数控机床的发展及编程

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1、第1章绪论1.1选题背景及意义数控铣床切削加工日益受到世界各国的普遍关注，成为21世纪世界机械切削加工的一个重要组成部分。随着数控技术的进一步推广与应用，数控铣床对机械切削加工的影响日益明显。目前，我国数控技术尚处于初级阶段，正在向规范、务实的方向推进。由于我国机床数控化、社会化程度较低，加工时间过长、成本过高己成为目前制约我国机械加工的“瓶颈”。实践证明数控铣床比普通铣床的加工效率大3—5倍，大大地降低了加工零件的周期。所以学习数控铣床的相关知识，学会数控铣床编程，用数控铣床进行切削加工非常必要。1.2数控的发展史1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强

2、和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。(1)数控(NC)阶段(1952～1970年)  早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控(HARD-WIRED  NC)，简称为数控(NC)。随着元器件

3、的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代--电子管；1959年的第二代--晶体管；1965年的第三代--小规模集成电路。(2)计算机数控(CNC)阶段(1970年～现在)到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控(CNC)阶段(把计算机前面应有的"通用"两个字省略了)。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件--运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器(MICROPROCESSOR)，又可称为中央处理单元(简称CPU)。到1974年微处理器被应

4、用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕(故当时曾用于控制多台机床，称之为群控)，不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。到了1990年，PC机(个人计算机，国内习惯称微机)的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代--小型计算机；1974年的第五代--微处理器和1990年的第六代--基于PC(国外称为PC-B

5、ASED)。还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控(即CNC)了，而我国仍习惯称数控(NC)。所以我们日常讲的"数控"，实质上已是指"计算机数控"了。3. 数控未来发展的趋势(1)继续向开放式、基于PC的第六代方向发展  基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。(2)向高速化和高精度化发展  这是适应机床向高速和高精度方向发展的需

6、要。(3)向智能化方向发展  随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。  应用自适应控制技术  数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。引入专家系统指导加工  将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。引入故障诊断专家系统智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。第2章 数控铣床基础知识2.1 数控铣床的分类2.1.1.按主轴的位置分类(1)数控立式铣床数控立式铣床在数量上一直占据数控

7、铣床的大多数，应用范围也最广。从机床数控系绕控制的坐标数量来看，目前3坐标数控立铣仍占大多数；一般可进行3坐标联动加工，但也有部分机床只能进行3个坐标中的任意两个坐标联动加工(常称为2.5坐标加工)。此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中的其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立铣。(2)卧式数控铣床与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工。这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以