数控加工概述

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1、第1章数控加工概述【学习目标】1．了解数控的概念，熟悉数控机床的加工特点及应用，了解数控机床与普通机床之间的区别和联系2．掌握数控机床的组成及各部分的作用，了解数控机床的分类3．了解数控机床的产生和发展过程1.1数控机床基本知识1.1.1数控机床的产生及数控概念1.数控机床的产生1949年与麻省理工学院（MIT）合作，开始了三坐标铣床的数控化工作，1952年3月公开宣布了世界上第一台数控机床的试制成功，可作直线插补。经过3年的试用、改进与提高，数控机床于1955年进入实用化阶段。此后，其他一些国家，如德国、英国、日本等都开始研制数控机床

2、，其中日本发展最快。当今世界著名的数控系统厂家有日本的法那科（FANUC）公司、德国的西门子（SIEMENS）公司、美国的A-BOSZA公司等。1959年，美国Keaney&Treckre公司开发成功了具有刀库、刀具交换装置及回转工作台的数控机床，可以在一次装夹中对工件的多个面进行多工序加工，如进行钻孔、铰孔、攻螺纹、镗削、平面铣削、轮廓铣削等加工。至此，数控机床的新一代类型—加工中心（MachiningCenter）诞生了，并成为当今数控机床发展的主流。2．数控技术的基本概念数字控制（NumericalControl，NC）是指用输入

3、数控装置的数字化信息来控制机械执行预定的动作。其数字信息包括字母、数字和符号。而用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，称作数控机床。早期的数控机床NC装置是由各种逻辑元件、记忆元件组成随机逻辑电路，是固定接线的硬件结构，由硬件来实现数控功能，称作硬件数控，用这种技术实现的数控机床一般称作NC机床。计算机数控（ComputerNumericalControl，CNC）是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里的系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行连接，称为CNC系统，

4、这样的机床一般称为CNC机床。图1-1零件程序产生流程1.1.2数控机床的特点及应用范围1．数控机床的优点（1）加工精度高，加工质量稳定（2）加工生产效率高（3）减轻劳动强度，改善劳动条件（4）对零件加工的适应性强，灵活性好（5）良好的经济效益（6）有利于生产管理现代化2．数控机床的不足①设备初期投资大。②对设备使用维护人员的技术水平要求较高。③就目前而言，对占机械加工总量20%～30%的大批大量生产，数控机床无论是在投资还是加工效率方面均逊色于各类组合专用机床及其自动生产线。数控机床与普通设备的比较如表1-1所示。表1-1数控机床与普

5、通机床的比较序号数控机床普通设备1操作者可在较短的时间内掌握操作和加工技能要求操作者有长期的实践经验2加工精度高、质量稳定，较少依赖于操作者的技能水平高质量、高精度的加工要求操作者具有高的技能水平3编制程序花费较多时间加工过程凭直觉和技巧，准备工作简单4加工零件复杂程度高，适合多工序加工适合加工形状简单、单一工序的产品5易于加工工艺标准化和刀具管理规范化操作者以自己的方式完成加工，加工方式多样，很难实现标准化6适于长时间无人操作和加工自动化是实现自动化加工的准备环节必不可少的，如材料的预去除及夹具的制作等7适于计算机辅助生产控制，生产率

6、高很难提高加工的专门技术，不利于知识系统化和普及，生产率低，质量不稳定3．数控机床的应用范围①结构复杂、精度高或必须用数学方法确定的复杂曲线、曲面类零件。②多品种小批量生产的零件。图1-2数控机床加工范围的定性分析③需要频繁改型的零件。在军工企业和科研部门，零件频繁改型是司空见惯的事，这就为数控机床提供了用武之地。④价值昂贵，不允许报废的关键零件。⑤希望最短生产周期的急需零件。目前，在中批量生产甚至大批量生产中已有采用数控机床加工的情况，这种方案从产品直接经济效益而言并非最佳，但其投资风险小，能经受市场的波动与冲击，可以动态地适应市场，

7、实现柔性制造。广泛推广使用数控机床的主要障碍是设备的初期投资大。由于系统本身的复杂性，维护费用必然相应增加，加上目前社会数控编程、操作、维护人才的严重不足，一定程度上降低了数控机床的利用率，从而进一步增加了综合生产费用。1.2数控机床的组成及分类1.2.1数控机床的组成及工作原理1．数控机床的组成现代计算机数控机床由程序载体、输入/输出装置、计算机数控装置、可编程序控制器（PLC）、主轴控制单元、速度控制单元等部分组成，如图1-3所示。图1-3CNC系统图2．数控系统的主要功能数控系统是数控机床的核心，数控系统的主要功能如下。多坐标控制

8、（多轴联动）。准备功能（G功能）。实现多种函数的插补（直线、圆弧、抛物线等）。代码转换（EIA/ISO代码转换、英制/公制转换、绝对值/增量值转换等）。固定循环加工。进给功能：指定进给速度。主轴功能：指定主