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第一章数控机床概述•1.1数控机床的产生与发展•1.2数控机床的概述•1.3数控机床的分类•1.4数控机床的坐标系1.1数控机床的产生与发展•随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷。机械制造产业作为国民工业的基础，其产品更是日趋精密复杂，特别是在宇航、航海、军事等领域所需的机械零件，精度要求更高，形状更为复杂且往往批量较小，加工这类产品需要经常改装或调整设备，•普通机床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应这些要求。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。•一种新型的生产设备——数控机床就应运而生了。数控机床的定义•数控：（NumericalControl，NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。•数控机床：用数控技术控制的机床称为数控机床。数控机床的一般工作形式为：–1.1.1数控机床的产生•帕森斯公司正式接受委托，与麻省理工学院伺服机构实验室合作，于1952年试制成功世界上第一台数控机床试验性样机。1959年，美国克耐·杜列克公司首次成功开发了加工中心（MachiningCenter）。1.1.2数控机床的发展简况•第1代数控机床：1952年～1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）。•第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。•第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。•第4代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（CNC）。•第5代数控机床：从1974年开始采用微型计算机控制的系统（MNC）。1．计算机直接数控系统•所谓计算机直接数控（DirectNumericalControl，DNC）系统，即使用一台计算机为数台数控机床进行自动编程，编程结果直接通过数据线输送到各台数控机床的控制箱。•2．柔性制造系统•柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem，FMS）也叫做计算机群控自动线，它是将一群数控机床用自动传送系统连接起来，并置于一台计算机的统一控制之下，形成一个用于制造的整体。3．计算机集成制造系统•计算机集成制造系统（Computer-IntegratedManufacturingSystem，CIMS），是指用最先进的计算机技术，控制从定货、设计、工艺、制造到销售的全过程，以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统。1.1.3我国数控机床发展概况•1958年开始并试制成功第一台电子管数控机床。1965年开始研制晶体管数控系统，直到20世纪60年代末至70年代初成功。从20世纪80年代开始，先后从日本、美国、德国等国家引进先进的数控技术。如北京机床研究所从日本FANUC公司引进FANUC3、FANUC5、FANUC6、FANUC7系列产品的制造技术；上海机床研究所引进美国GE公司的MTC-1数控系统等。1.2数控机床概述一.数控机床的概念1.数控:NC–是利用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的方法.2.数控机床:采用数字控制的机床.1)NC机床;2)CNC机床.二.数控机床一般由输入装置、输出装置、数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置、检测反馈装置和机床本体等部分组成.数控机床的组成控制介质人机交互设备PLC计算机数控装置辅助控制装置主轴驱动系统进给驱动系统反馈系统适应控制机床速度检测位置检测过程检测数控机床的组成框图三.数控机床的特点:•1.提高加工精度;•2.提高生产效率:一般3~5倍加工中心可达5~10倍.•3.可加工形状复杂的零件;•4.减轻劳动强度,改善了劳动条件;•4.利于管理和综合自动化的发展.四.数控机床工作过程•分析工艺参数编程程序输入试运行运行程序五.应用范围:1.多品种小批量;2.形状结构比较复杂的;3.频繁改型的;4.价贵、不许报废的;5.生产周期短的;6.批量较大、精度要求较高的.1.3数控机床的分类一.按运动轨迹分类1．点位控制数控机床点——点位置精确控制，保证的是定位精度，以慢~快~慢的运动方式。这类机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控点焊机和数控折弯机等，其相应的数控装置称为点位控制数控装置。2．直线控制数控机床•位置控制+速度和路线控制，只能沿某个坐标轴方向（平行或45°）切削加工。•这类机床主要有数控车床、数控磨床和数控镗铣床等，相应的数控装置称为直线控制装置。3．轮廓控制数控机床•每点的位置+速度+路线控制，可对2坐标或2坐标以上坐标轴进行控制。•属于这类机床的有数控车床、数控铣床、加工中心等。其相应的数控装置称为轮廓控制装置。轮廓数控装置比点位、直线控制装置结构复杂得多，功能齐全得多。按运动轨迹分类点位控制钻孔加工工件刀具AB按运动轨迹分类点位直线控制切削加工按运动轨迹分类工件刀具轮廓控制加工二、按进给伺服系统的类型分类1．开环进给伺服系统数控机床•开环进给伺服系统通常不带有位置检测元件，伺服驱动元件一般为步进电动机。开环控制数控机床减速器数控装置控制电路工作台输入开环控制系统框图步进电机2．闭环进给伺服系统数控机床•闭环进给控制系统带有位置检测元件，随时可以检测出工作台的实际位移，并反馈给数控装置，并与设定的指令值进行比较，利用其差值控制伺服电动机，直至差值为零为止。闭环控制数控机床数控装置控制电路伺服电机工作台输入闭环控制系统框图位置检测元件速度检测元件速度反馈位置反馈3．半闭环进给伺服系统数控机床•半闭环进给伺服系统是将位置检测元件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠的端部，不直接反馈机床的位移量，而是检测伺服机构的转角，将此信号反馈给数控装置进行指令值比较，用差值控制伺服电动机。半闭环控制数控机床数控装置控制电路伺服电机工作台输入半闭环控制系统框图速度检测元件速度反馈位置反馈转角检测元件三.按工艺用途分类•1．金属切削类数控机床•金属切削类数控机床包括数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。•2．金属成型类数控机床•金属成型类数控机床包括数控折弯机、数控组合冲床和数控回转头压力机等。这类机床起步晚，但目前发展很快。•3．数控特种加工机床•数控特种加工机床如数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、火焰切割机和数控激光切割机床等。•4．其他类型的数控机床•其他类型的数控机床如数控三坐标测量机等。四.按联动轴数分类•1．两轴联动•2．两轴半联动•3.三轴联动•4.多座标轴联动五.按CNC装置功能水平分类高、中、低三档数控机床的坐标系一•一.作用:确定位置关系获得所需的数据.•二.依据:ISO841标准.•三.确定方法:右手笛卡儿直角坐标系.•1.假设:工件固定,刀具相对运动.•2.标准:右手笛卡儿直角坐标系.•拇指指向为X轴向,绕X轴转+A•食指指向为Y轴向,绕Y轴转+B右手法则•中指指向为Z轴向,绕Z轴转+C数控机床的坐标系基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X.Y.Z）。坐标轴相互关系：由右手定则决定。回转座标：绕X.Y.Z轴转动的圆进给坐标轴分别用A.B.C表示，坐标轴相互关系由右手螺旋法则而定。XYZX、Y、Z+A、+B、+CXZY+C+B+A•3.顺序:先Z轴,再X轴,最后Y轴.•Z:机床主轴•X:装夹平面内的水平方向.•Y:由右手笛卡儿直角坐标系确定.•4.方向:刀具远离工件方向为正方向.•四.机床的机床原点、机床参考点、工件原点和对刀点.1.机床原点：固定不变的.1)数车:卡盘端面与主轴中心线交点.•2)数铣:一般取XYZ轴正向极限位置.•2.机床参考点:出厂时设定.•1)数车:离原点最远的极限点.•2)数铣:与原点重合.•3.工件原点:程序原点•1)满足编程简单、尺寸换算少、加工误差小•等条件.•2)一般工件原点应选择尺寸标注基准或定位•基准.•4.对刀点:零件程序的起始点.•1)对刀点是零件程序的起始点.•2)目的:确定程序原点在机床坐标系中的位置.•3)可以与程序原点重合,也可以在方便对刀的任意处,但必须有确定的坐标联系.•4)铣床用G92指令,车床用G50指令可建立工件坐标系.数控车床数控铣床数控钻床加工中心数控雕刻机床三座标测量机数控电火花成型机快速成型设备数控多工位冲床数控弯管机数控卷簧机习题课简答题：1、什么是数控机床？数控机床的组成？2、什么是开（闭）环控制系统？优缺点如何？适用于什么场合？3、数控机床的特点？作业:P12第17.18题•１.数控机床在使用中一般要经历三个阶段：早期运行(试用期)、稳定期、耗损期．()•２.维修人员只要学会维修数控机床后就不再需要学习了．()•３.加工中心是轮廓控制数控机床．(•４.半闭环控制数控机床没有检测装置．()•５.数控机床开机时，必须先确定机床原点，即执行返回机床参考点的操作．只有机床参考点被确认后，刀具(或工作台)移动才有基准．()Thankyou!