数控复习资料 7页

第一章一、机床数控技术组成：机床本体、数控系统、外围技术1、机床本体：基础件、配套2、数控系统：数控装置、伺服驱动装置、检测装置3、外围技术：工具系统、编程技术、管理技术一、数控系统组成：CNC装置、伺服驱动装置、检测装置、PLC二、数控加工零件过程：加工图纸、程序编制（工艺处理、数学处理、数控编程、程序仿真）、输入装置、数控系统、数控机床加工、成品1、零件图工艺处理2、数学处理3、数控编程和程序仿真4、程序输入5、译码6、数控处理7、插补8、伺服控制与加工三、数控机床分类：按运动控制方式分：点位控制、直线控制、轮廓控制按伺服系统分：开环、半闭环、闭环按功能水平分：经济型、中档型、高档型按工艺方法分：金属切削、金属成型、特别加工开环：没有位置检测装置、结构简单、成本低、价格便宜、精度不高半闭环：有位置检测装置、调试困难、且结构复杂、价格昂贵、精度高五、适用范围：当零件不太复杂，生产批量较小时，宜采用通用机床当生产批量较大时，宜采用专用机床；当零件复杂程度较高时，宜采用数控机床。六、发展趋势：高速度、高精度、智能化、网络化、高可靠性第二章一、数控编程的基本概念：从图低分析开始，到获得数控机床所需数控加工程序的全过程叫做数控编程。二、数控编程的内容：1、零件图纸分析2、工艺处理3、数学处理4、程序编制5、控制介质制备6、程序校验和试切削三、数控机床坐标系：1、一般都假定工件相对静止不动，而刀具在移动，并同时规定刀具远离工件的方向作为坐标轴的正方向2、坐标轴确定：1）Z轴：平行主轴、垂直工件装夹面2）X轴：平行工件装夹面并与Z轴垂直1\n3）Y轴：确定X、Z轴后用右手笛卡儿坐标系判别四、机床坐标系与机床原点、参考点1、机床坐标系：是机床上固有的坐标系，用于确定被加工零件在机床中的坐标、机床运动部件的位置（如换刀点、参考点）以及运动范围（如行程范围、保护区）等2、机床原点：是机床坐标系的零点,是机床上固定的点，一般不允许用户改变。数控车床一般在卡盘前后端面的中心，数控铣各厂家不一样，有的工作台中心，有的行程终点等。3、机床参考点：用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制的点，一般设在机床各轴正向极限的位置。五、数控机床常用指令：准备功能G代码、辅助功能M代码、进给功能F代码、主轴转速功能S代码、刀具T代码等。工艺指令：六、准备功能G代码和辅助功能M代码统称为工艺指令，是程序段的主要组成部分。1、准备功能代码绝对坐标G90增量坐标G91直线插补指令G01顺圆弧插补指令G02、逆圆弧插补指令G03刀具半径补偿建立和取消G41/G42、G40刀具长度补偿建立与取消指令G43/G44、G49刀具补偿的优点：1、简化编程工作2、实现粗精加工3、实现内外型面的加工坐标平面选择指令G17、G18、G19工件零点偏置：G54-G59暂停指令：G04极坐标建立G16、取消G15参考点返回G28比例缩放G51、取消G50坐标旋转G68、取消G692、辅助功能代码：指定主轴启停、正反转、冷却液开关，工件或刀具的夹紧和松开、刀具的更换等M02程序结束、M01计划停止M03主轴正转M04主轴反转M05主轴停止M06换刀M08冷却液开M09冷却液关M10夹紧M11松开七、数控机床的夹具与传统夹具结构的差别?答：不需要导向和对刀功能，夹具比较简单2\n八、刀具的选择：安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度高铣刀选择：大平面：面铣刀；加工凹槽、小台阶面及平面轮廓：立铣刀加工空间曲面、模具型腔等：模具铣刀加工封闭键槽：键槽铣刀加工变斜角零件：鼓形铣刀特殊形状：成形铣刀九、切削用量选择;1、粗加工大切削量，大吃刀量，以提高生产效率为主，兼顾经济性及成本2、半精加工和精加工时：保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性及成本十、切削三要素;1、主轴转速2、进给量3、切削深度十一、在选择切削速度时，还应考虑以下几点：1、应尽量避开积屑瘤产生的切削速度区域；2、断续切削时，要适当降低切削速度；3、在易发生振动的情况下，应避开自激振动的临界速度；4、加工大件、细长件和薄壁件时，应选用较低切削速度；5、加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度十二、走刀路线：采用切向切入切出，避免法向切入、切出，产生的接刀痕迹顺铣、多次走刀避免进给停顿曲面加工：行切法，凹槽加工：行走后一刀环切十三、弦线逼近中计算节点的方法主要有等间距法、等步长法和等误差法。第三章一、数控车床按功能分：经济型、采用步进电动机和单片机控制，车削精度不高普通型、具有刀补，固定循环功能，X、Z两轴控制较普遍车削加工中心、增加C轴、铣削动力头，配备刀库和机械手二、数控车削主要适合对象：高精度回转零件难于控制尺寸的回转体零件带特殊螺纹的回转零件表面形状复杂的回转体零件三、数控机床的原点：主轴中心线与车床端面的交点工件坐标系原点：工件的回转中心与工件右端面或左端面的交点四、数控编程特点：1、绝对坐标与增量坐标混合编制2、系统具有各种固定循环功能3、直径方向按绝对坐标编程时常用直径值表示，按增量坐标编程时，按径向实际位移量的2陪表示五、常用指令：端面切削循环G94螺纹切削循环G92外圆粗车循环G71G96,S-m/mim、G97,S-r/mim、G50,S-r/mim3\n端面车加工循环指令G72成形车削循环指令G73精车循环指令G70复合螺纹切削循环指令G76工件坐标系设定指令G50参考点返回G28刀具半径补偿建立和取消G41/G42、G40刀具长度补偿建立与取消指令G43/G44、G49六、宏程序：在程序中使用变量，通过对变量进行赋值及处理的方法达到程序功能，这种有变量的程序叫宏程序。七、编程时的数值计算，主要是计算零件的节点和基点的坐标。直线段和圆弧段的交点和切点是基点，逼近直线段和圆弧小段轮廓曲线的交点和切点是节点第四章一、CNC系统：以多执行部件(各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控制系统二、CNC系统工作过程：输入信息、译码、数据处理、插补、信息输出三、CNC硬件结构：按CPU多少分1、单微处理器结构2、多微处理器结构按电路板结构分1、大板结构2、模块化结构四、CNC系统软件的特点和结构特点:多任务性与并行处理技术速度处理：开环系统通过控制向步进电机输出脉冲的频率来实现半闭环和闭环系统采用数据采样方法进行插补加工第五章一、插补技术是数控系统的核心技术。二、脉冲当量或最小分辨率：刀具或工件移动的最小位移量。三、插补的实质是根据有限的信息完成“数据密化”工作。四、对插补的要求：1、算法简单：关系到插补运算负载、加工运动速度；2、精度高：逼近误差关系到加工精度；3、功能强：支持多线型、多轴联动；（直线、圆弧、螺旋线、样条等，平面、空间、极坐标等），以简化编程；4、输出信息：满足给定伺服驱动控制需求（脉冲、增量）四、粗插补采用软件方法，精插补采用硬件插补器五、直线插补、圆弧插补、螺旋线插补六、主要的插补方法：基准脉冲插补、数据采样插补1、基准脉冲插补：运算简单，用硬件电路实现，运算速度快。适用步进电机驱动的、中等精度或中等速度要求的开环数控系统。基准脉冲插补方法：常用逐点比较法、数字积分法2、数据采样插补：采用时间分割思想，根据编程的进给速度将轮廓曲线分割为每个插补周期的进给直线段（又称轮廓步长）进行数据密化，以此来逼近轮廓曲线。闭环、半闭环系统采用数据采样插补方法。\n4\n数据采样插补方法：直线函数法、扩展数字积分法七、逐点比较法：1、开环数控机床采用，可实现直线、圆弧、其他二次曲线（椭圆、抛物线、双曲线等）插补。2、特点：运算直观，最大插补误差≤1个脉冲当量，脉冲输出均匀，调节方便。八、数字积分法（DDA）：1、采用数字积分法进行插补的优点：运算速度快、脉冲分配均匀、易于实现多坐标联动或多坐标空间曲线的插补，在轮廓控制数控系统中应用广泛。2、提高DDA插补质量的措施;进给速度均匀化措施—左移规格化提高插补精度措施—余数寄存器预置数第六章一、数控机床的检测装置：1、由检测元件（传感器）、信号处理装置组成。2、作用：实时测量执行部件的位移和速度信号，并变换成位置控制单元所要求的信号形式，构成伺服系统闭环或半闭环控制3、数控系统中的检测装置按检测的物理量不同，分位移、速度和电流三种类型。二、半闭环控制：旋转变压器、编码器闭环控制：感应同步器、光栅、磁栅三、数控机床对检测装置的要求：1）受温、湿度影响小，工作可靠，抗干扰能力强；2）在机床移动范围内满足精度和速度要求；3）使用维护方便，适合机床运行环境；4）成本低；5）易于实现高速的动态测量。四、旋转变压器：数控机床上常见的角位移测量装置，广泛用于半闭环控制的数控机床。分类：按有无电刷分：接触式和无接触式按极对数分：单对极和多对极原理：电磁感应五、感应同步器：分类直线式、旋转式六、光栅：按用途分为物理光栅、计量光栅(用于闭环系统)按形状分为长光栅（测量线位移）、圆光栅（测量角位移）光栅的基本测量原理：在光源照射下，在与两光栅线纹角的平分线相垂直的方向上，开成明暗相间条纹—莫尔条纹莫尔条纹特性：1、光学放大作用2、均化误差作用3、莫尔条纹移动与栅距移动成比例提高光栅检测装置的精度：增加线纹密度，但制造较困难，成本高。采用倍频的方法来提高光栅的分辨精度。计算：光栅栅距d=测量距离/脉冲总数分辨率=d/n（倍数）八、编码器：接触式、光电式、电磁式5\n九、位置检测元件可分为两类，常见的光栅尺和直线感应同步器属于直接测量元件，光电编码器和旋转变压器属于间接测量元件。十、数控机床是按数字信号形式控制的，每一脉冲使机床移动部件产生的位移称为脉冲当量。十一、位置检测系统所能测量到的最小位移量称为分辨率。十二、旋转变压器和感应同步器根据励磁绕组供电方式的不同，可分为鉴相工作方式和鉴幅工作方式。第七章一、伺服系统：是以机床移动部件的位置和速度为控制量的自动控制系统。分类：按控制原理和有无检测反馈装置：开环、半闭环、闭环按被控对象：进给驱动、主轴驱动；按使用的执行元件：电液、电气伺服驱动（步进、直流、交流、直线电机）；二、数控系统对伺服系统的要求：1．高精度（输出量能复现输入量的精确程度）2．稳定性好（抗干扰能力）3．响应速度快（系统跟踪精度）4．电机调速范围宽（最高转速和最低转速比）5．低速大转矩（便于直接驱动）6．可靠性高(对环境的适应性)三、为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降?当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。四、功率放大电路的作用：将环形分配器或微处理器送来的弱电信号变为强电信号，以得到步进电机绕组所需的脉冲电流及脉冲波形。补充内容：模态代码也称为续效代码，模态代码在程序段中一经被应用，一直连续有效，直到出现同组的任一代码时才失效。准备功能指令、辅助功能指令均可分为模态代码和非模态代码。F功能、S功能、T功能均为模态代码。6