2006数控班《数控系统故障诊断与维修》知识纲要

1、1、计算机数控系统简称CNC系统，是一种配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机控制系统，通过执行存储器内的程序，实现部分或全部数控功能。数控机床在CNC系统的控制下，自动地按给定的零件加工程序加工机械零件。 2、CNC系统由输入/输出设备、计算机数字控制装置(CNC装置)、可编程控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。3、CNC系统的核心是计算机数字控制装置。它通过系统控制软件与硬件的配合，合理地组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息，控制执行部件，使数控机床按照要求进行自动加工。4、CNC系统软件的特点是：多任务性和实时性，所采用的技术是并行处理技术和实时中断调度技术

2、。5、CNC装置的工作流程（输入、译码、刀具补偿、进给速度处理、插补、位置控制、I/O处理、显示、诊断。）6、按被控对象运动轨迹分点位移控制系统、连续控制系统7、按伺服工作原理分开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统8、数控技术是按被控对象要求的运动轨迹和运动速度，编制由数字代码信息所构成的控制程序，控制被控制对象的运动轨迹和运动速度的一种技术。9、如果一种设备的控制过程是以数字形式来描绘的，其工作过程是可编程序的，并能在所编程序的控制下自动运行，那么这种是被就称为数控设备。换句话说，采用了数控技术的控制系统是数控系统，采用了数控系统的设备就称之为数控设备。10、数控车床是一种常见的金属切

3、削机床，它能完成对内外圆拄面、圆锥面、圆弧面、端面和米制、英制螺纹等的车削加工。12、数控机床的传动系统主运动传动、进给传动和换刀装置。13、进给运动传动是指机床上刀架实现纵向（Z向）和横向（X向）运动的进给运动。14、换刀装置数控车床上使用的回转刀架是一种简单的动力换刀装置，并按数控装置的指令进行选刀换刀。15、数控车床工作过程大致有数控加工的准备、车床的调整、程序调试、试切加工、正式加工、结束检测等过程。16、数控机床运动机构的动作由伺服系统控制，伺服系统在数控机床中控制主轴和各进给坐标轴的速度和位置，起着保证刀具和零件相对运动的准确性和加工性能的重要作用。17、数控机床的伺服系统属于自动

4、控制系统的一种，亦称随动系统，它控制被控对象的转角或位移，使其能自动、连续、精确地复现输入指令的变化规律。18、根据被控对象的不同，伺服系统一般有三种控制方式，即位置、速度和力矩控制方式。19、数控机床伺服系统包括进给伺服系统和主轴伺服系统。20、伺服系统按照位置控制方式分为开环、闭环和半闭环伺服系统。21、按照调节器类型分为模拟型伺服系统、全数字伺服系统和混合伺服系统。22、模拟型伺服系统系统中各物理量，包括电动机的电流、速度、输出的位置信号、输入都是模拟量，中间调节器（控制器）也是模拟控制器。23、全数字伺服系统中各部分信号都是数字量，控制调节器用数字控制器实现。24、混合伺服系统位置进给

5、常采用混合型伺服，速度控制调节器采取模拟控制方式，位置控制采用数字方式，这样既提高了系统的响应速度，又可以发挥数字控制的优势。25、数控机床对伺服系统的基本要求高精度、调速范围宽、响应快、不受负载惯量影响动机的工作原理26、步进电动机驱动电路每接受一个指令脉冲，就控制步进电动机转过一个固定的角度，该角度即对应于工作台移动的一个位移值，该位移称为脉冲当量。只要控制指令脉冲的数量，即可控制工作台移动的位移，而指令脉冲的频率对应工作台的移动速度。（什么是脉冲当量）27、拍：称每一次通电状态的换接为拍，每一拍转子相应旋转一个步距角；把完成一个通电状态循环所需要换接的控制绕组相数或通电状态次数称作拍数，

6、用N表示，则步距角 或 （3-2）28、转速：步进电动机即可作单步运行（按控制指令转过一定的角度），又可连续不断的旋转。当外加一个控制脉冲时，即每一拍，转子将转过一个步距角，这相当于整个圆周角的，也就是转，如果控制脉冲的频率为f，转子的转速为（r /min） （3-3）29、半闭环控制系统位置检测方式一般将位置检测元件安装在电动机的轴上，用以精确控制电动机的转动角度，然后通过滚珠丝杠等传动机构，将电动机转动的角度变化转换成工作台的直线位移。位置检测元件不直接安装在进给坐标的最终运动部件上而是中间经过机械传动部件的位置转换，称为间接测量。30、伺服驱动电动机又称为执行电动机，它具有根据控制信号的

7、要求而动作的功能。 由数控系统送出的进给脉冲指令经变换和功率放大后，作为伺服电机的输入量，控制它在指定方向上作一定速度的角位移或直线位移（直线电机）， 从而驱动机床的执行部件实现给定的速度和方向上的位移。伺服驱动电机的性能在很大程度上影响进给伺服系统的性能。31、位置检测装置是数控机床伺服系统的重要组成部。它的作用是检测位移和速度，发送反馈信号。半闭环控制系统的位置检测元件一般采用编码器。32、数控车床主轴运动的基本控制是主轴的正、反转和停止、自动（手动）换挡和无级调速。33、对主轴驱动拖动特性的要求：调速范围足够大、主轴输出功率大34、主轴的速度调节是主轴驱动最重要的控制要求。35、主轴变速

8、分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式。36、主轴的常用变速方式只要有三种：一是采用变速齿轮的传动方式；二是用变频器对主轴电动机进行变频调速控制；三是采用交流主轴驱动系统实现无级变速。37、对主轴除调速要求外，主轴电动机还装配有编码器，以实现主轴位置检测，在经济形数控机床和机床数控改造中，也可在主轴上直接安装外置式编码器。38、主轴伺服系统控制：（1）、主轴定向准停控制 （2）、主轴旋转与坐标轴进给的同步控制（3）、恒线速切削控制 （4）、加减速功能39、直流电动机的调速方法有三种：改变电枢电压、电枢回路串电阻、减弱磁通调速。40、三相异步电动机旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致，任

9、意调换两根电源进线，则旋转磁场反转,电动机反转 41、三相异步电动机的调速方法：变频调速 (无级调速)、变极调速 (有级调速)，鼠笼式电机采用、变转差率调速 (无级调速)42、主轴编码器一般情况下不是用于位置反馈的。43、使用主轴编码器上所或取的数据一般有两个用途。其一是用于主轴速度显示；其二是用于主轴与伺服轴配合运行的场合，如螺纹切削加工、线速度加工等。44、机床的主轴编码器一般直接安装在主轴上或安装在主轴附近，用相应的传动装置与主轴相连，使其能准确地向数控系统输送主轴的转速、方向等信号。45、旋转编码器是一种旋转式测量装置，通常安装在被测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的角位移转换成增量

10、脉冲形式或绝对式的代码形式。46、主轴编码器一般有三个信号通道A+、B+ 和Z+。其中A+、B+两通道为互差900的脉冲信号，主要反映主轴的转速与方向。47、数控系统根据两通道单位时间的脉冲数来计算主轴的速度，根据A+通道与B+通道之间的相位差来判断主轴的旋转方向，Z+为零脉冲信号，主轴每转一圈Z+通道发出一个零脉冲，该通道主要给系统提供相关的基准信号。简答题1、什么是数控设备？2、什么是开环、半闭环、闭环控制系统？各有何特点？3、数控机床的基本结构有那些？其中电气控制系统又有哪些部件？数控机床的基本结构主要由主轴箱、卡盘、数控刀架、刀架滑板、尾座、底座、防护罩、液压系统、润滑系统、切削液系统

11、、电气控制系统等组成。其中电气控制系统又由数控装置、驱动器、伺服电动机、断路器、直流开关电源、编码器、变频器、驱动变压器、继电器、接触器、热继电器、控制按钮、行程开关、灭弧器等组成。 4、简述数控机床的加工原理首先根据加工工件的图样要求确定工艺方案、工艺参数和工装，用规定的格式编写程序单，或记录在程序载体上。再将程序通过输入装置输入到数控装置中。在数控系统控制软件的支持下，将输入的程序经过运算处理后，发出相应的指令信号。最后伺服系统根据数控装置的信号，通过执行机构经传动部件，驱动车床各运动部件，使车床按规定的轨迹运动，从而进行工件的切削加工，直至制造出符合图样要求的零件。5、步进进给驱动系统的

12、特点1）、在工作频率范围内，每输入一个电流脉冲，步进电动机就转过一定角度（步距角），而没有电流脉冲输入时，转子能稳定地停止在原来位置。2）、控制步进电动机的脉冲数量可以控制它的转角大小，经滚珠丝杠螺母副转换为工作台的位移量。3）、控制步进电动机的脉冲频率可以控制其转速高低，经滚珠丝杠螺母副转换，可以控制工作台移动速度的大小。4）、改变步进电动机各绕组的通电顺序可以改变步进电动机转向，从而改变工作台移动方向。5）、当步进电动机的启动频率或下降频率大于实际使用步进电动机的突跳频率时，为避免丢步和堵转，必须分别进行自动加速和自动减速控制。步进进给驱动系统的进给速度和脉冲当量的计算公式如下： （mm/

13、脉冲） （mm/min）6、步进进给驱动系统与CNC之间的连接7、什么是三相单三拍通电方式？有何特点？单相轮流通电方式：每次切换前后只有一相绕组通电。如：三相单三拍 特点：在这种通电方式下，电动机工作的稳定性较差，容易失步。8、什么是三相双三拍通电方式？有何特点？双相轮流通电方式：每次有两相绕组通电，通电状态切换时，转子转动平稳，且输出力矩较大，这种通电方式定位精度高而且不易失步。如：三相双三拍：9、什么是三相六拍通电方式？单双相轮流通电方式：上述两种通电方式的组合。如：三相六拍：经过六拍完成一个循环。步距角为三相单三拍或三相双三拍的一半10、交流伺服系统与CNC之间的连接11、变频主轴控制系统与CNC之间的连接12、使用变频器对电动机可以实现那些控制？13、简述分段无级变速的实现方法？14、了解主轴驱动装置的开关量控制信号。15、简述四方回转刀架工作原理当数控系统发出换刀信号时，刀架电动机正转，带动刀架体上升并转动，每转过900跨越一个刀位。在