數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件

第2章

數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理本章主要內(nèi)容：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的分類：按加工功能分類，按伺服系統(tǒng)類型分類，按數(shù)控裝置類型分類，按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系。本章內(nèi)容的重點(diǎn)：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理，按機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)控機(jī)床分類，伺服系統(tǒng)的分類，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系。本章內(nèi)容的難點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系。第2章本章主要內(nèi)容：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理。機(jī)12.1概述

數(shù)字控制-------用計(jì)算機(jī)以數(shù)字指令方式對(duì)控制對(duì)象加以控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床-------一種裝了程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的機(jī)床。2.1概述

數(shù)字控制-------用計(jì)算機(jī)以數(shù)字指2數(shù)控技術(shù)中常見的英文縮寫及中文名稱

NC------數(shù)字控制

CNC-----計(jì)算機(jī)數(shù)字控制

MNC-----微型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制

DNC-----直接數(shù)字控制（分布式數(shù)字控制）

PLC-----可編程序邏輯控制器

CAD-----計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

CAM-----計(jì)算機(jī)輔助制造

FMS-----柔性制造單元

CIMS----計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

CAPP----計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃數(shù)控技術(shù)中常見的英文縮寫及中文名稱3數(shù)控系統(tǒng)組成及工作過程2.2數(shù)控機(jī)床的組成程序載體輸入裝置數(shù)控裝置伺服驅(qū)動(dòng)裝置輔助控制裝置檢測(cè)裝置

機(jī)床（進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、主運(yùn)動(dòng)、輔助操作）主軸驅(qū)動(dòng)裝置數(shù)控系統(tǒng)組成及工作過程2.2數(shù)控機(jī)床的組成程序輸入數(shù)控伺41

程序及程序載體根據(jù)加工工藝編制程序單，并存放在程序載體上，以便輸入到數(shù)控裝置上。程序載體通常有穿孔紙帶，磁盤（軟盤），U盤等。2

輸入裝置

將程序載體上的數(shù)控代碼變成響應(yīng)的電脈沖信號(hào)，傳送并存入數(shù)控裝置內(nèi)。輸入裝置通常有光電閱讀機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器（軟驅(qū)）等，USB（通用串行總線）控制器

。1程序及程序載體53

計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置及強(qiáng)電控制裝置數(shù)控裝置是一種裝備了數(shù)控系統(tǒng)軟件的專用計(jì)算機(jī)，是數(shù)控機(jī)床的核心。a，接收輸入裝置送來的脈沖信號(hào)，經(jīng)編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出相應(yīng)的信號(hào)和指令經(jīng)強(qiáng)電控制裝置編譯、判斷、功率放大后驅(qū)動(dòng)機(jī)床相應(yīng)部件完成規(guī)定動(dòng)作。b，行程開關(guān)、監(jiān)控檢測(cè)等開關(guān)信號(hào)經(jīng)強(qiáng)電控制裝置反饋到數(shù)控裝置進(jìn)行處理。3計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置及強(qiáng)電控制裝置64

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及位置檢測(cè)裝置伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：由伺服驅(qū)動(dòng)電路（伺服驅(qū)動(dòng)器）和伺服驅(qū)動(dòng)裝置（伺服電機(jī)），它根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)來的指令驅(qū)動(dòng)機(jī)床的執(zhí)行部件動(dòng)作。有開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)之分。位置檢測(cè)裝置：在半閉環(huán)、閉環(huán)系統(tǒng)中間接或直接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位移，與指令位移進(jìn)行比較，以便隨時(shí)糾正偏差。4伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及位置檢測(cè)裝置7

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機(jī)床的機(jī)械部件與普通機(jī)床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點(diǎn)：傳動(dòng)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈較短，傳動(dòng)及變速系統(tǒng)要便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，采用電主軸，伺服傳動(dòng)系統(tǒng)；車床用電主軸銑床用電主軸同步齒形帶傳動(dòng)5機(jī)床的機(jī)械部件傳動(dòng)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈較短，8

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機(jī)床的機(jī)械部件與普通機(jī)床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點(diǎn)：機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度、更好的耐磨性及抗震性、熱變形?。ㄈ纾翰捎没◢弾r床身、樹脂水泥床身）；5機(jī)床的機(jī)械部件機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度9

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機(jī)床的機(jī)械部件與普通機(jī)床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點(diǎn)：采用高精度、高效傳動(dòng)部件（如：滾珠絲桿、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，圓柱滾動(dòng)導(dǎo)軌，直線電機(jī)等）；滾動(dòng)導(dǎo)軌滾珠絲桿5機(jī)床的機(jī)械部件采用高精度、高效傳動(dòng)部件（如：滾珠絲10

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機(jī)床的機(jī)械部件與普通機(jī)床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點(diǎn)：采用刀庫，自動(dòng)換刀裝置。鏈?zhǔn)降稁?帶機(jī)械手)5機(jī)床的機(jī)械部件采用刀庫，自動(dòng)換刀裝置。鏈?zhǔn)降稁?12.3數(shù)控機(jī)床的基本工作原理

CRT顯示器零件圖數(shù)控程序數(shù)控手冊(cè)N1G18N2G51……數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置操作面板數(shù)控機(jī)床的工作原理2.3數(shù)控機(jī)床的基本工作原理CRT顯示器零件圖數(shù)控程12零件圖紙CAD造型模塊CAM處理模塊輸入工藝參數(shù)后置處理模塊數(shù)控機(jī)床零件的幾何圖形輸入到計(jì)算機(jī)中，建立起零件的三維幾何模型，通過數(shù)控編程模塊，指定刀具半徑、加工方式及切削用量等工藝參數(shù)，就能自動(dòng)地計(jì)算出數(shù)控加工刀具中心軌跡數(shù)據(jù)，再通過調(diào)用相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床后置處理程序，就可生成數(shù)控加工程序進(jìn)行加工，并可在屏幕上動(dòng)態(tài)地模擬刀的加工情況。它具有速度快、精度高、直觀性好、使用簡(jiǎn)便、便于進(jìn)行干涉碰撞檢查等優(yōu)點(diǎn)。

CAD/CAM自動(dòng)編程零件圖紙CAD造型模塊CAM處理模塊輸入工藝參數(shù)后置處理模塊13三維造型CAD數(shù)控自動(dòng)編程CAM數(shù)控加工模擬CAM

CAD/CAM流程三維造型CAD數(shù)控自動(dòng)編程CAM數(shù)控加工模擬CAMCAD14數(shù)控系統(tǒng)的主要工作有輸入、譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)、伺服輸出、管理程序等。(一)輸入將數(shù)控加工程序和數(shù)據(jù)輸入到數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控加工程序和數(shù)據(jù)可以通過磁盤驅(qū)動(dòng)器、光電閱讀機(jī)，或由計(jì)算機(jī)通過通訊端口傳輸而來。通常有兩種不同的輸入工作方式：1，一次將程序讀入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的存儲(chǔ)器；2，邊傳輸邊加工，將程序讀入一部分到緩沖區(qū)，進(jìn)行加工，同時(shí)再讀取下一段程序。數(shù)控系統(tǒng)的主要工作有輸入、譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)15(二)譯碼輸入的加工程序包含有零件的幾何信息G指令(直線或圓弧，起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)等)、加工工藝信息S指令與F指令(主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等)、刀具信息T指令(刀具半徑補(bǔ)償、長(zhǎng)度補(bǔ)償)和輔助信息M指令(主軸正反轉(zhuǎn)、開停，冷卻液開停，換刀等)。譯碼程序?qū)⒓庸こ绦虻拇a翻譯成計(jì)算機(jī)內(nèi)部能識(shí)別的機(jī)器代碼。(三)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理程序包括刀具補(bǔ)償、速度計(jì)算以及輔助功能的處理等。(四)插補(bǔ)插補(bǔ)有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)和拋物線插補(bǔ)等幾種。插補(bǔ)是對(duì)一條已知曲線在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化的過程，即將一條曲線分解成許多條直線或圓弧所組成。CNC數(shù)控系統(tǒng)是邊插補(bǔ)邊加工的。(二)譯碼(三)數(shù)據(jù)處理16（五）

伺服控制將位置進(jìn)給脈沖或進(jìn)給速度指令，經(jīng)變換放大后轉(zhuǎn)化為伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。（六）管理程序?yàn)閿?shù)據(jù)輸入，處理及加工過程服務(wù)的各個(gè)程序進(jìn)行調(diào)度，對(duì)面板命令、時(shí)鐘信號(hào)、故障信號(hào)等引起的中斷進(jìn)行處理。（五）伺服控制172.4數(shù)控機(jī)床的基本類型

2.4.1按加工功能分類

1點(diǎn)位控制系統(tǒng)只控制刀具或工作臺(tái)從一點(diǎn)準(zhǔn)確地移動(dòng)到另一點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)軌跡不需嚴(yán)格控制，移動(dòng)過程中不進(jìn)行切削。如：數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床等。2.4數(shù)控機(jī)床的基本類型2.4.1按加工功能分類1182直線控制系統(tǒng)控制刀具或工作臺(tái)按平行于坐標(biāo)軸的方向或按與兩坐標(biāo)軸成45°夾角的方向作直線運(yùn)動(dòng)，并對(duì)工件進(jìn)行切削。如：簡(jiǎn)易數(shù)控車床，數(shù)控銑床等。2直線控制系統(tǒng)193輪廓控制系統(tǒng)（連續(xù)切削控制系統(tǒng)）對(duì)刀具與工件相對(duì)移動(dòng)的軌跡進(jìn)行連續(xù)控制，其核心裝置就是插補(bǔ)器，能走任意斜線或圓弧，可以加工曲面、凸輪、錐度等復(fù)雜形狀的零件。

（1）平面輪廓加工的數(shù)控系統(tǒng)這類機(jī)床具有兩軸聯(lián)動(dòng)的插補(bǔ)運(yùn)算功能和刀具半徑補(bǔ)償功能。如：銑削平面輪廓的數(shù)控銑床。

（2）空間輪廓加工的數(shù)控系統(tǒng)這類機(jī)床能加工三維空間內(nèi)的輪廓曲線，可分為：3輪廓控制系統(tǒng)（連續(xù)切削控制系統(tǒng)）20

2.5軸控制系統(tǒng)：在三坐標(biāo)系中控制兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的機(jī)床上用“行切法”進(jìn)行加工。如：數(shù)控銑床2.5軸控制系統(tǒng)：在三坐標(biāo)系中控制兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的21

三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)：能同時(shí)控制X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)，刀具可在空間的任意方向上運(yùn)動(dòng)，作三維立體加工。三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)：能同時(shí)控制X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)，刀22

四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)：能同時(shí)控制四個(gè)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)之外再加一個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。

五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)：能同時(shí)控制五個(gè)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)之外再加兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。是功能最全、控制最復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床，加工程序只能使用自動(dòng)編程。四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)：能同時(shí)控制四個(gè)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，在X、Y、Z三個(gè)232.4.2按加工工藝類型分類(1)普通數(shù)控機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床和傳統(tǒng)的通用機(jī)床一樣，有車、銑、鉆、鏜、磨床等，而且每一類里又可分為許多品種。如數(shù)控銑床中又可分為立銑、臥銑、工具銑、龍門銑等。與通用機(jī)床相比，它能加工具有復(fù)雜形狀的零件。數(shù)控車床及床身2.4.2按加工工藝類型分類(1)普通數(shù)控機(jī)床數(shù)控車床及床24（2）加工中心在普通數(shù)控機(jī)床上增加了一個(gè)刀具庫和自動(dòng)換刀裝置就構(gòu)成了加工中心。在加工中心上加工零件，可經(jīng)一次裝夾加工除底面外的所有面。數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床自動(dòng)地更換刀具，連續(xù)地自動(dòng)地進(jìn)行銑(車)、鏜、鉆、鉸、攻絲、倒角等多工序加工，故又稱為多工序數(shù)控機(jī)床。某些加工中心還可以配上自動(dòng)交換工作臺(tái)、機(jī)械手，進(jìn)一步提高加工效率。立式加工中心（2）加工中心立式加工中心25(3)金屬成形類數(shù)控機(jī)床對(duì)金屬板件、管件進(jìn)行成形處理的數(shù)控機(jī)床。如數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控沖床、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。(3)金屬成形類數(shù)控機(jī)床26數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件27數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件28(4)數(shù)控特種加工機(jī)床與傳統(tǒng)的切削方式不同，采用如電化學(xué)、激光等特殊激光方法。這類機(jī)床有數(shù)控線(電極)切割機(jī)床、數(shù)控電火花加工機(jī)床、數(shù)控激光切割機(jī)床等。床機(jī)割切線(4)數(shù)控特種加工機(jī)床床機(jī)割切線29數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件30數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件31數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件32(5)其它類型數(shù)控機(jī)床其它類型的數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。(5)其它類型數(shù)控機(jī)床33數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件34一開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)為無位置反饋的系統(tǒng)，其驅(qū)動(dòng)元件主要是功率步進(jìn)電機(jī)或電液脈沖馬達(dá)。典型的系統(tǒng)原理見圖。開環(huán)系統(tǒng)由環(huán)形分配器、步進(jìn)電機(jī)功率放大器、步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱、絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副所組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便，但精度不高。多用于簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床上。開環(huán)伺服系統(tǒng)指令脈沖數(shù)控系統(tǒng)環(huán)形分配器工作臺(tái)步進(jìn)電機(jī)齒輪箱步進(jìn)電機(jī)功率放大器2.4.3按伺服系統(tǒng)的類型分類一開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)指令脈沖數(shù)控系統(tǒng)環(huán)形分配器工作臺(tái)35二閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)是按閉環(huán)原理工作的，數(shù)控裝置將位移指令與位置檢測(cè)裝置測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)隨時(shí)進(jìn)行比較，用比較后的差值控制機(jī)床移動(dòng)部件作補(bǔ)充位移，直到差值消除才停止。閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理圖如圖所示。其位置檢測(cè)裝置裝在機(jī)床的移動(dòng)部件上。定位精度高，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)試維修較困難，多用于高精度機(jī)床上。位移值進(jìn)給脈沖工作臺(tái)伺服電機(jī)齒輪箱比較環(huán)節(jié)伺服放大器測(cè)量反饋裝置反饋脈沖

閉環(huán)伺服系統(tǒng)二閉環(huán)伺服系統(tǒng)位移值進(jìn)給脈沖工作臺(tái)伺服電機(jī)齒輪箱比較環(huán)節(jié)36三半閉環(huán)伺服系統(tǒng)

將位置檢測(cè)裝置裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的端部或機(jī)床傳動(dòng)絲桿的端部上。它可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)高的精度，但機(jī)械傳動(dòng)鏈的誤差無法消除，因此比閉環(huán)系統(tǒng)精度要低。但其結(jié)構(gòu)比閉環(huán)系統(tǒng)要簡(jiǎn)單，使用維修要方便，應(yīng)用廣泛。角度值進(jìn)給脈沖工作臺(tái)伺服電機(jī)齒輪箱比較環(huán)節(jié)伺服放大器測(cè)量反饋裝置反饋脈沖半閉環(huán)伺服系統(tǒng)三半閉環(huán)伺服系統(tǒng)角度值進(jìn)給脈沖工作臺(tái)伺服電機(jī)齒輪箱比較環(huán)372.4.4按數(shù)控裝置類型分類

一硬線數(shù)控系統(tǒng)（NC）它的輸入處理、插補(bǔ)運(yùn)算和控制功能都由專用的固定組合邏輯電路來實(shí)現(xiàn)。通用性、靈活性差，制造周期長(zhǎng)，成本高，現(xiàn)已不采用。二計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）它由小型或微型計(jì)算機(jī)加上通用的大規(guī)模集成電路組成。主要功能幾乎全部由系統(tǒng)軟件控制，通用性、靈活性高，具有真正意義的“柔性”，制造周期短，成本低，現(xiàn)已廣泛采用。2.4.4按數(shù)控裝置類型分類一硬線數(shù)控系統(tǒng)（NC）382.4.5按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類

項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)型普及型高檔型分辨率10um1um0.1um進(jìn)給速度8-15m/min15-24m/min15-100m/min聯(lián)動(dòng)軸數(shù)2-3軸2-4軸或3-5軸以上主CPU8位16位、32位甚至采用RISC的64位伺服系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)、開環(huán)直流及交流閉環(huán)、全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)內(nèi)裝PLC無有內(nèi)裝PLC，功能極強(qiáng)的內(nèi)裝PLC，甚至有軸控制功能顯示功能數(shù)碼管,簡(jiǎn)單的CRT字符顯示有字符圖形或三維圖形顯示通信功能無RC232C和DNC接口還可能有MAP通訊接口和聯(lián)網(wǎng)功能數(shù)控系統(tǒng)的功能水平2.4.5按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)型普及型高檔392.5數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和自由度數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系作用是：為了確定工件在機(jī)床中的位置，機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件特殊位置及運(yùn)動(dòng)范圍，即描述機(jī)床運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息而建立的幾何坐標(biāo)系。通過機(jī)床坐標(biāo)系的建立，可確定機(jī)床位置關(guān)系，獲得所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。

工件坐標(biāo)系原點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)2.5數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和自由度數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系作40機(jī)床坐標(biāo)軸的命名2.5.1坐標(biāo)軸的命名、確定方法和步驟

在ISO標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一規(guī)定采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系對(duì)機(jī)床的坐標(biāo)系進(jìn)行命名。機(jī)床坐標(biāo)軸的命名方法如圖所示。右手的拇指、食指和中指互相垂直，其三個(gè)手指所指的方向分別為X軸、Y軸和Z軸的正方向。用字母A、B、C表示繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)的正方向用右手螺旋法則確定。機(jī)床坐標(biāo)軸的命名2.5.1坐標(biāo)軸的命名、確定方法和步驟41

Z坐標(biāo)

方位標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：Z坐標(biāo)平行主軸軸線。若沒有主軸(牛頭刨床)或者有多個(gè)主軸，則選擇垂直于工件裝夾面的方向?yàn)閆坐標(biāo)。若主軸能擺動(dòng)：在擺動(dòng)的范圍內(nèi)只與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系中的某一坐標(biāo)平行時(shí)，則這個(gè)坐標(biāo)便是Z坐標(biāo)；若在擺動(dòng)的范圍內(nèi)與多個(gè)坐標(biāo)平行，則取垂直于工件裝夾面的方向?yàn)閆坐標(biāo)。Z坐標(biāo)正方向的規(guī)定：刀具遠(yuǎn)離工件的方向。確定機(jī)床坐標(biāo)軸時(shí)，通常先確定Z軸，再確定X軸和Y軸。Z坐標(biāo)確定機(jī)床坐標(biāo)軸時(shí)，通常先確定Z軸，再確定X軸和Y軸42X軸的確定:平行于導(dǎo)軌面，且垂直于Z軸的坐標(biāo)軸為X軸。對(duì)于工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床（如車床、磨床等），X坐標(biāo)的方向是在工件的徑向上，且平行于橫滑座導(dǎo)軌面。刀具遠(yuǎn)離工件旋轉(zhuǎn)中心的方向?yàn)閄軸正方向。對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床（如立式銑床、鉆床等），如果Z軸是垂直的，則面對(duì)主軸看立柱時(shí)，右手所指的水平方向?yàn)閄軸的正方向。

如果Z軸是水平的(如臥式銑床），則面對(duì)主軸看立柱時(shí)，左手所指的水平方向?yàn)閄軸的正方向。X軸的確定:平行于導(dǎo)軌面，且垂直于Z軸的坐標(biāo)軸為X軸。對(duì)43Y軸的確定Y坐標(biāo)軸垂直于X、Z坐標(biāo)軸。Y運(yùn)動(dòng)的正方向根據(jù)X坐標(biāo)和Z坐標(biāo)的正方向，按照右手笛卡爾直角坐標(biāo)系來判斷。立式銑床臥式銑床Y軸的確定立式銑床臥式銑床44附加坐標(biāo)如果機(jī)床除了有X、Y、Z主要直線運(yùn)動(dòng)之外，還有平行于它們的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)分別命名為U、V、W。如在第一組回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A、B、C的同時(shí)，還有平行或不平行A、B、C的第二組回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可命名為D、E、F。附加坐標(biāo)451.機(jī)床坐標(biāo)系、機(jī)床原點(diǎn)與參考點(diǎn)數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床的基本坐標(biāo)系，機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)也稱機(jī)械原點(diǎn)或零點(diǎn)（M），這個(gè)零點(diǎn)是機(jī)床固有的點(diǎn)，由生產(chǎn)廠家事先確定，不能隨意改變，它是其它坐標(biāo)系和機(jī)床內(nèi)部參考點(diǎn)的出發(fā)點(diǎn)。不同數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的零點(diǎn)也不同。數(shù)控車床的機(jī)械零點(diǎn)在主軸前端面的中心上。

數(shù)控車床原點(diǎn)

2.5.2機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系1.機(jī)床坐標(biāo)系、機(jī)床原點(diǎn)與參考點(diǎn)數(shù)控車床原點(diǎn)2.5.246

數(shù)控銑床的機(jī)械零點(diǎn)，因生產(chǎn)廠家而異，例如有的數(shù)控銑床的機(jī)床零點(diǎn)位于機(jī)床的左前上方，如圖所示M點(diǎn)。有的數(shù)控銑床的機(jī)床零點(diǎn)位于機(jī)床的左前下方。立式加工中心的機(jī)床原點(diǎn)，一般在機(jī)床最大加工范圍平面的左前下方。數(shù)控銑床原點(diǎn)

加工中心原點(diǎn)數(shù)控銑床的機(jī)械零點(diǎn)，因生產(chǎn)廠家而異，例如有的數(shù)控銑床47數(shù)控機(jī)床參考點(diǎn)R也稱基準(zhǔn)點(diǎn)，是大多數(shù)數(shù)控機(jī)床所必須具有的。它是數(shù)控機(jī)床工作區(qū)確定的一個(gè)點(diǎn)，與機(jī)床零點(diǎn)有確定的尺寸聯(lián)系。通常機(jī)床并不能移動(dòng)到機(jī)床原點(diǎn)處，它僅僅是一個(gè)理論上的點(diǎn)。參考點(diǎn)在各軸以硬件方式用固定的凸塊和限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)。機(jī)床每次通電后，移動(dòng)件（刀架或工作臺(tái)）都要進(jìn)行返回參考點(diǎn)的操作，數(shù)控裝置通過移動(dòng)件（刀架或工作臺(tái)）返回參考點(diǎn)后確認(rèn)出機(jī)床原點(diǎn)的位置數(shù)控機(jī)床也就建立了機(jī)床坐標(biāo)系。

有的參考點(diǎn)R與機(jī)床原點(diǎn)重合；有的廠家將參考點(diǎn)稱作機(jī)床原點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床參考點(diǎn)R也稱基準(zhǔn)點(diǎn)，是大多數(shù)數(shù)控機(jī)床所482工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系是編程人員使用的，以圖紙上的某一點(diǎn)為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系。一般工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸要平行。其原點(diǎn)也稱為工件原點(diǎn)、編程原點(diǎn)，當(dāng)工件安裝在機(jī)床工作臺(tái)上時(shí)也稱為浮動(dòng)原點(diǎn)。進(jìn)行加工之前，必須在測(cè)量工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，稱為工件零點(diǎn)測(cè)量，以便建立兩個(gè)坐標(biāo)系之間的聯(lián)系。通常有兩種方法：通過設(shè)置偏置值（用G54～G59零點(diǎn)偏置指令）建立兩個(gè)坐標(biāo)系之間的聯(lián)系；通過起刀點(diǎn)與工件原點(diǎn)的相對(duì)位置（用G92坐標(biāo)系設(shè)定指令）建立兩個(gè)坐標(biāo)系之間的聯(lián)系。φbazxyox'y'o'原點(diǎn)偏置xa

b2工件坐標(biāo)系φbazxyox'y'o'原點(diǎn)偏置xa493.絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì)坐標(biāo)絕對(duì)坐標(biāo)始終相對(duì)于坐標(biāo)系原點(diǎn)，即計(jì)量的起點(diǎn)始終是坐標(biāo)系原點(diǎn)。如果坐標(biāo)值計(jì)量的起點(diǎn)總是用幾何元素的起點(diǎn)來衡量的話，這樣的坐標(biāo)成為相對(duì)坐標(biāo)或增量坐標(biāo)。AB（UB=18，VB=20）（XB=30，YB=35）12181520XYOUV3.絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì)坐標(biāo)AB（UB=18，VB=20）1250

4.對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)：

對(duì)刀點(diǎn)：刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，又稱起刀點(diǎn)，也就是程序運(yùn)行的起點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在零件、夾具上面或機(jī)床上面。

對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則：

l對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)便于數(shù)學(xué)處理和程序編制；l對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床上容易校準(zhǔn)；

l

在加工過程中便于檢查；

l

引起的加工誤差小。

4.對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)：對(duì)刀點(diǎn)：刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，51所謂對(duì)刀是指使“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”重合的操作?！暗段稽c(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)。所謂對(duì)刀是指使“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”重合的操作?！暗段稽c(diǎn)”是52換刀點(diǎn)：一把刀具用完后，為防止刀具與工件相碰，刀具要先到工件之外，再進(jìn)行換刀這個(gè)位置就叫換刀點(diǎn)。換刀點(diǎn)應(yīng)根據(jù)工序內(nèi)容的安排。為了防止換刀時(shí)刀具碰傷工件，換刀點(diǎn)往往設(shè)在零件的外面。換刀點(diǎn)是加工中心、數(shù)控車床等采用多刀進(jìn)行加工的機(jī)床而設(shè)置的，因?yàn)檫@些機(jī)床在加工過程中要自動(dòng)換刀。對(duì)于手動(dòng)換刀的數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床等，也應(yīng)確定相應(yīng)的換刀位置。為防止換刀時(shí)碰傷零件、刀具或夾具，換刀點(diǎn)常常設(shè)置在被加工零件的輪廓之外，并留有一定的安全量。換刀點(diǎn)：53第2章

數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理本章主要內(nèi)容：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的分類：按加工功能分類，按伺服系統(tǒng)類型分類，按數(shù)控裝置類型分類，按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系。本章內(nèi)容的重點(diǎn)：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理，按機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)控機(jī)床分類，伺服系統(tǒng)的分類，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系。本章內(nèi)容的難點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系。第2章本章主要內(nèi)容：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理。機(jī)542.1概述

數(shù)字控制-------用計(jì)算機(jī)以數(shù)字指令方式對(duì)控制對(duì)象加以控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床-------一種裝了程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的機(jī)床。2.1概述

數(shù)字控制-------用計(jì)算機(jī)以數(shù)字指55數(shù)控技術(shù)中常見的英文縮寫及中文名稱

NC------數(shù)字控制

CNC-----計(jì)算機(jī)數(shù)字控制

MNC-----微型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制

DNC-----直接數(shù)字控制（分布式數(shù)字控制）

PLC-----可編程序邏輯控制器

CAD-----計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

CAM-----計(jì)算機(jī)輔助制造

FMS-----柔性制造單元

CIMS----計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

CAPP----計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃數(shù)控技術(shù)中常見的英文縮寫及中文名稱56數(shù)控系統(tǒng)組成及工作過程2.2數(shù)控機(jī)床的組成程序載體輸入裝置數(shù)控裝置伺服驅(qū)動(dòng)裝置輔助控制裝置檢測(cè)裝置

機(jī)床（進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、主運(yùn)動(dòng)、輔助操作）主軸驅(qū)動(dòng)裝置數(shù)控系統(tǒng)組成及工作過程2.2數(shù)控機(jī)床的組成程序輸入數(shù)控伺571

程序及程序載體根據(jù)加工工藝編制程序單，并存放在程序載體上，以便輸入到數(shù)控裝置上。程序載體通常有穿孔紙帶，磁盤（軟盤），U盤等。2

輸入裝置

將程序載體上的數(shù)控代碼變成響應(yīng)的電脈沖信號(hào)，傳送并存入數(shù)控裝置內(nèi)。輸入裝置通常有光電閱讀機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器（軟驅(qū)）等，USB（通用串行總線）控制器

。1程序及程序載體583

計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置及強(qiáng)電控制裝置數(shù)控裝置是一種裝備了數(shù)控系統(tǒng)軟件的專用計(jì)算機(jī)，是數(shù)控機(jī)床的核心。a，接收輸入裝置送來的脈沖信號(hào)，經(jīng)編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出相應(yīng)的信號(hào)和指令經(jīng)強(qiáng)電控制裝置編譯、判斷、功率放大后驅(qū)動(dòng)機(jī)床相應(yīng)部件完成規(guī)定動(dòng)作。b，行程開關(guān)、監(jiān)控檢測(cè)等開關(guān)信號(hào)經(jīng)強(qiáng)電控制裝置反饋到數(shù)控裝置進(jìn)行處理。3計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置及強(qiáng)電控制裝置594

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及位置檢測(cè)裝置伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：由伺服驅(qū)動(dòng)電路（伺服驅(qū)動(dòng)器）和伺服驅(qū)動(dòng)裝置（伺服電機(jī)），它根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)來的指令驅(qū)動(dòng)機(jī)床的執(zhí)行部件動(dòng)作。有開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)之分。位置檢測(cè)裝置：在半閉環(huán)、閉環(huán)系統(tǒng)中間接或直接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位移，與指令位移進(jìn)行比較，以便隨時(shí)糾正偏差。4伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及位置檢測(cè)裝置60

5

機(jī)床的機(jī)械部件與普通機(jī)床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點(diǎn)：傳動(dòng)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈較短，傳動(dòng)及變速系統(tǒng)要便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，采用電主軸，伺服傳動(dòng)系統(tǒng)；車床用電主軸銑床用電主軸同步齒形帶傳動(dòng)5機(jī)床的機(jī)械部件傳動(dòng)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈較短，61

5

機(jī)床的機(jī)械部件與普通機(jī)床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點(diǎn)：機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度、更好的耐磨性及抗震性、熱變形?。ㄈ纾翰捎没◢弾r床身、樹脂水泥床身）；5機(jī)床的機(jī)械部件機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度62

5

機(jī)床的機(jī)械部件與普通機(jī)床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點(diǎn)：采用高精度、高效傳動(dòng)部件（如：滾珠絲桿、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，圓柱滾動(dòng)導(dǎo)軌，直線電機(jī)等）；滾動(dòng)導(dǎo)軌滾珠絲桿5機(jī)床的機(jī)械部件采用高精度、高效傳動(dòng)部件（如：滾珠絲63

5

機(jī)床的機(jī)械部件與普通機(jī)床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點(diǎn)：采用刀庫，自動(dòng)換刀裝置。鏈?zhǔn)降稁?帶機(jī)械手)5機(jī)床的機(jī)械部件采用刀庫，自動(dòng)換刀裝置。鏈?zhǔn)降稁?42.3數(shù)控機(jī)床的基本工作原理

CRT顯示器零件圖數(shù)控程序數(shù)控手冊(cè)N1G18N2G51……數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置操作面板數(shù)控機(jī)床的工作原理2.3數(shù)控機(jī)床的基本工作原理CRT顯示器零件圖數(shù)控程65零件圖紙CAD造型模塊CAM處理模塊輸入工藝參數(shù)后置處理模塊數(shù)控機(jī)床零件的幾何圖形輸入到計(jì)算機(jī)中，建立起零件的三維幾何模型，通過數(shù)控編程模塊，指定刀具半徑、加工方式及切削用量等工藝參數(shù)，就能自動(dòng)地計(jì)算出數(shù)控加工刀具中心軌跡數(shù)據(jù)，再通過調(diào)用相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床后置處理程序，就可生成數(shù)控加工程序進(jìn)行加工，并可在屏幕上動(dòng)態(tài)地模擬刀的加工情況。它具有速度快、精度高、直觀性好、使用簡(jiǎn)便、便于進(jìn)行干涉碰撞檢查等優(yōu)點(diǎn)。

CAD/CAM自動(dòng)編程零件圖紙CAD造型模塊CAM處理模塊輸入工藝參數(shù)后置處理模塊66三維造型CAD數(shù)控自動(dòng)編程CAM數(shù)控加工模擬CAM

CAD/CAM流程三維造型CAD數(shù)控自動(dòng)編程CAM數(shù)控加工模擬CAMCAD67數(shù)控系統(tǒng)的主要工作有輸入、譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)、伺服輸出、管理程序等。(一)輸入將數(shù)控加工程序和數(shù)據(jù)輸入到數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控加工程序和數(shù)據(jù)可以通過磁盤驅(qū)動(dòng)器、光電閱讀機(jī)，或由計(jì)算機(jī)通過通訊端口傳輸而來。通常有兩種不同的輸入工作方式：1，一次將程序讀入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的存儲(chǔ)器；2，邊傳輸邊加工，將程序讀入一部分到緩沖區(qū)，進(jìn)行加工，同時(shí)再讀取下一段程序。數(shù)控系統(tǒng)的主要工作有輸入、譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)68(二)譯碼輸入的加工程序包含有零件的幾何信息G指令(直線或圓弧，起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)等)、加工工藝信息S指令與F指令(主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等)、刀具信息T指令(刀具半徑補(bǔ)償、長(zhǎng)度補(bǔ)償)和輔助信息M指令(主軸正反轉(zhuǎn)、開停，冷卻液開停，換刀等)。譯碼程序?qū)⒓庸こ绦虻拇a翻譯成計(jì)算機(jī)內(nèi)部能識(shí)別的機(jī)器代碼。(三)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理程序包括刀具補(bǔ)償、速度計(jì)算以及輔助功能的處理等。(四)插補(bǔ)插補(bǔ)有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)和拋物線插補(bǔ)等幾種。插補(bǔ)是對(duì)一條已知曲線在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化的過程，即將一條曲線分解成許多條直線或圓弧所組成。CNC數(shù)控系統(tǒng)是邊插補(bǔ)邊加工的。(二)譯碼(三)數(shù)據(jù)處理69（五）

伺服控制將位置進(jìn)給脈沖或進(jìn)給速度指令，經(jīng)變換放大后轉(zhuǎn)化為伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。（六）管理程序?yàn)閿?shù)據(jù)輸入，處理及加工過程服務(wù)的各個(gè)程序進(jìn)行調(diào)度，對(duì)面板命令、時(shí)鐘信號(hào)、故障信號(hào)等引起的中斷進(jìn)行處理。（五）伺服控制702.4數(shù)控機(jī)床的基本類型

2.4.1按加工功能分類

1點(diǎn)位控制系統(tǒng)只控制刀具或工作臺(tái)從一點(diǎn)準(zhǔn)確地移動(dòng)到另一點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)軌跡不需嚴(yán)格控制，移動(dòng)過程中不進(jìn)行切削。如：數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床等。2.4數(shù)控機(jī)床的基本類型2.4.1按加工功能分類1712直線控制系統(tǒng)控制刀具或工作臺(tái)按平行于坐標(biāo)軸的方向或按與兩坐標(biāo)軸成45°夾角的方向作直線運(yùn)動(dòng)，并對(duì)工件進(jìn)行切削。如：簡(jiǎn)易數(shù)控車床，數(shù)控銑床等。2直線控制系統(tǒng)723輪廓控制系統(tǒng)（連續(xù)切削控制系統(tǒng)）對(duì)刀具與工件相對(duì)移動(dòng)的軌跡進(jìn)行連續(xù)控制，其核心裝置就是插補(bǔ)器，能走任意斜線或圓弧，可以加工曲面、凸輪、錐度等復(fù)雜形狀的零件。

（1）平面輪廓加工的數(shù)控系統(tǒng)這類機(jī)床具有兩軸聯(lián)動(dòng)的插補(bǔ)運(yùn)算功能和刀具半徑補(bǔ)償功能。如：銑削平面輪廓的數(shù)控銑床。

（2）空間輪廓加工的數(shù)控系統(tǒng)這類機(jī)床能加工三維空間內(nèi)的輪廓曲線，可分為：3輪廓控制系統(tǒng)（連續(xù)切削控制系統(tǒng)）73

2.5軸控制系統(tǒng)：在三坐標(biāo)系中控制兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的機(jī)床上用“行切法”進(jìn)行加工。如：數(shù)控銑床2.5軸控制系統(tǒng)：在三坐標(biāo)系中控制兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的74

三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)：能同時(shí)控制X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)，刀具可在空間的任意方向上運(yùn)動(dòng)，作三維立體加工。三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)：能同時(shí)控制X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)，刀75

四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)：能同時(shí)控制四個(gè)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)之外再加一個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。

五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)：能同時(shí)控制五個(gè)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)之外再加兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。是功能最全、控制最復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床，加工程序只能使用自動(dòng)編程。四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)：能同時(shí)控制四個(gè)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，在X、Y、Z三個(gè)762.4.2按加工工藝類型分類(1)普通數(shù)控機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床和傳統(tǒng)的通用機(jī)床一樣，有車、銑、鉆、鏜、磨床等，而且每一類里又可分為許多品種。如數(shù)控銑床中又可分為立銑、臥銑、工具銑、龍門銑等。與通用機(jī)床相比，它能加工具有復(fù)雜形狀的零件。數(shù)控車床及床身2.4.2按加工工藝類型分類(1)普通數(shù)控機(jī)床數(shù)控車床及床77（2）加工中心在普通數(shù)控機(jī)床上增加了一個(gè)刀具庫和自動(dòng)換刀裝置就構(gòu)成了加工中心。在加工中心上加工零件，可經(jīng)一次裝夾加工除底面外的所有面。數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床自動(dòng)地更換刀具，連續(xù)地自動(dòng)地進(jìn)行銑(車)、鏜、鉆、鉸、攻絲、倒角等多工序加工，故又稱為多工序數(shù)控機(jī)床。某些加工中心還可以配上自動(dòng)交換工作臺(tái)、機(jī)械手，進(jìn)一步提高加工效率。立式加工中心（2）加工中心立式加工中心78(3)金屬成形類數(shù)控機(jī)床對(duì)金屬板件、管件進(jìn)行成形處理的數(shù)控機(jī)床。如數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控沖床、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。(3)金屬成形類數(shù)控機(jī)床79數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件80數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件81(4)數(shù)控特種加工機(jī)床與傳統(tǒng)的切削方式不同，采用如電化學(xué)、激光等特殊激光方法。這類機(jī)床有數(shù)控線(電極)切割機(jī)床、數(shù)控電火花加工機(jī)床、數(shù)控激光切割機(jī)床等。床機(jī)割切線(4)數(shù)控特種加工機(jī)床床機(jī)割切線82數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件83數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件84數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件85(5)其它類型數(shù)控機(jī)床其它類型的數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。(5)其它類型數(shù)控機(jī)床86數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理課件87一開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)為無位置反饋的系統(tǒng)，其驅(qū)動(dòng)元件主要是功率步進(jìn)電機(jī)或電液脈沖馬達(dá)。典型的系統(tǒng)原理見圖。開環(huán)系統(tǒng)由環(huán)形分配器、步進(jìn)電機(jī)功率放大器、步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱、絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副所組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便，但精度不高。多用于簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床上。開環(huán)伺服系統(tǒng)指令脈沖數(shù)控系統(tǒng)環(huán)形分配器工作臺(tái)步進(jìn)電機(jī)齒輪箱步進(jìn)電機(jī)功率放大器2.4.3按伺服系統(tǒng)的類型分類一開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)指令脈沖數(shù)控系統(tǒng)環(huán)形分配器工作臺(tái)88二閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)是按閉環(huán)原理工作的，數(shù)控裝置將位移指令與位置檢測(cè)裝置測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)隨時(shí)進(jìn)行比較，用比較后的差值控制機(jī)床移動(dòng)部件作補(bǔ)充位移，直到差值消除才停止。閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理圖如圖所示。其位置檢測(cè)裝置裝在機(jī)床的移動(dòng)部件上。定位精度高，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)試維修較困難，多用于高精度機(jī)床上。位移值進(jìn)給脈沖工作臺(tái)伺服電機(jī)齒輪箱比較環(huán)節(jié)伺服放大器測(cè)量反饋裝置反饋脈沖

閉環(huán)伺服系統(tǒng)二閉環(huán)伺服系統(tǒng)位移值進(jìn)給脈沖工作臺(tái)伺服電機(jī)齒輪箱比較環(huán)節(jié)89三半閉環(huán)伺服系統(tǒng)

將位置檢測(cè)裝置裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的端部或機(jī)床傳動(dòng)絲桿的端部上。它可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)高的精度，但機(jī)械傳動(dòng)鏈的誤差無法消除，因此比閉環(huán)系統(tǒng)精度要低。但其結(jié)構(gòu)比閉環(huán)系統(tǒng)要簡(jiǎn)單，使用維修要方便，應(yīng)用廣泛。角度值進(jìn)給脈沖工作臺(tái)伺服電機(jī)齒輪箱比較環(huán)節(jié)伺服放大器測(cè)量反饋裝置反饋脈沖半閉環(huán)伺服系統(tǒng)三半閉環(huán)伺服系統(tǒng)角度值進(jìn)給脈沖工作臺(tái)伺服電機(jī)齒輪箱比較環(huán)902.4.4按數(shù)控裝置類型分類

一硬線數(shù)控系統(tǒng)（NC）它的輸入處理、插補(bǔ)運(yùn)算和控制功能都由專用的固定組合邏輯電路來實(shí)現(xiàn)。通用性、靈活性差，制造周期長(zhǎng)，成本高，現(xiàn)已不采用。二計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）它由小型或微型計(jì)算機(jī)加上通用的大規(guī)模集成電路組成。主要功能幾乎全部由系統(tǒng)軟件控制，通用性、靈活性高，具有真正意義的“柔性”，制造周期短，成本低，現(xiàn)已廣泛采用。2.4.4按數(shù)控裝置類型分類一硬線數(shù)控系統(tǒng)（NC）912.4.5按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類

項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)型普及型高檔型分辨率10um1um0.1um進(jìn)給速度8-15m/min15-24m/min15-100m/min聯(lián)動(dòng)軸數(shù)2-3軸2-4軸或3-5軸以上主CPU8位16位、32位甚至采用RISC的64位伺服系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)、開環(huán)直流及交流閉環(huán)、全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)內(nèi)裝PLC無有內(nèi)裝PLC，功能極強(qiáng)的內(nèi)裝PLC，甚至有軸控制功能顯示功能數(shù)碼管,簡(jiǎn)單的CRT字符顯示有字符圖形或三維圖形顯示通信功能無RC232C和DNC接口還可能有MAP通訊接口和聯(lián)網(wǎng)功能數(shù)控系統(tǒng)的功能水平2.4.5按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)型普及型高檔922.5數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和自由度數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系作用是：為了確定工件在機(jī)床中的位置，機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件特殊位置及運(yùn)動(dòng)范圍，即描述機(jī)床運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息而建立的幾何坐標(biāo)系。通過機(jī)床坐標(biāo)系的建立，可確定機(jī)床位置關(guān)系，獲得所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。

工件坐標(biāo)系原點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)2.5數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和自由度數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系作93機(jī)床坐標(biāo)軸的命名2.5.1坐標(biāo)軸的命名、確定方法和步驟

在ISO標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一規(guī)定采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系對(duì)機(jī)床的坐標(biāo)系進(jìn)行命名。機(jī)床坐標(biāo)軸的命名方法如圖所示。右手的拇指、食指和中指互相垂直，其三個(gè)手指所指的方向分別為X軸、Y軸和Z軸的正方向。用字母A、B、C表示繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)的正方向用右手螺旋法則確定。機(jī)床坐標(biāo)軸的命名2.5.1坐標(biāo)軸的命名、確定方法和步驟94

Z坐標(biāo)

方位標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：Z坐標(biāo)平行主軸軸線。若沒有主軸(牛頭刨床)或者有多個(gè)主軸，則選擇垂直于工件裝夾面的方向?yàn)閆坐標(biāo)。若主軸能擺動(dòng)：在擺動(dòng)的范圍內(nèi)只與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系中的某一坐標(biāo)平行時(shí)，則這個(gè)坐標(biāo)便是Z坐標(biāo)；若在擺動(dòng)的范圍內(nèi)與多個(gè)坐標(biāo)平行，則取垂直于工件裝夾面的方向?yàn)閆坐標(biāo)。Z坐標(biāo)正方向的規(guī)定：刀具遠(yuǎn)離工件的方向。確定機(jī)床坐標(biāo)軸時(shí)，通常先確定Z軸，再確定X軸和Y軸。Z坐標(biāo)確定機(jī)床坐標(biāo)軸時(shí)，通常先確定Z軸，再確定X軸和Y軸95X軸的確定:平行于導(dǎo)軌面，且垂直于Z軸的坐標(biāo)軸為X軸。對(duì)于工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床（如車床、磨床等），X坐標(biāo)的方向是在工件的徑向上，且平行于橫滑座導(dǎo)軌面。刀具遠(yuǎn)離工件旋轉(zhuǎn)中心的方向?yàn)閄軸正方向。對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床（如立式銑床、鉆床等），如果Z軸是垂直的，則面對(duì)主軸看立柱時(shí)，右手所指的水平方向?yàn)閄軸的正方向。

如果Z軸是水平的(如臥式銑床），則面對(duì)主軸看立柱時(shí)，左手所指的水平方向?yàn)閄軸的正方向。X軸的確定:平行于導(dǎo)軌面，且垂直于Z軸的坐標(biāo)軸為X軸。對(duì)96Y軸的確定Y坐標(biāo)軸垂直于X、Z坐標(biāo)軸。Y運(yùn)動(dòng)的正方向根據(jù)X坐標(biāo)和Z坐標(biāo)的正方向，按照右手笛卡爾直角坐標(biāo)系來判斷。立式銑床臥式銑床Y軸的確定立式銑床臥式銑床97附加坐標(biāo)如果機(jī)床除了有X、Y、Z主要直線運(yùn)動(dòng)之外，還有平行于它們的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)分別命名為U、V、W。如在第一組回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A、B、C的同時(shí)，還有平行或不平行A、B、C的第二組回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，