数控技术基础知识点总结.docx

1、数控技术基础知识点总结数字控制是用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控 制的一种自动化技术，简称数控。控制坐标运动来完成各种不同的空间曲面的加工，是数控 的主要任务。曲线加工时刀具的运动轨迹与理论上的曲线（包括直线）不吻合。数控机床的工作工程： 1、数控编程 2、程序输入 3、译 码 4 、数据处理 5 、插补 6 、伺服控制与加工。插补的任务就是通过插补计算程序，根据程序规定的进给 要求，完成在轮廓起点和终点之间的中间点的坐标值计算， 也即数据点的密化工作。控制轴数： 机床数控装置能够控制的坐标轴数， 车床为 2， 铣床为 3。联动轴数：机床数控装置能够同时控制的坐标轴数目。平面曲面 2.

2、5，空间曲面 3 及以上。定位精度：数控设备停止时实际到达的位置和你要求到达 的位子误差。重复定位精度：同一个位置两次定位过去产生的误差。通 常重复定位精度比定位精度要高的多数控机床的优缺点： 1、适应性强 2、精度高，质量稳定 3、 生产效率高 4、减轻疲劳强度，改善劳动条件 5、有利于生产管理现代化 6、使用、维护技术要求高。数控加工过程中，数控系统要解决控制刀具或工件运动轨 迹的问题，在数控机床中，刀具或工件能够移动的最小位移 量称为数控机床的脉冲当量或最小分辨率。计算出轮廓线上中间点位置坐标值的过程称为“插补” 。基准脉冲插补：每个脉冲使各坐标轴仅产生一个脉冲当量， 代表了刀具或工件的

3、最小位移；脉冲的数量代表了刀具或工 件移动的位移量；脉冲序列的频率代表了刀具或工件运动的 速度。仅适用于一些由步进电机驱动的中等精度或中等速度 要求的开环数控系统。数据采样插补：这种插补方法的特点是数控装备产生的不 是单个脉冲，而是标准二进制字。第一步粗插补，采用时间 分割思想，把加工一段直线或圆弧的整段时间细分为许多相 等的时间间隔，称为插补周期 T。第二步为精插补，一般将粗插补运算称为插补， 由软件完成， 而精插补可由软件实现， 也可由硬件实现。逼近误差3与进给速度F、插补周期T的平方成正比，与 圆弧半径 R 成反比。进给速度F、圆弧半径R一定的条件下，插补周期T越短，逼近误差3就越小，当

4、3给定及插补周期 T确定之后，可根据圆弧半径许值。R选择进给速度F,以保证逼近误差 3不超过允弦线逼近:2 2只2-（）2川）2JFT）8R 8R割线逼近:（R、.）2 - （R-、.）2 = （ 1 ）2 1 （FT）16R 16R 16R当轮廓步长I相等时，内外差分弦的半径误差是内接弦的一半若令半径误差相等，则内外差分弦的轮廓步长 I或角步距是内接弦的v2.数字积分法又称数字微分分析器法，是利用数字积分的原 理，计算刀具沿坐标轴的位移，使刀具沿着所加工的轨迹运 动。积分运算累加和运算DDA直线插补的整个过程要经过 2n次累加才能到达直线 的终点。m =2nDDA直线插补的分析可知，判断终点

5、是用累加次数 N为条件的，当累加寄存器的位数一旦选定， 比如m位，累加次数即为常数n =2m 了，而不管加工行程长短都需作 N次计算。 这就造成行程长进给速度加快，行程短进给速度变慢，使之各程序段进给速度不均匀，其结果将影响进给表面质量和效 率。为此要进行速度均化处理。直线插补的进给速度均化：直线的斜率不变，故对加工没 有影响。均化处理后，行程短的程序段，累加次数 N 减少得多，则 进给速度提高得多； 而行程长的程序段， 累加次数 N 减少得 少，则进给速度提高得较少。数控系统的刀具补偿（简称刀补）即垂直于刀具轨迹的位 移，用来修正刀具实际半径或直径与其程序规定的值之差。在轮廓加工过程中，由于

6、刀具总是有一定的半径（如铣刀 半径），刀具中心的运动轨迹与工件轮廓是不一致的。取消刀具补偿时用 G40 表示；左刀具补偿用 G41 表示； 右刀具补偿用 G42 表示。B 刀具半径补偿为基本的刀具半径补偿。轮廓尖角铣成小 圆角造成误差，读一段算一段走一段没有预测。C 刀具半径补偿随着前后两段编程轨迹的连接方式不同， 相应刀具中心的加工轨迹也会产生不同的转接形式，主要有 以下几种：直线与直线；直线与圆弧；圆弧与圆弧。根据两段程序轨迹的矢量夹角a和刀具补偿方向的不同，又有伸长型、缩短型和插入型几种转接过渡方式IQ摘扌卜邊优控n总冲717*e图22 DDA 兽壘還圣込区别： 1 直线插补时，被积函数

7、寄存器的数值为常用 Xe 和Ye,而圆弧插补时，被积函数寄存器的数值 Xi和Yi2圆弧插补开始时， X 坐标被积函数寄存器存入的是 y 坐标 的初值。 y 坐标被积函数寄存器存入的是 x 坐标的初值3在圆弧插补过程中， y 方向发出的脉冲时， x 方向被积函数 寄存器内容加“ 1”， x 方向发出的脉冲时， y 方向被积函数 寄存器内容减“ 1”4每当积分函数累加器有溢出时，需要及时修正被积函数寄存器 x， y 值。因此被积函数寄存器存入的是瞬时值。伺服系统是数控装置和机床的联系环节，是数控系统的重 要组成。功能：接受来自数控装置的指令来控制驱动机床的个运动 部件，从而准确控制它们的速度和位置

8、，达到加工出所需工 件外形和尺寸。由伺服电路、伺服驱动装置、机械传动机构及伺服进给运 动执行部件组成。伺服系统与一般机床的进给系统有本质上差别，它能根据 指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置。对伺服系统的基本要求： 1、精度高 2、快速响应 3、调速范围看4、低速大转矩 5、惯量匹配6、过载能力强、负 载特性硬。步进电动机的结构和工作原理步进电动机的分类及基本结构。按力矩产生的原理，分为 反应式和励磁式。（1 ）、反应式步进电动机的转子中无绕组，由定子磁场对 转子产生的感应电磁力矩实现步进运动。（2 ）、励磁式步进电动机的定子和转子均有励磁绕组，由 它们之间的电磁力矩实现步进运动。有的励

9、磁式电动机转子 无励磁绕组，是由永久磁铁制成的，转子有永久磁场。通常 也把这种步进电动机称为混合式步进电动机。混合式步进电 动机具有步距角小、有较高的启动和运行频率、消耗功小、 效率高、不通电时有定位转矩、不能自由转动等特点。步进电动机的工作原理：错齿角越小，所产生的步距角越 小，步进精度越高。对一相绕组一次通电的操作称为一拍，转一齿所需的拍数 为工作拍数。设步进电动机的转子齿数为 N，则它的齿距角为 乙二三由于步进电机运行K拍可使转子转动一个齿距角，所以每一拍的步距角 廷可以表示为：NKK步进电机的工作拍数；N 转子的齿数。对于转子有40齿并且采用三拍工作的步进电动机，其步 距角为：入二色4

10、0父3步进电动机的工作方式分为单拍、双拍和多拍工作方式。1、 三相步进电动机单三拍工作方式。2、 双三拍工作方式：每一相都是连续通电两拍，所以励 磁电流比单拍要大，所产生的励磁转矩也较大。由于同时有 两相通电，所以转子齿不能和这两相定子齿对齐，而是处于 两定子齿的中间位置。3、六拍工作方式：在六拍工作方式中，控制电流切换六次，磁场转 周，转子转动 个齿距角，其步距角-Nk检测装置常用类型(1)增量式：测量位移的增量值，测量装置输出的是脉 冲，一个脉冲是一个测量单位，任何一个对中点都可作为测 量始点，实际位移值靠对脉冲计数取得。(2)绝对式：测量位移的绝对值，测量装置的输出能够代表移动件当前的实

11、际位置（坐标值）移动的方向靠当前值 和历史记忆取得增量式充电编码器又能测位移又能测速度。给步进电机输入一个脉冲信号，其转子转过的角度称为步 距角。步进电机工作原理：步进电机有 A、B、C三相，每相有两个磁极，转子有四个磁极。当 A相绕组通以直流电时，B相磁极产生磁通，这时转子 2、4极与定子B相磁极对齐。 如果按A-B-C-A的通电顺序，转子则沿逆时针方向一步 步转动起来，每步转过 30，这个角度叫步距角。数数控机床程序编制的方法有三种：即手工编程、自动编 程、和图形编程。1、 人工完成零件图样分析、工艺处理、数值计算、书写程序清单，直到程序的输入和检验，称为“手工编程” 。2、 所谓计算机辅

12、助自动编程， 就是使用计算机或编程机， 完成零件程序编制的过程。3、 图形交互式自动编程是利用被加工零件的二维和三维 图形，有专用软件，以窗口和对话框的方式生产的加工程序， 这种编程方式使得复杂曲面的加工更为方便。规定假定工件是永远静止的，而刀具是相对静止的工作而 运动。机床坐标系中 X、Y 、Z 轴的关系用右手直角笛卡尔法则确 定，大拇指的指向为 X 轴的正方向， 食指指向为 Y 轴的正方 向，中指指向为 Z 轴的正方向。坐标系分为机床坐标系和工件坐标系。对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。 对刀点往往就选择在零件的加工原点。所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。 “

13、刀 位点”是指刀具的定位基准点。换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机 床而设置的，因为这些机床在加工过程要自动换刀。数控车床的编程特点：1、根据图纸标注，可按绝对坐标编程，也可按相对坐标 编程，也可混合编程；2、通常在图纸上和测量时均以直径值表示被加工零件的 径向尺寸，通常 X 在绝对方式编程中以直径直表示，在相对 方式编程中以实际位移量的二部表示。3、由于毛坯常用棒料或铸锻件，加工余量较大，数控车床常具备不同形式的循环功能，可进行多次重复循环切削， 简化编程。4、刀具补偿功能，刀具半径和长度补偿。恒线速度（G96 ）取消恒线速度（G97 ）主轴转速限定（G50 ）螺纹切削（ G33 ） 螺纹切削循环单一（ G92） 复合螺纹切削循环重复（G76)比例缩放（G51 ） 刀具返回到初始点所在的平面（G98)刀具返回到R 点所在的平面（ G99 ）子程序调用（M98)子程序结束（M99 )非模态调用（G65 )模态调用（G66 )坐标旋转（ G68） 取消选择（ G69）刀具半径补偿的作用：1可直接按零件的轮廓不考虑刀具半径值2刀具磨损后只需要手动输入刀具半径值，不必修改程序3可以使用同一程序，甚至同一刀具加工