数控技术1
数控技术的原理与应用
数控技术的原理与应用1. 引言随着科学技术的发展和工业的进步，数控技术在制造业中起着至关重要的作用。
数控技术是一种使用计算机控制机床进行加工的先进技术，它具有高精度、高效率和高稳定性的特点，被广泛应用于各个领域，包括航空航天、汽车制造、机械制造等。
本文将深入探讨数控技术的原理和应用。
2. 数控技术的原理数控技术基于计算机技术和自动控制技术，它通过计算机对机床的各个运动轴进行精确控制，实现工件的精密加工。
数控技术的原理主要包括以下几个方面：2.1 数值控制系统数值控制系统是数控技术的核心部分，它由计算机和相关软件组成。
计算机通过预先编写好的程序来控制机床进行加工操作。
数值控制系统可以精确计算出机床各个轴的运动轨迹和加工参数，使得加工过程更加稳定和准确。
2.2 传感器和执行器传感器和执行器是数控技术中重要的组成部分，它们用于感知和控制机床的运动状态。
传感器可以实时监测机床的位置、速度和加速度等参数，从而向计算机提供必要的反馈信息。
执行器根据计算机的指令来控制机床的运动，如控制切削工具的进给和转速。
2.3 控制器控制器是数控技术中的关键设备，它负责将计算机生成的指令转化为机床的运动。
控制器包括硬件和软件两部分，硬件主要是指控制板、接口和驱动器等设备，软件则是运行在控制器上的程序。
控制器根据数值控制系统提供的指令来控制机床的各个运动轴，确保加工过程的准确性和稳定性。
3. 数控技术的应用数控技术在各个工业领域都有广泛的应用，下面将介绍其中几个典型的应用场景。
3.1 航空航天制造在航空航天制造领域，精密和高效的加工是非常重要的，而数控技术正是能够提供这样的加工能力。
数控机床可以根据复杂的工程图纸，精确地加工出各种复杂形状的零件，提高生产效率和产品质量。
3.2 汽车制造在汽车制造领域，数控技术被广泛应用于车身加工、零部件加工和装配过程中。
数控机床可以快速精确地进行车身板金件的切削、冲压和折弯，同时也能够加工出高精度的发动机零部件，提高汽车的整体性能和质量。
1 《数控机床控制技术基础》概述
2、输入/输出 、输入 输出 输出(I/O) 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外， 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外， 还要对机床的各种状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、 还要对机床的各种状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、反转 及停止，冷却和润滑装置的起动和停止，刀具的自动交换， 及停止，冷却和润滑装置的起动和停止，刀具的自动交换，工件夹紧和放松及分度 工作台转位等。 工作台转位等。 第Ⅰ类：与驱动命令有关的连接电路，主要是与坐标轴进给驱动和主轴驱动的连接 电路。 第Ⅱ类：数控装置与测量系统和测量传感器之间的连接电路。 第Ⅰ类和第Ⅱ类接口传送的信息是数控装置与伺服驱动单元、伺服电动机、位置检 测和速度检测之间的控制信息及反馈信息，它们属于数字控制及伺服控制。 第Ⅲ类：电源及保护电路。由数控机床强电线路中的电源控制电路构成。强电线路 由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、接触器、熔断器等连接而成， 以便为辅助交流电动机（如冷却泵电动机、润滑泵电动机等）、电磁铁、离合器、 电磁阀等功率执行元件供电。强电线路不能与低压下工作的控制电路或弱电线路直 接连接，只有通过断路器、中间继电器等器件，转换成直流低电压下工作的触点的 开合动作，才能成为继电器逻辑电路和PLC可接收的电信号，反之亦然。 第Ⅳ类：开/关信号和代码信号连接电路。是数控装置与外部传送的输入、输出控 制信号。当数控机床不带PLC时，这些信号直接在数控装置和机床间传送。当数控 装置带有PLC时，这些信号除极少数的高速信号外，均通过PLC传送。
三、数控机床控制系统的构成
数控机床进行加工时， 数控机床进行加工时，首先必须将工件的几何数据和工艺数据按规定的代码和格式编 制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。 制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。数控系统对输入的加 工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 数控机床有以下优点： （1）数控系统取代了普通机床的手工操纵，具有充分的柔性，只要编制成零件程 序就能加工出零件。 （2）零件加工精度一致性好，避免了普通机床加工时人为因素的影响。 （3）生产周期较短，特别适合小批量、单件的加工。 （4）可加工复杂形状的零件，如二维轮廓或三维轮廓加工。 （5）易于调整机床，与其他制造方法（如自动机床、自动生产线）相比，所需调 整时间较少。 数控机床的任务主要有以下方面内容： 1、主轴运动 主轴运动和普通车床一样，主运动主要完成切削任务，其动力约占整台机床动力的 70～80％。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档及无级调速；对加工中 心和有些数控车床还必须具有定向控制和C轴控制。
数控加工技术(第4版)第一章
1. 1 数控加工的基本概念
• 1949 年, 帕森斯公司在麻省理工学院 ( MIT) 伺服机构试验室的协助 下开始从事数控机床的研制工作, 经过三年时间的研究, 于 1952 年试 制成功世界第一台数控机床试验性样机。 这是一台采用脉冲乘法器 原理的直线插补三坐标连续控制铣床, 即数控机床的第一代。 1955 年, 美在美国进入迅速发展阶段, 市场上出现了商品化数控机床。 1958 年, 美国克耐·杜列克公司 ( Keaney Trecker) 在世界上首先研 制成功带自动换刀装置的数控机床, 称为 “ 加工中心” ( Machining Center, MC)。
• 数控技术 ( Numerical Control Technology) 是指采用数字控制的方 法对某一个工作过程实现自动控制的技术。 在机械加工过程中使用 数控机床时, 可将其运行过程数字化, 这些数字信息包含了机床刀具的 运动轨迹、 运行速度及其他工艺参数等, 而这些数据可以根据要求很 方便地实现编辑修改, 满足了柔性化的要求。 它所控制的通常是位移、 角度、 速度等机械量或与机械能量流向有关的开关量。 数控的产生 依赖于数据载体及二进制形式数据运算的出现, 数控技术的发展与计 算机技术的发展是紧密相连的。
• 数控系统 ( Numerical Control System) 是实现数控技术相关功能 的软、 硬件模块的有机集成系统。 相对于模拟控制而言, 数字控制 系统中的控制信息是数字量, 模拟控制系统中的控制信息是模拟量, 数 字控制系统是数控技术的载体。
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1. 1 数控加工的基本概念
• 数控技术的发展过程见表 1 - 1。
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1. 1 数控加工的基本概念
数控车削技术1.阶梯轴加工(1)
…
图示工件,毛坯为Φ30mm,每次 切削吃刀深度不超过2mm,试编 写其车削程序.
图1
图2
N10 G00 X100. Z100.; N20 M03 S600 ; N30 G00 X25. Z5.; N40 G01Z-60. F0.5 ; G01ZN50 X40.; X40.; N60 G00 Z5.; Z5.; N70 G01 X20. ; N80 Z-35.; ZN90 X40.; X40.; N100 G00 Z5.; Z5.; N110 G01 X15. ; N120 Z-15. ; ZN130 X40.; X40.; N140 G00 X100. Z100., N150 M05; N160 M30;
程序 序号
程序段
(内容) 内容)
程序注释
刀具 坐标
F 0
S
N10 G00X80.Z80. N20 M03S500 N30 G00X26.Z5. N40 G01X26.Z-70. G01X26.ZF150(F0.3); F150(F0.3); N50 G01X40.Z-70. G01X40.Z 70.
如上图，加工余量15mm，通常每次进刀 量不超过2.5mm。 用基本移动指令需14个程序段。
N10 G00X100. Z150. ； N20 M04 S900； N30 G00 X35. Z52. ； N40 G01 Z20. F0.3 ; N50 X50. ; N60 G00 Z52. ; N70 G00 X30. ; N80 G01 Z20. F0.3 ; N90 X50. ; N100 G00 Z52. ; N110 G00 X25. ; N120 G01 Z20. F0.3 ; N130 X50. ; N140 G00 X100.Z150. ;
机床数控技术 第五版 第一章 数控技术概论
1.3 数控机床的分类
第1章 数控技术概论
3.半闭环数控机床
1.3 数控机床的分类
第1章 数控技术概论
1.3 数控机床的分类
1.3.4 按功能水平分类
按数控系统功能水平的不同 , 数控机床可分为低 、 中 、 高三档 , 这种 分类方式在我国被广泛使用 。 低 、 中 、 高档的界线是相对的 , 不同时期的 划分标准有所不同 。 就目前的发展水平来看 , 可以根据表 1-2 所列举的功能 指标进行数控系统档次的区分 。 其中 , 中 、 高档一般称为全功能型数控或 标准型数控 。 在我国还有经济型数控的提法 , 经济型数控属于低档数控 ,是 由单片机和步进电动机组成的简易数控系统 , 或者是其他功能简单 、 价格较 低廉的数控系统 。 经济型数控系统主要用于车床 、 线切割机床以及由用户 自行改造的旧机床等 。
数控机床是指装备了计算机数控系统的机床 , 简称 CNC 机床 。
第1章 数控技术概论
1.2 数控机床的组成
3.数控技术(Numerical Control Technology)
数控技术是指用数字化信息对某一对象进行控制的技术 , 被控制对象可以是位移 、 转角 、 速度等机械量 , 也可以是温度 、 压力 、 流量 、 颜色等物理量 , 这些量的量值不仅可以测量 ,而 且可以经 A/D 或 D/A 转换 , 用数字信号来表达或控制 。 数控技术是近代发展起来的一种自动控 制技术 , 是机械加工现代化的重要基础与关键技术 。
早期的计算机运算速度低 , 不能适应数控机床实时控制的要求 , 人们只好 用与门 、 或门 、非门等数字逻辑电路 “ 搭 ” 成一台专用计算机作为数控系 统 , 这就是硬件连接数控 , 简称数控(NC)。 随着电子元器件的发展 , 硬件连接 数控阶段经历了三代 :
数控编程技术笔记第一套
数控编程技术笔记第一套1. 引言数控编程技术是数控加工中至关重要的一环。
编程技术的熟练掌握不仅可以提高加工效率，还可以确保产品质量。
本文档将介绍数控编程技术的基本知识和常用编程指令，帮助读者快速入门数控编程。
2. 数控编程基础2.1. 数控编程概述数控编程是利用计算机编程语言来描述加工零件的加工方式和路径。
它不仅包括了几何描述，还包括了刀具路径、切削参数等加工参数，从而实现自动化加工过程。
2.2. 常用数控编程指令- G代码：用于定义加工方式，如G01表示直线插补，G02表示顺时针圆弧插补，G03表示逆时针圆弧插补等。
- M代码：用于控制加工机床的其他功能，如M03表示主轴正转，M05表示主轴停止等。
- X、Y、Z代码：用于定义加工路径中的坐标点。
2.3. 数控编程注意事项- 精确性：编程时要保证数据的精确性，避免由于误差而导致零件加工错误。
- 安全性：编写程序时要注意安全性，避免碰撞、切削过深等情况。
- 可读性：编写程序时要保证程序的可读性，方便后续维护和修改。
3. 实例演示以下是一个简单的数控编程实例，用于加工一个方形零件：N10 G54 G90 G40N20 G01 X10 Y10N30 G01 X10 Y20N40 G01 X20 Y20N50 G01 X20 Y10N60 G01 X10 Y10N70 M304. 总结数控编程技术是数控加工中不可或缺的环节。
通过研究本文档所介绍的基础知识和常用指令，读者可以更好地理解数控编程的原理和方法，并能够编写简单的数控程序。
在实际应用中，需要不断积累经验并与实际加工相结合，提高编程水平。
以上是数控编程技术笔记第一套的内容，希望对读者有所帮助。
西北工业大学2020春机考《数控技术》作业1答案42304
西北工业大学2020春机考《数控技术》作业1单选题1.对于一个四位二进制接触式码盘来说，其码道数和分辨率分别为（）。
A.16和22.5B.4和22.5C.16和2π/16D.4和π/16答案：D2.下列（）工作不属于数控编程的范畴。
A.数值计算B.制作控制介质C.确定走刀路线D.对刀、设定刀具参数答案：D3.立式加工中心的（）是垂直布置的。
A.X 轴B.Y 轴C.Z 轴答案：C4.下列数控车床使用地址符的可变程序段格式中，写法错误的是（）。
A.G01 X120 W80 F0.15 S500 M08B.G90 G00 U20 Z-30 R40 M08C.G02 X60 Z-80 P70 Q-60H0 F0.2D.G01 X100 Z-50 A-30 F0.1答案：A5.（）是无法用准备功能字 G 来规定或指定的。
A.主轴旋转方向B.直线插补C.刀具补偿D.增量尺寸答案：A6.若已知直线感应同步器的极距，滑尺直线位移量为 4mm，则滑尺绕组相对于定尺绕组的空间相位角是（）。
A.4πB.2πC.270D.540答案：A7.（）主要用于经济型数控机床的进给驱动。
A.步进电机B.直流伺服电机C.交流伺服电机D.直流进给伺服电机答案：AC 系统的 CMOSRAM 常配备有高能电池，其作用是（）。
A.RAM正常工作所必须的供电电源B.系统掉电时，保护RAM不被破坏C.系统掉电时，保护RAM中的信息不丢失D.加强RAM供电，提高其抗干扰能力答案：C9.塑料导轨的两摩擦副之一粘贴塑料软带，而另一摩擦副可（）。
A.采用塑料导轨B.铸铁导轨C.淬硬钢导轨答案：C10.磁尺位置检测装置的输出信号是（）。
A.滑尺绕组产生的感应电压B.磁头输出绕组产生的感应电压C.磁尺另一侧磁电转换元件的电压答案：B11.数控系统软件是根据（）编写的程序。
A.被加工零件的形状，由用户B.NC机床的加工要求，由用户C.NC 机床的工作需求，由系统制造商答案：C12.关于可编程控制器 PLC，下面表达正确的是（）。
什么是数控技术
什么是数控技术
数控技术是指利用计算机技术、传感器技术、精密机械技术等现代科技手段，对数码信号进行加工，从而控制机床或机器人等精密机械设备，实现零件的精密加工，提高工艺品质和生产效率，从而让机器代替人类完成工业生产。
数控技术是现代制造业的重要技术之一，实现了数字化设计、数控加工、在线检测等一体化精密制造过程，能够快速高效的生产出复杂的机械零件，产品的精度、稳定性和一致性得到了很大的提高，大大提高了生产效率，降低了生产成本。
在数控技术中，计算机是核心控制设备，承担了数控系统中最重要的任务，它接受数控程序，控制各种电气执行元件的动作，实现零件的加工。
数控系统根据数控程序生成相应的加工路径和加工参数，通过控制主轴的转速、进给速度、刀具位置等来控制加工过程，从而实现对零件的精密加工。
数控技术在制造业中的应用越来越广泛，它已经成为现代化制造业的必要条件。
在机床制造、汽车轮毂加工、模具制造、航空、航天等领域都有广泛的应用。
目前国内的数控技术仍然处于发展阶段，需要加强相关科研，推广应用，实现数控技术的优化和进一步提升产业竞争力。
总之，数控技术是一种统合了机械、电子、计算机、控制与工程技术的高科技，它代表了现代制造业的先进水平，为实现产业升级与转型发挥着重要的作用。
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数控技术简称数控，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。
不同的场合，数控有三种不同的定义：广义上代表一种控制技术，狭义上代表一种控制系统的实体，还可以代表一种具体的控制装置—数控装置。
数控系统一般是由控制介质，输入装置，数控装置，伺服系统，执行部件和测量反馈装置组成。
数控装置是数控设备的核心。
开环控制系统通常使用功率步进电动机作为执行机构。
半闭环控制系统是在伺服电动机输出轴端或丝杆轴端装有角位移检测装置。
闭环控制系统是在移动部件上直接安装直线位置检测装置。
开环，半闭环，闭环控制三者的区别：开环和半闭环没有位置检测装置，而闭环控制则有位置检测装置。
在现代数控系统中，机床电器逻辑控制装置已经被可编程序控制器（PLC）取代。
在CNC系统中软件和硬件在逻辑上是等价的，它们的特点：硬件处理速度最快，造价相对较高，适应性差；软件设计灵活，适应性强，但处理速度慢。
CNC中软硬件的分配比例是由性能价格比决定的。
CNC的软件必须完成管理和控制两大任务。
CNC必须从一条已知起点和终点的曲线上自动进行“数据点密化”工作，这就是所谓插补。
大多数装置是把光源，指示光栅和光电元件组合在一起，称之为读数头。
位置传感器分接触式和非接触式。
伺服系统主要由四部分组成：控制器，功率驱动装置，检测反馈装置和伺服电动机。
步进电动机的类型：反应式（磁阻式），永磁式，永磁感应式（混合式）；伺服式（只能驱动较小负载，一般与液压扭矩放大器配用，才能驱动机床工作台等较大负载），功率式（可以直接驱动机床工作台等较大负载）；径向分相式（电动机各相按圆周依次排列），轴向分相式（电动机各相按轴向依次排列）；旋转，直线，平面，滚动运动式；单定子式，双定子式，三定子式，多定子式。
步进电动机驱动控制器由环形脉冲分配器和功率放大器两部分组成。
提高步进伺服系统精度的措施：传动间隙补偿，螺距误差补偿，细分线路。
数据采样插补实际上是一种时间分割法插补方法适用于闭环和半闭环控制系统CNC系统软件是为实现CNC系统各项功能所编制的专用软件，也称控制软件，存放在计算机EPROM内存中
CNC系统作为一个独立的过程数字控制器应用于工业自动化生产中，其多任务性表现在他的软件必须完成管理和控制两大任务。
系统管理包括输入，I/O处理，显示，诊断，系统控制包括译码，刀具补偿，速度处理，插补，位置控制
PLC是一种可编码控制器
CNC系统具有特点：灵活性，通用性，可靠性，数控功能多样化，使用维护方便
单微处理器和多微处理器
旋转变压器是一种旋转式的小型交流发电机，它由定子和转子组成。
是一种角位移测量装备，旋转变压器的应用：鉴相型应用，鉴幅型应用。
感应同步器是从旋转变压器发展而来的直线式感应器，相对于一个展开的多极旋转变压器。
感应同步器分旋转式合直线式两种，前者应用于角度测量，后者应用于长度测量。
感应同步器的测量方法分为鉴相测量方式和鉴幅测量方式两种
脉冲编码器是一种光学式位置检测元件，编码盘直接装在转轴上，以测出轴的旋转角度位置和速度变化，其输出信号为电脉冲。
这种检测方式的特点是：检测方式是非接触式的，无磨擦和磨损，驱动力小，响应速度快。
按编码的方式，可分为增量式和绝对值式两种。
放大特点是莫尔条纹系统的独具特点。
计量光栅有长光栅合圆光栅两种，是数控机床和数显系统常用的检测元件，具有精度高，响应速度较快等优点，光栅测量是一种非接触式测量
光栅位移检测装置由光源，两块光栅（长，短）合光电元件组成
特点：放大机构，平均效应，莫尔条纹的移动与栅距的移动成正比W=w/Ф（x i t a）步进电动机是一种将电脉信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件
步进电机类型，转矩产生原理（反应式（磁阻式），永磁式，永磁感应式（混合式））
各相绕组分布（径向分相式：电动机各相按照圆周一次排列，轴向分相式：电动机各相按照轴向以此排列）
步距角越小，加工精度就越高。
提高步进伺服系统精度的措施：1传动间隙补偿2螺距误差补偿3细分线路。