数控技术知识点总结.docx
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数控技术知识点总结
数控技术分）个空及以上可得填空：
分共个空（答一40405040
分二简答：
40
一个插补题一个小计算题三小计算：
分）（20
第一章．机电一体化技术是微电子技术和计算机技术向机械工业渗透的过程中逐渐形成并发展起1来的一门多学科领域交叉的新型综合性学科，它是机械工业的发展方向。
数控技术是机电一体化技术中的核心技术，机电一体化技术的另外一个重要表现形式是机器人技术。
．系统论、信息论和控制论是数控技术的理论基础，微电子技术、计算机技术和精密机械2技术就是数控技术的技术基础。
．数字控制是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）3进行可编程控制的自动化方法。
数控技术采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。
它集计算机技术、微电子技术、自动控制技术和机械制造技术等多学科、多技术于一体。
数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
数控系统实现数字控制的装置。
它能够自动输入载体上事先给定的数字量，并将其译码后进行必要的信息处理和运算后，控制机床动作并加工零件。
装置。
系统的核心是CNCCNC
．数控机床的优势：
自动化程度高；效率高，操作人员少；精度高和质量稳定；废品率低、4工装成本低；复杂零件加工；一机多用；便于建立通讯网络，实现企业信息化管理；附加值高故．数控技术的发展趋势：
大功率、高精度适应控制技术高速度智能化（3.CNCb.5a.1.2.智能化交流刀具寿命自动检测和自动换刀功能模式识别技术障自诊断、自修复功能d.c.e.图形显示、人彩色伺服驱动技术）具有高速、多功能的内装可编程机床控制器4.CRT5.。
。
。
。
采用交流数字伺服系统。
机对话功能及自我诊断功能。
。
6.．数控机床一般由主机、数控装置、伺服驱动系统、辅助装置、程编机以及其他一些附属6设备组成。
．数控机床的分类：
一、按控制功能分类（点位控制数控系统；直线控制数控系统；轮廓7控制数控系统）二、按工艺用途分类（金属切削类数控机床；金属形成类数控机床；特种加工数控机床；其它类型机床：
如火焰切割数控机床、数控测量机、机器人等。
）三、按伺）服驱动的方式分类（开环控制；半闭环控制；全闭环控制．复习思考题8（数控技术是利用数字化的信息对什么是机床数控技术机床数控技术由哪几部分组成?
1.?
机床运动及加工过程进行控制的一种方法。
用数控技术实现加工控制的机床称为数控机床。
）数控机床由程序载体，数控装置，伺服驱动装置，机床主体和其他辅助装置组成。
生产效率高数控加工有哪些主要特点（加工精度高，质量稳定适合复杂零件加工1.3.2.?
2.监控功能强，具有利于制造技术向综合自动化方向发展对产品改型设计的适应性强6.5.4.减轻工人劳动强度，改善劳动条件）有故障诊断的能力7.什么是开环控制、闭环控制、半闭环控制（记住这是数控机床按伺服系统控制方式分类）3.?
什么是点位控制、直线控制和轮廓控制它们的主要特点与区别是什么（这是数控机床4.?
?
按照运动轨迹分类。
特点区别见）P6（系统由数控程序、输入装置、输出装置、简述数控系统的组成及各部分的主要功能。
5.CNC
、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包计算机数控装置、可编程逻辑控制器（）PLC括检测装置）等组成）高可靠性智能化复合化数控技术的发展趋势是什么（高速，高精度化开放式?
4.1.5.2.3.6.人机界面的友好）多种插补功能6.7.
简述在数控机床上加工零件的全过程。
）（见图图7.1-1P1的基础、如、、、为什么说数控机床的网络化是实现新的制造模式FMSVE（CIMSGM）AM8.（网络化可以实现多台数控机床间的数据通信和直接对多台数控机床进行控制，促进了系统集成化和信息综合化，使远程在线编程、远程仿真、远程操作、远程监控及远程故障诊）。
为可能断成．数控机床适用范围：
形状复杂，小批量9
第二章．程序编制步骤：
1
．数控程序的编制方法的分类：
手工编程和自动编程，自动编程有分为数控语言编程和图2形交互式编程。
图形交互式编程是目前最常用的方法。
．对于几何形状或加工内容比较简单的零件，数值计算也较简单，程序段不多，采用手工3编程较容易完成。
但对于形状复杂的零件，采用自动编程方法编制数控加工程序。
．工艺规划：
一、确定工艺路线；二、分配加工余量；三、确定切削用量；四，选择铣削4速度；五、其它：
进刀方式，主轴速度，切削面的参数，刀具的选择。
．基点：
各几何元素间的连接点。
如直线与圆弧的切点或交点、圆弧与圆弧的切点或交点5等。
组成的平面轮廓零件，必须根据曲线方程的特点以而对于有非圆曲线如双曲线、椭圆等（）及允许的逼近误差，用许多小直线段或小圆弧段来逼近其轮廓。
这种人为的线段分割，其相邻线段的交点称为节点。
等误等间距法．对于非圆曲线轮廓零件，根据轨迹的特点有多种节点计算方法：
1.62.
列表曲线。
差法3.
．坐标系及运动方向命名的原则：
采用右手笛卡尔坐标系，规定、、三者的关系及YZ7X其正方向符合右手法则，围绕、、各轴的回转运动、、及其正方向符合右手螺旋XYZABC法则。
．
．坐标系及运动方向命名8坐标的运动：
由传递切削动力的主轴所规定；
（1）Z
坐标的运动：
是水平的，平行于工件的装夹面，是在刀具或工件定位平面内运动的主
（2）X
要坐标。
坐标的运动：
＋的运动方向，根据和坐标的运动方向，按右手直角笛卡儿坐标（3）YXYZ
系确定。
旋转运动、和：
正向的、和相应地表示在、和坐标正方向上按照右旋YZ（4）ABCABCX螺旋前进的方向。
主轴旋转运动的方向：
主轴的顺时针旋转运动方向，是按照右旋螺旋进入工件的方向。
（5）例如：
．加工程序：
由程序号＋若干个程序段＋结束指令；9程序号：
每个程序都以程序号开头，给程序编号以便进行检索。
1.如，其中为程序号地址码，为程序编号。
E45%程序段的格式和组成：
应用字地址程序格式：
—2.
程序段序号字功能字、字字程序段结束符号程序段内数据字数目和长度……
位数都可变（）．一般的数控系统对各类字的允许字长都有规定，如某一数控系统的规定如下：
10．
S4T2F±4.3N4G1X±5.3Y±5.3Z±5.3M2
字最多用不含小数点的位数字，N4
字最多能用小数点前位，小数点后位的数字，而且可以带正、负号，其余类推。
5X3
数控系统对加工程序中的正号可以省略。
．顺序号字：
程序段号。
位于程序段开头。
（1）11N。
建立机床或控制系统工准备功能字：
功能或指令（）InstructionsGGeometric
（2）GG作方式的一种命令。
它使机床或数控系统建立起某种加工方法。
尺寸字、、等：
尺寸指令。
主要用来指令机床刀具运动到达的坐标位置；XZ（3）Y进给功能字：
主要用于指定进给速度。
F（4）：
指定主轴转速，倍率开关调节主轴速度；主轴速度功能字（）spindle（5）r/minS
刀具功能字：
主要用来选择刀具，也可用来选择刀具偏置和补（Tools（6）Function）T偿。
例如：
为号刀且用号刀补，为号刀取消刀补。
1T101Tll1
辅助功能字：
用来指定机床辅助功能及状态的功能。
如主轴的起停，冷却液的开M（7）关，刀具更换等。
．快速点定位指令：
刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到下一个目标1.12G00位置。
它只是快速定位，而无运动轨迹要求。
格式：
XYG00Z
为直线插补的终点坐标。
、其中、ZYX在运动过程中进行切削加工，因直线插补指令：
产生直线或斜线运动。
G012.G01。
而必须指定进给速度F格式：
F
G01XYZ
为直线插补的终点坐标。
、、其中ZYX
－刀具补偿刀具偏置注销。
使用指令则、无效。
G42G41G40/G40
二、辅助功能指令（）MMiscellaneousFunction规定主轴的起、停、转向，冷却泵的接通和断开，刀库的起、停等机床辅助动作
及状态的功能。
、、程序停止指令、M30
M00M011.M02、为程序停止（程序暂停，按“程序启动”后继续执行后面的程序）M00M01
为计划任选停止（与的作用相同，但必须在操作面板上的任选停止按扭按下）”M00（“才有效）、为程序停止、为纸带结束，完成了程序段所有指令。
现代数控指M30MO2
令中结束程序，光标停在程序结束处；指令则光标能够自动返回程序开头处，M30M02
按“程序启动”就可再次运行程序。
主轴旋转指令M03,M04,M05
2.为主轴顺时针方向旋转，开动主轴时按右旋螺纹进入工件方向旋转；M04M03
为主轴逆时针方向旋转，即开动主轴时按右旋螺纹离开工件方向旋转；主轴停止，M05
关闭冷却液。
换刀：
手动或自动换刀指令、也可自动关闭冷却液和主轴。
3.M06冷却液控制、、：
M084.M09M07为号冷却液，用于雾状冷却液开；M072
为号冷却液，用于液状冷却液开；1M08为冷却液关，注销，及号冷却液开和号冷却液开）M50（3M09M51（4M08）M09
夹紧、松开，：
分别用于机床滑座、工件、夹具、主轴等的夹紧和松开。
M10M115.主轴定向停止：
使主轴停止在预定的角度上。
6.M19镜向：
方便了对称性工件的编程。
M32-M357.为轴镜向；为轴镜向；xyM33M32
为轴镜向；注销镜向。
M34zM35M32,M33,M34
思考复习题13.．什么叫数控编程？
数控编程分为哪几类？
（从零件图的分析到制成控制介质的全部1过程，称为数控编程。
分为手工编程和自动编程，自动编程包括数控语言编程和图形交互
式编程）．
．手工编程的步骤是什么？
（分析零件图样和工艺处理数学处理编写零件加工2.23.1.程序单输入数控系统程序检验和首件试加工）4.5.．数控机床的坐标轴和运动方向是怎么规定的？
（见）3P26（见·）．画出下列机床的机床坐标系。
427P26．什么是程序段？
什么是程序段格式？
数控系统现常用的程序段格式是什么？
为什么？
5（每个程序段由程序段号，若干个数据字和程序段结束字符组成。
程序段格式是指一个1.程序段中字，字符和数据的书写规则。
最常用的是字地址可变程序段格式。
优点是程序简-短，直观以及容易检验，修改。
）
（刀位点是．解释名词：
刀位点；对刀点；换刀点；机床原点；工件零点；参考点。
6
指车刀，镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀，端铣刀刀头底面的中心，球头铣刀的球头中
心。
对刀点是数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。
换刀点是指刀架转位
换刀时的位置。
机床原点为机床的零点，它是机床上的一个固定点，由生产厂家在设计机
床时确定。
工件零点指工件坐标系的原点，由编程人员根据零件的特点选定。
参考点不会）
．代码代表准备功能，代码代表辅助功能G8M
刀具补偿有刀具长度不长指令和刀具半径补偿指令，为刀具长度正补偿，为9G44G43
刀具长度负补偿，为取消刀具补偿，为刀具左偏置，为刀具右偏置，为G41G40G42G49
取消刀补。
．系统可以自动产生程序，还具有较强的绘图功能，即可直接在系NCMasterCAD10统上通过绘制所加工零件图，然后再转换成零件加工程序。
NC
第三章插补
何为插补：
在所需的路径或轮廓上的两个已知点间，根据某一数学函数确定其中多个中间
点位置坐标值的运动过程称为插补。
插补实质：
根据有限的信息完成“数据密化”的工作
插补算法：
脉冲增量插补和数字增量插补
逐点比较法是脉冲增量法的典型代表，该算法的工作节拍是：
偏差判别、进给、偏差计算、
终点判别。
数字积分法也称法（）数字微分分析法，该法很容易实现2DDADigitalDifferentialAnalyzer次、次或高次曲线的插补，并且极易实现多轴的联动。
3
数字增量插补的基本思想是用直线逼近曲线。
插补步长计算公式：
△L=FT/60
单位：
进给速度（），插补周期为（，进给步长）（）LT△Fmm/minmsum圆弧插补公式：
课本P93
e=（TF）/8rr插补精度：
插补轮廓与给定轮廓的符合程度，可用插补误差来评价。
插补误差分类：
逼近误差：
用直线逼近曲线时产生的误差；
计算误差：
因计算字长限制产生的误差；
圆整误差
刀具半径补偿的常用方法：
刀补有法、比例法，该法对加工轮廓的连接都是以圆弧R2B
进行的。
不常用。
主要特点是采用直线作为轮廓之间的过渡，因此，它的尖角性好，并且它可自动刀补C
预报在内轮廓加工时过切，以避免产生过切。
（）刀补建立：
。
刀补撤销：
。
G42G42.°，伸长型≤α<180≥180，插入型α<90。
轨迹过渡方式：
缩短型α90
过切削现象都发生在过渡形式为缩短型的情况。
过切的判别：
直线在直线加工时，可以通过编程矢量与其相对应的修正矢量的标量积的
正负进行判别。
圆弧选用的刀具半径过大，超过了所需加工的圆弧半径，那么就会产生过切削。
RrD，计算题：
3-14,3-22,3-23P1173-13对方程进行微分得到解：
3-133dx=ydy
利用矩形公式对上式求和
∑3=∑j（参看课本P90）
开始插补时，x轴脉间宽度是A=3，y轴脉间宽度是B=0，A>B，因此取y
轴为基准轴。
之后的过程中A不变，B逐渐增大。
当A序号脉间进给终点判别基准轴F脉间A判别计算FBN=1200Y30
YN=10Δy1F0=0F0=0+Δx,-Y-32ΔyF1=0+1-3=-21F1<0N=9
YN=72F2=-2+2=0+Δx,-F2=0Δy33
YF3=0+3-3=03-ΔyF3=043N=5+Δx,XN=44F4=0+3-4=-1+Δx53F4<0
XN=246F5=-1+3=23Δy+Δx,-F5>0
XF6=2+3-5=073Δy+Δx,F6=0-5N=0
L=FT/60=40um3-222/8R3-23=（TF）erF=6720mm/min
个人所做，或有错误！
第四章：
一、数控系统的主要功能：
控制功能：
联动轴数和控制轴数1.准备功能：
用来指定机床的运动方式2.插补功能：
可实现精插补和粗插补3.进给功能：
切削进给速度和同步进给速度、进给倍率4.主轴功能：
主轴编码方式指定速度、恒线速功能、准停功能（定向停止）5.辅助功能：
6.刀具功能：
7.补偿功能：
刀具的尺寸补偿、各种变形补偿和反向间隙补偿8.字符、图形显示：
9.自诊断功能：
10.通讯功能：
11.人机交互自动编程：
12.
二、系统的工作流程：
CNC
．输入．译码刀具补偿进给速度处理插补位置控制处理显示5.17.I/O26.3.4.8.
三、系统的硬件结构：
CNC
单结构和多结构CPUCPU
四、常规的软件结构有哪几种结构模式：
CNC
中断型结构模式前后台型结构模式2.1.
五、系统控制软件的结构特点：
CNC
多任务性并行处理实时中断处理1.3.2.
六、结构系统的基本结构：
CNCCPU
、总线、接口、存储器、串行接口、接口、控制单元部件和接口电路等I/OCRT/MDICPU
七、控制功能包括：
内部控制、对零件加工程序的输入输出控制、对机床加工现场状态信息的记忆控制
八、运算任务：
完成一系列的数据处理，工作包括：
译码、刀补计算、运动轨迹计算、CPU
插补运算和位置控制的给定与反馈值的比较运算
九、可靠性问题：
可靠性定义：
产品在规定条件和规定时间内完成规定功能能力。
评价指标：
平均无故障时间失效率平均有效度平均修复时间1.4.2.3.包括的内容：
电源系统设计、硬件可靠性设计、软件可靠性设计、电磁兼容设计、热设计、
结构设计、保护的灵敏度、可维修性设计。
第六章数控机床的伺服驱动系统
、数控机床伺服系统概念：
以数控机床移动部件的位置和速度为控制对象的自动控制系1统，也成为随动系统、伺服机构。
、伺服系统分类：
开环系统和闭环系统。
开环系统主要以步进电机为控制对象，闭环系2
统以直流伺服电机或交流伺服电机为控制对象。
、半闭环系统与闭环系统的区别：
半闭环系统的位置检测元件不直接安装在最终运动部3
件上，而是传动装置的一个环节上（如丝杠或传动轴）。
、双闭环伺服系统的基本结构：
速度换和位置环。
速度环：
速度调节器、电流调节器、4功率驱动放大器。
位置环：
位置控制、速度控制、位置检测、反馈控制。
、伺服系统的基本性能：
高精度、良好的稳定性、动态响应速度快、调速范围宽，低速5
时能输出大转矩、高性能电动机。
、伺服系统的分类：
按调节理论分：
开环伺服系统、闭环伺服系统、半闭环伺服系统。
6按使用的驱动原件分：
电液伺服系统、电气伺服系统
按反馈比较控制方式分：
脉冲、数字比较伺服系统；相位比较伺服系统；
幅值比较系统；全数字比较系统。
、步进电动机的组成：
环形分配器、步进电动机、驱动电源等。
7、步进电机的工作原理：
电磁铁的作用原理。
8．
、步矩角：
步进电动机每走一步所转过的角度叫步矩角。
其大小等于错齿的角度。
步矩角9越小，控制精度越高。
步矩角（为相数，为齿数，单拍a=360/mzkzm
时，双拍时）k=2k=1、环形分配：
要使得步进电动机一步一步的正常运行，控制脉冲必须按一定的顺序分别10供给电动机各相，称为脉冲分配，或环形分配。
、软件脉冲分配。
硬件脉冲分、步进电动机的控制方式：
硬件脉冲分配（环形分配器）11
配可以用门电路及逻辑电路构成。
如：
集成电路和集成电路。
软件脉冲分配有TTLCMOS
查表法、比较法、移位寄存器法。
最常用的是查表法（环形分配表）。
、步进电动机的功率驱动形式：
、单电压功率放大电路；、高低压功率放大电路；1212、斩波横流功放电路；、调频调压驱动。
34，、位置检测装置分类：
、旋转变压器——角度测量装置，转子（角位移）定子（励磁）+131
应用互感原理；、感应同步器，定尺（感应电动势）滑尺（加电压），2+电磁感应原理；、脉冲编码器（是一种增量检测装置，分为光电式、3接触式、电磁感应式，最常用的是光电式编码器）；、绝对式编码器，4，没有累计误差，最常用的是光电式二进制循环码编码器；、光栅，5标尺光栅光学读数头；、磁栅，磁性标尺拾磁磁头检测电路，用+6++拾磁原理。
、检测装置的作用：
检测位移和速度，发出发出反馈信号与数控装置的指令信号进行比14较，若有偏差，经过放大后控制执行部件，使其向消除偏差的方向运
动，直到偏差为为止。
0
、角位移测量装置：
旋转变压器、旋转式感应同步器、脉冲编码器（增量式角位移测量15装置）、绝对值编码器（码盘）、圆光栅、圆磁栅。
、线位移测量装置：
直线磁栅、长光栅、直线式感应同步尺。
16、角速度测量装置：
脉冲编码器17、光栅工作原理：
光栅由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。
指示光栅装在光栅读数头18中，当光栅读数头相对于标尺光栅移动时，指示光栅便在标尺光栅上相对移动。
标尺
光栅和指示光栅构成了光栅尺。
、莫尔条纹的作用：
放大作用和平均误差作用。
19、磁栅工作原理：
磁栅工作前要在高精度录磁设备上对磁性标尺进行录磁，用录磁磁头20将相等节距常为μ或μ周期变化的电信号记录到磁性标尺上，作为测量位移（2050mm）量的基准尺。
在检测时，用拾磁磁头读取记录在磁性标尺上的磁信号，拾磁磁头可分为
动态磁头和静态磁头。
动态磁头又称速度响应型磁头只有一组输出绕组，当磁头和磁（）尺有一定相对速度时才能读取磁化信号，并输出电信号。
、直流电动机伺服系统：
定子转子电刷。
21++、直流伺服电动机调速公式：
φ——转速——电枢电压——电枢电流U22In=（U-IR）/Ken
电枢回路总电阻——由电动机结构决定的电动势常数φ——励磁磁通。
R=Ke；、直流伺服电动机调速方法：
、调节电枢供电电压（主要用）U231、减弱励磁磁通2、改变电枢回路电阻；3、交流电动机伺服系统：
定子转子；核心是变频器。
24+分为交流永磁式伺服电动机、交流感应式伺服电动机；
、交流电动机原理：
由定子绕组产生旋转磁场使转子运转。
25（通过变频的方法改变电动机的供电频率，方法：
、交流电动机调速方法：
改变供电频率。
26．
、直接的交流——交流变频；、间接的交流——直流——交12流变频（常采用）。
）
速度控制：
标量控制法（开环）、矢量控制法（闭环）
数控机床的机械结构第七章滚珠丝杠的特点：
）传动效率高，摩擦损失小。
）给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的12螺纹间隙，反向时就可消除空行程死区，定位精度高，刚度好。
）运动平稳，无爬行现象，3传动精度高。
）运动具有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转4换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
）磨损小，使用寿命长。
）制造工艺65复杂。
）不能自锁。
7滚珠丝杠轴向间隙调整通常采用双螺母预紧的方法。
常用的双螺母消除轴向间隙的结构型
式有以下三种：
垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式。
除上述三种双螺母加预紧力的方
式外，还有单螺母变导程自预紧及单螺母钢球过盈预紧方式。
齿轮传动间隙的消除措施：
。
圆柱齿轮传动：
偏心轴套调整法、锥度齿轮调整法、双向薄1齿轮错齿调整法。
。
斜齿轮传动采用错齿调整法，有垫片错齿调整法、轴向压簧错齿调整2法。
与普通机床相比，数控机床机械结构有许多特点。
在主传动系统方面，特点如下：
）目前1数控机床的主传动电动机由新型交流调速电动机和直流调速电动机取代了普通的交流异步
电动机或传统的直流调速电动机。
）转速高，功率大。
）变速范围大。
）主轴速度的变342换迅速可靠。
在进给传动系统方面，特点如下：
）尽量采用低摩擦的传动副。
）选用最21佳的降速比。
）缩短传动链以及用预紧的方法
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