《数控技术及应用》复习资料

1、概论数控技术、数控机床、数控系统的概念数控技术是机械、电子、自动控制理论、计算机和检测技术密切结合的机电一体化高新技术；数控技术是现代制造技术的一种；数控技术是现代制造业的基础、集中体现；数控技术是现代制造业信息化的重要组成部分。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。数控技术，也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：CNC），它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，

2、均可以通过计算机软件来完成。数控机床是数字控制机床（Numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。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，是数控技术应用的典型产品。1）简单说来所谓数控机床就是运用计算机对机床的机械加工过程进行数字化的自动控制。2）具体来说：数控机床是通过将机床的各种动作的操作步骤、工件的形状尺寸以及机床的其他功能编制程序，精确控制机床运动部件的位移量，并且按加工的动作顺序要求自动控制机床各个部件的动作来完成机械加工工作的。控制

3、系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控系统（Numerical Control System）是数字控制系统的简称，根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。是数控机床的核心部分。利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。制造业的三次工业革命蒸汽机是第一次工业革命的主要标志。瓦

4、特先后三次改良的蒸汽机，将人类带入了“蒸汽时代”。（蒸汽机，18实际，英国）第二次工业革命以电力的广泛应用为显著特点。电力工业和电器制造业迅速发展起来。人类跨入了“电气时代”。（莫尔斯的电报机，1870年）传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，它具有制造成本低、生产周期短等明显优势，被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。（3D打印机，2013年4月，英国提出）制造业自动化的特征：信息化、系统化、技术高新化。4、TQCSE的含义如下：T时间（Time）；Q产品质量（Quality）；C生产成本（Cost）；S服务（Service）；E环境友善（Environmen

5、t）；5、制造业自动化的五个发展阶段刚性自动化、数控加工、柔性制造、计算机集成制造、新的制造业自动化模式。6、制造业自动化技术的定义制造业自动化指的是在“大制造概念（广义）”下，制造过程的所有环节采用自动化技术，实现制造全过程的自动化，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。所包含的技术：1）CAD/CAM/ CAPP/CAE /CIMS技术；2） 以NC/CNC/PLC和伺服控制、开关控制、局域网和互联网为主体的自动化术群；3）面向制造业自动化的虚拟制造技术研究；4）制造业自动化系统开放式智能体系结构研究；5）通用机械及通用电气的自动化技术。7、数控技术对制造业的影响数控加工

6、技术的推广应用带来了机床行业的重大变革；数控加工技术促进了制造技术向高层技术的发展；数控技术改变了传统的制造方式；数控技术改变了传统的加工理念。第二章1、数控系统的发展历史 1）第一代：电子管数控系统； 2）第二代：晶体管数控系统； 3）第三代：集成电路数控系统； 4）第四代：小型计算机数控系统； 5）第五代：微处理器数控系统； 6）第六代：基于工控PC机的通用性CNC系统。2、中国机床行业加速转型面临四大制约因素：1）国内市场国际化竞争加剧；2）以技术领先的策略正在向以客户为中心的策略转变；3）中国的产品与中国市场需求反差较大，产品结构有待快速调整；4）企业技术创新模式有待完善。第三章1、数

7、控技术发展的总趋势机床复合技术智能化技术柔性单元和柔性生产线精密加工技术功能部件性能2、目前，数控技术发展趋势高速化、高精度化、功能复合化、控制智能化、体系开放化、驱动并联化、极端化(大型化和微型化) 、信息交互网络化、功能部件新型化、加工过程绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。3、数控系统的发展趋势向开放式体系结构、软件数控方向、智能化方向、网络化方向、高可靠性方向、复合化方向、多轴联动化方向发展各种新兴制造方式FMC：柔性加工单元FMS：柔性加工系统FML：柔性生产线LP：精益生产（准时生产方式）AM：敏捷制造FA：自动化工厂CIMS：计算机集成制造系统（用计算机通过信息集成实现现代化的

8、生产制造，以求得企业的总体效益）VM：虚拟制造5、机器人技术机器人是数控技术与自动化高度结合的产物。机器人是可编程、具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。它由计算机进行控制，是无人参与的自动化控制系统。6、机器人的组成硬件系统包括机械系统、传感系统、驱动系统及计算机与控制系统；（决定机器人精度和执行速度） 软件系统则是所有控制系统的统称。（决定机器人所具有的功能以及操作的方便性）7、快速成型技术快速成形技术又称快速原型制造。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身。快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原

9、型。8、快速成型技术的特点 1）制造原型所用的材料不限，各种金属和非金属材料均可使用； 2）原型的复制性、互换性高； 3）制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越； 4）加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50%，加工周期节约70%以上； 5）高度技术集成，可实现设计制造一体化。第四章*1、数控机床与普通机床的区别 1）数控机床加工对象改变时，不需要调整机床只需要改变加工程序。具有手动加工（电手轮）、机动加工和控制程序自动加工功能，加工过程一般不需人工干预。具有CRT屏幕显示功能，自动报警显示功能。普通机床不具备此功能。主传动和进给传动采用直流或交流无

10、级调速伺服电动机。一般没有主轴变速箱和进给变速箱，传动链短。 2）普通机床只要加工对象改变，就需要调整机床，才能进行新对象的加工。具有手动加工和机动加工功能，加工过程全部由人工干预。主传动和进给传动一般采用三相交流异步电动机，由变速箱实现多极变速以满足工艺要求，机床传动链长。加工过程中，必须由人工不断地进行测量，保证工件的加工精度3）简单来说数控机床：具有工件测量系统。加工过程中不需进行工件尺寸的人工测量。普通机床：加工过程中必须由人工不断地测量，以保证工件的加工精度。*2、数控机床产生的背景（产生的原因）机械制造业中，大批量的产品，使得新产品的开发周期加长。单件、小批量生产的零件占加工业的8

11、0%以上零件形状复杂，加工精度要求高，通用机床自动化程度不高，基本上由人操作，当产品改变时，机床都需要变换和调整，难以提高生产效率和保证产品质量。为了解决上述问题，满足品种多，批量小的自动化生产，就迫切需要一种灵活的，通用的，能够满足适应产品频繁变化的自动化机床，数字控制机床就是在这种背景下产生的。*3、数控机床的组成及各部分作用数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。控制系统：用于数控机床的运算、管理和控制，通过输入介质得到数据，对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用；伺服系统：根据控制系统的指令驱动机床，使刀具和零件执行数控代码规定的运动；检测系统：用

12、来检测机床执行件（工作台、转台、滑板等）的位移和速度变化量，并将检测结果反馈到输入端，与输入指令进行比较，根据其差别调整机床运动；辅助系统：固定循环（能进行各种多次重复加工）、自动换刀（可交换指定刀具、传动间隙补偿偿机械传动系统产生的间隙误差）数控机床的特点适应性强；精度高、质量稳定；生产率高；能完成复杂型面的加工；减轻劳动强度、改善劳动条件；有利于生产管理。*6、数控机床可应用于哪些零件的加工？1）最适合多品种、中小批量零件；2）精度要求高的零件；3）表面粗糙度值小的零件；4）轮廓形状复杂的零件。7、数控机床的发展方向采用数控加工，有利于向计算机控制和管理生产方向发展。利用数控机床的通信接口

13、，采用数控信息与标准代码输入，适宜与计算机联网，为实现计算机辅助设计、制造及管理一体化，为实现CIMS技术创造了条件。8、数控加工的特点数控机床灵活、通用，能进行钻、镗、锪、铰、铣削、车削、攻螺纹等加工。数控加工本身的加工精度较高，还可以利用软件进行精度校正和补偿，数控机床加工零件是按数控程序自动进行，可以避免人为的误差。还有自动换速、自动换刀和其它辅助操作自动化等功能。数控机床由于采用了计算机插补技术和多坐标轴联动控制，可以实现几乎是任意轨迹的运动和任意形状空间曲面的加工。 数控机床是按所编写的程序自动完成零件的加工。第五章1、数控机床的组成数控机床一般由数控系统、伺服系统、主传动系统、强电

14、控制柜、机床本体和各类辅助装置组成。数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。主要由操作系统、主控制系统、可编程控制器、各类输入输出接口等组成。操作系统由显示器和操作键盘组成，显示器有数码管、CRT、液晶等多种形式。主控制系统主要由CPU、存储器、控制器等组成。2、数控系统的控制对象以及控制方式主要控制对象：位置、角度、速度等机械量；温度、压力、流量等物理量。控制方式：数据运算处理控制和时序逻辑控制两大类。主控制器内的插补模块就是根据所读入的零件程序，通过译码、编译等信息处理后，进行相应的刀具轨迹插补运算，并通过与各坐标伺服系统的位置、速度反馈信号的比较，从而控制机床各坐标轴

15、的位移。时序逻辑控制通常由可编程控制器PLC来完成，它根据机床加工过程中各个动作要求进行协调，按各检测信号进行逻辑判断，从而控制机床各个部件有条不紊地顺序工作。3、伺服系统的知识点。 1）伺服系统是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成。 2）伺服电动机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电动机的动力源。3）数控系统发出的指令信号与位置反馈信号比较后作为位移指令，再经过驱动系统的功率放大后，驱动电动机运转，从而通过机械传动装置拖动工作台或刀架运动。4、主传动系统知识点。主传动系统是机床切削加工时传递转矩的主要部件之一。调速方式：一般分

16、为齿轮有级变速和电气无级调速两种类型。调速要求：较高档的数控机床都要求实现无级调速，以满足各种加工工艺的要求。组成：它主要由主轴驱动控制系统、主轴电动机和主轴机械传动机构等组成。 强电柜的组成及作用1）组成：强电控制柜由各种中间继电器、接触器、变压器、电源开关、接线端子和各类电气保护元器件等构成。2）作用：强电控制柜主要用来安装机床强电控制的各种电气元器件，除了提供数控、伺服等一类弱电控制系统的输入电源，以及各种短路、过载、欠压等电气保护外，主要在PLC的输出接口与机床各类辅助装置的电气执行元件之间起桥梁连接作用，即控制机床辅助装置的各种交流电动机、液压系统电磁阀或电磁离台器等。7、辅助装置的

17、组成 1）ATC：自动换刀装置； 2）APC：自动交换工作台机构3）工件夹紧放松机构； 4）回转工作台； 5）液压控制系统；6）润滑装置； 7）冷却装置； 8）排屑装置；9）过载和保护装置等。8、机床本体的组成由主传动机构、进给传动机构、工作台、床身以及立柱等部分组成。9、数控机床的工作原理（加工零件的工作过程）答：数控机床加工零件时，根据零件图样和加工工艺要求，将所有刀具、刀具运动轨迹与速度、主轴转速和旋转方向、冷却等辅助操作以及相互间的先后顺序，以规定的数控代码形式编制成程序，并输入到数控系统中。数控系统将输入程序进行处理后，向机床各坐标轴的伺服系统及辅助装置发出指令，驱动机床的各运动部件

18、及辅助装置进行有序的动作与操作，实现刀具与工件的相对运动，加工出符合要求的零件。流程图：10、数控机床的分类 1）按机床运动的控制轨迹分类：点位控制数控机床 直线控制数控机床 轮廓控制数控机床 2）按伺服控制方式分类：开环控制数控机床 全闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床 3）按控制坐标的轴数分类：（二轴、二轴半联动、三轴、四轴、五轴）控制坐标的轴数是表达机床加工能力的重要参数。可控制联动的坐标轴数就是数控装置可以控制几个伺服电动机，即同时驱动机床移动部件运动的坐标轴数目。控制轴数越多，数控机床的功能就越强，机床的复杂程度和技术含量也就越高。 4）按加工工艺及机床用途的类型分类：金属切削类数

19、控机床；（车、加工中心、钻、磨、镗） 金属成型类数控机床；（数控折弯机、数控回转头压力机） 特种加工类数控机床；（数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光切割机床） 其他类数控机床；（数控三坐标测量机） 5）按数控系统的功能水平分类：经济型数控系统； 普及型数控系统； 高档型数控系统。11、说明开环、闭环、半闭环控制数控机床的特点及区别。答：1）开环：通常没有位置检测装置 ，也无反馈电路，伺服驱动元件为步进电机。 特点：控制精度和运动速度受到限制。2）全闭环：必须具备测量元件。直线位移检测装置直接安装在移动工作台上如光栅、磁尺、感应同步器等，检测出来的反馈信号与输入指令相比较，用比较的差值

20、进行控制，直至差值消除时停止，这叫闭环控制。 特点：控制精度高，但是安装、调试和维护比较复杂，而且价格昂贵。3）半闭环：对工作台的实际位置不进行检查测量，而是通过与伺服电机（执行单元）有机联系的测量元件（如测速电机、光电编码器等）检测出伺服电机的转角，间接推算出工作台实际位移量，用此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于检测的不是工作台的位移，所以称之为半闭环。 特点：半闭环精度没有闭环高，但调试却比闭环容易。第六章1、数控机床机械结构的组成。1）机床基础部件； 2）主传动系统； 3）进给传动系统；4）实现某些辅助动作和辅助功能的系统和装置；（润滑、冷却、排屑等）5）工件实现回转、定位的装

21、置及附件；6）特殊功能装置；（如监控装置、精度检测等）2、数控机床机械结构的特点。刚度高、抗振性高、灵敏度高、热变形小、自动化程度高，操作方便。3、数控机床主传动系统的特点。1）主轴转速高、调速范围宽并实现无级调速；2）主轴部件具有较大的刚度和较高的精度；3）良好的抗振性和热稳定性；4）为实现刀具的快速或自动装卸，数控机床主轴具有特有的刀具安装结构；5）主轴变速迅速可靠。4、数控机床进给传动系统的作用及特点。 作用：接受数控系统发出的进给脉冲，经放大和转换后驱动执行元件实现预期的运动。 特点：数控机床的进给传动系统必须对进给运动的位置和速度同时实现自动控制，除了要求具有较高的定位精度外，还应具

22、有良好的动态响应特性。传动精度和刚度高；灵敏度高；稳定性好；5、自动换刀装置自动换刀装置的结构取决于机床的类型、工艺范围及刀具的种类和数量等。主要有：回转刀架换刀装置；（多为顺序换刀，换刀时间短，机构简单；常用于数控车床，车削加工中心）多主轴转塔头换刀装置；（是一种比较简单的换刀方式；多用于数控镗铣床中）带刀库的自动换刀装置。（通过机械手实现与主轴上刀具的互换）刀具的选择方法顺序选刀刀库中的刀具位置严格按所需加工零件的加工顺序排列，加工时按顺序调刀。特点：刀库的驱动和控制简单，无需刀具识别装置，维护简单。任意选刀需预先将刀库中的每把刀具（或每个刀座）进行编码，使之具有可识别的代码。特点：刀库中

23、刀具的排列顺序与加工零件的加工顺序无关，增加了系统的柔性。同一工具可供不同工件、不同工步共同使用，减少刀具数量和刀库存储量。回转工作台作用：使数控机床能按照指令进行分度或回转运动，完成指定的加工工序。分度工作台：将工件分度转位，实现分别加工工件的各个表面的目的。数控回转工作台：除了分度和转位的功能之外，还能实现圆周进给运动 。两者区别：是否能实现圆周进给运动。液压与气动装置的功能。自动换刀所需的动作；主轴的自动松开、夹紧；机床运动部件的制动和离合器的控制；机床的润滑、冷却，防护罩、门的自动开关；工作台的松开夹紧，交换工作台的自动交换动作等；机床运动部件的平衡。10、冷却系统的作用。在数控机床中

24、，良好的工件切削冷却具有重要的意义，切削液不仅于切削过程中冷却刀具与工件，同时也起到在刀具与工件之间的润滑、排屑清理、防锈等作用。11、数控机床的润滑系统。作用： 对延长数控机床的使用寿命、提高切削效率、保证工作正常具有十分重要的作用。 润滑对象：对机床导轨、传动齿轮、滚珠丝杠、主轴箱等的润滑。 润滑形式：电动间歇润滑泵和定量式集中润滑泵等。*12、数控机床的排泄装置。使用排屑装置的原因：数控机床在单位时间内金属切屑量大大高于普通机床。切屑占据一定的加工区域，如果不及时排除，就会覆盖或缠绕在工件或刀具上，阻碍机械加工的顺利进行。炽热的切屑会引起机床或工件热变形，影响加工的精度。 作用：将切屑从

25、加工区域排出到数控机床之外。*13、齿轮传动副的任务是什么？答：齿轮传动装置主要由齿轮传动副组成，其任务是传递伺服电动机输出的转矩和转速。14、消除齿轮间隙的结构方式有哪些？答：直齿圆柱齿轮传动副与斜齿圆柱齿轮传动副。*15、简述滚珠丝杠螺母的工作原理。答：当丝杠相对于螺母旋转时，丝杠的旋转面经滚珠推动螺母轴向移动，同时，滚珠沿螺旋滚道滚动，使丝杠和螺母的滑动摩擦转变为滚珠与丝杠、螺母之间的滚动摩擦。16、数控机床面板上最重要的按钮急停按钮。用途：主轴飞车、撞刀、工件脱落等危及人身安全及设备安全的紧急情况时，立即按下急停按钮（按钮本身具有自保功能），从而断开主轴电机和伺服电机等所有电机的电源，

26、机床所有运动立即停止。*17、数控操作面板上的工作方式。1）手动方式（JOG） 可实现机床的所有手动操作的动作；通常一次移动一个轴。自动方式（AUTO）按照数控程序指令的要求控制机床进行连续的自动加工的工作方式。手动数据输入方式（MDI）用于直接通过操作面板输入数控程序和编辑程序；用于简单的测试操作。编辑方式（EDIT）编辑方式，包括插入、修改、删除和字的替换。编辑还包括删除整个程序和自动插入顺序号。DNC运行方式（RMT）通过阅读机/穿孔机接口在读入外设上的程序,同时执行加工(DNC 运行) 。需要预先设定有关阅读机/穿孔机接口的参数。手轮方式（HAND）手轮方式是在JOG运行模式中出现“手

27、轮”窗口，选择“HAND”方式，可以移动机床。未配手持单元时，在加工画面JOG方式下，选软菜单手轮方式，再选择并激活X1轴或Z1轴，顺时针或逆时针旋转手轮，则刀架沿X轴或Z轴正方向或负方向运动。如配置了手持单元，在JOG方式下，可通过手持单元上的轴选，倍率旋钮来选择需要移动的轴和脉冲当量。回参考点方式（REF）参考点方式，只有在“JOG”模式下可以进行。增量选择方式（VAR）按下增量选择方式按键后，系统处于增量进给运行方式。增量的距离：1INC，10INC，100INC ，1000INC (1INC=0.001mm) 。再按一次 ，就可以解除这种步进增量选择方式。*18、机床的六个辅助工作方式

28、。 1）单程序段方式； 2）空运行方式； 3）程序段跳读方式； 4）M00/M01方式； 5）机床锁住(MLK)方式； 6）辅助功能锁住（AFL）方式。19、机床辅助功能控制。 1）主轴控制；（主轴的转速由手动数据输入或程序指令决定） 2）机床刀架的转位控制；（选择手动JOG模式，按一下转位按钮，刀架转过一个刀位） 3）切削冷却液控制；（M07、M08、M09） 4）夹紧/松开控制。（“卡盘”、“套筒”、“中心架”操作键）20、机床控制面板上的三个倍率修调旋钮。 1）进给倍率修调旋钮机床手动进给方式时，可通过进给倍率修调旋钮减小或增加百分值(%)来修调机床的进给速度。机床自动进给方式时，加工程

29、序的进给速度可通过选择进给倍率修调旋钮刻度盘的百分值(%)来减小或增加。 2）快速倍率修调旋钮G00快速移动；固定循环期间的快速移动；在G27、 G28和G30 中的快速移动；手动快速移动；手动返回参考点的快速移动。 3）主轴倍率修调旋钮主轴速度是由S代码规定主轴转速，通过主轴倍率修调旋钮减小或增加百分值(%)来修调，0%至120%的倍率。*21、数控机床的电气配置有哪些？ 1）数控装置（CNC，数控机床核心） 输入装置；信息处理；输出装置。2）伺服系统：数控装置和机床本体之间的电传联系环节；机床强电控制系统； 4）机床检测系统。第七章 数控系统*1、数控系统的组成。2、数控系统的主要功能。

30、控制功能 准备功能 插补功能 进给功能 主轴功能 辅助功能 刀具功能 补偿功能 显示功能 自诊断功能 通信功能 编程功能*3、数控系统的分类 1）按机床运动的控制轨迹分类：点位控制数控机床 直线控制数控机床 轮廓控制数控机床 2）按伺服控制方式分类：开环控制数控机床 全闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床 3）按控制坐标的轴数分类：（二轴、二轴半联动、三轴、四轴、五轴）控制坐标的轴数是表达机床加工能力的重要参数。可控制联动的坐标轴数就是数控装置可以控制几个伺服电动机，即同时驱动机床移动部件运动的坐标轴数目。控制轴数越多，数控机床的功能就越强，机床的复杂程度和技术含量也就越高。 4）按加工工艺及

31、机床用途的类型分类：金属切削类数控机床；（车、加工中心、钻、磨、镗） 金属成型类数控机床；（数控折弯机、数控回转头压力机） 特种加工类数控机床；（数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光切割机床） 其他类数控机床；（数控三坐标测量机） 5）按数控系统的功能水平分类：经济型数控系统；（抵挡） 普及型数控系统；（中档） 高档型数控系统。（高档）按数控装置分类：硬件数控系统（NC系统）；计算机数控系统（CNC系统）。4、CNC装置的硬件结构1）单机结构2）多机结构根据CPU间的相互关系不同，多机结构可分为：主从、多主、分布式结构。根据CNC装置共享结构的不同，多机结构可分为：共享总线、共享存储器

32、结构。 3）模块化结构4）开放式结构“PC嵌入NC”的开放式结构；“NC嵌入PC”的开放式结构；软件型的开放式结构。 5）嵌入式数控系统5、数控系统的工作过程6、CNC装置的软件结构7、CNC系统软件的工作过程8、CNC系统软件结构的特点1）多任务并行处理；2）实时中断处理；（前后台型、中断型、功能模块型）3）开放式数控系统软件结构；4）嵌入式数控系统软件结构。9、PLC的扫描工作过程10、PLC的硬件结构11、PLC的编程系统PLC采用面向控制过程，面向问题的“自然语言”编程。PLC编程语言有：功能表图、梯形图、功能块图、指令表、结构文本。普遍运用的是梯形图和指令表。12、数控系统中PLC的

33、类型1）独立型PLC数控系统；2）内装型PLC数控系统。13、CNC控制系统的主要控制任务是什么？答：CNC装置通过输入、数据存储、译码处理、插补运算和信息的输出，控制数控车床的执行部件运动，实现工件的加工。14、从CNC装置中含CPU的多少以及CPU的作用来看，CNC装置分为几类？试简述每一类结构各有何特点？答：1）单机结构：整个CNC装置只有一个CPU，它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种数控功能； 2）多机结构：CNC装置中有两个或两个以上CPU（处理速度快，容错能力强）主从结构（一个CPU处于主导地位，其他CPU处于从属地位）系统中只有一个CPU（主CPU）对系统

34、资源有控制和使用权，而其他CPU只能接受主CPU的控制命令或数据，或向主CPU发出请求信息以获得所需数据。多主结构（有两个或两个以上的CPU对系统资源有控制和使用权）功能部件采用紧耦合，有集中的操作系统，通过总线仲裁器来解决争用总线的问题，通过公用存储器来交换信息。分布式结构系统有两个或两个以上的带有CPU的功能模块，每个模块都有自己独立的运行环境，模块之间采用松耦合，在空间上可较为分散，采用通信方式交换信息。第八章插补的概念为满足零件几何尺寸精度要求，必须在刀具（或工件）运动过程中，在起点和终点之间，实时计算出满足线形和进给速度要求的若干中间点，这就是数控技术中有关插补的概念。插补运算实质上

35、是根据有限的信息完成“数据点的密化”工作。2、插补器的分类 1）硬件插补器； 2）软件插补器； 3）软硬件结合插补器。3、插补方法的分类CNC系统一般都有直线插补、圆弧插补两种基本功能。三坐标以上联动的CNC系统中，一般还有螺旋线插补功能。 主要插补方法：脉冲增量插补（通常用于步进电机控制系统）特点：以脉冲形式输出，每插补运算一次，最多给各运动轴一个进给脉冲。方法：逐点比较法、数字积分法。数据采样插补（适用于闭环或半闭环控制系统）特点：数控装置产生的不是指令脉冲，而是指令数据（位置增量值）。方法：直线函数法、扩展数字积分法。第九章1、数控系统的硬件组成 1）NC部分； 2）操作面板； 3）输入

36、输出模块PP72/48D PN； 4）Mini手持单元； 5）收发短信功能的SINAUT MD720-3GSM/GPRS 调制解调器； 6）驱动器部件； 7）伺服电机； 8）主轴电机； 9）主轴外置编码器（TTL 或 1Vpp Sin/Cos)。2、电气控制电路图主要包括哪些？电气原理图、电器元件布置图、电气装配图、接线图和互连图等。电气原理图包括主电路、控制电路、辅助电路、保护及互锁环节以及特殊控制电路等。3、电气控制电路图中的常用符号及其定义。文字符号用来表示电气设备、装置、元器件的名称、功能、状态和特征的字符代码。QF低压断路器 KM 交流接触器 KA中间继电器 SB按钮 FU熔断器SA

37、旋钮开关 FR热继电器 SQ行程限位开关 SQ接近开关 图形符号用来表示一台设备或概念的图形、标记或字符。接线端子标记电气图中各电器的接线端子用规定的字母数字符号标记。三相交流电源的引入线用L1、L2、L3、N、PE标记；直流系统电源正、负极、中间线分别用L+、L-与M标记；三相动力电器的引出线分别按U、V、W顺序标记。4、绘制原理图的基本准则 1）原理图一般分主电路和辅助电路两部分：主电路就是从电源到电动机大电流通过的路径；辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等。 2）控制系统内的全部电机、电器和其它器械的带电部件，都应在原理图中表示出来。 3） 原理图中，各个电气元件和部件在

38、控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。同一元器件的各个部件可以不画在一起。 4）图中元件、器件和设备的可动部分，都按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。 5）电气元件应按功能布置，并尽可能按水平顺序排列，其布局顺序应该是从上到下，从左到右。电路垂直布置时，类似项目宜横向对齐；水平布置时，类似项目应纵向对齐。 6）电气原理图中，有直接联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示；无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。5、符号位置的索引元件的相关触点位置的索引用页号和图区组合表示。6、电器元件的布置应注意以下几方面： 1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装

39、板的上面； 2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。7、电气接线图的绘制原则。1）各电气元件均按实际安装位置绘出，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。 2）一个元件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。3）各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。4）各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。8、电气控制系统设计的一般原则。 1）最大限度地满足控制要求； 2）保证系统的安全可靠； 3）设计方案要合理； 4）适应发展

40、的需要。9、电气设计的基本内容。 1）方案论证； 2）确认系统订单； 3）完成电气图纸设计； 4）完成出厂文件资料编写； 5）编写程序； 6）现场调试； 7）机床验收和用户培训。10、电气设计任务书中的主要内容。（1）设备名称、用途、基本结构、动作要求及工艺过程介绍。（2）机床控制的方式及控制要求等。（3）联锁、保护要求。（4）自动化程度、稳定性及抗干扰要求。（5）操作台、照明、信号指示、报警方式等要求。（6）设备验收标准。（7）其它要求。11、控制方案的确定需要考虑以下方面。（1）电机驱动方式的选择；（2）调速方案的选择；（3）电动机调速性质要与负载特性适应；（4）驱动电动机的选择。12、电

41、动机选择的基本原则。 1）根据生产机械调速的要求选择电动机的种类； 2）工作过程中电动机容量要得到充分利用； 3）根据工作环境选择电动机的结构型式。13、确定数控系统订单，其内容为：1）数控系统型号确定； 2）输入输出点数；3）伺服电机和伺服驱动器的选择；4）系统电源容量确认； 5）确认电线电缆长度；14、电气图纸设计，主要包括： 1）电气原理图； 4）柜内电气和柜外电气元器件布置图；2）电气互连图和接线图； 5）电气柜；3）操纵台装配图和零件图； 6）机床面板等图纸的设计。并列写零件基本件目录、标准件目录和外购件目录。15、需求机床的基本功能 1）直线插补、圆弧插补； 2）固定循环； 3）刀

42、具补偿； 4）镜向、旋转、缩放、平移； 5）自动加减速控制； 6）数据输入输出及DNC功能； 7）子程序功能； 8）自诊断功能。16、程序设计内容 1）控制程序； 2）初始化程序； 3）检测、故障诊断和显示等程序； 4）保护和连锁程序。研究资料，编排I/O地址表，编写机床电气控制PLC程序。17、画出中间继电器、交流接触器、熔断器、低压断路器及按钮开关的文字符号和图形符号。18、试画出机床单速冷却控制电路的电气原理图。19、项目实例：数控车床上冷却控制功能的实现（9-8、9-9、9-10）项目要求：1）实现机床冷却手动控制 3）冷却电机为双速电机2）实现机床冷却自动控制 4）冷却停止按钮在手动

43、与自动方式均有效20、机床电气设计的一般步骤。第十章1、G代码M指令程序段格式常用地址符5、掌握 G00、G01、G20、G21、G98、G99、G27、G28、G90、G94 指令的功能与使用例题1、用 G90 指令车削如图 216 所示零件，材料为铝件，毛坯尺寸 4580mm，每次直径方向车削 5mm 余量。参考程序如下：O0001 程序名 N5 G00 X100 Z100;N10 M03 S600； 主轴正转 N20 T0101； 调用 1 号刀具 N30 G00 X46 Z3； 刀具粗车循环定位 N40 G90 X40 Z30 F0.1；刀具轨迹为 ACGEA N50 X35； 刀具轨

44、迹为 ADHEA N60 X30； 刀具轨迹为 AGIEA N70 G00 X100； N80 Z100； 退刀 N85 M05; 主轴停止N90 M30； 程序结束例题2、用 G90 指令车削如图 217 所示零件，材料为铝件，毛坯尺寸 3480mm，每次直径方向车削 2mm 余量。参考程序如下：O0002 程序名 N5 G00 X100 Z100;N10 M03 S600； 主轴正转 N20 T0101； 调用 1 号刀具 N30 G00 X36 Z0; 刀具粗车循环定位 N50 G90 X34 Z22 R4 F0.1；刀具轨迹为 ABGFA N60 X32； 刀具轨迹为 ACKFA N7

45、0 X30； 刀具轨迹为 ADIFA N80 X28； 刀具轨迹为 AEMFA N90 G00 X100； 退刀 N100 Z100； N105 M05; 主轴停止N110 M30； 程序结束 例题3、用 G94 指令车削如图 219 所示零件，材料为铝件，毛坯尺寸 8050mm，每次 Z 方向上车削最大为 2mm 余量。参考程序如下：O0003 程序名 N10 M03 S600； 主轴正转 N20 T0101； 调用 1 号刀具 N30 G00 X81 Z2； 刀具粗车循环定位 N40 G94 X50 Z2 F0.1；刀具轨迹为 AFEBA N50 Z4； 刀具轨迹为 ATRBA N60 Z

46、5； 刀具轨迹为 ALUBA N70 G00 X100； 退刀 N80 Z100；N85 M05; 主轴停止 N90 M30； 程序结束例题4、如图所示，这是一个由外圆锥面和外圆柱面构成的轴类零件，其50 mm 外圆柱面直径处不加工，而46mm 外圆柱面直径处加工精度较高，其材料为45号钢。选择毛坯尺寸为50 mmL120 mm 。以零件右端中心0作为坐标系原点，设定工件坐标系。确定的加工工艺路线为： 车削右端面粗车外圆柱面为46.5 mm 粗车外圆柱台阶面为43.5 mmL25 mm 粗车外圆柱台阶面为40.5 mmL10 mm 粗车外圆柱锥面 精车外圆锥面 精车60 mm 外圆柱 。确定主

47、轴转速n=630 r/min ，进给速度粗车为 F=0.2mm/r ，精车为F=0.1 mm/r 。选择1号刀具为90硬质合金机夹偏刀，用于粗、精车削加工。参考程序： N10 G50 X100.0 Z100.0； 工件坐标系的设定N20 S630 M03 T11； 主轴正转n=630 r/min，调用1号刀，刀具补偿号为1 N30 G00 X52.0 Z0.0； 快速点定位N40 G01 X0.0 F0.2； 车削右端面N50 G00 Z1.0； 快速定位N60 X46.5；N70 G01 Z-72.0； 粗车外圆柱面为46.5 mm N80 X50.0； 车削台阶N90 G00 Z1.0；

48、快速点定位N100 X43.5；N110 G01 Z-25.0； 粗车外圆柱台阶面为43.5 mm L25 mm N120 X46.5； 车削台阶N130 G00 Z1.0； 快速点定位N140 X40.5；N150 G01 Z-10.0； 粗车外圆柱台阶面为40.5 mmL10 mmN160 X43.5； 车削台阶N170 G00 Z0.0； 快速点定位N180 X38.5；N190 G01 X46.5 Z-40.0； 粗车外圆锥面N200 G00 Z0.0； 快速点定位N210 X38.0；N220 G01 X46.0 Z-40.0 F0.1； 精车外圆锥面N230 Z-72.0； 精车6

49、0 mm外圆柱面N240 X50.0； 车削台阶N250 G00 X100.0 Z100.0 T10； 快速退回刀具起始点，取消l号刀的刀具补偿N260 M05； 主轴停止转动N270 M30； 程序结束例题5、如图所示的螺纹类零件，其28mm ，外圆柱面直径处加工精度较高，同时需加工M24mm1.5 mm 的螺纹，其材料为45号钢，选择毛坯 为32 mmL100 mm 。以零件端面中心0作为坐标系原点，设定工件坐标系。确定的加工工艺路线为：车削右端面 粗车外圆柱面28.5 mm 粗车螺纹外圆柱面为24.5 mm 车削倒角245 精车23.85 mm 螺纹大径 精车台阶 精车28 mm 外圆柱

50、面 切槽 循环车削 M24 mm1.5 mm 螺纹。选择1号刀具为90 硬质合金机夹偏刀，用于粗、精车削加工。选择2号刀具为硬质合金机夹切断刀，其刀片宽度为5mm，用于切槽、切断车削加工。选择3号刀具为硬质合金机夹螺纹刀，用于螺纹车削加工。确定主轴转速n=630 r/min ，进给速度粗车为F=0.2mm/r ，精车为F=0.1 mm/r。螺纹牙型深度：t=0.65P=0.651.5=0.975(mm)D大=D公称-0.1P=24-0.11.5=23.85 (mm)D小=D公称-1.3P=24-1.31.5=22.05 (mm)螺纹加工分为4刀，第1刀：23.00 mm;第2刀： 22.40

51、mm;第3刀： 22.10 mm;第4刀：22.05mm。参考程序：N10 G50 X100.0 Z100.0； 工件坐标系的设定N20 S630 M03 T11； 主轴正转630 r/min，调用l号刀，刀具补偿号为l N30 G00 X34.0 Z0.0； 快速点定位N40 G01 X0.0 F0.2； 车削右端面N50 G00 Z1.0； 快速点定位N60 X28.5； N70 G01 Z-6o.0； 粗车外圆柱面为28.5 mm N80 X32.0； 车削台阶N90 G00 Z1.0； 快速定位N100 X24.5；N110 G01 Z-30.0； 粗车螺纹外圆柱面为24.5 mm N

52、120 X28.5； 车削台阶N130 G00 Z0.0； 快速点定位N140 X19.85；N150 G01 X23.85 Z-2.0 F0.1； 车削倒角245 N160 W-28.0； 精车23.85 mm螺纹大径N170 X28.0； 精车台阶N180 W-30.0； 精车28 mm外圆柱面N190 X32.0； 车削台阶N200 G00 X100.0 Z100.0 T10； 快速退回刀具起始点，取消1号刀的刀具补偿N210 T22； 调用2号刀，刀具补偿号为2 N220 G00 X30.0 Z-30.0； 快速点定位N230 G01 X18.0； 切槽N240 G04 X1.0； 暂

53、停1 N250 X30.0； 退刀N260 X100.0 Z100.0 T20；快速退刀到起始点，取消2号刀的刀具补偿N270 T33 M00； 调用3号刀，刀具补偿号为3，主轴暂停，手动接通编码器N280 G00 X26.0 Z24.0； 快速点定位N290 G92 X23.0 Z-26.0 F1.5； 循环车削M24 mm1.5 mm的螺纹N300 X22.4；N310 X22.1；N320 X22.05；N330 G00 X100.0 Z100.0 T30； 快速退回刀具起始点，取消3号刀的刀具补偿N340 T22； 调节用2号刀，刀具补偿号为2N350 G00 X30.0 Z-65.0

54、； 快速点定位N360 G01 X0.0 F0.1； 切断N370 G00 X30.0； 退刀N380 X100.0 Z100.0 T20； 快速退回刀具起始点，取消2号刀的刀具补偿N390 M05； 主轴停止转动N400 M30； 程序结束例题6、如图所示，这是一个由圆弧面、外圆锥面、外圆柱面构成的特型面零件。其50 mm 外圆柱面直径处不加工，而40 mm 外圆柱面直径处加工精度较高，其材料为45号钢，选择毛坯尺寸为50 mmL110 mm 。以零件右端面中心O作为坐标系原点，设定工件坐标系。确定的加工工艺路线为：车削右端面 粗车外圆柱面分别为 44mm ，40.5 mm ，34.5 mm

55、 ，28.5 mm ，22.5 mm ，16.5 mm ， 粗车圆弧面R14.25 mm ， 粗车外圆柱面40.5 mm 粗车外圆锥面 粗车外圆弧面R4.75 mm 精车圆弧面 R14 mm 精车外圆锥面 精车外圆柱面40 mm 精车外圆弧面 R5 mm 。刀具的选择：选择1号刀具为90硬质合金机夹偏刀，用于粗、精车削加工。主轴转速n=630r/min，进给速度粗车为 F=0.2mm/ r，精车为F=0.1mm/r 。R14mm圆弧的圆心坐标是： X=0， Z=-14（mm）；R5mm圆弧的圆心坐标是： X=50， Z=-（44+20-5）=-59（mm）；参考程序：N10 G50 X100.

56、0 Z100.0； 工件坐标系的设定N20 S630 M03 T11； 主轴正转n=630 r/min， 调用1号刀，刀具补偿 号为1 N30 G00 X52.0 Z0.0； 快速点定位N40 G01 X0.0 F0.2； 车削右端面N50 G00 Z1.0； 快速定位N60 X44.0；N70 G01 Z-62.5； 粗车外圆柱面为44 mm N80 X50.0； 车削台阶N90 G00 Z1.0； 快速点定位N100 X40.5；N110 G01 Z-60.0； 粗车外圆柱面为40.5 mmN120 X44.0； 车削台阶N130 G00 Z1.0； 快速点定位N140 X34.5；N15

57、0 G01 Z-29.0； 粗车外圆柱面为J34.5 mmN160 X40.5； 车削台阶N170 G00 Z1.0； 快速点定位N180 X28.5；N190 G01 Z-14.0； 粗车外圆柱面为28.5 mm N200 X34.5； 车削台阶N210 G00 Z1.0； 快速点定位N220 X22.5；N230 G01 Z-4.0； 粗车外圆柱面为22.5 mmN240 X28.5； 车削台阶N250 G00 Z1.0； 快速点定位N260 X16.5；N270 G01 Z-2.0； 粗车外圆柱面为16.5 mm N280 X22.5； 车削台阶N290 G00 Z0.25； 快速点定位

58、N300 X0.0；N310 G03 X28.5 Z-14.0 R14.25；粗车圆弧面R14.25 mm N320 G01 X40.5 Z-44.0； 粗车外圆锥面N330 W-15.0； 粗车外圆柱面40.5 mm N340 G02 X50.0 W-4.75 R4.75； 粗车圆弧面R4.75 mm N350 G00 Z0.0； 快速定位N360 X0.0 N370 G03 X28.0 Z-14.0 R14.0； 精车圆弧面R14 mm N380 G01 X40.0 Z-44.0； 精车外圆锥面N390 W-15.0； 精车外圆柱面40 mm N400 G02 X50.0 W-5.0 R5.0； 精车圆弧面R5 mm N410 G00 X100.0 Z100.0 T10； 快速退回刀具起始点，取消l号刀的刀具补偿N420 M05； 主轴停止转动N430 M30； 程序结束例题7、如图所示，这是一个由球头面、圆弧面、外圆锥面、外圆柱面、螺纹构成的外形