数控机床与应用
CNC数控机床的原理和应用
CNC数控机床的原理和应用随着科技的不断进步和发展，工业生产也在不断向着自动化和智能化的方向发展。
CNC数控机床就是在这一背景下应运而生的，它能够大大提高生产效率和生产质量，也成为了工业生产中不可或缺的一部分。
本文将从CNC数控机床的原理和应用两个方面，详细介绍CNC数控机床的相关内容。
1. CNC数控机床的原理CNC数控机床是一种高精度、高效率的机床，它采用数字计算机控制技术，在加工过程中实现自动化、高精度、高效率的加工。
CNC数控机床与传统机床最大的不同点在于控制系统的不同，CNC数控机床通过计算机程序自动生成加工程序，再经过控制器和执行机构的控制来实现加工。
接下来，我们将从控制系统、加工程序等几方面来详细了解CNC数控机床的原理。
1.1 控制系统CNC数控机床的控制系统分为硬件和软件两部分。
硬件包括计算机、控制器、驱动器、传感器等，而软件则包括操作系统、加工程序、G代码等。
计算机是CNC数控机床的核心，它负责生成加工程序、运行控制器、控制执行机构等工作。
控制器则负责将计算机生成的指令传输给执行机构和传感器，以达到加工的目的。
驱动器则是将控制器的电信号转化为机床驱动系统所需的运动控制信息，从而控制机床的运动。
传感器则可以对工件进行检测和测量，从而与控制器沟通，实现自动化控制。
1.2 加工程序加工程序是CNC数控机床最重要的部分，它是由计算机根据工件要求自动生成的。
加工程序通常包括直线、圆弧、螺旋等基本图形的描绘，以及加工参数、进给速度、主轴转速、切削深度等控制指令。
1.3 G代码G代码是指控制机床进行加工的指令，是CNC数控机床的重要组成部分。
它包括了机床控制、运动控制、切削参数等多个部分，具体内容由加工程序自动生成。
2. CNC数控机床的应用CNC数控机床是现代工业生产中不可或缺的一部分，它广泛应用于机械制造、工业自动化、汽车制造、航空航天、船舶制造等领域。
下面我们将从机械制造、汽车制造、船舶制造三个方面，来详细了解CNC数控机床的应用。
数控机床在机械加工中的应用
数控机床在机械加工中的应用随着科技的进步和工业技术的不断发展，数控机床在机械加工领域中扮演着重要的角色。
数控机床利用计算机控制对工件进行精确的加工，具有高效、灵活和高精度等优点。
本文将探讨数控机床的应用领域和在机械加工中的重要性。
1. 数控机床的应用领域数控机床广泛应用于各种机械加工领域，包括航空航天、汽车制造、电子设备等。
首先，数控机床在航空航天领域的应用尤为重要。
飞机零件的制造对精度和质量要求非常高，传统机床很难满足这些要求，而数控机床可以通过精确的控制确保零件的加工质量。
其次，汽车制造也是数控机床的一个重要应用领域。
汽车零部件的制造需要高精度和批量生产，数控机床能够实现零件的快速和精确加工，提高了生产效率和产品质量。
此外，随着电子设备的不断进步，数控机床也在电子设备制造中得到广泛应用，例如手机外壳和键盘等精密零件的加工。
2. 数控机床在机械加工中的重要性数控机床在机械加工中具有重要的地位和作用。
首先，数控机床具有高效性。
传统机床需要操作员手动调整加工工艺和曲线路径，而数控机床通过预先编程实现自动化加工，大大提高了生产效率和工作效率。
其次，数控机床具有灵活性。
传统机床一旦设置了加工工艺，即使需要更改也需要进行繁琐的调整，而数控机床可以通过简单地修改程序来实现零件的加工方式的改变，节省了时间和资源。
最重要的是，数控机床具有高精度。
机械零件的加工需要非常精确的尺寸和质量，数控机床可以根据设定的加工参数实现非常高的精度，保证了零件的质量和准确性。
在日常的实际应用中，数控机床被广泛用于各种机械加工工艺。
例如，钻孔、铣削、车削等加工过程都可以通过数控机床实现。
数控机床不仅可以用于加工普通的零件，还可以通过配备不同的刀具来实现复杂形状的加工。
同时，数控机床还可以实现多轴同步控制，提高了零件的加工效率和质量。
总之，数控机床在机械加工领域中的应用越来越广泛，并且发挥着重要的作用。
其高效性、灵活性和高精度的特点使其成为许多行业的首选设备。
数控机床的工作原理及应用
数控机床的工作原理及应用
一、数控机床的工作原理
1. 数控机床通过计算机控制,按照加工程序对工件进行自动化加工。
2. 在计算机存储器内预先编制加工程序,并将程序以数字信号的形式输入数控设备。
3. 数控设备将数字信号解码,变换为机床可以执行的位置、速度等控制信号。
4. 这些信号通过执行机构驱动机床的主轴、Fixture等进行自动加工。
5. 在加工程序控制下,机床精确执行各种turning、drilling、milling等动作。
6. 通过程序可以重复加工复杂工件,不需要人工直接操作。
二、数控系统的组成
1. 程序存储器:存储加工程序,如打孔程序、铣槽程序。
2. 程序译码器:将程序转换为机床可执行的控制信号。
3. 驱动器:控制主轴转速、进给速率等。
4. 执行机构:带动主轴、Fixture等机械运动。
5. 反馈系统:监测执行效果,除错。
三、数控机床的应用
1. 高效自动化加工,提高加工精度。
2. 可连续不断地24小时运行,提高产量。
3. 加工复杂工件,实现多轴联动加工。
4. 编写灵活的加工程序,满足多品种和变批量需求。
5. 降低加工成本,广泛应用于航空、航天、汽车等制造业。
6. 一台数控机床可替代多台普通机床,降低设备投资。
综上所述,数控机床通过执行存储的数字化程序实现自动化加工,可连续高效加工复杂工件,大幅提高加工效率和质量,是现代制造业不可缺少的先进设备。
数控机床的应用与维护
数控机床的应用与维护数控机床是一种高精度、高效率的机床系统，广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。
相比于传统的机床，它具有更高的加工精度、更快的加工速度、更稳定的加工质量和更少的工人依赖性等优点。
本文将介绍数控机床的应用和维护。
一、数控机床的应用1.汽车制造：数控机床在汽车制造中被广泛应用，尤其是汽车零部件的加工。
比如汽车发动机部件、底盘部件、外壳等都需要通过数控机床进行精确的加工，以确保车辆的安全和可靠性。
2.航空航天：数控机床在航空航天领域也是必不可少的设备，用于制造飞机发动机、燃气轮机、飞机机翼等部件。
这些部件需要高精度和高质量的加工，数控机床能够满足这些需求。
3.机械制造：数控机床在机械制造中也有广泛的应用，能够加工各种工件，包括钢铁、铜、铝、塑料等材料的制造。
比如数控车床、数控铣床、数控刨床等设备是机械加工中最重要的设备。
4.模具制造：模具制造是数控机床的另一个重要应用领域。
模具的制造需要高精度和高质量的加工，而数控机床具有精度高、效率高、稳定性好等优点，能够满足模具加工的要求。
二、数控机床的维护1.保护润滑系统：数控机床的润滑系统需要定期维护和保养，以确保系统的正常运转。
定期更换润滑油、清洗润滑管，检查管道是否有漏油现象等都是重要的维护措施。
2.清洁保养：数控机床需要定期清洁，尤其是零部件和机床表面。
定期清洗可以减少机床的磨损，确保机床的精度和质量。
3.关注机床的磨损：数控机床需要定期检查零部件的磨损情况，如刀具、刀柄、主轴等，及时更换损坏的零部件，避免因零部件磨损而影响机床的加工效率和加工质量。
4.定期维护电机和电器部件：数控机床的电动机和电器部件需要定期检查和维护，尤其是接触器、断路器、稳压器、电容器等电器部件，以确保电器系统的正常运转。
综上所述，数控机床的应用领域广泛，并能够提供高精度、高效率、高质量的加工服务。
对于使用数控机床的企业，保养和维护机床系统的正常运转也是十分重要的，以确保其长期稳定的工作状态。
简述数控机床的工作原理,特点及应用范围
简述数控机床的工作原理,特点及应用范围数控机床是一种集电子技术、机械技术和计算机技术于一体的高精度、高效率的自动化机床。
其工作原理是基于计算机数值控制系统，通过程序控制机床的运动，实现工件的精准加工。
数控机床具有高精度、高效率、灵活性强等特点，并且广泛应用于各个行业。
数控机床的工作原理主要分为以下几个步骤：1. CAD设计：首先，通过计算机辅助设计（CAD）软件进行产品的设计和绘制。
设计师可以通过软件绘制出产品的三维模型，并进行相关参数的设定。
2. CAM编程：然后，利用计算机辅助制造（CAM）软件将产品的三维模型转化为加工程序。
CAM软件可以根据产品的几何形状和材料特性，自动生成机床的加工路径、切削参数等。
3.编程输入：将CAM生成的加工程序输入到数控机床的数控系统中。
可以通过U盘、网络等方式进行传输。
4.数控系统控制：数控系统接收到加工程序后，将根据程序中的指令控制机床的运动。
数控系统根据预设的运动参数，通过电动机或液压驱动，实现工件在各个方向上的移动。
同时，数控系统会根据程序中的指令，控制刀具的进给速度、转速等参数，实现工件的加工。
5.加工完成：数控机床根据加工程序进行自动加工，直到工件加工完成。
数控机床的特点主要有以下几个方面：1.高精度：数控机床能够实现高精度的加工，可以达到亚微米级别的精度要求。
2.高效率：数控机床的加工速度快，可以大大提高生产效率。
3.灵活性强：数控机床可以通过修改程序，实现不同形状、尺寸的工件加工，灵活性强。
4.自动化程度高：数控机床的加工过程完全由计算机控制，无需人工操作，实现了自动化。
数控机床的应用范围非常广泛，几乎涵盖了各个制造业领域。
主要应用于以下几个方面：1.金属加工：数控机床可以应用于金属材料的加工，如钢铁、铝合金、铜等金属的铣削、车削、钻孔等加工。
2.机械制造：数控机床广泛应用于机械制造领域，可以加工各种零部件，如轴、套、齿轮等。
3.汽车制造：汽车制造中的大部分零部件都是通过数控机床进行加工的，如汽车发动机的曲轴、活塞、连杆等。
数控机床的分类与应用
数控机床的分类与应用数控机床是一种通过计算机程序控制机床运动和操作的一种机械设备，它不仅能够实现高效加工，而且还具有高精度的加工能力。
在数控机床发展的近几十年中，数控机床已经在制造业中广泛应用，也成为产业制造领域中的重要工具。
本文将对数控机床的分类和应用进行分析和介绍。
一、数控机床的分类1. 按照运动轴数进行分类数控机床的分类最常见的方式是对其运动轴数进行分类。
通常按照运动轴数将数控机床分为2至5轴，2轴数控机床主要用于加工平面零件，3轴数控机床可以用于铣、钻、铰孔以及液压、调心等加工，4轴数控机床可以用于加工圆周曲线、螺旋曲线以及球面零件。
5轴数控机床是一种提高效率和精度的高级设备，可用于生产航空、航天、汽车等高精度零件。
2. 按照机床类型进行分类按照机床类型，数控机床可以分为铣床、钻床、车床、磨床等多种类型。
不同类型的数控机床配备不同的刀具和设备，适用于不同材料和零件的加工。
3. 按照控制系统进行分类数控机床按照控制系统的类型也可以进行分类。
根据控制系统的不同，数控机床可分为开放式数控系统、封闭式数控系统、嵌入式数控系统、嵌入式底板式数控系统以及云平台数控系统。
4. 按照加工方式进行分类按照加工方式，数控机床也可以分为三维数控机床、龙门数控机床、陀螺式五轴数控机床和用于切割的数控平面机床等。
二、数控机床的应用数控机床在现代工业中有广泛的应用。
不同类型的数控机床适用于不同材料以及零件的加工。
1. 用于加工金属和塑料数控机床适用于不同材料的加工，例如在航空、航天等领域中用于高精度零件的生产。
其中，数控铣床常用于加工金属和塑料的精密小零件，这些零件十分复杂，而且要求非常高的精度。
数控车床适合加工中小型轴类零件，如螺栓、螺母、轴承、齿轮等。
2. 用于雕花、雕刻数控雕刻机主要用于雕花、雕刻、立体削、平面削等。
这种机床是用于切割和雕刻饰面材料(如木材、树脂、泡沫板、PVC等)的设备。
由于高精度的加工能力和易于操作的特点，使得数控雕刻机在雕刻、书法和装饰行业中应用广泛。
数控机床的特点及应用范围
数控机床的特点及应用范围数控机床是一种通过计算机控制系统来实现工件加工的机床。
它具有高精度、高效率、高自动化程度等特点，广泛应用于各个制造行业。
下面将详细介绍数控机床的特点及应用范围。
一、数控机床的特点1. 高精度：数控机床采用计算机控制系统，能够实现高精度的加工，可以达到微米级的精度要求。
相比传统机床，数控机床具有更高的加工精度和稳定性。
2. 高效率：数控机床具有高速、高效的加工能力，可以实现多种加工工艺的自动化操作。
通过优化加工程序和工艺参数，可以大幅提高生产效率，缩短加工周期。
3. 高自动化程度：数控机床采用计算机控制系统，可以实现自动化的加工过程。
操作人员只需编写好加工程序，机床就能自动完成加工任务，大大降低了人工操作的工作量。
4. 灵活性强：数控机床可以根据不同的加工要求进行灵活的加工操作。
通过修改加工程序和工艺参数，可以实现不同形状、尺寸和材料的加工，满足不同客户的需求。
5. 可靠性高：数控机床采用先进的控制系统和传感器，具有较高的可靠性和稳定性。
在加工过程中，能够实时监测加工状态和工件质量，及时调整加工参数，保证加工质量。
6. 节能环保：数控机床采用电气控制和液压传动，相比传统机床，能够节约能源和减少废料产生，符合现代制造业的节能环保要求。
二、数控机床的应用范围1. 汽车制造业：数控机床在汽车制造业中应用广泛。
它可以用于汽车零部件的加工，如发动机缸体、曲轴、凸轮轴等。
通过数控机床的高精度和高效率，可以提高汽车零部件的质量和生产效率。
2. 航空航天工业：数控机床在航空航天工业中有重要的应用。
它可以用于加工飞机零部件，如机翼、发动机叶片、航空轴承等。
数控机床的高精度和高自动化程度，能够满足航空航天工业对零部件质量和生产效率的要求。
3. 电子制造业：数控机床在电子制造业中也有广泛的应用。
它可以用于加工电子元器件，如电路板、芯片、连接器等。
通过数控机床的高精度和高效率，可以提高电子元器件的质量和生产效率。
简述数控机床的发展及应用
简述数控机床的发展及应用数控机床是一种利用数控系统控制机床进行加工的先进设备，它的发展和应用对于提高工业生产效率、优化加工质量、降低劳动强度具有重要意义。
以下将从数控机床的发展历程以及其在不同领域的应用方面进行简要阐述。
数控机床的发展可以追溯到20世纪40年代，当时随着计算机技术的发展，人们开始尝试将计算机应用于机床控制。
最早的数控机床使用的是电子管和继电器等模拟控制元件，而后经过不断的改进，逐渐发展成为以数字电子计算机为核心的数控系统。
随着计算机技术的飞速发展，数控机床不断升级换代，逐渐实现了高速、高精度、高稳定性的加工。
数控机床的应用范围非常广泛，涉及到机械制造、航空航天、汽车制造、电子信息等多个领域。
在机械制造领域，数控机床的应用极大地提高了加工效率和加工精度，可以完成复杂形状的加工任务，如铣削、镗削、切割等。
在航空航天领域，数控机床可以用于制造各种航空发动机零部件、飞行器结构部件等，保证了飞行器的安全性和可靠性。
在汽车制造领域，数控机床的应用使汽车制造工艺更加灵活高效，提高了汽车的性能和品质。
在电子信息领域，数控机床可以制造各种精密的电子元器件和电路板，满足现代电子产品对精度和质量的要求。
数控机床的应用还带来了许多显著的优势。
首先，数控机床可以实现高效自动化加工，减少了人力投入，提高了生产效率。
其次，数控机床具有高精度、高稳定性的特点，可以保证产品的质量和一致性。
此外，数控机床具有灵活性强的特点，可以根据不同的加工要求进行快速切换和调整，提高了生产的灵活性和适应性。
然而，数控机床的发展仍面临一些挑战和问题。
首先，数控机床的价格相对较高，对于中小型企业来说，投入较大。
其次，数控机床对操作人员的要求较高，需要具备一定的技术和操作能力。
此外，数控机床的维护和保养也需要专业人员进行，增加了企业的运营成本。
数控机床的发展和应用对于推动工业生产的现代化具有重要意义。
随着科技的不断进步和创新，相信数控机床将会在更多领域发挥重要作用，为人们的生产和生活带来更大的便利和效益。
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徐州工程学院试卷
一、填空题（共10 小题，每题 2 分，共计20 分）
1. 数控技术是指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
2. 逐点比较法的直线插补过程为每走一步都要进行：偏差判别、坐标进给、、新偏差计算和终点比较四个节拍（步骤）。
3. CNC系统的插补计算一般采用软件插补和硬件插补相结合的办法，即由CNC软件把刀具轨迹分割成若干小线段，再由硬件电路在各个小线段的起点和终点之间进行数据的“密化”，使刀具轨迹在允许的误差之内。
4.从CNC系统使用的微机及结构来分，CNC系统的硬件结构一般分为：
多微处理机、单微处理机结构两大类。
5. CNC软件中，译码程序的功能是把程序段中的各数据根据其前后的文字地址送到相应的缓冲寄存器。
假设当前需要译码的程序段如下：
N1 G01 X132 Y200 Z300 F1500
如果当前取出的代码是X，那么数字码寄存器中存放的数据是01 ，此时应该把该数据送入代码G 的缓冲寄存器中。
1、6. 对单CPU的CNC系统而言，其软件结构通常有两种类型，即
前后台型、和中断型
2、7.步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是：步
进电机。
8. 脉冲当量越小，位移精度和插补精度越高，零件加工的质量越高。
9.在单CPU的CNC系统中，主要采用CPU分时共享的原则来解决多任务的同时运行。
10.数据传送时，接收方和发送方对数据的传送要遵守一定的格式，这种约定叫作通
信协议。
二、单项选择题（共10 小题，每题3 分，共计30 分）
1.开环伺服系统的主要特征是系统内( B )位置检测反馈装置。
A、有
B、没有
C、某一部分有
D、可能有
2. 数控系统中，（ A ）主要实施对数控系统的运算和管理。
A、中央处理单元
B、存储器
C、外部设备
D、输入/输出接口电路
3.用逐点比较法插补直线OA，其起点坐标为O（0，0），终点坐标为A（8，5），若采用
插补的总步数作为终点减法计数器J E的初始值，则J E＝（ C ）。
A、5
B、8
C、13
D、以上都不对
4. RS-232C公布的标准协议中，通信电缆的总长不得超过（A ）m。
A、30
B、20
C、50
D、40
5．一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（D ）
A、模块化结构
B、整体式结构
C、分体式结构
D、大板式结构
6. 下面哪种检测装置不能测量角位移？（D ）
A、旋转变压器
B、圆光栅
C、编码盘
D、编码尺
7. 下面哪项任务不是数据预处理（预计算）要完成的工作？（A ）
A、位置控制
B、刀具半径补偿计算
C、刀具长度补偿计算
D、象限及进给方向判断
8. CNC 系统的中断管理主要靠（ B ）完成，而系统的中断结构决定了系统软件的结构。
A 、软件
B 、硬件
C 、CPU
D 、总线
9. 键盘中断服务程序负责将键盘上输入的字符存入（ A ），按一下键就向主机申请一次中断。
A 、MDI 缓冲器
B 、内存
C 、译码结果寄存器
D 、以上都不对 10.下面哪个内容不是故障诊断专家系统要完成的工作？（ D ）
A 、故障监测
B 、故障分析
C 、决策处理
D 、故障预防
三、判断题（共10 小题，每题1.5 分，共计15 分）
（错）1. 世界上第一台数控机床是1958年在中国试制成功的。
（错 ）2. 旋转变压器可以用来直接测量机床移动部件的直线位移。
（错）3. CNC 系统中，软件所起的作用比硬件大。
（错）4. MDI 键盘属于CNC 系统的输出设备。
（错 ）5. 有刷式旋转变压器比无刷式旋转变压器的寿命长。
（错 ）6. 光栅作为位置检测元件，其工作原理是基于电磁学的原理。
（错）7. 根据插补由硬件还是软件实现，插补分为硬插补和软插补；硬插补
一般用作粗插补，软插补用于精插补。
（错）8. 七段LED 显示器能显示0～9的数字和全部英文字母。
（对）9. 并行处理和串行处理相比提高了运算速度。
（对）10.在开环步进式伺服驱动系统中，控制发往步进电机的指令脉冲的
个数，即可控制机床工作台的位移量。
四、 解答题 （共 3 小题，每题 5 分，共计 15 分）
1. CNC 系统软件采用并行处理技术的目的是什么？
答：为了保证加工过程的连续性，必须采用并行处理技术，它主要有以下两个方面的考虑：1使用和调配CNC 系统的资源2提高CNC 系统的处理速度。
2．简述CNC 系统精插补和粗插补相结合进行插补的基本过程。
答：在实际的CNC 系统中，通常由软件进行粗插补，再由硬件进行精插补。
即：由CNC 系统软件将刀具轨迹分割成若干小线段，再由硬件电路在小线段的起点和终点之间进行数据的密化，使刀具轨迹在允许的误差之内。
3．简述CNC 系统中断处理的类型。
答：CNC 系统中断处理的类型主要有：1）外部中断；2）内部定时中断；3）硬件故障中断；4）程序性中断。
五、计算题
1、解：由于待插补直线的起点坐标为O （0，0），终点坐标为A （3，4），采用总步数终点判别方法。
故总步数743=+=N ，开始加工时，我们总是采用人工对刀的方式将刀具移到加工起点（坐标原点），故此时偏差00=F ，加工过程的运算节拍如下表所示：…………2分
插补轨迹如下图所示：…………………………………………………4分（绘制且标注正确）
2、解：四相八拍运行的步进电机采用单双相轮流通电控制方式，即m=4,2=k 。
转子齿数36=Z
① 电机逆时针旋转时的通电顺序A →AB →B →BC →C →CD →D →DA →A
电机顺时针旋转时的通电顺序A →AD →D →DC →C →CB →B →BA →A ② 根据步距角计算公式
︒=⨯⨯︒=
︒=
25.12
364360360mZk
α
根据转速计算公式：
125
2
3646006060=⨯⨯⨯=
=
mZk
f n （转/分）。