数控加工技术与机床分类

数控加工，英文为Numerical Control（NC），是通过一系列特定格式的数值与符号构成的代码信息，来控制机床实现自动运转的切削加工方法。经过几十年的发展，尤其是近几年随着计算机技术、控制技术、计算机图形学等发展与更新，数控加工技术已成为当今社会中各个制造领域里的先进制造技术之一。

数控加工技术有两个突出特征：一是可以充分控制加工精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是能够极大地保证加工零件品质的重复性，从而稳定加工质量，保证加工零件的一致性及互换性。通俗地讲，数控加工中的零件质量及加工时间是由数控程序决定的，与机床操作人员没有直接关系。

采用数控加工方法具有如下优点：

1）大幅提高生产效率，提高加工精度并且保证加工质量。

2）简化工装夹具的设计与安装。

3）减少各工序间的周转。原来需要用多道工序才能完成的工件，用数控加工可一次装夹完成。

4）便于进行加工过程管理，减少检查工作量。

5）加工过程具有柔性，便于设计变更，降低废、次品率。

6）容易实现操作过程的自动化，一个人可以管理多台机床。

7）操作容易，极大减轻体力劳动强度，对机床操作人员的实际加工操作技能要求不高。

随着制造设备实现数控化的比率不断提高，数控加工技术已在我国得到日益广泛的应用，并且在各行业中发挥了重要的作用。比如在模具行业中，掌握数控技术与否及加工过程中数控化率的高低，已成为企业是否具有竞争力的重要标准。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统的质量。

影响数控加工效率及质量的一个关键技术就是如何进行数控加工程序的编制。传统的手工编程方法复杂、繁琐，不仅容易出错，而且难于检查，无法充分发挥数控机床的加工优势。如在模具加工中，经常遇到形状复杂的零件，其形状用自由曲面来描述而无精确的解析表达式，采用手工编程方法基本上无法完成数控加工程序的编制。近年来，由于计算机软件和硬件技术的迅速发展，计算机的图形处理功能有了很大增强，基于CAD/CAM技术进行图形交互式自动编程方法日趋成熟。这种编程方法具有速度快、精度高、直观、使用简便和便于检查的特点。CAD/CAM技术在工业发达国家已得到广泛应用，近年来在我国也逐渐得到普及。

20世纪40年代末，美国开始研究数控机床。1952年，美国麻省理工学院（MIT）伺服机构实验室成功研制出第一台数控铣床，并于1957年投入使用。这是先进制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着真正意义上的制造领域中数控加工时代的开始。数控加工是现代先进制造技术的基础，MIT的这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。自此以后，世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究。我国于1958年开始研制数控机床，成功试制出多套配有数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。

经过几十年的发展，目前的数控机床已经在工业界得到广泛应用，在模具制造行业的应用尤其广泛。数控机床种类繁多，一般将数控机床分为以下15大类：

1）数控车床（含有铣削功能的车削中心）。

2）数控铣床（含铣削中心）。

3）数控镗床。(www.xing528.com)

4）以铣镗削为主的加工中心。

5）数控磨床（含磨削中心）。

6）数控钻床（含钻削中心）。

7）数控拉床。

8）数控刨床。

9）数控切断机床。

10）数控齿轮加工机床。

11）数控激光加工机床。

12）数控电火花线切割加工机床（含电加工中心）。

13）数控板材成形加工机床。

14）数控管料成形加工机床。

15）其他数控机床。

在模具制造业中，常用的数控加工机床有：数控铣床、数控电火花成形机床、数控电火花线切割加工机床、数控磨床和数控车床等。

数控机床通常由控制系统、伺服驱动系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。控制系统用于数控机床的动作运算、管理和控制，通过输入端口获取相关控制数据，对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用；伺服驱动系统根据控制系统的指令驱动机床，使刀具和零件执行数控代码规定的运动；检测系统则是用来检测机床执行件（工作台、转台、滑板等）的位移和速度变化量，并将检测结果反馈到输入端，与输入指令进行比较，根据其差别调整机床运动；机械传动系统是进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置；辅助系统根据其具体的作用可分为很多种类，如固定循环（能进行重复加工）、自动换刀（可交换指定的刀具）、传动间隙补偿（补偿机械传动系统产生的间隙误差）等。

在数控加工中，数控铣削加工是最为复杂、用途最广的加工种类，数控线切割、数控电火花成形、数控车削、数控磨削等的数控编程各有其特点。由于数控铣削加工的编程对数控加工程序编制具有重要的指导意义，本书将重点讲解数控铣削加工的编程操作方法。