18 第 8 章：CNC

单元 1：CNC 简介

什么是数控？ CNC是计算机数控。 CNC 是机床的自动化，由计算机编码和播放的精确编程命令操作，而不是通过手轮或杠杆手动控制。

在现代 CNC 系统中，端到端组件设计使用计算机辅助设计 (CAD) 和计算机辅助制造 (CAM) 程序实现了高度自动化。生产任何零件所需的一系列步骤都是高度自动化的，并且可以生产出与原始 CAD 设计非常匹配的零件。

在 CNC 机床中，操作员的角色被最小化。操作者只需在计算机中输入指令程序，将所需工具装入机器，其余工作由计算机自动完成。计算机根据操作者下达的指令程序指挥机床进行各种加工操作。

CNC技术可应用于绘图、装配、检验、钣金加工等多种操作。但更突出地用于各种金属加工过程，如车削、钻孔、铣削、成型等。由于CNC ，所有的加工操作都可以快速进行，从而使批量制造变得相当便宜。

工作原理

数控机床由计算机组成，其中提供程序以根据要求切割工件的金属。所有要执行的切割过程和所有最终尺寸都通过程序输入计算机。因此，计算机知道要做什么并执行所有切割过程。 CNC 机器像机器人一样工作，必须输入程序并遵循您的所有指令。

您不必担心工作的准确性；所有的 CNC 机床都旨在满足非常接近的精度。事实上，这些天对于大多数精密工作来说，数控机床是强制性的。当您的工作完成后，您甚至不必将其移除，机器会为您完成这项工作，它会自行接下一份工作。这样您的机器就可以全天 24 小时不间断地进行制造工作，而无需进行太多监控，当然您首先必须为其提供程序并提供所需的原材料。

从生产制造的早期开始，就一直在寻找提高尺寸精度和生产速度的方法。简单地说，数控是一种基于字母、数字和特殊字符的代码自动操作制造机器的方法。随着他们的发展，实现了制造设备的数字计算机控制的应用。计算机很快被用来提供对机床的直接控制。集成电路导致用于控制单个机器的小型计算机，计算机数控（CNC）时代诞生了。这个计算机数控时代已经变得如此复杂，几乎是每个阶段的首选方法

精密制造，尤其是机械加工。精密尺寸要求是加工过程的支柱，是使用计算机控制系统的理想选择。计算机数控现在出现在许多其他类型的制造过程中。机床计算机控制的一个显着优势是工件和刀具的快速、高精度定位。

如今，手动机床已在很大程度上被计算机数控（CNC）机床所取代。机床由电子控制而不是手动控制。数控机床可以一遍又一遍地生产相同的零件，变化很小。现代数控机床可以以每分钟几百英寸的横向进给速率定位切削工具和工件，精度为 0.0001”。一旦编程完成并设置好工具，它们就可以日夜运行，一周又一周，无需尝试，只需进行日常服务和刀具维护。与手动机床相比，这些都是明显的优势，手动机床需要大量的人工交互才能做任何事情。切削进给率和主轴转速可以通过程序指令进行优化。现代数控机床有转塔或皮带刀架，有些可以容纳 150 多把刀具。换刀时间不到 15 秒。

电脑数控机床生产效率高。它们的购买、设置和维护成本也很高。但是，如果管理得当，生产力优势可以轻松抵消这一成本。 CNC 的一个最重要的优势是能够对机器进行编程以完成不同的工作。在程序控制下选择和更换工具非常高效，几乎不会浪费时间将工具应用于工作。

为完成给定任务而开发的程序可用于一个或几个零件的短期生产运行。然后可以为新工作设置机器并用于数百或数千个生产单元的长期生产运行。它可以被中断，用于原始作业或另一个新作业，并快速返回到长时间的生产运行。这使得 CNC 机床具有极高的通用性和生产力。计算机辅助设计（CAD）已成为产品设计和开发的首选方法。 CAD 和 CNC 之间的联系是合乎逻辑的。计算机零件设计可以直接进入用于开发 CNC 机床控制信息的程序。然后，CNC 制造机器可以制造零件。计算机对于协助 CNC 程序员开发制造特定零件的程序非常有用。计算机辅助制造或 CAM 系统现在是编程的行业标准。当 CAD、CAM 和 CNC 融合在一起时，最强大的能力就会出现，生产极难或不可能通过手工方法制造的零件。

CNC 运动基于笛卡尔坐标系。如果不了解 CNC 机床中坐标系是如何定义的以及这些系统如何协同工作，就无法成功操作 CNC 机床。

要完全理解数控编程，您必须了解轴和坐标。想想你会做的一个部分。您可以通过它的几何形状向其他人描述它。例如，您制作的零件是一个 5 英寸 x 8 英寸的矩形。所有部分都可以用这种方式描述。加工零件上的任何点，例如要切割的凹槽或要钻孔的孔，都可以根据其位置来描述。允许我们这样做的系统，称为笛卡尔坐标系或直角坐标系。