数控机床与数控技术
一、数控机床的构成
数控机床一般由以下几个部分组成
1．主机这是数控机床的主体，主要指的是机 床的床身、立柱、主轴和其他主要的机械部件。 根据切削加工要素的不同，主机可以分为各种 不同的机床，如车床、铣床、钻床、销床等等。从 表面上看，数控机床的主机结构与普通机床有相似 的地方，也可分为床身、立柱等主要构件。但实际 上数控机床主机结构一般都是经过专门设计的。因 为数控系统是高度自动化的设备，它的结构必须满 足自动化生产的要求、如动态品质的要求、热变形 的要求等等。所以数控机床的主机结构在很大程度 上是经过CAD设计而得到。 2．数控系统这是数控机床的核心。包括数控 硬件(电路板、显示器、键盘、存储等)数控软件 两大部分。 现代数控机床的数控系统大多是采用计算机控 制的，数控系统具有下列一些主要的功能：多坐标 控制(多轴联动)；多种函数的插补；各种编程代码 的转化；各种形式的数据输入；各种加工方式的选 择；故障的自诊断等等。因此我们把数控系统称为 CNC系统。 由于CNC系统是数控机床的核心，因此数控机 床的技术水平在很大程度上依赖于数控系统的技术 水平。而数控软件则是这个核心的关键所在。现在 国内已有很多技术部门自行开发研制出高水平的数 控软件。在每两年一次“中国机床展”上我们都能 看到各种国产的高水平数控系统。这样才使我国的 数控机床工业有了坚实的基础。
3．驱动装置这是数控机床执行机构的驱动部 件。主要包括主轴驱动单元、各个坐标轴的驱动单 元、主轴电机、各个坐标轴的驱动电机等。
普通机床的主轴和进给系统是由电机驱动进给 箱和主轴箱的齿轮来实现传动和变速。而数控机床 的主轴和进给运动则是由数控系统发出指令，通过 电气和液压系统的动作来实现。这样就对数控机床 的驱动装置有了一些特殊的要求。比如数控机床的 伺服驱动要有良好的快速响应能力，能够准确而灵 敏地跟踪数控系统发出的指令。
4．辅助装置指的是数控机床的一些必需的配 套部件。
辅助装置包含的面很广，几乎包括了机床上的 电气、液压、气动和与机床加工相关的冷却、防护、 润滑、照明、排屑等—系列设备。由于辅助装置对 机床的功能具有很大的影响，所以它们的发展极为 迅速。现在我国生产的数控机床上的辅助装置的国 产化率已经很高了。
5．编程机随着数控系统功能和数控机床加工 能力的增强而增加的机床辅助设备。
随着数控机床技术水平的提高，三个以上坐标 轴的多坐标控制已经成为许多数控机床的标准配置。 这种标准配置对于机械加工来说是很重要。而多坐 标加工的程序编制是一件比较困难事情。手工编程 费时费力，而且程序的准确性不高。这样，采用计 算机编程就成为多坐标数控机床必不可少的编程方 式。现在微型计算机发展很快，大部分的机外编程 可以在微型计算机上完成。但是大型复杂曲面的零 件程序还必须采用小型计算机来实现。
近十几年以来，数控机床的功能有了很大的发 展，加工范围和加工对象日益扩大。所以，数控机 床的组成也有了一些变化。图1中指出的组成只是 —个大概的分类。不过从图1中，我们已经可以大 致地了解到数控机床的基本构成情况。
二、数控机床的加工特点
数控机床是一种高度自动化的机床，它对于解 决复杂型面和高精度零件的加工，小批量零件的加 工，复杂零件的加工，都有十分重要的意义。
数控机床与普通机床相比有着许多突出的优点。 数控机床能够完成许多普通机床难以完成，或者根 本不能加工的复杂零件的加工；可以大大提高零件 的加工精度，稳定产品的质量；可以大大的提高生 产率；几乎不需要专门的工装卡具，适应多品种小 批量的产品加工；减少在制品的数量，加快资金的 流动。当然，数控机床也有初期投入比较大，对操 作人员的技术水平要求较高等问题。表1说明了数 控机床与普通机床的对比。
所以应当合理的选择和使用数控机床，降低生 产成本，以提高经济效益与竞争能力。
三、数控机床的适用范围
不是所有的零件都是用于数控加工的，只有某 些零件才适用于数控加工。数控机床、专 用机床和普通机床各自的使用范围，各 种机床的加工批量与成本的关系。
中我们可以看出，数控机床适用于 加工那些比较复杂而生产批量不大的零件。在零件 复杂程度相当，而生产批量较大时应采用专用机床 进行加工。适用于数控加工的零件有：
(1)批量小而又多次重复生产的零件；
(2)几何形状复杂的零件；
(3)贵重零件加工；
(4)需要全部检验的零件；
(5)其他适用于数控加工的零件。
对上述零件采用数控加工，才能最大限度地发 挥出数控加工的特点。 数控加工技术是一门比较新的学科，又是一门 实践性很强的学科。
数控技术与数控机床
实
验
报
告
学号 姓名 班级
实验一 数控机床基本组成及功能部件的认识实验
一、实验目的
1、学习和掌握数控机床基本组成及其工作原理；
2、了解数控机床的各种功能部件及其作用；
3、了解数控机床控制系统的基本组成和常用控制器；
4、了解数控机床的各种位置检测元件及其作用。
二、实验内容及步骤
1、了解数控机床的三大组成部分：机械工作台、电气控制系统、控制软件；
2、了解数控工作台的组成及各种功能部件，各坐标轴及其方向、直线导轨、直线轴承、丝杠等；
3、了解PLC、步进电动机及其驱动系统、变频器、三相异步电动机等的作用；
4、了解数控机床位置检测元件的两大部分：接触式行程开关和非接触式行程开关；
5、数控机床远动控制演示：轴选择、点动控制、自动控制，正反转及回参考点等动作。
三、实验用仪器
1、数控车床1台
2、数控铣床1台
四、实验前的准备
预习实验指导书。
五、实验说明及注意事项
1、本实验为认识实验，主要由老师向学生现场讲解和演示教学；
2、注意安全。
六、实验报告
1、比较数控车床与数控铣床的异同点。
2、说明交流伺服电动机、步进电动机的应用特点及区别。
3、数控机床的机械结构包括哪些主要部分？与普通机床相比，它有那些特点？
实验二 数控车削编程及加工
一、实验目的与要求
1、掌握FANUC0i数控系统常用指令及编程技巧；
2、通过对零件的加工，了解数控车床的工作原理；
3、了解典型零件的数控车削加工工艺。
二、实验仪器与设备
1、、备置FANUC数控系统的卧式数控车床一台；
2、尼龙棒一根，（长50cm，直径37mm）；
3、外圆车刀、公制螺纹刀、切槽刀各一把。
三、实验内容及步骤
1、工艺分析
（1）技术要求
（2）加工工艺的确定
1）装夹定位的确定：三爪卡盘加紧定位，工件前端面距卡爪端面100mm；
2）刀具起刀点及工艺路线的确定：起刀点确定原则是拆卸工件方便、不发生碰撞，空行程不长。
3）加工刀具的确定：外圆车刀、60度螺纹车刀、4mm切断刀。
4）切削用量：主轴转速500r/min，进给速度0.03mm/r。
2、数学计算
假设程序原点，建立工件坐标系，计算各节点坐标值。
3、编写程序
4、输入零件程序
5、进行程序校验及加工轨迹仿真，修改程序。
6、进行对到操作
7、自动加工
四、实验报告
1、为什么每次启动系统后要进行“回参考点”操作？
2、试述操作面板上主要按键的功能？
3、零件加工过程描述（零件图、刀具运行轨迹、加工程序及过程概述）
4、数控车床的加工过程与普通车床有何区别？