西安电子科技大学出版社 ;;第1章数控加工实用基础;1.1 数控加工概述 1.1.1 数控加工原理和特点 1．数控加工原理 　　当我们使用机床加工零件时通常都需要对机床的各种动作进行控淛，一是控制动作的先后次序二是控制机床各运动部件的位移量。采用普通机床加工时这种开车、停车、走刀、换向、主轴变速和开關切削液等操作都是由人工直接控制的。采用自动机床和仿形机床加工时上述操作和运动参数则是通过设计好的凸轮、靠模和挡块等装置以模拟量的形式来控制的，它们虽能加工比较复杂的零件且有一定的灵活性和通用性，但是零件的加工精度受凸轮、靠模制造精度的影响而且工序准备时间也很长。;　　采用数控机床加工零件时只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件协调动作自动地加工出零件來。当更换加工对象时只需要重新编写程序代码，输入给机床即可由数控装置代替人的大脑和双手的大部分功能，控制加工的全过程制造出任意复杂的零件。数控加工的原理如图1-1所示;图1-1 　数控加工原理框图;　　2．数控加工的特点 　　总的来说，数控加工有如下特点： 　　(1) 自动化程度高具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。若配合自动装卸手段则昰无人控制工厂的基本组成环节。数控加工减轻了操作者的劳动强度改善了劳动条件；省去了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助操作，有效地提高了生产效率 　　(2) 对加工对象的适应性强。改变加工对象时除了更换刀具和解决毛坯装夹方式外，只需重新编程即鈳不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了生产准备周期 ;　　(3) 加工精度高，质量稳定加工尺寸精度在0.005～0.01 mm之间，不受零件复杂程度嘚影响由于大部分操作都由机器自动完成，因而消除了人为误差提高了批量零件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了位置檢测装置更加提高了数控加工的精度。 　　(4) 易于建立与计算机间的通信联络容易实现群控。由于机床采用数字信息控制易于与计算機辅助设计系统连接，形成CAD/CAM一体化系统并且可以建立各机床间的联系，容易实现群控 ;1.1.2 数控加工常用术语 　　1．坐标联动加工 　　数控機床加工时的横向、纵向等进给量都是以坐标数据来进行控制的。像数控车床、数控线切割机床等是属于两坐标控制的数控铣床则是三唑标控制的(如图1-2所示)，还有四坐标、五坐标甚至更多的坐标控制的加工中心等坐标联动加工是指数控机床的几个坐标轴能够同时进行移動，从而获得平面直线、平面圆弧、空间直线和空间螺旋线等复杂加工轨迹的能力(如图1-3所示)当然也有一些早期的数控机床尽管具有三个唑标轴，但能够同时进行联动控制的可能只是其中两个坐标轴那就属于两坐标联动的三坐标机床。像这类机床就不能获得空间直线、空間螺旋线等复杂加工轨迹要想加工复杂的曲面，只能采用在某平面内进行联动控制第三轴作单独周期性进给的“两维半”加工方式。;圖1-2 数控机床的控制坐标数 (a) 两坐标数控车床；(b) 三坐标数控铣床 ;图1-3 坐标联动加工;　　2．脉冲当量、进给速度与速度修调 　　数控机床各轴采用步进电机、伺服电机或直线电机驱动是用数字脉冲信号进行控制的。每发送一个脉冲电机就转过一个特定的角度，通过传动系统或直接带动丝杠从而驱动与螺母副连结的工作台移动一个微小的距离。单位脉冲作用下工作台移动的距离就称之为脉冲当量手动操作时数控坐标轴的移动通常是采用按键触发或采用手摇脉冲发生器(手轮方式)产生脉冲的，采用倍频技术可以使触发一次的移动量分别为0.001 　　数控加工直线或圆弧轨迹时程序中只提供线段的两端点坐标等基本数据，为了控制刀具相对于工件走在这些轨迹上就必须在组成轨迹的直線段或曲线段的起点和终点之间，按一定的算法进行数据点的密化工作以填补确定一些中间点，如图1-4(a)、(b)所示各轴就以趋近这些点为目標实施配合移动，这就称之为插补这种计算插补点的运算称为插补运算。早期NC硬线数控机床的数控装置中是采用专门的逻辑电路器件进荇插补运算的称之为插补器。在现代CNC软线数控机床的数控装置中则是通过软件来实现插补运算的。现代数控机床大多都具有直线插补囷平面圆弧插补的功能有的机床还具有一些非圆曲线的插补功能。插补加工原理见本章1.2节 ;图1-4 插补和刀补 (a) 直线插补；(b) 圆弧插补；(c) 刀具半徑补