数控机床插补原理分析

数控原理与系统知识点

CH1 1.数控是数字控制系统的简称：广义上讲，是指利用数字化信息实行控制，也就是利用数字控制技术实现的自动控制系统，其被控对象可以是各种生产过程。狭义上理解，是利用数字化信息对机床轨迹和状态实行控制。 2.计算机数字控制系统都是由输入、决策、输出组成。 https://www.360docs.net/doc/6c1271041.html,C:计算机数控系统。PLC:可编程逻辑控制器。DNC:分布式数字控制系统。CIMS:计算机集成制造系统。FMC:柔性制造单元。FMS:柔性制造系统。CAD:计算机辅助设计。CAM:计算机辅助制造。CAPP:计算机辅助工艺过程设计。CAQ:计算机辅助质量管理。MAP:制造自动化协议。LAN:工业局域网络。ISO:国际标准化组织。WOP:面向车间的编程系统。MRP:物料需求计划。ERP:企业资源规划。TCP/IP:传输控制协议/网际协议。 4.数控装置是数控系统的核心，主要功能：正确识别和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。 5.数控机床右手坐标系，确定坐标系时一律看做工件相对静止而刀具产生运动，还规定增大刀具与工件之间距离的方向为正方向。 6.数控系统分类：(1)按数控机床运动轨迹分①点位数控系统②直线数控系统③轮廓数控系统(2)按数控机床伺服系统分①开环数控系统②全闭环数控系统③半闭环数控系统 7.数控系统的主要任务是进行刀具和工件之间相对运动的控制，通电后对机床各组成部分工作状态进行检查和诊断，并设置初始状态。 8.数控系统软件实现对输入的数控加工程序进行译码，刀补处理及插补运算等。硬件和各功能程序的接口是由数控系统的管理软件实现的。 9.现代机械制造系统中，生产率和柔性是系统自动化程度的两个主要因素 CH2 1.输入方式包括光电式纸带阅读机输入，键盘方式输入，存储器方式输入和通信方式输入。 2.键盘分为全编码键盘(指由硬件逻辑直接提供被按键相应的ASCII码或其他编码的键盘)和非编码键盘(只提供行列矩阵位置)。 3.通信是指计算机与计算机或计算机与外部设备间的信息交换。 4.ISO与EIA代码大致分为数字码，字母码和功能码三大类。 5.译码的过程主要包括代码识别和功能码翻译两大部分。 6.功能码翻译过程：①建立一个与数控加工程序缓冲器相对应的译码结果缓冲器②考虑缓冲器规模③约定存储格式。 7.由于准备功能代码G(6组)和辅助功能代码M(4组)具有互斥性，因此可按功能分组。 8.数控加工程序诊断是指CNC装置在程序输入或译码过程中对不规范的指令格式进行检查，监控及处理的服务操作，其目的是防止错误代码的读入。 9.语法错误：是指程序段格式或程序字格式不规范的错误。逻辑错误：是指整个数控加工程序或一个程序段中功能代码之间相互排斥，互相矛盾的错误。 10.刀具补偿：刀具实际参与切削的部分是刀尖或刀刃边缘。它们与刀具中心或刀架参考点之间存在偏差，因此需要通过数控系统计算偏差量并将控制对象由刀具中心或刀架参考点变换到刀尖或刀刃边缘上，以满足加工需求。 11.刀具中心轨迹始终在编程轨迹的左边时称为左刀补G41，在右边为右刀补G42。 12.刀具半径补偿执行过程①刀具半径补偿建立②刀具半径补偿进行③刀具半径补偿撤销CH3 1.脉冲增量(行程标量)插补算法是通过向各个运动轴分配脉冲，控制机床坐标轴相互协调运动，从而加工出一定轮廓形状的算法。 2.数据采样(时间标量)插补算法是根据数控加工程序编写的进给速度，先将零件轮廓曲线插补周期分割为一系列首尾相连的微小直线段，然后输出这些微小直线段对应的位置数据增量，用以控制伺服系统实现坐标轴的进给。与脉冲增量插补算法相比数据采样插补算法结果不再是单个脉冲，而是位置增量的数字量。 3.逐点比较法四个工作节拍①偏差判别②坐标进给③偏差计算④终点判别。 4.终点判别方法①总步长法②投影法③终点坐标法。

数控机床的组成及基本工作原理

1．2 数控机床的组成及基本工作原理一、数控机床组成数控机床由：程序、输人/输出装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统、机床本体组成。 1、程序的存储介质，又称程序载体 1)穿孔纸带（过时、淘汰）； 2)盒式磁带（过时、淘汰）； 3)软盘、磁盘、U盘； 4)通信。 2、输人/输出装置 1)对于穿孔纸带，配用光电阅读机；（过时、淘汰）； 2)对于盒式磁带，配用录放机；（过时、淘汰）； 3)对于软磁盘，配用软盘驱动器和驱动卡； 4)现代数控机床，还可以通过手动方式(MDI方式)； 5)DNC网络通讯、RS232串口通讯。 3、CNC单元 CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。 CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。其它的还有主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号，冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。准备功能：G00,G01,G02,G03, 辅助功能：M03，M04 刀具、进给速度、主轴：T，F，S 4、伺服系统由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。如三轴联动的机床就有三套驱动系统。脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。常用的脉冲当量为0.001mm/脉冲。 5、位置反馈系统（检测反馈系统）伺服电动机的转角位移的反馈、数控机床执行机构(工作台)的位移反馈。包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。（作业：让同学们网上查找反馈元件，下节课用5分钟自述所查内容）反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。反馈系统包括半闭环、闭环两种系统。 6、机床的机械部件 1)主运动部件

《数控原理与数控机床》填空多选

1. 数字控制是用数字化的信息对机床的运动及加工过程进行控制的一种方法。 2. 数控机床按伺服系统的控制原理可分为开环控制、半闭环控制和闭环控制数控机床，其中，精度最高的是闭环控制数控机床。 3. 按机械加工的运动轨迹分类，数控机床可分为点位控制、直线控制和轮廓控制数控机床。 4. NC 机床的含义是数控机床，CNC 机床的含义是计算机数字控制机床。 5. 数控机床大体由输入输出设备、数控装置、测量反馈装置、伺服系统和机床本体组成，其中，数控机床的核心是数控装置。 6. 简单地说，是否采用数控机床进行加工，主要取决于零件的复杂程度；而是否采用专用机床进行加工，主要取决于零件的生产批量。 7. 数控机床按功能水平可分为高级型、普及型和经济型数控机床。 8. 对刀点就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。为了提高零件的加工精度，应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。 9. 数控机床坐标系三坐标轴X、Y、Z 及其正方向用右手定则判定，X、Y、Z 各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C 分别用右手螺旋法则判断。 10. 数控机床中的标准坐标系采用笛卡儿直角坐标系，并规定增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。 11. 机床的最小设定单位，即数控系统能实现的最小位移量称为脉冲当量，它是数控机床的一个重要技术指标，一般为0.001~0.01mm。 12. 与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为Z轴，并规定刀具远离工件的运动方向为正方向。 13. 对于机床X 坐标轴，规定其方向为水平方向，且垂直于Z 轴并平行于工件的装夹面。 14. 在轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具长度和半径补偿功能。 15. 在铣削平面轮廓零件时，为减少刀具切入切出的刀痕，应采用外延法，即刀具应沿着零件轮廓延长线的切向方向切入切出。 16. 机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台返回到机床参考点。 17. 数控编程时的数值计算，主要是计算零件的基点和节点的坐标。 18. 数控编程时可将重复出现的程序编成子程序，使用时可以由主程序多次重复调用。 19. 数控机床程序编制可分为手工编程和自动编程两种，自动编程又分为语言式自动编程和图形交互式自动编程。 20. 一个零件加工程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成，其又是由若干个指令字组成。 21. 一个完整的数控程序，通常由程序名、程序内容和程序结束三部分组成。目前普遍采用的数控程序的程序段格式是字地址程序段格式。 22. 改变刀具半径补偿值的大小可以实现同一轮廓的粗、精加工，改变刀具半径补偿值的正负可以实现同一轮廓的凸模和凹模的加工。 23. 刀具半径补偿的作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。 24. G 代码中，模态代码表示在程序中一经被应用，直到出现同组的任一G 代码时才失效；非模态代码表示只在本程序段中有效。 25. 用直线段逼近非圆曲线，目前常用的节点计算方法有等间距法、等步长法和等误差法，其中程序段数目最少的方法是等误差法。 26. 数控编程中数值计算的内容主要包括的：基点和节点计算、刀位点轨迹计算和辅助计算。 27. 数控车削加工时，为提高工件的径向尺寸精度，X 方向的脉冲当量取Z 向的1/2 。 28. 孔加工固定循环指令一般包括 6 个动作过程， 3 个相关平面，如孔底平面等。 29. 在孔加工的返回动作中，用G98 指定刀具返回初始平面；用G99 指定刀具返回R 平面。 30. 数控装置具有计算机的一般特征，也是由硬件和软件组成，软件由管理软件和控制软件组成，后者包括译码程序、速度控制程序等，其核心是插补。 31. CNC 装置按照微处理器的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构两种结构。 32. 在单微处理机结构的CNC 装置中，只有一个CPU，只能采用集中控制、分时处理数控的每一项任务。 33. 由于CNC 装置具有多任务性，因此必须采用并行处理技术，常用的并行处理方法有资源共享、资源重复和时间

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。四、驱动装置和位置检测装置

数控机床与数控原理试题库

数控机床与数控原理试题库一、填空 1、数控机床坐标系三坐标轴X、Y、Z及其正方向用（）判定，X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用（）判断。 2、与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为（）轴，远离工件的刀具运动方向为（）。 3、X坐标轴一般是（），与工件安装面（），且垂直Z坐标轴。 4、在数控铣床上加工整圆时，为避免工件表面产生刀痕，刀具从起始点沿圆弧表面的进入，进行圆弧铣削加工；整圆加工完毕退刀时，顺着圆弧表面的（）退出。 5、走刀路线是指加工过程中，（）相对于工件的运动轨迹和方向。 6、机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台退离到（）。 7、数控机床按控制系统功能特点分类分为：（）、（）和（）。 8、DNC是指（）。 9、数控机床大体由加工程序、（）、（）、（）、（）、辅助控制装置、机床组成。 10、为减少运动件的摩擦和消除传动间隙，数控机床广泛采用（）导轨和（）导轨，在进给系统中，目前数控机床几乎无例外的都采用（）代替滑动丝杆。 11、从零件图开始，到获得数控机床所需控制（）的全过程称为程序编制，程序编制的方法有（）和（）。 12、数控机床按控制运动轨迹可分为（）、点位直线控制和（）等几种。按控制方式又可分为（）、（）和半闭环控制等。 13、对刀点既是程序的（），也是程序的（）。为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量选在零件的（）基准或工艺基准上。 14、数控加工工艺的特点是（）。 15、主轴伺服系统的作用是实现零件加工中的（）。 16、数控机床的进给伺服系统分为（），（），（）三类。 17、常用的滚动导轨有（）和（）。 18、刀库式自动换刀装置中，刀具的换刀方式有：（）和（）。 19、数控车床刀具换刀点的位置应避免与（）、（）和机床发生干涉。 20、刀位点是刀具上的一点，车刀刀尖带圆弧时刀位点是（），球头铣刀刀位点为（）。 21、在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为（）路线。 22、在轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具（）和（）补偿功能。 23、编程时的数值计算，主要是计算零件的（）和（）的坐标，或刀具中心轨迹的（）和（）的坐标。直线段和圆弧段的交点和切点是（），逼近直线段或圆弧小段轮廓曲线的交点和切点是（）。 24、数控车床的混合编程是指（）。 25、X坐标轴一般是（），与工件安装面（），且垂直Z坐标轴。 26、机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台退回到（）。

第三章数控系统插补原理

第三章数控系统插补原理 3.1 概述 3.2 基准脉冲插补 3.2.1 逐点比较插补法 3.2.2 数字积分插补法 3.3 数据采样插补 3.3.1 直线函数法 3.3.2 扩展DDA 法 3.4 刀具补偿原理 3.5 CNC 装置的加减速控制零件的轮廓形状是由各种线型组成的，这些线形包括：直线、圆弧以及螺旋线、抛物线、自由曲线等。因此如何控制刀具与工件的相对运动，使加工出来的零件满足几何尺寸精度和粗糙度的要求，是机床数控系统的核心问题。数控加工中是利用小段直线或圆弧来逼近或拟合零件的轮廓曲线。 3.1 概述插补运算是根据数控语言G 代码提供的轨迹类型（直线、顺圆或逆圆）及所在的象限等选择合适的插补运算公式，通过相应的插补计算程序，在所提供的已知起点和终点的轨迹上进行“数据点的密化”。过去，插补是由硬件实现的；现在的CNC 系统，插补工作一般是由软件实现的。 3.1.1 插补的基本概念 3.1.2 插补原理所谓插补就是指数据点的密化过程：对输入数控系统的有限坐标点（例如起点、终点），计算机根据曲线的特征，运用一定的计算方法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，以满足加工精度的要求。目前应用的插补算法分为：逐点比较插补法、数字积分插补法和数据采样插补法。前两种方法也称作脉冲增量插补法。 y x 图3.3.2 插补轨迹 A(8,6) O

用折线来加工直线的例子。图3.3.8 逆圆插补轨迹

A(6,0) B(0,6) 插补轨迹理想轨迹 y x O 用折线来加工圆弧的例子。 3.1.3 脉冲增量插补脉冲增量插补，适用于以步进电机为驱动装置的开环数控系统。其特点是：每次插补计算结束后产生一个行程增量，并以脉冲的方式输出到坐标轴上的步进电机。单个脉冲使坐标轴产生的移动量叫脉冲当量，一般用δ来表示。其中逐点比较插补法和数字积分插补法得到了广泛的应用。下面分别讲述。

数控技术期末复习习题与答案

《数控技术》复习资料一、填空题 1 .软件插补和硬件插补的原理相同，其作用都是根据给定的信息进行计算，在计算的过程中不断向各坐标轴发出相互协调的，使数控机床按指定的运动。 2. 所谓插补，就是数据密化的过程。在实际加工过程中，常采用或来逼近零件的轮廓曲线。 3 数据采样插补的特点是插补运算分两步进行。第一步进行，第二步进行。 4. DDA直线插补的物理意义是使动点沿矢量的方向前进，这种方法同样适用于DDA 插补。 5. 交流主轴伺服电机，采用变频调速的方法时，基频以下调速称为调速；基频以上调速称为调速。 6. 他激式直流主轴伺服电机调速时，额定转速以下调速称为恒转矩调速，通过调整实现；额定转速以上调速称为恒功率调速，通过调整实现。 7.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：单CPU 和多CPU 结构两大类。 8.刀具补偿包括刀具补偿和刀具补偿。 9. 刀具补偿的作用是把轨迹转换成轨迹。 10. 数控系统中完成插补运算的装置或程序称为插补器。根据插补器的结构可以分为、、三种类型。 11. 采用步进电机的开环伺服系统，对于数控装置发来的一个经驱动线路放大后驱动步进电机转过一个，经过机械传动系统带动工作台移动一个脉冲当量的位移。 12. 逐点比较法是以折线逼近直线或圆弧曲线，它与给定的之间的最大误差不超过一个。 13.编程人员以图样上的某一点为原点建立的坐标系，称为编程坐标系，编程坐标系的称为编程零点。 14.准备功能指令分为模态代码和非模态代码。模态代码表示该代码一经在一个中应用，直到出现同组的另一个时才失效。 15.伺服系统被看作一个独立部分，与和并列为数控机床的三大组成部分。 16. 数控机床的伺服驱动系统通常包括两种：和。 17. 机床数控系统中常使用的位置检测装置，按运动方式可分为型和型两类。 18. 直线式感应同步器由作相对平行移动的和组成。 1.略 2.略 3.粗插补、精插补 4.速度、圆弧 5.恒转矩、恒功率 6.电枢电压、励磁电流 7.略 8.长度、半径 9.零件轮廓、刀具中心 10.硬件插补、软件插补、软硬件结合11.进给脉冲、步距角12.略13.工件、原点14.程序段、G代码15.数控系统、机床本体16进给伺服系统、主轴伺服系统 17.直线、回转18定尺、滑尺（动尺）二、选择题 1.A 2.A 3.C 4.C 5.C 6.B 7.A 8.D 9.C 10.A 1. 一般而言，数据采样的插补周期T必须插补运算时间。 A：大于；B：小于；C：等于 2. 插补周期与位置反馈采样周期。 A：相同；B：不相同；C：可以相同，也可以不相同 3.数据采样插补又称为数字增量插补，适用于数控机床驱动的闭环进给伺服系统。 A：步进电机；B：直流伺服电机；C：交流或直流伺服电机

数控机床的插补原理

教案用纸页学科数控加工工艺学第一章第 6 节课题数控机床的插补原理授课时数2H 累计时间8H 授课日期2010-09-10 授课班级数加维7090102 数控技术50901 教学目的与要求1．了解数控机床的插补原理2．掌握直线插补的计算教学重点与难点重点：数控机床的插补原理难点：计算直线插补授课方法讲授法教具执行后摘记

复习数控机床的坐标系及方向的确定新课讲解： 1-6数控机床的插补原理一、插补基本概念 1、插补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已知点之间进行数据密化处理的过程。常用脉冲当量的数值有0.01mm/脉冲、0.001mm/脉冲。目前有些数控机床的加工精度已达0.1um 、0.01um 。 2、分类插补功能的好坏直接影响系统控制精度和速度，是数控系统的主要技术性能指标，所以插补软件是数控系统的核心软件。二、逐点比较法逐点比较法是被控制的对象在按要求的轨迹原点时，每走一步都要与现实的轨迹比较，由比较结果决定下一步移动的方向插补过程中每处理一步都要完成以下四个工作节拍：偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判别。（1）插补步骤流程图（2）第一象限直线插补 1、直线插补（第一象限） 1）、偏差判别 e m e m m Y X X Y F -=，若0=m F ，则动点恰好在直线上；若0>m F ，则动点在直线上方；若0

数控原理与数控机床教学大纲

《数控原理与数控机床》教学大纲课程编码：04040213 课内学时：56 适用专业：机电一体化技术数控技术开课学期：第四学期课程名称：数控原理与数控机床课程类型：专业基础课开课单位：汽车工程学院大纲撰写人：一、课程的性质与任务（一）本课程的性质课程性质：《数控原理与数控机床》是面向数控技术专业高等职业技术教育学生的一门实践性很强的专业基础课。本课程是以自动化必备设备—数控机床为研究对象讲授数控系统的基本概念、数控机床的程序的编制、机床数控装置的插补原理、计算机数字控制装置、位置检测装置、数控机床的伺服系统等方面知识，培养学生使用和维护数控机床的基本技能。本教学大纲根据本专业及课程的特点，着重能力的培养及具体应用为原则，力求创新。共分九个学习领域，二十六个教学项目，共需56学时。（二）本课程的任务课程任务：本课程培养学生掌握数字控制的理论体系。掌握数控加工的程序设计及插补原理，掌握熟悉数控机床的典型机械传动结构及调整方法，熟悉数控机床的控制系统，了解数控机床的伺服系统。二、课程的基本要求及重点、难点

(一)课程的基本要求 1、掌握数控技术和数控机床的基本理论及概念，了解数控机床的工作原理及其发展趋势。 2、熟练掌握数控编程的内容和步骤，掌握G指令编程方法。 3、了解光电编码器和光栅的结构特点、工作原理及应用。 4、熟悉计算机数字控制系统的组成与功能，了解和掌握刀具补偿原理以及逐点比较法和数字积分法等插补方法， 5、了解数控机床伺服系统的组成和分类；掌握开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统工作原理和特点；了解和掌握常用伺服电机及其特点。 6）了解和掌握数控机床的结构特点、数控机床主运动系统和进给传动系统。 7、了解和掌握数控刀具的特点及其选择。 8、了解和掌握典型数控机床的组成及其特点。（二）课程的重点 1、掌握数控机床的组成及分类方法 2、程序编制的内容和步骤 3、自动换刀系统，主轴部件及准停装置 4、掌握CNC装置的结构；掌握CNC装置的功能；了解CNC装置的特点 5、掌握旋转变压器的工作原理及应用；了解感应同步器的工作原理； 6、步进电机的正、反转，升降速

数控机床的基本组成与工作原理

数控车床的基本组成和工作原理一、任务描述了解CAK40100VL的基本组成和工作原理二、任务准备（一）、安全文明生产（播放插件）（二）、机床结构和工作原理 1、机床结构数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CNC单元）、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、机床本体及测量反馈装置组成。如下图是数控机床的组成框图。数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。 ⑵、CNC单元 CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。CNC

单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。 ⑶输入/输出设备输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作，现通用DNC网络通讯串行通信的方式输入。输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。 ⑷伺服单元伺服单元由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。 ⑸驱动装置驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，CNC装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，所以，伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。 ⑹可编程控制器可编程控制器 (PC，Programmable Controller) 是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制，故把称它为可编程逻辑控制器( PLC， Programmable Logic Controller)。当PLC用于控制机床顺序动作时，也可称之为编程机床控制器( PMC，Programmable Machine Controller )。PLC己成为数控机床不可缺少的控制装置。CNC 和PLC协调配合，共同完成对数控机床的控制。 ⑺测量反馈装置测量装置也称反馈元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给CNC装置，供CNC 装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。 2、工作原理使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式

数控原理与编程期末考试试卷(doc 24页)

数控原理与编程期末试卷10及标准答案一、填空题（0.5分×40 = 20分） 1．操作面板一般有数控操作面板、机床操作面板。2．数控机床的刀具必须具有寿命长、精度高、更换快。 3．数字控制系统简称NC系统，计算机控制系统简称CNC系统。 4．数控机床按加工路线分类，有点位控制系统, 点位直线控制系统和连续（轮廓）控制系统。 5．请写出下列常用缩写的英文全称：CNC Computer Numerical Control 6．通过计算机和数控机床上的标准串行接口，可以将数控加工程序直接送入数控系统进行加工。 7．RS232主要作用是用于程序的自动输入。 8．车床的刀具号T0101，前面两位数字表示____一号刀具____，后面两位数字表示____一号刀补____。 9．G49用来取消刀具____长度____补偿。 10．G40用来取消刀具半径补偿。

置，以免和工件发生碰撞。 18、要进行数控机床的其他操作，首先必须确定（或寻找）机床坐标系，使数控系统得知机床原点在机床坐标系中的坐标位置。而确定（或寻找）机床坐标系的方法就是回机床参考点。 22、加工坐标系原点是零件所有尺寸的基准点，所以在每个程序的开头都要设定工件坐标系。 23、G代码中的非模态指令，只在所在程序段中有效。 24、进给速度是刀具向工件进给的相对速度，有两种单位即 mm/min和mm/r，可以分别用G98和G99指令来指定。 25、接通恒线速控制用G96指令，取消恒线速控制用G97指令。 26、通过旋转机床面板上的转速倍率开关，可在不停机主轴旋转中调节主轴转速。 27．FANUC系统内M98常被用来表示调用子程序。 28、G92指令是通过程序来设定工件坐标系的，且只是设定加工坐标系，与当前的刀具位置有关，而不产生任何动作。 29、G50指令是通过程序来设定工件坐标系的，用G50指令对刀结束后，在加工前，刀具必须停在程序指定的坐标值的位置。 30、当数控系统具有刀具半径补偿功能时，CNC系统是根据零件程序和刀具半径（刀心离开工件轮廓的距离），自动计算刀心轨迹，完成对零件的加工的。 31、数控机床是严格按照从外部输入的程序来自动地对被加工工件进行加工的。

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。这些控制信号中最基本的信号是各坐标轴(即作进给运动的各执行部件)的进给速度、进给方向和位移量指令(送到伺服驱动系统驱动执行部件作进给运动)，还有主轴的变速、换向和启停信号，选择和交换刀具的刀具指令信号，控制切削液、润滑油启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度工作和转位的辅助指令信号等。数控装置主要包括微处理器(CPU)、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其他组成部分联系的接口等。 (3)可编程逻辑控制器(PLC) 数控机床通过CNC和PLC共同完成控制功能，其中CNC主要完成与数字运算和管理等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、刀具运动的位置伺服控制等；而PLC主要完成与逻辑运算有关的一些动作，它接收CNC的控制代码M(辅助功能)、S(主轴转速)、T(选刀、换刀)等开关量动作信息，对开关量动作信息进行译码，转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、切削液的开关等一些辅助动作。它还接收机床操作面板的指令，一方面直接控制机床的动作(如手动操作机床)，另一方面将一部分指令送往数控装置用于加工过程的控制。在FANUC系统中专门用于控制机床的PLC，记作PMC，称为可编程机床控制器。 (4)伺服单元伺服单元接收来自数控装置的速度和位移指令。这些指令经伺服单元变换和放大后，通过驱动装置转变成机床进给运动的速度、方向和位移。因此，伺服单元是数控装置与机床本体的联系环节，它把来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。伺服单元分为主轴单元和进给单元等，伺服单元就其系统而言又有开环系统、半闭环系统和闭环系统之分。 (5)驱动装置驱动装置把经过伺服单元放大的指令信号变为机械运动，通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。目前常用的驱动装置有直流伺服电动机和交流伺服电动机，且交流伺服电动机正逐渐取代直流伺服电动机。伺服单元和驱动装置合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，计算机数控装置的指令要靠伺服驱动系统付渚实施，伺服驱动装置包括主轴驱动单元(主要控制主轴的速度)，进给驱动单元(主要是进给系统的速度控制和位置控制)。伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。从某种意义上说，数控机床的功能主要取决于数控装置，而数控机床的性能主要取决于伺服驱动系统。 (6)机床本体机床本体即数控机床的机械部件，包括主运动部件、进给运动执行部件

数控系统插补原理概述

教案章节课题 §3.2数控系统插补原理概述课型新课课时 2 教具学具电教设施光栅原理挂图教学目标知识教学点 1、脉冲的概念。 2、插补方法的分类能力培养点 1、增强对理性知识的学习。 2、培养学生严谨的工作和学习作风。德育渗透点热爱本职工作，爱护精密设备与元器件。教学重点难点重点脉冲与脉冲当量的含义及其计算难点脉冲当量的含义及其计算学法引导1、讨论法（积极参与，总结规律） 2、引导法（举一反三） 3、比较法（区别异同，增加记忆） 4、演示法 5、归纳法教学内容更新、补充、删节参考资料《数控原理》、《数控技术》、《先进制造技术》等课后体会

教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间导入新课下面我们来复习上节课所学的内容： 1、磁栅的概念是什么？ 2、磁栅有哪些类型？ 3、简要描述磁栅测量电路？讲授新课一、概述 ?主要采用讲解法和讨论法，让学生积极参与讨论。数控系统的主要任务之一，是控制执行机构按预定的轨迹运动。一、相关的概念 1、脉冲 2、脉冲当量：每发出一个脉冲，工作台相对刀具移动的一个基本长度。例题：数控车床Z轴步进电动机步距角为0.36度，电动机通过齿轮副或同步带与滚珠丝杠连接，传动比为5：6，如果Z轴脉冲当量为0.01mm，问滚珠丝杠的螺距应为多少？二、插补方法的分类插补的分类：用软件来完成用硬件来完成用软件和硬件相结合来完成注意：用户输入的加工程序代码，必须经过译码、刀具补偿、速度处理和辅助功能处理一系列的数据处理过程，才能得出插补所需的数据。 1、用软件完成的插补通过用提问的方式检测学生掌握情况，调动学生积极性，使其引导到课堂上来要求学生认真作好记录讨论公式推导，增强记忆学生讨论、分析、总结，对学生分析情况作出评价 10 分 5分 20 分 15 分

第五章运动控制插补原理及实现

运动控制插补原理及实现数控系统加工的零件轮廓或运动轨迹一般由直线、圆弧组成，对于一些非圆曲线轮廓则用直线或圆弧去逼近。插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，通过计算，将工件的轮廓或运动轨迹描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。数控系统常用的插补计算方法有：逐点比较法、数字积分法、时间分割法、样条插补法等。逐点比较法，即每一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，视该点在给定规矩的上方或下方，或在给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向，使之趋近给定轨迹。直线插补原理图3—1是逐点比较法直线插补程序框图。图中n是插补循环数，L是第n个插补循环中偏差函数的值，Xe，Y。是直线的终点坐标，m是完成直线插补加工刀具沿X，y轴应走的总步数。插补前，刀具位于直线的起点，即坐标原点，偏差为零，循环数也为零。在每一个插补循环的开始，插补器先进入“等待”状态。插补时钟发出一个脉冲后，插补器结束等待状态，向下运动。这时每发一个脉冲，触发插补器进行一个插补循环。所以可用插补时钟控制插补速度，同时也可以控制刀具的进给速度。插补器结束“等待”状态后，先进行偏差判别。若偏差值大于等于零，刀具的进给方向应为+x，进给后偏差值成为Fm-ye；若偏差值小于零，刀具的进给方向应为+y，进给后的插补值为Fm+xe。。进行了一个插补循环后，插补循环数n应增加l。最终进行终点判别，若n

数控机床插补算法的研究

数控机床插补算法的研究摘要在数控机床中，加工精度很大程度上取决于由插入器和升降速控制算法组成的插补算法。常规的插补算法中，刀具在插补时，沿X,Y,Z轴做升降速的进给运动过程中存在着路径偏差。这种偏差意味着加工精度也受加工速度的影响。在抛物面式加工中，加工精度是最理想的，而在指数加工方法中是最糟的。为了克服这一问题，我们提出了一种插补算法：利用升降速的微小增量构成理想曲线。与常规的抛物线升降速算法相比，这个新的插补算法能更好的保证加工精度。实验结果是通过理论分析以及实际的磨床加工中心操作共同得出的。 1 引言随着自动化新时代的到来，受数字计算机的刺激，人们开始接触计算机数控机床。尤其是数控技术和高性能微处理器技术，使数控机床控制系统的设计变得更为灵活。因此，它们能适应产品的各种发展变化要求，能在短期内生产出符合要求的新产品。另外，在模拟控制系统中不能解决的功能和性能的限制也在数控中得到解决。在数控加工中首先要给出加工的误差范围。为满足这一要求，在加工中二维或三维的特征点应该由插补算法算出。为了算出给定值，除了基本的直线插补，圆弧插补外，螺旋线插补、轴线插补、极坐标插补等可以在更复杂的二维或三维特征值下使用。插补算法一般由插入器和升降速算法组成。插补算法的最终结果是以良好的内插值替换的，然后译成指令对位置进行循环控制，控制机床轴心的运动，对未加工材料进行加工。在常规的插补算法中，每个单位时间内的移动距离是沿着X,Y,Z轴计算，通过升降速实现进给运动的。在这种情况下，路径误差由插补生成的理想曲线轮廓和实际沿X,Y,Z轴升降速的步进间距。最终这种路径误差会在实际的数控加工中体现出来。另外，路径误差呈现出的不同误差情况取决于不同的升降速方法。在抛物线升降速运动中路径误差最小，而在指数方式下误差最大。最近，人们做了很多尝试，希望能找到更好插补运算算法以减小误差。特别是文献3中提到的插补算法就是通过插入器控制进给速度达到可以消除路径误差的目的。考虑精加工速度的同时，也要考虑升降速和插入器的灵活时变性，微处理器的处理性能在计算机数控中成为一个重要的因素。这种实际需求需要用到数字信号处理和高性能微处理器执行。在第二节中，我们将探讨常规插补算法以及线性插补、指数插补、抛物面升降速技术各自在路径误差中的算法。此外，我们还将提出一种新的插补算法，该算法能克服常规插补算法中的一些缺点。该算法采用升降速，补偿沿理想插补曲线生成的参数，尤其是在现有的圆形、螺旋插补中。在第三节中，我们将介绍计算机数控系统中已被推出的插补算法的硬件和软件的控制结构。在第四节中，提供了一部分由加工中心产生的实验数据，这些数据与第二节中提到的理论相吻合。实验表明，在抛物线运动中的加工性能是最佳的，而在指数运动中是最糟的。本文提出的新插补算法比常规的插补算法能获得更好的加工精度。

数控机床的工作流程及每个过程详解

数控机床的工作过程数控机床的主要任务是利用数控系统进行刀具和工件之间相对运动的控制，完成零件的数控加工。图1-2显示了数控机床的主要工作过程。 1.工作前准备数控机床接通电源后，数控系统将对各组成部分的工作状况进行检测和诊断，并设置为初始状态。 2.零件加工程序编制与输入零件加工程序的编制可以是脱机编程，也可以是联机编程。前者利用计算机进行手工编程或自动编程，生成的数控程序记录在信息载体上通过系统输入装置输入数控系统，或通过通信方式直接传送到数控系统。后者是利用数控系统本身的编辑器由操作员直接通过操作面板编写、输入或修改数控加工程序。为了使加工程序适应实际的工件与刀具位置，加工前还应输入实际使用刀具的参数，及工件坐标系原点相对机床坐标系的坐标值。 3?数控加工程序的译码和预处理加工程序输入后，数控机床启动运行，数控系统对加工程序进行译码和预处理。数控加丄程序 r数is轴入" 内部：思序煽辑器』卜部：磁倉［讣革机通鱼图1-2数控机床的主要工作过程进行译码时，加工程序被分成几何数据、工艺数据和开关功能。几何数据是刀具相对工（数控创丁紀序译玛）可编楼控卅（PLC > ”何数舲丁” 数据主 X. }\ Z…. F, <7 r C 插补）同步位宣反馈处理卜---------

件的运动路径数据，如G指令和坐标字等，利用这些数据可加工出要求的工件几何形状。工艺数据是主轴转速（s指令）和进给速度（F指令）及部分G指令等功能。开关功能是对机床电器的开关命令（辅助M指令和刀具选择T指令），例如主轴起动或停止、刀具选择和交换、切削液的开启或停止等。编程时，一般不考虑刀具实际几何数据而直接以工件轮廓尺寸编程，数控系统根据工件几何数据和加工前输入的实际刀具参数，进行刀具长度补偿和刀具半径补偿计算。为了方便编程，数控系统中存在着多种坐标系，故数控系统还要进行相应的坐标变换计算。 4.插补计算数控系统完成加工控制信息预处理后，开始逐步运行数控加工程序。系统中的插补器根据程序中给出的几何数据和工艺数据进行插补计算，逐点计算并确定各曲线段起、终点之间一系列中间点的坐标及坐标轴运动的方向、大小和速度，分别向各坐标轴发出运动序列指令。 5.位置控制进给伺服单元将插补计算结果作为位置调节器的指令值，机床上位置检测元件测得的位移作为实际位置值。位置调节器将两者进行比较、调节，输出误差补偿后的位置和速度控制信号，控制各坐标轴精确运动。各坐标轴的合成运动产生了数控加工程序所要求的零件外形轮廓和尺寸。 6?程序管理数控系统在进行一个程序段的插补计算和位置控制的同时，又对下一程序段作译码和预处理，为逐段运行数控加工程序做准备。这样的过程一直持续到整个零件加工程序执行完毕。数控系统根据程序发出的开关指令由PLC进行处理。在系统程序的控制下，在各加工程序段捕补处理开始前或完成后，开关指令和由机床反馈的信号一起被处理并转换为机床开关设备的控制指令，实现程序段所规定的T功能、M功能和s功能。