数控技术复习参考(南昌航空大学)

1、数控技术复习题1?S301实验室数控技术复习题复习资料1闭环控制系统比开环控制系统及半闭环控制系统（ B ）。A. 稳定性好B.精度高C .故障率低D .价格低2. 脉冲当量是（ D ）。A 每个脉冲信号使伺服电动机转过的角度B. 每个脉冲信号使丝杠转过的角度C. 数控装置输出的脉冲数量D 每个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量3. CNC系统软件存放在（ B ）。A.单片机B.程序存储器C .数据存储器D .穿孔纸带4在中断型软件结构中，各种中断程序被安排成优先级别不同的中断服务程序，下列程序中被安排在最高级别的程序是（ B ）。A.译码、刀具中心轨迹计算B. CRT显示C.插补运算D .伺

2、服系统位置控制5. G04代码表示（A ）。D .撤销刀具半径补偿D ）。D .主轴脉冲编码器A .进給停止B.顺园插补C.逆园插补6. 能够实现加工中心换刀时主轴准停功能的检测装置是（A .光栅尺B.感应同步器C.磁栅7. 直线式感应同步器是通过鉴别（ B ）上感应电动势的相位或幅值，来测量滑尺相对于定尺的位移量。A.滑尺绕组B.定尺绕组C.励磁绕组D .输入绕组&光栅利用（ A），使得它能测得比栅距还小的位移量。A.莫尔条纹的作用B.数显表C.细分技术D.高分辨指示光栅9. 当交流伺服电机正在旋转时，如果控制信号消失，则电机将会（ D ）。A.以原转速继续转动B.转速逐渐加大C.转

3、速逐渐减小D.立即停止转动10. 加工中心主轴准停装置的作用是（ A）。A.保证刀具的自动装卸B.测量主轴的转速C.测量主轴的温升D.使切削过程得到恒线速1. 简要说明数控系统进行 译码、刀具补偿、进给速度处理和插补的工作内容。答：1. 译码译码是以零件程序的一个程序段为单位进行处理，把其中零件的轮廓信息 （起点、终点、直线或圆弧等），F、S、T、M等信息按一定的语法规则解释（编译）成计算机能够识别的数据形式，并以一定的 数据格式存放在指定的内存专用区域。编译过程中还要进行语法检查，发现错误立即报警。2. 刀具补偿刀具补偿包括刀具半径补偿和刀具长度补偿。 为了方便编程人员编制零件加工程序， 编

4、程时零件程 序是以零件轮廓轨迹来编程的， 与刀具尺寸无关。程序输入和刀具参数输入分别进行。 刀具补偿的作用 是把零件轮廓轨迹按系统存储的刀具尺寸数据自动转换成刀具中心（刀位点）相对于工件的移动轨迹刀具补偿包括B机能和C机能刀具补偿功能。在较高档次的CNC中一般应用C机能刀具补偿，C机能刀具补偿能够进行程序段之间的自动转接和过切削判断等功能。3. 进给速度处理数控加工程序给定的刀具相对于工件的移动速度是在各个坐标合成运动方向上的速度，即F代码的指令值。速度处理首先要进行的工作是将各坐标合成运动方向上的速度分解成各进给运动坐标方向的分速度，为插补时计算各进给坐标的行程量做准备；另外对于机床允许的最

5、低和最高速度限制也在这里处理。有的数控机床的 CNC软件的自动加速和减速也放在这里。4. 插补零件加工程序程序段中的指令行程信息是有限的。如对于加工直线的程序段仅给定起、终点坐标； 对于加工圆弧的程序段除了给定其起、终点坐标外，还给定其圆心坐标或圆弧半径。要进行轨迹加工， CNC必须从一条已知起点和终点的曲线上自动进行"数据点密化”的工作，这就是插补。插补在每个规 定的周期（插补周期）内进行一次，即在每个周期内，按指令进给速度计算出一个微小的直线数据段， 通常经过若干个插补周期后，插补完一个程序段的加工， 也就完成了从程序段起点到终点的“数据密化”工作。2 试说明基准脉冲插补法和数据

6、采样法的特点？答：目前应用的插补方法分为两大类：基准脉冲插补法和数据采样插补法。（1）基准脉冲插补法又称为脉冲增量插补法或行程标量插补法。这种插补方法的特点是每次插补结束后，数控装置向每个运动坐标轴输出基准脉冲序列，驱动各坐标轴的电机转动。每个脉冲代表机床移动部件的最小位移，脉冲的频率代表移动部件运动的速度，而脉冲的数量代表机床移动部件的位移量。这种插补方法有：逐点比较法、数字积分法、比较积分法和最小偏差法。（2）数据采样法又称为数据增量插补法或时间标量插补法。这类插补方法的特点是插补输出的不是单个脉冲，而是标准二进制字。插补运算分两步运行：第一步为粗插补，在给定的起点和终点的线段上插入拖干个

7、点，即用若干条微小直线段来逼近给定线段，粗插补在每个插补周期中计算一次；第二步为：精插补，它是在粗插补计算出的每一微小直线段上再做数据点的密化”工作，。一般将粗插补运算称为软插补，用软件实现，而精插补可以用软件，也可以用硬件实 现。数据采样插补法常用的有：扩展数字积分法、直线函数法、双数字积分法等。3. 试说明葛莱编码盘的优点，并将葛莱码1010换算为自然二进制、十进制。相邻十进制数之间只有一位二进制码不同。采集器器采到了格雷码：1010就要将它变为自然二进制：0与第四位1进行异或结果为 1上面结果1与第三位0异或结果为1上面结果1与第二位1异或结果为0上面结果0与第一位0异或结果为0因此最终

8、结果为:1100这就是二进制码即十进制12格雷码-二进制码（解码）：从左边第二位起，将每位与左边一位解码后的值异或，作为该位解码后的值（最左边一位依然不变）4. 试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成，它们分别的作用如何？伺服系统常用的驱动元件是什么？山伺服報动电路，伺服驱动装？r机械传动机构肢执行部件四部分织成d它的杵用於：搖收数控系址发出的进给速度和位移指&信号.由伺服驱动电路作转换和放大后.经伺服驱 动装胃（直流*交流伺服电机，功率步进电机，电液脉冲马达導）和机械传呦机构.骏动机床 的工作台.主轴头架等执行部件实现工柞进给和快速运动伺服系统常用的驱动无件圧步进 电机、直流伺

9、脱电机和交流伺战电机.三、综合应用题（每小题10分 共30 分）,并在图中1. 图为第二象限顺圆弧的加工，试用逐点比较法进行插补运算（列表按工作节拍计算各值） 画出插补轨迹。如图可知，插补运算在第二象限，顺时针方向进行2 2 2圆弧AB的方程为：X Y -'R 0设加工时刀具位于P（Xi，Yi）点，取偏差函数为 ：Fj二-Yj2 - R2因为在第二象限，所以：P点在圆弧上时，丨P点在圆弧外时，丨P点在圆弧内时，丨P点在圆弧外，即P点在圆弧内，即P点在圆弧上，即Fi >0，向X轴负方向走当 当 当 当 当 当 若Fi = 0;Fi > 0;Fi v 0。Fi > 0 时

10、,Fi v 0 时,Fi = 0 时,止步：，向-X方向分配一个进给脉冲, ，向+Y方向分配一个进给脉冲, ，为使加工继续进行，规定按 ，则iHX轴正方向走一步;Y轴正方向走一步;即向即向P点在圆弧外情况处理。P点新的位置坐标及偏差为Xi 1 二Xi 1 Yi +=Yi2 2 2 2 2 2、Fr=Xi+Yi -R =（Xi 十1） +Yi -R =Fi+2Xi+l若Fi v 0，向Y轴正方向走一步，则 P点新的位置坐标及偏差为Xi 1 二XiYi 十=Yi +12 2 2 2 2 2Fi + = Xi +丫 十R =Xi +(Yi +1)-R =Fi+2Yi+1插补循环或进给的总步数每进行一

11、次插补循环，就对 E进行一次减1运算，当E等于0时，表明到达终点，插补结束。 插补计算如下图所示第二象限顺时针圆弧，起点A（-4,0），终点B（0 , 4），圆心0（ 0, 0）。歩序工作节拍偏差判别偏差函数及动点坐标计算终点判别0符0為7%=0E=81F=Q片=斤+2坷十1 =62x4+1=孑=+1=-3,片=0E=72F<0&=片 +2Y1+1=-7+-O+1=-6耳=3尸0+1 =1E=63F<0耳=屉+2¥尹1=君十2 1+1 =-3屁=3产讪=2E=54F<0F4=F?+2Y3+1 = <5+2 2+1=2Xi=-3,y4=2+1=3E=45

12、F>0+JX=/=4+2%4+1 =2+2 炉田-3=-3+1=-2,/5=3e=36F<0F&=F5+2Y5+1 =<3+2、3+1 =4兀=立*6=3+1=4E=27F<0+dXf>Fe+2X6+1 =4+2(-2H-1 =11=-2+1=-1pYt=4E-18FAQ+ /1XFsFt+2X7+1 =1十熟 M H-1 =0耳F匕二4E-02 图示为某数控工作台X方向的传动系统简图，已知电机为三相反应式步进电机，转子的齿数为80,采用三相六拍的工作方式，最高运行频率为6500Hz,丝杠螺距P=12mm，齿轮的齿数Zi=20,Z2=50,试求该系统能否满

13、足 Vmax=3.5m/min的快移要求？解：依步进电动机的步距角公式得乙=360 .(m zr c) =360 .(3802)依脉冲当量定义：=P 360 包 (z'z2) =12. 360360 . (3802)20 50 =0.01mmVmax = fmax = 650060 10000.01 = 3.9 mms 3.5mm s能满足快移要求3.用数控铳床加工右图所示的轮廓ABCDEA。试编写FANUC-6M系统数控加工程序。要求:(1 )在给定机床坐标系和编程坐标系关系下用绝对坐标方式编写加工程序；(2) 设起刀点设为(-10, -10,50),零件厚度为 8mm , Z=0为

14、零件上表面。(3) 加工路径为-，主轴转速900r/min，进给速度150mm/min.1. 绝对坐标程序00105N10G92 X-10.0 Y -10.0 Z50.0;N20G90 G00 Z-8.0 S900 M03;N30G41 G01 X10.0 Y10.0 F150 D01 M08;N40Y20.0;N50X30.0 Y30.0 ;N60G03 X40.0 Y20.0 I10.0 J0;N70G02 X30.0 Y10.0 I-10.0 J0;N80G01 X10.0;N90G00 G40 X-10.0 Y-10.0 Z50.0 M09;N100M30;填空题1、 数控机床坐标系采

15、用的是右手笛卡尔直角坐标系。2、 数控机床坐标系的正方向规定为增大刀刀具与工件距离的方向。3、 数控机床坐标系中 Z轴的方向指的是 与主轴平行的方向，其正方向是 刀具远离工件的方向。4、 数控机床中旋转坐标有 _A_轴、 轴、轴，其正方向的判断是用 右手螺旋定则 。5、 数控车床中X轴的方向是 工件的径向，其正方向是 远离工件的方向。6、 数控机床坐标系一般可分为机床坐标系和工件坐标系两大类。7、 数控机床坐标系按坐标值的读法不同可分为绝对坐标系和增量坐标系。8、 在绝对坐标系中所有刀具运动轨迹的坐标值都以坐标原点为计算基准，而增量坐标系中所有运动轨迹的坐标值都相对前一位置进行计算的。9、 数

16、控系统的插补是指根据给定的数学函数，在理想的轨迹和轮廓上的已知点之间进行数据密化处理的过程。10、 大多数数控系统都具有的插补功能有直线插补和圆弧插补 。11、 插补的精度是以脉冲当量 的数值来衡量的。12、 所谓脉冲当量是指数控装置发出一个脉冲信号机床执行部件的位移量。13、 数控机床插补过程中的四个节拍是：偏差差别、坐标进给、 偏差计算、-终点差别14、 插补过程中终点判别的具体方法有：单向一、计数、 双向计数 、分别计数15、 数控编程是从零件图样到获得数控机床所能识别的数控加工程序的全过程。16、 数控编程的步骤有工艺分析、数值计算、编写程序单、程序输入、程序检验和首件加工。17、 数

17、控机床程序段的格式有固定程序段格式 和 可变程序段格式 。18、 数控机床的编程方法有手动编程和。19、 以下指令的含义：G00 快速点定位 ； G01 直线插补 ； G02 顺时针圆弧插补； G03 逆时针圆弧插补。20、 准备功能 G代码有模态代码和 两大类。三、简答题1、绝对坐标系和增量坐标系的区别是什么？举例说明。 答：在绝对坐标系中所有刀具运动轨迹的坐标值都以坐标原点为计算基准，而增量坐标系中所有运 动轨迹的坐标值都相对前一位置进行计算的。2、插补的定义。答：数控系统的插补是指根据给定的数学函数，在理想的轨迹和轮廓上的已知点之间进行数据密化 处理的过程。3、试述逐点比较法的工作节拍。

18、答：位置判别、坐标进给、偏差计算、终点判别4、 加工起点A（ 0，0）、终点B（ 3，2 ）第一象限的直线，试分析插补轨迹（按脉冲当量为1计）。5、简述数控编程的步骤。答；数控编程的步骤有工艺分析、数值计算、编写程序单、程序输入、程序检验和首件加工。6、脉冲当量的定义，一般取值是多少？与机床加工精度有何关系？答：所谓脉冲当量是指数控装置发出一个脉冲信号机床执行部件的位移量。一般取0.01或0.001mm,脉冲当量越小，机床精度越高。7、一个完整的加工程序由哪几部分组成？其开始部分和结束部分常用什么符号及代码表示？答：一个完整的程序是由程序号、程序内容、结束符号三部分组成。程序的开始部分为程序号

19、，常 用的有O P、等符号。程序的结束部分主要采用M02和M30指令。8、 数控车床的坐标轴是怎样规定的？试按右手笛卡尔坐标系确定数控车床中Z轴和X轴的位置及方向。答：数控车床的坐标轴是用右手笛卡尔直角坐标系确定的。Z轴的方向是主轴轴线的方向，其正方向是刀具远离工件的方向。X轴的方向是垂直主轴轴线的方向，其正方向是刀具远离工件的方向。9、制定加工方案的要求是什么？答：制定加工方案的要求有：1）程序段最少2 ）进给路线最短 3 ）灵活选用不同形式的加工路线第1章绪论1. 数控加工的特点及主要加工对象数控加工的特点：1 ）可以加工具有复杂型面的工件2）加工精度高，质量稳定3 ）生产率高4）改善劳动

20、条件5）有利于生产管理现代化数控加工的主要对象：1）多品种、单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件2）几何形状复杂的零件3）精度及表面粗糙度要求高的零件4）加工过程中需要进行多工序加工的零件5）用普通机床加工时，需要昂贵的工装设备（如工具、夹具和模具）的零件2. 数控系统由哪几部分组成数控系统一般由介质、输入装置、数控装置、伺服系统、执行部件和测量反馈装置组成。3. 数控系统的分类：1）按数控装置分类可分为硬件式数控系统（ NC）和软件式数控系统（CNC系统2 ）按运动方式分类可分为点位控制系统、点位直线控制系统以及轮廓控制系统。要求了解概念，并能 分辨各种具体加工的运动控制方式。3 ）按控

21、制方式分类可分为开环控制系统、半闭环控制系统和全闭环控制系统。要求掌握各自的特点。4 .重要的名词： NC、CNC、DNC、FMC、FMS、CIMS、MDINC :数控技术CNC :计算机数控DNC :分布式数控FMC :柔性制造单元FMS :柔性制造系统CIMS :计算机集成制造系统MDI :手动输入方式CAD :计算机辅助设计CAE :计算机辅助工程CAM:计算机辅助制造第2章数控加工工序1 .数控工艺的三个特点：工艺详细、工序集中、多坐标联动自动控制加工。2 .切削用量三要素。对刀点、刀位点、换刀点、走刀路线。1 ）被加工材料、切削刀具、切削用量。2）对刀点是数控加工时道具相对零件运动的

22、起点，又称起刀点。 刀位点是指刀具的定位基准点。对刀时，刀位点应与对刀点一致。换刀点则是加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点，换刀点应设在工件的外部。走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹。确定走刀路线时应注意以下几点： 需求最短加工路线 最终轮廓一次走刀完成3 .数控加工对刀具材料的要求，常用的刀具材料。1 ）刀具应具备如下的切削性能： 高的硬度个耐磨性 足够的强度和韧性 良好的耐热性和导热性 良好的工艺性 良好的经济性2）目前最常用的刀具材料是高速钢和硬质合金。第3章数控机床的程序的编制1 .数控编程的方法常用的编程方法有手工编程、数控语言编程和交互式图形变成。2 数控机床的机床坐标系和

23、工件坐标系的概念，各坐标轴及其方向的规定。1）机床坐标系是机床上固定的坐标系。工件坐标系是固定于工件上的笛卡尔坐标系。2） ©Z轴：规定与机床主轴线平行的坐标轴为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正向。 X轴：对大部分铳床来讲，X轴为最长的运动轴，它垂直于轴，平行于工件装夹表面。+X的方向 于操作者观看工作台时的右方。 丫轴：对大部分铳床来讲，Y轴为较短的运动轴，它垂直于轴。在Z、X轴确定后，通过右手定则可以确定Y轴。 回转轴：绕X轴回转的坐标轴为 A轴；绕Y轴回转的坐标轴为 B轴；绕Z轴回转的坐标轴为 C 轴；方向的确定米用右手螺旋原则，大拇指所指的方向是+X、+Y或+Z的方向。 附

24、加坐标轴：平行于 X轴的坐标轴为U;平行于Y轴的坐标轴为 V;平行于Z轴的坐标系为 W； 方向和X、Y、Z轴的方向一致。3 数控编程的指令代码，程序结构及格式、子程序及其调用。1 ）和坐标系相关： G90、G91 ； G92、G54-G59 ； G17、G18、G19。G90 :绝对坐标编程G91 :相对坐标编程G92 :设定工件坐标系G54G59 :选择工件坐标系 16G17 : XY平面选择G18 : XZ平面选择G19 : YZ平面选择2） 与刀具运动相关的：G00、G01、G02、G03。G00 :快速定位运动G01 :直线插补运动G02 :顺时针圆弧插补G03 :逆时针圆弧插补3）

25、与刀具补偿相关：长度补偿G43、G44、G49，半径补偿 G41、G42、G40。G43 :刀具长度正向补偿G44 :刀具长度负向补偿G49 :取消 G43 / G44G41 :刀具左补偿G42 :刀具右补偿G40 :取消 G41 / G424） 固定循环指令的六个动作，三个平面，G98与G99的区别。 六个动作动作1 : X、Y平面快速定位。动作2 :快速运动到R点平面。动作3 :孔加工。动作4 :孔底操作。动作5 :回到R平面点。动作6 :快速返回初始点。 三个平面初始平面、R点平面和孔底平面 指令G98是指加工完成后，大局返回到初始平面。指令G99是指加工完成后，刀具返回到R点平面。5）

26、辅助功能代码： MOO、M01、M02、M03、M04、M05、M06、M08、M09、M30、M98、M99。M00 :程序停止M01 :程序选择停止M02 :程序结束M03 :主轴顺时针旋转M04 :主轴逆时针旋转M05 :主轴停止M06 :换刀M08 :冷却液打开M09 :冷却液关闭M30 :程序结束并返回M98 :子程序调用M99 :子程序调用结束6）进给速度F,主轴转速 S、坐标地址字 X、Y、Z、U、V、W等。地址F代码:进给率设定。地址S代码:主轴转速。地址X代码：X轴直线运动。地址Y代码:Y轴直线运动。地址Z代码：Z轴直线运动。地址U代码:辅助直线轴，平行于X轴。地址V代码:辅

27、助直线轴，平行于Y轴。地址W代码:辅助直线轴，平行于Z轴。4 手工编程：要求熟练利用指令代码进行铳销加工的编程，并能解释各程序段第4章数控机床的工作原理1 插补的概念，基准脉冲插补的特点及其适用场合，数据采用插补的特点及其适用场合。1 ）插补是机床数控系统依照一定方法却似哪个刀具轨迹的过程2）基准脉冲插补在插补计算过程中不断向各个坐标发出相互协调的进给脉冲，驱动各坐标轴的电 动机运动。基准脉冲插补适用于以步进电机为驱动装置的开环数控系统、闭环系统中粗精度二级插补的精插补以及特定的经济型数控系统。3）数据采样插补法实际上是一种时间分割法，也就是根据程编的进给速度，将工件的轮廓曲线分 割为一定时间

28、（一个插补周期）的进给量（一条微小直线）。即用一系列微小直线段来逼近轮廓轨迹。数据采样插补法适用于闭环和半闭环控制系统。2 逐点比较法进行直线和圆弧插补（要求列表计算、并能画出插补轨迹）。3 数据采样插补的插补周期的选取应该考虑的各因缘：与插补精度的关系、 与插补运算时间的关系、 与数据采样周期的关系、 与位移寄存器容量的关系、与系统固有频率的关系。第5章 计算机数控装置1 .数控装置的作用，CNC系统的组成框图。数控装置是数控系统的核心，其主要功能只正确识别和驾驶数控加工程序，对解释结果进行各种数 据计算和逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。2 .单微处理器结构和多微处理器结构的特点。单微

29、处理器结构只有一个微处理器多微处理器结构有两个或两个以上的微处理器多微处理器的两种典型结构。共享总线结构和共享存储器结构。3 . CNC系统软件的存放：EPROM内存。加工程序的存放：带后备电池的RAM4 常规CNC系统软件的结构模式：中断型结构模式、前后台型结构模式。第6章 位置检测装置1 位置检测装置的作用，数控机床对位置检测元件的主要要求1）位置检测装置的作用是检测位移和速度，发送反馈信号，构成闭环控制。2）数控级船队位置检测元件的主要要求： 高可靠性和高抗干扰性。 满足精度与速度要求。 使用维护方便，适合机床运行环境。 成本低。2 了解旋转变压器的工作原理，鉴相型应用及鉴幅型应用1）旋

30、转变压器是根据互感原理工作的。2） 鉴相型应用：在此状态下，旋转变压器的定子两相正交绕组即正序绕组S和余弦绕组C中分别 加上幅值相等、频率相同而相位相差90°的正弦交流电压。鉴幅型应用：这种应用中，定子两相绕组的激磁电压为频率相同、相位相同而幅值分别按正弦、 余弦规律变化的交变电压。3 脉冲编码器的两种类型：增量式和绝对式。绝对式编码器采用二进制编码盘时，其分辨率的计算。4 了解光栅的工作原理。莫尔条纹的特点：1）光栅每移动一个栅距 d，莫尔条纹移动一个节距 W ；2） 莫尔条纹的放大作用W/d=1/ B,式中B单位为rad（弧度）;3）莫尔条纹的对光栅的局部误差具有误差平均作用。直

31、线光栅检测装置的线路：利用细光技术提高分辨率。第7章 数控机床的伺服系统1 伺服系统的组成及其作用伺服系统由控制器、功率驱动装置、检测反馈装置和伺服电机（M）。检测反馈装置用来检测与位置和速度有关的旋转轴的转角和转速。2 反应式步进电机的工作原理：基于电磁力的吸引和排斥而产生转矩。步距角的计算、与机械传动装置一起构成的进行伺服系统中脉冲当量的计算，脉冲频率与进给速度的关系。a = 360 ° / mkz提高步进伺服系统精度的措施：1 ）传动间隙补偿。2 ）螺距误差补偿。3 ）细分线路3. 简单了解直流电机与交流电机的工作原理及调速方法。1）直流电机调速方法： 改变电枢外加电压 U 改

32、变磁通量 改变电枢电路的电阻 R2）交流电机调速方法： 改变磁极对数p 改变转差率s 变频调速数控技术：指用数字、字母和特定符号对某一工作过程，如加工、测量、装配等进行自动控制的技术。数控（NQ系统，是指为实现数控技术相关功能而专门设计的软、硬模块等有机集成的系统，是数控技 术的载体。机床数控技术：用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种技术。数控技术在制造装备中的的应用：简化机械结构缩短制造周期提高制造精度提升装备性能数控机床：机床本体：主运动部件、进给运动部件、支承件（立柱、床身等）、 特殊装置、辅助装置数控系统：数控装置、伺服驱动装置、测量反馈装置外围技术：工具系统、编程工具、管

33、理工具计算机数控装置：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。数控机床组成与分类：按运动控制方式：点位控制、直线控制、轮廓控制按联动轴数：2轴联动、3轴联动、4、5轴联动按伺服系统：开环数控、半闭环控制、闭环控制按功能水平：经济型、中档型、高档型按工艺方法：金属切削、金属成形、特种加工点位控制：仅实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行任何加工。适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机直线控制：不仅要求控制点到点的精确定位，而且要求机床工作台或刀具（刀架）以给定的进给速度， 沿平行于坐标轴的方向或与

34、坐标轴成45°角的方向进行直线移动和切削加工。轮廓控制：对多个坐标轴同时进行控制，使之协调运动（坐标联动），使刀具相对工件按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工。开环控制：没有位置检测装置，信号单向。结构简单，制造成本较低，价格便宜，精度不高。半闭环控制：带有位置检测装置，常安装在伺服电机上或丝杠的端部；不包括丝杠螺母副及机床工作台导轨副等大惯量环节，可获得稳定的控制特性，而且调试比较方便闭环控制：带有位置检测装置，安装在机床刀架或工作台等执行部件上，控制精度高；但系统稳定性受 到影响，调试困难，且结构复杂、价格昂贵。数控加工零件的过程零件图纸的工艺分析一程序编制一

35、程序输入装置一数控系统一数控机床一成品数控机床的特点：适应性、灵活性好；精度高、质量稳定；生产效率高劳动强度低、劳动条件好；有利于现代化生产与管理；使用、维护技术要求高 数控加工的主要对象：1）多品种、单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件；2）几何形状复杂的零件；3）精度及表面粗糙度要求高的零件；4）加工过程中需要进行多工序加工的零件；5）用普通机床加工时，需要昂贵工装设备的零件。手工编程的步骤：零件图纸一图纸工艺分析一计算运动轨迹一程序编制一制备控制介质一校验和试切一 数控系统进给运动的两种方式：主轴带动刀具运动、工作台带着工件运动坐标系的三要素：原点-机床或工件坐标系的原点轴-X/Y/

36、Z、 A/B/C、 U/V/W单位-编程单位、脉冲当量机床坐标系的零点是在机床调试完成后便确定了，是机床上固有的点。机床原点的建立： 用回零方式建立。工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以与对刀点重合。工件座标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。 工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。数控加工的工艺特点：特点：工序内容具体、复杂 、严密；工序集中；加工精度不仅取决于加工过程，还取决于程编阶段（存在逼近误差、圆整化误差、插补误差）内容:加工零件的选择；数控工艺性分析；工艺路线制订（对刀点/

37、走刀路线/切削量）；工序设计选择对刀点的原则：选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。选在对刀方便，便于测量的地方。选在便于坐标计算的地方。对刀点：确定刀具与工件相对位置的点对刀：就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。加工路线确定：保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；简化数值计算，减少程编工作量；缩短加工路线，减少刀具空行程时间，提高加工效率。程序名和子程序调用指令：用于给子程序命名和在主程序中调用该子程序，该指令的标准化程度不高，不同系统有不同的规定。程序的组成：一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成CN係统是一种位置（轨迹）控制系统，以多执行部件（各运动轴

38、）的位移量为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。组成：程序、输入装置、输出装置、CN（装置、PLC主轴驱动装置、进给伺服驱动装置及位置检测装置CN（装置的硬件结构：3. 单微处理机结构： 整个CN（装置只有一个CPU它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方 式来实现各种NC功能。2. 多微处理机结构：在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理机，CPI之间采用紧耦合， 有集中的 操作系统，通过总线仲裁器（由硬件和软件组成）来解决总线争用问题，通过公共存储器来进行信息交换。 结构形式：共享总线结构型、共享存储器结构型特点：能实现真正意义上的并行处理，

39、处理速度快，可以实现较复杂的系统功能。容错能力强，在某模 块出了故障后，通过系统重组仍可断继续工作CN（装置的软件系统特点4. 多任务性与并行处理技术插补：零件轮廓线型已知点，进给速度、刀具参数、进给方向等，计算出中间点坐标值。插补的实质：“数据密化”。脉冲当量：刀具或工件能移动的最小位移量插补器：数控装置中完成插补运算工作的装置或程序。插补器分类：软件插补器及硬件结合插补器插补方法可归纳为两大类：3. 基准脉冲插补（或称脉冲增量插补、行程标量插补等）特点：数控装置向各坐标轴输出一个基准脉冲序列，驱动进给电机运动。运算简单，易用硬件电路实现，运算速度快。具体方法很多：逐点比较法、数字积分法、比

40、较积分法、数字脉冲乘法器法、最小偏差法、矢量判别法、 单步追踪法、直接函数法等。原理：每进给一步完成 4个工作节拍：偏差判别一坐标进给一新偏差计算一终点比较4. 数据采样插补（或称数据增量插补、时间标量插补等） 特点：数控装置产生的是标准二进制字。插补运算分两步完成：第一步粗插补；第二步精插补.数据采样插补方法很多：直线函数法、扩展数字积分法、二阶递归扩展数字积分法、双数字积分插补法 等。刀具半径补偿：根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。刀具半径补偿功能的主要用途：实时将编程轨迹变换成刀具中心轨迹；刀具半径误差补偿；减少粗

41、、精加工程序编制的工作量。刀具半径补偿的常用方法：B刀补、C刀补刀具半径补偿的工作过程：刀补建立、刀补进行、刀补撤销C刀补的转接形式：直线与直线转接、圆弧与直线转接、直线与圆弧转接、圆弧与圆弧转接过渡方式有:缩短型：刀具中心轨迹短于编程轨迹的过渡方式。(a > 180o)伸长型：刀具中心轨迹长于编程轨迹的过渡方式。(90°< a V 180o )插入型：两段刀具中心轨迹间插入一段直线的过渡方式。(aV 90° )过切问题：B刀补的方法 人工判别；C刀补的方法自动判别进给伺服系统：以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。 数控机床对进给伺服驱动系统的要求：

42、1. 位置精度要高2. 响应要快3. 调速范围要宽4. 工作稳定性好5. 低速转矩要大6. 能可逆运行和频繁灵活启停。7. 可靠性高开环：采用步进电机驱动。没有位置测量装置，信号流是单向的(数控装置二 进给系统)，故系统稳 定性好。但控制精度低。半闭环：采用伺服电机驱动。 位置采样是从伺服电机引出，不是直接检测运动部件的实际位置，采用旋转角度传感器。精度比闭环差，但结构简单，便于调整，稳定性好。广泛用于中小型数控设备。闭环：采用伺服电机驱动。位置检测装置装在工作台上，可直接测量工作台实际位移。将所有传动部分 都包含在控制环之内，可消除机械系统引起的误差。精度高于半闭环，结构复杂，控制较难，成本

43、高， 调试和维修困难。适用于大型或高档数控机床位置检测装置：检测位移(线位移或角位移)和速度，反馈至数控装置或伺服驱动器，构成伺服驱动系 统闭环或半闭环控制，使工作台按指令路径精确地移动。(1)组成：检测元件(传感器)和信号处理装置。(2 )常用检测装置： 旋转变压器、感应同步器、编码器、光栅、磁栅等(3)精度：系统精度、分辨率(4 )安装位置半闭环控制的数控机床旋转变压器、编码器等。安装在电机或丝杠上，测量电机或丝杠的角位移间接测量工作台的直线位移。闭环控制系统的数控机床感应同步器、光栅、磁栅等，安装在工作台和导轨上，直接测量工作台的直线位移。(5)数控机床对检测装置的要求受温度、湿度影响小

44、，工作可靠，抗干扰能力强在机床移动范围内满足精度和速度要求使用维护方便，适合机床运行环境成本低易于实现高速的动态测量。(1 )增量式与绝对式增量式检测方式功能：测量增量，移动1个测量单位发出1个测量信号。优点：装置较简单，任何一个对中点均可作测量起点；缺点：一旦计数有误，此后测量结果全错；发生故障(如断电、断刀等)时不能找到事故前的位置，须 将工作台移至起点重新计数。增量式检测装置： 有脉冲编码器，旋转变压器，感应同步器，光栅，磁栅，激光干涉仪等 绝对式检测方式功能：被测量的任一点的位置都以一个固定的零点作基准，每一被测点都有一个相应的对零点的测量值。优点：避免了增量式检测方式的缺陷缺点：结构较复杂。绝对式检测装置： 有绝对式脉冲编码器、三速式绝对编码器（或称多圈式绝对编码器）等数字式测量方式 以数字形式表示被测量，测量信号一般为脉冲， 可直接把它送到数控装置进行比较、处理。特点：便于显示、处理；测量精度取决于测量单位，与量程基本无关（存在累加误差）；检测装置简单，脉冲信号抗干扰能力强。模拟式测量方式： 用连续的变量表示被测量，如用相位变化、电压变化表示。特点：直接对被测量进行检测；在小量程内可以实现高精度测量；