數(shù)控機(jī)床概論考試要點(diǎn)小結(jié)

第一章緒論

1、數(shù)字控制：簡稱數(shù)控，是一種自動(dòng)控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)加工過程進(jìn)行控制的一種技術(shù)。

2、數(shù)控系統(tǒng)：即采用數(shù)字控制的系統(tǒng)，能邏輯的處理輸入到系統(tǒng)中具有特定代碼的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床運(yùn)動(dòng)并加工零件。

3、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向：1）高速、高效；2）多功能；3）智能化；4）高精度；5）高可靠性；6）柔性化和集成化；7）開放性。

4、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)：1）適合與復(fù)雜異性零件的加工；2）加工精度高；3）加工穩(wěn)定可靠；4）高柔性；5）高生產(chǎn)率；6）勞動(dòng)條件好；7）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化；8）投資大，維修困難，使用費(fèi)用高；9）生產(chǎn)準(zhǔn)備工作復(fù)雜。

5、數(shù)控機(jī)床的工作原理：1）根據(jù)零件加工圖樣進(jìn)行工藝分析，擬定工藝方案，確定工藝過程，工藝參數(shù)和刀具位移數(shù)據(jù)；2）用規(guī)定的程序代碼和格式編寫零件加工程序，或用CAD/CAM軟件直接生成零件的加工程序；3）把零件加工程序輸入或傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)；4）數(shù)控系統(tǒng)對(duì)加工程序進(jìn)行譯碼或運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)的命令，通過伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)床的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，并控制刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，最后加工出零件。

6、數(shù)控機(jī)床的組成：程序載體、控制面板、CNC裝置、輔助控制裝置、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、檢測與反饋裝置、機(jī)床本體。

7、按加工方式和工藝用途分類：普通數(shù)控機(jī)床和加工中心。

8、按機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡分類：點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床、直線控制數(shù)控機(jī)床、輪廓控制數(shù)控機(jī)床。

9、按伺服系統(tǒng)控制方式：開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床、閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床、半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。

10、數(shù)控機(jī)床的主要性能指標(biāo)：分辨率、脈沖當(dāng)量、定位精度、重復(fù)定位精度、分度精度。

分辨率是指數(shù)控機(jī)床對(duì)兩個(gè)相鄰的分散細(xì)節(jié)之間可以分辨的最小間隔。脈沖當(dāng)量是數(shù)控裝置每發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，執(zhí)行運(yùn)動(dòng)部件的位移量。

定位精度是指數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)等移動(dòng)部件在確定的終點(diǎn)所到達(dá)的實(shí)際位置的精度。重復(fù)定位精度是指同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上，應(yīng)用相同程序相同代碼加工一批零件，所得到的連續(xù)結(jié)果的一致程度。

分度精度是指分度工作臺(tái)上在分度時(shí)，理論要求回轉(zhuǎn)角度值和實(shí)際回轉(zhuǎn)的角度值的差

第二章數(shù)控機(jī)床的控制原理

1、插補(bǔ)周期：兩個(gè)微小直線段之間的插補(bǔ)時(shí)間間隔。

1）插補(bǔ)周期T必須大于差不運(yùn)算時(shí)間，插補(bǔ)周期等于插補(bǔ)運(yùn)算時(shí)間與完成其他任務(wù)所占用的時(shí)間之和。

2）插補(bǔ)周期與位置反饋采樣周期可以相同也可以不同。若不同，則取插補(bǔ)周期為位置反饋采樣周期的整數(shù)倍。

3）對(duì)于直線插補(bǔ)來講，由于坐標(biāo)軸的脈沖當(dāng)量很小，再加上位置檢測反饋補(bǔ)償，可以認(rèn)為插補(bǔ)所形成的輪廓補(bǔ)償l與給定的直線重合，不會(huì)造成軌跡誤差。2、基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)與數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)的區(qū)別：1）基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)適用于以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。其特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)每進(jìn)行一次插補(bǔ)，坐標(biāo)軸進(jìn)給一個(gè)脈沖當(dāng)量，進(jìn)給速度受到計(jì)算機(jī)插補(bǔ)速度的限制。2）數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)適用于交、直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)或半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。其特點(diǎn)是差不輸出的是下一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)距離，因此可以達(dá)到很高的運(yùn)行速度。

3、DDA直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的區(qū)別：1）直線是終點(diǎn)坐標(biāo)常值累加，累加本坐標(biāo)的終點(diǎn)坐標(biāo)；2）圓弧是動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)變量累加，X坐標(biāo)值累加的溢出脈沖作為Y軸的進(jìn)給脈沖，Y坐標(biāo)值累加的溢出脈沖作為X軸的進(jìn)給脈沖。

4、進(jìn)給速度均化的目的：均化處理后，行程短的程序段，累加次數(shù)N減少得多，則進(jìn)給數(shù)度提高得多；而行程長的程序段，累加次數(shù)N減少得少，則進(jìn)給數(shù)度提高得較少，因?yàn)檫_(dá)到進(jìn)給速度均化的目的。

5、譯碼讀取加工點(diǎn)坐標(biāo)刀具半徑補(bǔ)償插補(bǔ)

在加工內(nèi)輪廓時(shí)，刀具中心要想零件的內(nèi)側(cè)偏移一定的距離；在加工外輪廓時(shí)，刀具中心要想零件的外側(cè)偏移一定的距離。

6、B道具半徑補(bǔ)償：刀具中心軌跡的段間連接是圓弧，計(jì)算簡單。但加工外輪廓尖角時(shí)，刀具中心通過連接圓弧輪廓尖角時(shí)始終處于切削狀況，使零件的輪廓尖角被加工成小圓角；加工內(nèi)輪廓時(shí)，要有編程人員插入一個(gè)比刀具半徑大的過度圓弧，一旦疏忽，會(huì)產(chǎn)生過切現(xiàn)象；B刀具半徑補(bǔ)償在處理道具中心軌跡時(shí)，采用讀一段、算一段、再走一段的方法，這樣無法預(yù)計(jì)由于刀具半徑補(bǔ)償所造成的下一段加工軌跡對(duì)本段加工軌跡的影響。

7、C道具半徑補(bǔ)償：一次對(duì)零件的兩段輪廓進(jìn)行處理，即先處理本段，然后根據(jù)下一段的方向來確定道具中心軌跡的段間過渡狀態(tài)，從而完成本段的刀補(bǔ)運(yùn)算，然后再從程序段緩存器讀下一段，用于完成第二段的刀補(bǔ)軌跡，依次進(jìn)行直到程序結(jié)束。采用直線作為輪廓之間的過渡，能自動(dòng)處理兩個(gè)相鄰程序段之間的連接（即尖角過渡）的各種情況，并直接求出刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接交點(diǎn)，然后再對(duì)原來的刀具中心軌跡作伸長或縮短修正。第三章數(shù)控機(jī)床的經(jīng)典結(jié)構(gòu)

1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）采用高性能的無級(jí)變速主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)大大簡化，傳動(dòng)鏈縮短；2）采用剛度和抗振性好的機(jī)床新結(jié)構(gòu)；3）采用在效率、剛度、精度等個(gè)方面較良好的傳動(dòng)元件。

2、提高機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛度：1）合理設(shè)計(jì)構(gòu)件形式：正確選擇截面形狀尺寸、合理選擇和布置筋板、提高構(gòu)件的局部剛度、適當(dāng)采用焊接結(jié)構(gòu)；2）采用合理的結(jié)構(gòu)布局；3）補(bǔ)償構(gòu)件的變形。

3、提高機(jī)床的抗振性：機(jī)床內(nèi)部振源的處理、提高靜剛度、提高阻尼比。、

4、減小機(jī)床的熱變形：1）控制熱源和發(fā)熱量；2）加強(qiáng)冷卻和潤滑；3）改進(jìn)機(jī)床布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4）控制環(huán)境溫度；5）采用熱變形補(bǔ)償裝置。5、數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)包括：主軸電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、主軸組件。

6、數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)調(diào)速控制的四種配置方式：帶有變速齒輪的主傳動(dòng)、通過帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)、用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸、采用電主軸的主傳動(dòng)。

7、滾動(dòng)軸承特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小，能夠預(yù)緊，潤滑維護(hù)簡單，并且在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變動(dòng)范圍內(nèi)能穩(wěn)定的工作，但噪音大，滾動(dòng)體的數(shù)目有限，剛度變化大，抗振性差，并且限制轉(zhuǎn)速。8、機(jī)械準(zhǔn)停裝置：V行槽定位盤準(zhǔn)停裝置、端面螺旋凸輪準(zhǔn)停裝置。9、電氣準(zhǔn)停裝置：磁傳感器方式、編碼器方式、數(shù)控系統(tǒng)方式。

10、編碼器準(zhǔn)停裝置的控制原理于磁傳感器裝置的不同：1）檢測元件不同，其中編碼器的安裝位置更靈活多樣；2）編碼器準(zhǔn)停的準(zhǔn)停位置可由外部開關(guān)信號(hào)設(shè)定給數(shù)控系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)向主軸驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出準(zhǔn)停信號(hào)，而磁傳感器準(zhǔn)停裝置只能靠調(diào)整磁發(fā)體或磁傳感器的相對(duì)位置來實(shí)現(xiàn)。

11、數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求：1）提高傳動(dòng)部件的精度和剛度；2）減小傳動(dòng)部件的慣量；3）減小系統(tǒng)的摩擦阻力；4）系統(tǒng)要有適度的阻尼比；5）高諧振；6）無傳動(dòng)間隙。

12、數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分為直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)：通過絲杠（通常為滾珠絲杠或靜壓絲杠）螺母副、通過齒輪齒條副、直接采用直線電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)：使用齒輪副或蝸輪蝸桿副。

13、消除齒輪間隙的方法：1）剛性調(diào)整法：偏心軸套調(diào)整法、軸向墊片調(diào)整法；2）柔性調(diào)整法：軸向壓簧調(diào)整法、周向拉簧調(diào)整法。

14、滾珠絲杠螺母副特點(diǎn)：1）傳動(dòng)效率高，磨損損失小。傳動(dòng)效率為0.92~0.96；2）給予適當(dāng)?shù)念A(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時(shí)就可以消除空行程死區(qū)，定位精度高、剛度好；3）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高；4）有可逆性，直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可相互裝換，即螺母和絲杠都可作為主動(dòng)件；5）制造工藝復(fù)雜、成本高；6）不能自鎖，對(duì)于垂直絲杠，常需添加制動(dòng)裝置。

15、滾珠絲杠螺母副：1）內(nèi)循環(huán)：圓柱凸鍵反向器、扁圓鑲塊反向器2）外循環(huán)：端蓋式、插管式、螺旋槽式。外循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程中有時(shí)與絲杠脫離接觸。外循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠保持接觸。

16、支承形式：1）一端固定、一端自由：僅在一端裝有可以承受雙向軸載荷和與徑向載荷的軸承。結(jié)構(gòu)簡單，承載能力較小，剛度較低，適用于短絲杠或豎直安裝的絲杠（加自鎖裝置，否則工作臺(tái)會(huì)引起自身重力下降）；2）一端固定、一端簡支：適用于絲杠較長的情況。應(yīng)將推力軸承遠(yuǎn)離液壓馬達(dá)等熱源及絲杠常用段，以減少變形的影響；3）兩端固定：可實(shí)現(xiàn)絲杠的預(yù)拉伸安裝，以補(bǔ)償絲杠熱變形對(duì)導(dǎo)程的影響，適用于長絲杠、高轉(zhuǎn)速、要求高精度、高剛度的場合。

17、選刀方式：1）順序選刀：優(yōu)點(diǎn)是不需要刀具識(shí)別裝置，刀庫的驅(qū)動(dòng)控制也較簡單。但刀庫中每把刀在不同的工序中不能重復(fù)使用，裝刀時(shí)必須十分謹(jǐn)慎，如果刀具不按順序裝在刀庫中，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。2）任意選刀：優(yōu)點(diǎn)是刀庫中的刀具的排列順序與工件加工順序無關(guān)，沒有裝入刀具失誤的問題，刀具可重復(fù)使用，但增加了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。任意選刀分為：刀座編碼方式、刀具編碼方式、跟蹤記憶方式、（軟件選刀）。

18、機(jī)械手刀具交換步驟：抓刀、拔刀、換刀、插刀、復(fù)位。

19、自動(dòng)排屑裝置：作用是排出機(jī)床在加工過程中的切屑，主要有平板式、刮板式、螺旋槽式。

20、常用的數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌有：矩形導(dǎo)軌、三角形導(dǎo)軌、燕尾形導(dǎo)軌、圓柱形導(dǎo)軌。21、導(dǎo)軌的選擇原則：1）導(dǎo)軌有較大的剛度和承載能力選擇矩形導(dǎo)軌（中小型機(jī)床導(dǎo)軌采用V形和矩形組合，而重型機(jī)床采用雙矩形組合）；2）精度高選擇三角形導(dǎo)軌（三角形能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，兩邊其支承作用）；3）結(jié)構(gòu)緊湊、高度小及調(diào)整方便的機(jī)床選擇燕尾形導(dǎo)軌。第四章典型數(shù)控機(jī)床

1、按數(shù)控車床的功能分類：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床（采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)伺服系統(tǒng)，無刀尖圓弧半徑自動(dòng)補(bǔ)償和恒線速切削等功能）、全功能型數(shù)控車床、車削中心（配置刀庫、換刀裝置、分度裝置、銑削動(dòng)力頭和機(jī)械手等）、FMC車床（由數(shù)控車床和機(jī)器人等構(gòu)成）。

2、數(shù)控車床的組成：車床主機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、輔助裝置、機(jī)外編程器3、數(shù)控車床與普通車床從主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系上的差別：數(shù)控車床，主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間沒有直接的機(jī)械聯(lián)系，主運(yùn)動(dòng)、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分別由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每條傳動(dòng)鏈較短，結(jié)構(gòu)簡單；同時(shí)也能夠加工各種導(dǎo)程的螺紋，數(shù)控車床的主軸上安裝有脈沖編碼器，主軸的運(yùn)動(dòng)通過同步齒形帶1：1地傳到脈沖編碼器。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，脈沖編碼器發(fā)出檢測脈沖信號(hào)給數(shù)控系統(tǒng)，使主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)與刀架的切削進(jìn)給保持同步關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)加工螺紋是主軸旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具正好移動(dòng)一個(gè)工件導(dǎo)程的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，從而加工出所要求的螺紋。普通車床，主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它們之間存在直接的機(jī)械聯(lián)系，傳動(dòng)鏈長，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變速時(shí)需要人工調(diào)整；加工米制、模數(shù)制、英制等各種導(dǎo)程的螺紋，主要通過配掛輪、基本組、增倍組的配合得到，并要通過查表、計(jì)算的方式確定掛輪、基本組、增倍組的齒輪副參數(shù)，比較復(fù)雜。

4、數(shù)控車床車身和布局：水平車身（用于大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床的布局）、斜車身（導(dǎo)軌的導(dǎo)向性及受力情況差，用于中小規(guī)格的數(shù)控車床）、平床身斜滑板（工藝性能好，小型數(shù)控車床普遍采用）、立床身。

5、數(shù)控車床結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：傳動(dòng)鏈短；機(jī)床剛度大、轉(zhuǎn)速較高，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速；輕拖動(dòng)、潤滑好、排屑方便、機(jī)床壽命較長；加工冷卻充分、防護(hù)較嚴(yán)密；自動(dòng)換刀；模塊化設(shè)計(jì)等。

數(shù)控車床的加工特點(diǎn)：高精度、高效率、高柔性和高可靠性、工藝能力強(qiáng)。

6、數(shù)控車床的工藝范圍：精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件，輪廓形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件，表面粗糙度好的回轉(zhuǎn)體零件，特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件，超精密、超低表面粗糙度的零件。7、同步帶傳動(dòng)具有齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的各種優(yōu)點(diǎn)。具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無滑動(dòng)，可獲得恒定的速比，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸震。

8、數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)特征，數(shù)控銑床的主軸特征。

數(shù)控銑床的加工特點(diǎn)：加工靈活、通用性強(qiáng)；加工精度高；生產(chǎn)效率高；減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度。

9、數(shù)控銑床的工藝范圍：平面類零件，變斜角類零件，曲面類零件。

10、加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：機(jī)床的剛度高、抗振性好；機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，傳遞精度高，速度快；主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，無齒輪箱變速系統(tǒng)；加工中心的導(dǎo)軌都采用了耐磨損材料和新結(jié)構(gòu)，能長期地保持導(dǎo)軌的精度，在高速切削下，保證運(yùn)動(dòng)部件不振動(dòng)，低速進(jìn)給時(shí)不爬行及運(yùn)動(dòng)中的高靈敏度；設(shè)置有刀庫和換刀機(jī)構(gòu)；具有主軸準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)、刀桿自動(dòng)夾緊松開機(jī)構(gòu)和切屑自動(dòng)清除裝置。

加工特點(diǎn)：全封閉防護(hù)，加工精度高；能自動(dòng)進(jìn)行刀具交換，加工生產(chǎn)效率高；工序集中，加工連續(xù)進(jìn)行；加工中心能自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其他輔助機(jī)能；操件者的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕；功能強(qiáng)大，趨向復(fù)合加工，對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)；經(jīng)濟(jì)效益高，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。

擴(kuò)展閱讀：數(shù)控技術(shù)考試重點(diǎn)總結(jié)

第一章緒論

1數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢a高速度、高精度化b多功能c智能化d小型化e高可靠性

2數(shù)控技術(shù)：利用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的一種方法，簡稱數(shù)控。3數(shù)控系統(tǒng)：由實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信息控制的硬件和軟件組成的。4數(shù)控系統(tǒng)的核心是數(shù)控裝置。

5數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)：a精度高,質(zhì)量穩(wěn)定b生產(chǎn)率高c適應(yīng)性靈活性好d減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善

勞動(dòng)條件e有利于ERP、CAPP現(xiàn)代化數(shù)據(jù)信息管理f有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的改型和升級(jí)、提高市場的竟?fàn)幜?/p>

6數(shù)控系統(tǒng)的工作過程：a輸入信息b譯碼c數(shù)據(jù)處理d插補(bǔ)e伺服控制f管理與診斷

7數(shù)控機(jī)床加工零件的操作過程a編程數(shù)控加工程序b控制介質(zhì)的制備c加工信息的輸入與

處理d加工過程的在線檢測

8按機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡分類a點(diǎn)位控制系統(tǒng):只控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)位置，對(duì)到達(dá)終點(diǎn)的路徑不

加管理，既可以走單坐標(biāo)，也可以兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。(特點(diǎn)：僅能實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動(dòng)；對(duì)軌跡不作控制要求；運(yùn)動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工)

b直線切削控制系統(tǒng)：被控制的刀具或工作臺(tái)以適當(dāng)?shù)乃俣劝雌叫?/p>

于坐標(biāo)軸的方向（或與坐標(biāo)軸成45方向）的直線移動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行切削加工。（特點(diǎn)：既要求準(zhǔn)確定位，又要求刀具走直線；在運(yùn)動(dòng)過程中，進(jìn)行切削加工；軌跡和速度均可控制。）

c連續(xù)切削控制系統(tǒng)：具有控制幾個(gè)進(jìn)給軸同時(shí)諧調(diào)運(yùn)動(dòng)(坐標(biāo)聯(lián)

動(dòng))，使工件相對(duì)于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行連續(xù)切削加工的數(shù)控系統(tǒng)。（特點(diǎn)：數(shù)控裝置能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制。）

9按伺服系統(tǒng)的控制方式分類：

a開環(huán)控制系統(tǒng)(沒有位移檢測反饋的數(shù)控系統(tǒng))特點(diǎn)：移動(dòng)量與進(jìn)給脈沖成正比；控制精度完全依賴電機(jī)及傳動(dòng)部件；不能反饋矯正，控制精度低；結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，造價(jià)低。b半封閉控制系統(tǒng)（采用裝在絲杠或伺服電機(jī)上的角位移測量元件，測量絲杠與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的誤差，間接控制工作臺(tái)的位移量）特點(diǎn)：控制精度較高；沒有考慮直線移動(dòng)距離，只控制轉(zhuǎn)角誤差；機(jī)床調(diào)試簡單，穩(wěn)定性好，造價(jià)便宜；控制精度受測量元件和部分傳動(dòng)件精度的影響；

c閉環(huán)控制系統(tǒng)（直接測量循環(huán)系統(tǒng)的末端元件（工作臺(tái)）的位移量，考慮了全系統(tǒng)所有元件的不正確性和環(huán)境的影響。）特點(diǎn)：控制精度高，控制了系統(tǒng)內(nèi)的所有元件；直接控制工作臺(tái)位移量（反復(fù)修正，直至為零或精度允差內(nèi)）；精度取決于測量元件，在理論上與傳動(dòng)誤差、制造誤差、熱變形等無關(guān)；調(diào)試不方便，造價(jià)高，適應(yīng)與精度要求很高的機(jī)床10按實(shí)現(xiàn)的功能水平分類

a經(jīng)濟(jì)型（簡易）數(shù)控系統(tǒng)：特點(diǎn)：滿足一般加工精度，分辨率為10um；形狀簡單的輪廓；控制系統(tǒng)采用的是單板機(jī)或單片機(jī)；采用數(shù)碼或CRT顯示位置值；采用驅(qū)動(dòng)元件為步進(jìn)電機(jī)（一般為3軸以下）；結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低；

b普及型（全功能）數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)：加工精度較高，分辨率為1um；加工形狀較復(fù)雜：一般采用工控機(jī)為運(yùn)算控制中心（16位、32位）；驅(qū)動(dòng)元件為伺服電機(jī)；控制的軸數(shù)為4軸下的聯(lián)動(dòng)；采用PLC控制通信輸入、輸出；靈活性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣；造價(jià)適中。

c高檔型數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)：加工精度高，分辨率為0.1um；加工形狀復(fù)雜，采用PC或32為以上微處理器；工序集中，自動(dòng)化程度高；動(dòng)能強(qiáng)大，柔性好；具有三維動(dòng)畫功能，人機(jī)界面好，智能化強(qiáng)；造價(jià)昂貴；

11按工藝特點(diǎn)分類：金屬切削數(shù)控機(jī)床、金屬成型數(shù)控機(jī)床、特種加工數(shù)控機(jī)床

12數(shù)控機(jī)床的工作原理：按照零件圖紙的技術(shù)要求和加工工藝要求，將幾何信息和加工工藝信息轉(zhuǎn)化成可執(zhí)行的指令程序，并將指令程序輸入到數(shù)控裝置中，由數(shù)控裝置去控制機(jī)床的各種規(guī)定動(dòng)作和設(shè)置機(jī)械參數(shù)，從而加工出符合圖紙要求的零件。13數(shù)控機(jī)床的組成：

a控制介質(zhì)，作用：存儲(chǔ)和傳遞各種被控制信息；b數(shù)控系統(tǒng)，作用：接受載體的信息，并經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后去控制機(jī)床各種動(dòng)作;c伺服系統(tǒng)，作用：接受數(shù)控系統(tǒng)的指令、反饋、調(diào)節(jié)、放大、執(zhí)行指令動(dòng)作。d機(jī)床本體，作用：完成指令的各種動(dòng)作及刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

14數(shù)控機(jī)床本體與傳統(tǒng)機(jī)床相比，具有傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)路線好、傳動(dòng)路線短、運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)精度高、剛性好、可靠性高和傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)。

第二章數(shù)控機(jī)床的刀具

1按結(jié)構(gòu)分類：整體式、鑲嵌式、減振式、內(nèi)冷式和特殊式

2按切削部分的材料來分：高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼、聚晶金剛石3數(shù)控刀具按加工方法來分：車削刀具、鉆削刀具、鏜削刀具、銑削刀具

4刀具切削部分的硬度必須高于工件材料的硬度，一般要求刀具材料硬度在62HRC以上。5選擇數(shù)控刀具應(yīng)該考慮的因素：被加工工件材料的種類和性能、切削工藝方法、被加工工件的幾何形狀、刀具的承載狀況、生產(chǎn)大綱

6第八位用一個(gè)英文字母來描述切削刃狀態(tài)，它包括刀尖切削刃或倒角切削刃。7第九位用一個(gè)英文字母來描述進(jìn)刀方向或倒刃寬度；

第三章數(shù)控機(jī)床程序的編制

1數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系都是假設(shè)刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)來確定的。

2在國際標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)中均采用右手螺旋原則的笛卡爾坐標(biāo)系。右手拇指代表x的方；右手食指代表y的方向；右手中指代表z的方向。右手拇指與平動(dòng)的坐標(biāo)軸正方向一致，則其余四指的方向就是繞該軸旋轉(zhuǎn)正方向分別是A、B、C來表示3Z軸：它是機(jī)床坐標(biāo)軸確定的關(guān)鍵，一般是主軸。

規(guī)定：Z軸的位置是由傳遞切削力的主軸確定的，與主軸的軸線平行的坐標(biāo)軸;沒有主軸或有多個(gè)主軸,垂直于工件的安裝面;Z軸的正方向?yàn)榈毒哌h(yuǎn)離工件的方向。4X軸：刀具旋轉(zhuǎn)類機(jī)床（鉆、鏜、銑），X軸位置一般平行于工件的裝卡方向。

X軸的正方向：如果人處在工作操作位置，則X的正方向與主進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向一致。Z軸水平（臥式），則從刀具(主軸)向工件看時(shí)，X坐標(biāo)的正方向指向右邊。Z軸垂直（立式）：單立柱機(jī)床，從刀具向立柱看時(shí)，X的正方向指向右邊；Z軸垂直（立式）：雙立柱機(jī)床(龍門機(jī)床)，從刀具向左立柱看時(shí)，X軸的正方向指向右邊。

在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上（車床、磨床等），X軸位置位于工件的徑向,并平行于橫向拖

板。X軸正方向:刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向。

5Y軸：X、Z方向確定后，由右手定則自然確定。

右手螺旋法則：在XZ平面，從Z至X，姆指所指的方向?yàn)?y。

6附加坐標(biāo)：如果在XYZ主要直線運(yùn)動(dòng)之外另有第二組平行于它們的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，就成為附加坐標(biāo)。

7工件坐標(biāo)系：為了便于編程和實(shí)際加工中的工件安裝，往往選擇工件上的某一點(diǎn)作為編程原點(diǎn)，平行于機(jī)床坐標(biāo)軸建立一個(gè)新的坐標(biāo)系即工件坐標(biāo)系。

8絕對(duì)坐標(biāo)系：以某一固定點(diǎn)計(jì)量的坐標(biāo)值計(jì)算方法為絕對(duì)坐標(biāo)，即運(yùn)動(dòng)軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)值是以起點(diǎn)來度量的。

9相對(duì)坐標(biāo)：運(yùn)動(dòng)軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)值是以前一終點(diǎn)為基準(zhǔn)來度量的。

10機(jī)床原點(diǎn)：機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)，它是機(jī)床的最基本參考位置點(diǎn)是所有坐標(biāo)、編程坐標(biāo)、機(jī)床參考點(diǎn)的確定依據(jù)和基準(zhǔn)。一般均選取在機(jī)床上具有特征意義的位置上。11注意：機(jī)床坐標(biāo)系一般不作為編程坐標(biāo)系，僅作為工件坐標(biāo)系的參考坐標(biāo)系。12注：在實(shí)際工作時(shí)，裝下工件，必須將刀具回參考點(diǎn)。

13對(duì)刀點(diǎn)（起刀點(diǎn)）：確定刀具與工件相對(duì)位置的點(diǎn)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，又稱起刀點(diǎn)，也就是程序運(yùn)行的起點(diǎn)。

14對(duì)刀點(diǎn)不僅是程序的起點(diǎn)，而且往往又是程序的終點(diǎn)。

15對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則：對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)便于數(shù)學(xué)處理和程序編制；對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床上容易校準(zhǔn)；在加工過程中便于檢查；引起的加工誤差小。

16程序編制中的基本指令主要包括：準(zhǔn)備功能指令G代碼、輔助功能指令M代碼、進(jìn)給功能指令F代碼、主軸功能指令S代碼、刀具功能指令T代碼等。17準(zhǔn)備性工藝指令：包括準(zhǔn)備功能指令G代碼和輔助功能指令M代碼18Ｇ指令分成模態(tài)與非模態(tài)兩類19G90（模態(tài)）表示語句中給定的坐標(biāo)值是絕對(duì)坐標(biāo)方法進(jìn)行計(jì)算，所有的終點(diǎn)距離值（或坐標(biāo)值）都是從編程零點(diǎn)開始

20G91（模態(tài)）表示語句中給定的坐標(biāo)值是相對(duì)坐標(biāo)方法進(jìn)行計(jì)算的，軌跡運(yùn)動(dòng)的前一個(gè)終點(diǎn)是下一段程序的起點(diǎn)。

21G92指令（模態(tài)）格式：G92X_Y_Z_；

作用：使用G92指令用來確定起刀點(diǎn)與編程原點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，從而建立加工坐標(biāo)系22執(zhí)行G92指令，機(jī)床不產(chǎn)生任何運(yùn)動(dòng)。

23必須保證起刀點(diǎn)位置與程序中G92指令中的坐標(biāo)值一致，重復(fù)加工時(shí)應(yīng)特別注意；24G00（模態(tài)）格式：G90G00X----Y----Z----；G91G00X----Y----Z----；

作用：用于刀具從參考點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到對(duì)刀點(diǎn)，處于非加工狀態(tài)，按機(jī)床固有的最快速度運(yùn)行。25G01（模態(tài)）格式：G90G01X----Y----Z----F---；G91G01X----Y----Z----F---

作用：刀具從當(dāng)前位置以進(jìn)給速度F作直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)目標(biāo)位置，處于加工狀態(tài)，是加工工作指令。

26G00與G01的區(qū)別：

兩者的運(yùn)動(dòng)軌跡不同：G00不規(guī)定運(yùn)動(dòng)軌跡；G01運(yùn)動(dòng)軌跡一定是直線；

兩者的運(yùn)動(dòng)速度不同：G00按機(jī)床固有的最快速度運(yùn)行；G01按指令給定的速度運(yùn)行；兩者的工作狀態(tài)不同：G00運(yùn)行過程中不進(jìn)行切削；G01運(yùn)行過程中進(jìn)行切削。27G02：順時(shí)針填充圓弧方向；G03：逆時(shí)針填充圓弧方向；

格式有兩種，具體如下：G90(G91)G02（G03）X----Y----Z----I----J---K---F----；其中:X、Y、Z為圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)；I、J、K為圓心增量坐標(biāo)，即圓心坐標(biāo)減去圓弧起點(diǎn)坐標(biāo)；F為進(jìn)給量。28注:順、逆方向判別規(guī)則：沿垂直于圓弧所在平面的坐標(biāo)軸的負(fù)方向（或逆坐標(biāo)軸箭頭方向）觀察，來判別圓弧的順、逆時(shí)針方向。

29注：當(dāng)圓心角θ≤180°時(shí)，即加工劣弧時(shí)，R取正直；當(dāng)圓心角θ＞180°時(shí)，加工優(yōu)弧R取負(fù)直；對(duì)于整圓不能用此格式，因?yàn)檎麍A起點(diǎn)就是終點(diǎn)，一般將圓分成兩段首尾相接的圓弧來處理。

30暫停指令：G04（非模態(tài)）格式：G04X----；G04P----；

其中：X----：停留的時(shí)間單位用秒；P----；停留的時(shí)間單位用毫秒31刀具補(bǔ)償相關(guān)的G指令（模態(tài)）刀具半徑補(bǔ)償指令：G41、G42、G40

格式：G00（G01）G41（G42）DXX_XYF--；G00（或G01）G40X_Y_

其中：G41左刀補(bǔ)：沿刀具的進(jìn)給方向，刀具位于工件的左側(cè)謂左補(bǔ)；G42右刀補(bǔ)：沿刀具的進(jìn)給方向，刀具位于工件的右側(cè)謂右補(bǔ)。G40：取消刀補(bǔ)。D：偏置值寄存器選用指令。xx：刀具補(bǔ)償偏置值寄存器號(hào)。

32規(guī)定G41用于刀具的左刀補(bǔ)，即沿刀具的進(jìn)給方向，刀具位于工件的左側(cè)；G42用于刀具的右刀補(bǔ)，即沿刀具的進(jìn)給方向，刀具位于工件的右側(cè)，兩者都是模態(tài)指令。33G43：正修正，刀具長于標(biāo)準(zhǔn)刀具；G44：負(fù)修正，刀具短于標(biāo)準(zhǔn)刀具。34固定循環(huán)指令：G80~G89（模態(tài)）

固定循環(huán)指令：G81格式：G81F1----S----Z1----F2----Z2---；

其中：G81：鉆孔指令；F1----：進(jìn)給速度；S----：主軸轉(zhuǎn)速；Z1----：鉆孔深度；F2----：停留時(shí)間；Z2----：退刀距離（是標(biāo)量）。

作用：主要應(yīng)用與某些特殊工序，一般包含幾個(gè)獨(dú)立的動(dòng)作。

注：G84：用于螺紋（非車床）加工指令；G85：用于鉸孔加工指令；G80：為循環(huán)取消指令

35在車床加工螺紋指令：G33~G35（非模態(tài)）一般格式為：G33（G34、G35）Z----K----；

G33：用于加工普通等距螺紋；G34：用于加工增距螺紋；G35：用于加工減距螺紋；Z----：為螺紋加工后的終點(diǎn)坐標(biāo)；K----：為螺距。

36只有在主軸上安裝脈沖編碼器或通過同步齒形帶驅(qū)動(dòng)脈沖編碼器的數(shù)控車床，才能進(jìn)行螺紋切削。

37M00程序暫停指令(模態(tài))格式:M00

作用:（1）作用的時(shí)間，程序指令運(yùn)行開始執(zhí)行;（2）執(zhí)行該指令，機(jī)床自動(dòng)停止;（3）便于檢測、調(diào)試、換刀、排屑和工件調(diào)頭。注：只有重新啟動(dòng)程序后，才能繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序。38M01選擇停止指（模態(tài)）格式:M01作用:（1)作用的時(shí)間，程序運(yùn)行一段后才執(zhí)行;（2)機(jī)床執(zhí)行該指令，只有在“選擇停止”旋鈕鍵（控制面板）置于“ON”時(shí)，才有效，實(shí)現(xiàn)臨時(shí)停止，否則該指令無效;（3)用于關(guān)鍵部位的檢測、對(duì)刀。

39M02程序結(jié)束指令（非模態(tài)）格式:M02作用:（1)作用的時(shí)間，程序完成后；（2）停止機(jī)床的一切工作，等待復(fù)位，表明加工結(jié)束；（3）程序結(jié)束的標(biāo)識(shí)，裝下工件。

注：執(zhí)行該指令后，不會(huì)回到加工程序的首句，要按復(fù)位鍵，才能回到加工程序的首句。40M30程序結(jié)束指令（非模態(tài)）格式:M30作用:（1)作用的時(shí)間，程序執(zhí)行完后；（2）結(jié)束程序，并自動(dòng)回到加工程序的首句，按“啟動(dòng)”按鈕鍵，重復(fù)加工本程序；（3）裝下工件、檢測。注：M30返回到加工程序的首句，等待再次執(zhí)行。

41注：1）M98位于主程序中，M99是子程序的結(jié)尾。2）必須成對(duì)使用。42進(jìn)給功能指令F的最大值是機(jī)床本身設(shè)定的。

43T0101表示調(diào)用01號(hào)刀具，刀具的偏置量存放在01暫存器中44數(shù)控編程的方法分為兩種：手動(dòng)編程和自動(dòng)編程。45程序編制內(nèi)容（數(shù)控編程的步驟）：分析圖紙、確定工藝過程、數(shù)值計(jì)算、編寫程序單、制備控制介質(zhì)、程序的調(diào)試和試切

46注:車床上的X坐標(biāo)值為工件的直徑,不是半徑.二、Fanuc系統(tǒng)的特征指令

1常用工件坐標(biāo)建立指令G50（模態(tài)）1）格式：G50X_Z_；

2）作用：建立工件坐標(biāo)系并設(shè)定主軸最高轉(zhuǎn)速。

2常用的坐標(biāo)計(jì)算方式：不采用G90，G91的格式來指明坐標(biāo)值的計(jì)算方式。采用X_Z_為絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算方式，采用U_W_為相對(duì)坐標(biāo)計(jì)算方式。3慎用G00進(jìn)退刀1）格式:G00X(u)_Z(w)__;（模態(tài)）2）作用：以機(jī)床固有的最高速度快速移到目標(biāo)位，不規(guī)定軌跡。

3）原因：運(yùn)動(dòng)過程中不約束軌跡，當(dāng)退刀和進(jìn)刀的距離距工件表面很近時(shí)，易產(chǎn)生碰刀或損壞工件。

4調(diào)用子程序指令M98格式：M98P__xxxx

其中：_P為調(diào)用子程序的次數(shù)，xxxx為調(diào)用子程序的程序名。5返回主程序指令M99格式：M99注：（1）M98語句位于主程序中。（2）M99語句位于子程序中。（3）兩者必須成對(duì)，否則程序不能執(zhí)行，機(jī)器將報(bào)警。

6G96，G97恒速指令獲得滿意的粗糙度。（模態(tài)）1）格式：G96S200（單位：m/min）；G97S200（單位：r/min）

作用：可通過調(diào)用G96恒線速，用于車端面、錐面和圓��；G97恒轉(zhuǎn)速，用于車光軸且取消G96，默認(rèn)狀態(tài)為G97。使加工面粗糙度的均勻一致。7G96保證恒定的切削速度，獲得均勻一致的粗糙度。8單一固定循環(huán)指令G90、G94（模態(tài)）

圓柱面和圓錐面的循環(huán)切削指令G90（模態(tài)）

（1）加工圓柱面格式：G90X（U）Z（W）F；2）加工圓錐面格式：G90X(U)Z(W)IF；

I錐體大小端的半徑差。錐面起點(diǎn)坐標(biāo)大于終點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)為正，反之為負(fù)。端面切削循環(huán)指令G94（模態(tài)）

（1）加工無錐度的端面格式:G94X(U)Z(W)F；

(2)加工有錐度的端面格式:G94X(U)Z(W)K（或R）F；K（或R）端面切削始點(diǎn)到終點(diǎn)位移在Z軸方向的坐標(biāo)增量值，單位：mm9粗車內(nèi)外圓循環(huán)指令G71（非模態(tài)）1)格式：G71U（△d）R（e）；

G71P（ns）Q（nf）U（△u）W（△w）FST；

10刀尖半徑補(bǔ)償不能用于G71、G72、G73、G76的程序段中。11粗車端面循環(huán)指令G72(非模態(tài))

1)格式：G72W（△d）R(e)；

G72P（ns）Q（nf）U（△u）W（△w）FST

作用：用于毛坯端面方向粗車，主要應(yīng)用于長徑比較小的盤類零件的粗加工。G72指令用于切除棒料毛坯的大部分余量。12粗車外輪廓循環(huán)指令G73（非模態(tài)）

1）格式：G73U(△i)W(△k)K(△d)

G73P（ns）Q（nf）U（△u）W（△w）FST；

其中：△i徑向（X向）粗車余量，單邊余量，單位：mm；△k軸向（Z

向）粗車余量，單邊余量，單位：mm；△d粗車循環(huán)次數(shù)；

13精車循環(huán)G70(非模態(tài)）

1）格式：G70P(ns)Q(nf)

在精車循環(huán)G70狀態(tài)下，ns至nf程序中指定的F、S、T有效，當(dāng)ns到nf程序中

不指定F、S、T時(shí)，粗車循環(huán)中指定的F、S、T有效。

14單導(dǎo)程螺紋加工指令G32（非模態(tài)）

（1）格式：G32X（U）Z（W）FX（U）、Z（W）螺紋的終點(diǎn)坐標(biāo)，單位：mm；F螺紋的導(dǎo)程，單位：mm。（2)作用：主要是用于加工單頭直、錐、端面螺紋。15螺紋切削循環(huán)指令G92(非模態(tài))

(1)格式：G92X(U)Z(W)IF；

其中：X、Z螺紋終點(diǎn)的坐標(biāo)值；U、W螺紋終點(diǎn)坐標(biāo)相對(duì)于螺紋起點(diǎn)的增量坐標(biāo)；

I錐螺紋起點(diǎn)和終點(diǎn)的半徑差；F螺紋導(dǎo)程作用：用于加工圓柱、圓錐螺紋。

在需要經(jīng)過多次走刀時(shí)，進(jìn)行幾次走刀就要調(diào)用幾次G92指令。16螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令G76（非模態(tài)）

（1）格式：G76P(m)(r)(a)Q(△dmin)R(d)；

G76X（U）Z（W）R(i)P(k)Q(△d)F(f)；

當(dāng)切端面螺紋、錐螺紋也使用恒切削速度控制時(shí)，由于主軸轉(zhuǎn)速一直變化，會(huì)出現(xiàn)螺紋導(dǎo)程不準(zhǔn)的情況，因此切螺紋時(shí)不用恒切削速度控制，選用固定轉(zhuǎn)速。螺紋切削中主軸倍率開關(guān)無效，固定在100%。精加工時(shí)，應(yīng)將m的值設(shè)置成m=1。

17數(shù)控車床編程實(shí)例：a零件圖分析、b確定工件的裝夾方式、c確定數(shù)控加工刀具d合理選擇切削用量、e編寫加工程序

第四章數(shù)控系統(tǒng)典型功能模塊的數(shù)學(xué)建模方法

1在數(shù)控機(jī)床中，可采用硬件插補(bǔ)和軟件插補(bǔ)。

2刀具或工件能夠移動(dòng)的最小位移量稱為數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量或最小分辨力。

3插補(bǔ)：數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輪廓線形的有限信息，如直線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的起點(diǎn)和圓心等，按照進(jìn)給速度、刀具參數(shù)和進(jìn)給方向等要求，計(jì)算出滿足加工精度要求的中間插入點(diǎn)的坐標(biāo)值，并用已知線形逼近零件輪廓的過程。

4插補(bǔ)根據(jù)數(shù)控裝置輸出到伺服驅(qū)動(dòng)裝置信號(hào)的不同，插補(bǔ)方法歸納為基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)。

5基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)應(yīng)用較多的是逐點(diǎn)比較法和數(shù)字積分法。特點(diǎn)：直觀易掌握；一般用硬件較多；運(yùn)算速度較快；適宜精度為：10~1um。

數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)應(yīng)用較多的是直線函數(shù)法和擴(kuò)展數(shù)字積分法。特點(diǎn)：分步進(jìn)行，粗精分開；采用軟件插補(bǔ)較多；靈活性高，對(duì)系統(tǒng)要求高；適宜精度為：≤1um

6直線插補(bǔ)(G01有人又將這種方法叫做：直線判別法，代數(shù)運(yùn)算法，醉步近似法�；�本原理：每走一步都要將加工點(diǎn)的瞬時(shí)坐標(biāo)與規(guī)定的圖形軌跡相比較判斷一下偏差，然后決定下一步的走向

7逐點(diǎn)插補(bǔ)法每走一步都要完成：偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算、終點(diǎn)判別四個(gè)步驟。8數(shù)字積分法插補(bǔ)法具有運(yùn)算速度快，邏輯功能強(qiáng)，脈沖分配均勻等特點(diǎn)�？蛇M(jìn)行一次、二次和高次曲線的插補(bǔ)，適合于多軸聯(lián)動(dòng)，被CNC系統(tǒng)中廣泛采用進(jìn)給原理：整數(shù)部分溢出，尾數(shù)留下累加終點(diǎn)判別：不論xe、、ye值為多大，都只有累加m=2n次才能結(jié)束，終點(diǎn)判別是用累加次數(shù)的減數(shù)來標(biāo)記：∑=2n；∑=∑－1；被積函數(shù)kxe=xe/2n；（kye=ye/2n）與xe（ye）兩數(shù)之差為n位小數(shù)，只將kxe（kye）左移n位即可，所以一個(gè)n位寄存器xe（ye）和kxe（kye）的數(shù)字相同，只是小數(shù)點(diǎn)出現(xiàn)的位置不同，對(duì)計(jì)算沒有影響。

9數(shù)字增量插補(bǔ)法：將被加工的曲線（直線、圓�。┌磿r(shí)間劃分成若干個(gè)相等的間隔，依據(jù)加工指令中的進(jìn)給速度，等步長的以直代曲的進(jìn)行逼近的插補(bǔ)方法。其中，劃分曲線的時(shí)間間隔稱為插補(bǔ)周期

解決的主要問題

1）如何選擇周期；它與插補(bǔ)精度、系統(tǒng)速度相關(guān)；

2）如何計(jì)算在一個(gè)周期內(nèi)的坐標(biāo)值的增量，各坐標(biāo)值是依次遞推計(jì)算的。插補(bǔ)周期大于運(yùn)算時(shí)間，它包括運(yùn)算、顯示、監(jiān)控、位置選擇和控制。

10DDA法插補(bǔ)過程中，我們是用合成速度方向來逼近曲線，即曲線的切線來代替弧線，起點(diǎn)保證在曲線上，單位切矢的終點(diǎn)肯定不會(huì)在曲線上。

11擴(kuò)展DDA為了克服DDA法模擬的誤差較大的缺陷，采用割線代替曲線，保證割線的起點(diǎn)和終點(diǎn)均落在曲線上，精度更高。

12時(shí)間增量插補(bǔ)的基本思路是：在滿足加工精度的前提下，用弦線代替弧線進(jìn)給，即以直線逼近圓弧。

13數(shù)控系統(tǒng)是通過控制刀具中心或刀架參考點(diǎn)實(shí)現(xiàn)輪廓加工的。

14刀補(bǔ)：由于切削的有效部位是刀尖或刀刃邊緣，它們與刀具中心或刀架參考點(diǎn)在通常情況下是不重合的。因此，需要通過數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算出兩者的偏差量，并將控制對(duì)象由刀具中心或刀架參考點(diǎn)變換到刀尖或刀刃邊緣處。這種變化過程稱為刀具補(bǔ)償。15刀補(bǔ)分為刀具長度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。

16刀具長度補(bǔ)償：實(shí)現(xiàn)刀尖圓弧中心與機(jī)床刀架參考點(diǎn)之間的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換。17刀具半徑補(bǔ)償：刀具必須沿工件的輪廓的法向修正一個(gè)半徑值。18刀補(bǔ)的過程；建立、進(jìn)行、撤消

19B功能刀具半徑補(bǔ)償本質(zhì)：讀取一段、計(jì)算一段、再走一段的控制過程，不作下一段程序的修正分析

20C功能刀具半徑的補(bǔ)償本質(zhì)：計(jì)算完本段，馬上修正計(jì)算下一段加工輪廓，避免刀具半徑與工件輪廓轉(zhuǎn)接出的干涉，是一種積極主動(dòng)的補(bǔ)償控制系統(tǒng)。

21數(shù)控機(jī)床的加減速控制目的：當(dāng)速度高于一定值時(shí)，在啟動(dòng)和停止時(shí)，為了防止產(chǎn)生沖擊、失步、超程和震蕩，保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)和準(zhǔn)確定位。

22CNC系統(tǒng)的進(jìn)給速度控制包括：自動(dòng)調(diào)節(jié)和手動(dòng)調(diào)節(jié)兩種方式。

23一次插補(bǔ)算法進(jìn)給速度的控制主要是通過控制插補(bǔ)運(yùn)算的頻率來實(shí)現(xiàn)主要有：程序延時(shí)法和中斷方法

24加減速控制分類：前加速控制（在插補(bǔ)進(jìn)行之前對(duì)進(jìn)給速度進(jìn)行控制處理）；后加減速控制

25穩(wěn)定速度fs：系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，每插補(bǔ)一次（一個(gè)插補(bǔ)周期）的進(jìn)給量。當(dāng)系統(tǒng)處于加速（減速）狀態(tài)時(shí)，瞬時(shí)速度小于（大于）穩(wěn)定速度。

26CNC系統(tǒng)由硬件（I/O設(shè)備、計(jì)算機(jī)裝置、PLC、驅(qū)動(dòng)控制裝置）和軟件（管理軟件、控制軟件）組成。核心：計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）裝置，簡稱數(shù)控系統(tǒng)。軟件只在硬件的支持下才能運(yùn)行，硬件離開軟件無法工作。

27CNC系統(tǒng)的組成：機(jī)床本體、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置、位置/速度控制單元、主軸控制單元、位置檢測裝置、可編程控制器（PLC）、輸入/輸出裝置、通信接口。

28CNC系統(tǒng)的功能：基本功能（控制功能、準(zhǔn)備功能、插補(bǔ)功能、進(jìn)給功能、主軸功能、輔助功能、刀具功能、顯示功能、故障診斷功能）；選擇功能（補(bǔ)償功能、固定循環(huán)功能、通信功能、人機(jī)對(duì)話功能）。

29CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)按印刷線路板插接方式分：大板式、功能模塊:

30PLC處于計(jì)算機(jī)控制裝置與機(jī)床之間，對(duì)計(jì)算機(jī)控制裝置和機(jī)床的輸入輸出信號(hào)進(jìn)行處

理，實(shí)現(xiàn)輔助功能M、主軸轉(zhuǎn)速S及刀具功能T的控制和譯碼。31PLC的組成：中央處理器存儲(chǔ)器、輸入輸出單元、（輸入輸出接口）、編程器、電源和外部設(shè)備。

32典型軟件結(jié)構(gòu)：前后臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)、多重中斷軟件結(jié)構(gòu)、功能模塊型軟件結(jié)構(gòu)。

第六章數(shù)控機(jī)床的常用檢測裝置簡介

1伺服系統(tǒng)：以機(jī)械角位移和位置作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng):2

2伺服驅(qū)動(dòng)元件：步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、直線電機(jī)。3檢測裝置：感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器、光柵、脈沖編碼器等

4旋轉(zhuǎn)變壓器的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作靈敏，對(duì)環(huán)境無特殊要求，維護(hù)方便。輸出信號(hào)幅度大，抗干擾能力強(qiáng)，工作可靠，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上。

5感應(yīng)同步器特點(diǎn)：高精度；測量的量程大；對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)；維護(hù)簡單，壽命長；感應(yīng)電動(dòng)勢低，阻抗低，抗干涉能力差，回路阻抗對(duì)精度影響大6莫爾條紋紋距B與光柵節(jié)距w和傾角θ之間的關(guān)系：Wdsind

7脈沖編碼器按檢測原理不同：光電式、接觸式、和電磁式

第七章數(shù)控機(jī)床的主要機(jī)械部分

1數(shù)控機(jī)床機(jī)械部分的主要組成部分：基礎(chǔ)部件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)換刀裝置

2基礎(chǔ)部件主要包括：床身、立柱、導(dǎo)軌、工作臺(tái)。作用：支承機(jī)床的其它部件，并使它們各自在運(yùn)動(dòng)和靜止時(shí)占有正確的相對(duì)位置。

3機(jī)械結(jié)構(gòu)要求：剛度高、抗振動(dòng)性能好、靈敏性高、熱穩(wěn)定性好、操作安全性4驅(qū)動(dòng)方式：高速齒輪變速、帶傳動(dòng)、多電機(jī)驅(qū)動(dòng)、變頻器調(diào)速、內(nèi)置電機(jī)

5除屑清理目的：防止在安裝刀具時(shí)，切屑對(duì)主軸孔的劃傷和臟物對(duì)刀柄與主軸內(nèi)孔配合精度的影響。

6滾珠絲杠滾珠有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)

7滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊目的：減小軸向間隙。預(yù)緊方法：（1）雙螺母墊片式2)雙螺母螺紋式（3）雙螺母齒差式

8回轉(zhuǎn)進(jìn)給系統(tǒng)工作過程：松開待令、周向進(jìn)給、靜止鎖緊工作狀態(tài)。9自動(dòng)換刀裝置主要有兩種：轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀、刀庫式自動(dòng)換刀10刀庫形式：鼓盤式、鏈?zhǔn)�、格子箱�?/p>

11刀庫交換裝置：無機(jī)械手換刀、機(jī)械手換刀12選刀方式：順序選刀、任意選定

13刀具識(shí)別裝置：接觸式識(shí)別、非接觸式識(shí)別（磁性識(shí)別、光電識(shí)別）

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