制造單元。數(shù)控機(jī)床可分為數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、數(shù)控沖床、數(shù)控剪床等，這類(lèi)數(shù)控機(jī)床的工藝特點(diǎn)和相應(yīng)的通用機(jī)床相似，但它們具有復(fù)雜形狀零件的加工能力。加工中心可分為鏜銑類(lèi)加工中心和車(chē)削加工中心，它們是在相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上加裝刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置而構(gòu)成的。柔性制造單元由加工中心、搬運(yùn)機(jī)器人和（或）自動(dòng)化小車(chē)等自動(dòng)物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)組成。

三、數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)1.2數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床按其加工工藝方式一般可分為金屬切削1.2數(shù)控機(jī)床1、按運(yùn)動(dòng)方式區(qū)分，有三種控制方式：點(diǎn)位控制直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制輪廓控制四、數(shù)控機(jī)床的控制方式1.2數(shù)控機(jī)床1、按運(yùn)動(dòng)方式區(qū)分，有三種控制方式：四、數(shù)點(diǎn)位控制：刀具從某一位置向另一位置移動(dòng)時(shí)，只控制機(jī)床移動(dòng)部件的終點(diǎn)位置，而不管移動(dòng)軌跡如何，并且在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行切削。數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床等是典型的點(diǎn)位控制機(jī)床。

1.2數(shù)控機(jī)床點(diǎn)位控制：刀具從某一位置向另一位置移動(dòng)時(shí)，只控制機(jī)床移動(dòng)部件直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制：除了控制運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)與終點(diǎn)的準(zhǔn)確位置外，還要求刀具運(yùn)動(dòng)軌跡為一條直線(xiàn)，并能控制刀具按照給定的進(jìn)給速度進(jìn)行切削加工。數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、加工中心等一般都具有直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能。

1.2數(shù)控機(jī)床直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制：除了控制運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)與終點(diǎn)的準(zhǔn)確位置外，還要求刀輪廓控制：又稱(chēng)連續(xù)軌跡控制，能夠?qū)Φ毒吲c工件的相對(duì)移動(dòng)軌跡和速度進(jìn)行連續(xù)控制，并在移動(dòng)時(shí)進(jìn)行切削加工，可以加工任意斜率的直線(xiàn)、圓弧和曲線(xiàn)。即能夠控制刀具在每個(gè)位置的坐標(biāo)、切削方向和進(jìn)給速度。大多數(shù)數(shù)控銑床、數(shù)控車(chē)床、數(shù)控磨床、加工中心等都具有輪廓控制功能。1.2數(shù)控機(jī)床輪廓控制：又稱(chēng)連續(xù)軌跡控制，能夠?qū)Φ毒吲c工件的相對(duì)移動(dòng)軌跡和1.按運(yùn)動(dòng)方式區(qū)分，有三種控制方式：點(diǎn)位控制直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制輪廓控制2.按伺服系統(tǒng)控制方式區(qū)分，有三種控制方式：開(kāi)環(huán)控制方式閉環(huán)控制方式半閉環(huán)控制方式四、數(shù)控機(jī)床的控制方式1.2數(shù)控機(jī)床1.按運(yùn)動(dòng)方式區(qū)分，有三種控制方式：2.按伺服系統(tǒng)控制方開(kāi)環(huán)控制是一種不帶位置測(cè)量反饋裝置的控制方式。數(shù)控系統(tǒng)處理數(shù)控加工程序，并向伺服系統(tǒng)發(fā)出位移指令信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行加工。最典型的開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)就是采用步進(jìn)電機(jī)的伺服系統(tǒng)1.2數(shù)控機(jī)床開(kāi)環(huán)控制是一種不帶位置測(cè)量反饋裝置的控制方式。數(shù)控系統(tǒng)處理數(shù)閉環(huán)控制是一種在機(jī)床移動(dòng)部件上直接安裝有位置測(cè)量反饋裝置的控制方式。位置測(cè)量裝置（光柵、感應(yīng)同步器等）檢測(cè)工作臺(tái)的實(shí)際位置并反饋給數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控系統(tǒng)將實(shí)際位置與數(shù)控加工程序中規(guī)定的位置相比較，以其差值來(lái)控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向減少誤差的方向移動(dòng)，直到差值等于零為止。這類(lèi)伺服系統(tǒng)因?yàn)榘褭C(jī)床工作臺(tái)納入位置控制環(huán)，故稱(chēng)為閉環(huán)控制。主要用于精度要求高的數(shù)控機(jī)床。

1.2數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制是一種在機(jī)床移動(dòng)部件上直接安裝有位置測(cè)量反饋裝置的控半閉環(huán)控制用安裝在伺服電機(jī)或絲杠的角位移測(cè)量元件（如旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器、光柵等）來(lái)代替安裝在機(jī)床工作臺(tái)上的直線(xiàn)測(cè)量元件，用測(cè)量電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角位移來(lái)代替測(cè)量工作臺(tái)的直線(xiàn)位移

。這種系統(tǒng)未將絲杠螺母副、齒輪傳動(dòng)副等傳動(dòng)裝置包含在閉環(huán)反饋系統(tǒng)中，因而稱(chēng)之為半閉環(huán)控制方式。其控制精度介于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)之間。1.2數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制用安裝在伺服電機(jī)或絲杠的角位移測(cè)量元件（如旋轉(zhuǎn)變壓1.自動(dòng)化程度高：除了手工裝卸工件及對(duì)刀外，全部加工過(guò)程都可由機(jī)床自動(dòng)完成。2.進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單：數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般為滾珠絲杠幅，伺服電機(jī)與滾珠絲杠直接連接或通過(guò)同步帶連接。3.具有加工復(fù)雜形狀零件的能力：數(shù)控加工能夠完成常規(guī)加工方法難以完成或者無(wú)法完成的復(fù)雜型面加工。4.具有高度的柔性：當(dāng)加工對(duì)象改變后，只需改變數(shù)控加工程序、調(diào)整刀具參數(shù)等，并且很少需要專(zhuān)用夾具。5.加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定：無(wú)人為操作誤差的影響。6.加工效率高：數(shù)控機(jī)床的加工效率一般比普通機(jī)床高2～3倍，在加工復(fù)雜零件時(shí)，加工效率可提高十幾倍甚至幾十倍。

五、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)1.2數(shù)控機(jī)床1.自動(dòng)化程度高：除了手工裝卸工件及對(duì)刀外，全部加工過(guò)程都一、數(shù)控系統(tǒng)的組成數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，它有兩種類(lèi)型：NC裝置：完全由硬件邏輯電路構(gòu)成的專(zhuān)用硬件數(shù)控裝置（專(zhuān)用計(jì)算機(jī)）。CNC裝置：由計(jì)算機(jī)硬件和軟件組成的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（通用的微型計(jì)算機(jī)。

數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、邏輯控制裝置三部分組成。

常見(jiàn)的輸入裝置有紙帶閱讀機(jī)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、串行通信接口、鍵盤(pán)和操作面板等；輸出裝置有顯示器。1.3數(shù)控系統(tǒng)一、數(shù)控系統(tǒng)的組成數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，它有兩種類(lèi)型：一、數(shù)控系統(tǒng)的組成由于NC裝置本身所存在的缺點(diǎn)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，目前NC裝置已被CNC裝置所取代。采用CNC裝置的數(shù)控系統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)）。下面主要介紹CNC系統(tǒng)。NC裝置是數(shù)控技術(shù)發(fā)展早期的產(chǎn)品，其控制功能由邏輯電路實(shí)現(xiàn)，所以稱(chēng)為硬件數(shù)控。顯然，要想增加或改變某種功能，就必須改動(dòng)NC裝置內(nèi)部的邏輯電路，因此NC裝置的專(zhuān)用性很強(qiáng)，靈活性差，功能有限，現(xiàn)已逐漸被淘汰。

1.3數(shù)控系統(tǒng)一、數(shù)控系統(tǒng)的組成由于NC裝置本身所存在的缺點(diǎn)以及計(jì)算機(jī)技一、數(shù)控系統(tǒng)的組成CNC系統(tǒng)由硬件和軟件共同完成數(shù)控任務(wù)。由于采用軟件，CNC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)硬件NC裝置所不能完成的許多功能，如圖形顯示、系統(tǒng)診斷、各種復(fù)雜的軌跡控制算法和補(bǔ)償算法、智能控制、通信及連網(wǎng)功能等。1.3數(shù)控系統(tǒng)輸入裝置輸出裝置通信接口CNC裝置可編程控制器主軸控制單元主軸電動(dòng)機(jī)機(jī)床進(jìn)給電動(dòng)機(jī)位置檢測(cè)器程序CAM系統(tǒng)上位機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元一、數(shù)控系統(tǒng)的組成CNC系統(tǒng)由硬件和軟件共同完成數(shù)控任務(wù)。一、數(shù)控系統(tǒng)的組成PLC可位于數(shù)控單元之外，稱(chēng)為獨(dú)立型PLC；也可以與數(shù)控裝置合為一體，稱(chēng)為內(nèi)裝型PLC。現(xiàn)代CNC系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）取代傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置（即繼電器控制線(xiàn)路），用PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機(jī)床的各種邏輯控制。1.3數(shù)控系統(tǒng)一、數(shù)控系統(tǒng)的組成PLC可位于數(shù)控單元之外，稱(chēng)為獨(dú)立型PL一、數(shù)控系統(tǒng)的組成CNC系統(tǒng)的數(shù)控裝置是一臺(tái)通用微型計(jì)算機(jī)，與NC裝置相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)運(yùn)算以及各種控制功能都通過(guò)軟件來(lái)完成，并能增加很多用邏輯電路難以實(shí)現(xiàn)的功能。只要改變控制軟件就可改變控制功能，因此靈活性和通用性強(qiáng)。

具有存儲(chǔ)能力，零件程序可以一次性輸入，從而可減少NC裝置由于光電閱讀機(jī)啟動(dòng)頻繁和長(zhǎng)期運(yùn)行而造成的差錯(cuò)。程序的編輯，修改方便。

計(jì)算機(jī)和機(jī)床之間采用標(biāo)準(zhǔn)接口聯(lián)接。

1.3數(shù)控系統(tǒng)一、數(shù)控系統(tǒng)的組成CNC系統(tǒng)的數(shù)控裝置是一臺(tái)通用微型計(jì)算機(jī)二、數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成數(shù)控系統(tǒng)本質(zhì)上是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。在硬件方面，它經(jīng)歷了電子管、晶體管、小規(guī)模集成電路、微處理機(jī)到當(dāng)前基于PC的結(jié)構(gòu)等五代的發(fā)展。在體系結(jié)構(gòu)上，它經(jīng)歷了NC（硬線(xiàn)數(shù)控）、CNC到目前的基于PC的NC三個(gè)階段。

1.3數(shù)控系統(tǒng)二、數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成數(shù)控系統(tǒng)本質(zhì)上是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。在硬件方三、數(shù)控系統(tǒng)的軟件數(shù)控系統(tǒng)軟件主要完成如下基本任務(wù)：系統(tǒng)管理；

操作指令處理；零件程序的輸入與編輯；零件程序的處理與執(zhí)行；系統(tǒng)狀態(tài)顯示；MDI（手工數(shù)據(jù)輸入）；故障報(bào)警和診斷。1.3數(shù)控系統(tǒng)三、數(shù)控系統(tǒng)的軟件數(shù)控系統(tǒng)軟件主要完成如下基本任務(wù)：1.3三、數(shù)控系統(tǒng)的軟件數(shù)控系統(tǒng)軟件的功能組成：

1.3數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng)軟件管理軟件控制軟件程序編輯顯示診斷譯碼刀具補(bǔ)償速度控制插補(bǔ)運(yùn)算位置控制程序輸入三、數(shù)控系統(tǒng)的軟件數(shù)控系統(tǒng)軟件的功能組成：1.3數(shù)控三、數(shù)控系統(tǒng)的軟件零件程序處理與執(zhí)行是數(shù)控系統(tǒng)的核心任務(wù)，其工作過(guò)程如下：1.3數(shù)控系統(tǒng)零件程序在輸入數(shù)控系統(tǒng)后，經(jīng)過(guò)譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)和位置控制計(jì)算，輸出控制指令由伺服系統(tǒng)執(zhí)行，驅(qū)動(dòng)機(jī)床完成工件加工。

程序存儲(chǔ)機(jī)床反饋零件程序譯碼數(shù)據(jù)處理插補(bǔ)運(yùn)算位置控制伺服驅(qū)動(dòng)三、數(shù)控系統(tǒng)的軟件零件程序處理與執(zhí)行是數(shù)控系統(tǒng)的核心任務(wù)，其四、CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理軌跡插補(bǔ)：零件程序中的運(yùn)動(dòng)軌跡或經(jīng)過(guò)刀具補(bǔ)償處理后的運(yùn)動(dòng)軌跡只給出了軌跡類(lèi)型和起點(diǎn)、終點(diǎn)等信息，還不能用來(lái)控制刀具的運(yùn)動(dòng)。軌跡插補(bǔ)是按照給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)速度，實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)床各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)量，控制各運(yùn)動(dòng)軸協(xié)調(diào)地按照給定軌跡及速度運(yùn)動(dòng)。

1.3數(shù)控系統(tǒng)理解數(shù)控加工原理的關(guān)鍵就是理解插補(bǔ)原理。四、CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理軌跡插補(bǔ)：零件程序中的運(yùn)動(dòng)軌跡或經(jīng)過(guò)四、CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理被加工零件的輪廓種類(lèi)很多，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，為了滿(mǎn)足加工要求，刀具運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)該準(zhǔn)確地按零件的輪廓形狀生成。然而，對(duì)于復(fù)雜的曲線(xiàn)輪廓，直接計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)軌跡非常復(fù)雜，計(jì)算工作量很大，不能滿(mǎn)足數(shù)控加工的實(shí)時(shí)控制要求。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，是用微小直線(xiàn)段或圓弧段去逼近零件輪廓曲線(xiàn)，即通常所說(shuō)的直線(xiàn)插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。1.3數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)的任務(wù)就是根據(jù)進(jìn)給速度的要求，完成在刀具運(yùn)動(dòng)軌跡起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的中間點(diǎn)坐標(biāo)值的計(jì)算。對(duì)于輪廓控制，插補(bǔ)運(yùn)算是最重要的計(jì)算任務(wù)。

四、CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理被加工零件的輪廓種類(lèi)很多，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，四、CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理目前常用的插補(bǔ)方法有兩類(lèi)：脈沖增量插補(bǔ)法和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法。

1.3數(shù)控系統(tǒng)脈沖增量插補(bǔ)是把計(jì)算機(jī)每次插補(bǔ)運(yùn)算產(chǎn)生的指令輸出到伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)給脈沖進(jìn)給，以驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。脈沖增量插補(bǔ)法適用于以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。這類(lèi)插補(bǔ)算法的特點(diǎn)是每次插補(bǔ)的結(jié)果僅產(chǎn)生一個(gè)行程增量，以一個(gè)個(gè)脈沖的方式輸出給步進(jìn)電機(jī)。

四、CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理目前常用的插補(bǔ)方法有兩類(lèi)：脈沖增量插四、CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)是將加工一段直線(xiàn)或圓弧的時(shí)間劃分為若干相等的插補(bǔ)周期，每經(jīng)過(guò)一個(gè)插補(bǔ)周期就進(jìn)行一次插補(bǔ)運(yùn)算，算出在該插補(bǔ)周期內(nèi)各坐標(biāo)軸的進(jìn)給量，邊計(jì)算邊加工，若干次插補(bǔ)周期完成后完成一個(gè)曲線(xiàn)段的加工，即從曲線(xiàn)段的起點(diǎn)走到終點(diǎn)。數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)是用微小直線(xiàn)段來(lái)逼近給定軌跡，適用于閉環(huán)和半閉環(huán)以直流或交流伺服電機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的CNC系統(tǒng)。顯然，對(duì)于曲線(xiàn)插補(bǔ)，插補(bǔ)步長(zhǎng)越短，插補(bǔ)精度越高；插補(bǔ)周期越短，插補(bǔ)精度越高；進(jìn)給速度越快，插補(bǔ)精度越低，但效率越高。

1.3數(shù)控系統(tǒng)四、CNC系統(tǒng)的插補(bǔ)原理數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)是將加工一段直線(xiàn)或圓弧的

第一章數(shù)控加工程序編制概論本章重點(diǎn):數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的控制方式作業(yè)：P20,1，2，3，4，5，6第一章數(shù)控加工程序編制概論本章重點(diǎn):作業(yè)：P20,數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)2009年11月田錫天數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)2009年11月田錫天參考書(shū)田錫天.數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)（講義）.西北工業(yè)大學(xué)出版社，2009范炳炎.數(shù)控加工程序編制（第2版）.航空工業(yè)出版社，1995蔡蘭.數(shù)控加工工藝學(xué).化學(xué)工業(yè)出版社，2005王愛(ài)玲.現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用.國(guó)防工業(yè)出版社，2002先修課程現(xiàn)代制造工藝基礎(chǔ)（含夾具）切削加工及刀具技術(shù)機(jī)床概論與設(shè)計(jì)參考書(shū)先修課程內(nèi)容第一章數(shù)控加工技術(shù)概述第二章數(shù)控加工程序編制基礎(chǔ)第三章數(shù)控加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)第四章數(shù)控銑床的程序編制第五章加工中心的程序編制第六章數(shù)控車(chē)床的程序編制第七章CAD/CAM軟件及其應(yīng)用內(nèi)容第一章數(shù)控加工技術(shù)概述

第一章數(shù)控加工技術(shù)概述本章內(nèi)容：1.1數(shù)控加工的基本概念1.2數(shù)控機(jī)床1.3數(shù)控系統(tǒng)1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展第一章數(shù)控加工技術(shù)概述本章內(nèi)容：1.1數(shù)控加工的基本概念1.數(shù)字控制NumericalControl，NC

－數(shù)字控制，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控。數(shù)字控制是用數(shù)字信號(hào)對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制的一種技術(shù)。數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)：可用不同的字長(zhǎng)表示不同精度的信息；

可對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算等復(fù)雜的信息處理工作；可用計(jì)算機(jī)程序來(lái)改變信息處理的方式或過(guò)程，而不用改變電路或機(jī)械機(jī)構(gòu)，從而使機(jī)械設(shè)備具有很大的柔性。1.1數(shù)控加工的基本概念1.數(shù)字控制1.1數(shù)控加工的基本概念2.數(shù)控機(jī)床數(shù)字控制的對(duì)象是多種多樣的，但數(shù)控機(jī)床是最早應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的控制對(duì)象，也是應(yīng)用最廣泛和最典型的數(shù)控設(shè)備。

因此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)字控制定義為：用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說(shuō)是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的控制裝置，其作用是處理輸入到系統(tǒng)中具有特定指令代碼的程序，控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件的加工。1.1數(shù)控加工的基本概念2.數(shù)控機(jī)床3.數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床是一種新型的自動(dòng)化機(jī)床，具有廣泛的通用性和較高的經(jīng)濟(jì)加工精度。適應(yīng)于單件和中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化加工。在整個(gè)機(jī)械加工生產(chǎn)中，中小批量和單件生產(chǎn)的零件品種，占80％以上。一般的自動(dòng)化機(jī)床由于準(zhǔn)備工作、調(diào)整工作量很大（凸輪，靠模、擋塊、電器、液壓等），在大批量生產(chǎn)中使用才是經(jīng)濟(jì)合理的，而對(duì)中小批量、單件生產(chǎn)是不合理的。適應(yīng)于精密復(fù)雜零件的自動(dòng)化加工。在航空、汽車(chē)、造船、兵器等工業(yè)中，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密、復(fù)雜，而且改型頻繁，一些普通機(jī)床加工手段已不能完全適應(yīng)，對(duì)于一些復(fù)雜曲線(xiàn)、曲面零件，手工操作不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，精度不易保證，有時(shí)甚至無(wú)法加工。1.1數(shù)控加工的基本概念3.數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床是一種新型的自動(dòng)化機(jī)床，具有廣泛1.1數(shù)控加工的基本概念4.數(shù)控加工數(shù)控加工是指使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的方法或技術(shù)，它采用數(shù)字信息對(duì)零件加工過(guò)程進(jìn)行定義（即程序），并控制機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行完成零件的加工。1.1數(shù)控加工的基本概念4.數(shù)控加工1.1數(shù)控加工的基本概念數(shù)控加工過(guò)程：(1)數(shù)控加工程序編制。首先根據(jù)零件設(shè)計(jì)要求制定數(shù)控加工工藝過(guò)程，選擇刀具及切削參數(shù)，然后按數(shù)控機(jī)床規(guī)定的編程格式編寫(xiě)零件的數(shù)控加工程序。(2)數(shù)控加工程序輸入。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的程序輸入要求，通過(guò)輸入裝置將數(shù)控加工程序輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中。(3)零件加工。數(shù)控系統(tǒng)對(duì)輸入的數(shù)控加工程序進(jìn)行必要的處理，生成和發(fā)出相應(yīng)的控制指令，控制機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作，使刀具與工件嚴(yán)格地按照程序規(guī)定的順序、刀具路徑和參數(shù)運(yùn)動(dòng)，從而加工出符合要求的零件。1.1數(shù)控加工的基本概念數(shù)控加工過(guò)程：1.1數(shù)控加工的基本概念數(shù)控加工程序，簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)控程序或零件程序（PartProgram），是用特定格式的一套指令代碼編寫(xiě)的控制數(shù)控機(jī)床執(zhí)行一個(gè)確定的加工任務(wù)的一系列指令。數(shù)控加工程序編制是指為零件的數(shù)控加工編寫(xiě)加工程序的過(guò)程。

數(shù)控加工技術(shù)包括數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工程序編制技術(shù)兩大方面。數(shù)控機(jī)床為數(shù)控加工提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，但數(shù)控機(jī)床是按照事先規(guī)定的指令信息——數(shù)控加工程序來(lái)執(zhí)行各種運(yùn)動(dòng)的。因此，數(shù)控加工程序的編制是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于復(fù)雜零件的加工，其編程工作顯得尤其重要。1.1數(shù)控加工的基本概念數(shù)控加工程序，簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)控程序或零數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)等組成。（圖1-1，圖1-2）一、數(shù)控機(jī)床的組成1.2數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制介質(zhì)伺服系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)測(cè)量裝置數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)等組成。圖1-2數(shù)控機(jī)床的組成1.2數(shù)控機(jī)床數(shù)控程序輸入裝置輸出裝置數(shù)控裝置PLC主軸控制主軸電機(jī)機(jī)床本體位置控制伺服電機(jī)測(cè)量裝置存儲(chǔ)介質(zhì)數(shù)控系統(tǒng)伺服系統(tǒng)圖1-2數(shù)控機(jī)床的組成1.2數(shù)控機(jī)床數(shù)控程序輸入裝置輸

1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服系統(tǒng)

4.機(jī)械系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床的組成1.2數(shù)控機(jī)床1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服1.控制介質(zhì)/信息載體用于記錄零件的數(shù)控程序。輸入裝置光電閱讀機(jī)磁帶磁帶錄音機(jī)磁盤(pán)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器網(wǎng)絡(luò)傳送穿孔紙帶圖1-31.2數(shù)控機(jī)床1.控制介質(zhì)/信息載體用于記錄零件的數(shù)控程序。輸入裝置光電圖1-3穿孔紙帶圖1-3穿孔紙帶1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服系統(tǒng)

4.機(jī)械系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床的組成1.2數(shù)控機(jī)床1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服2.數(shù)控系統(tǒng)/數(shù)控裝置/控制機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制的機(jī)床運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作主要包括：機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)，如主軸的啟動(dòng)、停止、轉(zhuǎn)向和速度；機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如點(diǎn)位、直線(xiàn)、圓弧進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向和進(jìn)給速度選擇等；刀具選擇、換刀和刀具補(bǔ)償；

其它輔助運(yùn)動(dòng)，如工作臺(tái)鎖緊和松開(kāi)、工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)與分度、冷卻液的開(kāi)和關(guān)等各種輔助操作。

數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)，是數(shù)控機(jī)床的核心組成部分。它的功能是輸入數(shù)控加工程序，進(jìn)行計(jì)算和處理后，發(fā)出相應(yīng)的指令，傳送給伺服系統(tǒng)，通過(guò)伺服系統(tǒng)控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。

1.2數(shù)控機(jī)床2.數(shù)控系統(tǒng)/數(shù)控裝置/控制機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制的機(jī)床運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服系統(tǒng)

4.機(jī)械系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床的組成1.2數(shù)控機(jī)床1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服3.伺服系統(tǒng)(1)伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)（或稱(chēng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）是數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件。伺服系統(tǒng)的作用是把來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)的脈沖信號(hào)，經(jīng)功率放大和處理后，轉(zhuǎn)換成機(jī)床執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)，如工作臺(tái)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)驅(qū)動(dòng)主軸或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可以將伺服系統(tǒng)劃分為主軸伺服系統(tǒng)和進(jìn)給伺服系統(tǒng)。3.伺服系統(tǒng)(1)伺服系統(tǒng)的組成3.伺服系統(tǒng)(1)伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)單元和伺服電動(dòng)機(jī)組成。驅(qū)動(dòng)單元包括位置控制單元和速度控制單元。

數(shù)控系統(tǒng)位置控制單元速度控制單元伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)床測(cè)量反饋單元＋—一般情況下，多將位置控制單元與數(shù)控系統(tǒng)做在一起，所以通常所說(shuō)的驅(qū)動(dòng)單元是指速度控制單元。速度控制單元是一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、功率驅(qū)動(dòng)放大環(huán)節(jié)等組成。3.伺服系統(tǒng)(1)伺服系統(tǒng)的組成數(shù)控系統(tǒng)位置控制速度控制3.伺服系統(tǒng)常用的伺服電動(dòng)機(jī)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)和數(shù)字伺服電動(dòng)機(jī)。3.伺服系統(tǒng)常用的伺服電動(dòng)機(jī)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、3.伺服系統(tǒng)(2)伺服系統(tǒng)的組成—舉例總旋轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)裝置步進(jìn)電機(jī)工作臺(tái)脈沖信息脈沖總數(shù)滾珠絲杠總位移絲杠回轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠相對(duì)于螺母在滾動(dòng)。滾珠絲杠的優(yōu)點(diǎn)：摩擦小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，預(yù)緊后可消除間隙，有可逆性。絲杠和螺母都可作主動(dòng)件。3.伺服系統(tǒng)(2)伺服系統(tǒng)的組成—舉例總旋轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)裝置步(3)伺服系統(tǒng)的作用

因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)—脈沖信息是不連續(xù)的數(shù)字量，而機(jī)床工作臺(tái)的位移是一種連續(xù)的模擬量，中間需要一個(gè)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)—伺服系統(tǒng)。作用：接受來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)的指令信息，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)及減速齒輪、滾珠絲杠等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床的移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。脈沖信息功率放大模擬量（如轉(zhuǎn)角等）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作臺(tái)轉(zhuǎn)換(3)伺服系統(tǒng)的作用因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)—(4)脈沖當(dāng)量

脈沖當(dāng)量是指當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)脈沖時(shí)工作臺(tái)或刀具移動(dòng)的距離。如：0.01mm/脈沖，0.001mm/脈沖。總位移量＝脈沖總數(shù)×脈沖當(dāng)量當(dāng)數(shù)控裝置輸出指令脈沖信號(hào)給伺服系統(tǒng)時(shí)，伺服系統(tǒng)就使機(jī)床上的移動(dòng)部件作相應(yīng)的移動(dòng)，并對(duì)定位精度和速度加以控制。伺服系統(tǒng)的性能將直接影響數(shù)控機(jī)床部件的運(yùn)動(dòng)精度和速度，因此是影響數(shù)控機(jī)床加工精度和加工效率的主要因素之一。

(4)脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量是指當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服系統(tǒng)

4.機(jī)械系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床的組成1.1數(shù)控機(jī)床概述1.控制介質(zhì)/信息載體

2.數(shù)控系統(tǒng)

3.伺服4.機(jī)械系統(tǒng)與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床在外部造型、整體布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具部件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)等方面具有特色。機(jī)械系統(tǒng)組成：機(jī)床基礎(chǔ)件：包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺(tái)等，它是整臺(tái)機(jī)床的的基礎(chǔ)和框架。主軸部件：包括主軸伺服電動(dòng)機(jī)和主軸傳動(dòng)系統(tǒng)。進(jìn)給系統(tǒng)：包括進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件。實(shí)現(xiàn)某些部件動(dòng)作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、防護(hù)等裝置。刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置。

自動(dòng)托盤(pán)交換裝置。

4.機(jī)械系統(tǒng)與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床在外部造型、整體布局、4.機(jī)械系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用高性能的主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，因此，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈較短。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床的連續(xù)自動(dòng)化加工，數(shù)控機(jī)床具有較高的剛度、精度及耐磨性，熱變形較小。采用高效、高精度、無(wú)間隙傳動(dòng)部件，如滾珠絲杠螺母副、直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。

一些數(shù)控機(jī)床還采用了刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置以提高機(jī)床工作效率。4.機(jī)械系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：零件圖程序編制穿孔制帶數(shù)控系統(tǒng)伺服系統(tǒng)機(jī)床加工零件成品1.2數(shù)控機(jī)床二、數(shù)控機(jī)床的工作過(guò)程零件圖程序編制穿孔制帶數(shù)控系統(tǒng)伺服系統(tǒng)機(jī)床加工零件成品1.21.2數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床按其加工工藝方式一般可分為金屬切削數(shù)控機(jī)床、金屬成型數(shù)控機(jī)床和特種加工數(shù)控機(jī)床等。金屬切削數(shù)控機(jī)床中根據(jù)其自動(dòng)化程度的高低，又可分為數(shù)控機(jī)床、加工中心和柔性制造單元。數(shù)控機(jī)床可分為數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、數(shù)控沖床、數(shù)控剪床等，這類(lèi)數(shù)控機(jī)床的工藝特點(diǎn)和相應(yīng)的通用機(jī)床相似，但它們具有復(fù)雜形狀零件的加工能力。加工中心可分為鏜銑類(lèi)加工中心和車(chē)削加工中心，它們是在相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上加裝刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置而構(gòu)成的。柔性制造單元由加工中心、搬運(yùn)機(jī)器人和（或）自動(dòng)化小車(chē)等自動(dòng)物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)組成。

三、數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)1.2數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床按其加工工藝方式一般可分為金屬切削1.2數(shù)控機(jī)床1、按運(yùn)動(dòng)方式區(qū)分，有三種控制方式：點(diǎn)位控制直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制輪廓控制四、數(shù)控機(jī)床的控制方式1.2數(shù)控機(jī)床1、按運(yùn)動(dòng)方式區(qū)分，有三種控制方式：四、數(shù)點(diǎn)位控制：刀具從某一位置向另一位置移動(dòng)時(shí)，只控制機(jī)床移動(dòng)部件的終點(diǎn)位置，而不管移動(dòng)軌跡如何，并且在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行切削。數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床等是典型的點(diǎn)位控制機(jī)床。

1.2數(shù)控機(jī)床點(diǎn)位控制：刀具從某一位置向另一位置移動(dòng)時(shí)，只控制機(jī)床移動(dòng)部件直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制：除了控制運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)與終點(diǎn)的準(zhǔn)確位置外，還要求刀具運(yùn)動(dòng)軌跡為一條直線(xiàn)，并能控制刀具按照給定的進(jìn)給速度進(jìn)行切削加工。數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、加工中心等一般都具有直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能。

1.2數(shù)控機(jī)床直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制：除了控制運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)與終點(diǎn)的準(zhǔn)確位置外，還要求刀輪廓控制：又稱(chēng)連續(xù)軌跡控制，能夠?qū)Φ毒吲c工件的相對(duì)移動(dòng)軌跡和速度進(jìn)行連續(xù)控制，并在移動(dòng)時(shí)進(jìn)行切削加工，可以加工任意斜率的直線(xiàn)、圓弧和曲線(xiàn)。即能夠控制刀具在每個(gè)位置的坐標(biāo)、切削方向和進(jìn)給速度。大多數(shù)數(shù)控銑床、數(shù)控車(chē)床、數(shù)控磨床、加工中心等都具有輪廓控制功能。1.2數(shù)控機(jī)床輪廓控制：又稱(chēng)連續(xù)軌跡控制，能夠?qū)Φ毒吲c工件的相對(duì)移動(dòng)軌跡和1.按運(yùn)動(dòng)方式區(qū)分，有三種控制方式：點(diǎn)位控制直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制輪廓控制2.按伺服系統(tǒng)控制方式區(qū)分，有三種控制方式：開(kāi)環(huán)控制方式閉環(huán)控制方式半閉環(huán)控制方式四、數(shù)控機(jī)床的控制方式1.2數(shù)控機(jī)床1.按運(yùn)動(dòng)方式區(qū)分，有三種控制方式：2.按伺服系統(tǒng)控制方開(kāi)環(huán)控制是一種不帶位置測(cè)量反饋裝置的控制方式。數(shù)控系統(tǒng)處理數(shù)控加工程序，并向伺服系統(tǒng)發(fā)出位移指令信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行加工。最典型的開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)就是采用步進(jìn)電機(jī)的伺服系統(tǒng)1.2數(shù)控機(jī)床開(kāi)環(huán)控制是一種不帶位置測(cè)量反饋裝置的控制方式。數(shù)控系統(tǒng)處理數(shù)閉環(huán)控制是一種在機(jī)床移動(dòng)部件上直接安裝有位置測(cè)量反饋裝置的控制方式。位置測(cè)量裝置（光柵、感應(yīng)同步器等）檢測(cè)工作臺(tái)的實(shí)際位置并反饋給數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控系統(tǒng)將實(shí)際位置與數(shù)控加工程序中規(guī)定的位置相比較，以其差值來(lái)控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向減少誤差的方向移動(dòng)，直到差值等于零為止。這類(lèi)伺服系統(tǒng)因?yàn)榘褭C(jī)床工作臺(tái)納入位置控制環(huán)，故稱(chēng)為閉環(huán)控制。主要用于精度要求高的數(shù)控機(jī)床。

1.2數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制是一種在機(jī)床移動(dòng)部件上直接安裝有位置測(cè)量反饋裝置的控半閉環(huán)控制用安裝在伺服電機(jī)或絲杠的角位移測(cè)量元件（如旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器、光柵等）來(lái)代替安裝在機(jī)床工作臺(tái)上的直線(xiàn)測(cè)量元件，用測(cè)量電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角位移來(lái)代替測(cè)量工作臺(tái)的直線(xiàn)位移

。這種系統(tǒng)未將絲杠螺母副、齒輪傳動(dòng)副等傳動(dòng)裝置包含在閉環(huán)反饋系統(tǒng)中，因而稱(chēng)之為半閉環(huán)控制方式。其控制精度介于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)之間。1.2數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制用安裝在伺服電機(jī)或絲杠的角位移測(cè)量元件（如旋轉(zhuǎn)變壓1.自動(dòng)化程度高：除了手工裝卸工件及對(duì)刀外，全部加工過(guò)程都可由機(jī)床自動(dòng)完成。2.進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單：數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般為滾珠絲杠幅，伺服電機(jī)與滾珠絲杠直接連接或通過(guò)同步帶連接。3.具有加工復(fù)雜形狀零件的能力：數(shù)控加工能夠完成常規(guī)加工方法難以完成或者無(wú)法完成的復(fù)雜型面加工。4.具有高度的柔性：當(dāng)加工對(duì)象改變后，只需改變數(shù)控加工程序、調(diào)整刀具參數(shù)等，并且很少需要專(zhuān)用夾具。5.加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定：無(wú)人為操作誤差的影響。6.加工效率高：數(shù)控機(jī)床的加工效率一般比普通機(jī)床高2～3倍，在加工復(fù)雜零件時(shí)，加工效率可提高十幾倍甚至幾十倍。

五、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)1.2數(shù)控機(jī)床1.自動(dòng)化程度高：除了手工裝卸工件及對(duì)刀外，全部加工過(guò)程都一、數(shù)控系統(tǒng)的組成數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，它有兩種類(lèi)型：NC裝置：完全由硬件邏輯電路構(gòu)成的專(zhuān)用硬件數(shù)控裝置（專(zhuān)用計(jì)算機(jī)）。CNC裝置：由計(jì)算機(jī)硬件和軟件組成的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（通用的微型計(jì)算機(jī)。

數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、邏輯控制裝置三部分組成。

常見(jiàn)的輸入裝置有紙帶閱讀機(jī)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、串行通信接口、鍵盤(pán)和操作面板等；輸出裝置有顯示器。1.3數(shù)控系統(tǒng)一、數(shù)控系統(tǒng)的組成數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，它有兩種類(lèi)型：一、數(shù)控系統(tǒng)的組成由于NC裝置本身所存在的缺點(diǎn)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，目前NC裝置已被CNC裝置所取代。采用CNC裝置的數(shù)控系統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)）。下面主要介紹CNC系統(tǒng)。NC裝置是數(shù)控技術(shù)發(fā)展早期的產(chǎn)品，其控制功能由邏輯電路實(shí)現(xiàn)，所以稱(chēng)為硬件數(shù)控。顯然，要想增加或改變某種功能，就必須改動(dòng)NC裝置內(nèi)部的邏輯電路，因此NC裝置的專(zhuān)用性很強(qiáng)，靈活性差，功能有限，現(xiàn)已逐漸被淘汰。

1.3數(shù)控系統(tǒng)一、數(shù)控系統(tǒng)的組成由于NC裝置本身所存在的缺點(diǎn)以及計(jì)算機(jī)技一、數(shù)控系統(tǒng)的組成CNC系統(tǒng)由硬件和軟件共同完成數(shù)控任務(wù)。由于采用軟件，CNC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)硬件NC裝置所不能完成的許多功能，如圖形顯示、系統(tǒng)診斷、各種復(fù)雜的軌跡控制算法和補(bǔ)償算法、智能控制、通信及連網(wǎng)功能等。1.3數(shù)控系統(tǒng)輸入裝置輸出裝置通信接口CNC裝置可編程控制器主軸控制單元主軸電動(dòng)機(jī)機(jī)床進(jìn)給電動(dòng)機(jī)位置檢測(cè)器程序CAM系統(tǒng)上位機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元一、數(shù)控系統(tǒng)的組成CNC系統(tǒng)由硬件和軟件共同完成數(shù)控任務(wù)。一、數(shù)控系統(tǒng)的組成PLC可位于數(shù)控單元之外，稱(chēng)為獨(dú)立型PLC；也可以與數(shù)控裝置合為一體，稱(chēng)為內(nèi)裝型PLC?，F(xiàn)代CNC系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）取代傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置（即繼電器控制線(xiàn)路），用PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機(jī)床的各種邏輯控制。1.3數(shù)控系統(tǒng)一、數(shù)控系統(tǒng)的組成PLC可位于數(shù)控單元之外，稱(chēng)為獨(dú)立型PL一、數(shù)控系統(tǒng)的組成CNC系統(tǒng)的數(shù)控裝置是一臺(tái)通用微型計(jì)算機(jī)，與NC裝置相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理