数控加工介绍


历史观点

数控的发展很大一部分应归功于美国空军，它意识到了有要为现代航空器开发提供更加有效的制造方法的需要。而在接下来的第二次世界大战中，用来制作喷气式飞机的元件变得越来越复杂并且需要有更多加工。这些加工的大部分操作包括磨削，因此空军部在麻省理工大学（MIT）发起了一项开发一个NC磨床原型的研发工程。这个原型是通过使用一个传统的磨床和一个用数控伺服系统来控制这个机器的三个刀片来制作的。在1952年的三月，麻省理工大学实验室主持了对第一台数控机床的示例。这台机器的制作者们一步步的开始了他们自己的工程，这些工程是用来引入商业性数控元件。同时，一些工业上的用户，特别是作机身构架设计的用户，为了满足他们自己的特别的用途而参入了进来，并且开始设计适合他们的数控机床。

空军军方继续对数控机床的开发作出奖励，它在MIT发起了另外一项研发工程，用来开发一个用于对数控机床进行操作，控制的数控编程语言。

什么是数控（Numerical Control）？

数控可以定义为是这样的一种自动化的可编程的形式，它的整个过程是由数字，字母和各种字符来控制的。在数控（NC）里，这些数字形成一系列的针对一个特殊的工作部分或任务而设计的编程指。当要完成的任务改变时，相应的程序指令也要发生改变。数控的这种为每个新的任务只需要改变一个程序的能力，让它的应用变得十分有弹性。

数控机床应该被认为是作为一种可能的控制模式，在这种模式里它能控制具有以下的特性的、对其相类似的所有产品形式处理的操作：

在有相同的加工部分的原材料的形式（例如：加工金属的冲压）。
要加工的部分的生产有各种各样的大小和形态要求。
要加工的部分的生产是中小型的数量的批处理。
要每个工件上都要进行的一系列按照顺序来进行的相同的处理步骤。

许多的加工任务都符合上述的条件。这些机床加工的部分是金属，它们的各有各的特性，无论是在大小上，还是在形状上，并且现在的大部分的工业上在机床加工的部分从小型到中型，乃至各种各样的型号。在生产每一个部分的过程中，都有像如钻孔、锻造、磨削这样相同的操作。数控机床在这种形式的任务上有高效的适应性，这就成为了在过去的25年里，数控机床能在金属加工业有巨大的发展的原因。


数控系统的基本组成元件

一个可操作的数控系统由以下三个基本部分组成：
4.        由一系列指令构成的程序。
5.        控制单元，也叫做加工工具单元（machine tool unit）。
6.        加工工具或者其他的控制过程。

指令程序用来作为控制单元的输入，而这些输入的指令控制着加工工具或者其他的加工过程。



编程指令
编程指令程序是对每一个加工步骤的详细指令集，它告诉机器都要干些什么。它是以一种数字或者是字符的形式表现出来的，在某种能够被控制单元所解释的输入媒介上构成。最常见的一个是1英尺宽的打孔机磁带。过些年以来，其它形式的输入媒介也投入了使用，包括打孔卡片，磁带，甚至是35mm的移动图片影像。
还有另外的两种用在数控系统上的输入方法也应该要提到。第一个是用手工的方法将数控的指令数据输入到控制单元。这个很费时，因此很少用到。除非是在一种非常特殊的情况下的对控制，或者是针对一个有非常受限的输入的数控机床的时候。第二种输入的方法意味着直接对用计算机进行控制。这个也叫做直接数控，或者简称：DNC。

控制单元
数控系统的第二个基本元件是数控单元。它由电子设备所构成，这些硬件读出并解释指令程序并将其转化成加工工具要处理的一个个加工动作。传统的数控单元包括这几个部件，磁带阅读器，一个数据缓冲区，对加工工具进行信号输出的一个信息频道，以及一个顺序控制部件，它用来与前面完成操作的元件进行协调。

磁带阅读器是一个 电子-机械设备，用来将磁带回转并在磁带上读出相应的编程指令。而信号输出频道则负责连接电动机和加工工具中的其他控制操作。在今天大部分的数控加工工具都有提供一个正向的反馈控制，因为这样一个目的，这些也叫做闭环伺服系统。可是开环伺服系统现在却在大量的增长，它并没有用到用来连接数控单元的反馈信号频道。开环伺服系统的拥护者认为，系统的稳定性已经很好了，因而相应的反馈控制就显得没有必要了。

加工中心

数控系统的第三个基本单元就是加工工具或者是其它的控制过程。它是数控中心系统里一个做了很有用的工作的一个部分。在最常见的一个数控系统的例子里，用来处理加工操作的一个设计时，加工工具也包括工作台以及旋转装置和以及必要的电动机控制来驱动他们。它同时也包括切割工具，工作夹具以及其他的在加工操作里要用到的额外的装置。

数控应用

数控系统有各种各样的应用。要列出一个有完整的应用例子的清单是不可能的，但是这样的一个例子应该包括以下部分：
        金属切割加工工具
        压紧装置
        焊接装置
        检查装置
        自动设计装置
        装置装置
        弯管装置
        热切割
        工业机器人
        自动链接装置
        自动铆接装置

目前最常见的数控的应用是在金属切割工具方面。单在这一个类别里面，NC装置就可以说是基本包括了材料加工的整个范围的一系列过程：
        铣削
        钻孔以及相关的操作
        磨孔
        车削
        磨削

一些数控应用操作示例如下：
Introduction to Numerical Control Machining


Historical perspective
The development of numerical control owes much to the United States air force,which  recognized the need to develop more efficient manufacturing methods for modern aircraft. Following
World War II, the components used to fabricate jet aircraft became more complex and required more machining. Most of the machining involved milling operations,so the Air Force sponsered
a research project at Massachusetts Institue of Technology to develop a prototype NC milling machine. This prototype was produced by retrofitting a conventional tracer mill with numerical
control servomechanisms for the three axes of the machine. In March 1952, the MIT  Labs held the first demonstration of the NC machine.  The machine tool builders gradually began developing their
own projects to introduce commercial NC units. Also,certain industry users, especially airframe builders,worked to devise numerical control machines to satisfy their own particular production needs.

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