项目1数控机床的基础知识

1、数控机床与操作主讲人：林晖湖北轻工职业技术学院数控机床基础知识项目一什么是数控机床？数控机床概述任务一数控机床与操作数控机床概述任务一数 控Numerical Control 数控是数字控制的简称,数控技术是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。机 床Machine Tool 机床是指制造机器的机器，亦称工作母机或工具机，习惯上简称机床。数控机床与操作数控机床概述任务一数控机床（Numerical Control machine）是用数字信息进行控制的机床。它用数字代码记录刀具相对工件移动的轨迹、速度等信息，在数控系统中，经过译码和运算，控制刀具与工件的相对运动，加工出所需要的

2、工件。数控机床与操作数控机床概述任务一数控机床发展历史1948年，美国帕森斯公司在研制加工直升飞机叶片轮廓检验用样板的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床来加工样板曲线的设想。数控机床与操作数控机床概述任务一数控机床发展历史1952年，第一台三坐标立式数控铣床在MIT问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了制造自动化的发展。 1954年，美国BENDIX-COOPERATION制造了第一台工业用数控机床1955年，第一台商业数控机床在美国全国机床展览会上展出。数控机床与操作数控机床概述任务一数控机床发展历史半个多世纪以来，数控机床经历了两个阶段和六代的发展 。1数控（NC）阶段（

3、19521970年） 早期计算机的运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路制成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年第一代电子管；1959年第二代晶体管；1965年第三代小规模集成电路。数控机床与操作数控机床概述任务一数控机床发展历史2计算机数控（CNC）阶段（1970现在） 直到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产，其运算速度比五、六十年代有了大幅度的提高，这比逻辑电路专用计算机成本低、可靠性高。于是将它

4、移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段。1971年，美国Intel公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之中央处理单元（简称CPU）。1974年，微处理器被应用于数控系统。数控机床与操作数控机床概述任务一数控机床发展历史因为微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。到了1990年，PC机（个人计算机，国内习称微机）的性能已发展到很高的阶段，可满足作为数控系统核心部件的要求，而且PC机生产批量很大，价格便宜，可靠性高。数控系统从此进入了基于PC的阶段。 总之，计算机数控阶段也经历了三代，即197

5、0年第四代小型计算机；1974年第五代微处理器；1990年第六代基于PC（国外称为PC-BASED）数控机床与操作数控机床概述任务一数控机床发展历史1958年我国开始研制数控机床，1975年又研制出第一台加工中心。目前，在数控技术领域，我国同先进国家之间还存在不小的差距，但这种差距正在缩小。数控技术的应用也从机床控制拓展到其他控制设备，如：数控电火花线切割机床、数控测量机和工业机器人等。数控机床与操作数控机床概述任务一数控机床发展趋势智能化工件智能检测刀具智能管理过程智能监控数控机床与操作数控机床概述任务一数控机床发展趋势高可靠性采用：故障诊断技术，自动检错、纠错技术，系统恢复技术，软件可靠性

6、技术。数控机床与操作数控机床概述任务一数控机床发展趋势高速高效切削速度已达到50008000 m/min以上；主轴转数在30000 r/min (有的高达10万r/min)以上；工作台的移动速度（进给速度），在分辨率为1微米时，在100 m/min（有的到200 m/min）以上，在分辨率为0.1um时，在24 m/min以上；自动换刀速度在1秒以内；小线段插补进给速度达到12 m/min。数控机床与操作数控机床概述任务一数控机床发展趋势高精度普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心的加工精度则从35m，提高到11.5m。数控机床与操作数控机床概述任务一数控机床发展趋势多功

7、能复合化数控机床分类任务二数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床工艺用途数控车床数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床工艺用途数控铣床数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床工艺用途加工中心数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床工艺用途数控磨床数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床工艺用途线切割机数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床工艺用途电火花数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床工艺用途数控钻床数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床工艺用途激光切割机数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之

8、机床工艺用途三坐标测量仪数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床运动轨迹点位控制刀具与工件相对运动时只控制从一点到另一点的准确性，不考虑两点之间的运动路径和方向。多用于数控钻床、数控冲床、数控坐标镗床和数控点焊机。数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床运动轨迹直线控制刀具在两点间的运动是平行于机床坐标轴的直线或两轴同时运动形成与坐标轴有一定角度的斜线。多用于经济型数控车床，数控镗铣床，加工中心。数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床运动轨迹轮廓控制刀具或工作台按工件的轮廓轨迹运动，运动轨迹为任意方向的直线、圆弧、抛物线或其他函数关系的曲线。多用于数控车床，数控

9、铣床，加工中心。数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床伺服系统开环控制系统数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床伺服系统闭环控制系统数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床伺服系统半闭环控制系统数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床坐标轴数1）两坐标数控机床 可控制两个坐标轴加工曲线轮廓零件的机床。如数控车床、数控线切割机床、简易数控铣床等。2）三坐标数控机床 可控制和联动控制的坐标轴均为三轴的轮廓控制机床。如数控铣床。3）2 1/2坐标数控机床 俗称两轴半坐标数控机床。它有X、Y、Z三个坐标轴，仅能实现2轴联动控制。常见有经济型数控铣床和数控钻床

10、等。4）多坐标数控机床指联动坐标轴为四轴或四轴以上的机床。数控机床与操作数控机床分类任务二数控机床分类之机床系统功能水平1）经济型数控机床经济型数控机床结构简单，精度中等，但价格便宜，仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹类的零件。2）普及型数控机床普及型数控机床具有人机对话功能，应用较广，且价格适中，通常称为全功能数控机床。3）高级型数控机床高级型数控机床是指加工复杂形状、多轴控制、工序集中、自动化程度高、柔性度高的数控机床。数控机床原理组成任务三数控机床与操作数控机床原理和组成任务三机床组成框图数控机床坐标系任务四数控机床与操作数控机床坐标系任务四笛卡尔右手

11、定理数控机床与操作数控机床坐标系任务四机床坐标系坐标系采用右手笛卡尔坐标系假定工件静止刀具相对工件运动刀具远离工件方向为正方向回转轴正方向遵循右手螺旋定则数控机床与操作数控机床坐标系任务四卧式车床坐标系立式铣床坐标系数控机床与操作数控机床坐标系任务四机床坐标系的原点也称机床原点或零点。这个原点在机床一经设计和制造调整后，便被确定下来，它是固定的点。为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点。机床参考点是机床坐标系中一个固定不变的极限点，其固定位置由各轴向的机械档块来确定。 机床原点和参考点数控机床与操作数控机床坐标系任务四机床参考点可以与机床原点重合也

12、可以不重合，通过机床参数指定该参考点到机床原点的距离，数控机床工作时，先进行回机床参考点的操作，就可建立机床坐标系。数控机床的参考点有两个主要作用：一个是建立机床坐标系；另一个是机床使用一段时间后，工作台会造成一些漂移，使加工有误差，回一次机床参考点，就可以使机床工作台回到准确位置，消除漂移误差。所以在机床加工前，经常要进行回机床参考点的操作。 机床原点和参考点数控机床与操作数控机床坐标系任务四机床原点和参考点数控机床与操作数控机床坐标系任务四机床原点和参考点数控机床与操作数控机床坐标系任务四编程时一般选择工件上的某一点作为程序原点（或工件原点），并以这个原点作为坐标系的原点，建立一个新的坐标系称为工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。 工件原点的选择要尽量满足编程简单、尺寸换算少、引起的加工误差小等条件。一般情况下，以坐标式尺寸标注的零件，工件原点应选在尺寸标注的基准点；对称零件或以同心圆为主的零件，工件原点应选在对称中心线或圆心上。Z轴的程序原点通常选在工件的上表面。工件原点与坐标系的建立通常是通过对刀操作来实现的。 工件原点与工件坐标系数控机床