大連理工大學網絡教育學院數控技術輔導資料一主 題：第1章 緒論 學習時間：2014年3月31日4月6日內 容：這周我們將學習本門課程課件第1章，這部分主要介紹數控機床的組成、加工運動、優缺點、分類、發展，讓大家學習數控系統的一些基本知識，下面整理出整體框架供同學們學習。一、本周學習目標1.了解數控系統的加工運動、優缺點、發展概況；2.掌握數控系統的組成與分類。二、本周學習內容1. 數控機床的組成；2. 數控機床的加工運動；3. 數控機床的優缺點4. 數控機床的分類；5. 數控機床的發展。三、具體主要內容（一）數控機床的組成 數控系統由機械部分、數字控制系統、液壓和氣壓傳動系統、冷卻潤滑及排屑裝置等組成。1.機械部分機械部分包括機床的支撐件、工作臺、滑坐、導軌、主軸部分、刀庫、裝刀機構和傳動機構等。2.數字控制系統數字控制系統包括數字計算機、伺服系統、檢查系統、PC控制部分等。3.液壓和氣壓傳動系統4.冷卻潤滑及排屑裝置等（二）數控機床的加工運動機械加工是由切削的主運動和進給運動共同完成的。1. 主運動主運動主切削運動的運動。如車床主軸的轉動；鉆頭和銑刀的轉動。2. 進給運動坐標的運動通常是進給運動；進給運動的聯動可形成各種不同的加工表面。在三坐標的數控機床中，各坐標的運動方向通常是相互垂直的，在三維空間坐標系中，空間任何一點都可以用X、Y、Z的坐標值來表示。曲線加工時刀具的運動軌跡與理論上的曲線（包括直線）不吻合，而是一個逼近折線。由于各種插補的計算公式不同，使逼近的折線也不同。（三）數控機床的優缺點 1.優點（1）具有較高的加工精度，加工質量穩定（2）具較高的生產率（3）功能多（4）對不同零件的適應性強（5）能夠完成普通機床不能完成的復雜表面加工（6）數控機床可大大減輕工人的勞動強度，并有較高的經濟效益2.缺點（1）價格昂貴，一次投資較大（2）維修和操作較復雜（四）數控機床的分類1.按工藝用途分類按工藝特點可分為普通數控機床和加工中心。普通數控機床有數控車床、數控鏜銑床、數控磨床、數控齒輪加工機床、數控壓力加工機床、數控電加工機床等等。加工中心是帶有刀庫和自動換刀機械手的數控機床，在一臺機床上可實現不同工藝加工，通常可完成鉆、擴、鉸、攻螺紋、鏜、銑等多工序加工，為擴大加工范圍和減少輔助時間，有些加工中心還能自動更換工作臺、刀庫和主軸。2.按加工路線分類按加工路線可分為：（1） 點位控制數控機床該種機床只要求機床的移動部件從一點到另一點的定位精度，對其移動的路線不作要求。主要用在孔加工機床，如鉆床、鏜床、沖床等，因為這些機床只要求獲得孔隙坐標位置的精度，不要求從一孔到另一孔的運動軌跡精度。（2） 輪廓加工數控機床該種機床的數控系統能夠同時控制多個坐標軸聯合動作，對不同形狀的工件輪廓表面進行加工。如數控車床能車削各種回轉體表面，數控銑床銑削輪廓表面。這類機床不但能加工各種回轉曲面、三維曲面、有的還能加工螺旋槳表面，并且可達到很高的加工精度。3.按有無檢測裝置分類按有無檢測裝置分為：開環、全閉環和半閉環控制系統的數控機床。（1）開環控制系統的數控機床，沒有位置檢測裝置。（2）全閉環控制系統的數控機床裝有位置檢測裝置，且位置檢測裝置裝在床身和移動部件上，可以把坐標移動的準確位置檢測出來并反饋給計算機，因此裝有全閉環系統的數控機床的加工精度很高。（3）半閉環控制系統的數控機床也有位置檢測元件，與全閉環控制的數控機床的不同之處是檢測元件裝在伺服電動機的尾部，用測量電動機轉角的方式檢測坐標位置。由于電動機到工作臺之間的傳動部件有間隙、彈性變形和熱變形等因素，因而檢測的數據與實際的坐標值有誤差。但由于半閉環系統價格較便宜，結構較簡單，按照調試方便，檢測元件不容易受到損害等優點。4.按可聯動的坐標數分類按可聯動的坐標數有兩坐標聯動、三坐標、四坐標、五坐標的數控機床等等。機床所具有的坐標軸數，不等于坐標聯動數。具有的伺服電動機數也不等于坐標聯動數。所謂坐標聯動數是指同一個插補程序控制的移動坐標數。這些坐標的移動規律是由所加工的輪廓表面來規定的。（五）數控機床的發展第一代數控系統采用電子管控制的（1952年）第二代數控系統采用晶體管控制的（上世紀50-60年代）第三代數控系統采用小規模集成電路控制的（上世紀60年代中期）第四代數控系統采用小型計算機數控系統，叫CNC階段（20世紀70年代）第五代數控系統采用微處理器的數控系統（1974年開始）第六代數控系統采用個人計算機的控制系統（PC機）（20世紀90年代）數控機床的發展體現在以下三個方面：高生產率、高精度和網絡化。（1）高生產率高生產率體現在高速加工和機床的復合化兩個方面。 高速加工通過提高主軸轉速和進給速度來實現高速加工。提高主軸轉速體現在：采用小球軸承、陶瓷球軸承、磁懸浮和流體動靜壓軸承等。提高進給速度體現在：采用高速精密滾珠絲杠、直線電機和快速數據處理等幾個方面。 機床復合化復合化就是將加工工件的所有工序盡可能的集中在一臺機床上加工。（2）高精度在機床上裝有多種監控和檢測裝置對加工精度、刀具的磨損與破壞和工件的裝夾等進行監控，提高了機床的綜合性能，使之能夠更為精確可靠的自動工作。（3）網絡化在第六代開放系統中，安裝網絡通信以及配套的軟件可實現網絡化制造。四、練習題（一）問答題1. 數控機床由哪幾部分組成？答案：數控系統由機械部分、數字控制系統、液壓和氣壓傳動系統、冷卻潤滑及排屑裝置等組成。2. 簡述數控機床的優缺點。答案：優點（1）具有較高的加工精度，加工質量穩定（2）具較高的生產率（3）功能多（4）對不同零件的適應性強（5）能夠完成普通機床不能完成的復雜表面加工（6）數控機床可大大減輕工人的勞動強度，并有較高的經濟效益缺點（1）價格昂貴，一次投資較大（2）維修和操作較復雜（二）填空題1.機械加工由切削的主運動和進給運動共同完成。2.數控機床按加工路線可分為點位控制數控機床和輪廓加工數控機床。3.數控機床按有無檢測裝置可分為開環、全閉環和半閉環控制系統的數控機床。（三）選擇題 1.開環伺服系統的主要特征是系統內( B )位置檢測反