数控铣削加工理论教案

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1、第1章概述（4学时）本章重点：数控机床的组成及各部分的作用数控机床的分类方法第1讲2学时教学内容：1.1数控机床的产生与发展1.2数控机床工作原理及组成1.3数控机床的分类1.1数控机床的产生与发展数字控制（NumericalControl,NC），是用数字化信号进行控制的一种方法。1947年，美国的Parsons公司为了提高生产飞机零件的靠模和机翼检查样板的精度及效率，提出了用穿孔卡来控制机床的设想；后与MIT（麻省理工学院）合作，于1952年研制出了世界上第一台试验性的三人材数控立铣床，控制装置由真空管组成。195

2、4年生产出了第一台工业用的数控机床，1955年类似产品投产了一百台。这些数控机床在复杂曲面零件加工中发挥了很大作用。半个世纪以来，随着自动控制技术、微电子技术、计算机技术、精密测量技术及机械制造技术的迅速发展，数控机床也得到了快速发展，产品不断更新换代，品种不断增多。就数控装置而言，大致经历了以下几个发展过程：第一代数控装置由真空管组成，第二代采用晶体管和印刷电路，第三代采用小规模集成电路，并出现了DNC（DirectNumericalControl,直接数控）控制方式，第四代采用大规模集成电路及小型通用计算机控制，被

3、称为计算机数控（ComputerizedNC,CNC），第一代采用微型计算机或微处理机（MicrocomputerNC,MNC）。现在，大多采用多个微处理器组成的微型计算机作为数控装置的核心，数控装置的各项功能被分配到各个微处理器，在主微处理器的统一控制和管理下，并行、协调地工作，使数控机床向高精度、高速度方向发展。我国于1958年开始研制数控机床，“七五”期间，取得了长足的发展。此后，采取自主开发中、高档数控系统与购买国外先进数控系统相结合的方针，加速了我国数控机床生产的发展和使用水平的提高。数控机床产品已覆盖了车、

4、铣、镗、钻、磨、齿轮加工、线切割加工、电火花加工等机床，另外各种机电产品或设备如加工中心、弯管机、火焰切割机、三坐标测量机、工业机器人、绘图机以及激光快速成型机等均采用数控技术原理进行控制，数控机床产品品种已达300多种。1.2数控机床工作原理及组成数控机床是采用数控技术对工作台运动和切削加工过程进行控制的机床，是典型的机电一体化产品，是数控技术的最典型应用。1.2.1数控机床的组成63典型数控机床的组成如图所示。由图可知，数控机床主要由零件加工程序、输入装置、数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置、检测反馈装置、机床本

5、体等七部分组成，其中数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置、检测反馈装置又合称为数控系统。实际上，零件加工程序并非数控机床的物理组成部分，但从逻辑上讲，数控机床加工过程必须按数控加工程序的规定进行，数控加工程序是数控机床加工的一个重要环节，因此常将数控加工程序作为数控机床的一个组成部分。1.输入装置数控机床的零件加工程序是通过程序输入装置输入数控机床的。输入装置与输入方法有关。（1）控制介质输入所谓控制介质就是零件加工程序存贮介质即程序载体。通常程序载体有穿孔纸带、磁带、磁盘、光盘等，与之相应的输入装置为光电纸带阅读机、

6、录音机、磁盘驱动器、光驱等。早期的数控机床常用穿孔纸带存贮加工程序，即在特制的纸带上穿孔，孔的不同位置的组合构成不同的数字或数控代码。通过光电纸带阅读机将纸带上的零件加工程序转换为相应的二进制代码输入数控装置中的存贮器。虽然现在很多数控机床上仍附带有纸带阅读机长磁带录机音机，但由于微型计算机的普遍使用期，穿孔纸带和磁带控制介质的应用已越来越少。（2）手工输入利用键盘输入控制机床运动和刀具运动的指令。具体说有三种情况：①手动数据输入（ManualDataInput,MDI）,通过数控系统操作面板上的相应按键，把数控程序指

7、令逐条输入存储器中。这种方法一般只适用于一些较为简短的程序。②在数控显示的程序编辑界面，通过数控系统操作面板上的相应按键，输入程序指令，存于内存中。后面有关章节中的手工编程主要就是采用这种输入方法。用这种方法还可以调出已存入的数控程序并对其进行编辑修改。③在具有对话功能的数控装置上，根据软件的逻辑格式和显示屏上的对话提示，选择不同的菜单，输入有关的数字和信息后，可自动生成控制程序存入内存。这种方法虽然是手工输入，但却是自动编程。（3）通讯方式输入存储器从自动编程机上、计算机上或网络上，将编制好的数控加工程序通过通信接口

8、直接输入数控装置的存储器。2.数控装置数控装置是数控机床的核心部件，由硬件和软件两大部分组成。硬件包括通用I/O接口、CPU、存储器、可编程序控制器（ProgrammableLogicController,PLC）及数字通信接口等。采用单微处理器的数控装置硬件结构如图1.2所示。软件包括管理软件和控制软件。管理软件用来管理零件程序