机床数控技术(总结)

1、第一章 一、数字控制是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种 技术方法 二、数控机床是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。 三、数控技术包括：数控系统、数控机床、外围设备 四、数控机床的组成：信息载体、计算机数控系统、伺服系统、机床本体、测量反馈 装置。论述或简答 1) 信息载体又称控制介质，用于记录数控机床上加工一个零件所必需 的各种信息，如零件加工的位置数据、工艺参数等，以控制机床的运动， 实现零件的机械加工。 2) 计算机数控系统是数控机床的核心，他的功能是接受载体送来的加 工信息，及计算和处理后去控制机床的动作。 3) 伺服系统是数控系统的执行部分，包括驱动

2、机构和机床移动部件， 它接受数控装置发来的各种动作命令，驱动受控设备运动。 4) 测量反馈装置由测量部件和相应的测量电路组成，起作用时检测速 度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环系统 5) 机床本体是数控机床的主体，是用于完成各种切割加工的机械部分， 包括床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。 6) 为了保证数控机床的功能的充分发挥，还有一些配套部件和辅助装 置。 五、数控机床的分类 按运动轨迹分：点位控制系统、直线切削控制系统、连续切削控制系统、 按伺服系统的控制方式分类：开环、半开环、闭环 按数控系统功能水平分类：经济型、普及型、高档型 按工艺用途分类：金属切削类、金属成型类、数控特

3、种加工机床、其它 类型的数控机床 六、数控机床工作过程 论述 零件图样一程序设计一编写程序单一制备控制介质一数字信息输入一数控 系统一伺服系统一机床加工一零件成品 1) 根据被加工零件图样中所规定的的零件的形状、尺寸、材料及技术要求等，制 定工件加工的工艺过程、刀具相对工件的运动轨迹、切削参数及辅助动作顺序等， 进行零件加工的程序设计。 2) 用规定的代码和程序格式编写零件加工程序单。 3) 按照程序单上的代码制备控制介质。 4) 通过输入装置把变为数字信息的加工程序输入给数控系统。 5) 启动机床后，数控系统根据输入的信息进行一系列的运算和控制处理，将结 果以脉冲形式送往机床的伺服机构。 6

4、) 伺服机构驱动机床的运动部件，使机床按程序预定的轨迹运动，从而加工零 件。 第三章数控插补原理 一、插补原理的概念：所谓插补，就是指数据密化的过程，对输入数控系统 的有限坐标点，计算机根据曲线的特征，运用一定的计算方法，自动地在有限坐 标点之间生成一系列的坐标数据，以满足加工精度的要求。 二、插补方法的分类（两大类） 1）基准脉冲插补 概念：又称为脉冲增量插补或行程标量插补， 适用于以步进电机驱动装置的开环 数控系统 特点：每次插补结束后产生一个行程增量， 以脉冲方式输出到步进电机，驱动坐 标轴运动。 2）数据采样插补 a. 概念：又称为数字增量插补或时间标量插补，适用于交、直流伺服电机驱动

5、 的闭环（或半闭环）控制系统。 b. 特点：插补运算分两步进行。粗插补，特点是把给定的线用一组线段来逼近； 精插补，它在粗插补计算出的每一微小直线段的基础上再作“数据点的密化 工作” c基本原理:数据采样插补是将被加工零件的轮廓曲线分割为插补采样周期的进 给步长。（两部分，精插补，用硬件实现；粗插补，用软件实现） C.插补周期与采样周期：插补周期可以等于采样周期，也可以是采样周期的 整 倍数。 d.插补精度分析：在直线插补中，插补所形成的步长子线段与给定的直线重合， 不会造成轨迹误差，在圆弧插补时，一般用 切线、内切弦线和内外均差弦线 逼近圆弧。 2 e = （Tv） 概念: a.刀具补偿包括

6、刀具半径补偿各刀具长度补偿 a. 在加工轮廓时，刀具中心向零件的内侧偏移一定的距离：在加工外轮廓时， 刀具中心要向外偏移一定距离。通常把这种偏移称为刀具半径补偿。 b. 当刀具中心轨迹在编程轨迹前进向的左侧时称为左刀补，用G41表示；同理, 右刀补，G42. 直线加工时刀具半径补偿的计算 在圆弧插补时，插补精度er与周期T、半径r和速度v有关。在er r 8 r 则插补周期要尽可能小 给定的情况下，要得到尽可能大的速度, 直线函数法插补（P108） xTcos 由图推导公式, y e ：yx 二 x tan : Xe 、刀具插补原理 Ax 壬* S-W-云MT Ay O X B功能刀具半径补偿

7、的特点是刀具中心轨迹的段间连接都是圆弧 C功能采用直线过渡，直接求出刀具中心轨迹的交点，这种方法称为C功能 刀具补偿 两者区别： B功能刀补在处理刀具中心轨迹时，采用读一段，算一段，再走一段的方 法，这样不能预计由于刀具半径补偿所造成的下一段加工轨迹对本段加工轨迹的 影响，因此，在加工内轮廓时，为了避免过切等现象，就不得不依赖编程人员进 行处理。 C功能刀补法采用一次对零件的两段轮廓进行处理的方法，即先预处理本 段，然后根据下一段的方向，来确定刀具中心轨迹的段间过渡状态，从而完成本 段刀补的运行处理，然后从程序段缓冲器中再读一段，用于计算第二段的刀补轨 迹，以后按这种方法进行下去，直到程序结束

8、为止。 C功刀具半径补偿的转接形式 a. 直线与直线的转接 b. 直线与圆弧的转接 c. 圆弧与直线的转接 d. 圆弧与圆弧的转接 C功能刀具半径补偿的过渡方式 C功能刀具半径补偿的过渡方式与其矢量夹角有关，矢量夹a角的定义是指 工件侧转处两个非加工侧方向的夹角。 轨迹过渡方式：缩短型180Va36O ，伸长型90 a 180，插入型0 a C二直 関 1 - rti. ；i柯T冬竝孝_沁 九 皿 円三6-笔0 *目 驾匡ir工衣口 fi吕”直匠丿歹十 宀亡- 第六章数控机床的伺服系统 、伺服系统的组成论述 1）伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测环 节等组成 檯块

9、 -速度控制 单元 匚柞台 包迓检测 速度环 应置环 服 电机 测吊反锻- （论述题，根据图形） 它是一个双闭环系统，内环是速度环，外环是位置环。速度环中用作速度反馈的 检测装置为测速发电机、脉冲编码器等。速度控制单元是一个独立的单元部件， 它由速度调节器、电流调节器及功率驱动放大器等各部分组成。 位置环是由CNC 装置中的位置控制模块、速度控制单元、位置检测及反馈控制等各部分组成。位 置控制则主要是对机床运动坐标进行控制， 轴控制是要求最高位置控制，不仅对 单个轴的运动速度和位置精度的控制有严格要求， 而且在多轴联动时，还要求各 移动轴有很好的动态配才能保证加工效率、加工精度和表面粗糙度 2

10、）伺服系统是把数控信息转化为机床进给运动的执行机构 3）数控机床对伺服系统的要求在哪些？ 可逆可行、速度范围宽、具有足够的传动刚性和高的速度稳定性、快速响应 并无超调、高精度、低速大转矩、伺服系统对伺服电机的严格要求 4）伺服系统的分类 按调节理论分类按被控对象分类 a. 开环伺服系统a.进给伺服系统 b. 闭环系统b.主轴伺服系统 c. 半闭环系统 （图 6.1 6.2 6.3 6.4要识别 P212 214 215 二、伺服电机 它应该满足 1）伺服驱动电动机的性能在很大程度上影响进给伺服系统的性能。 以下要求 a. 调速范围宽 b. 精度咼 c. 电动机的负载特性要好 d. 电动机的结构

11、简单、制造容易、成本低、保用维修简便 2）交流伺服电机异步、同步的原理、调速、公式P228 n。二ns =60 f / p主要通过改变f来调速 三、步进电机 步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的机电执行元件。 步进电机的转 子上无绕组，且均匀分布若干个齿，定子上有励磁组。安输给励磁组一个电脉冲 时，转子就转过一个相应的角度，称为步距角 a。 工作原理（结合图叙述原理，方向怎样改变 P232） 左于上有六于磁枫才 磁椅上隹看磁冇玆隹土旦2 有网于斗目衣寸白勺石韓主衣 I Jl xJ 4Ur 丿辰 : ij?t 曲;习乏 J-H 十 舌商 半商丿空 Ifij “二、任 亠r牡U 二 iit

12、r tz .-存S 三种形式的适用范围 1） 2） 3） JIJ 毎i夕叮 羽i kx.步u ixi钉弱沟二尸 骑仃刃土 . 应用于各种数控机床，其综合刚度高，可以满足强力切削要求 适用于高速轻载和机密数控机床 适用于中等精度低速重载数控机床 2.主轴准停装置（理解即可） 六、进给系统 1）进给传动系统的特点（简答） a.摩擦阻力小 2） 3) b.传动精度和刚度高 滚珠丝杠螺母副（P23） 滚珠循环方式分为外循环和内循环两种 滚珠丝杠轴向间隙调整通常采用 双螺母预紧的方法。常用的双螺母消除轴向 间隙的结构型式有以下三种： 垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式 C.运动部件惯量小 4) 5) 刚性调整法和柔性调整法 传动齿轮间隙消除机构 册总萍 rff