第一章 数控机床基础知识

数控加工基础（第五版）第一章数控机床基础知识第一章数控机床基础知识§1-1数控机床概述§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介§1-3数控机床坐标系第一章数控机床基础知识§1-1数控机床概述§1-1数控机床概述（1）掌握数控技术的基本概念。（2）掌握数控机床的组成。（3）理解数控机床的工作过程。（4）了解数控机床的特点。知识目标技能目标能够识别数控机床的各组成部分及各部分的作用。§1-1数控机床概述（1）数控技术基本概念。（2）数控机床的组成及各部分的作用。（3）数控机床的工作过程。（4）数控机床的特点。教学重点教学难点（1）数控机床的组成。（2）数控机床的工作过程。§1-1数控机床概述教学流程§1-1数控机床概述课前准备参观数控车间，了解数控机床的结构及其加工过程。新课导入应用普通车床和普通铣床能否加工出右图所示手柄和端盖？加工的困难在何处？能否有更好的加工方法？手柄端盖§1-1数控机床概述探究新知观看手柄的数控车床加工过程视频和端盖数控铣床加工过程视频。手柄的数控车床加工过程端盖的数控铣床加工过程1．数控机床产生的背景2．数控装置发展的六个阶段§1-1数控机床概述探究新知一、数控技术的基本概念1．数字控制：是一种借助数字、字符或其他符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。2．数控技术：是指用数字量和字符发出指令并实现自动控制的技术。3．数控系统：是指采用数字控制技术的控制系统。4．计算机数控系统：是指以计算机为核心的数控系统。§1-1数控机床概述探究新知5．数控机床：是按加工要求预先编制的程序，由控制系统发出数字信息指令对工件进行加工的机床§1-1数控机床概述探究新知二、数控机床的组成1．控制介质：控制介质是指将零件加工信息传送到数控装置中的程序载体。§1-1数控机床概述探究新知2．数控装置数控装置是数控机床的核心。数控装置由输入装置（如键盘）、控制运算器和输出装置（如显示器）等构成。作用：它接收控制介质中的数字化信息或输入装置输入的数字化信息，经过控制软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的移动部件，使其进行规定、有序的运动。§1-1数控机床概述探究新知3．伺服系统伺服系统由驱动装置和执行部件组成，它是数控系统的执行机构。作用：伺服系统的作用是把来自CNC的指令信号转换为机床移动部件的运动，使工作台（或滑板）精确定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，最后加工出符合图样要求的零件。§1-1数控机床概述探究新知4．测量反馈装置测量反馈装置的作用是通过测量元件将机床移动的实际位置、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到CNC装置中，使CNC能随时判断机床的实际位置、速度是否与指令一致，并发出相应指令，纠正所产生的误差。5．机床主体机床主体是数控机床的本体，主要包括床身、主轴、进给机构等机械部件，还有冷却、润滑、换刀、夹紧等辅助装置。§1-1数控机床概述探究新知三、数控机床的工作过程§1-1数控机床概述探究新知四、数控机床的特点1．加工零件适应性强，灵活性好2．加工精度高，产品质量稳定3．综合功能强，生产效率高4．自动化程度高，减轻工人劳动强度5．生产成本降低，经济效益好6．数字化生产，管理水平提高§1-1数控机床概述学习评价1．什么是数控机床？2．数控机床主要由哪几部分组成？3．数控装置有何作用？4．伺服系统有何作用？5．测量反馈装置有何作用？6．简述数控机床的加工过程。7．与普通机床相比，数控机床有何特点？§1-1数控机床概述知识总结与提升1．数控技术的基本概念。（重点）2．数控机床的组成（重点，难点）控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体、检测反馈装置）及各部分的作用。3．数控机床的加工过程。（重点，难点）4．数控机床的特点（了解）适应性强、加工精度高、生成效率高、劳动强度低、经济效益好、管理水平高。第一章数控机床基础知识§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介（1）了解数控机床的分类方式。（2）掌握点位、直线、轮廓数控机床的特点及区别。（3）掌握开环、闭环、半闭环数控机床的特点及区别。（4）熟悉常见数控机床的用途。知识目标技能目标能够区分常见数控机床的类别。§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介（1）点位、直线、轮廓数控机床的特点及区别。（2）开环、闭环、半闭环数控机床的特点及区别。（3）常见数控机床简介。教学重点教学难点（1）点位、直线、轮廓数控机床的特点及区别。（2）开环、闭环、半闭环数控机床的特点及区别。§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介教学流程§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介复习提问1．什么是数控？2．什么是数控机床？3．数控机床主要由哪几部分组成？4．数控装置有何作用？5．伺服系统有何作用？6．简述数控机床的工作过程。7．数控机床与普通机床相比具有哪些优点？§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知新课引入普通机床按加工性质和所用刀具可分为车床、铣床、钻床、磨床等。每种机床又有很多种类，如铣床按主轴布置方式不同可分为立式铣床和卧式铣床，按用途不同可分为普通铣床和万能铣床等。那么数控机床又是如何分类的呢？§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知一、数控机床的分类1．按加工路线分类（1）点位控制数控机床刀具相对于工件移动过程中不进行切削加工，它对运动轨迹没有严格要求，只要实现从一点坐标到另一点坐标位置的准确移动，而不考虑两点之间的运动路径和方向§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知（2）直线控制数控机床刀具与工件相对运动时，除控制从起点到终点的准确定位外，还要保证平行于坐标轴方向的直线切削运动（3）轮廓控制数控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。它不仅能够控制机床移动部件的起点和终点坐标，而且能按需要严格控制刀具移动轨迹，以加工出任意斜率的直线、圆弧、抛物线及其他函数关系的曲线和曲面§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知2．按控制方式分类（1）开环控制数控机床没有检测反馈装置，信息流向是单方向的§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知（2）全闭环控制数控机床检测反馈装置安装在工作台上，有位置反馈环节§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知（3）半闭环控制数控机床检测反馈装置为角度检测反馈装置，安装在电动机轴上§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知3．按加工方式分类（1）金属切削类数控机床：数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床等。（2）金属成形类数控机床：数控折弯机、数控弯管机、数控回转头压力机等。（3）数控特种加工机床：数控线切割机床、数控电火花成形机床、数控激光切割机等。（4）其他类型的数控机床：火焰切割机、数控三坐标测量机等。§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知二、常见数控机床简介数控车床：用于完成车削加工的数控机床，主要用于旋转体工件的加工§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知数控铣床：一种用于完成铣削加工或镗削加工的数控机床§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知加工中心：带有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知数控磨床：是利用磨具对工件表面进行磨削加工的数控机床§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知数控钻床：主要用于钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等加工，是一种采用点位控制系统的数控机床§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知数控电火花成形机床：属于特种加工机床。其工作原理是利用两个不同极性的电极在绝缘液体中产生的放电现象去除材料，从而完成加工。它适用于形状复杂的模具及难加工材料的加工§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介探究新知数控线切割机床：其工作原理与数控电火花成形机床一样，其电极是电极丝，加工液一般采用去离子水§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介学习评价1．点位、直线、轮廓数控机床各有何特点？2．开环、闭环、半闭环数控机床各有何特点及区别？3．列举常见的数控机床，并说明它们的作用。4．指出下列机床的种类。§1-2数控机床的分类及常见数控机床简介知识总结与提升1．数控机床的分类（1）按加工路线分类可以分为点位控制、直线控制和轮廓控制数控机床。（2）按控制方式分类可分为开环、半闭环和全闭环数控机床。（3）按加工方式分类可分为切削类、成型类、特种加工和其他数控机床2．常见的数控机床数控车床、数控铣床、加工中心、数控磨床、数控钻床、数控电火花成形机床、数控线切割机床第一章数控机床基础知识§1-3数控机床坐标系§1-3数控机床坐标系（1）理解数控机床坐标系确定原则。（2）掌握数控车床、数控铣床各坐标轴的确定方法。（3）理解工件坐标系的概念及用途。（4）掌握数控机床上有关点的定义。知识目标技能目标能够绘制数控车床、数控铣床/加工中心的机床坐标系。§1-3数控机床坐标系（1）数控机床坐标系确定原则。（2）数控车床坐标轴的确定。（3）数控铣床坐标轴的确定。（4）工件坐标系。（5）数控机床有关点的概念及作用。教学重点教学难点（1）数控机床坐标系确定原则。（2）数控车床坐标轴的确定。（3）数控铣床坐标轴的确定。§1-3数控机床坐标系教学流程§1-3数控机床坐标系1．点位、直线、轮廓数控机床各有何特点？2．开环、闭环、半闭环数控机床各有何特点及区别？3．指出下列数控机床的类型。复习提问§1-3数控机床坐标系采用普通车床加工工件时，通常将床鞍带动车刀沿床身导轨的运动称为纵向进给，将中滑板带动车刀沿床鞍导轨的运动称为横向进给，以此来描述车刀和工件的相对运动，如图所示。在数控机床上，应该如何描述机床的运动呢？新课引入§1-3数控机床坐标系一、坐标系确定原则探究新知1．刀具相对于静止工件而运动的原则2．标准坐标（机床坐标）系的规定标准的机床坐标系是一个右手笛卡儿直角坐标系§1-3数控机床坐标系3．运动方向的规定探究新知对于各坐标轴的运动方向，均将增大刀具与工件距离的方向确定为各坐标轴的正方向。二、坐标轴的确定1．数控车床坐标系的确定Z坐标轴X坐标轴Y坐标轴§1-3数控机床坐标系探究新知前置刀架式后置刀架式§1-3数控机床坐标系探究新知2．数控铣床坐标系的确定Z坐标轴X坐标轴Y坐标轴§1-3数控机床坐标系思考与练习绘制如图所示机床的机床坐标系。§1-3数控机床坐标系探究新知三、工件坐标系编程原点ZXO§1-3数控机床坐标系探究新知四、数控机床上的有关点数控车床坐标系机床坐标系原点机床参考点

机床原点是机床制造厂家设置在机床上的一个基准位置，它不仅是在机床上建立机床坐标系的基准点，而且还是机床调试和加工时的基准点。机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。开机回参考点的目的就是建立机床坐标系§1-3数控机床坐标系探究新知四、数控机床上的有关点数控铣床坐标系工件坐标系原点机床原点§1-3数控机床坐标系探究新知四、数控机床上的有关点刀位点所谓刀位点，是指刀具的定位基准点。不同的刀具刀位点不同。§1-3数控机床坐标系探究新知四、数控机床上的有关点对刀点是数控加工中刀具相对于工件运动的起点，也可以叫作程序起点或起刀点。编程原点对刀点§1-3数控机床坐标系探究新知四、数控机床上的有关点换刀点是为数控车床、加工中心等多刀加工的机床而设置的，因为这些机床在加工过程中需要自动更换刀具，其设定的位置要根据工序内容而定。编程原点换刀点§1-3数控机床坐标系学习评价1．数控机床坐标系确定的原则有哪些？2．如何确定数控车床的坐标轴？3．如何确定数控铣床的坐标轴？4．机床原点与工件原点有何区别？5．机床回零操作的目的是什么？§1-3数控机床坐标系知识总结与提升1．数控机床坐标系确定原则（重点、难点）（1）刀具相对于静止工件而运动的原