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1.1.1 数控和数控机床
1.认知数控机床
常见的数控车床如图1-1（a）、(b)所示，数控铣床如图1-1（c）、(d) 所示。
（a）卧式数控车床
(b) 立式数控车床
(c) 立式数控铣床
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(d) 卧式数控铣床
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图1-1 数控机床
2.数控、数控机床
数控即数字控制(Numerical Control，简称NC）。 数控机床是一种通过数字信息控制机床按给定的运动规律进行自动加 工的机电一体化新型加工装备。人们习惯把“数控机床（Numerically Controlled Machine Tool”简称为“NC机床”。
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(1)开环控制数控机床
开环控制数控机床的特点是没有位置检测反馈装置，伺服驱动装置主 要是步进电机。数控装置按程序加工要求控制指令脉冲的数量、频率和通电 顺序，达到控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向的目的。如图1-5所 示，指令信息单方向传送，并且指令发出后，不再反馈回来，故称为开环控 制系统。
（2） 加工精度高，产品质量稳定
数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的，一般情况下工作过程不 需要人工干预，因而消除了人为误差，使同一批工件的尺寸一致性好，产 品合格率高，加工质量稳定。
（3）自动化程度高，劳动强度低
在数控机床上加工零件是程序控制下自动完成的。加工完毕后自动停车， 操作者除手工装夹毛坯、装刀、对刀、操作键盘等外，其余全部加工过程 都可由数控机床自动完成。
数控机床种类繁多，功能各异。而数控机床目前尚无统一分类方法， 为了便于了解和研究，人们从不同的角度对其进行了分类。
1.按加工工艺方式分类
(1)金属切削类数控机床 (2)金属成型类数控机床 (3)特种加工机床 (4)其他机床类
2. 按运动轨迹分类
按数控机床运动轨迹可分为点位控制机床、点位直线控制机床和 轮廓控制机床三类。
第一篇 基础篇
1.1 数控机床基本知识
知识点
①数控机床的产生与发展趋势； ②数控机床的分类； ③数控和数控机床的概念； ④数控机床的组成及工作原理。
技能点
①现场认知数控机床； ②观察数控机床的加工过程。
任务描述
通过对数控机床的现场认知，了解数控机床的加工零件的整个流程。
任务分析
数控机床涉及的内容和知识比较多，通过本任务的学习，主要了解数 控机床的基本概念、发展及类型，掌握数控机床的加工原理及组成。
图1-5 开环.控制系统
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(2) 闭环控制数控机床
闭环控制数控机床的特点是机床上装有位置检测装置，直接对工作 台的位移量进行测量。伺服驱动装置主要是直流伺服电机或交流伺服电机。 如图1-6所示为闭环伺服系统。
图1-6 闭环控制系统
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（3）半闭环控制数控机床
半闭环控制数控机床的特点是位置检测装置安装在进给丝杠的端部或 伺服电动机轴上，不直接反馈机床的直线位移量，而是用角位移测量元件 （旋转变压器、脉冲编码器等）测量丝杠或电机的旋转角度，从而推算出机 床移动部件的位移量，经反馈回路送回控制系统和伺服系统，并与所要求的 指令值相比较，用比较的差值进行控制。如图1-7所示为半闭环伺服系统。
机床加工。
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(3)轮廓控制数控机床
轮廓控制机床又称连续控制机床。 如图1-4所示为轮廓控制数控机床加工。
图1-4 轮廓控制数控机床加工示意图
3. 按伺服控制方式不同分类
数控机床按伺服控制方式不同可分为开环控制和闭环控制两种。在闭 环控制系统中，根据检测反馈装置安放的位置不同可分为全闭环控制和半 闭环控制两种。
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（4） 生产效率高
零件加工所需的时间主要包括机动时间和辅助时间两部分。数控机 床主轴转速和进给量较普通机床范围大且无级变速，结构刚性好，驱 动功率大，因此，数控机床每一道工序、工步、走刀都可选用最有利 的切削用量。充分发挥数控机床的工艺系统的潜能，节省了机动时间。
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图1-2 点位控制机床加工示意图
图1-3 点位直线控制数控机床加工的特点是指刀具从某一点位置准确移动到目标点 位置。如图1-2所示为点位控制数控机床加工。
(2)点位直线控制数控机床
点位直线控制数控机床的特点是将点位控制和直线控制结合起来，
同时具有点位控制和直线控制的功能。如图1-3所示为点位直线控制数控
图1-7 半闭环控制系统
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1.1.5 数控机床的加工特点及应用范围
1.数控机床的加工特点
（1） 对零件加工适应性强，灵活性好
在数控机床上进行零件加工时，主要取决于零件加工程序，无论多么复 杂的零件，我们只要能编制出加工程序，都可以完成零件的加工。当加工 对象改变时，只需要重新编程就可以满足加工对象的加工工艺要求，不需 要制造、更换许多工具、夹具，而不需改变机械部分和控制部分的硬件， 就可以迅速实现加工产品的转型。
自第一台数控机床问世以来，数控系统已先后经历了两个阶段和 六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、 微处理器和基于工控PC机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段 称作硬件联接数控，简称NC系统，后三代为第二阶段称作计算机软 件数控，也称CNC系统。
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1.1.3 数控机床的分类
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数控机床是一种综合了计算机应用技术、自动控制、精密测 量、微电子技术、机械加工技术、机床结构设计和成组工艺等各个技 术领域里的最新技术而发展起来的，一种具有高效率、高质量和高柔 性的自动化新颖机床。
1948年，美国帕森（Parsons）公司在研制加工直升机螺旋桨叶 片轮廓检查样板时首先提出计算机控制机床的设想，在麻省理工学院 （MIT）的协助下，于1952年研制成功了世界上第一台三坐标直线插 补且连续控制的立式数控铣床。
1.1.2 数控机床的产生与发展
随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷。特 别是在航空、航天、军事等领域所需的机械零件，精度要求更高，形状更 为复杂且往往批量较小，加工这类产品需要经常改装或调整设备，普通机 床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应这些要求。为了解决这些矛 盾，满足多品种、小批量、高精度的自动化生产，迫切需要一种灵活的、 通用的、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样 的背景下产生与发展起来的。