1章《数控技术》课程简介及概述

它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。主要用 于零件数控程序的编译、存贮、打印和显示等 。
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1.2.1 数控设备的组成
CNC装置
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，经过计算机数控装置的系统 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 。
伺服系统、位置检测装置、辅助控制装置
图1.7 FMC -1型柔性制造单元
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1.3.2 数控技术的发展趋势
柔性制造系 统
FMS 是 由 多 台数控机床联接 成的可调加工系 统，由加工、物 质流、信息流三 个子系统组成， 见图1.8。 它主要由两部 分组成：一是物 质流；二是由工 厂主计算机和中 央管理计算机、 物流控制计算机 及其相互之间的 信息传输网络所 组成的信息流。
主要内容
数控技术概述 （4学时） 数控加工及其程序编制 （4学时） 轨迹控制原理与数控系统 （8学时） 计算机数控装置 （6学时） 数控机床的传动控制与机械结构 （10学时）
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《数控技术》课程简介
学习方式
课堂讲授——讲授重点、难点。 自学——课程内容20％自学，通过作业、答疑保证效果。 实践环节——作业,练习,综合实验,数控实训（考证）。
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数控技术
第1章 数控技术概述
1.2 数控设备的组成
与分类
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1.2.1 数控设备的组成
数控设备的基本组成框图，如图1.2所示 。
输入 输出 设备 数控 装置
计算机 数控 装置
伺服 系统 伺服系统
位置检测装置 辅助控制装置
机床 本体 受
控 设 备
输入 输出 装置
图1.2 数控设备基本组成框图
输入输出设备装置
按伺服系统的控制方式
开环数控机床 没有位置检测元件，结构框图见图1.3。
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1.2.2 数控设备的分类
半闭环控制数控机床 位置检测元件安装在驱动电机的端部或传动丝杆端部。
全闭环控制数控机床 位置检测元件直接安装在机床工作台上。
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数控技术
第1章 数控技术概述
1.3 数控技术的发展状况
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1.3.1 数控设备的发展历史
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数控技术
第1章 数控技术概述
1.1 数控技术的基本概念
与特点
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1.1.1 数控技术的基本概念
数字控制（Numerical Control，NC）
是一种借助数字、字符等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）
考核方法
期末考试——70％。 作业——10％，讨论——10％，实验——10％。
课程特点与学习方法
综合性——注意联系和综合应用以往所学课程知识。 实践性——注意理论联系生产实际，重视实践性环节。 灵活性——掌握基本原理，活学活用。
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教材与参考文献
教材
明兴祖 主编. 数控技术. 北京:清华大学出版社,2008.
数控设备的产生
单件和小批量产品：占到70﹪～80﹪ 一般都采用通用机床加工。当产品改型时，加工所用的机床 与工艺装备均需作相应的变换和调整，自动化程度不高，难 于提高生产效率和保证产品质量。 大批大量生产的产品 为解决高产优质的问题,多采用专用机床、专用自动生产线 和自动化车间进行生产。但生产周期长,产品改型不易,新产品 的开发周期增长,设备使用的柔性很差 。 关键零部件 精密复杂,加工批量小,改型频繁,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，在 普通机床上根本无法实现。
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第1章 数控技术概述
本章节点
1.1 数控技术的基本概念与特点 1.2 数控机床的组成与分类 1.3 数控技术的发展状况
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1.2.2 数控设备的分类
百度文库按控制运动的方式
点位控制数控机床 仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动。
对轨迹不作控制要求。
运动过程中不进行任何加工。
适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。 点位直线控制数控机床 能实现点位控制数控系统的功能。
能实现沿平行某个坐标轴（如X、Y、Z）或两轴等速的
伺服系统 由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成。它根据计算机数控 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。 位置检测装置 位置和速度测量装置，以实现进给伺服系统的闭环控制。
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1.2.1 数控设备的组成
伺服系统、位置检测装置、辅助控制装置
辅助控制装置 介于计算机数控装置和受控设备的机械、液压部件之间 的强电控制装置。 主要作用是反馈受控设备的某些状态给计算机数控装置 进行处理，接受计算机数控装置输出的主运动变速、换刀 、辅助装置的动作等信号，经必要的逻辑判断、功率放大 后直接驱动相应的器件与机械部件，完成数控指令所规定 的动作。
方向进行加工。 适用范围：数控镗铣床、数控组合机床等。
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1.2.2 数控设备的分类
轮廓控制数控机床 具有控制几个进给轴同时谐调运动(坐标联动)，使工件相 对于刀具按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进 行连续切削加工的数控系统。 适用范围：数控车床、数控铣床、加工中心等，用于加 工曲线和曲面的机床。
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1.3.2 数控技术的发展趋势
加工中心（MC）
带自动换刀装置的 数控机床 。
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1.3.2 数控技术的发展趋势
直接数字控制系统
DNC是由一台计算机直接管理 和控制一群数控机床进行零件加 工或装配的计算机群控系统，如 图1.6所示。插补运算功能全部或 部分由中央计算机完成,各台数控 机床只需配置一个简单的机床控 制器(Machine Control Unit,MCU) 图1.6 直接数字控制系统 。中央计算机完成粗插补，MCU 或接口电路完成精插补。 DNC系统实现分布式分级控制管理，而不是分时控制的 方式。DNC系统的灵活性较大，适应性强，可靠性也较高 ，但其一次性投资比较大。
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1.3.1 数控设备的发展历史
第四代：1970年,NC系统采用小型计算机取代专用计算机,其 部分功能由软件实现,它具有价格低,可靠性高和功能多等特点, 又称为计算机数控(Computer Numerical Control,CNC) 。
第五代：1974年，NC系统以微处理器为核心，不仅价格进 一步降低，体积进一步缩小，又称为微型机数控 （Microcomputer Numerical Control，MNC） 。 第六代：1994年,基于PC-NC的数控系统,它充分利用现有PC 机的软硬件资源,规范设计新一代数控。其优势： （1）元器件集成度高、可靠性好； （2）技术进步快、升级换代容易； （3）提供了开放式的基础，可供利用的软、硬件资源极为 丰实。
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1.3.2 数控技术的发展趋势
柔性制造单元与柔性制造系统
柔性制造单元
FMC是以中心控制计算机、若干台MC为主体，再配上自动交换工件 装置（Automated Work-piece Changer，AWC）的随行托盘（Pallet）或工 业机器人以及自动检测与监控技术装备等组成的自动化加工系统。图1.7 所示为北京精密机床厂生产的FMC-1型柔性制造单元。
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1.3.1 数控设备的发展历史
为了解决上述问题，一种新型的数控机床应运而生。1952 年美国帕森公司（Parsons Co.）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。数控机床为单件、 小批量生产，特别是复杂型面零件提供了自动化加工手段。
数控设备的发展
第一代:1955年,NC系统以电子管组成,体积大,功耗大。 第二代:1959年,NC系统以晶体管组成,广泛采用印刷电路板。 第三代:1965年,NC系统采用小规模集成电路作为硬件，其特 点是体积小,功耗低,可靠性进一步提高。 以上三代NC系统，由于其数控功能均由硬件实现，故历史 上又称其为“硬线NC”。
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。 不同的数控设备，其受控设备也不同。
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1.2.2 数控设备的分类
数控设备数控设备的种类很多，各行业都有自己的数控设 备分类方法。
按工艺用途分类
金属切削类 普通数控机床:有数控车、铣、钻、镗及磨床等 。 数控加工中心:MC是带有刀库和自动换刀装置的数控机床 。有立式加工中心、卧式加工中心和车削加工中心等控制。 金属成形类 指采用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。 特种加工类 有数控电火花线切割机、数控电火花成形机、数控激光与 火焰切割机等 。
主要参考文献
[1]张建钢,胡大泽 主编. 数控技术.武汉：华中科技大学出
版社，2000.
[2]赵玉刚 主编. 数控技术. 北京：机械工业出版社, 2007. [3]明兴祖 主编. 数控加工技术(第二版) .北京：化学工业出 版社，2008.
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参考资料网址
☺数控技术精品课程网站 : http://jpkc.hut.edu.cn/2009shengji/skjs/ 或http://www.jingpinke.com/course/details?uuid=8a83399920d0f6d2-0120-d0f6d24a-007d&courseID=D040039
图1.8 柔性制造系统（FMS）结构框图
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1.3.2 数控技术的发展趋势
直线型柔性制造系统（FMS）结构框图
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1.3.2 数控技术的发展趋势
计算机集成制造系统
CIMS 是 将 制 造 工 厂 的 全
部生产活动进行有机的集成 ，以实现更高效益、更高柔 性的现代智能化生产系统。 从功能角度看，CIMS包含 经营管理、工程设计、产品 制造、质量保证和物资保障
采用数字或代码的形式来实现控制的一门技术。 如设备的控制过程是以数字形式来描述的，其工作过程是 在数控程序的控制下自动地进行，则这种设备就称为数控 设备。图1.1为数控设备的一般工作原理。
工作 要求 数控 程序 数控 设备 工作 结果
图1.1 数控设备的工作原理
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1.1.2 数控技术的特点
加工精度高，产品质量稳定 生产率高 适应性强 减轻劳动强度，改善劳动条件 有利于生产管理
等五个功能系统,另外还有连
接这些功能系统的支撑环境 ，即计算机网络和数据库系 统，从而构成企业的信息集 成系统，见图1.9。
图1.9 计算机集成制造系统（CIMS） 基本组成框图
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本堂课作业与思考题
作业
习 题 1.2，1.4，1.5
思考题
习 题 1.1，1.3，1.8
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机械类专业核心课程、湖南省精品课程
数控技术
Numerical Control Technology
湖南工业大学 机械工程学院
主讲教师：明兴祖 、何国旗 、熊显文 、汤迎红
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《数控技术》课程简介
课程宗旨
了解数控技术的基本概念、数控加工基础知识及程序编制。 通过课程学习及实践环节训练，培养具有数控技术综合应 用的基本能力与工程素质。 了解数控技术领域的最新成果和发展趋势。