数控技术考试重点复习资料

数控技术考试重点复习资料一、数控编程基础与核心指令（一）坐标系与编程规则坐标系建立：机床坐标系（MCS）由厂家设定，工件坐标系（WCS）通过`G54~G59`设定（可存储6个工件原点偏置），需结合装夹位置与加工精度选择。坐标模式：`G90`（绝对坐标，基于工件原点）与`G91`（增量坐标，基于前一位置）需根据路径复杂度切换，易错点：切换时需重新计算坐标值，避免累积误差。（二）常用G/M代码解析运动控制：`G00`（快速定位）：非切削移动，速度由机床参数设定，需注意“就近原则”减少空行程；`G01`（直线插补）：模态指令，切削进给由`F`指定（单位：mm/min或mm/r，需与`G94/G95`匹配）；`G02/G03`（圆弧插补）：顺逆圆判断（沿垂直于圆弧平面的轴负向看，顺时针为`G02`，逆时针为`G03`），`I/J/K`为圆心相对于起点的增量坐标（需与`G90/G91`逻辑一致）。刀具补偿：半径补偿`G41/G42`：需在`G00/G01`移动中激活，`G40`取消（易错点：补偿未取消易导致过切）；长度补偿`G43/G44`：`H`代码指定补偿号，需与刀具实际长度匹配。辅助功能：`M03`（主轴正转）、`M05`（主轴停止）、`M08`（切削液开）、`M30`（程序结束并复位）等，需注意`M`代码的“非模态”特性（仅执行一次）。（三）编程实例与易错点典型场景：阶梯轴车削（`G71`粗车循环）、平面轮廓铣削（`G41`+`G02`/`G03`），需结合工艺分析（如粗/精加工分层）。高频错误：圆弧插补`I/J/K`参数方向错误（如逆圆用`I-`/`J+`）；刀具补偿未在切削前激活（如`G41`后直接`G03`导致补偿失效）；`G90/G91`切换后坐标计算错误（如增量模式下多段移动未累加）。二、数控机床结构与控制系统（一）机械结构核心部件主传动：主轴箱（无级/有级变速）、主轴单元（轴承配置影响转速与精度，如陶瓷球轴承适用于高速加工）。进给系统：滚珠丝杠螺母副（传动效率高，需定期检查反向间隙）、滚动导轨（低摩擦、高刚性，注意防尘）。刀库与换刀：加工中心常用圆盘/链式刀库，`ATC`（自动换刀装置）需关注换刀时间与可靠性（如“刀臂卡死”多因机械干涉或参数错误）。（二）数控系统组成与原理CNC装置：硬件（CPU、存储器、I/O接口）+软件（译码、插补、刀具补偿等模块），需理解“插补周期”对加工精度的影响。伺服驱动：开环（步进电机，成本低但精度差，适用于简易机床）；半闭环（伺服电机+编码器，反馈电机转角，常用）；闭环（光栅尺反馈工作台位置，精度高但成本高，适用于模具加工）。检测装置：编码器（增量式/绝对式，分辨率决定精度）、光栅尺（直线位移反馈，抗干扰性弱于编码器）。三、数控加工工艺规划（一）工艺分析与装夹设计零件工艺性：材料（如铝合金易粘刀，需选锋利刀具+大进给）、精度（形位公差需通过装夹/刀具补偿保证）、表面质量（`Ra`要求决定切削参数与刀具类型）。装夹方案：三爪卡盘（轴类）、平口钳（板类）、专用夹具（批量生产），基准选择遵循“基准重合”（如以孔为基准加工外圆）。（二）刀具与切削参数优化刀具选择：车刀：外圆刀（`90°`/`75°`）、切槽刀（刃宽与槽宽匹配）；铣刀：立铣刀（侧铣/端铣）、球头刀（曲面加工）；材料：硬质合金（通用）、陶瓷（高速切削钢件）、PCD（铝件精加工）。切削参数：切削速度`vc`：铝件`800~1500m/min`，钢件`100~300m/min`（需结合刀具寿命调整）；进给量`f`：粗加工`0.2~0.5mm/r`，精加工`0.05~0.1mm/r`；背吃刀量`ap`：粗加工`2~5mm`，精加工`0.1~0.5mm`。（三）工艺路线规划工序划分：按“先粗后精、先主后次”，如轴类加工：粗车→半精车→精车→钻孔→攻丝。走刀优化：型腔加工采用“螺旋下刀”（避免直接扎刀），轮廓加工采用“顺铣”（减少刀具磨损）。四、数控原理与插补算法（一）插补核心算法逐点比较法：直线插补（四步：偏差判别→进给→偏差计算→终点判别），圆弧插补（顺/逆圆偏差函数不同，需注意`I/J/K`与圆心位置的关系）。数字积分法（DDA）：通过“累加器”实现曲线插补，适用于复杂轮廓（如椭圆、抛物线），精度高于逐点比较法但运算量更大。（二）伺服系统与位置控制电机类型：步进电机（开环，步距角决定精度）、伺服电机（闭环，响应快）、直线电机（无传动间隙，适用于高速机床）。控制模式：点位控制（钻床）、直线控制（车床）、轮廓控制（加工中心），需匹配零件加工需求。五、CAD/CAM技术应用（一）软件操作流程UGNX：建模（实体/曲面）→加工模块（创建工序→设置刀具/参数→生成刀路→后处理），需注意“切削层”与“余量”设置。Mastercam：铣削加工优势明显，2D挖槽（需设置“分层切削”）、3D曲面精加工（如“平行铣削”“等高铣削”）。CAXA数控车：车床专用，自动生成`G71`/`G72`循环，简化轴类编程。（二）后处理与验证后处理：根据机床型号（如FANUC、SIEMENS）调整后处理文件，确保`G`代码兼容（如FANUC的`G73`与华中的`G73`功能不同）。程序验证：通过`Vericut`/`UG仿真`检查刀路，重点关注“碰撞”（如刀具与夹具干涉）、“过切”（如补偿参数错误）。六、故障诊断与维护（一）常见故障类型硬件故障：主轴不转（变频器故障、皮带断裂）、进给轴卡死（导轨异物、丝杠螺母损坏）、系统报警（如“急停报警”多因行程开关触发）。软件故障：程序语法错误（如`G`代码拼写错误）、参数丢失（需定期备份，如FANUC的`参数保护开关`）。（二）诊断与维护方法故障诊断：利用系统报警代码（如FANUC的`ALM`代码）、万用表检测电路、示波器分析信号。日常维护：清洁导轨/丝杠（每周一次）、润滑（导轨油每月更换，丝杠脂每季度补充）、检查电缆（防止松动导致信号丢失）。七、备考策略与典型题型（一）考点分布数控编程（30%）：指令应用、编程改错、工艺分析；机床结构与控制（25%）：伺服系统、检测装置、故障分析；加工工艺（25%）：刀具选择、切削参数、装夹方案；原理与算法（20%）：插补计算、伺服控制。（二）典型题型解析编程题：给定零件图，编写加工程序（需标注工艺分析，如“粗车用`G71`，精车用`G70`”）。简答题：比较开环与闭环伺服系统的区别（从精度、成本、适用场景分析）。分析题：加工表面粗糙度差的原因（刀具磨损、切削参数不合理、振动等）。（三）复习建议结合实例：通过“阶梯轴”“平面轮廓”等典