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contents •数控技术概述•数控机床结构与分类•数控编程基础•数控加工工艺与刀具选择•数控机床操作与维护•数控技术发展趋势与展望目录01数控技术概述数控技术的定义与发展数控技术的定义采用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的技术。
数控技术的发展历程从手动控制到数字控制，经历了多个阶段的发展，包括电子管、晶体管、集成电路、计算机等技术的应用。
数控技术的现状与趋势当前数控技术已经广泛应用于制造业各个领域，未来将继续向智能化、高精度、高效率等方向发展。
数控系统的组成与工作原理数控系统的组成01数控系统的工作原理02数控系统的特点03机械制造领域航空航天领域汽车制造领域其他领域数控技术的应用领域02数控机床结构与分类为确保加工精度和稳定性，数控机床采用高刚度材料和结构。
通过先进的制造工艺和装配技术，实现高精度加工。
采用高性能伺服驱动系统和高速主轴，提高加工效率。
配备自动换刀装置、自动排屑装置等，实现自动化加工。
高刚度高精度高速度高自动化按工艺用途分类按运动方式分类按伺服系统类型分类常见数控机床类型介绍数控车床数控铣床加工中心数控磨床03数控编程基础数控编程的概念是将零件的加工信息，按照数控系统规定的代码和格式，编制成加工程序文件，并输入到数控装置中，由数控装置控制机床进行自动加工的过程。
0203分析零件图样和工艺要求确定加工方案数控编程的步骤01选择合适的数控机床选择合适的刀具、夹具和量具编制加工程序01 02 03机床坐标系工件坐标系用于控制机床的直线插补、圆弧插补等加工动作。
M指令用于控制机床的辅助功能，如换刀、冷却液开/关等。
G指令VSS指令01F指令02T指令03数控编程的常用指令与格式地址符+数字程序段格式一个完整的程序段由若干个字组成，每个字由地址符和数字组成，程序段结束以分号或回车符表示。
04数控加工工艺与刀具选择先进行粗加工，再进行精加工，逐步提高加工精度。
先粗后精原则一次装夹原则工序集中原则基准统一原则尽可能在一次装夹中完成多道工序，减少装夹次数，提高加工效率。
《数控技术及装备》课程教学大纲适用于四年制本科机械设计制造及其自动化专业（建材机械方向）学分：1.5总学时：24理论学时：18 实验／实践学时：6/0一、课程的性质、任务和要求《数控技术及装备》是机械设计制造及其自动化专业的选修课程。
本课程共24学时，1.5学分。
《数控技术及装备》课程的主要任务是：通过该课程的学习，要求掌握数控加工技术的基础知识、数控加工编程技术（包括手工编程和计算机辅助编程技术）、熟悉数控机床的操作，重点掌握计算机数控装置硬件和软件结构、插补原理、刀具补偿原理；数控装置的驱动和位置检测原理。
熟悉数控机床的机械结构。
学习本课程后，应达到下列基本要求：1．正确设计被加工零件的数控加工工艺，正确的选择刀具、切削参数和数控机床。
2．正确编制被加工零件的数控加工程序。
3．熟悉数控机床的基本操作。
4．在掌握计算机数控装置的硬件和软件工作原理、伺服驱动系统、位置检测装置、数控机床机械结构的基础上，初步具有数控机械设计的能力。
二、本课程与其它课程的关系、主要参考教材本课程的先修课程：微机原理及应用、机械设计。
参考教材：[1]《数字控制技术与数控机床》，扬有君，机械工业出版社，1999[2]《现代数控技术及应用》，刘启中，机械工业出版社，2000[3]《伺服系统中的传感器》，曲家骐，机械工业出版社，2000[4]《数控机床》，易红，机械工业出版社，2005三、课程内容（一）数控技术概述主要内容：数控机床的基本概念，数控机床的特点，数控机床的工作原理及组成，数控机床的种类及应用范围，现代数控技术在机械制造中的应用和发展。
重点：数控机床的工作原理及组成（二）数控加工技术基础知识主要内容：数控加工的工艺处理，数控机床的刀具与工具系统，数控编程的基础知识。
重点：工艺处理（三）数控编程技术主要内容：数控车床编程，数控铣床和加工中心编程，数控加工的计算机辅助编程技术。
重点：数控编程（四）数控机床操作主要内容：数控系统面板，数控机床的操作模式，数控机床的对刀操作，刀具参数设置与自动换刀，数控机床的安全操作。
数控技术和装备发展趋势及对策摘要：数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备。
数控发展趋势高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力关键词：数控技术发展趋势马克思曾经说过”各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。
制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。
1 数控技术的发展趋势数控技术的应用不但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，他对国计民生的一些重要行业（it、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面[1～3]。
1.1高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。
高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。
为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（cirp）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
1.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。
数控技术和装备的应用与发展随着科技的不断进步和发展，数控技术和装备的应用越来越广泛，同时也得到了迅速的发展。
一、数控技术和装备的概念数控技术和装备指的是利用计算机集成制造技术和现代机械制造技术相结合，对数控机床、数控系统等进行组合和应用的一种现代制造技术。
该技术通过各种电子元器件和传感器感应加工场景，实现加工过程中的测量、控制等操作，相比于传统的人工生产工艺，数控技术可以大幅度提高精度和生产效率。
二、数控技术和装备的发展历史数控技术和装备的历史可以追溯到20世纪50年代。
起初，数控技术的研究主要侧重于底层硬件的开发和设计，如电路设计、传感器制造等方面。
然而，随着数字控制系统的进一步发展，数控设备的功能和性能也越来越完善。
同时，控制器的微电子技术不断创新和发展，使得数控技术逐步成熟和普及。
三、数控技术和装备的应用领域数控技术和装备的应用领域非常广泛，可以涉及到工业制造、航空航天、汽车制造、医疗设备、电子设备等众多领域。
特别是在飞机制造、航天探测和汽车工业等高精度制造领域，数控技术和装备表现得尤为突出。
四、数控技术对制造业的影响数控技术的推广和应用，对制造业的影响是具有深远意义的。
首先，数控技术和装备可以提高生产效率和质量。
数控机床不仅能够提高工艺稳定性和加工精度，而且还具备高速度、高精度、高自动化的特点，可以大幅度降低生产成本和劳动强度。
其次，数控技术可以为制造企业带来源源不断的利润空间。
在竞争激烈的市场环境下，制造企业如果不能适应数控技术的趋势，很容易被其他更加先进的生产企业所取代，从而失去自己的市场份额和竞争优势。
最后，数控技术的普及可以推动工业高质量发展，加快制造业转型升级。
现代制造业的发展趋势是朝着高精密和高端的方向不断迈进，而数控技术的引入可以帮助企业更好地实现资源配置和生产组织调度，从而升级和提升企业自身能力。
五、数控技术未来发展趋势如今，随着全球制造业的转型加速，数控技术正成为一个十分热门的领域。
数控行业入门知识点总结一、数控技术基本概念1. 数控技术概述数控技术是一种利用数值信号控制机床（包括车床、铣床、磨床、钻床等）进行加工操作的技术。
它以数字指令作为控制手段，实现各种加工动作的控制，具有高精度、高效率和灵活性。
2. 数控技术的发展历史数控技术是20世纪50年代发展起来的，随着计算机技术和自动控制技术的不断发展，数控技术也得到了迅速的发展。
在数控技术的发展过程中，出现了多种数控系统，如数控直线系统、数控曲线系统、数控联动系统等，分别适用于不同的加工需求。
3. 数控技术的特点数控技术具有高精度、高效率、高稳定性和灵活性的特点。
它可以实现复杂的加工操作，提高加工精度和生产效率，减少人力资源成本，适应了现代化生产的需要。
二、数控技术的应用领域1. 汽车制造业数控技术在汽车制造业中得到了广泛的应用，包括汽车零部件的加工、汽车模具的制造等方面。
数控技术可以实现汽车零部件的高精度加工和复杂形状的加工，提高了汽车制造的质量和效率。
2. 航空航天制造业航空航天制造业对零部件的精度和表面质量要求非常高，数控技术可以满足这一要求，实现对航空航天零部件的高精度加工，提高了零部件的质量和性能。
3. 电子设备制造业电子设备制造业对零部件的加工精度和表面光洁度要求较高，数控技术可以实现对电子设备零部件的高精度加工和表面处理，提高了零部件的质量和性能。
4. 工业机械制造业工业机械制造业对零部件的加工要求多样化且复杂，数控技术可以实现对工业机械零部件的高精度加工和复杂形状的加工，提高了零部件的质量和效率。
5. 其他行业数控技术还被广泛应用于其他行业，如船舶制造业、军工制造业、模具制造业等。
三、数控技术的基本知识点1. 数控系统数控系统是数控技术的核心，它由数控装置、执行机构和辅助设备组成。
数控装置负责对加工过程进行控制，执行机构负责执行数控装置的指令，辅助设备负责辅助加工。
2. 数控编程数控编程是数控加工的基础，它是将零件的几何形状和尺寸信息转换为数控系统可识别的指令代码，以实现数控加工的自动化。
数控技术与装备概述一、数控技术背景（1）国内外数控机床与数控技术的发展现状：随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。
在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。
目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。
在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。
长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。
加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。
CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。
在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。
由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
（2）数控技术的发展趋势：数控技术的应用不但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，他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。
从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有：①高精度、高速度的发展趋势、②5轴联动加工和复合加工机床快速发展、③智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势（3）数控技术的研究意义：制造业是国民经济的命脉，机械制造业又是制造业中的支柱与核心。
在现代社会生产领域中，计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助管理以及将它们有机地集成起来的计算机集成制造(CIM)已经成为现代企业科技进步和实现现代化的标志。
用计算机辅助制造工程技术对我国传统产业进行改造，是我国制造业走向世界、走向现代化的必由之路。
在国际竞争日益激烈的今天，作为计算机辅助制造工程技术基础的数控加工技术在机械制造业中的地位显得愈来愈重要。
现在很多工业发达国家的数控化率可达30%以上，数控机床已成为机械制造业的主要设备。
我国从1958年开始研制和使用数控机床，至今在数控机床的品种、数量和质量等方面得到了长足的发展。
特别是在改革开放以来，我国数控机床的总拥有量有了显著的增加。
数控加工技术的应用和普通机床的数控化改造已成为传统机械制造企业提高竞争力、摆脱困境的有效途径。
应用数控加工可大大提高生产率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密件的自动化加工，易于在工厂或车间实行计算机管理，还使车间设备总数减少、节省人力、改善劳动条件，有利于加快产品的开发和更新换代，提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。
数控加工技术的应用，使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程连成一体，使零件的计算机辅助设计、计算机辅助工艺规划和计算机辅助制造的一体化成为现实。
使机械加工的柔性自动化水平不断提高，是现代先进制造技术的基础和核心。
二、数控系统数控系统是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。
通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。
（1）数控系统的基本构成硬件结构从硬件结构上的角度，数控系统到目前为止可分为两个阶段共六代，第一阶段为数值逻辑控制阶段，其特征是不具有CPU，依靠数值逻辑实现数控所需的数值计算和逻辑控制，包括第一代是电子管数控系统，第二代是晶体管数控系统，第三代是集成电路数控系统；第二个阶段为计算机控制阶段，其特征是直接引入计算机控制，依靠软件计算完成数控的主要功能，包括第四代是小型计算机数控系统，第五代是微型计算机数控系统，第六代是PC数控系统。
由于上世纪90年代开始，PC结构的计算机应用的普及推广，PC构架下计算机CPU及外围存储、显示、通讯技术的高速进步，制造成本的大幅降低，导致PC构架数控系统日趋成为主流的数控系统结构体系。
PC数控系统的发展，形成了“NC+PC”过渡型结构，既保留传统NC 硬件结构，仅将PC作为HMI。
代表性的产品包括FANUC的160i，180i,310i,840D等。
还有一类即将数控功能集中以运动控制卡的形式实现，通过增扩NC控制板卡（如基于DSP的运动控制卡等）来发展PC数控系统。
典型代表有美国DELTA TAU公司用PMAC多轴运动控制卡构造的PMAC-NC系统。
另一种更加革命性的结构是全部采用PC平台的软硬件资源,仅增加与伺服驱动及I/O设备通信所必需的现场总线接口，从而实现非常简洁硬件体系结构。
软件结构①输入数据处理程序它接收输入的零件加工程序，将标准代码表示的加工指令和数据进行译码、数据处理，并按规定的格式存放。
有的系统还要进行补偿计算，或为插补运算和速度控制等进行预计算。
通常，输入数据处理程序包括输入、译码和数据处理三项内容。
②插补计算程序CNC系统根据工件加工程序中提供的数据，如曲线的种类、起点、终点、既定速度等进行中间输出点的插值密化运算。
上述密化计算不仅要严格遵循给定轨迹要求还要符合机械系统平稳运动加减速的要求。
根据运算结果，分别向各坐标轴发出形成进给运动的位置指令。
这个过程称为插补运算。
计算得到进给运动的位置指令通过CNC内或伺服系统内的位置闭环、速度环、电流环控制调节，输出电流驱动电机带动工作台或刀具作相应的运动，完成程序规定的加工任务。
CNC系统是一边插补进行运算，一边进行加工，是一种典型的实时控制方式。
③管理程序管理程序负责对数据输入、数据处理、插补运算等为加工过程服务的各种程序进行调度管理。
管理程序还要对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中断进行处理。
在PC化的硬件结构下，管理程序通常在实时操作系统的支持下实现。
④诊断程序诊断程序的功能是在程序运行中及时发现系统的故障，并指出故障的类型。
也可以在运行前或故障发生后，检查系统各主要部件（CPU、存储器、接口、开关、伺服系统等）的功能是否正常，并指出发生故障的部位。
三、插补算法目前常用的插补算法有：脉冲增量插补、数据采样插补数字增量插补(数据采样插补)：特点：插补程序以一定的时间间隔定时(插补周期)运行，在每个周期内根据进给速度计算出各坐标轴在下一插补周期内的位移增量（数字量）。
其基本思想是：用直线段（内接弦线，内外均差弦线，切线）来逼近曲线（包括直线）。
插补分两步完成：①粗插补，将编程曲线分段，采用软件完成。
再做数据点的密化。
一般采用脉冲增量插补法，用硬件成。
②精插补，对每段/数据采样插补算法的分类：直接函数法、扩展数字积分法、二阶递归扩展数字积分圆弧插补法、圆弧双数字积分插补法、角度逼近圆弧插补法、“改进吐斯丁”（Improved Tustin Method ――ITM）法逐点比较法：基本原理：在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具沿着坐标轴向减少偏差的方向进给，且只有一个方向的进给。
例子：设欲加工的第一象限直线OE如右图所示，直线起点在原点，终点为E（6，4）。
试用逐点比较法对该直线进行插补，产并画出轨迹图。
步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别0 F0=0 ∑=6+4=101 F0=0 +X F1=F0-ye=0-4=-4 ∑=10-1=92 F1<0 +Y F2=F1+xe=-4+6=2 ∑=9-1=83 F2>0 +X F3=F2-ye=2-4=-2 ∑=8-1=74 F3<0 +Y F4=F3+xe=-2+6=4 ∑=7-1=65 F4>0 +X F5=F4-ye=4-4=0 ∑=6-1=56 F5=0 +X F6=F5-ye=0-4=-4 ∑=5-1=47 F6<0 +Y F7=F6+xe=-4+6=2 ∑=4-1=38 F7>0 +X F8=F7-ye=2-4=-2 ∑=3-1=29 F8<0 +Y F9=F8+xe=-2+6=4 ∑=2-1=110 F9>0 +X F10=F9-ye=4-4=0 ∑=1-1=0四、检测装置常用位置检测装置分类表数字式模拟式增量式绝对式增量式绝对式回转式脉冲编码盘 圆光栅绝对式脉冲编码盘旋转变压器 圆感应同步器圆磁尺三速圆感应同步器直线式直线光栅 激光干涉仪多通道透射光栅直线感应同步器磁尺 三速感应同步器 绝对磁尺旋转变压器 工作原理：旋转变压器是根据互感原理工作的。
它的结构保证了其定子和转子之间的磁通呈正（余）弦规律。
定子绕组加上励磁电压，通过电磁耦合，转子绕组产生感应电动势。
如图所示，其所产生的感应电动势的大小取决于定子和转子两个绕组轴线在空间的相对位置。
感应电动势随着转子偏转的角度呈正（余）弦变化：应用：为了克服磁通畸变，通常采用正余弦旋转变压器，其定子和转子绕组均由两个匝数相等且相互垂直的绕组构成。
一个转子作为输出信号，另一个转子绕组接高阻抗作为补偿。
旋转变压器作为位置检测装置有两种应用方式：鉴相方式和鉴幅方式。
鉴相式工作方式在该工作方式下，旋转变压器定子的两相正向绕组分别加上幅值相同，频率相同，而相位相差90°的正弦交流电压t U U t U U m c m s ωωcos sin ==根据线性叠加原理，在转子上的工作绕组中的感应电压为：)sin()sin cos cos (sin sin cos 2θωθωθωθθ-=-=-=t nU t t nU nU nU E m m c s由上式可见，旋转变压器转子绕组中的感应电压E2其相位严格随转子偏角而变化。
测量子绕组输出电压的相位角，即可测得转子相对于定子的转角位置。
在实际应用中，把定子正弦绕组励磁的交流电压相位作为基准相位，与转子绕组输出电压相位作比较，来确定转子转角的位置。
