四数控机床的驱动与控制系统()
数控机床工作原理简述
数控机床工作原理简述
数控机床是一种通过计算机控制机床工作的自动化设备。
其工作原理主要包括以下几个方面。
首先，数控机床通过接收计算机发送的指令来控制工作过程。
计算机会将需要加工的工件信息输入到数控机床的控制系统中，控制系统会根据这些信息生成相应的加工程序。
其次，数控机床的控制系统会将加工程序转化为机床能够理解的形式，这一步叫做解译。
解译过程将加工程序中的指令翻译为机床能够识别的运动控制指令，如进给运动、主轴转速等。
然后，数控机床的控制系统将解译后的运动控制指令发送给驱动系统。
驱动系统根据接收到的指令来控制伺服电机、变频器等执行器，实现机床各个部件的运动。
最后，机床的各个部件按照控制系统发送的指令进行相应的运动。
例如，进给轴会按照指定的速度进行直线或圆弧插补运动，主轴会按照设定的转速旋转，实现对工件的加工。
总的来说，数控机床通过计算机控制系统将加工程序转化为机床能够理解的指令，驱动各个执行器实现机床部件的运动，从而实现对工件的精确加工。
这种工作原理不仅提高了加工效率和精度，并且减少了人为操作的错误。
数控技术复习题及参考答案
1填空题1、 数控机床坐标系采用的是 右手笛卡尔直角 坐标系。
2、 数控机床坐标系的正方向规定为 增大刀刀具与工件距离的方向 。
3、 数控机床坐标系中Z 轴的方向指的是 与主轴平行 的方向，其正方向是 刀具远离工件的方向 。
4、 数控机床中旋转坐标有 A 轴、 B 轴、 C 轴，其正方向的判断是用 右手螺旋定则 。
5、 数控车床中X 轴的方向是 工件的径向 ，其正方向是 远离工件的方向 。
6、 数控机床坐标系一般可分为 机床坐标系 和 工件坐标系 两大类。
7、 数控机床坐标系按坐标值的读法不同可分为 绝对坐标系 和 增量坐标系 。
8、 在绝对坐标系中所有刀具运动轨迹的坐标值都以 坐标原点 为计算基准，而增量坐标系中所有运动轨迹的坐标值都相对 前一位置 进行计算的。
9、 数控系统的插补是指根据给定的 数学函数 ，在理想的轨迹和轮廓上的已知点之间进行 数据密化处理 的过程。
10、大多数数控系统都具有的插补功能有 直线插补和圆弧插补 。
11、插补的精度是以 脉冲当量 的数值来衡量的。
12、所谓脉冲当量是指 数控装置发出一个脉冲信号机床执行部件的位移量。
13、数控机床插补过程中的四个节拍是： 偏差差别 、 坐标进给 、 偏差计算 、 终点差别 。
14、插补过程中终点判别的具体方法有： 单向一、计数 、 双向计数 、 分别计数 。
15、数控编程是从 零件图样 到获得 数控机床所能识别的数控加工程序 的全过程。
16、数控编程的步骤有 工艺分析、数值计算、编写程序单、程序输入、程序检验和首件加工。
17、数控机床程序段的格式有 固定程序段格式 和 可变程序段格式 。
18、数控机床的编程方法有 手动编程 和 自动编程 。
19、以下指令的含义：G00 快速点定位 ；G01 直线插补 ；G02 顺时针圆弧插补 ；G03 逆时针圆弧插补 。
20、准备功能G 代码有 模态代码 和 非模态代码 两大类。
二、判断题1、 数控加工程序是由若干程序段组成，而且一般常采用可变程序进行编程。
数控机床主轴驱动变频控制
数控机床主轴驱动变频控制一、前言数控机床是传统机床向智能化方向发展的结果，其操作简单、精度高、效率高等特点，使得其在现代制造业中大有用处。
数控机床中的主轴驱动控制是其中的一个重要环节，其精度和可靠性对整个机床的操作效果有着至关重要的作用。
本篇文档将主要介绍数控机床主轴驱动变频控制相关知识。
二、数控机床主轴驱动变频控制的原理数控机床的主轴驱动控制系统主要是由相关电气元件组成的变频器控制系统。
变频器就是将市电通过整流、滤波、逆变后输出一定的频率、电压并控制电机转速的电子装置。
在数控机床的主轴驱动系统中，变频器通过对电机控制进行电压和频率的调整，来实现主轴的旋转，进而控制其转速和输出功率。
变频器输出的频率、电压均可调整，因此可以通过控制变频器的输出，来实现对主轴的速度调节。
电气控制系统通过实时监测机床运行状态、主轴运行状态、机床速度、主轴转速等信息，根据预先设定的运转条件，通过控制变频器输出的电压、频率实现对机床的工作状态并实现对主轴的速度调节。
三、数控机床主轴驱动变频控制的优点与传统机床的主轴驱动方式相比，数控机床主轴驱动变频控制有诸多优点，主要体现在以下几个方面：1.可调性强：通过对变频器的控制，可以实现精确的主轴转速调节，可以满足不同需求的工件加工。
2.精度高：由于采用了电气控制系统，可以实现主轴转速的精确控制，进而实现加工精度的提高。
3.效率高：数控机床主轴驱动变频控制由于能够实现电气控制，减少了机械传动过程中的机械损耗，因此其效率远高于传统机床主轴驱动方式。
4.运转平稳：变频器可以调节输出电压和频率，可以进一步实现对主轴转速的控制，从而实现机床运转的平稳。
四、数控机床主轴驱动变频控制的应用数控机床主轴驱动变频控制技术的应用相当广泛，可以应用于各种数控机床类型，包括数控车床、数控加工中心、数控铣床等。
特别是在高速、高精度、高效率的加工应用中，其优势更加明显。
五、数控机床主轴驱动变频控制的维护和保养为了确保数控机床主轴驱动变频控制系统的长期稳定运行，必须进行日常的维护和保养。
数控试卷选择题填空题判断题
1. 数控机床的基本组成：控制介质、数控装置、伺服驱动、测量反馈装置、辅助控制装置以及机床本体等部份。
2. 数控机床按加工路线分类，可分为点位控制、直线控制、轮廓控制。
3. 数控机床一般要求主轴电动机在低速段恒转矩输出，在中高速段时恒功率输出。
4. 滚珠丝杠副的循环方式有外循环和内循环两种。
双螺母结构的滚珠丝杠螺母副常用的预紧方法有垫片预紧、齿差预紧和螺纹预紧等三种。
5. CNC装置的软件又称系统软件由管理软件和控制软件两部份组成。
6. CK6140数控车床型号的含义C 类代号，车床类机床、K 数控、6 落地及卧式车床组、1卧式车床系、40 床身上工件最大回转直径的1/10 （mm）。
7. 美国FADAL公司VMC-15型号含义：V是Vertical的缩写、M是Machining 的缩写C是Centers的缩写、15主要参数之一（工作台宽度的圆整数1/10，mm ）。
8. 数控机床按伺服系统的类型分开环控制系统数控机床、闭环控制系统数控机床和半闭环控制系统数控机床三种类型。
9. CIMS称为计算机集成制造系统；FMC称为柔性加工单元。
10. 常用的插补分类脉冲增量插补、数据采样插补。
11. 数控机床主传动的变速方式主要有变速齿轮、带传动和调速电动机直接驱动三种形式。
12. 数控铣床在进行轮廓铣削程序编制时可使用G41或G42指令建立刀具半径补偿，使用G40指令撤消刀具半径补偿。
13. 在使用C刀具半径补偿算法的数控系统中建立刀补后进行加工时，如果存在有若干段以上不存在指定刀具半径补偿平面内坐标轴的移动指令段，则可能产生刀具半径补偿计算出错14. 数控机床的验收主要包括几何精度检查，定位精度检查、切削精度检查、机床性能和数系统性能检查四个方面的内容。
15. 普通立式加工中心单项加工精度有镗孔精度、镗孔孔距和孔径分散度精度、直线精度、斜线精度、圆弧铣削精度、面铣刀铣平面精度。
16. 数控机床负载试验包括承载工作最大量试验、最大切削力矩试验、最大切削抗力试验、最大切削功率试验。
数控技术知识点总结及考试练习资料
数控技术一、判断题(正确的画√，错误的画×,每题1分共10分）二、填空题（每空1分,共20分）三、选择题(10分，每小题1分）四、简答题（每题6分共30分）五、五、解释如下指令或名词含义（10X1分）六、六、编程题（10分）七、论述题（10分）第一章1．数字控制：是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。
数控技术采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术.它集计算机技术、微电子技术、自动控制技术和机械制造技术等多学科、多技术于一体。
数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
数控系统实现数字控制的装置。
它能够自动输入载体上事先给定的数字量，并将其译码后进行必要的信息处理和运算后，控制机床动作并加工零件。
CNC系统的核心是CNC装置。
2．数控机床的优势：3．数控技术的发展趋势：4．数控机床的组成5．数控机床的分类：一、按控制功能分类（点位控制数控系统；直线控制数控系统；轮廓控制数控系统）二、按工艺用途分类(金属切削类数控机床；金属形成类数控机床；特种加工数控机床;其它类型机床：如火焰切割数控机床、数控测量机、机器人等。
）三、按伺服驱动的方式分类（开环控制；半闭环控制；全闭环控制)NC,CNC,CAD、CAM、CAPP、FMC，FMS，CIMS的中文含义.第二章1．数控编程的方法常用的编程方法有手工编程、自动编程。
2．数控机床的机床坐标系和工件坐标系的概念，各坐标轴及其方向的规定.1）机床坐标系是机床上固定的坐标系。
工件坐标系是固定于工件上的笛卡尔坐标系。
2)①Z轴：规定与机床主轴线平行的坐标轴为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正向。
②X轴：对大部分铣床来讲，X轴为最长的运动轴，它垂直于轴，平行于工件装夹表面。
+X的方向位于操作者观看工作台时的右方。
③Y轴：对大部分铣床来讲，Y轴为较短的运动轴，它垂直于轴.在Z、X轴确定后，通过右手定则可以确定Y轴.④回转轴：绕X轴回转的坐标轴为A轴；绕Y轴回转的坐标轴为B轴；绕Z轴回转的坐标轴为C轴；方向的确定采用右手螺旋原则，大拇指所指的方向是+X、+Y或+Z的方向。
数控机床工作原理简述
数控机床工作原理简述
数控机床工作原理是指由计算机控制的机床，在自动化程度较高、加工精度较高、生产效率较高的工业领域中广泛应用。
数控机床工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 数据输入和处理：用户通过计算机输入加工工件的相关信息和要求，包括工件的几何形状、尺寸、加工工艺等。
计算机通过解析和处理这些数据，生成相应的控制指令。
2. 运动控制系统：数控机床通过伺服控制系统控制各个执行机构的运动。
运动控制系统由伺服电机、传感器、运动控制卡等组成，通过计算机生成的控制指令，使各个伺服电机按照预定轨迹和速度进行精密的运动。
3. 切削过程：数控机床通过刀具进行切削加工。
刀具的选择、刀具路径的规划等都是由计算机根据加工工艺和工件要求进行控制的。
计算机根据切削力的大小和变化，自动调整刀具的进给速度和切削深度，保证加工效果和工件质量。
4. 检测和反馈：数控机床通过传感器检测切削过程中的各种参数，如刀具位置、切削力、温度等，并将这些信息反馈给计算机。
计算机根据这些反馈信息，进行实时的控制和调整，保证加工过程的稳定性和精确性。
综上所述，数控机床工作原理是通过计算机控制系统，使机床按照预定的加工程序和工艺要求进行自动化的切削加工。
该工
作原理具有高精度、高效率、高稳定性的特点，可以实现复杂零件的精密加工和自动化生产。
国家开放大学2022年秋季《数控机床》形成性考核
国家开放大学2022年秋季《数控机床》形成性考核形考作业1（25分）一、单项选择题（每小题3分，共66分）1.数控机床指的是（），对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
A.装备了PLC的机床B.装备了ATC的机床C.装备了NC或CNC系统的机床的机床2.（）属于数控机床的机床本体。
A.自动换刀装置B.伺服电机C.光栅尺D.床身3.（）属于数控机床的反馈装置。
A.自动换刀装置B.伺服电机C.光栅4.（）属于数控机床的辅助装置。
A.润滑装置B.伺服电机C.立柱D.床身5.（）属于数控机床的伺服系统。
A.自动换刀装置B.伺服电机C.进给机构6.（）是机床实现自动加工的核心。
A.机床本体B.数控系统C.伺服系统D.反馈装置7.按照工艺用途分类，数控铣床属于（）数控机床。
A.特种加工类B.金属切削类C.金属成形类8.按照运动轨迹控制分类，加工中心属于（）。
A.点位控制B.轮廓控制C.直线控制D.远程控制9.欲加工一条与X轴成60°的直线轮廓，应采用（）数控机床。
A.点位控制B.直线控制C.轮廓控制10.全闭环控制数控机床比开环及半闭环控制数控机床（）。
A.稳定性好B.故障率低C.精度低D.精度高11.（）数控机床只有控制信息的前向通道，没有检测装置，不具有反馈环节。
结构简单、调试方便、容易维修、成本较低，但其控制精度不高。
A.全闭环控制B.半闭环控制C.开环控制12.数控机床使用反馈装置的作用是为了（）。
A.提高机床的安全性B.提高机床的使用寿命C.提高机床的定位精度、加工精度D.提高机床的灵活性13.（）数控机床的反馈装置安装在数控机床终端移动部件上，其加工精度高，移动速度快，但调试和维修比较复杂，成本高。
A.开环控制B.全闭环控制C.点位控制14.数控机床全闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统的主要区别在于（）。
A.位置控制器B.反馈单元的安装位置C.伺服控制单元D.数控系统性能优劣15.数控机床按运动轨迹控制分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和（）数控机床。
数控机床原理图
数控机床原理图
对不起，我无法提供图片。
但是我可以用文字简单描述数控机床的原理。
数控机床原理图如下：
1. 控制器：数控机床的核心部件，包括计算机系统和控制软件，用于接收和处理数控指令。
2. 电机驱动系统：将控制器发送的指令转化为电信号，并驱动电机实现各轴的运动。
3. 传感器系统：用于测量和监测机床各个部件的位置、速度和力等参数，将检测结果反馈给控制器。
4. 运动系统：包括各轴的导轨、滚珠丝杠等机械传动装置，用于实现工件在空间中的各向运动。
5. 夹具装置：用于固定和夹紧工件，保证其在加工过程中的稳定性。
6. 冷却装置：用于冷却刀具和工件，减少加工过程中的热变形和刀具磨损。
7. 刀具系统：包括主轴和刀架等装置，用于切削和加工工件。
8. 加工润滑系统：用于为机床提供润滑和冷却的液体，减少摩擦和磨损。
以上是数控机床的简单原理描述，希望对你有所帮助。
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位移、速度、位置传感器
5
数数 4-2 位移、速度、位置传感器
控控
技技 二、旋转变压器
术术
旋转变压器的结构和工作原理
结构：由定子和转子组成的旋转式小型交流电机，如图
数
控
机
床
数的
控驱
技动 术与 控
制
系
统 2020/1/1
6
数数 4-2 位移、速度、位置传感器
控控
技技 工作原理：
术术
根据互感原理工作，平行时互感最大，副边感
数 正弦绕组和余弦绕组分别加上幅值相同、 控 频率相同、相位相差90o的交流电压：
机 床
数的 控驱
Us Vm sin t Uc Vm cost
分别在定尺绕组上产生感应电压：
V1 KVm cos sint
技动 V2 KVm sin cost
术与 V V1 V2 KVm cos sint
7
数数 4-2 位移、速度、位置传感器
控控
技技 旋转变压器的工作方式 术术 鉴相方式
定子和转子空间结构
鉴幅方式
数
控 1）鉴相方式
机 床
数的
正弦绕组和余弦绕组分别加上 幅值相同、频率相同、相位相差 90o的正弦交流电压：
控驱 Us Vm sint Uc Vm cost
技动 术与 控
U2 KUs sin KUc cos KVm sin t sin
应电动势最大；垂直时互感为零，副边感应电动势
数 最小，如图。 控 机
副边绕组产生 的感应电压为
床
数的
U2 KU1 sin
控驱
KVm sint sin
技动 术与 控
制
当转子绕组磁轴与 定子绕组磁轴平行 时，即＝90º时， 互感电压最大：
系
U2 KVm sint
统 2020/1/1
技技 2）鉴幅方式
术术
正弦绕组和余弦绕组分别加上频率相同、相位相等、
幅值分别按正弦、余弦规律变化的交变电压：
数 控
Us Vm sin sint
机 UC Vm cos sin t
床
数的 控驱
V KVm sin(m ) sin t
设m
：机械相位角
m
技动 术与 控
控 KVm sin cost KVm sin(t )
制 系 统
2 x x 2
2020/1/1
11
数数 4-2 位移、速度、位置传感器
控控
技技
鉴相系统结构框图
术术
数
控
机
床
数的
控驱
技动 术与 控
制
系
统 2020/1/1
12
数数 4-2 位移、速度、位置传感器
控控
机 床
UC Vm cos sin t
m：机械相位角
数的 控驱 技动 术与 控
制
U2 KUs sinm KUc cosm KVm sin sint sinm KVm cos cost cosm
U2 KVm cos( m ) sint
系
统 2020/1/1
数的
位移检测系统能够测量的最小位移量
控驱 技动 术与 控
制
3. 分辨率选择：
测量系统的分辨率应比加工精度高一个数量级
3. 检测系统的选择： 大型机床：速度响应要高
分类
中小型和高精度机床：以满足精度要求为主
系
统 2020/1/1
4
数数 4-2
控控 技技 术术
数 控 机 床
数的 控驱 技动 术与 控
制 系 统 2020/1/1
则V KVm sin sint
当 很小时
制 则V （KVm sint）
系
2 x = x 2
统 2020/1/1
13
数数 4-2 位移、速度、位置传感器
控控
技技
鉴幅系统结构框图
术术
数
控
机
床
数的
控驱
技动 术与 控
制
系
统 2020/1/1
14
数数 4-2 位移、速度、位置传感器
制
KVmUc cost cos
系 U2 KVm cos(t )
统 2020/1/1
8
数数 4-2 位移、速度、位置传感器
控控
技技 2）鉴幅方式
术术
正弦绕组和余弦绕组分别加上频率相同、相位相等、
幅值分别按正弦、余弦规律变化的交变电压：
数
控 Us Vm sin sint
激磁电压频率为2 ~ 4KHz
数控技术
昆明学院自动控制与机械工程学院
戴丽玲
数数 4-1 概述
控控 技技 一、CNC主要功能及组成置及轨迹控制（即程序 编制中的G代码功能）。
机 功能控制：主要是开关量控制信号处理（即程序编制中
床
的M代码功能） 。
数的 信号处理：系统运行状态信号的分析处理（信号检测和
控
CNC丰富的指令系统可进行高次曲线插补、刀补、多
机
坐标联动控制和在线编程等。
床 3. 系统可靠性高
数的
大部分功能由软件实行，减少了硬件出错率。
控驱 技动 术与 控
4. 5.
维修方便 采用模块化结构并配有自诊断软件。
通信功能强 通常配有RS232C或DNC接口，便于实现DNC、FMS、
CIMS等系统的联机通讯；
制 6. 图形编程功能
系
具有人机交互图形自动编程功能。
统 2020/1/1
3
数数 4-2 位移、速度、位置传感器
控控
技技 一、检测元件的作用与分类
术术 1. 作用：
检测工作台或丝杠的直线位移（角位移）和线速度
数
（角速度）并形成反馈控制
控 2. 主要技术指标：
机
可靠性、抗干扰性、分辨率、响应速度等
床 3. 分辨率：
控控 技技 3. 感应同步器的特点 术术 安装：
数 控
定尺与滑尺之间的间隙应控制在 0.25±0.05mm范围内，间隙变化控制范围0.01mm。
机 特点：
床 ① 精度高
数的 ② 测量范围大
控驱 ③ 环境适应性强
技动 ④ 维护简单、寿命长 术与 控
控驱
处理）。
技动 系统组成：输入输出设备、CNC装置、伺服驱动及位置检
术与 控
测装置、辅助机能驱动电路、数控系统软件。
制
系
统 2020/1/1
2
数数 4-1 概述
控控
技技 二、CNC系统的主要特点
术 术
1. 系统柔性好、通用性强 不同于NC(硬线数控)，CNC软件结构变更性强，功能
数
易于拓展。 2. 易于实现多功能
9
数数 4-2 位移、速度、位置传感器
控控 技技 三、感应同步器 术术 感应同步器结构：相当于展开的多级旋转变压器，见图4-6。
数
控
机
床
数的
控驱
技动 术与 控
制
系
统 2020/1/1
10
数数 4-2 位移、速度、位置传感器
控控
技技 2. 感应同步器工作原理 术术 相当于旋转变压器的原理如图
1）鉴相方式