1、第1章 概 述 數控機床編程與操作 主 編：王世輝 副主編：黃應勇 曾 林 第1章 概 述 第1章 概 述1.1數控技術發展的歷史沿革1.2 數控機床的基本組成及工作原理1.3 數控機床的分類1.4 數控機床的加工特點及應用1.5 CNC裝置插補原理簡介第1章 概 述 1.1數控技術發展的歷史沿革u1.1.1 數控機床數控機床的誕生的誕生1952年3月 有信息存儲和處理功能 采用脈沖乘法器原理的插補三坐標連續控制銑床 電子管元件 u1.1.2 數控機床的發展過程數控機床的發展過程第一代電子管數控系統第二代晶體管數控系統第三代集成電路數控系統第四代小型計算機數控系統第五代微型機數控系統 硬件式數

2、控系統，也稱為NC數控系統 軟件式數控系統，稱之為計算機數字控制或簡稱為CNC系統 計算機直接數控系統DNCDNC（Direct Numerical Control）柔性制造單元FMCFMC(Flexible Manufacturing Cell）柔性制造系統FMSFMS（Flexible Manufactu Manufacturing System）計算機集成制造系統CIMSCIMS（Computer Integrated Manufacturing System） 新的生產模式： 第1章 概 述 u1.1.3 我國數控機床的發展簡介我國數控機床的發展簡介20世紀80年代 北京機床研究所從日

3、本FANUC公司引進FANUC5、7、3、6數控系統 第1章 概 述 1.2 數控機床的基本組成及工作原理 數控機床又稱CNC（Computer Numerical Control）機床，是由電子計算機或專用電子計算裝置對數字化的信息進行處理而實現自動控制的機床。 數控機床是一個裝有程序控制系統的機床，該系統能夠邏輯地處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規定的程序。 把數字化了的刀具移動軌跡刀具移動軌跡的信息輸入數控裝置，經過譯碼、運算，從而實現控制刀具與工件的相對運動控制刀具與工件的相對運動，加工出所需要零件的一種機床即為數控機床。 u1.2.1 數控機床數控機床的組成的組成數控機床一般由程序

4、輸入裝置、數控裝置、伺服系統、強電控制裝置、檢測裝置輸入裝置、數控裝置、伺服系統、強電控制裝置、檢測裝置和主機和主機六部分組成 程序輸入裝置數控裝置強電控制裝置伺服系統檢測裝置主機第1章 概 述 1、程序輸入裝置、程序輸入裝置 程序輸入裝置的作用是將程序載體（包括穿孔紙帶、磁帶、磁盤）上的數控代碼信息轉換成相應的電脈沖信號傳送至數控裝置。 現在對于微機控制的數控機床可用操作面板上的鍵盤直接把加工程序輸入數控裝置。 2 2、數控裝置（、數控裝置（CNCCNC裝置）裝置） 數控裝置是數控機床的控制核心，其功能是接受程序輸入裝置輸入的加工信息，經譯碼、處理與計算，發出相應的脈沖送給伺服系統，通過伺服

5、系統使機床按預定的軌跡運動。 數控裝置的基本工作過程 （1）譯碼）譯碼 將程序段中的各種信息，按一定語法規則翻譯成數控裝置能識別的語言，并以一定的格式存放在指定的內存專用區間。 （2 2）刀具補償）刀具補償 包括刀具長度補償、刀具半徑補償 （3 3）進給速度處理）進給速度處理 編程所給定的刀具移動速度是加工軌跡切線方向的速度，速度處理就是將其分解成各運動坐標方向的分速度 第1章 概 述 3、伺服系統、伺服系統 數控系統的執行部分，是以機床移動部件（工作臺）的位置和速度作為控制量的自動控制系統 功能是接受數控裝置輸出的脈沖信號指令，使機床上的移動部件作相應的移動 每一個脈沖信號指令使機床移動部件

6、產生的位移量稱為脈沖當量脈沖當量，常用的脈沖當量為0.01mm/脈沖或0.001mm/脈沖。 數控機床的伺服系統按其控制方式，可分為開環伺服系統、半閉環伺服系統、閉環伺服系統三大類。 4 4、強電控制裝置、強電控制裝置 5 5、檢測裝置、檢測裝置 6 6、主機、主機 （4 4）插補）插補 （5 5）位置控制）位置控制 一般數控裝置能對直線、圓弧進行插補運算 在閉環CNC裝置中，位置控制的作用是在每個采樣周期內，把插補計算得到的理論位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制進給電動機。 第1章 概 述 u1.2.2 數控機床基本工作原理數控機床基本工作原理數控機床加工是把刀具與工件的運動運動坐標分

7、解分解成最小的單位量（即最小位移量最小位移量），由數控系統根據工件程序的要求，向各坐標軸發出脈沖指令脈沖指令，使各坐標移動若干個最小位移量，從而實現刀具與工件的相對運動，以完成零件的加工。 X12X1Y Y2iXYiXY01LL2iLL第1章 概 述 伺服電機驅動器數控裝置程序輸入裝置X脈沖指令Z脈沖指令Y脈沖指令伺服電機驅動器伺服電機驅動器伺服電動機X向移動Y向移動伺服電動機伺服電動機Z向移動進給系統工作原理進給系統工作原理 由數控系統發出的指令脈沖，經驅動電路控制和放大后，使伺服電動機轉動，通過齒輪副或同步帶輪傳動（或直接）經滾珠絲杠，最后驅動機床工作臺運動，再與選定的主軸轉速相配合，便可

8、加工出不同形狀的工件 第1章 概 述 1.3 數控機床的分類u1.3.1 按加工方式分類按加工方式分類1、普通數控機床2、加工中心加工中心是帶有刀庫和自動換刀系統的數控機床 3、數控特種加工機床4、其他類型的數控機床u1.3.2 按控制運動的方式分類按控制運動的方式分類1、點位控制數控機床2、 直線控制數控機床3、輪廓控制數控機床第1章 概 述 u1.3.3 按同時控制軸數分類按同時控制軸數分類 1、二坐標機床2、三坐標數控機床 3、 坐標數控機床2124、多坐標數控機床 u1.3.4按伺服系統分類按伺服系統分類 1、開環伺服數控機床2、閉環伺服數控機床工作臺步進電動機脈沖指令步進電機驅動器變

9、速箱變速箱伺服放大器伺服電動機工作臺進給脈沖比較環節檢測裝置反饋脈沖直線位移檢測器第1章 概 述 角位移檢測器反饋脈沖檢測裝置比較環節進給脈沖工作臺伺服電動機伺服放大器變速箱 3、半閉環伺服數控機床第1章 概 述 1.4 數控機床的加工特點及應用u1.4.1 數控機床加工的特點數控機床加工的特點1、具有高度柔性 2、加工精度高，尺寸一致性好 一般數控機床的定位精度為0.01mm，重復定位精度為0.005mm 3、生產效率高 4、減輕勞動強度，且可能實現一人多機操作 5、經濟效益明顯 6、利于生產管理現代化 第1章 概 述 u1.4.2數控機床的應用數控機床的應用 1、批量小而又多次生產的零件；2、幾何形狀復雜的零件；3、在加工過程中必須進行多種加工的零件；4、切削余量大的零件；5、必須嚴格控制公差的零件；6.、工藝設計會變化的零件；7、加工過程中如果發生錯誤將會造成嚴重浪費的貴重零件；8、需全部檢驗的零件。 第1章 概 述 1.5 CNC裝置插補原理簡介 常用的插補方法有：逐點比較插補法、數字積分插補法、時間分割插補法及樣條插補法 u1.5.1 逐點比較插補法的基本原理逐點比較插補