数控技术与数控机床的基本概念

数控技术主要概念一、数控技术概述数控技术（Numerical Control, NC）是把数字控制系统应用于机床、仪器仪表等设备上的一种现代制造技术。

它是以数字信号形式控制机床等设备运动的一种自动化系统，利用计算机数控程序进行控制，实现自动化计算、运算和控制过程。

数控技术可以提高加工精度、降低零件自重和耗时、增强设备的灵活性和可靠性，从而提高生产效率和降低成本。

二、数控技术的基本要素1.数控机床数控机床是数控技术的核心。

它是将数控系统应用于机床制造中的一种特殊机床。

数控机床首先需具备常规机床的功能，如切削、钻孔、铣削、车削等，而且能够接受由计算机输出的数字控制指令，实现运动轨迹的精确控制。

数控机床的主要优点在于控制精度高、加工速度快、可编程性强、重复性好、操作简便等，广泛应用于各个生产领域。

2.数控系统数控系统是一套完整的自动化控制系统，由数控设备、计算机、输入设备、输出设备和控制器等组成。

数控系统可以通过计算机编程来实现机床的自动化控制，确保其运行精度和稳定性。

数控系统的常见类型有独立式数控系统、组合式数控系统、网络式数控系统等。

3.数控程序数控程序是指用程序语言对机床的加工流程、加工轨迹等进行编程的过程。

其目的是将产品的图形设计从计算机转化为数学模型，计算出机床的加工轨迹，使机床按照程序指令进行加工。

数控程序具有高度的可编程性，改变程序代码可以随时改变机床加工的形态。

4.数学模型数学模型是数控程序的基础，是将产品数字化后所得到的图形G代码进行转换所形成的三维模型。

数学模型中包含了产品的各种参数、材质和形态，是数控机床进行加工时所需的基础数据。

数学模型的建立可以通过CAD软件进行，也可以使用扫描仪将实物扫描为数字信号后进行建模。

三、数控技术的优点1.提高生产效率数控技术实现了机床的自动化、智能化，可以通过计算机编程精确控制工件的加工流程，提高加工效率和质量。

2.提高加工精度采用数控技术可以实现对机床各轴运动的精确控制，从而保证了加工精度、稳定性和一致性。

数控技术的发展一、数控技术的基本概念自从上20世纪中叶数控技术创立以来，它给机械制造业带来了革命性的变化，数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段；是国家的战略技术，基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重要基础性产业。

机床数控技术：“用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法”。

数控机床是采用了数控技术的机床。

数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用代码，或其它符号编码指令规定的程序。

二、数控技术的产生1.世界上第一台数控机床世界上第一台数控机床于1952年诞生，美国麻省理工学院为一台立式铣床装上了一套采用电子管元件的数控装置，成功地实现了同时控制三轴的运动，而这台机床则被认为是世界上第一台数控机床。

2.数控技术发展的几个重要阶段第一代数控（1952-1959年）：采用电子管构成的硬件数控系统；第二代数控（1959-1965年）：采用晶体管电路为主的硬件数控系统；第三代数控（1965年开始）：采用小、中规模集成电路的硬件数控系统；第四代数控（1970年开始）：采用大规模集成电路的小型通用电子计算机数控系统；第五代数控（1974年开始）：用微型计算机控制的系统；第六代数控（1990年开始）：采用工控PC机的通用CNC系统。

三、数控技术的发展趋势数控技术不仅给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。

尽管十多年前就出现了高精度、高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。

从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：1.机床的高速化、精密化、智能化、微型化发展随着汽车、航空航天等工业轻合金材料的广泛应用，高速加工已成为制造技术的重要发展趋势。

高速加工具有缩短加工时间、提高加工精度和表面质量等优点，在模具制造等领域的应用也日益广泛。

数控技术的概念及关键概念1. 概念定义数控技术（Numerical Control，简称NC）是一种基于数字化技术和计算机控制的自动化加工技术，通过预先编程的方式，将加工工艺参数转换为机床运动轨迹和操作指令，实现对工件进行精确、高效的加工。

2. 关键概念2.1 数控系统数控系统是数控技术的核心。

它由硬件和软件两部分组成。

硬件包括数控设备、伺服驱动系统、传感器等；软件包括编程系统、操作界面、运动控制算法等。

数控系统负责接收用户输入的加工要求和参数，并将其转化为机床运动轨迹和指令发送给执行部件。

2.2 数控编程数控编程是将加工要求和参数转化为机床能够识别和执行的指令序列的过程。

传统的数控编程使用G代码（国际通用标准）或M代码（机床厂商定义）进行描述。

随着计算机技术的发展，现代数控编程已经实现了CAD/CAM集成，可以通过图形界面进行可视化编程。

2.3 数控加工数控加工是指利用数控技术对工件进行切削、成形等加工操作的过程。

相比传统的手工操作或传统机械加工，数控加工具有高精度、高效率、重复性好等优点。

常见的数控加工包括铣削、钻孔、车削、镗削等。

2.4 数控机床数控机床是实现数控加工的关键设备。

它由运动系统和执行系统组成。

运动系统包括主轴、进给轴等，负责实现机床的运动；执行系统包括伺服驱动器、电机等，负责将指令转化为实际的运动。

2.5 自动化与智能化数控技术作为一种自动化加工技术，可以大大减少人力投入，提高生产效率和产品质量。

随着人工智能技术的发展，数控技术也逐渐向智能化方向发展，如自适应切削、自学习优化算法等。

3. 重要性及应用3.1 提高生产效率相比传统机械加工，数控技术具有高效率的优点。

数控机床可以实现多轴协同运动、高速切削等功能，大大提高了加工效率，缩短了加工周期。

3.2 提高产品质量数控技术能够实现高精度的加工，保证产品的尺寸精度和表面质量。

通过数控编程和仿真，可以在加工前模拟和优化加工过程，减少误差，并提前发现潜在问题。

第一章绪论考核知识点与考核要求一.机床数控技术的基本概念识记：数控机床的工作流程：1.数控加工程序的编制（根据零件的图样规定的零件的形状、尺寸、材料、技术要求确定零件的工艺过程、工艺参数、几何参数，然后根据规定的代码和程序格式编程）2.输入（把零件程序、控制参数、补偿数据输入到数控装置中去，工作方式：边加工变输入、一次性将整个零件程序输入）3.译码4.刀具补偿（作用：把零件轮廓轨迹换成刀具中心轨迹运动，加工所要求的零件轮廓。

包括：刀具半径补偿&刀具长度补偿）5.插补（作用：控制加工运动，使刀具相对于工件做出符合零件轮廓轨迹的相对运动，只有辅助功能完成后才允许插补）6.位置控制和机床加工（在每个采样周期内，将插补计算出的指令位置与实际反馈位置相比较，用其差值控制伺服电机，使运动部件带动工具相对于工件进行加工）理解：数字控制以及数控技术的概念。

1.数字控制：利用数字化的信息对机床的运动及加工过程进行控制的一种方法。

用数控技术实施加工控制的机床称为数控机床2.数控系统包括：数控装置、可编程控制器、主轴驱动、进给装置二、数控机床的组成和分类1.输入输出设备(实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印)2.数控装置<机床控制器>（接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制功能），机床控制器的作用：实现对机床辅助功能M、主轴功能S、刀具功能T的控制。

补偿包括：刀具半径补偿、刀具长度补偿、传动间隙补偿、螺距误差补偿3.伺服系统（接受数控装置的命令，驱动机床执行机构运动的驱动部件）4.测量反馈装置（检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置构成闭环控制系统）5.机床本体（用于完成各种切削加工的机械部分）a)点位控制数控机床b)直线控制数控机床简易数控车床、简易数控铣床，一般有2~3个可控制轴，但同时可控制的只有一轴。

c)轮廓控制数控机床功能、刀具补偿功能等，有数控车床、车削中心、加工中心d)开环控制数控机床（用于经济型中小型数控机床）e)闭环控制数控机床。

数控技术概念数控技术概念一、数控技术的定义数控技术是指利用计算机或专用的数控系统，通过对工件加工过程中各种参数进行数字化、编程和自动控制，实现加工过程的自动化和高效化。

二、数控技术的发展历史1. 20世纪50年代初，美国MIT研制出第一台数控铣床。

2. 20世纪60年代初，我国开始引进和研制数控技术。

3. 20世纪70年代，数控机床逐渐普及，并开始应用于航空、航天、国防等领域。

4. 20世纪80年代至90年代初期，随着计算机技术和数字信号处理技术的发展，数控技术得到了进一步提升和应用。

5. 当前，随着人工智能、大数据等新兴科技的发展，数控技术正在不断向智能化方向发展。

三、数控机床的分类1. 根据加工方式分类：包括铣床、车床、钻床等。

2. 根据运动方式分类：包括立式、卧式、龙门式等。

3. 根据控制系统分类：包括伺服控制、步进控制、直接数字控制等。

4. 根据加工精度分类：包括高精度数控机床和普通数控机床。

四、数控编程语言1. G代码：用于指定加工轨迹和刀具运动路径。

2. M代码：用于指定机床的辅助功能，如冷却、换刀等。

3. T代码：用于指定刀具编号和刀具参数。

4. S代码：用于指定主轴转速。

五、数控技术的优点1. 加工精度高，重复性好。

2. 生产效率高，能够实现自动化生产。

3. 可以加工复杂形状的零件，提高了生产的灵活性和多样性。

4. 可以减少人力投入，降低成本，提高经济效益。

六、数控技术的应用领域1. 机械制造行业：包括汽车、航空航天、船舶等领域。

2. 电子行业：包括手机、电脑等电子产品的加工生产。

3. 医疗器械行业：包括手术器械等医疗设备的生产。

4. 交通运输行业：包括铁路、地铁等交通设备的制造。

七、数控技术的发展趋势1. 数字化：数控技术将更加数字化，实现更高效的生产。

2. 智能化：数控机床将更加智能化，实现自主学习和智能决策。

3. 网络化：数控机床将与互联网进行深度融合，实现远程监控和管理。

第一章概论1.1数控技术的基本概念1.1.1什么是机床的数字控制数字控制(Numerical Control, NC)是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等)进行可编程控制的自动化方法。

数控技术(Numerical Control Technology)采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。

也就是利用数字化信号进行控制的技术。

数控机床(Numerical Control Machine Tools) 是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。

是数控技术典型应用的例子。

数控系统（Numerical Control System）实现数字控制的装置。

计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC ）以计算机为核心的数控系统。

1.1.2机床数字控制的原理数控机床在加工零件时，首先是根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据；其次是编制零件的数控加工程序，然后将数控程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停、进给运动方向、速度和位移的大小，以及其他诸如刀具选择交换、工件夹紧松开、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。

在数控机床上有下面二种控制方法。

点位控制(Point to Point Control)：控制点到点的距离。

只是要求严格控制点到点之间的距离，而与所走的路径无关。

轮廓加工控制(Contouring Control)：控制轮廓加工，实时控制位移和速度。

它的特点是能够对两个或两个以上的运动坐标的位移和速度同时进行连续地相关控制，使合成的平面或空间运动轨迹能满足轮廓曲线和曲面加工的要求。

控制过程中不仅对坐标的移动量进行控制，而且对各坐标的速度及它们之间比率都要行严格控制，以便加工出给定的轨迹。

机床的数字控制是由数控系统完成的。

该系统包括数控装置、伺服驱动装置、可编程控制器和检测装置等。

第一章概论1、数控技术、数控机床、数控系统的概念数控技术是机械、电子、自动控制理论、计算机和检测技术密切结合的机电一体化高新技术；数控技术是现代制造技术的一种；数控技术是现代制造业的基础、集中体现；数控技术是现代制造业信息化的重要组成部分。

数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。

●数控技术，也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：CNC），它是采用计算机实现数字程序控制的技术。

这种技术用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。

●数控机床是数字控制机床（Numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。

数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是数控技术应用的典型产品。

1）简单说来所谓数控机床就是运用计算机对机床的机械加工过程进行数字化的自动控制。

2）具体来说：数控机床是通过将机床的各种动作的操作步骤、工件的形状尺寸以及机床的其他功能编制程序，精确控制机床运动部件的位移量，并且按加工的动作顺序要求自动控制机床各个部件的动作来完成机械加工工作的。

控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。

经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。

●数控系统（Numerical Control System）是数字控制系统的简称，根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。

是数控机床的核心部分。

数控技术的基本概念与发展历程数控技术是一种通过计算机控制机床进行加工的先进制造技术。

它的出现极大地提高了生产效率和产品质量，被广泛应用于各个行业，如航空航天、汽车制造、电子设备等。

本文将从数控技术的基本概念、发展历程以及应用前景等方面进行论述。

一、数控技术的基本概念数控技术是指利用计算机进行控制和管理机床运动的一种先进技术。

它通过预先编程的方式，将加工工艺参数输入计算机，再由计算机根据程序指令控制机床进行运动，从而实现零件的加工。

数控技术的核心是计算机数控系统，它由硬件和软件两部分组成。

硬件包括机床、传感器、执行机构等，而软件则包括CAD/CAM 软件、数控编程软件等。

二、数控技术的发展历程数控技术的起源可以追溯到20世纪50年代。

当时，随着计算机技术的快速发展，人们开始尝试将计算机应用于机床控制。

最早的数控机床是利用磁带进行控制的，但由于磁带的存储容量有限，限制了程序的复杂性和加工的精度。

随着半导体技术的进步，数控技术逐渐从大型机床向小型机床推广，同时，磁盘和磁带的出现也大大提高了程序的存储容量。

在20世纪70年代，随着微处理器和集成电路技术的成熟，数控技术得到了飞速发展。

计算机数控系统逐渐取代了传统的硬线控制系统，使机床的控制更加灵活和精确。

同时，CAD/CAM技术的出现也为数控加工提供了更多的可能性，使得加工工艺更加智能化和自动化。

到了21世纪，随着互联网和云计算技术的兴起，数控技术进一步向智能化和网络化发展。

人们可以通过云端软件进行远程监控和管理机床，实现生产过程的远程控制。

同时，人工智能技术的应用也使得机床具备了自学习和自适应的能力，进一步提高了加工的效率和质量。

三、数控技术的应用前景数控技术在各个行业都有广泛的应用前景。

在航空航天领域，数控技术可以用于制造高精度的航空发动机零部件和飞机结构件，提高飞机的性能和安全性。

在汽车制造领域，数控技术可以用于制造复杂形状的汽车车身和发动机零部件，提高汽车的制造精度和质量。

第1章数控机床概述学习目标：数控机床是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。

本章主要讲述数控机床的基本概念、数控机床的分类以及数控机床的技术与发展水平等。

本章要求理解并掌握数控机床的基本概念和分类，了解数控技术的发展趋势以及以数控机床为基础的自动化生产系统的发展。

1.1 数控机床的基本概念1.1.1 数控机床及其特点数控（Numerical Control，NC）——数字控制，用数字和符号构成的数字化信息自动控制机床运转的技术。

数控机床（Numerically Controlled Machine Tool ）——采用了数控技术的机床。

数控机床是一种高效、新型的自动化机床，具有广泛的应用前景。

它与普通机床相比具有以下特点：（1）适应性、灵活性好（2）精度高、质量稳定（3）生产效率高（4）劳动强度低、劳动条件好（5）有利于现代化生产和管理（6）使用、维护技术要求高1.1.2 数控机床的组成数控机床的种类很多，但任何一种数控机床主要由控制介质、数控系统、伺服系统和机床主体四部分组成，如图1-1所示。

此外数控机床还有许多辅助装置，如自动换刀装置，自动工作台交换装置自动对刀仪，自动排屑装置及电、液、气、冷却、润滑、防护等装置。

图1-1 数控机床的组成（1）控制介质是指将零件加工信息传送到控制装置中去的程序载体。

（2）数控系统是数控机床的核心。

（3）伺服系统是数控系统的执行机构之一，执行由CNC装置输出的运动指令。

（4）机床主体也称主机，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。

（5）辅助装置是数控机床在实现整机的自动化控制中，为了提高生产效率、加工精度、还需要配备许多辅助装置，如液压和气动装置、自动换刀装置、自动工作台交换装置、自动对刀装置、自动排屑装置等。

1.1.3 数控机床的工作过程如图1-2所示，数控机床的加工，首先要将被加工零件图样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，然后将加工程序输入到数控系统，在数控系统控制软件的支持下，经过处理与计算后，发出相应的控制命令，再通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，从而完成零件的加工。

模块一数控机床概论§1-1 数控机床简介数控技术是综合了计算机、自动控制、电机、电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域最新成果而形成的一门边缘科学技术。

在现代机械制造领域中，数控技术较早地应用于机床装备中，本课程中的数控技术具体指机床数控技术。

一、基本概念1.数字控制：用数字化信号进行控制的一种现代控制方法，简称数控。

2.计算机数字控制（CNC）：由工业计算机控制程序来实现部分或全部基本控制。

3.数控机床就是采用了数字控制技术的机床。

国际信息处理联盟第五技术委员会对数控机床作了如下定义：“数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用代码，或其它符号编码指令规定的程序。

”换言之，数控机床是一种采用计算机，利用数字信息进行控制的高效、能自动化加工的机床，它能够按照机床规定的数字化代码，把各种机械位移量、工艺参数、辅助功能(如刀具交换、冷却液开与关等)表示出来，经过数控系统的逻辑处理与运算，发出各种控制指令，实现要求的机械动作，自动完成零件加工任务。

在被加工零件或加工工序变换时，它只需改变控制的指令程序就可以实现新的加工。

所以，数控机床是一种灵活性很强、技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备。

二、数控机床的组成数控机床是由程序载体、数控装置、伺服系统和机床本体组成，如图1-1所示。

图1-1 数控机床的组成1.程序载体：是人与机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。

2.人机交换装置：通过人机交换装置对数控机床进行操作和控制。

3.数控系统：由I/O接口线路，PLC、主控系统等组成。

4.伺服系统：是数控系统和机床本体之间的纽带。

5.机床本体：数控机床的机械结构实体。

6.辅助装置：自动换刀装置、自动交换工作台、润滑排屑装置。

§1-2 数控机床的分类数控机床的品种规格繁多，分类方法不一。

根据数控机床的功能、结构、组成不同，可从控制方式、伺服系统类型、功能水平、工艺方法几个方面进行分类，如表1-1所示。