数控技术-第一章

1、纪仁杰纪仁杰 电话：电话 05467810359 邮箱：邮箱：； QQ：511520696 1-1 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 第一章第一章 数控机床的基本知识数控机床的基本知识 数控车床数控车床 1-1 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 第一章第一章 数控机床的基本知识数控机床的基本知识 数控铣床数控铣床 1-1 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 第一章第一章 数控机床的基本知识数控机床的基本知识 加工中心加工中心 1-1 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 第一章第一章 数控机床的基本知识数控机床的基本知识 线切割机床线切割机床

2、 数控机床数控机床是用数字代码形式的信息是用数字代码形式的信息(程序指令程序指令) 控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进 行自动加工的机床。它综合了计算机、自动控制行自动加工的机床。它综合了计算机、自动控制 、精密测量、机床的机构设计与制造等方面的最、精密测量、机床的机构设计与制造等方面的最 新成果。新成果。 1. 数控机床（数控机床（NC Machine Tools） 一、定义一、定义 1-1 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 2. 数字控制数字控制 (数控数控NC) (Numerical Control ) 它是指用数字化信号对机床运

3、动及其加工过它是指用数字化信号对机床运动及其加工过 程中进行控制的一种方法。程中进行控制的一种方法。 3. 数控系统（数控系统（NC Control System） 数控设备的数据处理和控制电路以及伺服机数控设备的数据处理和控制电路以及伺服机 构等统称构等统称数控控制系统数控控制系统。它由程序输入、输出设。它由程序输入、输出设 备、计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴备、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。 第一代数控机床第一代数控机床 1948年，美国帕森斯公司，提出采用数字脉冲控年，美国帕森斯公司，提出采用数字脉冲控 制机床的设想，制机床的

4、设想，1949年，该公司与美国麻省理工学年，该公司与美国麻省理工学 院开始共同研究，院开始共同研究，1952年试制成功第一台年试制成功第一台三坐标数三坐标数 控铣床控铣床，当时的数控装置采用电子管元件，当时的数控装置采用电子管元件 。 二、数控机床的发展历程二、数控机床的发展历程 第二代数控机床第二代数控机床 1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路 板，出现了带自动换刀装置的数控机床，称为板，出现了带自动换刀装置的数控机床，称为加工加工 中心中心(machining center，MC) 。 第三代数控机床第三代数控机床 1965年，出现了第三代的

5、年，出现了第三代的集成电路数控装置集成电路数控装置，它，它 不仅体积小，功率消耗少，而且可靠性高，价格进不仅体积小，功率消耗少，而且可靠性高，价格进 一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展 。 二、数控机床的发展历程二、数控机床的发展历程 第四代数控机床第四代数控机床 20世纪世纪60年代末，先后出现了由一台计算机直接年代末，先后出现了由一台计算机直接 控制多台机床的控制多台机床的直接数控系统直接数控系统(DNC)，又称群控系，又称群控系 统，和采用小型计算机控制的统，和采用小型计算机控制的计算机数控系统计算机数控系统 (CNC)等，使数控装置进入了以

6、小型计算机为特征等，使数控装置进入了以小型计算机为特征 的第四代的第四代 。 第五代数控机床第五代数控机床 1974年，人们研制成功使用微处理器和半导体存年，人们研制成功使用微处理器和半导体存 储器的储器的微型计算机数控装置微型计算机数控装置（MNC），与第三代相），与第三代相 比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积缩小为原比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积缩小为原 来的来的1/20，价格降低了，价格降低了3/4，可靠性也得到了很大的，可靠性也得到了很大的 提高。提高。 二、数控机床的发展历程二、数控机床的发展历程 20世纪世纪80年代初，随着计算机技术的迅速发展，年代初，随着计算机技术的迅速

7、发展， 出现了能进行出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置人机对话式自动编制程序的数控装置。 数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上，数数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上，数 控机床的自动化程度得到进一步提高，并具有自动控机床的自动化程度得到进一步提高，并具有自动 监控刀具破损和自动检测工件等功能。监控刀具破损和自动检测工件等功能。 20世纪世纪90年代后期，出现了年代后期，出现了PC+CNC智能数控系智能数控系 统统，即以，即以PC机为控制系统的硬件部分，再在机为控制系统的硬件部分，再在PC机机 上安装上安装NC软件系统，这种方式下系统维护方便，软件系统，这种方式下系统维护方便

8、， 易于实现网络化制造。易于实现网络化制造。 二、数控机床的发展历程二、数控机床的发展历程 近年来，出现了以数控机床为基本加工单元的近年来，出现了以数控机床为基本加工单元的计计 算机集成制造系统算机集成制造系统（computer integrated manufacturing system，CIMS），实现了生产决策、），实现了生产决策、 产品设计及制造、经营等过程的计算机集成管理和产品设计及制造、经营等过程的计算机集成管理和 控制。控制。 1-2 数控机床的构成与工作原理数控机床的构成与工作原理 数控机床用数字信号控制机床运动及其加工数控机床用数字信号控制机床运动及其加工 过程。具体的说，

9、将刀具移动轨迹等加工信息用过程。具体的说，将刀具移动轨迹等加工信息用 数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控 系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机 床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出 形状、尺寸与精度符合要求的零件。形状、尺寸与精度符合要求的零件。 图图1-1 数控机床的组成数控机床的组成 程序编制程序编制 输入装置输入装置 数控装置数控装置 CNC 伺服驱动及伺服驱动及 位置检测装置位置检测装置 辅助控制辅助控制 及强电控制装置及强电控制装置 机床机

10、床 主运动机构主运动机构 进给运动机构进给运动机构 辅助动作机辅助动作机 构构 输出装置输出装置 （一）加工程序载体一）加工程序载体 数控程序数控程序是数控机床自动加工零件的工作指是数控机床自动加工零件的工作指 令。即把加工零件的所有运动、尺寸、工艺参数令。即把加工零件的所有运动、尺寸、工艺参数 等加工信息，按规定的方法、格式和代码，所编等加工信息，按规定的方法、格式和代码，所编 制的程序。制的程序。 程序载体存放程序以便输入到数控装置的装置。程序载体存放程序以便输入到数控装置的装置。 它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种 存储载体，取决于数控装

11、置的设计类型。存储载体，取决于数控装置的设计类型。 （二）输入二）输入/输出装置输出装置 将所输入的程序载体上的数控程序变成相应的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。根据程序电脉冲信号，传送并存入数控装置内。根据程序 载体的不同，有不同的输入装置载体的不同，有不同的输入装置： (1) 纸带输入纸带输入 用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动；用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动； 也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程 序控制机床运动。序控制机床运动。 (2) MDI手动数据

12、输入手动数据输入 键盘输入：利用操作面板上的键盘输入加工程序指令，键盘输入：利用操作面板上的键盘输入加工程序指令， 适用于比较短小的程序；适用于比较短小的程序； 1. 输入装置输入装置 （二）输入二）输入/输出装置输出装置 软件输入：在控制装置编辑状态下，用软件输入加工软件输入：在控制装置编辑状态下，用软件输入加工 程序，并存入控制装置的存储器中（可重复使用程序）。程序，并存入控制装置的存储器中（可重复使用程序）。 一般手工编程均采用这种方法。一般手工编程均采用这种方法。 人机对话：在具有会话编程功能的数控装置上，可按人机对话：在具有会话编程功能的数控装置上，可按 照显示器上提示的问题，选择不

13、同的菜单，用人机对话的照显示器上提示的问题，选择不同的菜单，用人机对话的 方法，输入有关的尺寸数字，可自动生成加工程序。方法，输入有关的尺寸数字，可自动生成加工程序。 (3)DNC直接数控输入直接数控输入 零件程序保存在上级计算机中，零件程序保存在上级计算机中，CNC系统一边加工一边系统一边加工一边 接收来自计算机的后续程序段。多用于采用接收来自计算机的后续程序段。多用于采用CAD/CAM软软 件设计的复杂工件并直接生成零件程序的情况。件设计的复杂工件并直接生成零件程序的情况。 （二）输入二）输入/输出装置输出装置 输出装置与伺服机构相联。输出装置根据控制输出装置与伺服机构相联。输出装置根据控

14、制 器的命令接收运算器的输出脉冲，并把它送到各器的命令接收运算器的输出脉冲，并把它送到各 坐标的伺服控制系统，经过功率放大，驱动伺服坐标的伺服控制系统，经过功率放大，驱动伺服 系统，从而控制机床按规定的要求运动。系统，从而控制机床按规定的要求运动。 2. 输出装置输出装置 （三）数控装置（三）数控装置 数控装置是接受输入装置送来的脉冲信号，经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过编译、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。是数控机床的核心，各个部分，按程序动作的装置。是数控机床的核心， 现代数控装置均采用现代数控装置

15、均采用CNC形式。形式。 （四）伺服驱动装置和位置检测装置（四）伺服驱动装置和位置检测装置 伺服驱动装置接收来自数控装置的指令信息，经伺服驱动装置接收来自数控装置的指令信息，经 功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移 动部件，加工出符合图样要求的零件。动部件，加工出符合图样要求的零件。 要求伺服驱动装置具有良好的快速反应性能，能要求伺服驱动装置具有良好的快速反应性能，能 够准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，够准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号， 并能忠实的执行来自数控装置的指令，提高系统的并能忠实的执行来自数控装置的指令，提高

16、系统的 动态跟随特性和静态跟踪精度。动态跟随特性和静态跟踪精度。 伺服驱动装置包括伺服驱动装置包括控制器控制器和和执行机构执行机构两大部分。两大部分。 目前，步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机是目前，步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机是 常用的驱动装置。常用的驱动装置。 位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量 检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置之后，检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置之后， 数控装置将反馈回来的实际位移量与设定值进行比数控装置将反馈回来的实际位移量与设定值进行比 较，控制驱动装置按照指令设定值运动。较，控制驱动装置按

17、照指令设定值运动。 （四）伺服驱动装置和位置检测装置（四）伺服驱动装置和位置检测装置 （五）机床主体（五）机床主体 机床主机机床主机是数控机床的主体，包括床身、底座、是数控机床的主体，包括床身、底座、 立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、 刀架及自动换刀装置等机械部件，是在数控机床上刀架及自动换刀装置等机械部件，是在数控机床上 自动地完成各种切削加工的机械部分。与传统机床自动地完成各种切削加工的机械部分。与传统机床 相比，数控机床主体具有如下结构特点相比，数控机床主体具有如下结构特点 ： （1）采用具有高刚度、高抗震性及较小热变形的机）采用具

18、有高刚度、高抗震性及较小热变形的机 床新结构。床新结构。 （2）广泛采用高性能的主轴伺服驱动和进给伺服驱）广泛采用高性能的主轴伺服驱动和进给伺服驱 动装置，使数控机床的传动链缩短，简化机床机械动装置，使数控机床的传动链缩短，简化机床机械 传动系统的结构。传动系统的结构。 （3）采用高传动效率、高精度、无间隙的传动装置）采用高传动效率、高精度、无间隙的传动装置 和运动部件。和运动部件。 （六）数控机床的辅助装置（六）数控机床的辅助装置 主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号， 经过编译、逻辑判别和运算，再经功率放大后驱动经过编译、逻辑判别和运算，再

19、经功率放大后驱动 相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助 装置完成指令规定的开关量动作。常用可编程逻辑装置完成指令规定的开关量动作。常用可编程逻辑 控制器控制器(PLC)作为辅助控制装置。作为辅助控制装置。 编程手册 数控机床的工作原理图 机床 数控装置 输入装置 穿孔带 随动进给系统 穿孔机 编程卡片 加工图样 图图1-2 数控机床的工作原理图数控机床的工作原理图 编程手册编程手册 加工图样加工图样 编程机编程机 穿孔机或存储装置穿孔机或存储装置 穿孔带、磁盘等穿孔带、磁盘等 输入装置输入装置 数控装置数控装置 随动进给系统随动进给系统 机床

20、机床 1-3 数控机床的特点数控机床的特点 一、数控机床加工零件的控制原理一、数控机床加工零件的控制原理 数控机床通过控制数控机床通过控制刀具刀具相对工件的运动实现对零相对工件的运动实现对零 件的加工。数控装置按加工程序规定的运动轨迹要件的加工。数控装置按加工程序规定的运动轨迹要 求，将刀具对工件的运动分割成求，将刀具对工件的运动分割成最小位移量最小位移量，通过，通过 不断地向各坐标轴方向输出脉冲形式的指令，使刀不断地向各坐标轴方向输出脉冲形式的指令，使刀 具沿各坐标轴移动若干个具沿各坐标轴移动若干个脉冲当量脉冲当量，实现刀具对工，实现刀具对工 件的相对运动，完成对零件的加工。件的相对运动，完

21、成对零件的加工。 将曲线将曲线L分成若干等微分成若干等微 线段，设切削线段，设切削Li的时的时 间为间为ti，则当，则当ti趋于趋于0 时，各微线段之和接近时，各微线段之和接近 于曲线于曲线L，即，即 实际上可把每一微线段看成刀具沿两个坐标轴运动实际上可把每一微线段看成刀具沿两个坐标轴运动 的合成轨迹。设在的合成轨迹。设在t时间内，刀具在时间内，刀具在X坐标、坐标、Y坐坐 标方向的移动量为标方向的移动量为xi，yi，则有，则有 当当Li的斜率不断变化时，刀具进给速度沿的斜率不断变化时，刀具进给速度沿X方向方向 与与Y方向的分量方向的分量vxi和和vyi的比值也随之变化。只的比值也随之变化。只

22、要根据要根据Li斜率的变化连续自动控制斜率的变化连续自动控制X和和Y方向运动方向运动 速度的比值，就可实现对曲线速度的比值，就可实现对曲线L的数控加工。的数控加工。 合成速度为合成速度为 数控系统根据系统信息实时地计算出各个中间数控系统根据系统信息实时地计算出各个中间 点的坐标，通常把这个过程称为点的坐标，通常把这个过程称为插补插补。插补实质上。插补实质上 是根据有限的信息完成是根据有限的信息完成“数据点的密化数据点的密化”工作，插工作，插 补工作可由补工作可由硬件逻辑电路硬件逻辑电路或执行或执行软件程序软件程序完成，在完成，在 CNC系统中，插补工作一般由系统中，插补工作一般由软件软件完成，

23、软件插补完成，软件插补 结构简单、灵活易变、可靠性好。目前，普遍应用结构简单、灵活易变、可靠性好。目前，普遍应用 的两类插补方法为基准脉冲插补和数据采样插补。的两类插补方法为基准脉冲插补和数据采样插补。 1. 基准脉冲插补基准脉冲插补 脉冲增量插补，这类插补算法是以脉冲形式输出，脉冲增量插补，这类插补算法是以脉冲形式输出， 每插补运算一次，最多给每一轴一个进给脉冲。基每插补运算一次，最多给每一轴一个进给脉冲。基 准脉冲插补主要有两种方法：逐点比较法和数字积准脉冲插补主要有两种方法：逐点比较法和数字积 分法分法 。 每走一步和给定轨迹比较一次，根据比较结果每走一步和给定轨迹比较一次，根据比较结果

24、 来决定下一步的进给方向，使刀具向减小偏差的方来决定下一步的进给方向，使刀具向减小偏差的方 向（并趋向终点）移动，刀具所走的轨迹应该和给向（并趋向终点）移动，刀具所走的轨迹应该和给 定轨迹非常相像。该算法特点：运算直观，插补误定轨迹非常相像。该算法特点：运算直观，插补误 差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，而且输出脉差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，而且输出脉 冲的速度变化小，调节方便。因此，该方法在两坐冲的速度变化小，调节方便。因此，该方法在两坐 标联动的数控机床中应用较为广泛。标联动的数控机床中应用较为广泛。 通过对速度分量进行数字积分来确定位移，使通过对速度分量进行数字积分来确定位移，使

25、刀具沿稳定的轨迹移动。优点：易于实现多坐标联刀具沿稳定的轨迹移动。优点：易于实现多坐标联 动，较容易地实现二次曲线、高次曲线的插补，并动，较容易地实现二次曲线、高次曲线的插补，并 具有运算速度快，应用广泛等特点。具有运算速度快，应用广泛等特点。 2. 数据采样插补数据采样插补 数据采样插补又称时间增量插补，该类算法插数据采样插补又称时间增量插补，该类算法插 补结果输出的不是脉冲，而是标准二进制数据。根补结果输出的不是脉冲，而是标准二进制数据。根 据编程进给速度，把轮廓曲线按插补周期将其分割据编程进给速度，把轮廓曲线按插补周期将其分割 为一系列微小直线段，然后将这些微小直线段对应为一系列微小直线

26、段，然后将这些微小直线段对应 的位置增量数据进行输出，以控制伺服系统实现坐的位置增量数据进行输出，以控制伺服系统实现坐 标轴的进给。这种插补算法速度快，精度高，用于标轴的进给。这种插补算法速度快，精度高，用于 半闭环和闭环控制系统。半闭环和闭环控制系统。 二、数控加工过程中的控制信息流程二、数控加工过程中的控制信息流程 三、数控机床加工的功能特点三、数控机床加工的功能特点 1.适应性强适应性强 适应性也称柔性，是指数控机床随生产对象变适应性也称柔性，是指数控机床随生产对象变 化而变化的适应能力。化而变化的适应能力。 2.精度高，质量稳定精度高，质量稳定 没有操作者的人为误差，移动当量普遍达到没

27、有操作者的人为误差，移动当量普遍达到 0.010.0001mm，加工精度由过去的加工精度由过去的0.01mm提高提高 到到0.005mm甚至更高，定位精度已达到甚至更高，定位精度已达到 (0.0020.005)mm。 3. 生产效率高生产效率高 零件加工所需的时间主要包括零件加工所需的时间主要包括机动时间机动时间和和辅助时辅助时 间间两部分。两部分。 节省机动时间：数控机床主轴转速和进给量的变节省机动时间：数控机床主轴转速和进给量的变 化范围比普通机床大，因此数控机床每一道工序都化范围比普通机床大，因此数控机床每一道工序都 可选用最有利的切削用量，由于数控机床结构刚性可选用最有利的切削用量，由

28、于数控机床结构刚性 好，因此允许进行大切削用量的强力切削，这就提好，因此允许进行大切削用量的强力切削，这就提 高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。 辅助时间：数控机床的移动部件空行程运动速度辅助时间：数控机床的移动部件空行程运动速度 快，工件装夹时间短，刀具可自动更换，辅助时间快，工件装夹时间短，刀具可自动更换，辅助时间 比一般机床大为减少。比一般机床大为减少。 4. 能实现复杂的运动能实现复杂的运动 可实现几乎是任意轨迹的运动和任何形状的空间可实现几乎是任意轨迹的运动和任何形状的空间 曲面加工，适应于复杂、异形零件的加工。曲面加工，适应于复杂、异形

29、零件的加工。 5. 良好的经济效益良好的经济效益 可节省画线工时，减少调整、加工和检验时间，可节省画线工时，减少调整、加工和检验时间， 节省直接生产费用；节省了工艺装备费用；降低生节省直接生产费用；节省了工艺装备费用；降低生 产成本；一机多用，节省厂房面积和建厂投资。产成本；一机多用，节省厂房面积和建厂投资。 6. 有利于生产管理的现代化有利于生产管理的现代化 不足之处不足之处：单位加工成本高；只适于多品种小批：单位加工成本高；只适于多品种小批 量或中批量生产（占机械加工总量量或中批量生产（占机械加工总量70-80%）；加）；加 工中的调整相对复杂；维修难度大。工中的调整相对复杂；维修难度大。

30、 1-4 数控机床的数控机床的类型及应用类型及应用 一、数控机床的类型一、数控机床的类型 (1) 普通数控机床普通数控机床 在加工工艺中的一个工序上实现数字控制的自动在加工工艺中的一个工序上实现数字控制的自动 化机床。刀具的更换与零件的装夹仍需人工完成。化机床。刀具的更换与零件的装夹仍需人工完成。 1.按加工方式和工艺用途分类按加工方式和工艺用途分类 (2) 加工中心加工中心 带有刀库和自动换刀装置的数控机床，它将数控带有刀库和自动换刀装置的数控机床，它将数控 铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合在一起，零铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合在一起，零 件在一次装夹后，可以将其大部分加工面进行铣镗

31、件在一次装夹后，可以将其大部分加工面进行铣镗 钻扩铰及攻螺纹等多工序加工。钻扩铰及攻螺纹等多工序加工。 (1) 点位控制数控机床点位控制数控机床 数控系统只控制刀具或工作台从一点移至另一点数控系统只控制刀具或工作台从一点移至另一点 的准确定位，然后进行定点加工，而点与点之间的的准确定位，然后进行定点加工，而点与点之间的 路径不需控制。路径不需控制。 2.按运动方式分类按运动方式分类 (2)点位直线控制数控机床点位直线控制数控机床 数控系统除控制直线轨迹的起点和终点的准确定数控系统除控制直线轨迹的起点和终点的准确定 位外，还要控制在这两点之间以指定的进给速度进位外，还要控制在这两点之间以指定的进

32、给速度进 行直线切削。行直线切削。 (3)轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床 数控系统能够连续控制两个或两个以上坐标方向数控系统能够连续控制两个或两个以上坐标方向 的联合运动。的联合运动。 2轴控制，同时控制两个坐标轴控制，同时控制两个坐标 3轴联动，轴联动，(3轴控制轴控制) 4轴控制轴控制 多轴联动数控加工的原理图多轴联动数控加工的原理图 5轴联动加工轴联动加工 5轴联动加工轴联动加工 (1) 开环控制系统开环控制系统 开环控制系统是指不带反馈装置的控制系统，由开环控制系统是指不带反馈装置的控制系统，由 步进电机驱动线路和步进电机组成。步进电机驱动线路和步进电机组成。 特点特点：简单，工作稳

33、定，容易掌握使用，但精：简单，工作稳定，容易掌握使用，但精 度和速度的提高受到限制度和速度的提高受到限制 。 3.按控制方式分类按控制方式分类 (2) 闭环闭环控制系统控制系统 在机床移动部件位置上直接装有在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测直线位置检测 装置装置，将检测到的实际位移反馈到数控装置的，将检测到的实际位移反馈到数控装置的比较比较 器器中，与输入的原指令位移值进行比较，用比较后中，与输入的原指令位移值进行比较，用比较后 的的差值差值控制移动部件做补充位移，直到差值消除时控制移动部件做补充位移，直到差值消除时 才停止移动，达到精确定位的控制系统。才停止移动，达到精确定位的控制系统

34、。 特点：特点：定位精度高，移动速度快，结构比较复定位精度高，移动速度快，结构比较复 杂，安装调试难度较大，造价高。杂，安装调试难度较大，造价高。 (3) 半闭环半闭环控制系统控制系统 在开环控制系统的伺服机构中装有在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测角位移检测 装置装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接检测间接检测 移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中， 与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值使与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值使 移动部件补充位移，直到差值消除为止移动部件补充位移，直到差

35、值消除为止 。 特点：特点：可获得比较满意的精度和速度。系统调可获得比较满意的精度和速度。系统调 试方便，稳定性好，成本低试方便，稳定性好，成本低 。 (1) 两轴联动两轴联动 数控机床能同时控制两个坐标轴联动，用于数数控机床能同时控制两个坐标轴联动，用于数 控车床加工旋转曲面或数控铣床铣削平面轮廓。控车床加工旋转曲面或数控铣床铣削平面轮廓。 4.按联动轴数分类按联动轴数分类 (2) 两轴半联动两轴半联动 在两轴的基础上增加了在两轴的基础上增加了Z轴的移动，当机床坐标轴的移动，当机床坐标 系的系的X、Y轴固定时，轴固定时，Z轴可以做周期性进给，两轴可以做周期性进给，两 轴半联动加工可以实现轴半

36、联动加工可以实现分层加工分层加工。 (3) 三轴联动三轴联动 数控机床能同时控制三个坐标轴的联动，用于数控机床能同时控制三个坐标轴的联动，用于 一般曲面的加工。一般曲面的加工。 (4)多坐标联动多坐标联动 数控机床能同时控制四个以上坐标轴的联动。数控机床能同时控制四个以上坐标轴的联动。 5.按所用数控系统的档次分类按所用数控系统的档次分类 二、数控机床的应用范围二、数控机床的应用范围 (1) 数控车床数控车床 数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、 圆锥面、螺纹表面、成形回转体面等，还可以完成圆锥面、螺纹表面、成形回转体面等，还可以完成 车端面、切

37、槽、倒角等加工。对于盘类零件可以进车端面、切槽、倒角等加工。对于盘类零件可以进 行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等。行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等。 (2) 数控铣床数控铣床 适于加工三维复杂曲面，在汽车、航空航天、适于加工三维复杂曲面，在汽车、航空航天、 模具等行业被广泛采用。数控立式铣床、数控卧式模具等行业被广泛采用。数控立式铣床、数控卧式 铣床、数控仿形铣床等。铣床、数控仿形铣床等。 (3) 加工中心加工中心 可以进行铣、镗、钻、扩、铰、攻丝等多种工可以进行铣、镗、钻、扩、铰、攻丝等多种工 序加工，不能包括磨削功能序加工，不能包括磨削功能 。立式加工中心、卧。立式加工中心、卧 式加工中心。式加工中心

38、。 (4) 数控钻床数控钻床 立式钻床和卧式钻床。主要完成钻孔、攻丝功立式钻床和卧式钻床。主要完成钻孔、攻丝功 能，同时也可以完成简单的铣削功能。能，同时也可以完成简单的铣削功能。 (5) 数控磨床数控磨床 用在高硬度、高精度加工表面。可分为平面磨用在高硬度、高精度加工表面。可分为平面磨 床、内圆磨床、轮廓磨床等。床、内圆磨床、轮廓磨床等。 (6) 数控电火花成型机床数控电火花成型机床 特种加工方法，利用两个不同极性的电极在绝特种加工方法，利用两个不同极性的电极在绝 缘介质中产生放电现象来完成材料的加工，适用于缘介质中产生放电现象来完成材料的加工，适用于 形状复杂的模具、难加工材料。形状复杂的

39、模具、难加工材料。 (7) 数控电火花线切割机床数控电火花线切割机床 原理同电火花成型机床，电极是电极丝，工作原理同电火花成型机床，电极是电极丝，工作 液一般是去离子水。液一般是去离子水。 1-5 数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势 数控系统采用位数、频率更高的处理器，以提高数控系统采用位数、频率更高的处理器，以提高 系统的基本运算速度；采用超大规模的集成电路和系统的基本运算速度；采用超大规模的集成电路和 多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力；采多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力；采 用直线电动机直接驱动机床工作台的直线伺服进给用直线电动机直接驱动机床工作台的直线伺服进给 方式；采

40、用前反馈控制技术，使追踪滞后误差大大方式；采用前反馈控制技术，使追踪滞后误差大大 减少。减少。 主轴电动机与机床主轴合二为一，实现了变频电主轴电动机与机床主轴合二为一，实现了变频电 动机与机床主轴一体化；主轴电机的轴承采用磁悬动机与机床主轴一体化；主轴电机的轴承采用磁悬 浮轴承、液体动静压轴承或陶瓷滚动轴承等形式；浮轴承、液体动静压轴承或陶瓷滚动轴承等形式； 陶瓷刀具和金刚石涂层刀具已开始得到应用。陶瓷刀具和金刚石涂层刀具已开始得到应用。 1.高速度、高精度化高速度、高精度化 加工中心刀库容量可达加工中心刀库容量可达100把以上，能在同一台把以上，能在同一台 机床上同时实现铣、镗、钻、车、铰孔、扩孔、攻机床上同时实现铣、镗、钻、车、铰孔、扩孔、攻 螺纹等多种工序加工；现代数控机床采用多主轴、螺纹等多种工序加工；现代数控机床采用多主轴、 多面体切削，即同时对一个零件的不同部位进行不多面体切削，即