数控技术1答案

课程名称：数控技术时间、地点：周一1-2节D42 周四3-4节D42任课老师： 王永章电话： 86413812办公室： 机工厂二楼数控技术探讨室考核形式： 出勤率(5)+作业(5)+试验(10)+考试(80)考试时间： 第17周周四7-8节考试地点：D42（0008109、0008110）D41（0008111、0008112）数控车床数控铣床加工中心加工中心数控钻床数控车床的主要内部结构FANUC数控系统（显示器及操作面板）FANUC数控系统（显示器及操作面板）西门子系统的显示操作部件、驱动器、可编程限制器第一章概论1.1数控技术的基本概念1.1.1什么是机床的数字限制以数字指令方式限制机床各部件的相对运动和动作。例：N003G90G01X+35.Y+279.3Z-429.7S1000T02F500M07； 将数字代码输入机床的数字限制装置（即限制机床的专用计算机）中去，经过计算机的计算处理、伺服限制、驱动机床各部件运动，完成上述空间直线段的加工。用这种限制技术限制的机床就称为“数控机床”或“NC机床”。（NumericallyControlledMachineTool）1.1.2机床数字限制的原理点位限制(PointtoPointControl)：严格限制点到点之间的距离，而与所走的路径无关。YXO,PKQR△X△Y

图1.1点位控制G00:P-K-QG01:P-Q轮廓加工限制(ContouringControl)：

不仅对坐标的移动量进行限制，而且对各坐标的速度及它们之间比率都要行严格限制，以便加工出给定的轨迹。。TL1L2L3L4L5L6L△X△YXY图1.2

轮廓控制

原理:在允许的误差范围内,从微观上看,用沿直线（精确地说，沿靠近函数）的各轴最小单位移动量合成的分段运动来代替曲线运动，从而加工出轮廓。基本名词术语：1.点位限制：限制点到点的距离；2.轮廓限制：限制轮廓加工，实时限制位移和速度；3.辨别率：闭环数控机床的最小监测单位，也叫设定单位。它代表了数控系统和数控机床的精度。脉冲当量：数控系统中，一个指令脉冲代表的位移量(开环)；4.插补:数据密化,用已知线型（已有插补轨迹）代替未知线型。直线插补：数控机床加工时，刀具运动轨迹是直线的，称为直线插补。圆弧插补：数控机床加工时，刀具运动轨迹是圆弧的，称为圆弧插补；●机床的数字限制是由数控系统完成的。数控能接收零件图纸加工要求的信息进行插补运算，实时地向各坐标轴发出速度位置限制指令。伺服驱动装置能快速响应数控装置发出的指令，驱动机床各坐标轴运动，同时能供应足够的功率和扭矩。●机床的数字限制包括：轨迹限制和开关量限制。轨迹限制:直线、圆弧及其它各种平面,空间轨迹。由插补指令实现。插补指令越丰富，数控功能越强。开关量限制：为协作数控加工，所须要的开关动作限制，如程序停、冷却液开停、主轴正反转等等。由帮助功能指令实现。1.1.3数控机床的组成及特点数控机床的组成1）信息输入：程序、参数、数据等的输入通道。输入设备为穿孔纸带、磁带、磁盘、通讯接口由上位机输入，也可以在MDI方式下，用手动按键输入。2）数控装置：由CPU、存储器、总线、功能部件和相应软件组成的专用计算机。作用为将加工程序译码轨迹计算（速度计算）、插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统支配速度、位移叮嘱。这一部分是数控机床的核心。

图1.3数控机床的组成数控机床的组成1）信息输入：程序、参数、数据等的输入通道。输入设备为穿孔纸带、磁带、磁盘、通讯接口由上位机输入，也可以在MDI方式下，用手动按键输入。2）数控装置：由CPU、存储器、总线、功能部件和相应软件组成的专用计算机。作用为将加工程序译码轨迹计算（速度计算）、插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统支配速度、位移叮嘱。这一部分是数控机床的核心。

数控机床的组成1）信息输入：程序、参数、数据等的输入通道。输入设备为穿孔纸带、磁带、磁盘、通讯接口由上位机输入，也可以在MDI方式下，用手动按键输入。2）数控装置：由CPU、存储器、总线、功能部件和相应软件组成的专用计算机。作用为将加工程序译码轨迹计算（速度计算）、插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统支配速度、位移叮嘱。这一部分是数控机床的核心。

数控机床的组成1）信息输入：程序、参数、数据等的输入通道。输入设备为穿孔纸带、磁带、磁盘、通讯接口由上位机输入，也可以在MDI方式下，用手动按键输入。2）数控装置：由CPU、存储器、总线、功能部件和相应软件组成的专用计算机。作用为将加工程序译码轨迹计算（速度计算）、插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统支配速度、位移叮嘱。这一部分是数控机床的核心。

数控机床的组成1）信息输入：程序、参数、数据等的输入通道。输入设备为穿孔纸带、磁带、磁盘、通讯接口由上位机输入，也可以在MDI方式下，用手动按键输入。2）数控装置：由CPU、存储器、总线、功能部件和相应软件组成的专用计算机。作用为将加工程序译码轨迹计算（速度计算）、插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统支配速度、位移叮嘱。这一部分是数控机床的核心。

数控机床的组成1）信息输入：程序、参数、数据等的输入通道。输入设备为穿孔纸带、磁带、磁盘、通讯接口由上位机输入，也可以在MDI方式下，用手动按键输入。2）数控装置：由CPU、存储器、总线、功能部件和相应软件组成的专用计算机。作用为将加工程序译码轨迹计算（速度计算）、插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统支配速度、位移叮嘱。这一部分是数控机床的核心。

数控机床的组成1）信息输入：程序、参数、数据等的输入通道。输入设备为穿孔纸带、磁带、磁盘、通讯接口由上位机输入，也可以在MDI方式下，用手动按键输入。2）数控装置：由CPU、存储器、总线、功能部件和相应软件组成的专用计算机。作用为将加工程序译码轨迹计算（速度计算）、插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统支配速度、位移叮嘱。这一部分是数控机床的核心。

数控机床的组成1）信息输入：程序、参数、数据等的输入通道。输入设备为穿孔纸带、磁带、磁盘、通讯接口由上位机输入，也可以在MDI方式下，用手动按键输入。2）数控装置：由CPU、存储器、总线、功能部件和相应软件组成的专用计算机。作用为将加工程序译码轨迹计算（速度计算）、插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统支配速度、位移叮嘱。这一部分是数控机床的核心。

控制介质数控装置伺服系统

机床检测反馈装置控制介质数控装置伺服系统控制介质数控装置伺服系统控制介质数控装置伺服系统控制介质数控装置伺服系统控制介质数控装置伺服系统控制介质数控装置伺服系统控制介质数控装置伺服系统控制介质数控装置伺服系统数控机床的组成1）信息输入：程序、参数、数据等的输入通道。输入设备为穿孔纸带、磁带、磁盘、通讯接口由上位机输入，也可以在MDI方式下，用手动按键输入。2）数控装置：由CPU、存储器、总线、功能部件和相应软件组成的专用计算机。作用为将加工程序译码轨迹计算（速度计算）、插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统支配速度、位移叮嘱。这一部分是数控机床的核心。主要功能如下：

①多轴联动、多坐标限制。②多种函数插补：直线、圆弧、抛物线、螺旋线、样条等。③多种程序输入功能。④信息转换功能：EIA/ISO、公制/英制、确定值/增量值、坐标变换等。⑤补偿功能：刀具长度补偿、刀具半径补偿、间隙、螺距误差补偿等。⑥多种加工方式选择。⑦故障自诊断功能。⑧显示功能：字符、轨迹、平面图形、三维动态图形。⑨通讯和联网功能。3）伺服驱动装置：接受数控装置来的指令，将信号进行调解、转换、放大后驱动伺服电机，带动机床执行部件运动。4）检测反馈装置：电流、速度、位置检测反馈装置。5）机床本体：主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件。特点：①传动链短，结构简洁。②刚度高、阻尼小、耐磨、热变形性宁好。③无机变速。④高效传动件：直线滚动导轨、滚珠丝杠螺母副等。⑤新结构：刀库机械手、自动主轴、动力刀架、交换工作台、高性能的排屑冷却防护机构等等。2.数控机床的优势：1).广泛的适应性和较大的灵敏性； 2).加工零件一样性好、重复精度高； 3).高自动化高效率；4).只要变更程序就可变更加工件，不须要大量困难工装夹具； 5).可以接受复合工艺； 6).工艺设计会常常变更的零件；3.数控机床的优势： 1).小批量而又轮番生产的零件； 2).几何形态困难的零件； 3).需进行多种工序加工的零件；4).切削余量大的零件； 5).加工精度高的零件； 6).工艺设计会常常变更的零件； 7).珍贵零件； 8).需全部检测的零件缺点：实现数控加工的要求1).初次设备投资大；2).对运用者技术要求高1.2数控机床的分类

1.2.1按运动限制的特点分类1.2.2按伺服系统的类型分类1.2.3按工艺方法分类1.2.4按功能水平分类高档中档低档

金属切削类数控机床金属成型类及特种加工类数控机床开环限制的数控机床闭环限制的数控机床半闭环限制的数控机床点位限制数控机床直线限制数控机床轮廓限制的数控机床1.3数控技术的产生发展及技术水平

1.3.1数控技术的产生与发展 1952年，电子管限制数控机床 1959年，晶体管限制数控机床，加工中心 60年头，集成电路数控机床 70年头，计算机数控机床 80年头，计算机集成制造系统1.3.2数控技术的发展趋势 1.数控装置 2.伺服系统 3.机械结构技术 4.数控编程技术 5.向智能化方向发展1.3.3数控系统的技术性能指标1.CPU:16、32、64、RISC、主频越来越高；2.辨别率:0.01mm、0.001mm、0.1μm、0.01μm；3.限制功能:FANUC15可控15轴SIEMENS840D可控31轴,多种插补功能及其它功能；4.伺服驱动系统的性能：电流环、速度环、位置环沟通数字伺服，沟通变频、矢量限制、非线性、前馈限制，摩擦补偿、伺服参数自动调整等；5.数控系统内PLC功能：基本指令执行快，梯形图、C语言编程；6.系统的通讯接口功能：RS232CDNCRS485局域网等；7.系统的开放性：可扩展、可添加、可重组、可选择。美国、欧洲、日本几大开放系统探讨；8.牢靠性与故障自诊断。中国数控机床发展水平及数字统计

2002年中国金属加工机床进口、出口贸易统计进口出口数量(千台)金额(百万$)与上年比较(%)数量(千台)金额(百万$)与上年比较(%)数量金额数量金额金属切削机床合计75.962074.724.2926.605506.58263.922.2213.85其中数控机床18.281453.738.3731.633.1034.641.16-3.242002年世界机床生产前十名

（百万美元）国家(地区)2002年2001年同比德国67377732-17%日本63799390-30%意大利37753794-5%中国3025262415%美国19132853-33%中国台湾1754163510%瑞士17162047-20%西班牙863886-8%韩国8338044%法国812814-5%国家(地区)2002年2001年同比中国5696474020%德国48155712-20%日本34415254-32%美国33255231-36%意大利29323080-10%韩国12231324-8%法国11651516-27%中国台湾9771118-10%西班牙