05661自考机床数控原理
数控机床的概念及原理
数控机床的概念及原理
数控机床的概念
数控即数字掌握(Numerical Control，简称NC)。
数控技术即NC技术，是指用数字化信息发出指令并实现自动掌握的技术。
计算机数控(Computerized Numerical Control，简称CNC)是指用计算机实现部分或全部的数控功能。
采纳数控技术的自动掌握系统为数控系统，采纳计算机数控技术的自动掌握系统为计算机数控系统，其被控对象可以是生产过程或设备。
假如被控对象是机床，则称为数控机床。
工作原理
数控机床是一种高度自动化的机床，它在加工工艺与加工表面形成方法上与一般机床基本相同，最根本的不同在于实现自动化掌握的原理与方法上：数控机床是用数字化的信息来实现自动掌握的。
在数控机床上加工零件时，首先要将被加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化。
先依据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程、工艺参数、刀具参数，再按数控机床规定采纳的代码和程序格式，将与加工零件有关的信息如工件的尺寸、刀具运动中心轨迹、位移量、切削参数(主轴转速、切削进给量、背吃刀量)以及帮助操作(换刀、主轴的正转与反转、切削液的开与关)等编制成数控加工程序，然后将程序输入到数控装置中，经数控装置分析处理后，发出指令掌握机床进行自动加工。
1。
数控机床的基本构造和工作原理
数控机床的基本构造和工作原理随着工业化程度的提高，人们对于加工精度的要求也越来越高。
传统的手工加工早已无法满足要求，而数控机床的出现则极大地提高了加工精度和效率。
那么数控机床又是如何实现高精度加工的呢？一、数控机床的基本构造数控机床分为两个部分：数控系统和机床本体。
数控系统是数控机床的智能核心，也是实现数控加工的关键。
机床本体则是数控机床的身体，它由进给系统、主轴系统、刀具变换系统等构成。
1. 数控系统数控系统涉及到计算机技术、电气技术、机械工程技术等多个领域，是数控机床的智能核心。
数控系统的主要功能是实现复杂的运动控制和刀具轨迹控制，从而实现高精度的加工。
数控系统通常由电子计算机、数控器、输入、输出设备等组成。
数控机床的进给系统、主轴系统和刀具变换系统均由数控系统控制。
根据所需加工的工艺要求，设定工件坐标系和工件加工程序，数控系统将加工程序转换为机床执行的运动坐标系，同时控制曲柄、伺服电机、精密滚珠丝杠等元件的动作，从而实现复杂的加工。
2. 机床本体机床本体是数控机床的身体，它由进给系统、主轴系统、刀具变换系统等构成。
进给系统：进给系统主要由进给电机、滚珠丝杠、传动装置等组成。
它的主要功能是实现工件在各个方向上的移动，包括高速进给、低速进给和停放功能。
进给系统采用高精度的滚珠丝杠传动，这样能够在保证加工效率的同时保证加工精度。
主轴系统：主轴系统主要由主轴电机、主轴头、主轴箱等组成。
主轴电机可以通过数控系统控制其转速及转向，从而驱动切削刀具完成各种类型的加工操作。
主轴头则为不同类型的切削刀具提供固定的装夹和换刀机构。
主轴箱则位于床身内，保证主轴旋转的平稳和均匀。
刀具变换系统：刀具变换系统主要用于切换不同类型的切削刀具，它可以实现快速换刀，提高了生产效率。
刀具变换系统中通常包括刀库、刀架、刀杆等部分。
二、数控机床的工作原理数控机床的工作原理可以简单地理解为：根据预先编好的加工程序，控制进给系统和主轴系统，使工件沿着预设的轨迹完成加工。
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。
2023年江苏省高等教育自学考试考试日程表2
下午14: 30-17: 00
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05661机床数控原理
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下午14: 30-17: 00
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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。
数控机床万能工作原理
数控机床万能工作原理
数控机床万能工作原理包括以下几个方面：
1. 控制系统：数控机床的控制系统是实现自动化加工的核心部分。
它由数控装置、编程器和执行机构组成。
通过电脑编程控制数控装置，数控装置再指令执行机构进行加工动作控制，从而实现工件的自动化加工。
2. 机械结构：数控机床的机械结构是支撑和定位工件的主要部分。
它包括床身、主轴、工作台、进给机构等。
这些部件能够根据数控装置的指令进行精准的位置控制和运动控制，完成工件的加工操作。
3. 传感器：数控机床上安装了各种传感器，用于实时监测加工过程中的各种参数，如加工速度、负荷、温度等。
传感器将监测到的数据传输给数控装置，数控装置再根据这些数据进行调整和控制，保证加工的精度和质量。
4. 指令程序：数控机床的操作需要通过编写指令程序来进行。
操作人员通过编程器将加工工艺和路径等信息输入进去，生成相应的加工指令程序。
这些指令程序包含了控制机床运动轨迹、切削速度、进给速度等参数，数控装置根据指令程序来控制各个运动轴的运动，从而实现工件的精确加工。
通过以上的工作原理，数控机床能够高效地实现工件的自动化加工，提高生产效率和产品质量。
同时，由于加工过程完全由
数控装置控制，减少了人为因素对加工质量的影响，提高了加工的稳定性和可靠性。
机床数控与接口技术-自学考试
机床数控与接口技术-自学考试1. 引言机床数控与接口技术是现代制造业中非常重要的一个领域。
随着科技的发展，传统的手工操作逐渐被机床数控与接口技术所取代，使得生产效率和产品质量得到了显著提高。
本文将从机床数控的基本原理、常见的数控系统和接口技术等方面进行介绍。
2. 机床数控的基本原理机床数控是指通过计算机控制，实现机床工作过程的自动化和精密化。
其基本原理是将人的操作过程转化为计算机语言，通过数控系统控制各个执行机构的移动和操作，完成加工过程。
常见的机床数控系统有数值控制（NC）系统和计算机数控（CNC）系统。
数值控制系统主要通过数控编程方式，将加工路径和加工参数输入到控制器中，通过计算机程序控制机床的运动。
计算机数控系统除了具备数值控制系统的功能外，还可以通过计算机图形界面进行编程，操作更加简便。
3. 常见的数控系统3.1 数值控制系统数值控制系统是最早出现的数控系统，其主要特点是编程方式简单，主要通过G代码和M代码来描述加工路径和操作命令。
G代码用于定义加工的几何轨迹，M代码用于定义机床的运动和辅助功能。
数值控制系统的优点是适用于简单的加工任务，成本较低。
但其缺点是编程复杂、操作繁琐，无法实现复杂的工艺过程。
3.2 计算机数控系统计算机数控系统是目前主流的数控系统，其主要特点是编程简便、功能强大。
使用者可以通过计算机图形界面进行编程，不需要直接输入代码，操作更加直观。
计算机数控系统的优点是功能丰富、操作简便，可以实现复杂的工艺过程。
但其缺点是系统复杂，对操作人员的要求更高。
4. 接口技术在机床数控系统中，接口技术起着至关重要的作用。
接口技术可以将计算机与机床控制系统进行连接，实现二者之间的数据交换和通信。
常见的接口技术包括并行接口、串行接口和以太网接口等。
并行接口是一种常用的接口技术，其主要特点是传输速度快，适合传输大量数据。
常见的并行接口有Centronics接口和IEEE-488接口等。
串行接口是另一种常用的接口技术，其主要特点是传输速度相对较慢，但适合传输较少量的数据。
数控机床的加工原理
数控机床的加工原理是利用数控装置内的计算机对通过输入装置以数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，再通过伺服系统及可编程序控制器向机床主轴及进给等执行机构发出指令，机床主体则按照这些指令，从而完成工件的加工。
具体步骤如下：1.加工程序的编写与输入：数控机床的加工程序是由专门的软件编写的，一般采用G代码和M代码。
G代码是机床控制程序，用于控制机床的轴向运动和切削速度，而M代码则是机床辅助程序，用于控制机床的辅助功能，如冷却液开关、刀具换刀等。
编写好的加工程序需要通过计算机输入到数控机床的控制系统中。
2.机床控制系统的处理：数控机床的控制系统是由计算机、控制器、伺服电机、编码器等组成的。
控制系统接收到加工程序后，将其转化为机床控制信号，控制伺服电机的转动和位置变化，从而实现机床的各种运动和加工操作。
控制系统还可以根据加工程序中的指令，自动调整机床的切削速度、进给速度和切削深度等参数，以保证加工质量和效率。
3.机床的运动控制：数控机床的运动控制是通过控制伺服电机的转动和位置变化来实现的。
伺服电机可以精确控制机床的轴向运动和切削速度，从而实现工件的精确加工。
在加工过程中，机床的各个轴向需要按照预定的轨迹进行运动，控制系统会根据加工程序中的指令，计算出机床各轴向的运动轨迹和速度，并将其转化为伺服电机的控制信号，从而实现机床的精确运动。
4.刀具的控制和换刀：数控机床的刀具控制是通过控制刀具的伸缩、旋转等运动来实现的。
刀具的控制需要根据加工程序中的指令进行，控制系统会根据指令自动选择合适的刀具，并将其控制到预定的位置和角度，实现对工件的切削。
在加工过程中，如果需要换刀，控制系统会自动停机，并控制机床完成刀具的换装和调整，然后继续加工操作。
以上就是数控机床的加工原理和详细步骤。
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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#。