泸州职业技术学院 机电系 绪论 1.1 数控机床的产生 1.2 数控加工的概念 1.3 数控机床的组成 1.4 数控机床的分类 1.5 数控机床的发展趋势 1.6 典型的数控机床 1.7 数控机床认识实习第1章 数控技术概述与数控机床 第1章 数控技术概述与数控机床 绪论绪论数控人才与就业数控人才与就业数控人才与就业数控人才与就业 毕业生就业与数控加工有关的工作岗位：毕业生就业与数控加工有关的工作岗位：数控机床操作 数控加工工艺设计及程序编制 数控机床管理与维修 数控加工生产组织管理 销售及技术服务 第1章 数控技术概述与数控机床 社会所需的数控加工技术人才类型：社会所需的数控加工技术人才类型：数控机床操作数控工艺设计与编程、维修 数控机床操作、工艺设计与编程、维修及数控改造、管理 第1章 数控技术概述与数控机床 本课程学习说明本课程学习说明本课程学习说明本课程学习说明本课程学本课程学习内容习内容数控加工工艺、手工编程和数控机床操作技能 本课程与其他本课程与其他课程的关系课程的关系 学习本课学习本课程的目的程的目的 学习本课学习本课程的要求程的要求 本课程的本课程的学习进程学习进程 掌握数控技术的基本概念和基本理论，了解数控机床的结构和原理，理解典型零件的数控加工工艺，以理论指导实践操作，进而熟悉手工编程的方法和技巧，掌握FANUC系统机床的具体操作。
第1章 数控技术概述与数控机床 1.1 数控机床的产生数控机床的产生数字控制(Numerically Controlled)简称数控(NC)，是用数字信息实现自动控制技术数字控制机床(数控机床)，是用数字信息实现自动控制运转的机床 概念概念加工中心 第1章 数控技术概述与数控机床 数控机床是一种综合运用了计算机、自动控制、精密测量和机械设计等新技术的机电一体化的典型产品它把数字化了的刀具移动轨迹的信息输入到数控装置，实现自动控制机床运动，加工出所需要的零件 特征特征发展发展自1952年美国研制出第一台数控铣床起，数控系统经历了数控(NC)阶段(1952~1970年)和计算机数控(CNC)阶段(1970~现在) 第1章 数控技术概述与数控机床 现代制造业的主流设备，对发展国家经济有决定性的影响 现代机械制造业工艺水平的重要标志，是关系国计民生、国防尖端建设的战略物资 数控加工的地位数控加工的地位数控机床制造已比较成熟但与先进国家相比尚有较大的差距我国机床数控化率<15%，数控机床应用水平较低 我国数控机床现状我国数控机床现状 第1章 数控技术概述与数控机床 1.2 数控加工的概念数控加工的概念一、数控加工的定义一、数控加工的定义一、数控加工的定义一、数控加工的定义 数控加工是指在数控机床上进行自动加工零件的一种工艺方法。
第1章 数控技术概述与数控机床 二、数控加工的认识二、数控加工的认识二、数控加工的认识二、数控加工的认识数控车削加工加工中心加工 第1章 数控技术概述与数控机床 三、数控加工的工作原理三、数控加工的工作原理三、数控加工的工作原理三、数控加工的工作原理 数控加工就是根据零件图样及工艺要求等原始条件，编制零件数控加工程序，并输入到数控机床的数控系统，以控制刀具与工件的相对运动，从而自动完成零件的加工 第1章 数控技术概述与数控机床 四、数控加工的过程四、数控加工的过程四、数控加工的过程四、数控加工的过程制制制制定定定定工工工工艺艺艺艺分分分分析析析析零零零零件件件件工工工工艺艺艺艺分分分分析析析析数数数数控控控控编编编编程程程程程程程程序序序序传传传传输输输输程程程程序序序序校校校校验验验验数控加工步骤详细框图 第1章 数控技术概述与数控机床 五、数控加工的特点五、数控加工的特点五、数控加工的特点五、数控加工的特点1. 1.适应性强，适合加工单件或中小批量复杂工件适应性强，适合加工单件或中小批量复杂工件 2. 2.加工精度高，产品质量稳定加工精度高，产品质量稳定 3. 3.自动化程度高，劳动强度低自动化程度高，劳动强度低 4. 4.生产效率高生产效率高 5. 5.良好的经济效益良好的经济效益 6. 6.有利于生产管理的现代化有利于生产管理的现代化 第1章 数控技术概述与数控机床 六、数控加工的对象六、数控加工的对象六、数控加工的对象六、数控加工的对象 平面类零件平面类零件精密、复杂零件精密、复杂零件 变斜角类零件变斜角类零件 模具模具 结构复杂的零件结构复杂的零件 叶片的精加工件叶片的精加工件 第1章 数控技术概述与数控机床 多品种、小批量生产的零件 数控机床最适合加工具有以下特点的零件数控机床最适合加工具有以下特点的零件形状结构比较复杂的零件 需要频繁改型的零件(试制件) 价值昂贵不允许报废的零件 需要最短周期的急需零件 批量大、精度要求高的零件 第1章 数控技术概述与数控机床 1.3 数控机床的组成数控机床的组成数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体(测量装置)四个部分组成。
反馈装置反馈装置伺服系统伺服系统辅助装置辅助装置控制介质控制介质机机 床床数数控控装装置置位置检测位置检测速度检测速度检测 第1章 数控技术概述与数控机床 一、控制介质一、控制介质一、控制介质一、控制介质 控制介质是记录零件加工程序的媒介输入/输出设备：纸带阅读机、软盘驱动器及键盘（MDI方式）等，还有RS232串行通讯接口；输出设备主要有CRT显示器或点阵式液晶显示器 第1章 数控技术概述与数控机床 二、数控装置二、数控装置二、数控装置二、数控装置 数控装置是数控机床的核心数控系统的操作面板数控系统的操作面板FANUC系统SIEMENS系统华中HNC系统 第1章 数控技术概述与数控机床 三、伺服系统三、伺服系统三、伺服系统三、伺服系统 主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成伺服电机伺服电机电主轴电主轴位置检测装置位置检测装置 第1章 数控技术概述与数控机床 四、机床本体四、机床本体四、机床本体四、机床本体 数控机床的本体与普通机床基本类似，不同之处是数控机床结构简单、刚性好，传动系统采用滚珠丝杠代替普通机床的丝杠和齿条传动，主轴变速系统简化了齿轮箱，普遍采用变频调速和伺服控制。
主运动部件：主轴、进给机构等完成切削加工；进给运动部件：工作台、刀架；支撑部件：床身、立柱；辅助装置：冷却、润滑、转位、夹紧、换刀机械手等 第1章 数控技术概述与数控机床 数控机床的结构特点：数控机床的结构特点：主轴功率大，床身刚度高、抗震性好、热变形小主轴功率大，床身刚度高、抗震性好、热变形小主轴功率大，床身刚度高、抗震性好、热变形小主轴功率大，床身刚度高、抗震性好、热变形小 采用高效传动件传动灵活，传动精度高采用高效传动件传动灵活，传动精度高采用高效传动件传动灵活，传动精度高采用高效传动件传动灵活，传动精度高有刀具自动交换系统和管理系统有刀具自动交换系统和管理系统有刀具自动交换系统和管理系统有刀具自动交换系统和管理系统有工件自动交换系统以及液压加紧放松机构有工件自动交换系统以及液压加紧放松机构有工件自动交换系统以及液压加紧放松机构有工件自动交换系统以及液压加紧放松机构有全封闭或半封闭的安全防护设施有全封闭或半封闭的安全防护设施有全封闭或半封闭的安全防护设施有全封闭或半封闭的安全防护设施 第1章 数控技术概述与数控机床 1.4 数控机床的分类数控机床的分类一、按数控机床加工原理分类一、按数控机床加工原理分类一、按数控机床加工原理分类一、按数控机床加工原理分类 数控车床数控车床普通数控普通数控机床机床用刀具对零件用刀具对零件进行切削加工进行切削加工特种加工特种加工数控机床数控机床 成形加工成形加工数控机床数控机床 采用电火花原采用电火花原理进行加工理进行加工 通过物理方法通过物理方法改变工作形状改变工作形状 数控铣床数控铣床 车削中心车削中心 加工中心加工中心 电火花线切割机电火花线切割机 电火花成型机电火花成型机数控折弯机数控折弯机 数控冲床数控冲床 数控弯管机数控弯管机 第1章 数控技术概述与数控机床 二、按控制功能分类二、按控制功能分类二、按控制功能分类二、按控制功能分类 点位控制点位控制 从一点准确地快速从一点准确地快速移动下一个点移动下一个点 直线控制直线控制 轮廓控制轮廓控制 以给定的速度按直以给定的速度按直线进行切削线进行切削按工件的轮廓轨迹按工件的轮廓轨迹进行切削进行切削 第1章 数控技术概述与数控机床 三、按进给伺服系统类型分类三、按进给伺服系统类型分类三、按进给伺服系统类型分类三、按进给伺服系统类型分类 开环数控开环数控系统系统 闭环数控闭环数控系统系统 半闭环数半闭环数控系统控系统 采用步进电机，无位置检测元件，对执行机构不检测，无反馈控制信号。
设备成本低，调试方便 采用伺服电机，有位置检测元件和位置比较电路位置测量装置安装 在工作台系统的控制精度高 ，设备的成本高 位置检测元件不是测量工作台的实际位置，而是测量伺服电机或丝杠端的转角，推算出位移 第1章 数控技术概述与数控机床 1.5 数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势 一、数控机床的发展趋势一、数控机床的发展趋势一、数控机床的发展趋势一、数控机床的发展趋势 1.高速高精度化高速高精度化高速化是指数控机床高的切削速度和高的进给量，有利于提高生产率高速加工提高了加工精度，也改善了加工面粗糙度高精度是机床能够达到高的分辨率、定位精度和重复定位精度等精加工精度已提高到0.1μm ，加工精度进入了亚微米级 第1章 数控技术概述与数控机床 2.智能化智能化加工过程自适应控制技术加工过程自适应控制技术加工过程自适应控制技术加工过程自适应控制技术加工参数的智能优化与选择加工参数的智能优化与选择加工参数的智能优化与选择加工参数的智能优化与选择 故障自诊断功能故障自诊断功能故障自诊断功能故障自诊断功能 智能化交流伺服驱动装置智能化交流伺服驱动装置智能化交流伺服驱动装置智能化交流伺服驱动装置 21世纪的CNC系统将是一个高度智能化的系统，可在局部或全局实现加工过程的自适应、自诊断和自调节；智能编程、智能监控；专家系统可降低对操作者的要求。
第1章 数控技术概述与数控机床 3.复合化复合化在一台机床上，工件一次装夹便可完成多工种、多工序的加工，实现一机多能，提高生产效率和加工精度 第1章 数控技术概述与数控机床 4.网络化网络化 现代数控机床的远程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作（危险环境的加工） 第1章 数控技术概述与数控机床 5.计算机集成制造系统计算机集成制造系统 满足柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）的要求，实现数控机床之间的数据通信和直接对若干台数控机床进行控制计算机集成制造系统的发展可以实现整个机械制造厂的全盘自动化 第1章 数控技术概述与数控机床 二、数控机床的使用特点二、数控机床的使用特点二、数控机床的使用特点二、数控机床的使用特点对技术人员对技术人员要求较高要求较高 对夹具和刀具对夹具和刀具的要求较高的要求较高 劳动条件好劳动条件好 投资大，使投资大，使用费用高用费用高 生产准备工生产准备工作复杂作复杂 数控技术人员除了要有一定的工艺基础知识外，还应对数控机床的结构特点、工作原理以及程序编制进行必备的技术理论培训和操作训练，并能正确编写或快速理解程序，对数控加工过程中出现的各种情况做出正确有效的判断和处理。
维修困难维修困难 第1章 数控技术概述与数控机床 1.6 典型的数控机床典型的数控机床数控铣床数控铣床后置刀架数控车床后置刀架数控车床后置刀架数控车床后置刀架数控车床 经济型数控车床经济型数控车床经济型数控车床经济型数控车床 立式数控车床立式数控车床立式数控车床立式数控车床 车削中心车削中心车削中心车削中心 龙门铣床龙门铣床 立式加工中心立式加工中心 卧式加工中心卧式加工中心5 5轴加工中心轴加工中心 第1章 数控技术概述与数控机床 慢走丝慢走丝线切割机床线切割机床快走丝快走丝线切割机床线切割机床电火花成型机床电火花成型机床激光加工机床激光加工机床双主轴、五轴联动机床双主轴、五轴联动机床小型零件的超精密加工小型零件的超精密加工数字化仿形加工数字化仿形加工 第1章 数控技术概述与数控机床 数控机床的发展1952年3月，世界上第一台三坐标数数控铣床控铣床试制成功，可作直线插补，由美国的巴森兹(Parsons)公司和麻省理工学院(MIT)合作研发1959年，由美国的克耐·杜列克(Keaney & Trecker)首次研制开发了具有自动换刀装置和回转工作台的加工中心(Machining Center，MC)。
20世纪60年代末，出现了直接数控系统(Direct NC,DNC)，由一台计算机直接管理和控制一群数控机床1967年，英国出现了由多台数控机床连接而成的柔性加工系统，即现在的柔性制造系统(Flexible Manufacturing System，FMS)的前身20世纪末，出现了以数控机床为基本加工单元的计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System，CIMS)20世纪80年代初，出现了以加工中心或车削中心为主体，配备工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell，FMC) 第1章 数控技术概述与数控机床 数控加工零件图、成品 第1章 数控技术概述与数控机床 数控加工框图 第1章 数控技术概述与数控机床 数控加工的对象平面类零件 第1章 数控技术概述与数控机床 数控加工的对象变斜角类零件 第1章 数控技术概述与数控机床 数控加工的对象精密、复杂零件 第1章 数控技术概述与数控机床 数控加工的对象模具 第1章 数控技术概述与数控机床 数控加工的对象结构复杂的零件 异形零件 第1章 数控技术概述与数控机床 数控加工的对象叶片的精加工 第1章 数控技术概述与数控机床 数控机床的组成交流同步伺服电机力矩伺服电机交流同步伺服直线电机 第1章 数控技术概述与数控机床 数控机床的组成电主轴 第1章 数控技术概述与数控机床 数控机床的组成位置检测装置 第1章 数控技术概述与数控机床 瑞士米克朗VCP600/800高性能加工中心X轴的移动由工作台移动实现集成的整体电机主轴坚固、紧凑的箱型立柱由人造大理石整体铸造集成在箱型立柱内的刀库，通过一个滑动门与加工区隔开紧凑的两轴移动单元 第1章 数控技术概述与数控机床 数控机床的分类开环控制系统 驱动程序步进电机工作台指令 第1章 数控技术概述与数控机床 数控机床的分类闭环控制系统 位置比较速度控制工作台指令伺服电机速度检测位置检测反馈 第1章 数控技术概述与数控机床 数控机床的分类半闭环控制系统 位置比较速度控制工作台指令伺服电机速度检测位置检测反馈 第1章 数控技术概述与数控机床 高精度加工提高机械设备的制提高机械设备的制造精度和装配精度造精度和装配精度减小数控系统减小数控系统的控制误差的控制误差采用补偿技术采用补偿技术提高数控系统的分辨率提高数控系统的分辨率以微小程序段实现连续进给以微小程序段实现连续进给使使CNC控制单位精细化控制单位精细化提高位置检测精度提高位置检测精度位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制齿隙补齿隙补偿偿刀具误刀具误差补偿差补偿热变形误热变形误差补偿差补偿丝杆螺距误丝杆螺距误差补偿差补偿空间误差空间误差综合补偿综合补偿 第1章 数控技术概述与数控机床 典型的数控机床经济型数控车床 第1章 数控技术概述与数控机床 典型的数控机床后置刀架数控车床 。