数控铣工3级知识点第三讲课件文档格式.docx
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4、高速加工机床发展趋势
进给系统采用直线电机驱动
主轴采用电主轴
四、数控机床通讯
1、异步串行通信接口：
数控机床和PC机：
相同传输速率、字节数
串行通讯
主要参数：
波特率、字节数
FANUC系统字节数为7位
数控机床RS-232C接口：
25针连接器
通电状态插拔接口（易烧坏接口）
2、DNC系统通讯技术
数控机床网络接口：
RS-232、RJ45（依太网）；
实现在线加工。
3、一台PC机通过串行通讯控制多台数控设备（64台）
4、DNC加工屏幕显示“085COMMUNICATIONERROR”报警
通信误差报警：
数据设置（波特率和字节数）不一致
（六）维护与故障诊断
一、数控机床结构
1、主轴交流电动机驱动：
变频器调速
2、步进电动机驱动功能：
环形分配、细分驱动、功率放大
3、进给伺服系统控制：
位置环、速度环、电流环
内环：
位置环、外环：
速度环和电流环
4、光栅条纹密度250条/mm、测出1um位移、采用4倍频细分电路；
光栅条纹密度250条/mm、测量精度4um位移；
频细分电路、测量精度1um位移
5、偏心套调整：
调整中心距、消除直齿圆柱齿轮传动间隙
6、斜齿圆柱齿轮消除齿轮副侧隙：
两片薄齿轮沿螺旋线错开
分别与另一宽齿左右齿面贴紧
消除齿轮副侧隙方法：
周向弹簧错齿、轴向垫片（斜齿）
7、提高机床定位、运动精度方法：
贴塑导轨、滚动导轨、静压导轨
8、数控机床滚动导轨：
直线滚动导轨
滚动导轨预紧：
提高接触刚度、消除间隙
9、运动速度高的导轨：
润滑泵压力油强制润滑
10、梯形螺纹滑动传动副：
无可逆传动
滚珠螺旋传动副：
可逆传动
11、双螺母丝杠消除间隙方法：
垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式
12、消除滚柱丝杠副轴向间隙：
保证轴向刚度、反向传动精度
13、滚珠丝杠副传动间隙调整后还需要反向间隙补偿
14、滚珠丝杠螺母副与普通滑动丝杠螺母副相比具有的特点：
运动具有可逆性；
垂直安装不能自锁（需要重力平衡）
传动效率高、灵敏度高
14、进给伺服系统控制机床移动部件位移量
15、进给伺服系统中速度环种类：
测速装置（测速发电机）、光电编码器
16、步进电动机环形分配：
CNC中计算机软件完成
17、编码器功能：
测量、控制位移和转速
二、数控机床维护
1、刀位在参考点位置回零：
移动刀位离开参考点位置后再回零
2、机床通电后检查项目：
电压、气压、油压、电柜风扇是否正常
3、清扫电器柜和电路板方法：
吸尘器、干燥压缩空气清扫
4、每天检查机床项目：
液压系统油压、油面高度、油液质量
5、液压系统泄油量与油粘度成反比
6、液压系统有异响、执行机构伴有爬行，则液压系统可能混有空气
7、气动系统日常维护内容：
冷凝水放水、润滑油系统的管理
8、主传动链出现不正常现象立即停机排除故障
9、对光栅维护要注意防污和防振
10、操作人员每天要整洁设备、滑动导轨涂油、清理场地、切断机床电源
11、工作结束前各伺服轴移离参考点约30cm后停机
12、串行接口不可在通电状态下直接插拔（避免烧坏接口板）
三、数控机床维修
1、数控机床验收：
按国家标准规定检验项目检验机床几何精度
检验机床几何精度前、机床空运转15分钟
2、机床几何精度检验：
取消软件补偿、检测工具精度高于检测几何精度
3、主轴几何精度检验：
轴颈径向跳动、轴肩支撑面跳动
4、镗孔精度检验：
主轴运动精度、机床导轨几何精度、低速走刀时平稳性
5、镗孔孔距精度：
机床定位精度、失动量的影响
6、圆度误差：
转速波动、进给不均匀、反向失动量、两坐标增益不一致
7、镗孔同轴度检验：
机床定位精度、转台旋转精度
8、平面直线铣削精度检验：
X和Y轴分别进给切削
9、机床电源故障：
查看熔断器、PLC诊断
10、手感触摸：
辨别温升、振动、爬行、波纹
11、主轴强力切削停转：
皮带过松打滑、摩擦离合器过松
12、机床锁住功能：
刀架无移动、显示器坐标值变化（加工前回零）
13、“OVERHEAT:
SPINDLE”报警信息：
主轴过热报警
14、变频器故障显示OL：
过载故障
15、机床几何精度检验：
拆除机床不必要零部件、机床空运转一段时间
机床调整水平度
16、滚珠丝杠运动不灵活原因：
预紧力太大、丝杠与导轨不平行
螺母轴线与导轨不平行、丝杠弯曲变形
17、带光栅测量“SERVOALARM:
Z-THEAXISDISCONNECTION”：
伺服报警连接断线无信号
18、将一粒滚珠置于丝杠端部中心，用千分表表头顶住滚珠，正反方向转动丝杠，若千分表读数变化，则确定丝杠轴向窜动
19、数控车床X向导轨与主轴中心线垂直度超差：
小于90度：
中凸（不充许）
大于90度：
中凹（充许）
20、涂抹肥皂水：
气动系统轻微漏气检查
（七）数控技术
一、数控系统的组成及工作原理
1、数控装置与计算机同步发展：
电子管、晶体管、集成电路
大规模集电路、PC机
2、数控机床定义：
数控技术控制的机床
3、数控机床工作原理：
加工程序通过载体输入数控装置，经过伺服系统、测量反馈控制，即通过数控技术控制刀具相对工件切削加工。
4、数控机床按工艺分类：
金属切削、金属成型与特种加工数控机床（电火花切割与成型、激光切割、火焰切割、水切割）
5、数控机床发展方向：
着工序集中（多轴联动、多刀塔、多主轴、多工作台）、高速、高效、高精度、高可靠性、人性化
6、先进伺服系统：
前馈控制（速度控制解决机械滞后）、非线性控制、软件插补（粗插补）与硬件插补（精插补）相结合、高分辨率与细分电路、补偿技术与自适应技术的功能
7、柔性制造包括FNC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）、CIMS（柔性制造集成系统）
二、数控加工编程
1、数控机床加工零件操作步骤：
分析图纸、确定工艺过程、建立工件坐标系、确定走刀路线、基点与节点坐标计算、编写加工程序、校验加工程序与首件加工。
2、数控编程方法：
手工编程、自动编程
3、数控编程穿孔纸带：
8位信息孔，第三位与第四位间是同步孔
4、ISO代码：
7位二进制数和1位偶校验位组成（每排孔数是偶数，第8位是偶校验位）；
5、EIA代码：
6位二进制数和1位奇校验位组成（每排孔数是奇数，第5位是奇校验位）；
6、程序结构：
程序名、程序段、程序结束指令
7、程序段结构：
程序段序号、指令代码、程序段结束符
8、指令代码：
程序序号、准备功能、辅助功能功、坐标字、进给速度、主轴功能和刀具功能
9、G代码：
建立工件坐标系指令、快速定位指令、直线插补指令、圆弧插补指令、单循环指令和复合循环指令
10、辅助代码：
运行指令、主轴运转指令、冷却泵工作指令和换刀指令
11、机械加工方法：
粗加工、半精加工和精加工，超精（研磨与超精磨）
12、加工工序：
加工方法、选用刀具、工件装夹、加工位置
先面后孔、先近后远、先主后次
13、工装夹具作用：
工件定位、工件夹紧
夹具分三类：
通用夹具、组合夹具、专用夹具
夹具定位：
允许不完全定位与过定位、不允许欠定位
14、刀具位置：
对刀点、参考点、换刀点、循环点、切入点
切入切出中间点、退刀点、轮廓基点
15、刀具轨迹：
沿着切线方向切入与切出工件轮廓
内轮廓粗加工：
行切削加工
内轮廓精加工：
环切削加工
16、常用刀具材料：
高速钢
硬质合金
立方氮化硼（切削淬火钢）
聚晶金刚体（切削有色金属）
17、切削参数：
切削速度、进给速度、背吃刀量
18、数控编程数学处理：
计算直线与圆弧轮廓基点坐标
计算非圆曲线节点坐标
19、孔加工循环加工分6个步骤：
孔中心定位（X、Y坐标）、速度临界平面（R点坐标）、孔底平面（Z点坐标）、孔底操作、返回R点平面或返回补始点平面
20、孔加工循环指令：
钻孔、镗孔、铰孔、攻丝
21、加工中心刀具补偿：
刀具半径补偿、刀具长度补偿
刀具补偿：
补偿建立、补偿执行、补偿取消
22、数控机床铣削粗、精加工方法：
（1）按精加工轮廓编程
（2）粗加工通过刀具半径补偿留出精加工余量
（3）测量与计算加工余量
（4）修整刀具半径补偿保证零件加工精度
23、车削加工编程：
半径编程功能、刀具T功能、刀尖圆弧半径补偿、恒线速度功能
24、加工中心程序特点：
换刀功能、刀具半径补偿功能、刀具长度补偿功能
25、CAM处理方式：
加工环境设置、选择切削刀具、选择切削参数、选择刀具路径、生成加工程序
27、自动编程：
绘制图形、工艺分析、设置加工环境、选择刀具与工艺参数、选择刀具路径、生成刀具轨迹、后置处理生成加工程序
三、数控系统
1、CNC系统：
硬件系统、软件系统
CNC系统功能：
程序输入与显示、数据处理、插补运算、信息处理、控制运动部件
2、CNC系统单个处理器系统：
CPU子系统、存储器子系统
I/O接口子系统、总线
3、CNC系统多个处理器系统：
处理器承担部分工作与独立运行程序
共用存储器、通信线路交换与信息处理
4、CPU种类：
通用微处理器（PC）、单片微处理器（工业计算机）
位片逻辑芯片（单一功能/组合使用）
5、存储器种类
RAM：
读写存储器
ROM：
只读存储器
PROM：
存储器（充许编程一次）
EPROM：
存储器（紫外线擦除内存）
6、数控系统中环型分配器：
控制机床运动位移、方向、速度
数控车床主轴电机光电编码器：
控制进给伺服电机车削螺纹
7、软件粗插补：
运算精度ms
硬件精插补：
运算精度μs
8、数控系统前台控制：
实时控制机床切削加工
数控系统后台控制：
键盘输入信息（不干涉前台实时控制与操作）
9、0级是中断驱动最低级，7级是中断驱动的最高级
10、插补：
轮廓起点与终点间密集化中间坐标点
11、插补器：
有软件插补器（粗插补）、硬件插补器（精插补）
12、插补方法：
基准脉冲插补法、数据采样插补法
逐点比较插补法、数字积分法
13、插补方法：
构造插补函数
插补步骤：
偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判别
14、B功能：
指刀具半径补偿方法
C功能：
指刀具拐角处理方法
15、程序段间转接过渡方式：
伸长型、缩短型和插入型
16、拐角转接种类：
直线与直线转接、圆弧与圆弧转接、直线与圆转接
17、数控机床辅助功能：
冷却功能、润滑功能
刀具转位功能、工件夹紧功能
四、数控伺服系统
1、伺服系统：
自动控制位移和速度
接受数控装置信息控制运动部件运动
脉冲信号电压功率放大控制刀具与工件相对运动
2、伺服系统性能指标：
运动速度、定位精度、重复定位精度
3、伺服系统基本要求：
定位精度高、重复定位精度高、稳定性好
动态响应快和调速范围宽
4、按伺服系统控制理论：
开环伺服系统、闭环伺服系统、半闭环伺服系统
伺服系统电机：
步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机
反馈控制方式分类：
脉冲方式、数字比较方式、相位比较方式
幅值比较方式和全数字方式
5、步进电机：
反应式电机、永磁式电机、永磁感应式电机
6、直流伺服电机种类：
永磁直流电机、无槽电枢直流电机
空心杯电枢直流电机、印刷挠组直流电机
7、交流伺服电机：
同步型交流电机（进给）、异步型交流电机（主轴）
8、进电机开控制：
开环进给伺服系统
9、步进电机工作原理：
脉冲信号变换为角位移（线位移）的电磁装置
步进电机结构：
定子有挠组（定子挠组为极，极组数为相）
转子（均匀分布的齿）无挠组
10、脉冲信号与机械运动关系：
脉冲数量控制位移
脉冲频率控制速度
脉冲顺序控制转向
11、步距角计算公式：
θ=3600/mkz
式中：
m为相数、k为通电方式、z为齿数
12、三相三拍步距角计算公式：
3600/3/40/=30（40为均匀分布的齿数）
13、步进电机主要参数：
步距角、静态步距角误差、最大静转矩Tmax
启动频率、连续运行频率和力矩频率特性
14、静态步距角误差：
空载单脉冲实际步距角与理论步距角之差
15、最大静转矩Tmax：
不改变通电状态转子离开平衡位置的极限转矩
16、启动频率：
启动力矩指克服负载力矩与加速力矩（不宜过大）频率
17、连续运行频率：
不失步连续升速达到的最高频率
18、力矩频率特性：
步进电动机稳定运行时转矩与频率的关系
20、步进电机环形分配器作用：
控制通电方式
环形分配器元件：
专用集成电路芯片（程序存储在EPROM中）
21、步进电机功率驱动器作用：
放大信号电流毫安、驱动电流安倍
22、细分电流作用：
改变通电方式缩小步进电机步距角
23、脉冲计算公式：
i=Φ*Ρ/360*δ；
Φ为步距角、Ρ为丝杠螺距、δ为脉冲当量
24、检测装置作用：
检测位移或角位移信号反馈给数控装置
检测信号与指令信号比较
放大差值计算的偏差信号
控制执行部件运动
直至消除偏差为零
25、检测装置分辨率0.0001-0.01mm
测量精度±
0.001-0.02mm/m
运动速度0-24m/min
检测装置种类：
数字测量（脉冲数）、模拟测量（电压或相位）
测量方法：
直接测量（光栅或感应同步器）
间接测量（编码器或旋转变压器）
26、增量式光电编码器原理：
光源经过聚光镜投影光电盘
透过光栏板由光电管接受信号
整形放大把谐波转变为方波
数显装置显示数字化信息
信号反馈给进给伺服系统
27、增量式光电编码器倍频处理：
提高伺服系统分辨率
频率与电压信号为速度反馈信息
增量式光电编码器工作特点：
结构简单、有累积误差
28、绝对值式变码器原理：
四码道接触式、二进制编码盘测定传动系统转角
绝对值式变码器特点：
结构复杂、无累积误差
29、光栅位置检测装置功能：
测量长度、角度、速度、加速度、振动和爬行
光栅种类：
物理光栅、计量光栅、直线光栅和圆光栅
30、直线光栅原理：
光源投影长光栅（标尺光栅）
透过短光栅（指示光栅）
光电元件接受（光栅读数头）
数显装置：
数字化信息反馈给进给伺服系统
31、光栅原理：
公式B=W/sinθ≈W/θ
莫尔条纹放大透光条纹间距
光栅刻线细和倍频处理：
提高测量装置分辨率
32、旋转变压器工作原理：
定子与转子相对运动产生的感应电流（测速发电机）
测定伺服系统的位置
增加定子与转子的极对数提高检测系统的分辨率
感应同步器工作原理：
多极旋转变压器展开形成感应同步器
33、闭环进给伺服系统工作原则：
内环控制速度外环控制位置
34、直流伺服电动机原理：
定子N极与S极电流方向不变
转子磁场与定子磁埸相互作用产生电磁转矩
直流伺服电动机调速方法：
改变电枢电压、改变磁通量和改变电阻
35、直流电机缺点：
电刷易磨损、换向器产生电火花
高速受限制、结构复杂成本高
36、交流伺服电动机特点：
转子惯量小、输出功率大
电机容量大、电压与转速高
专用集成电路和新的控制算法提高调速性能
37、异步型交流伺服电机工作原理
定子绕组通入交流电产生旋转磁场
转子空心（鼠笼状或杯状非磁性材料）
切割旋转磁埸产生电磁力使转子转动
主轴驱动选用异步型交流伺服电机（调速平滑）
38、同步型交流伺服电机原理
转子磁极受旋转磁埸吸引而转动
进给系统选用同步型交流伺服电机（机械特性硬调速范围广）。
39、交流伺服电机调速原理：
电枢电流与励磁电流
运用矢量控制原理进行调速
40、数字脉冲比较伺服系统
光电编码器反馈脉冲信号与指令脉冲比较
计算位置偏差调节伺服电机速度。
41、相位比较伺系统鉴相器原理
相位比较器鉴别指令信号与反馈信号相位
相位差转换为误差电压信号输入速度单元
42、幅值比较伺服系统鉴幅器原理
过滤高次谐波与干挠
电压频率变换器把模拟电压转换为脉冲序列组成位置测量处理电路
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