第1章数控机床概述

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1、数控加工与编程福建信息职业技术学院机电工程系1、了解数控技术发展的历史沿革2、理解数控机床的基本组成及工作原理4、熟悉数控机床安全操作规程与日常维护知识3、掌握数控机床的分类和加工特点第1章数控机床基础1.1.1数控机床的产生及历史沿革1.1.2数控机床的分类1.1.3数控机床的应用及发展1.1数控机床概述1.1.1数控机床的产生及历史沿革数控（NumericalControl）指用数字指令来控制一台或一台以上机械的动作。数控机床（NumericalControlMachineTools）是用数字代码形式的信息

2、（程序指令），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，简称数控机床。CNC：采用小型计算机控制的计算机数控系统。1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。1.1.1数控机床的产生及历史沿革1949年，该公司与美国麻省理工学院（MIT）开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管

3、元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心（MCMachiningCenter），使数控装置进入了第二代，1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。1.1.1数控机床的产生及历史沿革60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（简称DNC），又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统（简称CNC），使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理器和半导

4、体存贮器的微型计算机数控装置（简称MNC），这是第五代数控系统。20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行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；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。1.1.1数控机床的产生及历史沿革20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。1.1.2数控机床的分类1、按运动的轨迹分类（1）

5、点位控制数控机床（2）直线控制数控机床（3）轮廓控制数控机床1.1.2数控机床的分类（1）点位控制数控机床这类控制系统的特点是只控制刀具相对于工件定位点的位置精度，不控制点与点之间的运动轨迹，在移动过程中刀具不进行切削。具有这种运动控制系统的机床如数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床、数控点焊机及数控测量机等。1.1.2数控机床的分类（2）直线控制数控机床一些数控机床不仅要求具有准确的定位功能，而且要求从一点到另一点之间按直线移动，并能控制移动的速度，因为刀具在移动过程中要进行切削加工。具有这种运动轨迹控制的数控机

6、床称为直线控制数控机床，如数控车床、数控镗铣床等。1.1.2数控机床的分类（3）轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床（或称连续控制机床），它的特点是能够对两个或两个以上的坐标轴方向同时进行连续控制，并能对位移和速度进行严格的不间断的控制。这类数控机床需要控制刀尖整个运动轨迹，使它严格地按加工表面的轮廓形状连续地运动，并在移动时进行切削加工，可以加工任意斜率的直线、圆弧和其他函数关系曲线。采用这类控制系统的机床有数控铣床、数控磨床、加工中心等。1.1.2数控机床的分类2、按伺服控制系统分类（1）开环伺服系统数控机床（

7、2）闭环伺服系统数控机床（3）半闭环伺服系统数控机床1.1.2数控机床的分类（1）开环伺服系统数控机床开环控制数控机床运动部件的位移没有检测反馈装置，数控装置发出信号是单向的，通常采用功率步进电机作位移的伺服机构。数控装置发出的指令脉冲信号，通过环形分配器和驱动电路控制步进电机转过相应的角度，再经过减速器带动丝杠转动，从而使工作台移动。位移的精度主要决定于该系统各有关零部件的制造精度。开环数控系统具有工作稳定、调试方便、维修简单、成本较低等特点，但伺服机构的误差没有补偿和校正，所以精度较低，适用于精度要求不高、

8、驱动力矩不大的场合。经济型数控机床一般都采用开环控制系统。1.1.2数控机床的分类（2）闭环伺服系统数控机床闭环控制数控机床的特点是在机床的运动部件上安装有直线位移测量装置，将测量出的实际位移值反馈到数控装置中与输入的指令位移值相比较，用差值进行控制，直至差值为零。所以，能实现运动部件的精确定位。该系统加工精度高，但系统的设计、调试、维修困难，且系统复杂，成本高，主要是一些精度要求很高