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1、第一章 机床数控技术概论 1、识记： （1）数控机床的基本组成； （2）数控机床工作原理及分类方法； 2、了解：数控机床的产生、发展趋势。,数控技术复习,数控机床的组成,输入 输出 装置,PLC,主轴伺服单元,主轴驱动装置,进给驱动装置,进给伺服单元,机 床 本 体,位置检测反馈装置,CNC 装置,操作 面板,电气回路,辅助装置,第二章 数控机床的程序编制 1、识记： （1）数控机床坐标系的建立； （2）数控机床的程序编制的一般工艺处理过程； 2、了解：数控EIA、ISO代码的基本内容；,JB3051-82中规定：机床某一部件运动的正方向，是增大工件和刀具之间距离的方向。1、Z坐标的运动Z坐标
2、轴与主轴方向一致。Z坐标的正方向为增大工件与刀具之间距离的方向。 对于车床、磨床等主轴带动工件旋转； 对于铣床、钻床、镗床等主轴带着刀具旋转； 如果机床没有主轴（如数控龙门刨床），Z轴垂直于工件装卡面。,2、X坐标的运动X坐标轴一般是水平的，平行于工件的装夹面。这是在刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。 对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座。刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向。 对于刀具旋转的机床（如铣床、镗床、钻床等）：a、如Z轴是垂直的，当从刀具主轴向立柱看时，X的正方向指向右。 b、如Z轴（主轴）水平，当从刀具主轴后端向工件方向看时，X的
3、正方向指向右方。,确定走刀路线,走刀路线：在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹。 走刀路线不仅包括了加工内容，也反映出加工顺序，是编程的依据之一。,确定走刀路线的原则1)应保证被加工工件的精度和表面粗糙度；2)应使加工路线最短，减少空行程时间，提高加工效率；3)在满足工件精度、表面粗糙度、生产率等要求的情况下，尽量简化数学处理时的数值计算工作量，以简化编程工作。有利于刀位计算，减少程序量,一、保证被加工零件的精度和表面粗糙度 （1）加工方向影响加工质量 例如在铣床上顺铣或逆铣所得到的零件表面的质量就不同。数控机床一般采用滚珠丝杠传动，其运动间隙很小，并且顺铣优点多于逆铣，所以应尽可能采
4、用顺铣。在精铣内外轮廓时，为了改善表面粗糙度，应采用顺铣的走刀路线加工方案。,顺铣,逆铣,一、保证被加工零件的精度和表面粗糙度 （1）加工方向影响加工质量 对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，建议也采用顺铣加工，这对于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利。 但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量较大，这时采用逆铣较为有利。,顺铣,逆铣,（2）遵循单向趋近原则，减小反向间隙的影响 如右图所示，镗削六个尺寸相同的孔，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，Y向反向间隙会使定位误差增加，加工完3孔后往回移动一段距离然后折回来在6、5、4孔处进行定位加工，从而避免反向间隙的引入。,
5、一、保证被加工零件的精度和表面粗糙度,（3）避免在变速段切削 在数控机床上车螺纹时，沿螺距方向的Z向进给应和机床主轴的旋转保持严格的速比关系，因此应避免在进给机构加速或减速过程中切削。为此要有引入距离1和超越距离2。,切向切入,径向切入,（4）沿零件轮廓曲线的切向方向切入和切出零件表面，减少接刀痕迹。,（5）切削中避免进给停顿，减小接刀痕迹,（6）加工内槽时，为达到表面粗糙度，采用环切法。若用行切法，则需最后环切一切，光整表面,（7）对称切削，应保证两边的切削余量一致 对于有对称度要求的零件，例如铣削键槽，应保证键槽两边的切削余量一致，避免因切削余量不一致而导致两边的（工件刀具）弹性变形不同而
6、影响对称度。,孔类加工（钻孔、镗孔） 原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减 少空行程：,n 个,),)(,1,),1,(,2,b,a,n,a,n,b,+,-,=,-,+,=,（,黄线长,红线长,b,a,+切入/出段,+切入/出段,二、寻求最短加工路线,孔系加工时，应尽量按规律运动,三、简化编程计算,（a）阶梯切削路线车圆弧（b）同心圆路线车凹圆弧 （c）同心圆路线车凸圆弧a:切削运动距离较短，但数值计算较繁，可用于批量生产 b:数值计算简单，编程方便，空行程也短 c:数值计算简单，编程方便，但空行程时间较长,第三章 数控机床的程序编制 1、识记： （1）数控车床和铣床工件坐标系的建立； （2
7、）数控机床编程代码及格式； （3）典型零件的手工编程的方法。 2、了解： 数控加工自动编程原理。,1、用数控车床加工如图所示零件，毛坯为直径70mm，长度85mm的45#棒料，两端面以平。按要求编制该零件的加工程序，对零件进行粗精加工。螺纹加工分五次进刀，进刀量分别为0.9、0.6、0.6、0.4、0.1mm（直径编程方式）。1号刀为左偏刀，2号刀为切断刀（刀宽4mm）刀，3号为螺纹刀。 (12分),2、数控铣床加工零件凸台，材料为45#，凸台实际外轮廓如图所示，厚为9mm，周边加工余量0.5mm。用的立铣刀精铣工件四周。要求分层铣削，每层深度为3mm，采用子程序调用或宏程序，刀具半径补偿功能
8、编制加工程序（刀具补偿参数号为02）。(10分)工件坐标系已经建立如图所示（工件上表面为Z轴坐标原点），加工起点坐标为（-80，-40），加工路径按箭头所示。刀具初始位置为（-100，-100，200），刀具初始位置为起刀点也为刀具终点。,1、如图所示零件，要求钻削28个8mm的孔，孔深5mm，孔间距X向为20mm，Y向为25mm，公差都是0.02mm。刀具目前位置在机床原点O点。(14分) （1）在原图上建立工件坐标系，画出走刀路线（2分）； （2）说明如此选择走刀路线的理由和原则依据（2分）； （3）采用变量和循环指令（或子程序）编辑钻孔程序（10分）。,1、（1）走刀路线：从O点出发，沿
9、HABCDEFG路线依次钻孔，然后快速移动到H点，如此反复循环（2分）； （2）理由：单向趋近原则，消除反向间隙影响；简化编程（2分）；,第四章 计算机数控系统(CNC) 1、识记： （1）数控系统硬件结构； （2）数控系统软件结构； （3）PLC的功用。,第五章 数控插补原理 1、识记： （1）插补的基本概念； （2）逐点比较插补法的工作原理和插补轨迹； （3）数字积分插补法的基本工作原理。 2、了解：数据采样插补法的基本工作原理和直线插补轨迹。,（1）插补的基本概念； （2）逐点比较插补法的工作原理和插补轨迹；四个节拍、插补步数、象限处理方法 （3）数字积分插补法的基本工作原理。累计次数、
10、四个象限插补器示意图、数字积分法（DDA）中圆弧插补与直线插补的主要区别有那些？如何提高DDA法插补质量？,第五章 数控机床控制原理,圆弧插补时被积函数是动点坐标，在插补过程中要进行修正，坐标值的修改要看动点运动是使该坐标绝对值是增加还是减少，来确定是加1还是减1。,第六章 位置检测装置 1、识记： （1）光栅的工作原理：莫尔条纹的形成及作用； （2）编码器的工作原理； （3）旋转变压器、感应同步器、磁尺等位置传感器的两种工作状态。 2、了解：鉴向倍频电路的工作原理。移动部件的方向如何确定 非单值性误差 主轴编码器作用,余弦绕组在空间上相差1/4节距，余弦绕组在定尺上的感应电压为 k-电磁耦合
11、系数；Um-最大瞬时电压 -滑尺相对于定尺绕组的空间相位角 -与位移对应的角度。,鉴相型系统工作原理感应同步器测量系统可分为鉴相型和鉴幅型两种工作方式，鉴相型测量系统中，供给滑尺正弦绕组和余弦绕组幅值相同，频率相同，相位相差/2的交流电压：,开始时，正弦励磁绕组与定尺绕组重合，两绕组间的相位角为零，=0，滑尺移动，定尺上的感应电压为,感应同步器的磁路系统可认为线性系统，按叠加原理，定尺上的感应总电压:若感应同步器的节距为2，则滑尺直线位移x和之间的关系为：取 2=2mm 当检测到为18表明滑尺移动了0. 1mm。,鉴幅型系统的工作原理滑尺正、余弦绕组励磁信号：频率和相位相同但幅值不同，通过幅值
12、位移量加在滑尺正、余弦绕组上励磁电压幅值的大小，应与要求工作台移动的指令值x1成正、余弦关系（位移x1电气角度 ）即：,当正弦绕组单独供电时,定尺上的感应电压,励磁绕组中的电气角,由上式可知，若电气角 已知，则只要测出Uo的幅值 便可间接第求出,当余弦绕组单独供电时，定尺上的感应电压,当正、余弦绕组同时供电时，根据叠加原理,第七章 数控机床的伺服系统 1、识记： （1）伺服驱动装置的要求和分类； （2）步进伺服系统的工作原理； （3）闭环伺服系统的工作原理。 2、了解：直流伺服电机、交流伺服驱动及晶体管脉宽调制系统的工作原理。,结论：,1.步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，它的转子便转过一
13、个确定的角度即步进电机的步距角； 2.改变步进电机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向将随之改变； 3.步进电机定子绕组通电状态的变换频率越高，转子的转速越高； 4.步进电机的步距角与定子绕组的相数m，转子的齿数z，通电方式K有关，由如下关系：式中，三相三拍时（m相m拍）时：K1；三相六拍（m相2m拍）时：K2。,提高步进电机开环伺服系统传动精度的措施,影响步进电机开环系统传动精度的因素： 步进电机的步距角精度； 机械传动部件的精度； 丝杆等机械传动部件、支承的传动间隙； 传动件和支承件的变形。,第7章 伺服控制系统,提高开环系统伺服精度从结构上讲有：改善步进电机的性能、减小步距角、采用精密传动
14、副、减小传动链中传动间隙等方法。从控制方法上讲有：传动间隙补偿、螺距误差补偿、细分线路。,环形分配器的功用？实现形式,直流伺服电机、交流伺服电机的调速方法,第7章 伺服控制系统,主要内容,根据对位置环、速度环和电流环的控制是软件还是硬件来实现，可将伺服系统分为：混合式伺服系统和全数字式伺服系统。混合式伺服系统通过软件实现位置环控制，通过硬件实现速度环和电流环的控制，是一种软硬结合、数字信号和模拟信号结合的混合系统。对于混合式伺服系统，根据位置比较方式的不同，分为：数字脉冲比较伺服系统、相位比较伺服系统、幅值比较伺服系统。,全数字伺服系统用计算机软件实现数控系统中位置环、速度环和电流环的控制，即
15、系统中的控制信息全用数字量处理。,位置控制分类,第7章 伺服控制系统,主要内容,第八章 数控机床结构 1、识记： （1）数控机床的结构特点及基本要求； （2）数控机床的主运动的传动形式及应用； （3）数控机床对其主传动系统有哪些特定要求？ （4）数控机床对其进给伺服系统有哪些要求？,主要内容,3.主传动的变速方式 1)采用变速齿轮传动 2)采用同步齿形带传动 3)采用主轴电机直接驱动（一体化主轴，电主轴）,主要内容,产生主切削力,1.主传动系统作用,1)足够的转速范围 2)足够的功率和扭矩 3)各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性 4)噪声低、运行平稳,2.对主传动系统的要求,8.2 数控机床的主传动系统,主要内容,对进给传动系统的要求,1)有较高的工作精度 2)响应速度快 3)调速范围宽 4)稳定性好 5)可靠性高,
