05661自考机床数控原理
数控机床工作原理及组成
数控机床工作原理及组成1．1．1 数控机床工作原理数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。
具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。
1．1．2 数控机床的种类由于数控系统的强大功能，使数控机床种类繁多．其按用途可分为如下三类。
①金属切削类数控机床。
金属切削类数控机床包括数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控镗床、加工中心等。
②金属成形类数控机床。
金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床和数控压力机等。
③数控特种加工机床。
数控特种加工机床包括数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床，数控淬火机床等。
1．1．3 数控机床的组成数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。
图1—1是数控机床的硬件构成。
(1)输入和输出装置输入和输出装置是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备．输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。
目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体第1页为磁盘、穿孔纸带。
输出装置是显示器，有CRT显示器或彩色液晶显示器两种。
输出装置的作用是：数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息。
显示的信息可以是正在编辑的程序、坐标值，以及报警信号等。
(2)数控装置(CNC装置)数控装置是计算机数控系统的核心，是由硬件和软件两部分组成的。
它接受的是输入装置送来的脉冲信号，信号经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。
数控机床的加工原理
数控机床的加工原理1．数控机床及其坐标系用数字化信息进行掌握的技术称为数字掌握技术；装备了数控系统，能应用数字掌握技术进行加工的机床称为数控机床。
数控机床按用途分为一般数控机床和加工中心两大类。
一般数控机床与传统的通用机床品种一样，有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床等。
它们的工艺范围和一般机床相像，但更适合于加工外形简单的工件。
加工中心是带有刀库和自动换刀机械手，有些还配备托盘交换装置的数控机床。
加工中心可在一次装夹后，完成工件的镗、铣、钻、扩、铰及攻螺纹等多种加工。
数控机床的加工原理：首先把加工过程所需的几何信息和工艺信息用数字量表示出来，并用规定的代码和格式编制出数控加工程序,然后用适当的方式通过输入装置将加工程序输入到数控装置，数控装置对输入信息进行处理与运算后，将结果输入到机床的伺服系统，掌握并驱动机床运动部件按预定的轨迹和速度运动。
输入装置、数控装置、伺服系统及机床本体是数控机床的四个基本组成部分。
在数控机床中，机床直线运动的坐标轴根据ISO841和我国的JB3051-82标准，规定为右手直角笛卡尔坐标系。
、、的正方向是使工件尺寸增加的方向，即增大工件和刀具间距离的方向。
通常以平行于主轴的坐标为轴，轴平行于工件的主要装夹面且与轴垂直，轴按右手笛卡尔坐标系确定。
三个回转运动的坐标轴A、B、C分别表示回转轴线平行于、、的旋转或摇摆运动。
其正方向分别用右手螺旋法则判定。
机床数控系统能够掌握的运动数目通常称为坐标（轴）数。
数控机床在加工过程中不同坐标轴之间可以联动，所谓联动是指机床有关坐标轴各自按肯定的速度和轨迹同时运动，它们的合成运动速度及轨迹符合预先规定的加工要求。
2．数控机床的数控装置数控机床早期的数控装置使用专用计算机，称为（一般）数控（NC）。
随着计算机技术的进展，目前数控装置采纳的是通用计算机，称为计算机数控（CNC）。
CNC装置是数控机床的掌握中心，由它接收和处理输入信息，并将处理结果通过接口输出，对机床进行掌握。
数控工作原理
数控工作原理
数控工作原理，简称CNC（Computer Numerical Control），
是指通过计算机控制数控设备对工件进行加工的一种加工方式。
数控工作原理主要包括以下步骤：
1. 设计加工工艺：首先根据工件的要求和加工要求，设计出适合的加工工艺，包括切削速度、进给速度、切削深度等。
2. 编写加工程序：根据加工工艺，通过专门的编程软件编写加工程序。
加工程序是控制数控设备工作的指令序列，包括各轴的运动路径、速度、加速度以及刀具的切削轨迹等。
3. 加工准备：在开始实际加工之前，需要对数控设备进行合适的调零和校准工作，以确保机械零点和工件坐标的一致性。
4. 加工操作：将编写好的加工程序加载到数控设备的控制系统中，通过计算机控制各轴的运动，实现对工件的加工。
控制系统根据加工程序中的指令，调节各轴的运动速度和位置，将刀具精确地移动到所需位置进行加工。
5. 监控和调整：在加工过程中，操作人员需要通过数控设备的显示屏或监控系统实时监测加工状态，并对加工过程中出现的问题进行调整和修正，以保证加工质量。
通过以上的步骤，数控工作原理能够实现精密、高效、自动化的加工过程。
相比传统的机械加工方式，数控工作原理具有更
高的精度、更快的加工速度和更强的灵活性，广泛应用于各个领域的加工工艺中。
数控机床的工作原理及基本结构
数控机床的工作原理及基本结构一、程序编制及程序载体数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。
在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置;刀具与零件相对运动的尺寸参数;零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。
得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。
编制程序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM设计。
编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。
数控机床的基本结构二、输入装置输入装置的作用是将程序载体(信息载体)上的数控代码传递并存入数控系统内。
根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。
数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统;数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。
零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工(数控系统内存较小时)，另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从內部存储器中逐段逐段调出进行加工。
三、数控装置数控装置是数控机床的核心。
数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。
但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴(即进给运动的各执行元件)的进给速度、进给方向和进给位移量等。
数控机床主要原理及应用
数控机床主要原理及应用数控机床（Numerical Control Machine Tool，简称CNC）是利用数控系统控制加工过程的机床。
其主要原理是通过预先编写加工程序，将加工工序转换为指令形式，然后由数控系统对电机、伺服系统和执行器进行控制，从而实现工件的加工过程。
尤其在自动化和精密加工领域，数控机床具有广泛的应用。
首先，数控机床具有高精度和高效率的特点。
由于采用数字控制系统，能够精确控制加工过程的每一个步骤和每一个参数，如加工速度、加工深度、切削力等，因此能够实现高精度、高质量的加工。
同时，由于机床的自动化程度高，工作效率大大提高。
其次，数控机床具有灵活性和多功能性。
在数控机床上可以加工各种形状和规格的工件，如圆柱、锥形、曲面等，不同工件仅需要更换加工程序即可。
同时，数控机床还可以进行多轴控制和多工序加工，能够实现多种复杂的加工操作。
第三，数控机床具有高可靠性和稳定性。
相对于传统机床，数控机床采用电子元器件和伺服系统进行控制，减少了机械传动的复杂性，因此减少了机械故障的可能性。
同时，数控系统具有自动诊断和报警功能，能够及时发现和排除故障，确保加工的稳定性。
数控机床主要应用于制造业各个领域，尤其是航空航天、汽车、船舶、电子、仪器仪表等高精度和高自动化要求的行业。
例如，在航空航天领域，数控机床常用于加工发动机零部件、飞机襟翼和机身结构等。
而在汽车制造领域，数控机床主要用于车床、铣床和镗床等加工过程。
另外，在模具制造和零件加工方面，数控机床也具有广泛的应用。
总的来说，数控机床具有高精度、高效率、灵活性、多功能性、可靠性和稳定性的特点，广泛应用于制造业的各个领域。
随着科技的不断进步和自动化水平的提高，数控机床在工业领域中的地位和作用将会越来越重要。
2018年10月福建省自考05661机床数控原理试题及答案含评分标准
2018年10月高等教育自学考试福建省统一命题考试机床数控原理试卷(课程代码05661)本试卷满分100分。
考试时间l50分钟。
考生答题注意事项：1．本卷所有试题必须在答题卡上作答。
答在试卷上无效。
试卷空白处和背面均可作草稿纸。
2．第一部分为选择题。
必须对应试卷上的题号使用2B铅笔将“答题卡”的相应代码涂黑。
3．第二部分为非选择题。
必须注明大、小题号，使用0．5毫米黑色字迹签字笔作答。
4．合理安排答题空间，超出答题区域无效。
第一部分选择题一、单项选择题(本大题共l0小题。
每小题2分，共20分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是最符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”的相应代码涂黑。
未涂、错涂或多涂均无分。
1．将数控系统分为开环式数控系统和闭环式数控系统是按照下面哪种分类方法进行分类的?A．工艺用途 B．工艺路线 C．有无检测装置 D．是否计算机控制2．用逐点比较法插补直线OA，其起点坐标为0(0，0)，终点坐标A(5，8)，若采用插补的总步数作为终点减法计数器JE的初始值，则JE=A．3 B．5 C．8 D．133．一个系统只有一块大板(称为主板)，大板上装有主CPU和各轴的位置控制电路等。
这种结构属于A．模块化结构 B．整体式结构 C．分体式结构 D．大板式结构4．通过键盘或者纸带输入零件加工程序时，系统要不断的对零件加工程序进行格式检查，如果发现格式不符合编程要求，将发出报警信号或提示用户进行修改。
这种诊断方式属于A．运行中诊断 B．停机诊断 C．通信诊断 D．以上都不对5．单微处理机CNC装置中，微处理机通过______与存储器、输入输出控制等各种接口相连 A．主板 B．总线C．输入／输出接口电路 D．专用逻辑电路6．下面哪种设备不是CNC系统的输出设备?A．MDI键盘 B．行式打印机 C．CRT显示器 D．电传打字机7．若P为磁栅距，则磁栅上使用二组磁头的间距为A．1／2P B．(m+1／4)P C．m+1／4 P D．mrll+1／2P8．如果直线式感应同步器的定尺绕组的节距为6mm，那么滑尺绕组的节距应该为多少才能保证检测精度?A．2mm B．3mm C．6mm D．12mm9．三相步进电机的转子齿数40，则单三拍通电方式运行时的步距角为多少?A．1．5° B．3° C．9° D．4．5°10．对于配有设计完善的位置伺服系统的数控机床，其定位精度和加工精度主要取决于A．机床机械结构的精度 B．驱动装置的精度C．计算机的运算速度 D．位置检测元器件的精度二、判断选择题(本大题共l0小题，每小题l分，共10分)判断下列每小题的正误，正确的将答题卡上该小题的“[A]”涂黑，错误的将“[B]”涂黑。
数控机床的组成及基本工作原理
数控机床的组成及基本工作原理
数控机床是一种通过数字指令来控制工作过程的机床。
它由数控系统、机械部分和执行部分组成。
数控系统包括主机、数控装置、输入输出设备、中央处理器等。
机械部分包括机床主体、工作台、刀具和工件夹持装置等。
执行部分包括伺服电机、伺服阀、液压元件和传感器等。
1.数控程序输入：操作人员通过数控系统的输入设备，将加工工艺及
相关参数输入数控系统，形成加工程序。
2.程序处理：数控系统的中央处理器将输入的加工程序进行处理，生
成机床控制指令，并将其存储在内存中。
3.指令解释与分发：数控系统根据存储在内存中的控制指令，将其解
释为相应的电信号，经过分发输出给机床的执行部分。
4.机床控制：执行部分接收到数控系统的控制信号后，根据控制指令
控制机床的各个动作，包括主轴转速、进给速度、刀具切削位置等。
5.加工操作：根据数控系统的控制指令，机床开始进行加工操作，如
切削、打磨、钻孔等。
6.检测与反馈：执行部分会将机床在加工过程中的状态反馈给数控系统，包括刀具的位置、工件的位置等。
数控系统通过传感器采集这些反馈
信息，并对其进行处理和判断。
7.加工完成：根据加工程序的设置，数控系统会判断加工是否完成，
如果未完成，则继续进行加工操作；如果已完成，数控系统会停止机床的
运动。
总结起来，数控机床通过输入加工程序，经过程序处理和解释，控制机床的各个动作，从而实现对工件的精确加工。
它具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高等优点，被广泛应用于各种工业制造领域。
数控原理与数控机床
数控原理与数控机床数控原理（Numerical Control，简称NC）是一种通过数字信号控制机床工作过程的技术。
数控机床（Numerical Control Machine Tool，简称NC机床）是应用数控原理加工的一种机床。
本文将分别介绍数控原理和数控机床的基本知识。
一、数控原理数控原理是数控技术的核心，是指通过一种简单的数学语言描述加工过程，将加工指令转化为机床控制系统可以识别和执行的指令。
1.数控系统数控系统是数控机床的核心部件，实现了数控原理的具体应用。
常见的数控系统有硬线数控系统和软线数控系统等。
硬线数控系统主要通过硬线连接电气元件和执行机构来控制机床的运动，而软线数控系统则通过计算机控制机床的运动。
2.坐标系数控机床采用直角坐标系来描述工件和机床的位置关系。
常见的数控坐标系有直角坐标系、极坐标系和自定义坐标系等。
直角坐标系是最常见的坐标系，采用三个坐标轴x、y、z描述机床的运动方向。
3.加工指令加工指令是数控系统控制机床工作的命令。
常见的加工指令有直线插补指令、圆弧插补指令和固定循环指令等。
直线插补指令用于控制机床进行直线运动，圆弧插补指令用于控制机床进行圆弧运动，固定循环指令用于控制机床进行重复加工。
4.G代码和M代码G代码是数控机床控制系统中最基本的指令代码，用于控制机床的运动方式和停止方式等。
M代码是用于控制机床辅助设备的指令代码，例如控制主轴的开关、刀具的选用等。
5.数控编程数控编程是将产品图纸或零件图纸中详细记载的工件几何图形和相关技术要求，通过数学符号的形式进行描述，并按照一定格式和规则编写成加工程序的过程。
数控编程要求精确，对程序员的技能和经验要求较高。
二、数控机床数控机床是应用数控原理加工的一种机床。
与传统机床相比，数控机床具有以下优点：1.生产效率高数控机床能够根据预先编写好的加工程序，自动进行加工作业，无需人工进行复杂的操作，大大提高了生产效率。
2.加工精度高数控机床的加工精度高，能够实现更精细的加工要求。
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2010年4月高等教育自学考试江苏省统一命题考试
机床数控原理试卷
(课程代码 05661)
一、单项选择题(本大题共15小题，每小题2分，共30分)
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均不得分。
1. 对于各轴工作台由滚珠丝杆螺母副驱动的半闭环控制数控机床，伺服执行元件适合采用
【】 A．功率步进电机 B．液压步进马达
C．永磁直流电机加光栅传感器 D．轴上带编码器的交流伺服电机
2．数控机床的各种检测元件中，感应同步器和旋转变压器均属于【】
A．数字式位置检测装置 B. 模拟式位置检测装置
C. 混合式位置检测装置 D．交流电流检测装置
3．采用数字积分法(DDA)插补第1象限直线OA，起点O为坐标原点，终点A坐标为(10，
5)，积分累加器和终点计数器位数均为4，则循环迭代的次数为【】
A. 14
B. 15 C．16 D. 17
4．有一卧式数控镗床，其x轴的正方向为【】
A．由刀具主轴向工件看，主轴右侧水平方向为x正方向
B．由刀具主轴向立柱看，主轴右侧水平方向为x正方向
C．由工件向刀具主轴看，主轴右侧水平方向为x正方向
D. 由立柱向刀具主轴看，主轴右侧水平方向为X正方向
5. 在数控车床绝对值编程时X轴数值通常【】
A. 以实际位移量编程
B. 以直径值编程
C. 以绝对坐标值减实际位移量编程
D. 以实际位移量的二倍值编程
6．一台四相步进电机，以四相双四拍通电方式工作，如果其步据角为0.9。
，则转子齿数为
【】 A．80 B. 90 C. 100 D. 110
7. 直流伺服电机开始连续旋转所需的最小电枢电压U d称为始动电压，它与负载电压【】 A．成反比关系 B. 成正比关系 C. 成非线性关系 D. 无关
8. 交流伺服电动机本身自带的反馈传感器常使用【】
A．直线光栅 B. 感应同步器 C. 光电编码器 D. 测速发电机
9. 感应同步器采用鉴幅方式工作时，正弦绕组和余弦绕组的励磁信号分别为【】
A. U s=U m sinwt和U c=-U m coswt
B．U s=U m coswt和U c=-U m sinwt
C. U s=U m sinwt和U c=U m sin(wt+θ)
D. U s=-U m sinθd sinwt和U c=U m cosθd coswt
10. 绝对式编码器中为了减少因安装误差的“锚码”而引起的读数误差，其编码的码制常采
用【】
A. 葛莱码
B. 二进制码 C．十进制码 D. 八进制码
1l．逐点比较法插补中，偏差函数的作用是【】
A．终点判别 B. 反映刀具偏离曲线的情况
C. 决定刀具速度 D．确定曲线形状
12. 德国西门子840D数控系统采用的微处理器为【】
A．8位微处理器 B．16位微处理器 C．32位微处理器 D. 64位徽处理器13．通常在坐标命名或编程时，对于刀具移动和被加工工件移动的数控机床，都【】 A. 一律假定被加工工件相对静止不动，而刀具在移动
B．一律假定刀具相对静止不动，而工件在移动
C. 按实际情况而定
D．按与实际相反情况而定
14. 目前国内外用得最广泛的数控程序段格式为【】
A．固定顺序程序段格式 B. 使用分隔符的固定顺序程序段格式
C．文字地址程序段格式 D．自由程序段格式
15．由步进电机的运行频矩特性可以看出;随着连续运行频率的上升，输出转矩【】 A．上升 B. 下降 C．不变 D. 先上升后下降
二、填空题(本大题共15小题，每小题1分，共15分)
请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均不得分。
16. 数控机床按机械的轨迹可分为：点位控制方式、直线控制方式和控制方式。
17. 对具有刀具自动补偿功能的数控系统，在加工外轮廓时执行刀具半径补偿指令后，可直
接按编程。
18. 数控车床车加工的毛柸余量较大时，常使用指令，自动进行多次重复循环切
削。
19．旋转变压器是一种位移测量元件，其结构简单，对环境要求低，信号幅度大，抗干扰性强。
20．采用增量式位置测量的数控机床一旦断电后，位置信息丢失，所以重新上电后要进行返回的操作。
21．设定增量尺寸编程指令为。
22. 步进电机在空载正常启动时保证不丢步所能承受的最高控制频率称为。
23．换刀指令M06必须结合指令一起起作用。
24. 相对于直流伺服电机，交流伺服电机的最大优点是、不需经常维护、适应较
恶劣环境。
25．数据采样法是根据用户程序的进给速度，将给定轮廓曲线分割为每一插补周期的。
26. 图形交互自动编程技术通常以软件为基础，利用其图形编辑功能绘制形成零
件图形文件，再调用数控编程模块处理形成数控加工程序。
27．直流伺服电机的调节特性表明，当负载转矩不为零时，只有电枢电压Ua大到一定值产生的电磁转矩才能克服负载转矩，电机才能开始转动，称为调节特性的。
18．如要实现数控机床三坐标轴联动，在所学两种基准脉冲插补法中，宜选用插补法。
29．准备功能G代码中，暂停指令是。
30．辅助功能M代码中，M03表示主轴方向转动。
三、判断题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)
判断下列各题是否正确，正确的在该题后的“【】”内打“√”，错误的在该题后的“【】”内打“X”。
31．使用永磁式交流同步伺服电动机时，负载转矩不能大于同步转矩，否则电机会“失步”
甚至停转。
【】
32．永磁式交流同步伺服电动机的转速采用调节电枢电压大小的方法来控制。
【】33. 感应同步器采用鉴幅工作方式时，通入正、余弦绕组的电流，频率和幅值相同但相位差
90。
【】
34．光栅的莫尔条纹没有放大作用。
【】
35．增量式光电编码器旋转方向，靠输出的A、B两个方波信号间的相位超前或滞后90。
来判别。
【】
四、名词解释题(本大题共5小题，每小题3分，共15分)
36．环形分配器
37．右手笛卡儿坐标系
38．准备功能G代码
39. G模态代码
40. 对刀点
五、简答题(本大题共2小题，每小题5分，共10分】
41. 简述在设计数控加工工序时，确定定位基准与夹紧方案时的三个注意点。
42．写出数控程序编制的五个步骤。
六、论述题(本大题共2小题，第43小题8分，第44小题12分，共20分)
43. 试论述交流伺服电动机和步进电动机的性能比较。
44. 如图所示为要在数控机床上加工的零件轮廓，零件毛坯为直径76mn、长度l40mm、棒料
(三爪卡盘夹持部分22mm)。
所有外形一次切削成形。
试按照教材中所学的代码格式编写其加工程序。
要求：
①工件坐标系原点设在如图所示的O点．试在给定坐标系下用绝对尺寸编写加工程序，
圆弧段插补指令用圆心坐标指令。
编程时不考虑刀具副后面与被切形状的干涉问题。
②要求开始加工时先车削端面2mm。
在车完全部型面退刀时，按先退x轴，后退Z轴的
顺序退至原来位置；图示刀尖位置为程序起点与终点；
③进给速度50mm／min，主轴转速600r/min，车刀刀号O1#，刀具半径补偿寄存器01#。