数控技术基础知识点总结

1、数字控制是用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控 制的一种自动化技术，简称数控。控制坐标运动来完成各种不同的空间曲面的加工，是数控 的主要任务。曲线加工时刀具的运动轨迹与理论上的曲线（包括直线）不吻合。数控机床的工作工程： 1、数控编程 2 、程序输入 3 、译 码 4 、数据处理 5 、插补 6 、伺服控制与加工。插补的任务就是通过插补计算程序，根据程序规定的进给 要求，完成在轮廓起点和终点之间的中间点的坐标值计算， 也即数据点的密化工作。控制轴数： 机床数控装置能够控制的坐标轴数， 车床为 2， 铣床为 3。联动轴数：机床数控装置能够同时控制的坐标轴数目。平面曲面，空间曲面 3 及以上。

2、定位精度：数控设备停止时实际到达的位置和你要求到达 的位子误差。重复定位精度：同一个位置两次定位过去产生的误差。通 常重复定位精度比定位精度要高的多数控机床的优缺点： 1、适应性强 2 、精度高， 质量稳定 3 、 生产效率高 4 、减轻疲劳强度，改善劳动条件 5 、有利于生 产管理现代化 6 、使用、维护技术要求高。数控加工过程中，数控系统要解决控制刀具或工件运动轨 迹的问题，在数控机床中，刀具或工件能够移动的最小位移 量称为数控机床的脉冲当量或最小分辨率。计算出轮廓线上中间点位置坐标值的过程称为“插补” 。基准脉冲插补：每个脉冲使各坐标轴仅产生一个脉冲当 量，代表了刀具或工件的最小位移；脉

3、冲的数量代表了刀具 或工件移动的位移量；脉冲序列的频率代表了刀具或工件运 动的速度。仅适用于一些由步进电机驱动的中等精度或中等 速度要求的开环数控系统。数据采样插补：这种插补方法的特点是数控装备产生的不 是单个脉冲，而是标准二进制字。第一步粗插补，采用时间 分割思想，把加工一段直线或圆弧的整段时间细分为许多相 等的时间间隔，称为插补周期T。第二步为精插补，一般将粗插补运算称为插补， 由软件完成， 而精插补可由软件实现， 也可由硬件实现。逼近误差3与进给速度 F、插补周期T的平方成正比，与 圆弧半径 R 成反比。进给速度F、圆弧半径R 一定的条件下，插补周期T越短，逼近误差3就越小，当3给定及插

4、补周期T确定之后，可根据圆弧半径R选择进给速度F,以保证逼近误差3不超过允许值。弦线逼近:R2 (R)2(丄)22 2I(FT)28R8R割线逼近:(R )2 (R)2(1 )2 216R16R2(FT)16R当轮廓步长I相等时，内外差分弦的半径误差是内接弦的一半若令半径误差相等，则内外差分弦的轮廓步长I或角步距是内接弦的2.数字积分法又称数字微分分析器法，是利用数字积分的原 理，计算刀具沿坐标轴的位移，使刀具沿着所加工的轨迹运 动。积分运算累加和运算DDA直线插补的整个过程要经过 2n次累加才能到达直线的 终点。m 2nDDA直线插补的分析可知，判断终点是用累加次数N为条件的，当累加寄存器的

5、位数一旦选定，比如m位，累加次数即为常数n 2m了，而不管加工行程长短都需作 N次计算。这 就造成行程长进给速度加快，行程短进给速度变慢，使之各 程序段进给速度不均匀，其结果将影响进给表面质量和效 率。为此要进行速度均化处理。直线插补的进给速度均化：直线的斜率不变，故对加工没 有影响。均化处理后，行程短的程序段，累加次数N 减少得多，则进给速度提高得多；而行程长的程序段，累加次数N 减少得少，则进给速度提高得较少。数控系统的刀具补偿（简称刀补）即垂直于刀具轨迹的位 移，用来修正刀具实际半径或直径与其程序规定的值之差。在轮廓加工过程中，由于刀具总是有一定的半径（如铣刀 半径），刀具中心的运动轨迹

6、与工件轮廓是不一致的。取消刀具补偿时用 G40表示；左刀具补偿用 G41表示；右 刀具补偿用G42表示。B 刀具半径补偿为基本的刀具半径补偿。轮廓尖角铣成小 圆角造成误差，读一段算一段走一段没有预测。C 刀具半径补偿随着前后两段编程轨迹的连接方式不同， 相应刀具中心的加工轨迹也会产生不同的转接形式，主要有 以下几种：直线与直线；直线与圆弧；圆弧与圆弧。根据两段程序轨迹的矢量夹角a和刀具补偿方向的不同，又有伸长型、缩短型和插入型几种转接过渡方式D就机畜敕書春睥g侃）D就机畜敕書春睥g侃）寵捕料送凭也議脉冲Avy轴进岀揃冲 力L0* 0图2M DDA奥线播补器示賣园图2.14 DDA吏绞播补器示疑

7、和曲蠱雷再M押2J区别： 1 直线插补时，被积函数寄存器的数值为常用 Xe 和Ye,而圆弧插补时，被积函数寄存器的数值Xi和Yi2 圆弧插补开始时， X 坐标被积函数寄存器存入的是 y 坐标 的初值。 y 坐标被积函数寄存器存入的是 x 坐标的初值3 在圆弧插补过程中， y 方向发出的脉冲时， x 方向被积函数 寄存器内容加“ 1”， x 方向发出的脉冲时， y 方向被积函数 寄存器内容减“ 1”4 每当积分函数累加器有溢出时，需要及时修正被积函数寄存器 x， y 值。因此被积函数寄存器存入的是瞬时值。伺服系统是数控装置和机床的联系环节，是数控系统的重 要组成。功能：接受来自数控装置的指令来控

8、制驱动机床的个运动 部件，从而准确控制它们的速度和位置，达到加工出所需工 件外形和尺寸。由伺服电路、伺服驱动装置、机械传动机构及伺服进给运 动执行部件组成。伺服系统与一般机床的进给系统有本质上差别，它能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置。对伺服系统的基本要求： 1、精度高 2 、快速响应 3 、调速范围看4、低速大转矩5、惯量匹配6、过载能力强、负 载特性硬。步进电动机的结构和工作原理步进电动机的分类及基本结构。按力矩产生的原理，分为 反应式和励磁式。（1）、反应式步进电动机的转子中无绕组，由定子磁场对 转子产生的感应电磁力矩实现步进运动。（2）、励磁式步进电动机的定子和转子均有励

9、磁绕组，由 它们之间的电磁力矩实现步进运动。有的励磁式电动机转子 无励磁绕组，是由永久磁铁制成的，转子有永久磁场。通常 也把这种步进电动机称为混合式步进电动机。混合式步进电 动机具有步距角小、有较高的启动和运行频率、消耗功小、 效率高、不通电时有定位转矩、不能自由转动等特点。步进电动机的工作原理：错齿角越小，所产生的步距角越 小，步进精度越高。对一相绕组一次通电的操作称为一拍，转一齿所需的拍数为工作拍数设步进电动机的转子齿数为N则它的齿距角为由于步进电机运行 K拍可使转子转动一个齿距角，所以每一拍的步距角s可以表示为:次，磁场转一周，转子转动一个齿距角，其步距角2sNKNKK步进电机的工作拍数

10、；N转子的齿数。对于转子有40齿并且采用三拍工作的步进电动机，其步 距角为：s色J 340 3步进电动机的工作方式分为单拍、双拍和多拍工作方式。1 、三相步进电动机单三拍工作方式。2、双三拍工作方式：每一相都是连续通电两拍，所以励 磁电流比单拍要大，所产生的励磁转矩也较大。由于同时有 两相通电，所以转子齿不能和这两相定子齿对齐，而是处于 两定子齿的中间位置。3、六拍工作方式：在六拍工作方式中，控制电流切换六检测装置常用类型(1)增量式：测量位移的增量值，测量装置输出的是脉 冲，一个脉冲是一个测量单位，任何一个对中点都可作为测 量始点，实际位移值靠对脉冲计数取得。(2)绝对式：测量位移的绝对值，

11、测量装置的输出能够代表移动件当前的实际位置（坐标值）移动的方向靠当前值 和历史记忆取得。增量式充电编码器又能测位移又能测速度。给步进电机输入一个脉冲信号，其转子转过的角度称为步 距角。步进电机工作原理：步进电机有 A、B、C三相，每相有两 个磁极，转子有四个磁极。当 A 相绕组通以直流电时， B 相 磁极产生磁通，这时转子 2、 4 极与定子 B 相磁极对齐。如 果按A-B-C-A的通电顺序，转子则沿逆时针方向一步步 转动起来，每步转过 30 ，这个角度叫步距角。数数控机床程序编制的方法有三种：即手工编程、自动编 程、和图形编程。1 、人工完成零件图样分析、工艺处理、数值计算、书写 程序清单，

12、直到程序的输入和检验，称为“手工编程” 。2 、所谓计算机辅助自动编程，就是使用计算机或编程机， 完成零件程序编制的过程。3 、图形交互式自动编程是利用被加工零件的二维和三维 图形，有专用软件， 以窗口和对话框的方式生产的加工程序， 这种编程方式使得复杂曲面的加工更为方便。规定假定工件是永远静止的，而刀具是相对静止的工作而 运动。机床坐标系中 X、Y、Z 轴的关系用右手直角笛卡尔法则确定，大拇指的指向为 X轴的正方向，食指指向为 丫轴的正方 向，中指指向为Z轴的正方向。坐标系分为机床坐标系和工件坐标系。对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。 对刀点往往就选择在零件的加工原点。所谓对

13、刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。 “刀 位点”是指刀具的定位基准点。换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机 床而设置的，因为这些机床在加工过程要自动换刀。数控车床的编程特点：1 、根据图纸标注，可按绝对坐标编程，也可按相对坐标 编程，也可混合编程；2 、通常在图纸上和测量时均以直径值表示被加工零件的径向尺寸，通常 X在绝对方式编程中以直径直表示，在相对 方式编程中以实际位移量的二部表示。3 、由于毛坯常用棒料或铸锻件，加工余量较大，数控车 床常具备不同形式的循环功能，可进行多次重复循环切削， 简化编程。4 、刀具补偿功能，刀具半径和长度补偿。恒线速度（ G96） 取消恒线速度 （G97） 主轴转速限定 （G50） 螺纹切削（ G33） 螺纹切削循环单一（ G92） 复合螺纹