主编：何雪明等

数控技术 主编：何雪明等华中科技大学出版社 2006年9月版湖北工业大学机械工程学院

第一章绪论1.1 数控技术的产生及特点 • 1.1.1 数控技术的产生 • 上世纪40年代以来，生产力迅速发展，人们要加工的零件越来越多，零件形状也越来越复杂，原来用自动专用机床和仿形机床去满足要求现在显得力不从心。因此： • 灵活、通用、高精度、高效率的“柔性”自动化生产技术-------数控技术应运而生

1948年美国Persons受军方委托研制直升机叶片轮廓检验样板的机床。他们与MIT 合作，提出用计算机控制机床加工复杂曲线的新理念，并于1952年研制出第一台立式数控铣床。1955年实现该机床的产业化。 • 由于该机床采用的是先进的数字控制技术，具有普通机床和专用机床无法比拟的优点，故数控技术具有强大的生命力。从此，数控技术在世界各地得到了迅速的发展。

1.1.2 数控加工的特点 • 1. 可以加工具有复杂型面的工件 • 2.加工精度高，质量稳定 • 3. 生产效率高 • 4.改善劳动条件 • 5.有利于生产过程的现代化：生产管理的现代化 • CAD/CAM的基础 • 数控加工的对象 • 1.几何形状复杂的工件 2. 新产品的工件 • 3. 精度及表面粗糙度要求高的工件 4.需要多道工序的工件 • 5.原材料特别贵重的工件

1.2数控机床特点及分类 • 1.2.1数控机床特点 • 适应性：强（对象.发展.CAD、CAM、FMS、CIMS） • 自动化：优 • 质量：好 • 效率：高 • 缺点：要求高素质的操作员 • （掌握了数控技术，招聘较易）

1.2 数控系统的组成及分类 • 1.2.1 数控技术的基本概念 • 数控技术，简称数控（Numerical Control）是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。现在又称为计算机数控（computer numerical control， CNC） • CNC有三种含义 1.代表一种控制技术 • 2.代表一种控制系统的实体 • 3.代表一种控制装置

1.2.2 数控系统的构成 • 数控系统的构成如下图所示：如步进电机等工作台键盘信息载体如编码器和光栅

1.2.3 数控基本原理 • 在进行数控加工之前，要预先编制加工程序清单： • 1.确定工件的加工工序及加工所用刀具和切削速度 • 2.确定工件的轮廓衔接点 • 3.确定起刀和收刀的位置以及坐标原点的位置 • 按规定的语句格式写出数控指令集，将指令集输入到数控装置里进行处理（译码，运算等），通过驱动电路把信号放大，驱动伺服电机输出角位移及角速度，又通过执行部件转换成工作台的直线位移以实现进给 • 另外，数控装置还要通过PLC控制强电部件以进行一些辅助性工作，如：照明，冷却。排屑等

1.2.4数控系统的分类 • 1.2.4 按控制系统的特点分类 • 1.点位控制系统。如数控钻床、冲床等 • 2.直线控制系统。如平面铣床、数控磨床数控车床 • 3.轮廓控制系统。3维加工机床（中心）

1.2.2.2 按伺服系统的类型 • 1.开环控制系统 • 2.半闭环控制系统 • 3.闭环控制系统

1.2.2.4按功能水平分类： • 低档：分辨率：10μm • 进给速度：8-15m/min • 进给类型：开环，步进电机 • 联动轴数：2-3 • 主CPU：8位(通信、显示、PLC) • 中档：分辨率 1 μm • 半闭环系统控制 • 高档：分辨率 0.1 μm • 闭环系统控制 • 5轴以上联动

1.3数控技术的发展 1.3.1 机床数控系统的发展介绍 1952年 Persons与麻省理工学院试制第1台数控机床其电路是电子管 1955年美国空军和麻省理工学院合作，研制成功APT语言 1954年第1台工业用数控机床有Bendix公司研制成功（加工中心） 1967 柔性加工中心FMS(英国) 1970 小型计算机数控加工中心CNC, 多机床控制系统DNC 1973 微处理器数控机床CIMS 1980 数控装置可以人机对话、动态图形显示的智能数控机床FMC 柔性制造单元

其中，80年代提出的计算机集成制造CIMS的概念值得一提：企业生产的各个环节‘从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务是一个不可分割的整体。整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理过程，最终形成的产品可以看成是数据的物质表现。数控机床是这个过程的节点其中，80年代提出的计算机集成制造CIMS的概念值得一提：企业生产的各个环节‘从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务是一个不可分割的整体。整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理过程，最终形成的产品可以看成是数据的物质表现。数控机床是这个过程的节点

我国发展数控的过程 • 1958年开始研究数控技术（电子管） • 1965年开始研究晶体管数控系统 • 70年代研制成功数控非园齿轮插齿机及立式数控铣床 • 80年代以来，引进技术与自行研制相结合，我国的数控技术得到明显的进步（FANUC系统比较广泛）。现在我国多家机床厂均能生产5坐标联动的数控机床。 • 我国数控技术与先进国家的差距正在缩小。

1.3.2 数控系统的发展趋势 1.3.2.1 数控系统 1. 模块化、小型化 2. 大容量存储器、大容量PLC。使机床能长时间工作。 3. 配有多种接口（FMS,CIMS)形成通信网络 4. 可靠性高 (自诊断、自排除） 5. 经济、使用方便

1.3.2.1机床结构的发展 • 1.提高机床的刚度：基于一个道理，即任何物体在受力时均会变形，这种变形会导致加工的误差。 • 2.提高主轴的转速：转速较高时加工精度也较高 • 3.提高机床的精度：机床主轴的跳动导致加工的误差。 • 4.扩充机床的加工范围：组合机床

1.3.2.2 编制程序系统 • 1.简化编程：G代码编程讲究格式，定义。且可读性很差。改进有：固定循环、子程序 • 2.集成化编程：与CIMS或CAD系统集成 • 3.智能化编程：图形自动编程（所见即所得）例如，MASERCAM,PRO/E,SOLIDEAGE,CAXA, • 开目CAD等等。

主编：何雪明 等