数控技术概述

图1-4 数控机床的组成
图1-5 数控机床的结构框图
• ⑴ 输入输出装置。现代数控机床，可以通过手动方式 （MDI方式）、DNC网络通讯、RS232串口通讯、优盘 等方式输入程序。输出装置包括打印机、存储器和显 示器等。
• ⑵数控装置。数控装置是数控机床的核心。其接受输 入装置输入的数控程序中的加工信息，经过译码、运 算和逻辑处理后，发出相应的指令给伺服系统，使伺 服系统带动机床的各个运动部件按数控程序预定要求 动作。数控装置是由中央处理单元（CPU）、存储器、 总线和相应的软件构成的专用计算机。整个数控机床 的功能强弱主要由这一部分决定。
•计算机数控（CNC）：采用计算机实 现数字程序控制。计算机按事先存贮 的控制程序来执行对设备的控制功能。 由于采用计算机替代原先用硬件逻辑 电路组成的数控装置，使输入数据的 存贮、处理、运算、逻辑判断等各种 控制机能的实现，均可以通过计算机 软件来完成。
计算机数控的优点
• ①控制灵活：改变控制规律不需修改硬件，通过修改 控制子程序就可以满足不同的控制要求。 • ②精度高：数字控制器的精度与计算机的控制算法和 字长有关，在系统设计时就已经决定了。 • ③稳定性好：数控计算机只有 “0”、 “1” 状态， 抗干扰能力强。 • ④软件复用：子程序却可以重复调用，所以具有可重 复性。而且计算机系统和软件都可以更新换代。 • ⑤分时控制：可同时控制多系统、多通道。
• ④军事装备：现代的许多军事装备，都大量采用 伺服运动控制技术，如火炮的自动瞄准控制、雷 达的跟踪控制和导弹的自动跟踪控制等。
• ⑤其他行业：在轻工行业，采用多轴伺服控制 （最多可达几十个运动轴）的印刷机械、纺织机 械、包装机械以及木工机械等；在建材行业，用 于石材加工的数控水刀切割机；用于玻璃加工的 数控玻璃雕花机；用于席梦思加工的数控行缝机 和用于服装加工的数控绣花机等。
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数控技术的应用领域
• ①制造行业：机械制造行业是最早应用数控技术的行业， 它担负着为国民经济各行业提供先进装备的重任。如图11、1-2、1-3所示为常用的几种数控机床。现代化生产中需 要的重要设备都是数控设备，如高性能三轴和五轴高速立 式加工中心，五坐标加工中心，大型五坐标龙门铣等；汽 车行业发动机、变速箱、曲轴柔性加工生产线上用的数控 机床和高速加工中心，以及焊接、装配、喷漆机器人、板 件激光焊接机和激光切割机等；航空、船舶、发电行业加 工螺旋桨、发动机、发电机和水轮机叶片零件用的高速五 坐标加工中心、重型车铣复合加工中心等。
后将加工程序输入数控装置，按照程序的要
求，经过数控系统信息处理、分配，使各坐
标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件 的相对运动，完成零件的加工。
图1-7 数控加工过程
1.2 数控机床的特点及分类 1.2.1 数控机床的特点
•⑴数控机床有广泛的适应性和较大的灵活 性。数控机床具有多轴联动功能，可按零 件的加工要求变换加工程序，可解决单件、 小批量生产的自动化问题。数控机床能完 成很多普通机床难以胜任的零件加工工作， 如叶轮等复杂的曲面加工。
• ⑸机床本体。机床本体是数控机床的主体，它包括机床 的主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件，
1.2.2 数控机床工作过程
• 数控机床加工工件的过程如图1-6所示。
图1-6 数控机床加工工件的过程
数控机床的工作过程如图1-7所示，首先 要将被加工零件图纸上的几何信息和工艺信
息用规定的代码和格式编写成加工程序，然
《数控技术》
第1章 数控技术概述
第1章 数控技术概述
•1.1 数控技术 •1.2 数控机床的组成及工作原理 •1.3 数控机床的特点及分类 •1.4 数控机床的发展
1.1 数控技术
• 数控技术：即数字控制技术，简 称数控（NC）。是指用数字、字符或 者其他符号组成的数字指令来实现对 一台或多台机械设备动作进行编程控 制的技术。它所控制的通常是位置、 角度、速度等机械量和与机械能量流 向有关的开关量。
图1-1 数控车床
图1-2 数控铣床
图1-3 立式加工中心
• ②信息行业：在信息产业中，从计算机到网络、 移动通信、遥测、遥控等设备，都需要采用基 于超精技术、纳米技术的制造装备，如芯片制 造的引线键合机、晶片键合机和光刻机等，这 些装备的控制都需要采用数控技术。
• ③医疗设备行业：在医疗行业中，许多现代化 的医疗诊断、治疗设备都采用了数控技术，如 CT诊断仪、全身刀治疗机以及基于视觉引导的 微创手术机器人等。
1.2 数控机床的组成及工作原理
•1.2.1 数控机床的组成
• 数控机床即是用数控技术实施加工控制的机 床，是机电一体化的典型产品，是集机床、计算 机、电动机及拖动、运动控制、检测等技术为一 体的自动化设备。数控机床一般由输入输出装置、 数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体 等组成，如图1-4所示。数控机床的结构框图如图 1-5所示。
• ⑶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，是接受数控装置的指令驱动机床执行机构运动 的驱动部件。它包括主轴驱动单元（主要是速度控制）、 进给驱动单元（主要有速度控制和位置控制）、主轴电 动机和进给电动机等。
• ⑷反馈装置。反馈装置是闭环（半闭环）数控机床的检 测环节，该装置可以包括在伺服系统中，它由检测元件 和相应的电路组成，其作用是检测数控机床坐标轴的实 际移动速度和位移，并将信息反馈到数控装置或伺服驱 动中，构成闭环控制系统。
• ⑶自动化程度高，生产率高。数控机床本身的 精度高、刚性大，可以采用较大的切削用量，
停机检测次数少，加工准备时间短，有效地节
•⑵数控机床的加工精度高，产品质量稳定。 数控机床按照预先编制的程序自动加工， 加工过程不需要人工干预，加工零件的重 复精度高，零件的一致性好。对于同一批 零件，由于使用同一机床和刀具及同一加 工程序，刀具的运动轨迹完全相同，并且 数控机床是根据数控程序实现计算机控制 自动进行加工，可以避免人为的误差，这 就保证了零件加工的一致性好，且质量稳 定可靠。