數(shù)控技術(shù)期末復(fù)習(xí)資料

1、數(shù)控技術(shù)復(fù)習(xí)要點第一章1.數(shù)控技術(shù)：NC，是一種借助數(shù)字、字符或其他符號對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進行可編程控制的自動化方法，簡稱數(shù)控。 2計算機數(shù)控：CNC，是用計算機實現(xiàn)數(shù)控所需的所有運算、控制功能和其他輔助功能的方法。3.數(shù)控機床的組成：程序載體、輸入裝置、數(shù)控裝置、主軸控制單元、PLC、強電控制裝置、伺服系統(tǒng)、位置檢測裝置、機床本體、輸出裝置。4數(shù)控系統(tǒng)的組成：控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和測量反饋系統(tǒng)。5.數(shù)控機床的工作原理：首先要將被加工零件的圖樣及工藝信息數(shù)字化，再用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序，然后將所所編寫的程序指令輸入到機床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置控制裝置發(fā)出開關(guān)信號，

2、以驅(qū)動其各運動部件，達(dá)到所需要的運動效果，最后加工出所需要的零件。6.數(shù)控系統(tǒng)（CNC）的工作過程：數(shù)控系統(tǒng)接收數(shù)控程序（NC）代碼；“翻譯”NC代碼為機器碼；將機器碼轉(zhuǎn)換為控制信號。7.數(shù)控機床的分類：按照運動軌跡分類：點位控制數(shù)控機床、點位直線控制數(shù)控機床、輪廓控制數(shù)控機床；按照工藝用途分類：一般數(shù)控機床、數(shù)控加工中心、多坐標(biāo)數(shù)控機床；按照伺服系統(tǒng)的控制方式分類：開環(huán)控制數(shù)控機床、閉環(huán)控制數(shù)控機床、半閉環(huán)控制數(shù)控機床；按照數(shù)控裝置分類：硬件數(shù)控機床和軟件控制數(shù)控機床。8.開環(huán)控制數(shù)控機床：該機床無位置反饋檢測裝置，其伺服電機一般采用步進電機，加工精度不是很高但控制方便。閉環(huán)控制數(shù)控機床:該

3、類機床有位置反饋檢測裝置和位置比較電路，位置反饋檢測裝置安裝在工作臺導(dǎo)軌上，能實時檢測機床工作臺的實際位置，并能把檢測得到的位置信息反饋回CNC,CNC再將程序指定的理論位置與實際位置進行比較，實現(xiàn)機床的閉環(huán)控制工作。因此，該類機床的加工精度很高，但是該類機床的反饋信息考慮了絲杠等的影響，所以穩(wěn)定性比較差，系統(tǒng)較復(fù)雜，調(diào)試不方便。半閉環(huán)控制數(shù)控機床：該類機床的位置反饋檢測裝置一般裝在伺服電機上，通過實時檢測伺服電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù)來間接反映機床的位置信息，并反饋到CNC中，因此常稱為半閉環(huán)。該類機床把絲杠等的影響考慮在反饋之外，因此穩(wěn)定性較好，調(diào)試比較方便。9.數(shù)控機床的特點：采用了高性能的主軸及

4、伺服傳動系統(tǒng)，機械結(jié)構(gòu)得到簡化，傳動鏈較短；為了可靠的實現(xiàn)連續(xù)性自動化加工，機械結(jié)構(gòu)具有較高的動態(tài)剛度及耐磨性，熱變形??；更多的采用高效率高精度的傳動部件，如滾珠絲杠直線滾動導(dǎo)軌等；加工中心帶有刀庫、自動換刀裝置；廣泛采用各種輔助裝置如冷卻排泄防護瑞換儲運等裝置。10.數(shù)控機床的優(yōu)勢：具有復(fù)雜形狀加工能力高質(zhì)量高效率高柔性減輕勞動強度，改善了勞動條件有利于生產(chǎn)管理11.數(shù)控機床的發(fā)展趨勢：加工高速化，高精度化控制智能化加工網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)的開放化并聯(lián)機床STEP-NC12.點位控制數(shù)控機床：只能精確控制點的位置，在移動過程中不進行任何加工，而且移動部件的運動路線并不影響加工孔距的精度，為提高效率

5、，以慢快慢的方式運動，靠近和離開工件時慢，中間移動快。點位直線控制數(shù)控機床：有位置速度和簡單路線 ，該類機床除了控制點定位外，還能控制刀具沿某個坐標(biāo)軸行方向或與坐標(biāo)軸成四十五度夾角方向的直線切削加工，但不能加工任意斜率的直線。輪廓控制數(shù)控機床：有每點的位置速度路線控制功能，可以對兩坐標(biāo)或者兩坐標(biāo)以上的坐標(biāo)軸進行控制，能加工曲線和曲面，在加工成中，需不斷的進行插補運算及相應(yīng)的速度和位移控制。第二章1、插補的概念:數(shù)控裝置依據(jù)編程時的有限數(shù)據(jù)，按照一定的計算方法，用基本線性（直線圓弧等）擬合出所需要輪廓的軌跡，邊計算邊根據(jù)計算結(jié)果向各坐標(biāo)軸進行脈沖分配，從而滿足加工要求的過程。2、插補的基本要求：

6、插補所需要的原始數(shù)據(jù)要少；插補結(jié)果沒有累計誤差；進給速度的變化要??；插補計算速度快。3、插補方法分類：根據(jù)數(shù)學(xué)模型分類:一次（直線）插補和二次（圓弧拋物線等）插補；根據(jù)插不起結(jié)構(gòu)分類：硬件插補和軟件插補；根據(jù)數(shù)值輸出方式分類：脈沖增量插補和數(shù)據(jù)增量插補脈沖增量插補分為：數(shù)字脈沖乘法器 逐點比較法 數(shù)字積分法 矢量判別法 比較積分法 直接函數(shù)法 加密判別法數(shù)字增量插補的特點是CNC每次插補運算完后輸出坐標(biāo)點的二進制數(shù)字坐標(biāo)，分粗插補和精插補兩個步驟，也稱為數(shù)字采樣插補。*逐點比較法原理：當(dāng)?shù)毒甙凑找蟮能壽E移動是，沒走一步都要將加工點的瞬時坐標(biāo)與規(guī)定的圖形軌跡想比較判斷一下偏差，根據(jù)比較的結(jié)果確

7、定下一步的移動方向，這樣就可以得到一個非常接近規(guī)定圖形的軌跡。4、逐點比較法插補算法中，每進給一步需要四個節(jié)拍：偏差判別 坐標(biāo)進給 偏差計算 終點判別.5、刀具的進給速度是插補方法的重要性能指標(biāo)，也是選擇插補方法的依據(jù) 。6、直線插補的進給速度：逐點比較法直線插補的刀具進給速度與插補時鐘的頻率f和所加工直線的傾角有關(guān)。與頻率成正比。7、逐點比較法圓弧插補的進給速度是變化的，除了與插補的頻率成正比外，還與切削點的半徑同Y軸的夾角有關(guān)。在零度和九十度附近最快，在四十五度的地方最慢。8、進給速度受到被加工直線的長度L和背加工圓弧的半徑R的影響，就是說行程較長時，走刀速度要快，當(dāng)行程較短時要求走刀要慢

8、，所以各程序段的走刀速度不一致，導(dǎo)致加工表面的質(zhì)量受到影響，特別是行程短的程序生產(chǎn)率低，為了克服這一缺點，使溢出脈沖均勻，進給速度提高，同時插補采用左移規(guī)格化處理的方法。9、直線插補的左移規(guī)格化：直線插補時，將被積函數(shù)寄存器中的終點坐標(biāo)同時左移，此時把左移后右邊的空缺位添零，保證數(shù)據(jù)的位數(shù)，同時也記下左移位數(shù)，當(dāng)其中任一坐標(biāo)的被積函數(shù)寄存器的數(shù)據(jù)前零全部移去時，則該坐標(biāo)數(shù)據(jù)已變成規(guī)格化數(shù)，此時停止移位。10、圓弧插補的左移規(guī)格化：圓弧插補的左移規(guī)格化處理與直線插補基本相同，唯一的區(qū)別是圓弧插補的左移規(guī)格化是使坐標(biāo)值最大的被積函數(shù)寄存器的次高位為1，即保證前位為0。11、數(shù)字積分法直線插補的插補

9、誤差小于一個脈沖當(dāng)量。由于數(shù)字積分器溢出脈沖的頻率與被積函數(shù)寄存器的存數(shù)成正比，數(shù)字積分法圓弧插補的插補誤差可能大于一個脈沖當(dāng)量。12、數(shù)字積分法插補精度的提高：第一種方法是把積分器的位數(shù)增多，從而增加迭代次數(shù)。第二種方法是把積分累加器中余數(shù)寄存器預(yù)置數(shù)。EG：預(yù)置0.5倍通常稱為半加載。半加載可以使直線插補的誤差減小到半個脈沖當(dāng)量以內(nèi)。13、在CNC系統(tǒng)中廣泛采用的另一種插補計算方法即所謂的數(shù)據(jù)采樣插補法，或稱時間分割法。此插補法尤其適用于閉環(huán)和半閉環(huán)以直流或交流電機為執(zhí)行機構(gòu)的位置采樣控制系統(tǒng)。這種方法是把加工一段直線或圓弧的整段時間分為許多相等的時間間隔，稱為單位時間間隔，或插補周期。1

10、4、一般情況下，數(shù)據(jù)采樣插補法是分兩步完成的，即粗插補和精插補。第一步粗插補是有軟件來完成的，它是在給定起點和終點的曲線之間插入若干個點，即用若干條微小直線段來逼近給定曲線，粗插補在每個插補計算周期中計算一次，輸出本周期動點應(yīng)該移動的距離。第二步為精插補，由硬件來完成，它是在粗插補計算出的每一條微小直線段上再做數(shù)據(jù)點的密化工作，這一步相當(dāng)于對直線的脈沖增量插補?？偠灾?，粗插補是在每一個插補周期內(nèi)計算出坐標(biāo)實際位置增量值，而精插補則在每一個采樣周期反饋實際位置增量值及插補程序輸出指令位置增量值，然后計算出這兩者的偏差，即跟隨誤差，根據(jù)跟隨誤差算出相應(yīng)坐標(biāo)軸的進給速度，輸出到伺服系統(tǒng)。15、數(shù)字

11、積分法的原理：要實現(xiàn)插補脈沖的合理輸出，可令累加器的容量為一個單位面積，則累加器過程中超過一個單位面積時必然產(chǎn)生溢出，那么，累加器過沖中所產(chǎn)生的溢出脈沖總數(shù)就是要求面積近似值或者說是要求的積分近似值。16、數(shù)字積分法直線插補與數(shù)字積分法圓弧插補的區(qū)別：（1）數(shù)字積分法直線插補的X軸和Y軸的被積函數(shù)寄存器中寄存的是一直不變的直線終點坐標(biāo)Xe和Ye；而數(shù)字積分法圓弧插補的X和Y寄存器中則存儲的是變化著的Y和X坐標(biāo)，屬于動態(tài)坐標(biāo)；（2）數(shù)字積分法圓弧插補過程當(dāng)中有X與Y的修正過程，而直線插補沒有。（具體見課本P31和P33）。第三章1、CNC系統(tǒng)的核心是計算機數(shù)控裝置，其接受數(shù)字化信息，經(jīng)過數(shù)控裝置

12、的控制軟件和邏輯電路、插補、邏輯處理后，將各種指令信號輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行部件作進給運動。其他的控制任務(wù)還有主運動部件的變速、換向和啟停，選擇和交換刀具的刀具指令，冷卻、潤滑和啟停、工件和機床部件松開、夾緊、分度臺轉(zhuǎn)位等。2、CNC裝置的工作原理：輸入、譯碼、刀具補償、進給速度處理、插補、位置控制、輸入輸出處理、顯示、診斷。3、CNC裝置的軟件是一個典型又復(fù)雜的實時系統(tǒng)，CNC的許多控制任務(wù)，如零件程序的輸入與譯碼、刀具半徑補償、插補運算、位置控制以及精度補償都是由軟件實現(xiàn)的。4、CNC裝置軟件結(jié)構(gòu)模式有：前后臺型結(jié)構(gòu)模式、中斷型結(jié)構(gòu)模式和功能模塊結(jié)構(gòu)模式。5、前后臺型結(jié)構(gòu)模式：前

13、臺程序，強實時性任務(wù)，實現(xiàn)與機床動作直接相關(guān)的功能，主要完成插補運算、位置控制、故障診斷等實時性很強的任務(wù)，是一個實時中斷服務(wù)程序。后臺程序（背景程序），弱實時性任務(wù)，完成顯示、零件加工程序的編輯管理、系統(tǒng)的輸入輸出、插補預(yù)處理等弱實時性的任務(wù)，它是一個循環(huán)執(zhí)行程序。6、中斷型結(jié)構(gòu)模式：即除初始化程序外，所有任務(wù)按實時性強弱，分別劃分到不同優(yōu)先級別的中斷服務(wù)程序中，其管理功能主要是通過各級在終端服務(wù)程序之間的相互通信來完成的。中斷服務(wù)程序的中斷來源主要有兩種：一種是由時鐘或者其他外部設(shè)備或者程序發(fā)出的中斷請求信號，稱為硬件中斷；另一種是有程序產(chǎn)生的中斷信號，稱為軟件中斷。CNC裝置軟件的特點是

14、1，多任務(wù)并行處理2多重實時中斷。在多重實時中斷當(dāng)中分為外部中斷、內(nèi)部定時中斷、故障中斷和程序性中斷。7、刀具半徑誤差補償，有了刀具半徑補償功能，對于刀具的磨損或因換刀引起的刀具半徑的變化，不必重新編程，只需修改相應(yīng)的偏置參數(shù)即可。8、根據(jù)兩段程序軌跡的矢量夾角和刀補方向的不同，過渡方式有伸長型、縮短型和插入型。9、區(qū)分加工左刀補和右刀補的基本就是看在加工過程中，刀具中心在加工方向的哪一側(cè)，在左或者右就是左刀補或者右刀補。10、可以通過控制輸出脈沖頻率或者脈沖周期來控制進給速度。常用的進給速度控制方法有兩種，程序計時法和時鐘中斷法。程序計時法控制進給速度就是要用程序來控制進給脈沖的間隔時間。進

15、給脈沖的間隔時間越長則進給速度越慢，進給脈沖的間隔時間越短則進給速度越快。時鐘中斷法，只要求一種時鐘頻率，用軟件控制每個時鐘周期內(nèi)的插補次數(shù)達(dá)到進給速度控制的目的，其速度要求是用每分鐘毫米數(shù)直接給定的。11、在CNC閉環(huán)或者半閉環(huán)，系統(tǒng)的加減速控制是通過軟件實現(xiàn)的，加減速控制可以放在插補前進行也可以放在插補后進行。12、當(dāng)將加減速控制放在插補之前進行則稱為前加減速控制，前加減速控制是對編程指令F即合成速度進行控制。其優(yōu)點是不會影響實際插補輸出的位置精度，但需根據(jù)實際刀具位置和程序段終點之間的距離來確定減速點，計算工作量比較大。13、當(dāng)將加減速控制放在插補之后進行的就是后加減速控制，后加減速控制

16、是對各運動軸分別進行加減速控制。由于是對各個軸分別進行控制，所以在加減速控制中實際的各運動軸合成位置可能不準(zhǔn)確，但這種影響只存在于加速或者減速過程中。14、CNC裝置的軟件組成：輸入數(shù)據(jù)處理程序、插補計算程序、速度控制程序、位置控制、管理程序、診斷程序（P62）。15、P74 B刀補與C刀補，掌握刀補建立、進行、撤銷階段的編程。第四章1、位置測量裝置是由檢測元件即傳感器和信號處理裝置兩部分組成的，一般安裝在機床工作臺絲杠或者電機上，相當(dāng)于普通機床上的刻度盤和人的眼睛。2、位置測量裝置的作用是實時測量執(zhí)行部件的位移和速度信號，并把測得的位移和速度信息變換成CNC中位置控制單元所要求的信號形式，以

17、便于將運動部件的實際位置反饋到位置控制單元，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的半閉環(huán)閉環(huán)控制。3、位置測量裝置的精度主要包括系統(tǒng)的精度和分辨率。系統(tǒng)精度是指在一定長度或者轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)測量累計誤差的最大值；系統(tǒng)的分辨率是測量元件所能正確檢測的最小位移量。4、數(shù)控系統(tǒng)中的檢測裝置分為位移、速度和電流三種類型。5、數(shù)控測量裝置的性能指標(biāo)：精度、分辨率、靈敏度、遲滯、測量范圍和兩成要能滿足機床加工要求和零漂與溫漂。6、數(shù)控檢測裝置分為測量電流、速度和位移三種類型。常見的位置檢測裝置有旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵傳感器、光電脈沖編碼器。第五章1、對伺服系統(tǒng)的基本要求：精度高、穩(wěn)定性好、快速快速響應(yīng)、調(diào)速范圍寬、低速大轉(zhuǎn)矩、可

18、靠性高。2、伺服電動機為數(shù)控伺服系統(tǒng)的重要組成部分，是速度和軌跡控制的執(zhí)行元件。數(shù)控機床中常用的伺服電機有直流伺服電機（調(diào)速性能好）、交流伺服電機（主要使用的電機）、步進電機（適用于輕載、負(fù)荷變動不大的情況）、直線電機（高速高精度）。3、伺服系統(tǒng)分類： 按照調(diào)節(jié)理論分類：開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、全閉環(huán)伺服系統(tǒng) 按照使用的執(zhí)行元件分類：電液伺服系統(tǒng)、電氣伺服系統(tǒng)伺服電機 按照被控對象分類：進給伺服是指一般概念的位置伺服系統(tǒng)，包括速度控制環(huán)和位置控制環(huán)，主軸伺服系統(tǒng)只是一個速度控制系統(tǒng) 按照反饋比較控制方式分類：脈沖數(shù)字比較伺服系統(tǒng)，相位比較伺服系統(tǒng)，幅值比較伺服系統(tǒng)，全數(shù)字伺服系統(tǒng)。4、進

19、給伺服系統(tǒng)又稱為拖動系統(tǒng)，是數(shù)控系統(tǒng)主要的子系統(tǒng)。它忠實地執(zhí)行由CNC祖昂之發(fā)來的運動命令，精確控制與執(zhí)行驅(qū)動對象的運動方向、進給速度與位移量，同時也通過PLC與CNC通信，實時通報驅(qū)動對象的工作狀態(tài)并接受CNC的控制。5、開環(huán)伺服系統(tǒng)：開環(huán)伺服系統(tǒng)沒有位置測量裝置，信號流是單向的（由數(shù)控裝置只想進給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。無位置反饋，精度相對閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)和機械傳動機構(gòu)的性能和精度。開環(huán)伺服系統(tǒng)一般以功率步進電機作為伺服驅(qū)動元件。6、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)：半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點是從驅(qū)動裝置或絲杠引出，通過采樣旋轉(zhuǎn)角度進行檢測，間接檢測運動部件的實際位置。半閉環(huán)環(huán)

20、路內(nèi)部包括或只包括少量機械傳動環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖然不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。7、全閉環(huán)伺服系統(tǒng)：全閉環(huán)數(shù)控西戎的位置采樣點直接對運動部件的實際位置進行檢測。8、步進電機是一種將電脈衝信號轉(zhuǎn)換成直線或角位移的執(zhí)行元件，步進電機伺服系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)。9、步進電機應(yīng)用中的注意問題：低速轉(zhuǎn)動是震動和噪聲相對較大；當(dāng)頻率突變過大是容易發(fā)生堵轉(zhuǎn)、丟步和過沖現(xiàn)象。10、SPWM的波形等效于正弦波。11、FMS：簡稱柔性製造系統(tǒng)，簡稱(Flexible Manufacture System)，是一組數(shù)控機床和其他自動化的工藝設(shè)備，由計算機信息控制系統(tǒng)和物料自動儲運系統(tǒng)有

21、機結(jié)合的整體。柔性制造系統(tǒng)由加工、物流、信息流三個子系統(tǒng)組成，在加工自動化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)物料流和信息流的自動化。12、FMC 柔性制造單元 柔性制造單元由一臺或數(shù)臺數(shù)控機床或加工中心構(gòu)成的加工單元。該單元根據(jù)需要可以自動更換刀具和夾具，加工不同的工件。柔性制造單元適合加工形狀復(fù)雜，加工工序簡單，加工工時較長，批量小的零件。它有較大的設(shè)備柔性，但人員和加工柔性低。 所謂柔性，是指一個制造系統(tǒng)適應(yīng)各種生產(chǎn)條件變化的能力，它與系統(tǒng)方案、人員和設(shè)備有關(guān)。系統(tǒng)方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保證加工任務(wù)，完成數(shù)量和時間要求的適應(yīng)能力。設(shè)備柔性是指機床能在短期內(nèi)適應(yīng)新零件的加工能力

22、。13、CIMS是英文Computer Integrated Manufacturing Systems或contemporary的縮寫，直譯就是計算機/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)。 CIMS 定義：CIMS是通過計算機硬軟件。并綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)。將企業(yè)生產(chǎn)全部過程中有關(guān)的人、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其信息與物流有機集成并優(yōu)化運行的復(fù)雜的大系統(tǒng)14、所謂刀位點，是指刀具的定位基準(zhǔn)點。對刀時應(yīng)使對刀點與刀位點重合。對于各種立銑刀，一般取刀具軸線與刀具底端的交點；對于車刀，取為刀尖；鉆頭則取為鉆尖。15、交流伺服電機可以分為永磁式交流伺服電機和感應(yīng)式交流伺服電

23、機。16、閉環(huán)伺服系統(tǒng)是由位置控制單元、速度控制單元、機械執(zhí)行部件和位置檢測單元構(gòu)成的。17、伺服系統(tǒng)的位置控制包括位置監(jiān)測環(huán)節(jié)和位置反饋環(huán)節(jié)，其中監(jiān)測環(huán)節(jié)包括測位移、測速度和測電樞電流，位置反饋環(huán)節(jié)則將以上三因素的策略結(jié)果通過反饋通道實時向數(shù)控裝置發(fā)送信號，具有位置控制的伺服系統(tǒng)才是真正完整的伺服系統(tǒng)。18、開環(huán)伺服系統(tǒng)的位置控制主要靠igao步進電機的運行精度，閉環(huán)伺服系統(tǒng)中按監(jiān)測方式的不同有相位控制、幅值控制和數(shù)字控制三種位置控制方式。第六章1、機床參考點：是用于對機床工作臺或者滑板與刀具相對運動的測量系統(tǒng)進行定標(biāo)與控制的點，該點一般設(shè)在各軸行程極限點上。2、數(shù)控機床的參考點的兩個作用：一個是建立機床坐標(biāo)系；另一個是消除由于漂移和變形等造成的誤差。機床坐標(biāo)系是機床固有