第1章数控加工工艺概述

《数控加工工艺及设备》教案内容欢迎阅读备注欢迎阅读 《数控加工工艺及设备》教案内容第一章数控加工工艺及设备基础备注第一节机床数控技术与数控加工设备概述一、机床中有关数控的基本概念1．数字控制（数控）及数控技术 一般意义的数字控制是指用数字化信息对过程进行的控制，是相对模拟控制 而言的。

机床中的数字控制是专指用数字化信号对机床的工作过程进行的可编程 自动控制，简称为数控（NC）。

这种用数字化信息进行自动控制的技术就叫数控 技术。

2．数控系统 是实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成系统，是数控技术的载 体，它能自动阅读输入载体上事先给定的程序，并将其译码，从而使机床运动并 加工零件。

在其发展过程中有硬件数控系统和计算机数控系统两类。

早期的数控系统主要由数控装置、主轴驱动及进给驱动装置等部分组成，数 字信息由数字逻辑电路来处理，数控系统的所有功能都由硬件实现，故又称为硬 件数控系统（NC 系统）。

3．计算机数控系统 是以计算机为核心的数控系统，由装有数控系统程序的专用计算机、输入输 出设备、可编程逻辑控制器（PLC）、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等部分 组成，习惯上又称为 CNC 系统。

CNC 系统已基本取代硬件数控系统（NC 系统）。

4．开放式 CNC 系统 国际电子与电气工程师协会提出的开放式 CNC 系统的定义是：一个开放式 CNC 系统应保证使开发的应用软件能在不同厂商提供的不同的软硬件平台上运 行，且能与其它应用软件系统协调工作。

根据这一定义，开放式 CNC 系统至少包括以下五个特征： （1）对使用者是开放的：应可以采用先进的图形交互方式支持下的简易编 程方法，使得数控机床的操作更加容易； （2）对机床制造商是开放的：应允许机床制造商在开放式 CNC 系统软件的 基础上开发专用的功能模块及用户操作界面； （3）对硬件的选择是开放的：即一个开放式 CNC 系统应能在不同的硬件平 台上运行； （4）对主轴及进给驱动系统是开放的：即能控制不同厂商提供的主轴及进 给驱动系统；欢迎阅读 《数控加工工艺及设备》教案内容（5）对数据传输及交换等是开放的。

第一章数控机床概论第一章数控机床概论1．简述数控机床、数控技巧的全然概念2．简述数控机床的产生过程以及数控技巧的成长趋势3．与传统机床比拟,数控机床有何特点？4．数控机床有哪几部分构成?各部分的感化是什么？5．简述数控机床的加工道理、应用范畴6．按操纵体系的特点数控机床分哪几类？7．按伺服体系的操纵道理数控机床分哪几类？8．什么是点位操纵、直线操纵、轮廓操纵数控机床？第二章运算机数控体系1．CNC体系重要由哪几部分构成？CNC装配重要由哪几部分构成？2．试述CNC装配的工作过程。

3．单微处理器构造的CNC装配与多微处理器构造的CNC装配有何差别？多微处理器构造的CNC装配有哪些全然功能模块？4．共享总线构造的CNC装配与共享储备器构造的CNC装配各有何特点？5．试分析现代CNC装配的硬件构造的特点？6．CNC装配中常用的CPU有哪几类？其特点若何？7．CNC装配中常用的储备器有哪几类？其特点若何？8．CNC装配与机床电气设备之间的接口按功能分为哪几类？各传送什么信息？9．CNC装配的I/O接口电路中常用哪些抗干扰技巧？10．CNC装配的软件构造可分为哪两类？各有何特点？11．中断型构造的软件中，各中断办事法度榜样的优先级是若何安排的？12．CNC装配常用的输入输出设备有哪些？13．CNC装配常用的通信接口有哪些？各有什么特点？14．现代CNC装配的诊断技巧有哪些成长偏向?15．CNC装配的重要技巧指标有哪些？16．简述我国应用较多的几种典范CNC装配的功能和特点？17．何谓刀具长度补偿、刀具半径补偿？其履行过程若何？18．B功能刀具半径补偿与C功能刀具半径补偿的差别在何处？19．什么叫插补？今朝应用较多的插补算法有哪些？20．试述逐点比较法插补的四个节拍，并推导第Ⅱ象限直线插补公式。

21．设欲加工第一象限直线OE、起点坐标为O（0，0），终点坐标为E（11，8），脉冲当量δ＝1，试用逐点比较法插补之并画出插补轨迹。

第一章数控加工技术概述备课人：学习本课程的目的1.了解数控机床的产生；2.了解数控机床的发展;课程的主要内容:1-1 数控机床的产生与发展1.数控机床的产生1.1 数控加工技术的内容（1）零件的加工工艺分析——根据零件的材质、几何形貌、加工精度等要求，确定数控机床及刀具的选型（机床的数控轴数目、数控轴的控制形式，刀具的形式如球形刀、平底刀、锥形刀及鼓形刀等，刀具的材质）、并拟定相应的工艺方案。

（2）零件的几何建模——根据零件的实体模型、工程设计图纸或CAD文件等建立零件待加工表面的曲面模型（参数化描述）。

*主要用到图形学、计算机辅助图形学方面的知识，多采用贝齐尔（Bezier）曲面、B样条曲面或非均匀有理B样条（NURBS）曲面进行曲面描述。

*涉及的主要问题有：曲面的拟合精度、曲面的裁剪、曲面片的拼接与偏置、曲面片的过渡与求交等。

*清华大学（孙家广），浙江大学（石教英、谭建荣、柯映林），北京航空航天大学（唐荣锡、朱心雄），电子科技大学（叶尚辉）等。

（3）加工过程规划——加工环节规划（如粗加工，精加工环节），刀具轨迹规划（粗加工刀具轨迹规划，精加工刀具轨迹规划）等。

*涉及的重要问题：刀具轨迹的规划方法，工件加工精度的控制，刀具与工件的干涉检验（切触干涉、刀底干涉和刀杆干涉），刀具的更换，刀具位姿的作业空间检验，加工路径长度的控制，机床进给速率的选定等。

（4）刀具轨迹的生成——根据加工过程规划确定刀位数据（刀具的位姿数据）。

（5）加工过程坊真——对（2）—（4）过程进行计算机图形实体仿真、或刀具轨迹仿真。

（6）机床运动指令生成——由刀位数据以及其它的相关功能（如换刀、刀具主轴控制、加工过程中的检验及冷却润滑等辅助功能要求）生成机床的运动指令。

（7）生成有效的加工代码——根据机床运动指令生成相应的G代码与M代码。

（8）数控系统——接收、解释加工代码，形成机床伺服轴及其它功能部件的运动控制信号。

（9）伺服驱动系统——接受运动控制信号，功率放大，驱动机床伺服轴运动。

数控加工与编程章节习题第一章数控加工技术概述1、（）开环控制系统没有位置反馈，只能应用于精度要求不高的经济型数控系统中。

、2（）半闭环控制系统一般采用角位移检测装置间接地检测移动部件的直线位移。

3、（）数控技术是FMS不可缺少的工作单元，但在CIMS中运用不多。

4、（）全功能数控系统应配置高速、功能强的可编程序控制器。

5、（）数控机床要完成的任务只是控制机床的进给运动，达到能加工复杂零件的要求。

1、数控机床的传动系统比通用机床的传动系统_________。

A、复杂； B、简单； C、复杂程度相同； D、不一定； 2、数控机床的进给运动是由__________完成的。

A、进给伺服系统；B、主轴伺服系统；C、液压伺服系统；D、数字伺服系统； 3、数控折弯机床按用途分是一种_____数控机床。

A、金属切削类；B、金属成型类；C、电加工；D、特殊加工类； 4、只有装备了________的数控机床才能完成曲面的加工。

A、点位控制；B、直线控制；C、轮廓控制；D、 B-SURFACE 控制 5、闭环与半闭环控制系统的区别主要在于_________的位置不同。

A、控制器； B、比较器； C、反馈元件； D、检测元件； 1、数控机床由哪些部分组成？各组成部分有什么作用？2、什么叫点位控制、直线控制和连续控制？它们的主要特点与区别是什么？3、什么叫开环、闭环、半闭环系统？它们之间有什么区别？4、简述数控机床的工作原理。

5、和普通机床控制相比较，数控机床有何特点？控制的对象有哪些？6、简述现代全功能数控系统的特点。

第二章数控机床加工程序编制的基础一、判断题1.（）对几何形状不复杂的零件，自动编程的经济性好。

2.（）数控加工程序的顺序段号必须顺序排列。

3.（）增量尺寸指机床运动部件坐标尺寸值相对于前一位置给出。

4.（）G00快速点定位指令控制刀具沿直线快速移动到目标位置。

5.（）用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线，逼近线段与被加工曲线交点称为基点。

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。

第1章数控加工基础教案第1章数控加工基础本章要紧介绍数控加工的基础知识，内容包含数控编程简述、数控机床、数控加工工艺概述、高度与安全高度与走刀路线的选择等。

1.1 数控加工概论数控技术即数字操纵技术（numerical control technology），指用计算机以数字指令方式操纵机床动作的技术。

数控加工具有产品精度高、自动化程度高、生产效率高与生产成本低等特点，在制造业及航天加工业，数控加工是所有生产技术中相当重要的一环。

特别是汽车与航天产业的零部件，其几何外形复杂且精度要求较高，更突出了数控加工制造技术的优点。

数控加工技术集传统的机械制造、计算机、信息处理、现代操纵、传感检测等光机电技术于一体，是现代机械制造技术的基础。

它的广泛应用给机械制造业的生产方式及产品结构带来了深刻的变化。

近年来，由于计算机技术的迅速进展，数控技术的进展相当迅速。

数控技术的水平与普及程度，已经成为衡量一个国家综合国力与工业现代化水平的重要标志。

1.2 数控编程简述数控编程通常能够分为手工编程与自动编程。

手工编程是指从零件图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序到程序校核等各步骤的数控编程工作，均由人工完成的全过程。

该方法适用于零件形状不太复杂、加工程序较短的情况，而关于复杂形状的零件，如具有非圆曲线、列表曲面或者组合曲面的零件，或者者零件形状虽不复杂，但是程序很长，则比较适合于自动编程。

自动数控编程是从零件的设计模型（即参考模型）获得数控加工程序的全部过程。

其要紧任务是计算加工走刀过程中的刀位点（Cutter Location Point，简称CL点），从而生成刀位数据文件。

使用自动编程技术能够帮助人们解决复杂零件的数控加工编程问题，其大部分工作由计算机来完成，编程效率大大提高，还能解决手工编程无法解决的许多复杂形状零件的加工编程问题。

CA TIA V5数控模块提供了多种加工类型用于各类复杂零件的粗精加工，用户能够根据零件结构、加工表面形状与加工精度要求选择合适的加工类型。

《数控加工编程与操作》教学教案第一章：数控加工概述1.1 教学目标让学生了解数控加工的定义、特点和应用领域。

让学生掌握数控加工的基本原理和流程。

1.2 教学内容数控加工的定义和特点数控加工的应用领域数控加工的基本原理数控加工的流程1.3 教学方法讲授法：讲解数控加工的定义、特点和应用领域。

案例分析法：分析具体的数控加工应用案例。

1.4 教学评价学生参与度：观察学生在课堂上的积极参与情况。

学生理解度：通过提问和小组讨论评估学生对数控加工基本原理的理解。

第二章：数控编程基础2.1 教学目标让学生了解数控编程的基本概念和常用代码。

让学生掌握数控编程的基本步骤和注意事项。

2.2 教学内容数控编程的基本概念数控编程常用代码数控编程的基本步骤数控编程的注意事项2.3 教学方法讲授法：讲解数控编程的基本概念和常用代码。

实操演示法：演示数控编程的基本步骤和注意事项。

2.4 教学评价学生参与度：观察学生在课堂上的积极参与情况。

学生理解度：通过提问和小组讨论评估学生对数控编程基本概念的理解。

第三章：数控机床与刀具选择3.1 教学目标让学生了解数控机床的分类和结构。

让学生掌握刀具选择的原则和方法。

3.2 教学内容数控机床的分类和结构刀具选择的原则刀具选择的方法3.3 教学方法讲授法：讲解数控机床的分类和结构。

实操演示法：演示刀具选择的原则和方法。

3.4 教学评价学生参与度：观察学生在课堂上的积极参与情况。

学生理解度：通过提问和小组讨论评估学生对数控机床和刀具选择的理解。

第四章：数控加工工艺与参数设置4.1 教学目标让学生了解数控加工工艺的基本概念和步骤。

让学生掌握数控加工参数设置的原则和方法。

4.2 教学内容数控加工工艺的基本概念和步骤数控加工参数设置的原则数控加工参数设置的方法4.3 教学方法讲授法：讲解数控加工工艺的基本概念和步骤。

实操演示法：演示数控加工参数设置的原则和方法。

4.4 教学评价学生参与度：观察学生在课堂上的积极参与情况。