数控

加工路线的确定

数控车床进给加工路线指车刀从对刀点（或机床固定原点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程路径。

精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此，确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。

在数控车床加工中，加工路线的确定一般要遵循以下几方面原则。

①应能保证被加工工件的精度和表面粗糙度。

②使加工路线最短，减少空行程时间，提高加工效率。

③尽量简化数值计算的工作量，简化加工程序。

④对于某些重复使用的程序，应使用子程序。

数控加工有下列优点：

①大量减少工装数量，加工形状复杂的零件不需要复杂的工装。如要改变零件的形状和尺寸，只需要修改零件加工程序，适用于新产品研制和改型。

②加工质量稳定，加工精度高，重复精度高，适应飞行器的加工要求。

③多品种、小批量生产情况下生产效率较高，能减少生产准备、机床调整和工序检验的时间，而且由于使用最佳切削量而减少了切削时间。

④可加工常规方法难于加工的复杂型面，甚至能加工一些无法观测的加工部位。

数控加工的缺点是机床设备费用昂贵，要求维修人员具有较高水平。

它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世（由帕森斯和麻省理工学院合作），成为世界机械工业史上一

数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Computerized Numerical Control），它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。

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，如数控机床等。其技术涉及多个领域：(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。

数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。世界各国信息产业、生物产业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅大力发展自己的数

传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的，加工时用手摇动机械刀具切削金属，靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的。现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了，数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了。这就是我们说的“数控加工”。数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域，更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段。

“CNC”是英文Computerized Numerical Control（计算机数字化控制）的缩写。

数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等)，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器)，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。

这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此，数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂要求精度高的零件

由于数控机床要按照程序来加工零件，编程人员编制好程序以后，输入到数控装置中来指挥机床工作。程序的输入是通过控制介质来的。

通常数控编程可分为两种情况：手动编程与自动编程。对

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，对国际民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势，如：桥式三、五坐标高速数控龙门铣床、龙门移动式五坐标AC摆角数控龙门铣床、龙门移动式三坐标数控龙门铣床等。

高速化发展

随着数控系统核心处理器性能的进步，目前高速加工中心进给速度最高可达80m/min，空运行速度可达100m/min左右。世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3小时，在普通铣床加工需8小时。

由于机构各组件分工的专业化，在专业主轴厂的开发下，主轴高速化日益普及。过去只用于汽车工业高速化的机种（每分钟1．5万转以上的机种），已成为必备的机械产品要件。

精密化发展

随着伺服控制技术和传感器技术的进步，在数控系统的控制下，机床可以执行亚微米级的精确运动。在加工精度方面，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。

开放化发展

由于计算机硬件的标准化和模块化，以及软件模块化，开放化技术的日益成熟，数控技术开始进入开放化的阶段。开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性。美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和技术规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。

复合化发展

随着产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级，对数控系统提出了新的需求。机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。

数控车床的选用

数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化，加工质量稳定可靠等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。

数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济效果。合理选用数控车床，应遵循如下原则：

选用原则

1. 前期准备

确定典型零件的工艺要求、加工工件的批量，拟定数控车床应具有的功能是做好前期准备，合理选用数控车床的前提条件 满足典型零件的工艺要求

典型零件的工艺要求主要是零件的结构尺寸、加工范围和精度要求。根据精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求来选择数控车床的控制精度。 根据可靠性来选择，可靠性是提高产品质量和生产效率的保证。数控机床的可靠性是指机床在规定条件下执行其功能时，长时间稳定运行而不出故障。即平均无故障时间长，即使出了故障，短时间内能恢复，重新投入使用。选择结构合理、制造精良，并已批量生产的机床。一般，用户越多，数控系统的可靠性越高。

2.选购

机床随机附件、备件及其供应能力、刀具，对已投产数控车床、车削中心来说是十分重要的。选择机床，需仔细考虑刀具和附件的配套性。

3.注重控制系统的同一性

生产厂家一般选择同一厂商的产品，至少应选购同一厂商的控制系统，这给维修工作带来极大的便利。教学单位，由于需要学生见多识广，选用不同的系统，配备各种仿真软件是明智的选择。

4.根据性能价格比来选择

做到功能、精度不闲置、不浪费，不要选择和自己需要无关的功能。

5.机床的防护

需要时，机床可配备全封闭或半封闭的防护装置、自动排屑装置。

在选择数控车床、车削中心时，应综合考虑上述各项原则。

培养适应现代化经济建设需要，德、智、体全面发展，具有扎实的数控机床加工专业知识，有较强的动手能力，能在生产一线的智能、技能型操作岗位上，从事数控加工和数控设备操作与管理的人才。

机械制图、公差配合与技术测量基础、金属材料与热处理、机械设计基础、工程力学、液压与气动技术、机床夹具、金属切削原理与刀具、机械制造工艺学、电工电子基础及操作技能、钳工技能培训数控车床加工技术、数控铣床加工中心加工技术、电火花加工技术、AutoCAD、PRO/E三维造型与设计、UG三维设计与数控编程、MASTERCAM三维设计与数控编程、数控机床结构与维护。

第一、可以选择的就是数控操作工，经过数控实习和数控操作培训的学生都可以胜任，但是这个工作岗位竞争的压力最大，任何一所工科的高职都有这个专业，还不要说中职以及技校的学生。目前我国机加工行业的数控操作岗位已基本达到饱和。有的学生跟我说他们的同学，也就初中毕业，干数控操作比他们早五六年，都是熟练工了，工资也可以，因此觉得很没有希望。我跟他们讲，要比的不是眼前，而是以后的发展。

第二、数控编程员。很多的机加工企业都采用自动编程来生成数控加工程序，因此需要学习CAM软件。不同的单位使用不同的CAM软件，种类多种多样，但是大体上加工的方法都类似，所以必须学好一个。但是做数控编程员要求很高，责任也很大，因此要求有丰富的加工经验。这样的话，对于刚刚走出校门的学生，马上做这个岗位不现实。必须经过一段时间的锻炼，短则一两年，长的话得三五年。

第三、数控维修人员或者叫售后服务人员。这个岗位的要求更高，是数控方面最缺乏的。不仅要求有丰富机械知识，还要有丰富的电气知识。如果选择了这个方向，可能会很辛苦（比如经常出差），要不断的学习，不断积累经验。这个岗位需要得到的锻炼更多，因此达到熟练的时间会比较长，但是回报也会比较丰厚。

第四、数控销售人员。这个岗位的报酬是最丰厚的，而要求掌握的专业知识并不那么多，但是要求有出众的口才以及良好的社交能力，不是一般人能干的。

第五、相近专业的也可以选择：机械设计方面如绘图人员,做机械设计师、结构设计师；加工工艺管理或者现场技术人员、机械设计人员（机械工程师）数控机床操作工、机械设备维修工、机械设备销售员、程序编制员、机械工艺员、检查员、生产管理员。

数控变频器

SAJ数控变频器主要特点：

1、低频力矩大、输出平稳

2、高性能矢量控制

3、转矩动态响应快、稳速精度高

4、减速停车速度快

5、抗干扰能力强

应用数控机床

2011年，数控金属切削机床增长突出，产量同比增长68.91%，增速比上年提高12.16个百分点。在国家振兴装备制造业和国际产业转移的带动下，我国设备工具购置投资增长率在未来5-10年内将持续维持20%左右的水平，机床行业的需求仍将保持高速增长。在需求的拉动下，我国数控机床产量保持高速增长，随着经济结构调整的深化，数控机床和数控系统设备类的上市公司的高成长有望延续。2011年数控机床消费超过80亿美元，台数超过12万台，表明了数控机床已成为机床消费的主流，我国未来数控机床市场巨大。2011年数控机床需求的快速增长带来数控系统的巨大需求，全年数控系统设备同比增长一倍以上。

硬件技术

随着集成电路及计算机技术的迅猛发展，给数控硬件技术的更新换代注入新的活力，现代数控系统普遍采用超大规模集成电路（VLSI）、专用芯片（ASIC）及数字信号处理（DSP）技术。在电气装联上广泛采用表面安装（SMT）、三维高密度（three dimensional high density）技术，极大地提高系统的可靠性。高速高性能存储技术，比如闪烁存储（flash memory），移动存储（PCMCIA card）等极大地方便用户。薄膜晶体管液晶显示器（TFTLCD）技术使得显示装置趋于平板化，更便于机电 一体化安装并改善人机界面。作为数控系统核心的处理器广泛采用“位以上的高速RISC CPU，保证高速、高精度的数控加工。

开放式发展

开放式数控的讨论已有好些年了，但是应该看到，对于开放式结构至今没有一致性的定义。某些用户认为开放式表示能够接受当地使用的通信协议；而另一些用户认为开放式意味着所有控制器操作界面完全一致;对机床应用工程师而言，开放式意味着对刀架移动、传感器和逻辑控制有标准的输入/输出接口；对大公司和大学的研究工程师来说，开放式意味着以上这些均来自随即拿来就用的积木块。由于来自最终用户和集成商（机床厂）的压力，开放式结构的开发工作正在向前发展并将持续下去。一个积极成果即是基于PC的CNC，即PC-based。

实时操作

严格意义上说，数控控制软件中包含着实时操作系统的思想，例如任务调度、存储器管理、中断处理等，但这种技术是隐含的，是和数控应用程序比如插补，伺服、译码等混合的。每一个数控系统都是独特的，不透明的。这种情况对于最终用户和系统集成商而言带来诸多不便。在开放式数控呼声日益高涨的今天，研究实时操作系统在CNC软件中的应用是顺理成章的事。特别是嵌入式实时操作系统的技术发展迅猛，这对于数控控制软件的开发将产生革命性的影响。选择一个合适的商用嵌入式实时操作系统，将插补、伺服、译码、数据处理等数控应用软件往上“挂”，最终移植到一个硬件环境中去，形成最终使用户满意的数控系统，也就是个性化的CNC系统，这将是开放式数控的主要方向。

数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。如图所示，编程工作主要包括：

（1）分析零件图样和制定工艺方案

这项工作的内容包括：对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具；确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。

（2）数学处理

在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能，对于加工由圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算，一般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。

（3）编写零件加工程序

在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序。程序编制人员使用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。

（4）程序检验

将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。一般在正式加工之前，要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。对于形状复杂和要求高的零件，也可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序。通过检查试件，不仅可确认程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可修改程序或采取尺寸补偿等措施。