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数控技术复习资料

数控技术

特别鸣谢：

松哥电脑支持，牛哥可是忙了一个通宵啊！

选择题、判断题、计算题、编程题、简答题

第一章概述（10分）

1、什么事数控机床P1

数控技术，简称数控（NC）。

它是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。

用数控技术实现加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为NC机床。

数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

2、FMS的含义P14

FMS是集自动化加工设备、物流和信息流自动处理为一体的智能化加工系统。

FMS由一组CNC机床组成，它能随机地加工一组具有不同加工顺序及加工循环的零件。

3、CIMS的概念P17

CIMS是计算机集成制造系统，它是在信息技术、自动化技术、计算机技术及制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造工厂的全部生产活动——设计、制造及经营管理等与整个生产过程有关的物料流与信息流实现计算机高度统一的综合化管理。

4、了解数控技术的发展趋势

由普通加工向特种加工发展。

随着先进生产技术的发展，要求现代数控机床向高速度、高精度、高可靠性、智能化和更完善的功能方向发展。

（1）高速、高精度化；

（2）“开放式”；（3）智能化；（4）复合化；（5）高可靠性；（6）多种插补功能；（7）人机界面的友好。

5、数控机床是由哪些部分组成P2

程序载体、数控装置、伺服系统和测量反馈系统、机床主体、数控机床的辅助装置

6、数控机床适合加工什么零件P4

I.生产批量小的零件（100件以下）

II.需要进行多次改型设计的零件

III.加工精度要求高、结构形状复杂的零件，如箱体类，曲线、曲面类零件

IV.需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件

V.价值昂贵的零件，这种零件虽然生产量不大，但是如果加工中因出现差错而报废，将产生巨大的经济损失

7、数控机床的分类P6

①按运动轨迹分类

I.点位控制系统

II.直线控制系统

III.轮廓控制系统

②按伺服系统控制方式分类

I.开环伺服系统

II.闭环伺服系统

III.半闭环伺服系统

8、什么是点位控制系统、直线控制系统、轮廓控制系统P6

I.点位控制系统：

特点是刀具相对于工件的移动过程中，不进行切削加工，只要求从一坐标点到另一坐标点的精确定位。

II.直线控制系统：

刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为一条直线，刀具在移动过程中要进行切削加工。

III.轮廓控制系统：

能够同时对两个或两个以上的坐标轴进行连续控制。

9、数控机床的特点P5

I.加工精度高，质量稳定

II.能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工

III.生产效率高

IV.对产品改性设计的适应性强

V.有利于制造技术向综合自动化方向发展

VI.监控功能强

VII.减轻工人劳动强度、改善劳动条件

第二章数控加工程序编制（50-60分）

1、掌握数控编程概念P19

把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。

这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程，称为数控程序的编制。

2、掌握数控编程的内容和步骤P19

①数控编程的主要内容：

分析零件图样、确定加工工艺过程、确定走刀轨迹、计算刀位数据、编写零件加工程序、制作控制介质、校对程序及首件试加工。

②数控编程过程：

分析零件图样——工艺处理——数学处理——编写程序单——输入数控系统——程序检验

3、理解数控编程的结构和程序段的格式P23

（1）一个完整的程序由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。

（2）程序段格式是指一个程序段中字、字符和数据的书写规则。

目前国内外广泛采用字-地址可变程序段格式。

具体参见PPT三道编程题（30-40分）

4、能够熟练确定数控机床的坐标轴和运动方向P26

参见P26图2-3右手直角笛卡尔坐标系统

5、准备功能指令（G00-G03、G90-G92、G40-G42）和辅助功能指令（M30、M02、M03、M06）P29

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G41：

刀具左补偿G42：

刀具右补偿

G90：

绝对尺寸G91：

增量尺寸G92：

预置寄存

M30：

纸带结束M02：

程序结束M03：

主轴顺时针方向

M06：

换刀

6、掌握数控车削编程（点位、直线、圆弧、螺纹加工）

参加编程PPT的三道题

7、常用的基本指令PPT

（1）绝对坐标和相对坐标指令（G90，G91）

G90G01X80.0Y150.0F100;

G91G01X-120.0Y90.0F100;

（2）6个工作坐标系皆以机床原点为参考点，分别以各自与机床原点的偏移量表示，使用前需提前输入机床。

（G54,G55，G56，G57，G58，G59）

（3）平面选择指令（G17，G18，G19）

（4）快速定位（G00）:

G00X_Y_Z_；G90G00X40.0Y20.0

（5）直线插补指令（G01）:

G01X40.0Y20.0F100；

（6）圆弧插补指令（G02、G03）:

G02顺时针插补,G03逆时针插补;

（7）暂停功能（G04）:

G04X1.6;或G04P1600；

例:

N01G91G01Z-7F60;N02GO4X2;N03G00Z7;

（8）建立长度补偿格式：

G43/44Z_H_

①G43为长度正向补偿；G44为长度负向补偿。

②机床通电后，其自然状态为取消长度补偿。

③偏置号为H00～H32或H00～H64。

④H00的偏置量固定为0。

⑤长度补偿仅对Z坐标起作用。

（9）取消长度补偿格式：

G49

（10）刀具半径补偿指令（G41,G42,G40）：

G90G41G01X50；Y40F100D01;

（11）螺纹切削指令（Ｇ33）：

Ｇ33X_Z_P_K_I_;

（X/Z-螺纹终点坐标；P-导程0.25-100mm;k-X方向退尾位移；I-Z方向退尾位移；）

（12）工件坐标系设定：

G92X200Z150（广数G50X200Z150）。

第三章插补计算原理与刀具半径补偿

1，插补的基本概念，插补的分类P67

①概念：

插补是数据密化的过程。

在对数控系统输入有限坐标点的情况下，计算机根据线段的特征，运用一定的算法自动生成一系列的坐标数据，从而自动的对各坐标轴进行脉冲分配完成整个线段的轨迹运行，使机床加工出所要求的轮廓曲线。

对于轮廓控制系统来说，插补是最重要的计算任务，插补程序的运行时间和计算精度影响着整个CNC系统的性能指标，可以说插补是整个CNC系统控制软件的核心。

②插补分类：

脉冲增量插补、数据采样插补

2，重点掌握逐点比较法直线插补的原理和计算（10-15分）

逐点比较法的基本原理是被控对象在按要求的轨迹运动时，每走一步都要与规定的轨迹进行比较，由此结果决定下一步移动的方向。

利用“直线插补偏差判别式”F=yxe-xye，

当加工点落在直线上时，F=0；

当加工点落在直线上方时，F＞0；

当加工点落在直线下方时，F＜0

计算：

参见课本P71例3-1，P70图3-4，P73例3-2，P116习题3-1至3-3

3，逐点比较法的四个节拍P70

第一节拍——偏差判别

第二节拍——坐标进给

第三节拍——新偏差计算、第四节拍——终点判别

4，掌握刀具半径补偿的原理以及刀具半径补偿的过程P95

原理：

在轮廓加工中，由于刀具总有一定的半径，刀具中心的运动轨迹并不等于所要加工零件的实际轮廓。

也就是说，数控机床进行轮廓加工时，必须考虑刀具的半径。

在进行外轮廓加工时，刀具中心需要偏移零件的外轮廓面一个半径值。

这种偏移习惯上称为刀具半径补偿。

刀具半径补偿过程：

刀补建立（左刀补G41、右刀补G42）——刀补进行——刀补撤消（G40）

刀具半径补偿仅在指定的二维坐标平面内进行。

而平面是由G代码G17（xy平面）、G18（zx平面）、G19（yz平面）指定的。

刀具半径值则由刀具号H（D）确定。

第四章计算机数控系统

1，掌握CNC系统的组成P118

CNC系统主要由硬件和软件两大部分组成。

2，了解CNC系统的功能和工作过程P119

功能：

（1）控制功能；

（2）准备功能；（3）插补功能；（4）进给功能；（5）主轴功能；（6）辅助功能；（7）刀具功能；（8）补偿功能；（9）字符、图形显示功能；（10）自诊断功能；（11）通信功能；（12）人机交互图形编程功能。

工作过程：

（1）输入；

（2）译码；（3）刀具补偿；（4）进给速度处理；（5）插补；（6）位置控制；（7）I/O处理；（8）显示。

3，了解CNC系统的硬件结构特点P123

从CNC系统的总体安装结构看，有整体式结构和分体式结构两种。

4，掌握CNC系统的软件结构特点，以及并行处理的方法P128

CNC系统的软件是为完成CNC系统的各项功能而专门设计和编制的，是数控加工系统的一种专用软件，又称系统软件（系统程序）。

结构特点：

（1）CNC系统的多任务性；

（2）并行处理；（3）实时中断处理。

并行处理方法：

（1）资源分时共享并行处理方法；

（2）资源重叠流水并行处理方法。

5，了解CNC系统的中断类型和常见的软件结构P131

中断类型：

（1）外部中断；

（2）内部定时中断；（3）硬件故障中断；（4）程序性中断。

软件结构：

（1）中断型结构模式；

（2）前后台型结构模式。

第六章数控机床的伺服驱动系统（15-20分）

1，掌握伺服驱动系统的概念，伺服系统的基本性能P195

概念：

:

是以数控机床的移动部件（工作台，主轴或刀具等）的位置和速度为控制对象的自动控制系统，也称为随动系统，拖动系统或伺服系统．它接受数控装置的插补信号，将其转换成移动部件的机械运动。

其性能直接影响着数控机床的精度，工作台的移动速度和跟踪精度等技术指标。

伺服系统的组成：

①检测装置：

感应同步器、旋转变压器、光栅、脉冲编码器等。

②驱动电机：

步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机

基本性能：

①高精度，一般定位精度0.01-0.001mm

②良好的稳定性

③动态响应速度快，插补时间在２０ms以下

④调速范围宽，低速时能输出大转矩

⑤高性能的电机。

2，步进电机工作原理、理解步距角含义P202

步进电机工作原理实际上是电磁铁的作用原理。

具体参见P203

结论：

①步进电机定子绕组通电状态每改变一次，它的转子转过一个固定的角度，即电机的步距角；

②改变步进电机定子绕组的通电顺序，其转子的旋转方向随之改变；

③步进电机绕组通电状态变化的频率越高，转子的转速越高；

④步距角与定子绕组相数m,转子齿数z,通电方式k有关：

步进电机的进给速度和脉冲频率成正比，角位移和脉冲数有关。

3，掌握提高步进伺服系统精度的措施P212

影响步进伺服系统精度的因素有：

步进电机，丝钢螺母副，但由于受工艺和结构的限制，主要可以通过控制线路来实现。

（1）电路细分：

把步进电机步距角分的在细些，减小脉冲当量；

（2）齿隙补偿（反向间隙补偿）：

对实际间隙实测并保存，当工作台换向时，增加输出脉冲进行补偿；

（3）螺距误差补偿：

实测螺距误差分布曲线，在相应位置根据误差分布进行补偿。

4，数控机床控测装置的要求，常见的位置控制装置P213

（1）数控机床对检测装置的要求：

①工作可靠，抗干扰性强；

②能满足精度和速度的要求；

③使用维护方便，适合机床的工作环境；

④成本低。

检测精度：

正负0.001~0.02mm/m;

分辨率：

0.001~0.01mm/m;

速度响应：

1~10m/min,30~90m/min

（2）常见的位置检测装置

感应同步器、光栅、磁尺、旋转变压器、脉冲编码器

编程题：

1、毛坯为Ф16mm的黄铜，T1：

外圆车刀；T2：

切断刀宽2mm；工艺参数请自行确定。

（10分）

O0001

N01G92X50Z50;

N02S630M03;

N03T01M06;

N04G90G00X6;

N05G00Z1;

N06G01X10Z-1F50;

N07G01Z-10F50;

N08G01X15Z-15F50;

N09Z-22F50;

N10G00X50;

N11Z50;

N12T02M06;

N13G00Z-22;

N14G00X16;

N15G01X-1F10;

N16G00X50Z50;

N17M30;

2、毛坯为Ф16mm的铝棒，T1：

外圆车刀；T2：

切断刀宽2mm；工艺参数请自行确定。

（15分）

O0002

N01G92X50Z50;

N02S630M03;

N03T01M06;

N04G90G00X7;

N05G00Z0.5;

N06G01X8Z-0.5F50;

N07G01Z-5F50;

N08G01X10Z-10F50;

N09G01Z-15F50;

N10G03X15Z-17.5Ⅰ0K-2.5F10;

N11G01X15Z-22F50;

N12G00X50;

N13G00Z50;

N14T02M06;

N15G00Z-22;

N16X16;

N17G01X-1F10;

N18G00X50Z50;

N19M30;

3、如图所示轴类零件，若用数控车床加工该零件，毛坯为Ф20mm铝合金棒料，请写出加工路线并编写粗、精加工程序。

T1，外圆车刀；T2，60度螺纹刀；T3，宽5mm切断刀。

（自己编的，大家斧正）（15-20分）

O0003

N01G92X50Z50;

N02S630M03;

N03T01M06;

N04G90G00X2;

N05G00Z1;

N06G01X6Z-1F50;

N07G01Z-15F50;

N08G01X4F50;

N09G01Z-20F50;

N10G01X10F50;

N11G01X15Z-25F50;

N12G01Z-28F50;

N13G02X19Z-30Ⅰ2K0F10;

N14G01X19Z-35F50;

N15G00X50;

N16G00Z50;

N17T02M06;

N18G00Z-35;

N19X20;

N20G01X-1F10;

N21G00X50Z50;

N22M30;

预判考题

一、选择题

1、数控机床组成部分包括：

A

A、输入装置、CNC装置、伺服系统、位置反馈、极限部件

B、输入装置、PLC装置、伺服系统装置、开环控制系统（×）、极限部件

C、输入装置、CNC装置、多级齿轮装置（×）、刀库（×）、位置装置

D、输入装置、光电运动机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮装置（×）

2、步进电机脉冲频率决定角速度

3、数控机床可用于开环控制电机的是功率步进电机

4、有一台三相三拍步进电机，转子80齿数，步距角为1.5°，若三相六拍则为0.75°

5、程序编制是加工（首部试切）是为了D

6、CNC中断类型

7、进给运动消除齿轮间齿侧间隙

8、CNC系统中PLC是可编程控制器

二、判断题

1、执行位移的有步进电机、直流伺服、交流伺服（√）

2、点外控制要控制路径与轨迹（×）

3、数控技术是利用数字化信息的一种加工方法（√）

4、数控机床装夹与固定尽量选用专用夹具（×）

5、数控机床可根据需要可以改变进给、主轴速度（√）

6、数控适合单品种、大批量（×）

7、只有采用CNC系统机床才是数控机床（×）

8、闭环控制系统加工精度主要根据控制精度（√）

9、当数控机床编好后立即加工（×）

10、绝对编程与相对编程可以在一个程序段（×）

11、顺时针加工、逆时针加工基于以Z轴负向看（√）

三、计算

插补计算

四、编程

那三道编程题