（7）机床本体
——进给系统（滚珠丝杠、滚动导轨）
5.2 数控机床及技术
（7）机床本体
——数控回转工作台
5.2 数控机床及技术
（7）机床本体
——刀具及自动换刀系统
5.2 数控机床及技术
5.2.3 数控机床的分类与特点
（1）分类
——按工艺用途分
金属切削类数控机床
金属成形类数控机床 数控特种加工机床 ——按伺服控制系统分 开环控制数控机床 闭环控制数控机床
（3）机床操作面板（Operator Panel）
——主要用于手动方式下对机床的操作以及自动方式下 对机床的操作或干预。
（4）数控面板
——主要由显示器、手动数据输入（Manual Data Input，简称MDI）键盘组成，又称为MDI面板。
5.2 数控机床及技术
（5）进给伺服系统
——由进给伺服单元和伺服电机组成，还应包括位置检测 反馈装置。 ——脉冲当量或最小设定单位，CNC装置每发出一个控制 脉冲，机床刀架或工作台的移动距离
Y T ΔLi ΔXi ΔL2 ΔL1 ΔL0 ΔYi
Δti
L
5.2 数控机床及技术
（2）坐标系
——数控机床坐标轴系及运动方向
+Y +Y +B +Z’
+X、+Y或+Z
+A 、 +B 或+C
+X’ +C +Z
+Z +X
+X +A +Y’
标准坐标系
5.2 数控机床及技术
（2）坐标系
——数控机床坐标轴系及运动方向
第5章 先进制造装备及技术
主要内容
5.1 制造自动化简述
5.2 数控机床及技术
5.3 加工中心 5.4 虚拟轴机床 5.5 工业机器人 5.6 装配线
5.7 自动导向车
5.8 质量检测及装备 5.9 柔性制造系统（FMS）
5.1 制造自动化简述
5.1.1 制造自动化技术的发展
（1）发展
——单机自动化
——过程设备工况监测与控制
5.2 数控机床及技术
5.2.1 数控机床的发展
（1）发展
——第一代数控系统：1952年 MIT研制出一台二坐标联 动数控铣床 ——第二代数控系统：1959年3月，Kenney＆Trecker Corp．发明了带有自动换刀装置的数控机床MC ——第三代数控系统：1965年，出现体积小，功耗低的 小规模集成电路 ——第四代数控系统：1970年前后，大规模集成电路及 小型计算机 ——第五代数控系统：1974年，以微处理器为核心的数 控系统 ——第六代数控系统：1990年，基于PC(微机) 数控系统
输入脉冲 步进电机 驱动电路 功率步进 电动机 机械传动链 机床运动 部件
半闭环控制数控机床
输入脉冲 比较器 功率放 大电路 直流或交流 伺服电动机 机械传动链 机床运动 部件
输入脉冲 比较器 前置及功率 放大电路 直流或交流 伺服电动机 脉冲编码器 机械传动链 机床运动 部件
位置检测 装置
5.2 数控机床及技术
5.2 数控机床及技术
（2）可编程逻辑控制器PLC（辅助控制）
——可编程逻辑控制器PLC，也是一种以微处理器为基础 的通用型自动控制装置，又称为PC（Programmable Controller）或PMC（Programmable Machine Controller），用于完成数控机床的各种逻辑运算和 顺序控制。
5.2 数控机床及技术
（6）主轴伺服系统
——主轴驱动与进给驱动区别很大，电机功率输出应为 2.2~250KW； ——进给电机一般是恒转矩调速，而主电机除了有较大范 围的恒转矩调速外，还要有较大范围的恒功率调速。
5.2 数控机床及技术
（7）机床本体
——主传动系统及主轴部件（电主轴）；
5.2 数控机床及技术
（1）分类
——按数控系统的功能水平分 高档数控机床 中档数控机床 低档数控机床
（2）特点
——高精度 ——高效率 ——高柔性 ——高自动化 ——高效益
5.2 数控机床及技术
5.2.4 数控加工原理
（1）运动控制
——点位控制
刀具
工件
① ②
刀具点到另点精确定位运动
对轨迹不作控制要求 运动过程中不进行任何加工
——自动线 ——数控机床 ——加工中心 ——柔性制造系统 ——计算机集成制造系统
（2）发展方向
——柔性化 ——集成化 ——智能化
5.1 制造自动化简述
5.1.2 制造自动化技术的内容
（1）制造自动化
——是指用机电设备工具取代或放大人的体力，甚至取
代和延伸人的智力，以自动完成特定的作业，实现
人机系统的协调和优化。 ——包括:物料的存储、运输、加工、装配和检验等各个
生产环节的自动化
——任务：研究制造过程的规划、管理、组织、控制与 操作等的自动化
5.1 制造自动化简述
（——制造系统管理自动化
（3）制造自动化技术内容
——数控技术 ——工业机器人 ——柔性制造系统（FMS） ——自动检测及信号识别技术
③
A
A
适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控 测量机 ——直线控制 控制点到点的精确定位
要求以给定的进给速度 进行直线移动和切削加工
5.2 数控机床及技术
（1）运动控制
——轮廓控制：对多个坐标轴同时进行控制，使之协调 运动(坐标联动)，使刀具相对工件按程序规定的轨 迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工。
5.2 数控机床及技术
5.2.2 数控机床的组成
电气回路 机床操作面板 PLC 计算机 数 控 装 置 主轴伺服单元 进给伺服单元 测量反馈装置 辅助装置 主轴驱动电机 进给驱动电机 机 床 本 体
数控操作面板
（1）CNC装置
——计算机数控装置，即CNC装置，是CNC系统的核心，由 微处理器（CPU）、存储器、各种I/O接口及外围逻辑 电路等构成，主要功能有：① 多坐标控制；② 实现 多种函数的插补；③ 信息转换功能；④ 补偿功能； ⑤ 多种加工方式选择；⑥ 具有故障自诊断功能； ⑦ 通信和联网功能等。
+C’
+Z
+ X
数控车床的标准坐标系
立式升降台数控铣床
5.2 数控机床及技术
（3）插补原理（Interpolation）
——概念：机床数控系统依据一定方法确定刀具运动轨 迹、进而产生基本廓型的过程。 ——种类 直线插补 圆弧插补 ——方法 基准脉冲插补：步进电机驱动的开环系统