零件图 编制工艺卡 工人操作机床 加工运动
(a)普通机床加工
零件图
编制程序
键盘输入
数控装置
伺服装置
信息反 馈
加工运动 检测
(b)数控机床加工
4.数控加工技术的特点
(1)生产效率高，由于加工过程是自动进行的，且机床能自动
换刀、自动不停车变速和快速空行程等功能，使加工时间大 大减少
(2)能稳定地获得高精度，数控加工时人工干预减少，可以避
工件上的位置可以任意选择，为了有利于编程，工件原点最好
选在工件图样的基准上或工件的对称中心上，例如回转体零件 的端面中心、非回转体零件的角边、对称图形的中心等。
在数控车床上加工零件时，工件原点一般设在主轴中心线 与工件右端面或左端面的交点处如图 3-4(a) 所示；在数控铣 床上加工零件时，工件原点一般设在工件的某个角上或对称中 心上，如图3-4(b)所示。
免人为误差，且机床重复精度高
(3)由于机床自动化程度大大提高，减轻了工人劳动强度，改
善了劳动条件
(4)加工能力提高，应用数控机床可以很准确的加工出曲线、
曲面、圆弧等形状非常复杂的零件，因此，可以通过编写复 杂的程序来实现加工常规方法难以加工的零件
5.数控系统的组成

现代数控机床一般由数控装置(NC unit)、伺服系统 (servo system) 、位置测量与反馈系统 (feedback system)、辅助控制单元(accessory control unit) 和机床主机(main engine)组成，下图是各组成部分 的逻辑结构简图：
＋Y ＋Y ＋B ＋ X′ ＋A ＋C ＋Z ＋ Y′ ＋Z ＋X
＋
′ Z
＋ X、 ＋ Y或 ＋ Z ＋ A、 ＋ B 或＋C
＋X
图3-1 右手直角笛卡儿坐标系
如果数控机床的运动多于 X 、 Y 、 Z 三个坐
标，则可用附加坐标轴 U 、V 、 W 分别表示平行
于 X 、 Y 、 Z 三个坐标轴的第二组直线运动；如
运动部件在各自的正向自动退至极限的一个点(由限位开关精
密定位 ) ，如图 3-3 所示。机床参考点已由机床制造厂测定后 输入数控系统，并记录在机床说明书中，用户不得更改。
实际上，机床参考点是机床上最具体的一个机械固定点，
既是运动部件返回时的一个固定点，又是各轴启动时的一个固 定点，而机床零点(机床原点)只是系统内运算的基准点，处于 机床何处无关紧要。机床参考点对机床原点的坐标是一个已知 定值，可以根据该点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原
点的位置。
2.1.3 工件坐标系和工件原点 工件坐标系是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工 件图纸上的某一固定点为原点所建立的坐标系，编程尺寸都按 工件坐标系中的尺寸确定。为保证编程与机床加工的一致性， 工件坐标系也应该是右手笛卡儿坐标系，而且工件装夹到机床 上时，应使工件坐标系与机床坐标系的坐标轴方向保持一致。 工件坐标系的原点称为工件原点或编程原点。工件原点在
2.数控加工编程基础
2.1 机 床 坐 标 系
2.1.1 机床坐标系和主运动方向 1．标准坐标系的规定
对数控机床中的坐标系和运动方向的命名，ISO标准和
我国JB3052—82部颁标准都统一规定采用标准的右手笛卡
儿直角坐标系，一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义
一个坐标轴。
标准中规定直线进给运动用右手直角笛卡儿坐标系 X 、 Y 、 Z 表示，常称基本坐标系。 X 、 Y 、 Z 坐标轴的相互关系用右手 定则决定。如图３-1所示，图中大拇指的指向为 X轴的正方向， 食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。围绕X、 Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用 A、B、C表示。根据右手 螺旋法则，可以方便地确定A、B、C三个旋转坐标轴。以大拇 指指向＋X、＋Y、＋Z方向，则食指、中指等的指向是圆周进 给运动＋A、＋B、＋C方向。
数控加工技术
1.数控机床的产生与发展
1．传统机床的不足
•人工操作，劳动强度大，难以提高生产效率 •人为误差，难以保证质量 •难以加工复杂形状的零件 •不利于生产管理现代化
2.制造业的发展需求
产品日趋精密、复杂，改型频繁，提出高性能、高精度和 高自动化要求
3. 数控机床的工作过程
数控机床仍采用刀具和磨具对材料进行切削加工，这点 在本质上和普通机床并无区别。但在如何控制切削运动等方 面则与传统切削加工存在本质上的差别，如下图。
数控装置是数控机床的核心，能完成信息的输入、存 储、变换、插补运算以及实现各种功能；
伺服系统是接受数控装置的指令，驱动机床执行机构 运动的驱动部件，它包括主轴驱动单元（主要是速度控 制）、进给驱动单元（主要有速度控制和位置控制）、主 轴电机和进给电机等。 位置测量与反馈系统由检测元件和相应电路组成，其 作用是检测速度与位移，并将信息反馈给数控装置，形成 闭环控制；但不一定每种数控机床都装备位置测量与反馈 系统（图中虚线部分表示该模块不是基本配置），没有测 量与反馈系统的数控装置称开环控制系统（如运动简单的 中低档数控车床），常用的测量元件有脉冲编码器、旋转 变压器、感应同步器、光栅尺等。 辅助控制单元用以控制机床的各种辅助动作，包括： 冷却泵的启停等各种辅助操作。 机床主机包括床身、主轴、进给机构等机械部件。
果在回转运动 A 、B 、C 外还有第二组回转运动，
可分别指定为 D 、 E 、 F 。然而，大部分数控机床加工动作只需三个直线坐标轴及一个旋转
轴便可完成大部分零件的数控加工。
2.1.2 机床原点和机床参考点
1．机床原点 机床原点是机床基本坐标系的原点，是工件坐标系、机床 参考点的基准点，又称机械原点、机床零点，它是机床上的一 个固定点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允
许用户改变，如图 3-3 所示。数控车床的机床原点一般在卡盘
前端面或后端面的中心；数控铣床的机床原点，各生产厂不一 致，有的在机床工作台的中心，有的在进给行程的终点。
工件原点
＋Z
机床参考点 机床原点
＋X
图3-3 数控机床的机床原点与参考点
2．机床参考点 机床参考点是机床坐标系中一个固定不变的点，是机床各
工件原点 ＋Z ＋ Z′ ＋ Y′ ＋Y