数控加工在机械制造中的地位和作用.doc

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1、绪论一、数控加工在机械制造中的地位和作用随着科学技术和社会生产的不断发展，机械制造技术发生了深刻的变化，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品的生产设备提出了高性能、高精度和高自动化的要求。在机械产品中，单件和小批量产品占到70﹪～80﹪。由于这类产品的生产批量小、品种多，一般都采用通用机床加工，其自动化程度不高，难于提高生产效率和保证产品质量。要实现这类产品生产的自动化成为了机械制造业中长期未能解决的难题。为解决大批大量生产的产品的高产优质问题，一般采用专用机床、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

2、间进行生产。但其生产周期长，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。现代机械产品的一些关键零部件，往往都精密复杂，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。为了解决单件、小批量生产，特别是复杂型面零件的自动化加工，数控加工应运而生。自1952年美国PARSONS公司与麻省理工学院（MIT）合作研制了第一台三坐标立式数控铣床以来，机械制造行业发生了技术革命，使机械

3、制造业的发展进入了一个新的阶段。以后成功研制了数控转塔式冲床、数控转塔钻床、加工中心MC等。随着CNC技术、信息技术、网络技术以及系统工程学的发展，在20世纪60年代以后先后出现了直接数字控制系统DNC、柔性制造系统FMS、柔性制造单元FMC、计算机集成制造系统CIMS等。数控加工是机械制造中的先进加工技术。它的广泛使用给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结构带来了深刻的变化，是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，为机械制造行业和国民经济产生了巨大的效益。二、数控加工概述（一）数控设备的工作原理与组成1．数控设备的工作原理操作者根据数控工作

4、要求编制数控程序，并将数控程序记录在程序介质（如穿孔纸带、磁带、磁盘等）上。数控程序经数控设备的输入输出接口输入到数控设备中，控制系统按数控程序控制该设备执行机构的各种动作或运动轨迹，达到规定的工作结果。图0-1是数控设备的一般工作原理图。工作要求数控程序数控设备工作结果图0-1数控设备的工作原理2．数控设备的组成与功能数控设备的基本结构框图如图0-2所示。主要由输入输出装置、计算机数控装置、伺服系统和受控设备等四部分组成。1．输入输出装置输入输出装置主要用于零件数控程序的编译、存贮、打印和显示等。简单的输入输出装置只包括键盘和发光二极管显示器。一般

5、的输入输出装置除了人机对话编程键盘和CRT外，还包括纸带、磁带或磁盘输入机、穿孔机等。高级的输入输出装置还包括自动编程机或CAD/CAM系统。-4-2．计算机数控装置计算机数控装置伺服系统受控设备输入输出装置图0-2数控设备基本结构框图计算机数控装置是数控设备的核心。它根据输入的程序和数据，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令。3．伺服系统伺服系统由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，并与设备的执行部件和机械传动部件组成数控设备的进给系统。它根据数控装置发来的速度和位移指令，控制执行部件的进给速度、方向和位移。4

6、．受控设备受控设备是被控制的对象，是数控设备的主体，一般都需要对它进行位移、角度和各种开关量的控制。在闭环控制的受控设备上一般都装有位置检测装置，以便将位置和各种状态信号反馈给计算机数控装置。（二）数控设备的分类数控设备的种类很多，各行业都有自己的数控设备和分类方法。在机床行业，数控机床通常从以下不同角度进行分类。1．按工艺用途分类按其工艺用途可以划分为以下四大类：（1）金属切削类指采用车、铣、镗、钻、铰、磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它又可分为两类：①普通数控机床普通数控机床一般指在加工工艺过程中的一个工序上实现数字控制的自动化机床，有数控车、铣

7、、钻、镗及磨床等。普通数控机床在自动化程度上还不够完善，刀具的更换与零件的装夹仍需人工来完成。②数控加工中心数控加工中心MC是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。在加工中心上，可使零件一次装夹后，实现多道工序的集中连续加工。加工中心的类型很多，一般分为立式加工中心、卧式加工中心和车削加工中心等。加工中心由于减少了多次安装造成的定位误差，所以提高了零件各加工面的位置精度，近年来发展迅速。（2）金属成形类指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床，常用的有数控弯管机、数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机、数控旋压机等。（3）特种加工类主要有数控电火花线切割机、

8、数控电火花成形机、数控激光与火焰切割机等。（4）测量、绘图类主要有数控绘图机、数控坐标测量机、数控对刀仪等。