《机械制造工艺》课件-第4次课 数控加工概述

3-1数控加工概述；3-2数控加工特点专业课程/项目化课程机械制造工艺机械制造技术基础主讲教师：万苏文联系邮箱：99099106@专业课程/项目化课程01第1章数控加工概述1.1数控技术与数控机床的基本概念

1.1.1数控技术的基本概念

数控技术，简称数控（numericalcontrol,NC），是利用数字化信息对机械运动及其加工过程进行自动控制的技术。用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体称为数控系统，数控系统的核心是数控装置。由于现代数控系统一般都采用了计算机进行控制，因此数控技术也称为计算机数控（computernumericalcontrol,CNC）技术，它是采用计算机实现数字程序控制的技术。1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台三轴联动数控铣床。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛发展，加工精度和生产效率不断提高。数控机床的发展至今已经历了两个阶段和6个时代。美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台三轴联动数控铣床1.1数控技术与数控机床的基本概念1)数控阶段(1952年—1970年)早期人们用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，这就是硬件连接数控，简称数控(NumericalControl，NC)。随着电子元器件的发展，这个阶段经历了3代，即1952年起的第一代——电子管数控机床、1959年起的第二代——晶体管数控机床、1965年起的第三代——中小规模集成电路数控机床。2)计算机数控阶段(1970年至今)1970年，通用小型计算机已出现并投入成批生产，人们将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入计算机数控阶段。这个阶段也经历了3代，即1970年起的第四代—采用大规模集成电路的小型计算机数控机床、1974年的第五代——微型计算机数控系统、1990年起的第六代——基于工控PC机的通用CNC系统。1.1数控技术与数控机床的基本概念3)国际上数控技术最新技术水平从全球来看，德、美、日等国掌握了数控系统的领先技术。而在数控技术研究应用领域主要有两大阵营:一个是以法拉克(FANUC)、西门子(SIEMENS)为代表的专业数控系统厂商；另一个是以山崎马扎克(MAZAK)、德玛吉(DMG)为代表，自主开发数控系统的大型机床制造商。4)国内数控看华中，还有一段长路要走2021年8月份国资委召开会议，会议指出，要大力开展科技创新，并把工业母机位列首位，可见国家对工业母机的重视程度不言而喻。其中工业母机里最为关键的就是高端数控，因此我们今天就一起来了解高端数控系统的龙头企业--华中数控。陈吉红说：“对于数控系统这样的战略性高技术，靠花钱引进是不能解决根本问题，而盲目效仿国外也只能受制于人。唯一的出路就是走自主创新之路，用中国人自己的核心技术振兴中国的数控产业。”

“国家要有自己的数控大脑，这是我们的使命。”科技盛典华中科大数控系统研究中心主任陈吉红1.1数控技术与数控机床的基本概念

1.1.2数控机床的基本概念数控机床是指采用了数控技术进行控制的机床，数控机床是一个装有程序控制的机床，该系统能够处理加工程序，控制机床自动完成各种加工运动和辅助运动。数控机床是数字控制机床（numericalcontrolmachinetool）的简称，也称NC机床和CNC机床。数控机床综合应用了计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量、新型机械结构等多方面的技术成果。数控机床的水平代表了当今数控技术的性能、水平和发展方向。随着机床数控技术的发展，数控机床在机械制造业中的地位越来越重要。1.1数控技术与数控机床的基本概念1.1.3数控机床加工零件的基本工作过程如图1.1所示，数控机床与普通机床最大的区别在于：普通机床是通过人工手动操纵机床手柄，为进给机构提供所需进给动力；数控机床则是由数控加工程序控制机床进给运动，即把数控加工程序送人数控机床的“指挥中心”——数控系统，再通过一个使数控机床执行运动的“操作中心”——伺服系统，从而带动进给机构使机床按数控加工程序的顺序自动加工。1.2数控机床的基本组成和工作原理数控机床的组成：输入装置、数控装置、伺服系统、测量装置和机床本体组成。13机床床体主轴箱数控系统

主轴

刀塔尾座Z轴X轴防护罩手轮1.2数控机床的基本组成和工作原理01数控加工特点1.5.1数控机床的加工特点数控机床与普通机床相比，具有以下特点。（1）适应性强，高柔性。适应性即所谓的柔性（flexible），是指数控机床随生产对象变化而变化的适应能力。这为复杂结构零件的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的方便。适应性强是数控机床最突出的优点，也是数控机床得以迅速发展的主要原因。（2）加工精度高、加工质量稳定数控机床本身的精度比普通机床高，一般数控机床的定位精度为±0.01mm，重复定位精度为±0.005mm，在加工过程中操作人员不参与操作，因此工件的加工精度全部由数控机床保证，消除了操作者的人为误差；又因为数控加工采用工序集中，减少了工件多次装夹对加工精度的影响。所以工件的精度高，尺寸一致性好，质量稳定。1.5数控加工特点及应用范围（3）生产率高数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间。数控机床主轴转速和进给量的调节范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，从而有效地节省了加工时间。数控机床移动部件在定位中均采用了加速和减速措施，并可选用很高的空行程运动速度，缩短了定位和非切削时间。对于复杂的零件可以采用计算机自动编程，而零件又往往安装在简单的定位夹紧装置中，从而加速了生产准备过程。尤其在使用加工中心时，工件只需一次装夹就能完成多道工序的连续加工，减少了半成品的周转时间，生产率的提高更为明显。此外，数控机床能进行重复性操作，尺寸一致性好，减少了次品率和检验时间。（4）可以加工具有复杂型面的工件在数控机床上加工零件，零件的形状主要取决于加工程序。因此只要能编写出程序，无论工件多么复杂都能加工。五轴联动的数控机床就能加工螺旋桨类复杂空间曲面。1.5数控加工特点及应用范围（5）良好的经济效益数控机床虽然设备昂贵，加工时分摊到每个零件的设备折旧费较高。但是在单件、小批量生产的情况下，由于使用数控机床可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用。数控机床加工零件一般不需制作专用夹具，节省了工艺装备费用。因此数控机床可获得良好的经济效益。（6）有利于生产管理现代化使用数控机床加工零件，可预先精确估算出零件的加工时间以及所使用的刀具、夹具，可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。1.5数控加工特点及应用范围1.5.2数控机床应用范围从数控机床加工的特点可以看出，数控机床加工的主要对象有以下几个。(1)多品种、