第1章 数控机床概述

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1、数控加工工艺学第1章数控机床概述1.1概述1.2数控机床的组成与工作原理1.3数控机床的特点和分类1.4数控技术的应用与发展1.5数控机床的使用、维护与故障处理一、数控机床概述数字控制机床简称数控机床，是一种将数字计算技术应用于机床的控制技术，是一种典型的机电一体化产品。1.1概述二、数控机床的坐标系1．确定原则（1）刀具相对于静止工件而运动的原则。（2）标准坐标系原则。（3）运动方向的原则。1.1概述1.1概述2．坐标系的确定（1）Z坐标轴。标准规定，机床传递切削力的主轴轴线为Z坐标。Z坐标的正方向为刀具

2、离开工件的方向。（2）X坐标轴。X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时，要考虑两种情况：工件做旋转运动和刀具做旋转运动。（3）Y、A、B、C及Ｕ、Ｖ、Ｗ等坐标轴。由右手标准直角坐标系来确定Y坐标。正方向按照右手螺旋法则（图1-1）确定。（4）坐标方向判定。当某一坐标上刀具移动时，用不加撇号的字母表示该轴运动的正方向；当某一坐标上工件移动时，则用加撇号的字母（例如A′、X′等）表示。加与不加撇号所表示的运动方向正好相反。1.1概述图1-1标准的机床坐标系3．数控机床的坐标简图举例（1）数

3、控二坐标车床1.1概述图1-2数控二坐标车床（2）数控卧式铣床（三坐标）1.1概述图1-3数控卧式铣床（3）数控立式铣床（三坐标）1.1概述图1-4数控立式铣床（4）卧式镗铣床（多坐标）1.1概述图1-5卧式镗铣床4．机床坐标系和工件坐标系机床坐标系不能直接用来编程，它是帮助机床生产厂家确定机床参考点（零点）的。机床参考点由厂家设定后，用户不得随意改变，否则影响机床的精度。1.1概述1.2数控机床的组成与工作原理一、数控机床的组成数控机床的基本结构框图，如图1-6所示，主要由输入输出装置、计算机数控装置、伺

4、服系统和受控设备等4部分组成。图1-6数控机床的基本结构框图1.2数控机床的组成与工作原理二、数控机床的工作原理在数控机床上加工零件时，则是将被加工零件的加工顺序、工艺参数和机床运动要求用数控语言编制加工程序，然后输入到CNC（计算机数控）装置，CNC装置对加工程序进行一系列处理后，向伺服系统发出执行指令，由伺服系统驱动机床移动部件运动，从而自动完成零件的加工。如图1-7所示为数控机床的工作过程。图1-7数控机床的工作过程三、数控机床的适用范围1.2数控机床的组成与工作原理图1-8数控机床的适用范围1.2数

5、控机床的组成与工作原理数控机床最适宜加工以下类型的零件：（1）生产批量小的零件(100件以下)。（2）需要进行多次改型设计的零件。（3）加工精度要求高、结构形状复杂的零件。（4）需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件。（5）价值昂贵的零件。一、数控机床的特点数控机床具有如下特点：（1）加工精度高，质量稳定。（2）能完成普通机床难以加工或根本不能加工的复杂零件。（3）生产率高。（4）对产品改型设计的适应性强。（5）有利于制造技术向综合自动化方向发展。（6）监控功能强，具有故障诊断的能力。（7）减轻工人劳动强度，

6、改善劳动条件。1.3数控机床的特点和分类二、数控机床的分类1.按数控机床的工艺用途分类（1）一般数控机床。（2）加工中心。（3）特种数控机床。1.3数控机床的特点和分类1.3数控机床的特点和分类2.按数控机床的运动轨迹分类（1）点位控制系统。如图1-9（a）所示（2）直线控制系统。如图1-9（b）所示。（3）轮廓控制系统。如图1-9（c）所示。图1-9数控系统控制方式（a）（b）（c）1.3数控机床的特点和分类3.按伺服系统的控制方式分（1）开环控制系统。开环控制系统指不带反馈的控制系统，即系统没有位置反馈

7、元件，图1-10所示。指令脉冲驱动电路步进电机机床工作台图1-10数控机床开环控制框图（2）半闭环控制系统。半闭环控制系统指在开环系统的丝杠上装有角位移检测装置，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的位移，然后反馈给数控装置，如图1-11所示。1.3数控机床的特点和分类图1-11数控机床半闭环控制框图1.3数控机床的特点和分类4.按控制的坐标轴数分类（1）两坐标数控机床。两坐标数控机床指可以同时控制两个坐标轴联动而能加工曲线轮廓零件的机床。（2）三坐标数控机床。三坐标数控机床指可以联动控制，坐标轴为三轴的数

8、控机床。（3）两个半坐标数控机床。两个半坐标数控机床本身有3个坐标轴，能作3个方向运动，但控制装置只能同时联动控制两个坐标轴，第3个坐标轴仅能作等距的周期移动。（4）多坐标数控机床。多坐标数控机床指可以联动控制的坐标轴为四轴和四轴以上的机床。5.按功能水平分类数控机床按数控系统的功能水平可分为低、中、高档。详见表1－1.1.3数控机床的特点和分类表1－1数控机床按数控系统的功能水平划分1.3数控机床的特点和分类6