金屬切削機床：對金屬材料的坯料或工件，用切削、特種加工等方法進行加工，使之獲得要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質量的機器。1952年，試制成功世界上第一臺數控機床試驗性樣機。它是由大型立式仿型銑床改裝而成的三坐標數控銑床，其數控裝置采用電子管元件，體積龐大，可作直線插補。1957年投入使用。1959年，美國克耐?杜列克公司（Keaney&Trecker）首次成功開發了加工中心（MachiningCenter—MC）O數控機床主要由以下七個基本部分組成：介質：數控機床加工零件所需的控制信息和數據的載體（1） 控制，即用來存放加工程序的載體，也稱程序載體；早期用穿孔帶、穿孔卡、磁帶或磁盤制成。（2） 輸入裝置：將程序載體上的控制代碼轉換成電平信號，送數控裝置的內部存儲器。如光電閱讀機、磁帶機、軟驅、MDI、計算機輸入（3） 數控裝置：NC機床的核心部件，它將輸入的電信號譯碼和寄存，進行數據的運算和處理，實現刀具運動軌跡的插補運算，輸出機床動作的控制指令。主要包括運算器、控制器、存儲器等，早期由邏輯元件的固定硬接線電路組成。（4） 強電控制裝置：接受NC內部PLC輸出的M、S、T信號，經功率放大驅動執行部件。是介于數控裝置和機床機械、液壓部件之間的輔助控制系統。（5） 伺服系統：接受數控裝置輸出的進給指令脈沖，經轉換和功率放大，帶動機床的移動部件或執行部件產生指令規定的運動，是一個位置控制系統，要求準確的控制機床刀具或工作臺的位置。由伺服驅動裝置（位置和速度控制單元）、伺服電機和檢測反饋裝置組成。它是整個數控系統的執行部分。（6） 檢測反饋裝置：測量運動部件的實際位移和速度，并轉換成數字反饋信號后送回NC裝置，從而構成機床伺服控制的閉合路徑。通常安裝在機床的工作臺或絲杠上。（7） 機床：主軸、床身、立柱、導軌、滾珠絲杠、工作臺、刀架（庫）等機床的機械構件。1.2.1按工藝用途分類1、普通數控機床 NC：包括：切削類.成型類.特種加工類.測量繪圖類等2、數控加工中心機床 MachiningCenter—MC：結構：普通NC機床+刀庫和自動換刀裝置（ATC）特點：一次裝夾后能完成多個工序，又稱多工序數控機床3、 多坐標數控機床：結構特點：可以進行多坐標軸的聯動控制，常用4?6軸，多則可達24軸4、計算機群控：DirectNumericalControl—DNC即直接數控1.2.2按運動方式分類點位控制數控機床點位控制NC機床能控制工件相對于刀具運動，從一個位置精確地移動到另一個位置，在移動過程中不進行任何切削加工。特點：1）只要求點與點之間的精確定位；2） 對移動速度和移動軌跡不作要求；3） 為保證精確定位，加工是時先快速接近定位點，再降速定位。常見如：數控坐標鏜床、數控鉆床、數控點焊機和數控折彎機等，其相應的數控裝置稱為點位控制數控裝置。點位直線控制數控機床特點：除對定位點控制外，還要控制兩相關點之間的移動速度和移動軌跡，移動軌跡一般都由與各坐標軸線平行的直線段組成。與點位控制的區別：刀具可以沿一個坐標軸的方向進行切削加工，而且其輔助功能比點位控制的數控機床多。例如要增加主軸轉速控制，循環切削加工，刀具選擇等功能。輪廓控制數控機床又稱連續控制（連續軌跡），指數控系統能同時對兩個或兩個以上的坐標軸進行連續控制，使工件相對于刀具按程序規定的軌跡和速度同時協調運動（坐標聯動），在聯動過程中進行連續切削加工。特點：1）刀具可沿任意斜線、曲線、曲面連續切削；2） 加工時能對兩軸或兩軸以上的坐標軸進行聯動控制；3） 能對整個加工過程中每一點的速度、位置進行控制。屬于這類機床的有：數控車床、數控銑床、加工中心等，其相應的數控裝置稱為輪廓控制裝置。結構相對復雜，功能齊全。1.2.3按控制方式分類開環控制數控機床控制特點：1） 機床沒有運動部件的位置檢測，數控裝置發出信號流是單向的，沒有反饋，控制回路為開環；2） 機床加工精度取決于伺服系統的性能，驅動元件為功率步進電機。優缺點：1） 結構簡單，成本低；2）機床工作比較穩定，但控制精度低； 3）適用于經濟型數控機床閉環控制數控機床1） 閉環控制原理：閉環控制機床帶有直線位置檢測元件，實時檢測工作臺的實際位移，并反饋給數控裝置，與設定的指令值進行比較，利用其差值控制伺服電動機，直至差值為零為止。2） 控制特點：（1） 從輸入到輸出的每個環節通過位檢裝置（一般采用光柵尺）聯系，信號流是封閉的，控制回路為閉環；（2） 機床加工精度取決于檢測裝置的精度，驅動元件為直流、交流伺服電機。4）優缺點：（1）將機械傳動鏈全部包括在閉環之內，控制精度高；（2） 系統調試復雜，對機床機械要求高；（3） 適用于高精度數控機床半閉環控制數控機床1） 半閉環控制原理：半閉環控制是將位置檢測元件安裝在伺服電機軸上或滾珠絲杠的端部，不直接檢測工作臺的直線位移，而是檢測伺服電機轉角。反饋給數控裝置并與指令值比較，再用差值來控制伺服電機。2） 控制特點：（1） 對工作臺的實際位置不進行測量，檢測（一般采用編碼器）反饋信號取自絲杠轉角，工作臺不完全包括在控制回路內；（2） 控制精度受傳動件影響，驅動元件也為直流、交流伺服電機。4）優缺點：（1）調試方便，移動部件不含在閉環內，穩定性高；（2） 控制精度介于開環與閉環之間，存在機械傳動鏈誤差;（3） 性價比高，適用大多數數控機床用戶。APC:自動工件交換系統 ATC：自動換刀系統柔性制造系統（FMS） 若干個FMC可組成一個FMS。計算機集成制造系統（CIMS）雙螺母預緊常用有以下三種方法：墊片調隙式；1)CNC系統軟件的多任務性:「零件程序輸入輸出管理軟件J人機界面( ］診斷L通信cnc系統軟件j r譯碼刀具補償控制軟件｛速度控制插補運算3.2CNC的軌跡控制原理 I位置控制插補定義：插補是一種運算程序，經過運算，判斷出每一步應進哪一個坐標，進多少，以此來完成數據點的密化工作。插補方法的分類“一次插補法”，即脈沖增量插補，基特點：常用的有逐點比較法和數字積分法。這類算法，每插補運算一次，最多給每一軸進給一個脈沖，進給速度受到限制，過去的硬件數控系統常采用。“二次插補法”逐點比較插補法逐點比較法控制機床作出一個坐標進給包含四個節拍：第一步：偏差判別第二步：坐標進給，第三步：偏差計算，第四步：終點判別1)逐點比較直線插補①偏差判別第一象限直線OA的方程為：xx—=—eyye即:yx -yx=0令：F(x,y)=yx-xy,i,/je 了e則：插補動點P位于直線上方，下方和直線上:對于直線上方的點，有：F(xi,yj)>0對于直線上的點， 有：F(xi，y.=0對于直線下方的點，有：F(xi,yj)<0=r...=v.x—xvtTfllLy|巽枷壇＞0,則作十鬟方向進給一步 H/壇＜0』作十y方向進給一步環=0,則作+x方向進給一步/ 6（ofe x③督差計算：沿+X走一步 沿+Y走一步尹+1二尹+1FJup+b叫-汕=%+花④終點判別：有二種方法：一是：取終點坐標大者作為結束標志此每在該坐標上走一步N—L等于零時.插補結束］；；二是：刑終點坐標和作為結束標志N,fi|lN=Xe+Yel每走一步N-L直到N=0時為止°直線插補歸納：當『訂，0時，沿+X方向走一步，計算：F^^FrYe；N=N-1當『訂＜0時，沿+Y方向走一步，計算：Fu+1=F^Xe；N=N-1 與-T - 盧 （練習中計算題）1、刀具補償：是補償實際加工時所用的刀具與編程時使用的理想刀具或對刀時使用的基準刀具之間的偏差值，保證加工零件符合圖紙要求的一種處理方法。刀具補償的種類「幾何位置補償刀具的幾何補償'刀具補償（g實現）'一磨隊償刀具補償刀具（尖）圓菱半徑補償4、刀具半徑補償分類：B刀補：在兩輪廓轉接尖角過渡處人工插入圓弧的刀補方法；4、刀具半徑補償分類：B刀補：在兩輪廓轉接尖角過渡處人工插入圓弧的刀補方法；C刀補：在兩輪廓轉接尖角過渡處通過伸長、縮短、插入刀具中心軌跡，實現刀具中心軌跡直線過渡的刀補方法。軌跡過渡時矢量夾角a:指兩編程軌跡在交點處非加工側的夾角a，如圖：和刀補方向的不同，又有以下幾種轉接過渡方式：刀具中心軌跡短于編程軌跡的過渡方式。刀具中心軌跡長于編程軌跡的過渡方式。在兩段刀具中心軌跡之間插入一段直線的過渡方式。根據兩段程序軌跡的矢量夾角a縮短型：矢量夾角aN180°伸長型：矢量夾角90°Wa<180插入型：矢量夾角a<90°二、伺服系統的分類按控制方式分為：1）開環伺服系統；2）閉環伺服系統；按功能分為：1）進給驅動系統2）主軸驅動系統；按驅動電機分為：1）步進電機伺服系統；2）直流電機伺服系統；3）交流電機伺服系統;4）直接驅動電機伺服系統；（如：直線電機）步距角和步進電機的相數、通電方式及電機轉子齒數的關系如下：式中=360KmZ 一步進電機的步距角；—電機相數； Z一轉子齒數；K一系數，相鄰兩次通電相數相同，K=1；相鄰兩次通電相數不同，K=2。同一相數的步進電機可有兩種步距角，通常為1.2/0.6、1.5/0.75、1.8/0.9、3/1.5度等。（練習中計算題）金屬切削機床：對金屬材料的坯料或工件，用切削、特種加工等方法進行加工，使之獲得要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質量的機器。1952年，試制成功世界上第一臺數控機床試驗性樣機數控機床的組成：P18、18數控機床主要由以下七個基本部分組成1）控制介質數控機床加工零件所需的控制信息和數據的載體，即用來存放加工程序的載體，也稱程序載體；早期用穿孔帶、穿孔卡、磁帶或磁盤制成（2）輸入裝置：將程序載體上的控制代碼轉換成電平信號，送數控裝置的內部存儲器。如光電閱讀機、磁帶機、軟驅、MDI、計算機輸入3） 數控裝置：NC機床的核心部件，它將輸入的電信號譯碼和寄存，進行數據的運算和處理，實現刀具運動軌跡的插補運算，輸出機床動作的控制指令。主要包括運算器、控制器、存儲器等，早期由邏輯元件的固定硬接線電路組成。4） 強電控制裝置：接受NC內部PLC輸出的M、S、T信號，經功率放大驅動執行部件。是介于數控裝置和機床機械、液壓部件之間的輔助控制系統。5） 伺服系統：接受數控裝置輸出的進給指令脈沖，經轉換和功率放大，帶動機床的移動部件或執行部件產生指令規定的運動，是一個位置控制系統，要求準確的控制機床刀具或工作臺的位置。由伺服驅動裝置（位置和速度控制單元）、伺服電機和檢測反饋裝置組成。它是整個數控系統的執行部分。（6） 檢測反饋裝置：測量運動部件的實際位移和速度，并轉換成數字反饋信號后送回NC裝置，從而構成機床伺服控制的閉合路徑。通常安裝在機床的工作臺或絲杠上。（7） 機床：主軸、床身、立柱、導軌、滾珠絲杠、工作臺、刀架（庫）等機床的機械構件。CNC系統CNC系統3.CNC控制器的工作過程CNC的工作過程，實際上就是一臺工業控制計算機執行數控軟件的全過程。包括零件程序的輸入、譯碼、刀具補償、插補運算、進給速度處理、位置控制、I/O開關量處理、加工信息顯示及故障診斷等。

零件程序輸入輸出管理軟件J人機界面■ I診斷通信譯碼CNC系統軟件CNC系統軟件控制軟彳刀具補償控制軟彳速度控制插補運算位置控制位置控制并行處理是指計算機在同一時刻或同一時間間隔內完成兩種或兩種以上的工作。常用有資源重復、時間重疊、資源分時共享等方法。插補是一種運算程序，經過運算，判斷出每一步應進哪一個坐標，進多少，以此來完成數據點的密化工作。插補算法歸納為兩類：“一次插補法”，即脈沖增量插補，基特點：常用的有逐點比較法和數字積分法。這類算法，每插補運算一次，最多給每一軸進給一個脈沖，進給速度受到限制，過去的硬件數控系統常采用。“二次插補法”，即數據采樣插補，基特點：插補分粗插補和精插補兩部分。常用的有時間分割法和擴展數字積分器法，這類算法在每個插補運算周期里輸出的不是單個脈沖，而是線段。因而能顯著提高進給速度，應用廣泛。1)逐點比較直線插補①偏差判別例1設終點坐標為A(5,3),脈沖當量為5x=6y=1,試給出加工直線OA的逐點比較插補運算表，并畫出插補軌跡圖。解：N=Xe+Ye=8+x進給時：Fi+1=Fi-Ye+y進給時：Fi+1=Fi+Xe序號工作節拍偏差判別坐標進給偏差計算終點判別起點F0=0N=81F0=0+XF1=0-3=-3N=72F1<0+YF2=-3+5=2N=63F2>0+XF3=2-3=-1N=54F3<0+YF4=-1+5=4N=45F4>0+XF5=4-3=1N=36F5>0+XF6=1-3=-2N=27F6<0+YF7=-2+5=3N=18F7>0+XF8=3-3=0N=01、刀具補償：是補償實際加工時所用的刀具與編程時使用的理想刀具或對刀時使用的基準刀具之間的偏差值，保證加工零件符合圖紙要求的一種處理方法。幾何位置補償磨損補償幾何位置補償磨損補償廣刀具的幾何補償刀具補償」（膈實現）刀具補償」:刀具（尖）圓弧半徑補償（G41、G42實現）C刀補：在兩輪廓轉接尖角過渡處通過伸長、縮短、插入刀具中心軌跡，實現刀具中心軌跡直線過渡的刀補方法。P93P94軌跡過渡時矢量夾角a:指兩編程軌跡在交點處非加工側的夾角a根據兩段程序軌跡的矢量夾角a和刀補方向的不同，又有以下幾種轉接過渡方式：縮短型：矢量夾角aN180°刀具中心軌跡短于編程軌跡的過渡方式。伸長型：矢量夾角90°Wa<180°刀具中心軌跡長于編程軌跡的過渡方式。插入型：矢量夾角a<90°在兩段刀具中心軌跡之間插入一段直線的過渡方式。1） 含義數控機床的伺服系統是以機械位置和角度作為控制對象的自動控制系統，也可稱為位置隨動系統，簡稱為伺服系統2） 作用伺服系統接受CNC插補器生成的進給脈沖或進給位移量指令，經變換和功率放大驅動機械運動。CNC機床伺服系統包括：進給伺服系統和主軸伺服系統兩部分進給伺服系統是以機床坐標移動部件（如工作臺）的位置和速度作為控制量。通常由伺服驅動裝置、伺服電機、機械傳動機構及執行部件組成。1.按控制方式分為：1） 開環伺服系統；2） 閉環伺服系統；

脈沖頻率f脈沖個數n脈沖環形分配變換A脈沖頻率f脈沖個數n脈沖環形分配變換A相、B相C相、...1）三相單三拍運行假設轉子有四齒，三相單三拍是指定子按：正轉：A—B—C—A順序通電；或： 反轉：A—C—B—A順序通電；每切換一次，轉子就順（逆）時針轉過30°（步距角）。步距角和步進電機的相數、通電方式及電機轉子齒數的關系如下：=360—KmZ式中 一步進電機的步距角；m—電機相數； z-轉子齒數；K-系數，相鄰兩次通電相數相同，K=1；相鄰兩次通電相數不同，K=2。同一相數的步進電機可有兩種步距角，通常為1.初?6、1.50.75、1?80?9、3/1.5度等。環形分配器是用于控制步進電機的通電方式。其作用是將數控裝置送來的一系列指令脈沖按照一定的順序和分配方式加到功率放大器上，控制各相繞組的通電、斷電。環形分配器功能可由硬件或軟件產生，硬環分配器是根據步進電機的相數和控制方式設計的邏輯時序電路。P64作業PLC數控機床的控制除了對坐標軸的進給進行位置伺服控制外，還需要對機床的主軸、刀具和各種開關信號進行控制。如主軸的正、反轉，起動和停止，

刀具交換，工件夾緊、松開，工作臺交換以及切削液的開、關和潤滑系統的啟動等進