數(shù)控編程技術（第3版）第

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章概述1.1數(shù)控機床的發(fā)展趨勢11.2數(shù)控機床的工作原理和組成21.3數(shù)控機床的分類31.4數(shù)控機床的特點和應用范圍41.5數(shù)控技術的應用領域51.6數(shù)控機床的機械結構6第

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章概述

相關概念：數(shù)控機床、NC機床、CNC機床

進入智能時代，制造業(yè)作為新質生產(chǎn)力的主要應用領域，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)制造向智能制造的轉型升級。數(shù)控機床在制造業(yè)發(fā)展中占據(jù)核心地位，數(shù)控加工技術的應用提高了生產(chǎn)效率和加工精度，降低了人為錯誤。數(shù)控加工編程的自動化和智能化程度為復雜零件和大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了強有力的支持，能夠靈活應對設計變更、快速適應市場需求，推動制造業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。

數(shù)控機床的自動化和智能化特點，使其在汽車制造、航空航天、軌道交通、船舶制造、國防軍工以及醫(yī)療器械等行業(yè)中得到了廣泛應用。數(shù)控機床作為現(xiàn)代制造業(yè)的關鍵裝備，在制造業(yè)中的應用將會更加深入。第

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章概述1.1數(shù)控機床的發(fā)展趨勢采用數(shù)字控制技術進行機械加工的思想，最早起源于20世紀40年代初。數(shù)控機床最早產(chǎn)生于美國，其最初目的是用于直升機旋翼曲面的高效加工。1952年，麻省理工學院成功研制了一臺三坐標連續(xù)控制的銑床樣機，用的電子元器件是電子管，這是世界上公認的第一臺數(shù)控機床。

數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了以下變化：1952年，出現(xiàn)第一代數(shù)控系統(tǒng)，采用的是電子管。1959

年，出現(xiàn)第二代晶體管數(shù)控系統(tǒng)。隨之出現(xiàn)刀庫、機械手、加工中心（帶自動換刀裝置）。1965年，出現(xiàn)第三代集成電路（硬邏輯）數(shù)控系統(tǒng)。1970年，出現(xiàn)第四代小型計算機數(shù)控系統(tǒng)。1974年，出現(xiàn)第五代微型計算機數(shù)控系統(tǒng)。20世紀80年代初，出現(xiàn)基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)。20世紀90年代后期，出現(xiàn)了PC+CNC智能數(shù)控系統(tǒng)，即以PC機為控制系統(tǒng)的硬件部分，在PC機上安裝NC軟件系統(tǒng)，此方式方便系統(tǒng)維護，易于實現(xiàn)網(wǎng)絡化制造。第

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章概述我國數(shù)控機床的研制始于1958年，由清華大學研制出了最早的樣機。1966年誕生了第一臺用于直線—圓弧插補的晶體管數(shù)控系統(tǒng)。20世紀80年代初，引入日本FANUC數(shù)控技術后，我國的數(shù)控機床才真正進入小批量生產(chǎn)的商品化時代。20世紀90年代末，華中數(shù)控自主開發(fā)出基于PC-NC的HNC數(shù)控系統(tǒng)。第

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章概述高速化、高精度化、高可靠性、復合化、智能化、柔性化、集成化和開放性是當今數(shù)控機床行業(yè)的主要發(fā)展方向。1．個性化的發(fā)展趨勢

2．個性化是市場適應性的發(fā)展趨勢3．開放性是體系結構的發(fā)展趨勢

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章概述1.2數(shù)控機床的工作原理和組成1.2.1數(shù)控機床的工作原理1．數(shù)控機床零件加工的步驟2．數(shù)控機床的工作原理數(shù)控機床加工工件，首先要將被加工工件圖上的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，用規(guī)定的代碼程序格式編寫加工程序，并存儲到程序載體內(nèi)，然后用相應的輸入裝置將所編的程序指令輸入到CNC單元，CNC單元將程序進行譯碼、運算之后，向機床各個坐標的伺服系統(tǒng)和輔助控制裝置發(fā)出信號，以驅動機床的各運動部件，并控制所需要的輔助動作，最后加工出合格的零件。第

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章概述1.2.2數(shù)控機床的組成采用數(shù)控技術控制的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床，稱為數(shù)控機床。其組成如圖1-1所示。第

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章概述1.2.2數(shù)控機床的組成1．程序載體程序載體是存儲工件加工程序的媒介。程序包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數(shù)（進給量、主軸轉速等）和輔助運動等加工所需的全部信息。2．輸入裝置輸入裝置的作用是將程序載體內(nèi)有關加工的信息讀入CNC單元。根據(jù)程序載體的不同，對應有不同的輸入裝置。有時為了用戶方便，數(shù)控機床可以同時具備幾種輸入裝置。現(xiàn)代數(shù)控機床，還可以通過手動輸入方式，將工件加工程序，用數(shù)控系統(tǒng)操作面板上的按鍵，直接輸入CNC單元。3．CNC單元CNC單元是數(shù)控機床的運算和控制系統(tǒng)，也是數(shù)控機床的核心，接收脈沖信號經(jīng)過譯碼、運算和邏輯處理將指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，使設備按規(guī)定的動作執(zhí)行。第

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章概述4．伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床執(zhí)行機構的驅動部件，作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉換成機床執(zhí)行部件的運動，分為主軸伺服驅動與進給伺服驅動。5．輔助控制裝置輔助控制裝置指數(shù)控機床的一些配套部件，包括刀庫、液壓、氣動裝置、冷卻系統(tǒng)、排屑裝置、夾具、換刀機械手等。6．檢測反饋裝置檢測反饋裝置的作用是對機床的實際運動速度、方向、位移量以及加工狀態(tài)加以檢測并將結果反饋給數(shù)控裝置，計算出與指令位移之間的偏差并發(fā)出糾正誤差的指令。7．機床本體機床本體是數(shù)控機床加工運動的實際機械部件，包括主運動系統(tǒng)（如主軸箱）、進給運動系統(tǒng)（如工作臺、拖板、刀架）、支承部件（如床身、立柱）等。第

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章概述1.3數(shù)控機床的分類1.3.1按工藝用途分類1.3.2按控制運動方式分類1．點位控制系統(tǒng)2．直線控制系統(tǒng)3．輪廓控制系統(tǒng)第

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章概述1.3.3按伺服系統(tǒng)分類1．開環(huán)控制2．閉環(huán)控制3．半閉環(huán)控制第

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章概述1.4數(shù)控機床的特點和應用范圍1.4.1數(shù)控機床的特點與其他加工設備相比，數(shù)控機床具有如下特點。

1．對加工對象改型的適應性強，靈活性好2．加工精度高，產(chǎn)品質量穩(wěn)定3．加工生產(chǎn)率高4．減輕操作者的勞動強度5．有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化第

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章概述1.4.2數(shù)控機床的應用范圍數(shù)控機床最適合加工具有以下特點的工件：（1）多品種或中、小批量生產(chǎn)的零件。（2）工序集中，形狀結構比較復雜的零件。（3）試制研發(fā)，需要頻繁改型的零件。（4）生產(chǎn)周期短的急需工件。（5）價格昂貴，不允許報廢的關鍵零件。第

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章概述1.5數(shù)控技術的應用領域1．制造行業(yè)2．信息行業(yè)3．醫(yī)療設備行業(yè)4．軍事裝備5．其他行業(yè)第

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章概述1.6數(shù)控機床的機械結構1.6.1數(shù)控機床的總體布局1．數(shù)控車床常見布局第

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章概述2．加工中心常見布局形式第

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章概述1.6.2數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)1．數(shù)控機床對主傳動系統(tǒng)的基本要求（1）寬調速、無級調速（2）高剛性、低噪聲（3）高抗振性、高熱穩(wěn)定性（4）自動快速換刀2．主傳動的變速方式數(shù)控機床主傳動主要有無級變速和分段無級變速兩種變速傳動方式。第

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章概述1.6.2數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)3．主軸的傳動類型（1）齒輪傳動主軸（2）帶傳動主軸（3）兩臺電動機分別驅動主軸（4）調速電動機直接驅動主軸第

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章概述1.6.2數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)4．數(shù)控機床的主軸部件（1）主軸端部結構（2）主軸的軸承（3）主軸的準停裝置第

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章概述1.6.3數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)1．對進給傳動系統(tǒng)的要求（1）提高傳動部件的剛度（2）減小傳動部件的慣量（3）減小傳動部件的間隙（4）減小系統(tǒng)的摩擦阻力第

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章概述1.6.3數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)2．數(shù)控機床的進給傳動的分類（1）滾珠絲杠或靜壓絲杠（2）雙齒輪—齒條傳動（3）直線電動機第

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章概述1.6.3數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)3．進給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法常用的消隙方法主要有剛性消隙法和柔性消隙法兩種。1.6.4數(shù)控機床的導軌1．塑料滑動導軌2．滾動導軌3．靜壓導軌第

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章概述1.6.5數(shù)控機床的自動換刀裝置1．回