数控机床概述(完整版)

第一章 数控机床概述
辅助系统 包括冷却、 润滑、 排屑、 防护、 液压和随机检
测系统等部分。 自动托盘更换系统
想一想：自动托盘更 换系统的作用是什么?
自动托盘更换系统
第一章 数控机床概述
二、数控机床的工作原理
数控机床的工作原理
第一章 数控机床概述
CNC系统对零件程序的处理流程：
第一章 数控机床概述
2．数控加工中心
加工中心是在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀 装置，构成一种带自动换刀装置的数控机床。
加工中心种类较多，具体如下表：
第一章 数控机床概述
(1) 立式加工中心
立式加工中心的主轴轴线为垂直设置。 多为固定立柱式。 适用于加工盘类、 模具类零件。 其结构简单，占地面积小， 价格低，配备各种附件后可进行大部分工件的加工。加工大 型的零件时常采用龙门加工中心。
G系列六杆加工中心及其主轴结构与加工示意图 a) 加工中心示意图 b) 运动平台与主轴部件示意图 c) 主轴加工的三维示意图
第一章 数控机床概述
并联加工中心的应用。
典型的六杆数控机床的结构及加工示意图
第一章 数控机床概述
二、按加工路线分类
1．点位控制机床
刀具与工件相对移动时，只控制从一点运动到另一点的准 确性，而不考虑两点之间的路径和方向。
三、数控机床的特点
调试和A维dd修Yo较ur 复Tex杂t 价格较贵
适应性强t
适合加工复杂 形面的零件
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有利于生产管 理的现代化
Ad一d Y机our多Te用xt
特点
加工精度高 加工质量稳定
自动化程度高
Add Your Text
加工生产率高
第一章 数控机床概述
第一节 第二节 第三节 *第四节
第一章 数控机床概述
3．半闭环控制数控机床
半闭环控制系统采用转角位移检测元件，测出伺服电动机 或丝杠的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算机中 进行位置比较，用比较的差值进行控制。
第一章 数控机床概述
第二节 数控机床的组成与工作原理
一、数控机床的组成
计算机数控系统
机床本体
第一章 数控机床概述
1．输入/输出装置
常用控制介质及输入输出装置 a）磁盘 b）磁盘驱动器 c）串行通信卡 d）网卡 e）移动硬盘 f）U盘
第一章 数控机床概述
数控机床在进行加工前，必须接收由操作人员输入 零件加工程序，然后机床根据输入的程序进行加工控制， 从而加工出所需的零件。输入/输出装置来完成零件加 工程序或系统参数的输入或输出。
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看一看：身边常用的数控机床采用的数控系统有哪几种?
(1) FANUC数控系统 1) 高可靠性的Power Mate0系列… 2)普及型CNC0—D系列action : .. 3) 全功能型的0—C系列: … 4) 高性价比的0i系列c 5) 具有网络功能的超小型、 超薄
型CNC16i/ 18i/ 21i 系列
六轴联动加工中心
看一看：身边常用的数控机床是几轴联动的?
第一章 数控机床概述
四、按控制方式分类
1．开环控制数控机床
开环控制数控机床系统中没有检测反馈装置，不检测 运动的实际位置，没有位置反馈信号。指令信息在控制系 统中单方向传送，不反馈。
第一章 数控机床概述
2．全闭环控制数控机床
安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计 算机中，与所要求的位置指令进行比较，用比较的差值进行控 制，直到差值消除为止。
第一章 数控机床概述
第一节 第二节 第三节 *第四节
数控机床的产生与发展 数控机床的组成与工作原理 数控机床的分类 数控系统的应用范围
第一章 数控机床概述
第一节 数控机床的产生与发展
数控加工与传统加工的比较
第一章 数控机床概述
一、数控机床的产生及基本概念
1．数控机床的产生
数控机床是为满足多品种、小批量的自动化 生产，从而出现的一种灵活的、通用的、能够适 应产品频繁变化的柔性自动化机床。
机床
控制
面板
MCP
FANUC系统操作装置
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3．计算机数控装置（CNC装置或CNC单元）
计算机数控（CNC）装置是计算机数控系统的核心。 主要作用：根据输入的零件程序和操作指令进行相应的处 理然后输出控制命令到相应的执行部件，控制其动作，加工出 需要的零件。
计算机数控装置
第一章 数控机床概述
3．两轴半坐标联动
数控机床本身有三个坐标能作三个方向的运动，但控 制装置只能同时控制两个坐标联动，而第三个坐标只能作 等距周期移动。
第一章 数控机床概述
4．多坐标联动
能同时控制四个以上坐标轴联动的数控机床，多坐标数 控机床的结构复杂、精度要求高、程序编制复杂，主要应用 于加工形状复杂的零件。
五轴联动铣床加工曲面形状零件
加工中心的组成
第一章 数控机床概述
基础部件
主轴组件
计算机数 控装置
它由床身、 立柱和工作台等大件组 成，是加工中心的基础构件
它由主轴箱、 主轴电动机、 主轴和 主轴轴承等零件组成。 是切削加工 的功率输出部件。 其结构优劣对加 工中心的性能有很大影响。
单台加工中心的数控装置由CNC装置、 可编程控制器、 伺服驱动装置以及 电动机等组成。
数控机床的产生与发展 数控机床的组成与工作原理 数控机床的分类 数控系统的应用范围
第一章 数控机床概述
第三节 数控机床的分类及应用
一、按工艺用途分类
1．一般数控机床
最普通的数控机床有钻床、车床、铣床、镗床、磨床 和齿轮加工机床。
（1）按数控系统的功能分类：其功能及特点见表1—7
立式数控车床 卧式数控车床
开环数控机床的控制精度取决于步进电动机和丝杠的精 度，闭环数控机床的精度取决于检测装置的精度。
a) 光栅
b) 光电编码器 检测装置
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6．可编程控制器
可编程控制器（Programmable Logic Controller，缩写PLC） 是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置。
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二、数控机床的发展及趋势
1．数控系统开放化的趋势 2．数控系统小型化的趋势 3．数控系统优化人机交互方式的趋势 4．数控系统产品配套性的提高 5．数控系统的智能化趋势
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第一节 第二节 第三节 *第四节
数控机床的产生与发展 数控机床的组成与工作原理 数控机床的分类 数控系统的应用范围
第一章 数控机床概述
2．基本概念
数字控制（NC）——借助数字、字符或其他符号对某一 工作过程进行可编程控制的自动化方法。
数控技术——用数字量及字符发出指令并实现自动控制 的技术。
数控系统——采用数字控制技术的控制系统。 计算机数控系统（CNC）——以计算机为核心的数控系 统。 数控机床——采用数字控制技术对机床的加工过程进行 自动控制的一类机床。
立式数控铣床 卧式数控铣床
第一章 数控机床概述
(2) 按主轴的配置形式分类 1) 卧式数控车床。 主轴轴线处于水平位置的数控车床。 2) 立式数控车床。 主轴轴线处于垂直位置的数控车床。
(3) 按数控系统控制的轴数分类 1) 两轴控制的数控车床。 只有一个回转刀架，可实现两 坐标轴控制。 2) 四轴控制的数控车床。 有两个独立的回转刀架，可实 现四坐标轴控制。
空间平面和曲面的数控加工
第一章 数控机床概述
1．两坐标联动
数控机床能同时控制两个坐标轴联动，即数控装置同 时控制X和Z方向运动，可用于加工各种曲线轮廓的回转体 类零件。
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2．三坐标联动
数控机床能同时控制三个坐标轴联动，此时，铣床 称为三坐标数控铣床，可用于加工曲面零件。
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可 编 程 控 制 器 （ PLC ）
用于数控机床的PLC一般分为两类：内装型（集成型） PLC和通用型（独立型）PLC。
第一章 数控机床概述
PLC的功能:
(1) 接受CNC装置的控制代码M(辅助功能)、 S (主 轴功能)、 T (刀具功能) 等顺序动作信息,对其进行 译码,转换成对应的控制信号，一方面，控制主轴 单元实现主轴转速控制；另一方面，它控制辅助 装置完成机床相应的开关动作。
五面加工中心
五面加工中心的布局形式
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(4) 六杆/ 三杆数控机床(并联数控机床) 六杆数控机床又称虚拟轴机床，该数控机床由基座与运 动平台及其间的六根可伸缩杆件组成, 并由伺服电动机和滚珠 丝杠按数控指令实现伸缩运动, 使运动平台带着主轴部件做任 意轨迹的运动。
并联数控机床
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(3) FAGOR数控系统 1) CNC8070系列action : … 2) 8055系列数控系统 3) 8040/8055—i标准系列 4) 8040/8055—i/ 8055TCO/ MCO系列 5) 8040/8055—i/ 8055TC/ MC系列 6) 8025/8035系列
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(2) 接受机床控制面板和机床侧的输入/ 输出信号， 一部分信号直接控制机床的动作，另一部分信号 送往CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC 系统的工作状态和机床的动作。
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7．机床本体
机床本体是数控机床的主体，是数控系统的被控对象， 是实现制造加工的执行部件。
机床本体
主运动部件 进给运动部件 支撑件 特殊装置 辅助装置
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8．数控机床组成举例
（1）数控车床的组成
典型数控车床的机械结构
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带有刀库、动力刀具、C轴控制的数控车床通常称 为车削中心。
车削中心
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（2）数控铣床/加工中心的组成 加工中心最先是在镗铣类机床上发展起来的，所以称为镗 铣类加工中心，简称加工中心。
数控机床常用的CF卡及其组合
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2．操作装置
（1）显示装置 （2）NC键盘 （3）机床控制面板MCP （4）手持单元
手持单元的外形
第一章 Fra Baidu bibliotek控机床概述
显示装置
操作装置是操作人员
与数控机床（系统）
NC
进行交互的工具，主
键盘
要由显示装置、NC
键盘、机床控制面板
（MCP）、状态灯、
手持单元等组成。
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(4) 按布局分类 数控车床按布局不同分为卧式数控车床和立式数控
车床。 按数控系统功能分类见表1-7 1) 各种卡盘式卧式数控车床的特点及适用范围表1-8。 2) 各种棒料式卧式数控车床的特点及适用范围见表1-9。 3) 数控卧式专门化车床。
镗床、 磨床和齿轮加工机床的结构。
第一章 数控机床概述
4．伺服机构
伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动和执行两大 部分组成。
a)伺服电动机 b)驱动装置 伺服机构
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5．检测装置
实际位置 速度参数
测量元件
反馈
转换 电信号
CNC装置
纠正误差
指令
工作原理
第一章 数控机床概述
按有无检测装置可分为开环和闭环 开环（无检测装置）
CNC机床 闭环（有检测装置）
立式加工中心
大型龙门加工中心
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(2) 卧式加工中心 卧式加工中心是指主轴轴线水平设置的加工中心, 分为 固定立柱式或固定工作台式。最适合加工箱体类工件。
卧式加工中心
第一章 数控机床概述
(3) 五面加工中心 五面加工中心兼具立式加工中心和卧式加工中心的功能, 工件一次装夹后能完成除安装面外的所有侧面和顶面等五个 面的加工。
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2．直线控制机床
刀具与工件相对移动时，除控制从起点刀终点的准确定 位外，还要保证平行于坐标轴的直线切削运动。
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3．轮廓控制机床
刀具与工件相对运动时，能对两个或两个以上坐标轴 的运动同时进行控制。
第一章 数控机床概述
三、按可控制联动的坐标轴数分类
数控机床可控制联动的坐标轴数是指数控装置控 制几个伺服电动机同时驱动机床移动部件运动的坐标 轴数目。
(5) 华中数控系统 1) “华中Ⅰ型” 数控系统 2) 华中—2000型高性能数控
系统 : .. 3) 华中“世纪星” 系列数控
系统 …
数控系统 及相关产品
(4) MITSUBISHI数控装置 1) MELDAS50系列 2) MELDAS64系列…
(2) SIEMENS数控系统: … 1) SIEMENS802S/ C系列 2) SIEMENS802D系列 3) SIEMENS810D系列 4) SIEMENS840D系列
第一章 数控机床概述
自动换刀装置 它由刀库、 机械手和驱动机构等部件组成。 刀库是存放加工过程所使用的全部刀具的装置。 刀库有 盘式、 鼓式和链式等多种形式。 当需要换刀时， 根据数控系 统的指令，由机械手(或通过别的方式) 将刀具从刀库中取出并 装入主轴中。 机械手的结构有多种形式, 如单臂式、 双臂式、 回转式和轨道式等。