第10章 典型数控机床

第10章典型数控机床

由于各院校的数控机床型号不一，系统不同，故应根据实际应用的数控机床进行教学。这里只对西门子802D系统进行简单的介绍。

10.1. SINUMERIK 802D 键符定义:

10.2. 外部机床控制面板

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?10.3 SINUMERIK 802D系统简介

? 1. 屏幕划分

?如图10-1所示，系统屏幕可以划分为以下三个区域：

(1)状态区

(2)应用区

(3)说明及软键区

?图10-1 SINUMERIK 802D系统界面?状态区显示：

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?说明及软键区：

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?操作区域：

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?10.4 直角坐标系

?坐标系：机床中使用顺时针方向的直角坐标系。

?机床中的运动是指刀具和工件之间的相对运动。

图10-2 直角坐标系中坐标方向的规定

机床坐标系(MCS)：

?机床中坐标系如何建立取决于机床的类型，它可以旋转到不同的位置。

图10-3 铣床中机床坐标系/坐标轴

?工件坐标系(WCS)：

?用于工件编程时对工件的几何位置进行描述。工件零点可以由编程人员自由选取，编程员无需了解机床上的实际运行，也就是说不管是工件运动还是刀具运动，方向始终以工件不动而刀具运动来定义。

图10- 4 工件坐标系

?相对坐标系：

?除了机床坐标系和工件坐标系之外，该系统还提供一套相对坐标系。使用此坐标系可以自由设定参考点，并且对工件坐标系没有影响。屏幕上所显示的轴运动均相对于这些参考点而言。

?工件装夹：

加工工件时工件必须夹紧在机床上。固定工件，保证工件坐标系坐标轴平行于机床坐标系坐标轴，由此在坐标轴上产生机床零点与工件零点的坐标值偏移量，该值作为可设定的零点偏移量输入到给定的数据区。当NC程序运行时，此值就可以用一个编程的指令（比如G54）来选择。

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?图10-5 工件在机床上

?当前工件坐标系：

?编程时编程员可以通过TRANS 指令设定一个相对于工件坐标系的零点偏置，由此产生所谓的“当前工件坐标系”。

图10-6 工件坐标系与当前工件坐标系

?10.5 开机和回参考点

说明：在给系统和机床通电以后，必须参照机床的操作说明，因为“开机和回参考点”这一功能与机床的关系很大。机床控制面板不同，则操作有可能不完全一样。

?标准机床控制面板802DMCP 的操作步骤：

?第一步：接通CNC和机床电源。系统启动以后进入“加工”操作区JOG运行方式。出现“回参考点”窗口如图10-7所示。

图10-7 JOG方式回参考点状态图

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?第二步：按机床控制面板上的回参考点键，启动“回参考点”功能。

?在“回参考点”窗口中(图10-7)显示了该坐标轴是否必须进行回参考点操作。

?显示该坐标轴未回参考点，故必须进行回参考点操作。

?显示该坐标轴已经到达参考点。

?第三步：按机床控制面板上的坐标轴方向键

给每个坐标轴逐一回参考点。

?各轴回参考点完成后，可通过选择另一种运行方式（如MDA、AUTO或JOG）结束该功能。

?注意：

?（1）“回参考点”只有在JOG方式下才可以进行。

?（2）如果选择了错误的回参考点方向，则不会产生运动。?10.6 手动控制运行

?手动控制运行指JOG方式和MDA方式。

? 1. JOG运行方式

?JOG（点动）方式包括三种：JOG（点动）运行方式、增量运行方式和手轮运行方式三种。

?1）JOG（点动）运行方式

?操作步骤：

?①按机床控制面板上的JOG（点动）键，选择JOG运行方式；

?②按机床控制面板上的键，移动相应的坐标轴。

?只要相应的方向键一直按着，坐标轴就一直连续不断地以“设定数据”（在界面中）中规定的速度运行，如果“设定数据”中此值为“零”，则按照机床数据中存储的值运行。

?需要时可以使用修调开关来调节运行速度。

?若同时按住相应的坐标轴键和“快进”

键，则坐标轴以快进速度运行。

?（2）增量运行方式

?操作步骤：

?①按机床控制面板上的“增量选择”键，选择增量运行方式；

?②每按一次键，则相应的坐标轴以步进增量运行。

?（3）手轮运行方式

?操作步骤：

?①按机床控制面板上的JOG（点动）键，进入JOG运行方式；

?②按软键，显示如图10-8所示,移动光标选择要移动的手轮轴，然后按动相应的坐标轴软键来移动坐标轴。

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?图10-8 “手轮”窗口

?10.7 参数设定(对刀)

?在CNC进行工作之前，必须在NC上通过参数的输入和修改对机床、刀具等进行调整：

?* 输入刀具参数及刀具补偿参数

?* 输入/修改零点偏置

?* 输入设定数据

? 1. 输入刀具参数及刀具补偿参数

?刀具参数包括刀具几何参数、磨损量参数和刀具型号参数。

?不同类型的刀具均有一个确定的参数数量，每个刀具有一个刀具号(T--号)。

?操作步骤：

?按此键，打开刀具补偿参数窗口，显示所使用的刀具清单如图10-9所示。可以通过光标键和“上一页”、“下一页”键选出所要求的刀具。

图10-9 刀具参数设定

?可通过以下步骤输入补偿参数：

?（1）移动光标定位于输入区；

?（2）输入数值；

?（3）按输入键。

?注意：最多可以建立48个刀具。

? 2. 建立新刀具

?操作步骤：

?(1)按键，如图10-9所示；

?(2)按键，如图10-10所示；

?(3)选择刀具类型，按键（或键），如图10-11所示；

?图10-10 新刀具窗口

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?图10-11 新刀具号输入

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?(4) 填入相应的刀具号。

?(5) 按键确认输入，在刀具清单中自动生成数据组--零。

?3. 确定刀具补偿值（对刀）

?功能：利用此功能可以计算刀具TXX 未知的几何长度。

?前提条件：换入该刀具。在JOG方式下移动该刀具，使刀尖到达一个已知坐标值的机床位置，这可能是工件上的一个已知位置（比如工件零点）。

第六章数控机床的机械结构答辩

第六章 数控机床的机械结构

提要本章讨论了数控机床机械结构的要求，介绍了提高机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副的摩擦，提高传动精度，提高机床寿命和精度保持性的措施，介绍数控机床主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构。学时：4学时 第六章数控机床的机械结构

目标了解数控机床的机械结构特点； 掌握提高机床刚度，减少机床的热变形，减 少运动副的摩擦的措施； 了解数控机床的主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构及其工作原理 了解提高传动精度，提高机床寿命和精度保 持性的措施； 第六章数控机床的机械结构

建议 了解数控机床对机械结构的要求，掌握提高机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副的摩擦，提高传动精度，提高机床寿命和精度保持性的措施，了解数控机床的主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构。 第六章数控机床的机械结构

第一节概述数控机床的机械结构要求 1、高精度 2、高速度 3、高自动化要求数控机床必须具有很高的强度、刚度和抗振性 因此，数控机床的功能要求和设计要求与普通机床有较大的差异。数控机床的结构设计要求可以归纳为如下几方面： 1、具有大切削功率，高的静、动刚度和良好的抗振性能； 2、具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性； 3、具有实现辅助操作自动化的结构部件。

数控机床应具有更高的静、动刚度 刚度:是指支承件在恒定载荷或交变载荷作用下抵抗变形的能力 (静刚度)(动刚度) 提高刚度的原因： ①在重载荷的作用下，机床的各部件、构件会受 力变形，引起刀具和工件的相对位置的变化 ②机床刚度差—影响机床抗振性

数控机床的组成

1.1数控机床的组成 数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体，见图2 - 1。 图1-1 数控机床组成 一、控制介质 数控机床工作时，不要人去直接操作机床，但又要执行人的意图，这就必须在任何数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物称之为控制介质。在普通机床上加工零件时，由工人按图样和工艺要求进行加工。在数控机床加工时，控制介质是存储数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置等信息的信息载体，它记载着零件的加工工序。数控机床中，常用的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡片、磁带和磁盘或其他可存储代码的载体，至于采用哪一种，则取决于数控装置的类型。早期时，使用的是8单位（8孔）穿孔纸带，并规定了标准信息代码ISO（国际标准化组织制定）和EIA（美国电子工业协会制定）两种代码。 二、数控装置

数控装置是数控机床的核心。其功能是接受输入装置输入的数控程序中的加工信息，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲送给伺服系统，使伺服系统带动机床的各个运动部件按数控程序预定要求动作。一般由输入输出装置、控制器、运算器、各种接口电路、CRT显示器等硬件以及相应的软件组成。数控装置作为数控机床“指挥系统”，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。它具备的主要功 能如下： 1）多轴联动控制。 2）直线、圆弧、抛物线等多种函数的插补。 3）输入、编辑和修改数控程序功能。 4）数控加工信息的转换功能：ISO/EIA代码转化，米英制转换，坐标转换，绝对值和相对值的转换，计数制转换等。 5）刀具半径、长度补偿，传动间隙补偿，螺距误差补偿等补偿功能。6）实现固定循环、重复加工、镜像加工等多种加工方式选择。 7）在CRT上显示字符、轨迹、图形和动态演示等功能。 三、伺服系统 机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统，它根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移量。每个进给运动的执行部件都配有一套伺服系统。伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动，它相当于手工操作人员的手，使工作台（或溜板）精确定位或按规定的

数控机床的机械结构汇总

第一节机械结构的主要特点与基本要求 一、数控机床对机械结构的基本要求 从数控技术的特点看，由于数控机床采用了伺服电动机，应用数字技术实现了对机床执行部件动作顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消了，因而机械结构也大大简化了。数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度且没有传动间隙，以确保控制指令的执行和控制品质的实现。同时由于计算机水平和控制能力的不断提高，同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能，因而数控机床的机械结构比传统机床具有更高的集成化功能要求。 从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削精度和速度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高、驱动功率更大，机械结构动、静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时间连续运行和有尽可能少的停机时间。 综合上述原因，数控机床对其基本要求可归纳为要有更高的精度，更好动、静态刚度，以适应高速运动的耐用度和工作可靠性。 二、数控机床机械结构构成 典型数控机床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置及其他机械功能部件等几部分组成。 数控机床的基础件通常是指床身、立柱(或横梁)、工作台、底座等结构件，由于其尺寸较大，俗称“大件”，构成了机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支承和导向的作用，因而对基础件的基本要求是刚度好。此外，由于基础件通常固有频率较低，在设计时，还希望它的固有频率能高一些，阻尼能大一些。 和传统机床一样，数控机床的主传动系统将动力传递给主轴，保证系统具有切削所需要的转矩和速度。但由于数控机床具有比传统机床更高的切削性能要求，因而要求数控机床的主轴部件具有更高的回转精度、更好的结构刚度和抗振性能。由于数控机床的主传动常采用大功率的变速电动机，因而主传动链较传统机床短，不需要复杂的变速机构。由于自动换刀的需要，具有自动换刀功能的数控机床主轴在内孔中需要有刀具自动送开和夹紧装置。 数控机床的进给驱动机械结构是直接接受计算机发出的控制指令，实现直线或旋转运动的进给和定位，对机床的运行精度和质量影响最明显。因此，对数控机床传动系统的主要要求是精度、稳定性和快速响应的能力，即要它能尽快地根据控制指令要求，稳定地达到需要的加工速度和位置精度，并尽量小地出现振荡和超调现象。 根据工作要求回转工作台分成两种类型，即数控转台和分度转台。数控转台在加工过程中参与切削，相当于进给运动坐标轴，因而对它的要求和进给传动系统的要求是一样的。分度转台只完成分度运动，主要要求分度精度指标和在切削力作用下保持位置不变的能力。转塔刀架在原理和结构上都和分度转台类似。

数控机床的选型

数控机床的选型 随着现代制造技术的发展，企业选用数控设备已是大势所趋。目前市面上的数控设备可谓琳琅满目，如何才能既经济又合理地选择到适合本企业的数控设备，一直是人们关注的话题。为此，我们就数控机床的选型问题向北京机床研究所邀稿，本文完全从技术的角度对选型中应注意的问题进行了全面的论述，限于篇幅，我们将分两期刊载。 对一个制造企业来说，提高生产能力往往从生产经管、制造工艺、生产设备等方面入手进行技术改造，而这几部分内容又是互为影响和制约的。在技改中对生产设备、数控机床的更新、维修、采购等的选择上必须考虑到要在什么样环境下使用、如何经管、怎样能达到最好的经济效果等问题。 选择制造设备是要为制造某一些产品服务的，选择的设备可能用于产品零件的一部分工序加工、也可能用于全部工序加工。制造水平的高低首先取决于工艺过程的设计，它将决定用什么方法和手段来加工，从而也决定了对使用设备的基本要求，这也是对生产进行技术组织和经管的依据。设备选择的基本要求确定后还要根据市场上能提供什么样技术水平的装备来选择，针对大部分中小批量生产的制造企业，选择数控机床来替代旧机床或增强生产能力已是发展趋势。 比较普通和数控两类机床的性能，数控机床具有加工复杂形面零件能力强、适应多种加工对象（柔性强）；加工质量、精度和加工效率高；适应CAD/CAM联网、适合制造加工信息集成经管；设备的利用率高、正常运行费用低等特点。 选择数控机床是一个综合性技术问题，现在无论国内还是国外，都能生产提供多种多样的设备。数控机床经几十年发展已演变出一个庞大家族群，能完成各种各样的加工制造要求。如何从品种繁多、价格昂贵的设备中选择适用的设备，如何使这些设备在制造中充分发挥作用而且又能满足企业以后的发展，如何正确、合理地选购与主机配套的附件、工具、软件技术、售后技术服务等，使采购的设备能达到较好的投入比……这些问题都是广大采购者必须考虑，并逐一要处理好的问题。 一、确定典型加工工件“族”

数控机床的典型结构与部件

第2章数控机床的典型结构与部件 2.1 数控机床的结构特点及要求 2.1.1数控机床的结构特点 由于数控机床的控制方式和使用特点，使数控机床与普通机床在机械传动和结构上有显著的不同，其特点有： （1）采用高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，机械传动结构大为简化，传动链缩短。 （2）采用刚度和抗振性较好的机床新结构，如动静压轴承的主轴部件、钢板焊接结构的支承件等。 （3）采用在效率、刚度、精度等各方面较优良的传动元件，如滚珠丝杠螺母副、静压蜗杆副以及塑料滑动导轨、滚动导轨、静压导轨等。 （4）采用多主轴、多刀架结构以及刀具与工件的自动夹紧装置、自动换刀装置和自动排屑、自动润滑冷却装置等，以改善劳动条件、提高生产率。 （5）采取减小机床热变形的措施，保证机床的精度稳定，获得可靠的加工质量。 2.1.2数控机床的结构要求及措施 1．提高机床的静、动刚度 在数控机床加工过程中，加工精度除了取决于数控系统，还取决于数控机床本身的精度。而由机床床身、导轨工作台、刀架和主轴箱的几何精度和变形所产生的误差取决于它们的结构刚度，并且这些误差在加工过程不能进行人为的调整和补偿。因此，必须把移动件的重量和切削力引起的弹性变形控制在最小限度之内，以保证加工精度和表面质量。 为了提高机床的静刚度，在机床结构上常采用以下措施。 1）为提高机床主轴的刚度，常采用三支承结构，并且选用刚性好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。

2）为提高机床整体的刚度，常采用筋板结构。表2-1给出了方形截面立柱 在加筋前后的静刚度比值。从表中可以看出，加筋板后相对弯曲刚度和扭转刚度 均提高。 表2-1 方形截面立柱加筋前后的静刚度比值 加筋形式相对质量相对弯曲刚度相对扭曲刚度 1 1 1 1.24 1.17 1.38 1.34 1.21 8.86 1.63 1.32 17.7 3）在大型数控机床中，移动载荷对机床边形有较大的影响。常采用液压平 衡和重快平衡来减少构件的变形，如图2-1所示，利用重块有效地减小主轴箱左 右移动对横梁变形的影响。 图2-1重快平衡结构示意图 4）在数控车床中，为了提高刀架的刚度，要合理设计转台的大小和刀具的 数目，并且尽可能地减少a/b，（如图2-2所示，a为支点到切削力的距离，b为 支点到夹紧力的距离）。此外，在刀具外伸量一定的情况下，增大刀架底座的尺 寸是提高刚度的有效途径。

数控机床的机械结构

数控机床的机械结构 在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点：1）由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2）为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；3）为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4）为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求： 一、较高的机床静、动刚度 数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构（如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等）的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。 为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。 为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。 二、减少机床的热变形 在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，也是机床季度下降。对于数控机床来说，因为全部加工过程是计算

数控机床的分类及典型轴类零件的加工

数控机床的分类及典型轴类零件的加工.txt跌倒了，爬起来再哭~~~低调！才是最牛B的炫耀！！不吃饱哪有力气减肥啊？真不好意思，让您贱笑了。我能抵抗一切，除了诱惑……老子不但有车，还是自行的……一. 数控机床的分类 1. 1按加工工艺方法分类 1金属切削类数控机床 与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。 在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。 2特种加工类数控机床 除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。 3板材加工数控机床 常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。 近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等 1. 2按控制控制运动轨迹分类 1点位控制数控机床 位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。 这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。 2直线控制数控机床 直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。 直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。 数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。 3轮廓控制数控机床

数控车床典型零件加工实例

模块五 数控车床典型零件加工实例 本课题主要选取了两个实例，一个是模具数控车加工实例，一个是中级数控车床操作工应会试题。 实例1：加工如图1-80所示的对拼模具型腔。 用车床加工成形部分，如果采用普通车床加工，则必须要使用靠模，加工效率极低而且加工精度也较低。所以采用数控车床进行加工最合适。 图1-80 对拼模具 学习目标 知识目标：●了解数控车床典型零件的加工过程 了解中级数控车床操作工应掌握的基本技能 能力目标：●正确运用数控系统的指令代码，编制一般零件的车削加工程 序。

1．加工准备 1）将两拼块分别加工成形。 2）在两拼块上装导钉，一端与下模板过渡配合，另一端与上模板间隙配合。 3）两拼块合装后外形尺寸磨正，对合平面磨平并保证两拼块厚度一致。 4）在花盘上搭角铁，将下模板固定在角铁上，拼合上模板并压紧，用千分表校正后固定角铁，安装示意图如图1-81所示。 图1-81 安装示意图 2．所需刀具 本工件需要通过钻孔、粗车、精车三个工步加工，钻孔时采用在尾架上装夹φ16mm的钻头手动进给，而粗车和精车则采用自动运行的办法。 粗车时用55°的内孔车刀，刀具号为T01，刀补号为01；精车时用35°的内孔车刀，刀具号为T02，刀补为02。 3．编写加工程序 N10 M03 S500 N20 T0101 N30 G00 X0 Z3.0 N40 G01 Z-30.0 F0.5

N60 G01 Z-57.0 N70 G00 X0 N80 G00 Z-31.6 N90 G01 X24.4 F0.2 N100 G01 Z-50.4 N110 G00 X0 N120 Z3.0 N130 G01 X18.3 Z3.0 F0.3 N140 Z0 N150 X22.0 Z-10.1 N160 W-6.3 N170 G02 X21.7 W-13.4 I6.45 J-6.8 N180 G03 X24.5 Z-50.4 I-11.1 J-11.0 N190 GO2 X20.8 Z-56.0 I7.55 J-5.6 N200 G01 X0 N210 G00 Z200.0 N220 G00 X200.0 T0100 N230 T0202 N240 G00 Z3.0 N250 G01 X18.8 Z3.0 F0.3 N260 Z0

数控车床加工编程典型实例

数控车床加工编程典型实例 数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。随着数控机床的发展与普及，现代化企业对于懂得数控加工技术、能进行数控加工编程的技术人才的需求量必将不断增加。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。本文就数控车床零件加工中的程序编制问题进行探讨。 一、编程方法 数控编程方法有手工编程和自动编程两种。手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要有人工完成的编程过程。它适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多，编程易于实现的场合等。但对于几何形状复杂的零件（尤其是空间曲面组成的零件），以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件，由于编程时计算数值的工作相当繁琐，工作量大，容易出错，程序校验也较困难，用手工编程难以完成，因此要采用自动编程。所谓自动编程即程序编制工作的大部分或全部有计算机完成，可以有效解决复杂零件的加工问题，也是数控编程未来的发展趋势。同时，也要看到手工编程是自动编程的基础，自动编程中许多核心经验都来源于手工编程，二者相辅相成。 二、编程步骤 拿到一张零件图纸后，首先应对零件图纸分析，确定加工工艺过程，也即确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹定位方法等），加工路线（如进给路线、对刀点、换刀点等）及工艺参数（如进给速度、主轴转速、切削速度和切削深度等）。其次应进行数值计算。绝大部分数控系统都带有刀补功能，只需计算轮

廓相邻几何元素的交点（或切点）的坐标值，得出各几何元素的起点终点和圆弧的圆心坐标值即可。最后，根据计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的加工参数及辅助动作，结合数控系统规定使用的坐标指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单，并输入CNC装置的存储器中。 三、典型实例分析 数控车床主要是加工回转体零件，典型的加工表面不外乎外圆柱、外圆锥、螺纹、圆弧面、切槽等。例如，要加工形状如图所示的零件，采用手工编程方法比较合适。由于不同的数控系统其编程指令代码有所不同，因此应根据设备类型进行编程。以西门子802S数控系统为例，应进行如下操作。 (1)确定加工路线 按先主后次，先精后粗的加工原则确定加工路线，采用固定循环指令对外轮廓进行粗加工，再精加工，然后车退刀槽，最后加工螺纹。 (2)装夹方法和对刀点的选择 采用三爪自定心卡盘自定心夹紧，对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点。 (3)选择刀具 根据加工要求，选用四把刀，1号为粗加工外圆车刀，2号为精加工外圆车刀，3号为切槽刀，4号为车螺纹刀。采用试切法对刀，对刀的同时把端面加工出来。 (4)确定切削用量 车外圆，粗车主轴转速为500r/min，进给速度为0.3mm/r，精车主轴转速为800r/min，进给速度为0.08mm/r，切槽和车螺纹时，主轴转速为300r/min，进给速度为0.1mm/r。 (5)程序编制 确定轴心线与球头中心的交点为编程原点，零件的加工程序如下： 主程序 JXCP1.MPF N05 G90 G95 G00 X80 Z100 （换刀点） N10 T1D1 M03 S500 M08 （外圆粗车刀） -CNAME=“L01” R105=1 R106=0.25 R108=1.5 （设置坯料切削循环参数） R109=7 R110=2 R111=0.3 R112=0.08 N15 LCYC95 （调用坯料切削循环粗加工） N20 G00 X80 Z100 M05 M09 N25 M00 N30 T2D1 M03 S800 M08 （外圆精车刀） N35 R105=5 （设置坯料切削循环参数）

数控车床典型零件加工

工艺分析 图1—1 1零件图工艺分析 （1）该零件包括有槽、螺纹、圆弧、内孔、内螺纹、键槽、圆柱，其多个直径尺寸有较严的尺寸公差要求，但对于粗糙度并没有太严的要求表面粗糙度Ra值较大。为此这些表面的加工顺序为：夹左端→车削右端外圆→车槽→车右端螺纹→工件掉头并校正→钻中心孔→车孔→车内槽→加工内螺纹 （2）确定定位基面。该轴的几个主要配合表面和台阶面对基准轴线均有径向圆跳动和端面圆跳动要求，应在轴的两端加工B型中心孔作为定位基准面，此左端中心孔要在粗车之前加工好。 （3）选择毛坯的类型。该传动轴材料为45钢，各外圆直径相差不大，故毛坯选择直径60的45圆钢料。 （4）拟订工艺过程。该轴的工艺过程中，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工和热处理要求，要求不高的外圆在精车时就可加工到规定尺寸，槽、倒角和螺纹应在精车后加工，键槽在精车后进行划线和车削，调质处理安排安排在粗车之后，调质后一定要修研中心孔，以消除热处理变形和氧化皮，磨之前，还要修研中心孔以提高定位精度。 确定零件毛坯尺寸 根据零件材料、性能以及学校现有的设备要求选择零件的材料为45#铁铸

件，并根据情况尽量使各个表面上的余量均匀，综上所选毛坯尺寸为160mm×60mm。 2切削顺序 根据零件图样，制定以下工艺方案， 方案：夹左端→粗车外圆→精车外圆→切槽→车螺纹→夹右端→手动钻孔→镗孔→加工内螺纹→车个台阶 工序1:备料 工序2:热处理:正火 工序3平端面 工序4粗车右端外圆 工序5精车右端外圆 工序6切槽 工序7车螺纹 工序8工件掉头并校正同时螺纹加螺纹套 工序9平端面 工序10用钻头钻孔 工序11:镗￠200+0.04孔 工序12加工内槽 工序13车内螺纹 工序14检验 2)加工方案分析 以上方案是合理的,是通过仔细考虑(零件加工的技术要求,装夹次数,加工先后)以及可能采取的加工手段之后,开加工的,符合先粗后精的原则,集中体现工序集中的原则.由于零件的加工精度要求较高,减少了装夹次数,能够减少装夹误差,使加工精度大大提高。 3切削用量的选择 (1)平端面

数控车床的组成及主要技术参数

数控车床的组成及主要技术参数 （一）数控车床的布局形式 数控车床的布局大都采用机、电、液、气一体化布局,全封闭或半封闭防护。 （二）数控车床的组成部分及其作用 数控车床是由床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。 .1．床身 数控车床的床身结构和导轨有多种形式, 主要有水平床身、倾斜床身、水平床身斜滑鞍等。中小规格的数控车床采用倾斜床身和水平床身斜滑鞍较多。倾斜床身多采用30o、45o、60o、75o和90o角, 常用的有45o, 60o和75o角。大型数控车床和小型精密数控车床采用水平床身较多。 2．主传动系统及主轴部件 数控车床的主传动系统一般采用直流或交流无级调速电动机, 通过皮带传动, 带动主轴旋转, 实现自动无级调速及恒切速度控制。主轴组件是机床实现旋转运动的执行件。 3．进给传动系统 进给传动系统如图2-3所示。横向进给传动系统是带动刀架作横向(X轴)移动的装置, 它控制工件的径向尺寸。纵向进给装置是带动刀架作轴向(Z轴)运动的装置, 它控制工件的轴向尺寸。 4．自动回转刀架 刀架是数控车床的重要部件, 它安装各种切削加工刀具, 其结构直接影响机床的切削性能和工作效率。 数控车床的刀架分为转塔式和排刀式刀架两大类。转塔式刀架是普遍采用的刀架形式, 它通过转塔头的旋转、分度、定位来实现机床的自动换刀工作。如图2-4所示。两坐标连续控制的数控车床, 一般都采用6~12工位转塔式刀架。排刀式刀架主要用于小型数控车床, 适用于短轴或套类零件加工。 （三）数控车床的主要技术参数 数控车床的主要技术参数有:最大回转直径,最大车削直径, 最大车削长度,最大棒料尺寸, 主轴转速范围, X、Z轴行程, X、Z轴快速移动速度, 定位精度, 重复定位精度, 刀架行程, 刀位数, 刀具装夹尺寸, 主轴头型式, 主轴电机功率,进给伺服电机功率, 尾座行程, 卡盘尺寸, 机床重量, 轮廓尺寸(长×宽×高)等。

数控机床的机械结构(doc 5页)

数控机床的机械结构(doc 5页)

数控机床的机械结构 在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点：1）由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2）为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；3）为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4）为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求： 一、较高的机床静、动刚度 数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构（如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等）的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。 为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。 为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。 二、减少机床的热变形 在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，也是机床季度下降。对于数控机床来说，因为全部加工过程是计算

实验一 数控机床结构与典型部件解析

实验一数控机床结构与典型部件解析 实验地点：新厂房 一、实验目的 1.本实验使学生了解CKA6150数控车床布局、主轴系统、进给机构 2.分析数控车床的组成、加工过程、进给运动、主运动传动关系、刀架结构的作用，使学生进一步明确数控机床的特点和用途。 二、实验要求 1.了解CKA6150数控车床的布局，掌握主轴系统的工作原理和结构特点，以及各部分主要零件的作用； 2.了解刀塔的换刀过程； 三、实验仪器 CKA6150、CK0628数控车床 四、实验原理与内容 本实验为认识实验，主要目的是加强学生对数控机床的基本组成、工作原理及功能部件、电子元器件、位置检测元件的感性认识。由老师给学生作现场讲解并进行数控机床运动控制演示。通过实物教学演示与讲解以下内容： 1.知道数控机床基本组成结构。 数控机床一般由输入/输出设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置（或执行机构）可编程控制器及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成，如下图所示为数控机床的组成框图。其中除机床本体以外的部分统称为CNC系统。 2.各组成部分的作用： 1）输入/输出装置 输入装置的作用是将载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内，一般为键盘。输入装置为显示器，其作用是为数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息，如正在编辑的程序、坐标值、报警信号等。因此，输入/输出装置是机床数控系统和打操作人员进行信息交流、人机对话必须具备和必要的交互设备。 2）数控装置 计算机数控系统的核心，接收的是输入装置送来的脉冲信号；经数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。这些控制信号中最基本的信号是经插补运算决定各坐标轴的进给速度、方向和位移指令，还有如主轴的变速、换向和启停信号，刀具的指令信号，冷却液、润滑油启停，工件和机床部件的松

数控机床的主运动部件

数控机床的主运动部件 运行保障中心 本章主要内容 一、对主轴驱动的要求 二、主轴驱动装置和主轴部件功率特性的匹配 三、数控机床主轴传动方式、特点及应用范围 四、主轴的支承方式 五、数控机床主轴的密封与润滑 六、数控机床典型主轴部件 一、对主轴驱动的要求 1．调速范围足够大数控机床主轴驱动要求有较大的调速范围，以满足各种工况的切削，获得最合理的切削速度，从而保证加工精度、加工表面质量及高的生产效率。特别是对于具有自 动换刀装置的加工中心，为适应各种刀具、各种材料的加工，对主轴的调速范围要求更高。 2．实现无级变速 数控机床主轴的速度是由数控加工程序中的S指令控制的，要求能在较大的转速范围内进行无级调速。 一般要求主轴具备 1 ：( 100?1000)的恒转矩调速范围； 1 : 10的恒功率调速范围。 3．主传动要求有四象限的驱动能力数控机床要求主轴在正、反转动时均可进行加减速控制，即要求主轴有四象限驱动能力，并尽可能缩短加减速时间。 4．车削中心上，要求主轴具有C 轴控制功能在车削中心上，为了使之具有螺纹车削功能，要求主轴与进给驱动实行同步控制，即主轴具有旋转进给轴(C轴)的控制功能。 5．加工中心上要求主轴具有准停功能在加工中心上自动换刀时，主轴须停止在一个固定不变的方位上，以保证换刀位置的准确以及某些加工工艺的需要，即要求主轴具有高精度的准停 功能。 6．具有恒线速度切削控制功能利用车床和磨床进行工件端面加工时，为了保证端面加工时粗糙度的一致性，要求刀具切削的线速度为恒定值。 随着刀具的径向进给，切削直径的逐渐减小，应不断提高主轴转速，并维持线速度v= n n D为常数，式中V是切削线速度，n为主轴转速，D为加工时切削直径。在控制系统中，D可由坐标轴的进给量算出，然后计算出对应的主轴转速n,以保证切削的线速度保持不变。 对主轴驱动的要求： 1．调速范围足够大 2．实现无级变速3．主传动要求有四象限的驱动能力 4.车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能5．加工中心上要求主轴具有准停功能6.具有恒线速度切削控制功能 二、主轴驱动装置和主轴部件 功率特性的匹配 分级变速箱数控机床的主轴驱动常采用直流复励电动机和交流变频电动机，并实现无级变 速。由于电机功率和扭矩特性一般不能满足机床主轴的使用要求，因此需要通过一个中间装置来协调驱动电机和机床主轴部件的功率和扭矩特性，这个中间装置便是分级变速箱。 1．直流电动机的无级调速直流电动机是采用调压和调磁方式来得到主轴所需的转速。其调速范围与功率特性如图所示。

数控机床的主轴部件

数控机床的主轴部件 主轴部件是机床的重要部件之一，其精度、抗振性和热变形对加工质量有直接影响。特别是数控机床在加工过程中不进行人工调整，这些影响就更为严重。数控机床主轴部件在结构上要解决好主轴的支承、主轴内刀具自动装夹、主轴的定向停止等问题。 1．主轴的支承 数控机床主轴的支承主要采用图8-5所示的三种主要形式。图8-5a所示结构的前支承采用双列短圆柱滚子轴承和双向推力角接触球轴承组合，后支承采用成对向心推力球轴承。这种结构的综合刚度高，可以满足强力切削要求，是目前各类数控机床普遍采用的形式。图8-5b所示结构的前支承采用多个高精度向心推力球轴承，后支承采用单个向心推力球轴承。这种配置的高速性能好，但承载能力较小，适用于高速、轻载和精密数控机床。图8-5c所示结构为前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承为单列圆锥滚子轴承。这种配置的径向和轴向刚度很高，可承受重载荷，但这种结构限制了主轴最高转速和精度，因而仅适用于中等精度、低速与重载的数控机床主轴。 主轴内部刀具自动夹紧机构是数控机床特别是加工中心的特有机构。图8-6为ZHS-K 63加工中心主轴结构部件图，其刀具可以在主轴上自动装卸并进行自动夹紧，其工作原理如下：当刀具2装到主轴孔后，其刀柄后部的拉钉3便被送到主轴拉杆7的前端，在碟形弹簧9的作用下，通过弹性卡爪5将刀具拉紧。当需要换刀时，电气控制指令给液压系统发出信号，

使液压缸14的活塞左移，带动推杆13向左移动，推动固定在拉杆7上的轴套10，使整个拉杆7向左移动，当弹性卡爪5向前伸出一段距离后，在弹性力作用下，卡爪5自动松开拉钉3，此时拉杆7继续向左移动，喷气嘴6的端部把刀具顶松，机械手便可把刀具取出进行换刀。装刀之前，压缩空气从喷气嘴6中喷出，吹掉锥孔内脏物，当机械手把刀具装入之后，压力油通人液压缸14的左腔，使推杆退回原处，在碟形弹簧的作用下，通过拉杆7又把刀具拉紧。冷却液喷嘴1用来在切削时对刀具进行大流量冷却。

数控机床的工作原理及基本结构

数控机床的工作原理及基本结构 一、程序编制及程序载体 数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置;刀具与零件相对运动的尺寸参数;零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM设计。 编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。 数控机床的基本结构

二、输入装置 输入装置的作用是将程序载体(信息载体)上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统;数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。 零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工(数控系统内存较小时)，另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从內部存储器中逐段逐段调出进行加工。 三、数控装置 数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。 零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴(即进给运动的各执行元件)的进给速度、进给方向和进给位移量等。 四、驱动装置和位置检测装置

数控机床有由以下部分组成

数控机床有由以下部分组成一、程序编制及程序载体数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（APT）或CAD/CAM设计。编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。二、输入装置输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从内部存储器中逐段逐段调出进行加工。三、数控装置数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给