机械设备数控技术个人整理

1、数控机床是指采用数字控制技术对机床的加工过程进行控制的一类车床。 数控系统是一种控制系统，它自动输入载体上事先给定的数字量，并将其译 码，在进行必要的信息处理和运算后，控制机床动作和加工零件。数控机床是典型的数控化设备。由程序编制及程序载体、输入装置、计算机 数控装置及强电控制装置、伺服驱动系统及位置检测装置和机床的机械部件 五大部分组成。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息，然后用标准的由字母、 数字和符号组成的数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程 序单。数控机床的工作原理。数控编程一一输入一一译码一一刀具补偿一一插补一 加工。输入：采用操作面板上的键盘、纸袋阅读机、磁

2、盘软驱、网络通信接口等方 式，把零件的数控加工程序、控制参数、补偿参数等操作信息输送到cnc数 控装置中。译码：数控装置对接收道德数控加工程序进行语法检查，按照语法规则将其 翻译成计算机可以识别的数据形式，并按一定的数据格式将这些数据存放在 制定的内存专用储存区。刀具补偿：刀具补偿又称“刀补”，是指在牛产现场根据刀具的实际测量值, 将加工零件所用的半径和长度等现场数据输入cnc数控装置，数控系统根据 这些刀补值进行运算，自动把零件轮廓轨迹装换为刀具屮心轨迹，以便加工 出所要求的零件轮廓。插补：在已知零件轮廓便面曲线段的起点和终点之间，进行“数据点的密化 工作”。数控系统在每个插补周期内运行一次

3、插补程序，得到一个微线段数据, 数控机床的运动部件就沿着相应的坐标走一步。这一步的距离，在经济型数 控机床屮成为“脉冲当量”，在屮高档数控机床屮成为“最小设定单位”，它 反应了数控机床可能达到的最高加工精度。加工：零件的轮廓表面有许多曲线段（包括直线段）连接构成，数控系统执 行一条数控加工程序，通常需要运行很多次插补周期，来商城一连串逼近零 件轮廓曲线的微线段，从而加工出零件表面的一段曲线。当数控加工程序单 上的所有程序全部执行完毕后，就意味着数控机床加工零件结束。按数控机床的运动轨迹分类：点位控制数控机床、直线控制数控机床、轮廓 控制数控机床。按所用的进给伺服系统的类型分类：开环数控系统、闭

4、环数控系统、半闭环 数控系统。按所用的数控装置类型匪类：硬件数控系统、计算机数控系统。按数控机构类型分类：串联控制系统、并联控制系统。数控机床本体组成：主传动系统，进给传动系统，事先工件回转、定位的装 置和附件，实现某些部件工作和辅助功能的系统和装置，如液压、气压、润 滑、冷却等系统和排屑、防护等装置，刀库、刀架和自动换到装置（atc）,（apc）,特殊功能装置，如刀具破损监控，精度检测和数控装置等，为完成自动化控制功能的各种反馈信号装置及元件。进给传动系统的要求：传动精度与定位精度高、传动刚度高和抗震性好、进 给调速范围宽、低摩擦和低惯量、响应速度快、消除传动间隙、速度稳定性 好。17. 数

5、控机床对导轨的基本耍求：导轨的功用是支承和导向，支承运动部件并保 证运动部件在外力（运动部件本身的重量、工件的重量、切削力、牵引力等） 的作用下，能准确地沿着一定的方向运动。18. cnc系统是借助于计算机通过执行器储存器内的程序来完成数控要求的部分 或全部功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的一种专用计算机系统。19. 位置控制模块：速度控制、位置反馈等单元组成位置控制模块。机床数控系 统对位置环的控制要求是无超调、无滞后、特性硬、抗干扰能力强；对速度 环的要求是大惯量、大调速比（一般大于1:2000）、特性硬。图p5820数控机床上的两类控制信息：1）控制机床进给运动坐标轴的位置信息，如数

6、控机床工作台的前、后、左、右移动；主轴箱的上、下移动和围绕某一直线 轴的旋转运动位移量等。2）数控机床运行过程中，开关量信号的顺序控制。 以各形成开关、传感器、按钮、继电器等开关量信号的状态为条件、并按照 预先规定的逻辑顺序，对系统的运行进行控制。图p7221. 平均无故障时间mtbf：指cnc系统在可修复的相邻两次故障间能正常工作 的时间的平均值。22. 数控加工程序编制是指从零件图纸到制成控制介质的全过程。23. 自动编程适用于：形状复杂的零件；虽不复杂但编程工作量很大的零件（如 有数千个孔的零件）；虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆 曲线的计算）。24数控机床程序编制的步骤

7、可分为图纸工艺分析、计算运动轨迹、程序编制、 制备控制介质、校验和试切五大部分。25.编程坐标确定原则：标准规定，不论机床在加工中是刀具移动，还是被加工 工件移动，都永远假定工件时静止的，而刀具相对于静止的工件移动。26如何确定进给轴？ z坐标平行于轴线的进给轴。规定与机床主轴线平行的方 向定位z轴。27. 机床坐标系是指以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床i古i有的坐标系， 它具有唯一性。机床坐标系一般不作为编程编程坐标系，仅作为工件坐标系 的参考坐标系。28. 工件坐标系是为编程方便在零件、工装夹具上选定某一点或与之相关的点， 以这一点为原点建立一个坐标系，被选定的那个点称为工件原点。2

8、9刀位点：指用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。对刀点： 是指确定刀具与工件相对位置的点（起刀点）。对刀就是“对刀点”与“刀位 点”重合的操作。30选择对刀点的原则有：1）选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的 位置上。2）选在对刀方便，便于测量的地方。3）选在便于坐标运算的地方。31 .程序的格式和内容。一个完整的数控加工程序，有程序号、程序主体、程序 结束指令三部分组成。32. m指令是控制机床在加工时做一些辅助动作的指令，如主轴的正反转、切削 液的开关等。33插补的基本概念。根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在运动轨迹的 起始点坐标和轮廓轨迹之间，由数控系统计算出各

9、个中间点的坐标，“插入”、 “补上”运动轨迹中间点的坐标值，通常把这个过程称为“插补”。34. 评价插补算法的指标。1）稳定性指标2）插补精度指标3）合成速度的均匀 性指标4）插补算法尽可能简单，要便于编程35. 目前应用的插补方法分为基准脉冲插补和数据采样插补两大类。36. 逐点比较法插补举例。p15537. 位置偏置由两部分组成：刀具长度补偿及刀具半径补偿。38位置检测装置由检测元件（传感器）和信号处理装置组成的。39检测装置是闭环伺服系统的重要组成部分。作用是检测各种位移和速度，发 送反馈信号，构成伺服系统的闭环控制。闭环控制的数控机床的加工精度主 要取决于检测系统的精度。位移检测系统能

10、够测量岀的最小位移量成为分辨 率。分辨率不仅取决于检测装置木身，也取决于检测电路。40.脉冲编码器41 光栅。当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹成一小角度®放置两个光栅 尺时，造成两光栅尺上线纹相互交叉。在光源的照射下，交叉点附近的小区 域内黑线重叠，形成黑色条纹，其他部分为明亮条纹，这种明暗和间的条纹 称为莫尔条纹。42摩尔条纹有如下特性：1）用平行光束照射光栅i寸，摩尔条纹由亮带到暗带, 再由暗带到亮带，透过的光强度分布近似于余弦函数。2）起放大作用。用w 表示摩尔条纹的宽度，p表示栅距，表示光栅线纹间的夹角，则有w=p/sin ® ,由于® 很小,sin&

11、#174; = ® ,贝0 w«p/® ,若 p=0. 01mm, ©=0.01rad,则由 上式可得w=lmm,即把光栅距放大100倍的摩尔条纹宽度。43伺服系统的组成。伺服系统主要由以下几个部分组成：位置控制单元、速度 控制单元、驱动元件（电机）、检测与反馈单元和机械执行部件。图p19844. 伺服系统的基本要求1）精度高。伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的 精确程度，包括定位精度和轮廓加工精度。数控机床是按预定的程序自动进 行加工的，不同于普通机床用手动曹组来调整和补偿各种因素对加工精度的 影响，故要求数控机床的实际位移与指令位移之差要小。2）

12、稳定性好。稳定 是指系统在给定的输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后，达到新 的或者恢复到原来的平衡状态。3）快速响应并无超调4）调速范围宽5）低 速大转矩。45. 步距角：步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，转子转过的角度。46什么是开环、闭环、半闭环进给伺服系统？ 1）按有无位置测量装置分为开环 数控系统和闭环数控系统2）闭环数控系统按位置测量装置安装位置分为全 闭环和半闭环两种。半闭环不是直接检测运动部件的实际位置,全闭环则是。47. g00点定位，g01直线插补，g02顺时针方向圆弧插补，g03,逆时针方向圆 弧插补,g40刀具补偿/刀具偏置注销,g41刀具补偿左,g42刀具补

13、偿右, g43刀具偏置正，g44刀具偏置负，g90绝对尺寸，g91相对尺寸，m03主 轴顺时针方向，m04主轴逆时针方向，m00程序停止，m02程序结束。g92 xo yo zo；设定绝对坐标系，刀具位于开始位置(xo, yo, z0)； n1 g90 g17 goo g41 d07 x250. 0 y550. 0；建立刀具半径补偿；n2 g01 y900. 0 f150；n3 x450. 0；n4 g03 x500. 0 yu50.0 r650. 0；n5 g02 x900.0 r-250.0；n6 g03 x950. 0 y900. 0 r650. 0；n7 g01 xu50.0；n8 y550. 0；n9 x700. 0 y650. 0；n10 x250. 0 y550. 0；48. nil goo g40 x0 y0； cb对照下图说明：（1） m03扌旨令的实现过程；（2）按下机床面板中的“停止工作” 按钮时系统的控制过程。cnc系统扌巴m03指令通过数据交换区传给plc