2024年4月2日发(作者：贰半梅)
第一章引言
1.1
课题的来源
数控机床的教学由于比较抽象，需要借助实验来加深对课堂知识的理解。 但由于一 般数控
机床体积大，价格高，软硬件不是很开放，不适合学生的教学实验。为此设计一 种功能齐全、结
构简单、软硬件结构开放、成本低，且有代表性的教学实验型铣床系统。 要求结构简单，经济适
用，易于推广普及，且能完成教学目的的机床。通过本次毕业设 计，得到全面的锻炼，为将来机
电产品的设计和使用打下良好的基础。
1.2
课题的背景和意义
数控技术是机床实现自动化控制的核心技术，是机械制造业的关键技术，其水平的 高低和应
用程度关系到国家的战略地位和综合国力。 数控技术是一门理论性和实践性都
非常强的课程，其教学必须理论联系实际。长期以来，数控技术教学遇到几大难题：（
1
） 课堂
教学难教师在课堂上对着书本讲，学生看不见摸不着，如听天书。（
2
）实验教学
难 由于市场没有适用教学的机床，教学中使用的都是生产型机床，这些机床体积大、 造价高、使
用和维护成本高，很多学校用不起，并且有的话，大多是老师演示、学生观 看，很少有学生自己
直接操作。
教学设备问题是制约数控技术教学质量提高的瓶颈问题， 为解决数控技术教学设备
问题，特进行了微型三坐标数控铣床的设计，完成了微型数控铣床的总体方案设计，确 立了机床
的整机结构、总体布局以及关键部件
（
主轴系统、进给系统等
）
的选型与设计， 机床的本体尺寸
为
320mmx220mmx400mm
，机床的工作空间尺寸为
180mmx180mm
。 该机床体积小、重量轻、功
能强、成本低，非常适合课堂教学、实验教学和实训教学， 节省设备购置费用和使用费用的同
时，将大幅度提高教学效率和教学效果，对于改变我 国数控技术人才培养模式，降低培养成本、
缩短培养周期，具有重大意义。
1.3
近年来国内外研究现状：
国内：教学型数控铣床作为高校机械类教学数控机床操作的实验与实训，已
经在一些方面达到了一定水平。现在，教学实验型数控铣床能够实现三轴联动控 制，具有直线插
补、圆弧插补、点动运行、
MDI
运行、自动运行、模拟运行、程序
ISO
规定的数控加工代码编 的动态显示、加工轨迹的动态显示等基本功能，采用
程，同一台计算机既是编程系统又是数控系统，可以完成从复杂型面的造型、自 动编程、加工模
拟仿真到数控实验、数控机床使用操作培训的全过程。教学实验 型数控铣床是科研院所、高校、
尤其是高职学院理想的实验、实训设备。该微型 数控铣床的研制和推广，对于改变我国数控技术
人才的培养模式，降低培养成本、 缩短培养周期，具有重大的意义。但是，近几年来随着国内外
数控技术的迅速发 展，原来的数控铣床在硬件和软件方面都暴露出诸多缺点，该机床的重新设
计、 改造也迫在眉睫。因此，为了更好的达到教学的目的，需要在原有机床的基础上 进行改造和
升级。
国外：美、德、日三国是当今世界上在数控机床科研、设计、制造和使用等 方面技术最先
进、经验最多的国家。国外对于数控机床的研究要比较早，而且在 各个方面都达到了先进的水
平。从数控机床出现至今的
60
年，数控机床随科技、
特别是微电子、计算机技术的进步而不断发展。目前，国外对数控机床的研究正 朝着高速化、高
精度化、功能复合化、控制智能化、微型化等方面发展，产品的 技术创新与自主开发始终走在前
列。
当前数控机床正向着高速高效、高精度、高可靠性、复合化、多轴化、智能
化、网络化、柔性化、绿色化的方向发展。
1.4
数控铣床加工的特点
：
数控切削加工除了包含普通铣床加工优点以外，还具有如下的特点：
(1)
零件加工的范围广，能加工各种形状复杂的零件并且灵活性好。
(2)
能够加工普通机床难以加工的零件、加工速度快。
(3 )
在零件一次装夹后能加工零件的多道工序。
(4)
加工的零件精度高质量稳定性好。
(5)
自动化程度高，劳动者的生产强度得以减少。
2024年4月2日发(作者：贰半梅)
第一章引言
1.1
课题的来源
数控机床的教学由于比较抽象，需要借助实验来加深对课堂知识的理解。 但由于一 般数控
机床体积大，价格高，软硬件不是很开放，不适合学生的教学实验。为此设计一 种功能齐全、结
构简单、软硬件结构开放、成本低，且有代表性的教学实验型铣床系统。 要求结构简单，经济适
用，易于推广普及，且能完成教学目的的机床。通过本次毕业设 计，得到全面的锻炼，为将来机
电产品的设计和使用打下良好的基础。
1.2
课题的背景和意义
数控技术是机床实现自动化控制的核心技术，是机械制造业的关键技术，其水平的 高低和应
用程度关系到国家的战略地位和综合国力。 数控技术是一门理论性和实践性都
非常强的课程，其教学必须理论联系实际。长期以来，数控技术教学遇到几大难题：（
1
） 课堂
教学难教师在课堂上对着书本讲，学生看不见摸不着，如听天书。（
2
）实验教学
难 由于市场没有适用教学的机床，教学中使用的都是生产型机床，这些机床体积大、 造价高、使
用和维护成本高，很多学校用不起，并且有的话，大多是老师演示、学生观 看，很少有学生自己
直接操作。
教学设备问题是制约数控技术教学质量提高的瓶颈问题， 为解决数控技术教学设备
问题，特进行了微型三坐标数控铣床的设计，完成了微型数控铣床的总体方案设计，确 立了机床
的整机结构、总体布局以及关键部件
（
主轴系统、进给系统等
）
的选型与设计， 机床的本体尺寸
为
320mmx220mmx400mm
，机床的工作空间尺寸为
180mmx180mm
。 该机床体积小、重量轻、功
能强、成本低，非常适合课堂教学、实验教学和实训教学， 节省设备购置费用和使用费用的同
时，将大幅度提高教学效率和教学效果，对于改变我 国数控技术人才培养模式，降低培养成本、
缩短培养周期，具有重大意义。
1.3
近年来国内外研究现状：
国内：教学型数控铣床作为高校机械类教学数控机床操作的实验与实训，已
经在一些方面达到了一定水平。现在，教学实验型数控铣床能够实现三轴联动控 制，具有直线插
补、圆弧插补、点动运行、
MDI
运行、自动运行、模拟运行、程序
ISO
规定的数控加工代码编 的动态显示、加工轨迹的动态显示等基本功能，采用
程，同一台计算机既是编程系统又是数控系统，可以完成从复杂型面的造型、自 动编程、加工模
拟仿真到数控实验、数控机床使用操作培训的全过程。教学实验 型数控铣床是科研院所、高校、
尤其是高职学院理想的实验、实训设备。该微型 数控铣床的研制和推广，对于改变我国数控技术
人才的培养模式，降低培养成本、 缩短培养周期，具有重大的意义。但是，近几年来随着国内外
数控技术的迅速发 展，原来的数控铣床在硬件和软件方面都暴露出诸多缺点，该机床的重新设
计、 改造也迫在眉睫。因此，为了更好的达到教学的目的，需要在原有机床的基础上 进行改造和
升级。
国外：美、德、日三国是当今世界上在数控机床科研、设计、制造和使用等 方面技术最先
进、经验最多的国家。国外对于数控机床的研究要比较早，而且在 各个方面都达到了先进的水
平。从数控机床出现至今的
60
年，数控机床随科技、
特别是微电子、计算机技术的进步而不断发展。目前，国外对数控机床的研究正 朝着高速化、高
精度化、功能复合化、控制智能化、微型化等方面发展，产品的 技术创新与自主开发始终走在前
列。
当前数控机床正向着高速高效、高精度、高可靠性、复合化、多轴化、智能
化、网络化、柔性化、绿色化的方向发展。
1.4
数控铣床加工的特点
：
数控切削加工除了包含普通铣床加工优点以外，还具有如下的特点：
(1)
零件加工的范围广，能加工各种形状复杂的零件并且灵活性好。
(2)
能够加工普通机床难以加工的零件、加工速度快。
(3 )
在零件一次装夹后能加工零件的多道工序。
(4)
加工的零件精度高质量稳定性好。
(5)
自动化程度高，劳动者的生产强度得以减少。