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绪论

一、数控加工在机械制造中的地位和作用

随着科学技术和社会生产的不断发展，机械制造技术发生了深刻的变化，机械产品的结构越

来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品的生产设备提出了高性能、高精

度和高自动化的要求。

在机械产品中，单件和小批量产品占到70﹪～80﹪。由于这类产品的生产批量小、品种多，

一般都采用通用机床加工，其自动化程度不高，难于提高生产效率和保证产品质量。要实现这类

产品生产的自动化成为了机械制造业中长期未能解决的难题。

为解决大批大量生产的产品的高产优质问题，一般采用专用机床、组合机床、专用自动化机

床以及专用自动生产线和自动化车间进行生产。但其生产周期长，产品改型不易，因而使新产品

的开发周期增长，生产设备使用的柔性很差。

现代机械产品的一些关键零部件，往往都精密复杂，加工批量小，改型频繁，显然不能在专

用机床或组合机床上加工。而借助靠模和仿形机床，或者借助划线和样板用手工操作的方法来加

工，加工精度和生产效率受到很大的限制。特别对空间的复杂曲线曲面，在普通机床上根本无法

实现。

为了解决单件、小批量生产，特别是复杂型面零件的自动化加工，数控加工应运而生。自1952

年美国PARSONS公司与麻省理工学院（MIT）合作研制了第一台三坐标立式数控铣床以来，机

械制造行业发生了技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段。以后成功研制了数控转

塔式冲床、数控转塔钻床、加工中心MC等。随着CNC技术、信息技术、网络技术以及系统工

程学的发展，在20世纪60年代以后先后出现了直接数字控制系统DNC、柔性制造系统FMS、

柔性制造单元FMC、计算机集成制造系统CIMS等。

数控加工是机械制造中的先进加工技术。它的广泛使用给机械制造业的生产方式、产品结构、

产业结构带来了深刻的变化，是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，为机械制造行

业和国民经济产生了巨大的效益。

二、数控加工概述

（一）数控设备的工作原理与组成

1．数控设备的工作原理

操作者根据数控工作要求编制数控程序，并将数控程序记录在程序介质（如穿孔纸带、磁带、

磁盘等）上。数控程序经数控设备的输入输出接口输入到数控设备中，控制系统按数控程序控制

该设备执行机构的各种动作或运动轨迹，达到规定的工作结果。图0-1是数控设备的一般工作原

理图。

工作数控数控工作

要求程序设备结果

图0-1数控设备的工作原理

2．数控设备的组成与功能

数控设备的基本结构框图如图0-2所示。主要由输入输出装置、计算机数控装置、伺服系统

和受控设备等四部分组成。

1．输入输出装置

输入输出装置主要用于零件数控程序的编译、存贮、打印和显示等。简单的输入输出装置只

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包括键盘和发光二极管显示器。一般的输入输出装置除了人机对话编程键盘和CRT外，还包括纸

带、磁带或磁盘输入机、穿孔机等。高级的输入输出装置还包括自动编程机或CAD/CAM系