a、绝对坐标取值—以工件坐标系原点为基准 给出的零件的坐标值。 b、增量坐标取值—零件上后一点的坐标相对 于前一点的增量值。
2.5.3 数控机床的自由度
数控机床不受空间6个自由度的限制，只要存在一个能 独立运动的直线轴或旋转轴，就称为有一个轴或一个坐标；
数控机床在进行连续轨迹控制过程中，若干轴同时动作 或同时受控称为联动。能联动的轴数越多，则数控系统的功 能越强，加工能力越强；
转
换
各轴
驱动电路
放 大
2.3 数控机床的基本工作原理
（2）点位控制与轮廓加工控制
点位控制-控制点到点之间的距离。特点：与刀具路径 无关。包括钻、镗、攻螺纹等加工。
轮廓加工控制-亦称连续轨迹控制，分为加工平面曲线 （X,Y轴运动的合成）和加工空间曲线（X,Y,Z轴运动 的合成）两种情况。
轮廓加工控制的特点： 对各坐标轴的移动量、速度及相互间的比例同时进行 控制。
几轴几联动是数控机床的重要技术指标。
由逻辑编 程实现
组合逻辑控制
定时润滑、刀库控 制、主轴管理等。
由PLC来 实现
（4）数控机床常用的调试功能：P17
2.4 数控机床的基本类型
2.4.1 按运动轨迹分类 （1）点位控制系统-代表：数控钻床，数控镗床，etc.
只控制刀具相对于工件定位点的位置精度，不控制刀 具的运动轨迹，刀具运动过程中不进行切削。
注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系， 仅作为工件坐标系的参考坐标系。
（2）数控机床工件原点与工件坐标系
工件原点：为编程方便在零件、工装夹具 上选定的某一点或与之相关的点。该点也 可以是与对刀点重合。
工件坐标系：以工件原点为零点建立的坐 标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标 系计算。
工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装 后，工件原点与机床原点间的距离。
Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。
+Z
+Z
立式5轴数控铣床的坐标系
+Z
（2）X坐标轴
在刀具旋转的机床上（铣 床、钻床、镗床等）--
Z轴水平（卧式）：
则从刀具(主轴) 向工件看时，X坐标的 正方向指向右边。
+Z
+X
Z轴垂直（立式）：
单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；
+Z +Z
数控系统-CNC装置+伺服驱动装置+PLC控制+检测装置；
伺服系统-伺服驱动单元（速度控制环）+伺服电机+机械 传动环节；
2.2 数控机床的组成
数控机床的逻辑组成
2.3 数控机床的基本工作原理
（1）数控机床的加工过程
输
零件几何信息
入
NC程序
加工工艺信息
计算机 数控装置
各轴实 现运动
产品
伺服电 机工作
2、数控机床的组成和工作原理
2.1 概述
2.1.1 机床的数字控制
数字控制（NC）-指用数字化信号对机床运动及其加工过程 进行控制的一种方法，简称数控；
数控机床（NC机床）-是一种采用计算机技术，利用数字进 行控制的高效、能自动化加工的机床，能够按照数字和文 字编码方式，把各种机械位移量、工艺参数、辅助功能， 用数字、文字符号表示出来，经过程序控制系统（即数控 系统的逻辑处理和运算），发出各种控制指令，实现要求 的机械动作，自动完成加工任务；
2.4.2 按伺服系统控制方式分类 （2）闭环伺服系统
特点：机床工作台上装有位置测量元件（直线位移测量 元件），运动精度主要取决于检测装置精度，与传动链 误差无关；系统不易稳定，调试和维修较复杂。
闭环控制系统框图
2.4 数控机床的基本类型
2.4.2 按伺服系统控制方式分类 （3）半闭环伺服系统
特点：通过角位移测量元件间接测量伺服机构中执行元 件的转角，通过计算换算出工作台的实际位移量，将计 算值与指令值进行比较，用比较后的差值进行控制机床 的位移，直至差值为0。其控制精度不如闭环控制数控机 床，但调试比较方便，成本比闭环系统低，因而被广泛 采用。
制
制
体
速度反馈
位置反馈
数控机床的组成示意图
2.2 数控机床的组成
（1）信息输入 磁盘输入； 手动数据输入（MDI）-按键+显示器CRT； 手摇脉冲发生器（电子手轮）输入-调整机床、对刀； 通讯接口输入-由上位机输入；
（2）信息运算及控制（数控装置-数控机床的核心） 数控装置的组成 - CPU+存储器+总线+相应的软件；
X、Y、Z X
坐标轴相互关系由右
手螺旋法则而定。
Z
X +A、+B、+C
附加坐标轴：平行于主坐标系（X,Y,Z）中坐标轴的进给轴， 如第二坐标系（U、V、W），第三坐标系（P、Q、R）。
各坐标轴的确定方法：一般先确定Z轴，然后确定X轴和Y轴。
（1）Z坐标轴
工件旋转的机床：Z坐标平行于工件的旋转轴，刀具 远离工件的方向为其正方向；
数控系统-包含了数控装置和伺服控制部分两部分；
2.1.2 数控技术-实现FMS和CIMS的基础技术
2.2 数控机床的组成
数控机床由信息输入、信息运算及控制、伺服驱动系 统、机床本体、机电接口等五大部分组成。
CRT
信
磁盘
息
运
手摇脉冲
算
发生器
控
制
信息
接口
机电 接口
冷却液电动机限位开关
位
速
机
置
度
床
控
控
本
现代数控机床均可设置多个工件坐标系， 在加工时通过G54-G59指令进行转换。
Z轴
Y轴 X轴
Y轴偏置量
Z 轴 偏 置 量 X轴偏置量
机床原点
工件原点
Z轴
Y轴
X轴 Z轴偏置量
Y 轴 偏 置 量 X轴偏置量
机床原点
工件原点
立式数控机床的坐标系
卧式数控机床的坐标系
（3）数控机床的绝对坐标与相对坐标
编程尺寸取值的两种方法：
数控机床的每个进给轴定义为坐标系中的一个坐标轴； 数控机床坐标系：右手笛卡儿直角坐标系。
2.5.1 数控机床的坐标系和运动方向的规定
基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X,Y,Z）。坐标轴
相互关系--由右手定则决定。
Hale Waihona Puke 回转坐标：绕X,Y,Z轴转动的圆周进给坐标
Y
轴分别用A、B、C表示，
Y
+B
+A Z +C
数控装置的主要功能 ：
具有多轴联动、多坐标控制；实现多种函数的插补计 算；程序的编辑、输入和修改功能；信息转换功能；补 偿功能；多种加工方式选择；故障自诊断功能；显示功 能；通讯和联网功能。
2.2 数控机床的组成
（3）伺服驱动系统（装置）
a.伺服驱动装置包括： 主轴驱动单元-实现速度控制； 进给驱动单元-实现速度控制和位置控制； 回转工作台和刀库伺服控制装置+相应的伺服电机； 安装在伺服电机（或机床的执行部件）上的速度、位移 检测元件及其电路；
2.3 数控机床的基本工作原理
（2）点位控制与轮廓加工控制 点位控制及轮廓加工控制均通过插补运算来实现。 插补-指在被加工轨迹的起点和终点之间，插进许多中 间点（数据点的密化），然后用已知线型逼近的过 程。如直线、圆弧、抛物线插补等等。
数控系统将插补运算的结果通过伺服驱动装置 （伺服控制）来实现机床各坐标轴的运动。
+X
+X
立式5轴数控铣床的坐标系
+Z
双立柱机床(龙门式机床)：
从刀具向左立柱看时，X轴的
正方向指向右边。
+X
在工件旋转的机床上（车床、磨床等），刀具 离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。
+X +Z
（3）Y坐标轴 利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则，确定Y
坐标的正方向：
右手定则-大拇指指向+X，中指指向+Z，则+Y方向为 食指指向。
2.2 数控机床的组成
（5）机电接口
机电接口-指数控装置与机床之间的接口。 作用：实现数控机床强电线路与低压下工作的控制 电路或弱电线路的连接，将数字控制信息和开关控 制信息很好地协调起来，实现机床的正常运转和工 作。数控机床的开关量控制（动作控制），一般采 用可编程控制器(PC、PLC、PMC)来实现。
刀具旋转的机床： 主轴方向固定，则Z坐标取与主轴平行；
没有主轴或有多个主轴： 垂直于工件装夹面的方向为Z坐标；
主轴方向不确定、能转动： 在转动的范围内只与标准坐标系中的某一坐标平
行时，则这个坐标便是Z坐标；若在转动的范围内与多 个坐标平行时，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐 标。
工件刀具都不旋转的机床：Z坐标取与工件的安装表 面垂直，工件与刀具的间隔增加方向为其正方向。
（2）直线控制系统-代表：数控车床，数控铣床，etc. 控制起点与终点间的准确位置的同时，还要求刀具的
运动轨迹为一直线，并能控制位移速度，刀具运动过程中 进行切削加工。 点位/直线控制系统-同时具有以上功能，如数控镗铣床，etc. （3）轮廓控制系统-代表：数控铣床，数控车床，etc.
对两个或两个以上的坐标轴方向进行连续控制的同 时，也对位移和速度进行连续控制，刀具运动过程中进行 切削加工。
（2）板材加工类数控机床：数控压力机、数控折弯 机、数控剪板机等等；
（3）特种加工类数控机床：数控电火花线切割机床、 数控电火花成型机床、数控激光加工机床等等；
2.5 数控机床的坐标系和自由度
2.5.1 数控机床的坐标系和运动方向的规定
统一规定数控机床坐标系及其运动的方向，可使编程方 便，并使编出的程序对同类型机床有通用性；同时也便于维 修和使用。我国的标准规定：不管是刀具还是工件移动的机 床，都看做是刀具相对静止的加工工件移动。