第一章 数控编程基础

    1.1.1　数控技术

 

    数控技术是当今世界制造业中的先进技术之一，它涉及计算机辅助设计和制造技术、计算机模拟及仿真加工技术、机床仿真及后置处理、机械加工工艺、装夹定位技术、夹具设计与制造技术、金属切削理论，以及毛坯制造技术等多方面的关键技术。数控技术的发展具有良好的社会和经济效益，对国家整个制造业的技术进步，提高制造业的市场竞争力有着重要的意义。

 

    数控技术是用数字或数字信号构成的程序对设备的工作过程实现自动控制的一门技术，简称数控（Numerical Control，NC）。数控技术综合运用了微电子、计算机、自动控制、精密检测、机械设计和机械制造等技术的最新成果，通过程序来实现设备运动过程和先后顺序的自动控制，位移和相对坐标的自动控制，速度、转速及各种辅助功能的自动控制。

 

    数控系统是指利用数控技术实现自动控制的系统，而数控机床则是采用数控系统进行自动控制的机床。其操作命令以数字或数字代码即指令的形式来描述，其工作过程按照指令的控制程序自动进行。

 

    所谓数控加工，主要是指用记录在媒体上的数字信息对机床实施控制，使它自动地执行规定的加工任务。数控加工可以保证产品达到较高的加工精度和稳定的加工质量；操作过程容易实现自动化，生产率高；生产准备周期短，可以大量节省专用工艺装备，适应产品快速更新换代的需要，大大缩短产品的研制周期；数控加工与计算机辅助设计紧密结合在一起，可以直接从产品的数字定义产生加工指令，保证零件具有精确的尺寸及准确的相互位置精度，保证产品具有高质量的互换性；产品最后用三坐标测量机检验，可以严格控制零件的形状和尺寸精度。在零件形状越复杂、加工精度要求越高、设计更改越频繁、生产批量越小的情况下，数控加工的优越性就越容易得到发挥。数控加工系统在现代机械产品中占有举足轻重的地位，得到了广泛的应用。

 

    数控技术是发展数控机床和先进制造技术的最关键技术，是制造业实现自动化、柔性化、集成化的基础，应用数控技术是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段。数控机床作为数控技术实施的重要装备，成为提高加工产品质量，提高加工效率的有效保证和关键。

 

    1.1.2　数控加工的特点

 

    数控加工就是数控机床在加工程序的驱动下将毛坯加工成合格零件的加工过程。数控机床控制系统具有普通机床所没有的计算机数据处理功能、智能识别功能以及自动控制能力。数控加工与常规加工相比有着明显的区别，其特点如下：

 

    1．自动化程度高，易实现计算机控制

 

    除了装夹工件还需要手工外，全部加工过程都在数控程序的控制下，由数控机床自动完成，不需要人工干预。因此，加工质量主要由数控程序的编制质量来控制。

 

    2．数控加工的连续性高

 

    工件在数控机床上只需装夹一次，就可以完成多个部位的加工，甚至完成工件的全部加工内容。配有刀具库的加工中心能装有几把甚至几十把备用刀具，具有自动换刀功能，可以实现数控程序控制的全自动换刀，不需要中断加工过程，生产效率高。

 

    3．数控加工的一致性好

 

    数控加工基本消除了操作者的主观误差，精度高、产品质量稳定、互换性好。

 

    4．适合于复杂零件的加工

 

    数控加工不受工件形状复杂程度的影响，应用范围广。它很容易实现涡轮叶片、成型模具等带有复杂曲面、高精度零件的加工，并解决一些如装配要求较高，常规加工中难以解决的难题。

 

    5．便于建立网络化系统

 

    例如建立直接数控系统（DNC），把编程、加工、生产管理连成一体，建立自动化车间，走向集成化制造，甚至于CAD系统集成，形成企业的数字化制造体系。数控程序由CAM软件编制，采用数字化和可视化技术，在计算机上用人机交互方式，能够迅速完成复杂零件的编程，从而缩短产品的研制周期。

 

    近年来，随着数控机床的模块化发展，使数控加工设备增加了柔性化的特点。先进的柔性加工不仅适合于多品种、小批量生产的需要，而且增加了自动变换工件的功能，能交替完成两种或更多种不同零件的加工，可实现夜间无人看管的生产操作。由数台数控机床（加工中心）组成的柔性制造系统（FMS）是一种具有更高柔性的自动化制造系统，具有将加工、装配和检验等制造过程的关键环节高度集成的自动化制造系统。

 

    数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。其中，数控机床的精确性和重复性成为用户考虑最多的重要因素。