机床数控技术

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1、第1章绪论数控机床是采用数字控制技术对机床各移动部件相对运动进行控制的机床，它是典型的机电一体化产品数控即数字控制(NumericalControl，NC)。数控技术是指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机械设备进行控制的一门技术。数控机床，简单的说，就是采用了数控技术的机床。即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的刀具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工

2、件。实际上，数控机床就是一种具有数控系统的自动化机床。所以说数控机床是最典型的机电一体化产品。程序介质用于记载机床加工零件的全部信息。如零件加工的工艺过程、工艺参数、位移数据、切削速度等。常用的程序介质有磁带、磁盘等。也有一些数控机床采用操作面板上的按钮和键盘将加工程序直接输入或通过串行接口将计算机上编写的加工程序输入到数控系统。数控装置是控制机床运动的中枢系统，它的基本任务是接收程序介质带来的信息，按照规定的控制算法进行插补运算，把它们转换为伺服系统能够接收的指令信号，然后将结果由输出装置送到各坐标

3、控制的伺服系统。伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成，是数控系统的执行部件。它的基本作用是接收数控装置发来的指令脉冲信号，控制机床执行部件的进给速度、方向和位移量，以完成零件的自动加工。通常数控系统由数控装置和伺服系统两部分组成，各公司的数控产品也是将两者作为一体的。机床主体也称主机，包括机床的主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件，如底座、立柱、滑鞍、工作台(刀架)、导轨等。数控机床与普通机床加工零件的区别，在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床由工人手工操作来加工零件。加工中心

4、刀库容量与换刀时间直接影响其生产率，通常中小型加工中心的刀库容量为16～60把，大型加工中心可达100把以上。换刀时间是指自动换刀系统将主轴上的刀具与刀库中刀具进行交换所需要的时间。数控机床按其刀具与工件相对运动的方式，可以分为点位控制、直线控制和轮廓控制。按伺服系统的类型分类1.开环伺服系统数控机床2.闭环伺服系统数控机床3.半闭环伺服系统数控机床数控机床按功能水平分为高、中、低档三类。按加工方式分类1.金属切削类数控机床如数控车床、数控钻床、数控磨床、数控铣床、数控齿轮加工机床、加工中心、虚拟轴加

5、工机床等。2.金属成型类数控机床如数控折弯机、数控弯管机、数控冲床、数控回转头压力机等。3.数控特种加工机床如数控线切割机床、数控电火花成型机、数控激光切割机、数控火焰切割机等。1952年研制出第一台三坐标数控铣床采用电子管器件晶体管器件小规模集成电路以上三代，都属于硬件逻辑数控系统，称为NC系统。1970年，美国芝加哥国际机床展览会首次展出用小型计算机控制的数控机床，这是世界上第一台计算机数字控制(CNC)的数控机床。数控系统进入第四代。20世纪70年代初，随着微处理机的出现，美、日、德等国都迅速推

6、出了以微处理机为核心的数控系统，这样组成的数控系统，称为第五代数控系统，即MNC系统。基于个人计算机的数控系统，即PCNC系统，它被划入所谓的第六代数控系统。为弥补手工编程和NC语言编程的不足，近年来开发出多种自动编程系统，如图形交互式编程系统、数字化自动编程系统、会话式自动编程系统、语音数控编程系统等，其中图形交互式编程系统的应用越来越广泛。图形交互式编程系统是以计算机辅助设计(CAD)软件为基础，首先形成零件的图形文件，然后再调用数控编程模块，自动编制加工程序，同时可动态显示刀具的加工轨迹。其特点

7、是速度快、精度高、直观性好、使用简便，已成为国内外先进的CAD/CAM软件所采用的数控编程方法。目前常用的图形交互式软件有MasterCAM、Cimatron、Pro/E、UG、CAXA、SolidWorks、CATIA等。自从20世纪中期，人们将计算机技术引用到控制机床加工飞机机翼样板的复杂曲线中以来，数控技术在机床控制方面取得了广泛、深入的发展，开始是数控铣床，接着是数控车床、数控钻床、数控镗床、数控磨床、数控线切割机床，之后是加工中心、车削中心、数控冲床、数控弯管机、数控折弯机、板材加工中心、数

8、控齿轮机床、数控激光加工机床、数控火焰切割机等。这些都成为现代制造业的关键设备，是它们保证了现代制造业向高精度、高速度、高效率、高柔性化的方向发展。第2章数控加工工艺分析与程序编制为了与数控系统的内部程序(系统软件)相区别，把从外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为数控程序。数控加工工艺分析和零件图形的数学处理(又称数值计算)是数控编程前的主要准备工作，无论对于手工编程还是自动编程都是必不可少的。无论是手工编程还是自动编程，在编程以前都要对