数控加工技术
数控加工技术介绍
数控加工技术介绍一、数控加工技术是啥？数控加工技术简单来说，就是用数字信息来控制机床进行加工啦。
就好像是给机床装上了一个超级聪明的大脑。
以前的机床加工啊，全靠师傅的手艺，师傅要在那盯着，手动操作各种手柄啊、按钮啊，可费劲了。
现在有了数控加工技术，只要把加工的要求变成数字代码输入到机床里，机床就像个听话的小机器人一样，按照程序自己动起来，加工出想要的零件。
这就好比你告诉厨师要做什么菜，把菜谱详细地写出来，厨师就按照菜谱做，机床也是这样按照数字菜谱（程序）来加工零件的。
二、数控加工技术的厉害之处它的精度那叫一个高啊！你想啊，人工操作的时候，人的手再稳也难免会有一点点偏差，但是数控加工就不一样了。
它可以精确到头发丝那么细的误差范围呢。
比如说加工一个小小的精密零件，像手表里的小齿轮之类的，数控加工就能做得特别完美。
而且它的效率也很高，只要程序设置好了，机床就可以不停地工作。
不像以前，师傅工作累了还得休息会儿，机床可是不会累的哦。
这就像是一个不知疲倦的小工匠，在那不停地打造东西。
三、数控加工技术里的机床数控加工用到的机床也很有趣呢。
有数控车床、数控铣床、加工中心等等。
数控车床就像是一个擅长转圈加工的小能手，主要用来加工那些圆形的零件，就像车削出一根漂亮的圆柱。
数控铣床呢，就像一个雕刻大师，它可以在零件表面雕出各种各样的形状。
而加工中心就更厉害了，它就像是一个全能选手，不仅能车削、铣削，还能钻孔、攻丝等多种加工操作。
这些机床就像一个个有着特殊技能的小伙伴，组合在一起就能做出超级复杂的零件。
四、数控加工技术的编程编程可是数控加工技术的灵魂所在。
这就像是给机床写一封秘密信件，告诉它要怎么干活。
编程的语言有好多种，不过不管哪种语言，都是为了准确地告诉机床刀具该怎么移动，移动多远，转多快之类的。
对于初学者来说，编程可能有点像在解一个神秘的谜题，但只要掌握了其中的规律，就会发现很有趣。
就像你刚开始玩一个新游戏，有点摸不着头脑，玩熟了就觉得特别好玩。
数控加工专业介绍
数控加工专业介绍
数控加工专业介绍
数控加工技术是一门涉及计算机应用、机械制造技术、机械电子技术等多个学科的新兴技术。
它是一种将计算机技术与机械技术、机械电子技术相结合的新兴技术，它克服了传统机械加工技术中机械精度低、加工时间长、材料耗费大的缺点，实现了快速、精确、高效的加工。
数控加工技术是一门集科学研究、设计、制造、操作、维护于一体的技术。
它根据计算机语言输入的加工程序，利用机床自动完成产品的设计、制造和加工，实现统一规划、精确控制的加工技术。
它已经成为现代机械加工技术的主要手段之一，在机械加工行业得到广泛应用。
数控加工技术主要包括数控设备组成、数控系统构造、数控程序开发及编写、工艺编制、模拟、刀具等加工前准备等内容。
要达到高效率、高精度、低耗能的要求，需要对数控设备、数控系统进行充分的认识，熟悉数控程序的编写原理，熟练掌握工艺编制、模拟及刀具的加工前准备等知识。
数控加工技术主要用于制造机械零部件、机械组合件、机械装配件及微型零件等产品的加工，可以满足微米级的加工精度要求，并具有加工特殊形状与复杂形状件的优势，具有自动化、高效、精度高等特点。
数控加工技术已经在航空航天、汽车、机械制造、模具制造、测
量技术、农业机械、医疗器械、电子机械等行业得到广泛应用，发挥着重要的作用，在科技发展中发挥着重要的作用。
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电源
步进 点动
单段
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30 40 50 20 10
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开 自动
回零 0
160
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驱动器
160 XY Z A
电源
报警
方式选择进给修调源自主轴修调机床 NC 超程 主轴
超程解除
Y
10 100
循环驱动 进给保持 冷却液开关 刀松/刀紧 X
Z1
1000
急停
解决高产优质的问题，也可采用专用机床、
组合机床、专用自动化机床以及专用自动生 产线和自动化车间进行生产。但是应用这些 专用生产设备，生产周期长，产品改型不易， 因而使新产品的开发周期增长，生产设备使 用的柔性很差。
精密复杂，加工批量小，改型频繁，
显然不能在专用机床或组合机床上加工。 而借助靠模和仿形机床，或者借助划线和 样板用手工操作的方法来加工，加工精度 和生产效率受到很大的限制。特别对空间 的复杂曲线曲面，在普通机床上根本无法 实现。
FMC构成分两大类：
1、加工中心配上自动托盘系统（APC）；
2、数控机床配机器人。
FMC既是柔性制造系统FMS （Flexible Manufacturing System） 的基础，又可以作为独立的自动化加工 设备使用，因此其发展速度较快。
柔性制造系统FMS（Flexible Manufacturing System）。
（2）半闭环控制数控机床
第一章 数控加工技术基础
（3）闭环控制数控机床
此外，按所用数控系统的档次通常把数控机床分为低档、 中档、高档三类数控机床。中档、高档数控机床一般称为全 功能数控或标准型数控。
数控加工技术
（3）已加工表面。工件上经刀具 切去多余金属层后而形成的新表面。
第1章 绪论
1.2 数控加工技术的发展趋势
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5.网络化 具有联网功能正逐渐成为现代数控设备的特征之一，如数控机床的远 程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作、远程培训等 都是以网络功能为基础的。
6.集成化 集成化一方面表现为数控机床向柔性自动化发展，即其控制从点（数 控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（柔性制造单元FMC、柔性 制造系统FMS、柔性生产线FTL、柔性制造生产线FML）向面（工段车间 独立制造、工厂自动化FA）、体（计算机集成制造系统CIMS、分布式网 络集成制造系统）的方向发展，另一方面表现为向注重应用性和经济性方 向发展。
第2章 数控加工基本知识
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2.1
金属切削运动及其形成的 表面
2.4
数控加工基本知识加工过程中的 主要现象及基本规律
2.2 刀具切削部分的几何参数 2.5 工件的安装、定位与夹紧
2.3 刀具的材料
第2章 数控加工基本知识
2.1 金属切削运动及其形成的表面
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金属切削过程是指工件上多
余的金属被刀具切除的过程和已 加工表面形成的过程。在这个过 程中始终存在着刀具与工件（金 属材料）之间切削和抗切削的矛 盾，并产生一系列重要现象，如 切屑的形成、切削力、切削热与 切削温度及积屑瘤等。
数控加工技术
数控加工技术
第1章 绪论 第2章 数控加工基本知识 第3章 数控加工方法 第4章 数控机床夹具
第5章 数控加工工艺 第6章典型零件加工工艺的制订 第7章 机械加工质量
数控加工技术(第4版)第一章
1. 1 数控加工的基本概念
• 1949 年, 帕森斯公司在麻省理工学院 ( MIT) 伺服机构试验室的协助 下开始从事数控机床的研制工作, 经过三年时间的研究, 于 1952 年试 制成功世界第一台数控机床试验性样机。 这是一台采用脉冲乘法器 原理的直线插补三坐标连续控制铣床, 即数控机床的第一代。 1955 年, 美在美国进入迅速发展阶段, 市场上出现了商品化数控机床。 1958 年, 美国克耐·杜列克公司 ( Keaney Trecker) 在世界上首先研 制成功带自动换刀装置的数控机床, 称为 “ 加工中心” ( Machining Center, MC)。
• 数控技术 ( Numerical Control Technology) 是指采用数字控制的方 法对某一个工作过程实现自动控制的技术。 在机械加工过程中使用 数控机床时, 可将其运行过程数字化, 这些数字信息包含了机床刀具的 运动轨迹、 运行速度及其他工艺参数等, 而这些数据可以根据要求很 方便地实现编辑修改, 满足了柔性化的要求。 它所控制的通常是位移、 角度、 速度等机械量或与机械能量流向有关的开关量。 数控的产生 依赖于数据载体及二进制形式数据运算的出现, 数控技术的发展与计 算机技术的发展是紧密相连的。
• 数控系统 ( Numerical Control System) 是实现数控技术相关功能 的软、 硬件模块的有机集成系统。 相对于模拟控制而言, 数字控制 系统中的控制信息是数字量, 模拟控制系统中的控制信息是模拟量, 数 字控制系统是数控技术的载体。
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1. 1 数控加工的基本概念
• 数控技术的发展过程见表 1 - 1。
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1. 1 数控加工的基本概念
数控加工技术
数控加工技术1. 简介数控加工技术（Computer Numerical Control，简称CNC）是一种利用计算机控制机床进行加工的技术。
相比传统的手工操作和编程加工，数控加工技术具有精度高、生产效率高、重复性好等优点，广泛应用于机械加工、汽车制造、航空航天等领域。
2. 数控加工原理数控加工技术的核心是计算机数值控制系统。
它由计算机、数控系统、输入设备、输出设备和机床组成。
计算机负责接收和处理数控程序，并将指令发送给数控系统。
数控系统根据程序指令，控制机床进行加工操作。
输入设备可通过键盘、鼠标等方式输入加工参数。
输出设备可以显示加工过程和结果。
3. 数控加工的优势3.1 精度高数控加工技术可以实现高精度的加工。
由于加工过程由计算机控制，可以减少人为误差。
同时，数控加工还可以利用数学建模和仿真技术，在加工前进行精确的模拟和优化，提高加工精度。
3.2 生产效率高相比传统的手工操作，数控加工技术可以大大提高生产效率。
数控机床具有快速定位和自动换刀等功能，可以实现自动化连续加工，减少了运输和装卸时间，提高了生产效率。
3.3 重复性好数控加工技术可以实现精确的重复加工。
通过编写数控程序，加工参数可以被准确记录和重复使用。
这样不仅减少了人工调整误差的可能性，还可以实现批量生产，提高了加工的一致性和稳定性。
4. 数控加工的应用数控加工技术在许多领域都有广泛的应用。
4.1 机械加工在机械加工领域，数控加工技术可以应用于钻孔、铣削、车削、切割等操作。
它可以实现复杂形状的加工，提高加工精度和效率。
4.2 汽车制造汽车制造领域需要大量的零部件加工。
数控加工技术可以在一台机床上完成多种加工工序，减少了设备和操作人员的投入，提高了生产效率和质量。
4.3 航空航天航空航天领域对零部件的精度要求极高。
数控加工技术可以实现复杂的五轴加工，同时提高了加工精度和生产效率。
5. 数控加工的发展趋势随着科技的不断进步，数控加工技术也在不断发展。
数控加工技术基础知识
高精度、高效率、高柔性、自动 化程度高、适应性强。
数控加工技术的发展历程
起源
20世纪40年代，数控技术的概 念开始出现。
初步发展
20世纪50年代，第一台数控机 床诞生。
成熟阶段
20世纪80年代，随着计算机技 术的发展，数控加工技术逐渐 成熟。
发展趋势
智能化、网络化、复合化、环 保化。
数控加工技术的应用领域
数控加工刀具与材料
刀具材料
刀具磨损与寿命
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、 陶瓷和金刚石等，不同材料具有不同 的硬度、耐磨性和耐热性等特点。
刀具磨损与切削参数、切削材料、刀 具材料等因素有关，合理选择切削参 数和刀具材料可以延长刀具寿命。
刀具种类
数控加工中常用的刀具有铣刀、钻头、 铰刀、丝锥等，根据不同的加工需求 选择合适的刀具。
对零件图样进行工艺性分析，明确加 工要求、定位基准、加工余量等信息。
工艺方案制定
根据零件特点和加工要求，制定合理 的加工工艺方案，包括加工方法、工 序安排、装夹方式等。
数控加工工序设计
对每个工序进行详细设计，包括刀具 选择、切削参数确定、冷却方式等。
数控编程
根据工序设计结果，进行数控编程， 生成加工程序。
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数控加工切削参数的选择
主轴转速
根据切削材料和刀具材料的不同， 选择合适的主轴转速，以保证切 削效率和加工质量。
进给速度
进给速度应根据切削深度和切削材 料来确定，合理的进给速度可以提 高加工效率和表面质量。
切削深度与宽度
切削深度与宽度应根据加工需求和 刀具承受能力进行选择，过大或过 小的切削参数都可能影响加工质量 和效率。
辅助装置提供必要的加工条件和保障 操作安全。
数控加工技术
数控加工技术数控加工技术是一种现代化的制造技术，它通过计算机控制数控机床进行加工，具有高精度、高效率、高灵活性等特点。
近年来，随着数字化、智能化的快速发展，数控加工技术在各个领域得到了广泛应用，对推动工业制造的发展起到了重要作用。
数控加工技术的核心是数控机床，它是通过计算机控制的运动系统来完成加工操作。
相比传统的机床，数控机床具有更高的精度和更大的加工范围。
在数控机床中，通过输入加工程序和工艺参数，计算机就能够准确地控制机床的移动、定位和加工力度，实现复杂零件的精密加工。
数控加工技术的应用范围非常广泛。
在航空航天、汽车、电子、机械制造等行业中，数控加工技术已经成为不可或缺的工具。
例如，在航空航天领域，数控加工技术被广泛应用于制造发动机零部件、航空铝合金和航天器结构等关键部件。
数控加工技术能够准确地加工复杂形状的零件，提高零件的质量和精度，确保航空器的安全性和可靠性。
在汽车制造领域，数控加工技术能够快速、高效地加工各种汽车零部件。
例如，汽车发动机缸体、曲轴、燃油喷嘴等关键部件的加工，都离不开数控加工技术。
数控加工技术的应用使得汽车制造工艺更加先进，产品质量更加稳定，同时也提高了工作效率和产能。
电子行业也是数控加工技术的重要应用领域。
电子产品的外壳、散热器、电路板等零部件的加工，需要高精度的加工设备和精密的加工工艺。
数控加工技术能够满足这些要求，保证电子产品的稳定性和可靠性。
在机械制造领域，数控加工技术的应用也非常广泛。
机械零件的加工通常需要高精度和复杂的形状，传统的机床往往无法满足这些要求。
而数控加工技术通过计算机的精确控制，可以实现高精度、高效率的加工，提高机械制造的精度和质量。
除了以上这些传统领域外，数控加工技术还在新兴领域中起着重要作用。
例如，3D打印技术中的数控加工技术，能够实现复杂零件的快速打印和制造。
在医疗行业中，数控加工技术也被用于制作高精度的医疗器械和人体模型，为手术和治疗提供更好的辅助。
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❖ 机床原点（又称机床零点）是数控机床上的固定点， 由机床厂家设定，如图2-5和图2-6所示的M点；机 床参考点是指刀架回转中心（数控车床）或主轴底 部端面中心（数控铣床）距离机床原点X、Y、Z轴 的正向极限位置处，该极限位置通常在机床出厂前 由厂家调试好并将参数输入数控系统，如图2-5和图 2-6中的R点。在数控机床实际使用过程中，通常将 以点R为坐标原点建立的坐标系称为机床坐标系。
❖ 采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检 验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机 可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及 时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得 正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制 人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十 倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许 多复杂零件的编程难题。
❖ 项目设计
❖ 本项目分为三个任务：数控机床坐标系、数 控机床和刀具轨迹的控制、程序编制的格式 和代码。这三个任务由理论到实践，循序渐 进，涵盖了零件在数控加工过程中所应掌握 的编程知识和技能。
任务一 数控机床坐标系
❖ 知识目标 ❖ 掌握标准坐标系的定义及其方向的规定；掌握机床
坐标系、机床原点及机床参考点的含义；掌握工件 坐标系的定义及工件原点的选取原则；掌握加工坐 标系及加工原点的含义。 ❖ 技能目标 ❖ 熟悉标准坐标系的正方向；掌握机床原点及参考点 的位置；能熟练确定适合编程的工件原点。
❖ 手工编程的特点：耗费时间较长，容易出现错误， 无法胜任复杂形状零件的编程。据国外资料统计， 当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机 床上运行加工的实际时间之比，平均约为30：1， 而数控机床不能开动的原因中有20%~30%是由于 加工程序编制困难，编程时间较长。
❖ 自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和 制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机 辅助完成。
❖ 方便工件装夹、测量和检验。
❖ 尽可能选在尺寸精度、表面质量要求比较高的工件表面上， 这样可以提高加工精度和一致性。
❖ 零件有对称几何形状时，工件原点选在对称中心或对称轴上。
图2-7 数控车床工件原点的选择
图2-8 数控铣床工件原点的选择
❖ 4．加工原点与加工坐标系
❖ 加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的 坐标系。
❖ 加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后， 相应的编程原点在机床坐标系中的位置。在加工过 程中，数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工 原点位置和程序要求进行加工的。编程人员在编制 程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、 建立编程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件 毛坯装夹的实际位置。
❖ 图2-5 数控车床的机床原点和机床参考点位置
❖ 图2-6 数控铣床的机床原点机床参考点位置
❖ 3．工件原点（编程原点）与工件坐标系
❖ 工件坐标系是编程人员在编程时采用的坐标系。工件坐标系 原点，又称工件原点或编程原点，它在零件上的位置是由编 程人员自行设定的。
❖ 工件原点选择原则：
❖ 选在工件图样的尺寸基准上，这样可以减少编程坐标值的计 算工作量。
❖ 1．数控程序编制的内容及步骤
❖ （1）分析零件图样和制定工艺方案 ❖ （2）数学处理 ❖ （3）编写程序 ❖ （4）程序检验
❖ 2．数控程序编制的方法
❖ 数控加工程序的编制方法主要有两种： ❖ 手工编制程序 ❖ 自动编制程序
❖ 一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序 不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。
❖ 任务分析
❖ 通过这一部分的学习，能够掌握标准坐标系、 机床坐标系、工件坐标系的概念，熟悉每种 机床的原点和参考点，对于每一个具体的零 件能找到合适的工件原点，具备实际动手设 置机床加工坐标系的能力。掌握清楚数控机 床坐标系，是编制程序以及后续加工操作的 理论基础。
❖ 任务实施
❖ 在数控编程时，为了描述机床的运动，简化 程序编制的方法及保证纪录数据的互换性， 数控机床的坐标系和运动方向均已标准化。 目前国际标准化组织（ISO）已经统一了标 准坐标系，我国机械工业部也颁布了JB/T 3051-1999《数字控制机床坐标和运动方向 的命名》的标准，对数控机床的坐标和运动 方向作了明文规定。
❖ （5）坐标轴方向的确定
❖ 运动方向的规定：增大刀具与工件距离的方 向即为各坐标轴的正方向。
❖ 在某些数控机床上是工件固定、刀具运动， 如数控车床；而在某些数控机床是刀具固定、 工件运动，如数控铣床。依据标准规定，始 终假设工件静止、刀具运动，以此为基础， 数控机床的坐标轴及其方向确定如。
❖ 2．机床原点、机床参考点与机床坐标系
❖ 图2-9 数控铣削的加工原点
❖ 小结
❖ 本任务详细说明了数控加工经常用到的四个坐标系，即标 准坐标系、机床坐标系、工件坐标系及加工坐标系，并说 明了机床原点和参考点的定义，同时给出了工件原点定义 及选取原则。
❖ （1）标准坐标系为右手笛卡尔坐标系。
❖ 1．标准坐标系
❖ （1）标准坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡 尔直角坐标系决定。
❖ （2）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大 拇指代表X轴，食指代表Y轴，中指代表Z轴。
❖ （3）大拇指的指向为X轴的正方向，食指的指向为Y轴的正 方向，中指的指向为Z轴的正方向。
❖ （4）围绕X、Y、Z轴旋转的旋转坐标轴分别用A、B、C表 示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z轴中任意 轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的 正向，如图2-3所示。