机床数控原理重点

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1、第一章1. 数控机床：是指采用数字形式信息控制的机床。（名词解释）数控机床：是指采用数字形式信息控制的机床。凡是用数字化的代码将零件加工过程中所需的各种操作和步骤 以及刀具与工件之间的相对位移量等记录在程序介质上，送入计算机或数控系统经过译码、运算及处理，控制机床 的刀具与工件的相对运动，加工出所需的工件的一类机床即为数控机床。（问答题）2. 数控机床一般中控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体绢成。3. 控制介质：数控机床工作时，不需要工人去摇手柄操作机床，但又要自动的执行人们的意图，这就必须在人和 数控机床之间建立某种联系，这种联系的媒介物称之为控制介质。4. 数控装置：是数控机床的中枢，

2、在普通数控机床中一般由输入装置、存储器、控制器、运算器和输出装置组成。 （名词解释）数控装置是数控机床的中枢，在普通数控机床中一般由输入装置、存储器、控制器、运算器和输出装置组成。 数控装置接收输入介质的信息，并将其代码加以识别、储存、运算，输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统，进而控 制机床动作。（简答）伺服系统的性能是决定数控机床的加工精度、表面质量和生产率的主要因素之一。5. 数控机床的分类按工艺用途分类 一般数控机床；数控加工中心机床；多坐标数控机床。按数控机床的运动轨迹分类 点位控制数控机床；点位直线控制数控机床；轮廓控制数控机床。按伺服系统的控制方式分类开环控制数控机床；闭环控制数控机

3、床；半闭环控制数控机床；开环补偿型控制数控机床。按数控装置分类 硬线数控（又称普通数控，即NC）： 软线数控（又称计算机数控或微机数控，即CNC或MNC）。6. 数控加工中心机床：是在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的一种带自动换刀装置的数控机 床。7. 数控加工中心机床和一般数控机床的区别是：工件经一次装夹后，数控装置就能控制机床自动地更换刀具，连 续地对工件各加工面自动地完成铣（车）、镗、钻、铰及攻丝等多工序加工。8. 数控加工中心机床和一般数控机床相比具有的优点:减少机床台数，便于管理，对于多工序的零件只要一台 机床就能完成全部加工。，并可以减少半成品的库存量：由于工件只要

4、一次装夹，因此减少了由于多次安装造成 的定位误差，可以依靠机床精度来保证加工质量：工序集中，减少了辅助时间，提高了生产率：由于零件在一 台机床上一次装夹就能完成多道工序加工，所以大大减少了专用工夹具的数量，进一步缩短了生产准备时间。9. 点位控制数控机床主要有：数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床和数控测量机：点位直线控制数控机床主要有：数控车床、数控镗铣床和数控加工中心：轮廓控制数控机床主要有：数控车床、数控铣床、数控磨床和电加工机床。10. 开环控制数控机床无检测反馈装置，而闭环控制数控机床有，故闭环控制数控机床精度高，速度快。11. 软线数控（CNC或MNC）这类系统利用中、大规模及超大规模

5、集成电路组成CNC装置，或用微机与专用集成芯 片组成，其主要的数控功能几乎全由软件来实现，对于不同的数控机床，只须编制不同的软件就可以实现，而硬件 几乎可以通用。12. 程序段：是指为了完成某一动作要求所需的功能“字”的组合。常用的程序段格式有三种：固定顺序程序段格式、带有分隔符的固定顺序程序段格式、字地址程序段格式。常用的功能字有：准备功能字G；坐标功能字X,Y,Z；辅助功能字M；讲给功能字F；主轴转谏功能字S和刀具功能字T。13. 准备功能字G：以地址符G为首，后跟二位数字。G00点定位G01直线插补G02顺时针圆弧插补G03逆时针圆弧插补G40取消刀具补偿G41刀具补偿-左侧G42刀具补

6、偿-右侧G90绝对值输入方式G91增量值输入方式14. 进给功能字用来指定刀具相对工件运动的谏度。指定方法：三位数代码法：两位数代码法：一位数代码法:宜.接指定法。1782mm/min的进给速度用F717指定。F后面跟三位数，第一位为进给速度的整数位加上“3”，后二位是进给 速度的前二位有效数字。15. 辅助功能字：以地址符M为首，后跟二位数字。M00程序停止M01计划的（选择性）停止M02程序结束M03主轴顺时针方向转M04主轴逆时针方向转M05主轴停止M06换刀M072号冷却液开M08 1号冷却液开M09冷却液停止M10夹紧M11松开M12不指定M13主轴顺时针转，冷却液开16.数控机床的

7、坐标：通常以平行于主轴的轴线为Z坐标（即Z坐标的运动中传涕切削动力的主轴所规定），而X方向是水平的，并且平行于工件装-长面，最后丫坐标就可按右手笛卡儿坐标系来确定。旋转A,B.C的正向，相应的为在X,Y,Z坐标正方向上按照右旋螺纹前进的方向。17.CAD计算机辅助设计CAM计算机辅助制造DNC群控系统或直接数控系统AC数控机床自适应控制FMC柔性制造系统MNC软线数控MDI手动数据输入DDA数字积分法FRN进给速率数AGV自动引导小车TL车削中心第二章计算题类型逐点比较法直线（第二、三象限）；圆弧（第一象限逆时针）序r IJ in号第1拍，m第皿进给第3拍一迅算吊4川-比较DDA直线（第一象限

8、三位数）1. 累加器的作用插补开始前，累加器清零，被积函数寄存器分别寄存Xe和Ye ；插补开始后，每来一个累加脉冲At,被积函 数寄存器里的内容在相应的累加器中相加一次，相加后的溢出作为驱动相应坐标轴的进给脉冲 x （或 y），而余 数仍寄存在累加器中；当脉冲源发出的累加脉冲数m恰好等于被积函数寄存器的容量2n时，溢出的脉冲数等于以脉 冲当量为最小单位的终点坐标，刀具运行到终点。2. 圆弧插补和直线插补的不同第一，坐标值x和y存入寄存器Jvx和Jvy的对应关系与直线不同，恰好位置互调，即y存入Jvx，而x存入 Jvy中。第二，Jvx和Jvy寄存器中寄存的数值与直线插补时还有一个本质的区别：直线

9、插补时Jvx（或Jvy）寄存 的是终点坐标Xe（或Ye），是个常数；而在圆弧插补时寄存的是动点坐标，是个变量。因此在刀具移动过程中必须根据刀具位置的变化来更改速度寄存器Jvx和Jvy中的内容。在起点时，Jvx和Jvy 分别寄存起点坐标值Yo和Xo；在插补过程中，JRy每溢出一个 y脉冲，Jvx寄存器应该加“1”；反之，当Jrx溢 出一个 x脉冲时，Jvy应该减“ 1”。减“1”的原因是刀具在作逆圆运动时x坐标须作负方向进给，动坐标不断 减少。3. 左移规格化：是当被积函数的值比较小时，如被积函数寄存器有i个前零时，若直接迭代，那么至少需要2i 次迭代，才能输出一个溢出脉冲，致使输出脉冲的速率下

10、降。4. 规格化数：经过左移规格化的数就成为规格化数一一寄存器中的数其最高位为“1 ”时，该数即称为规格化数。 非规格化数：反之最高位为“0”的数称为非规格化数。5. 在DDA插补之前，余数寄存器Jrx和JRy预置某一数值（不是零），这一数值可以是最大容量，即2n-1，也可 以是小于最大容量的某一个数，如2n /2，常用的则是预置最大容量值（称为置满数或全加载）和预置0.5 （称为 半加载）。半加载：是在DDA迭代前，余数寄存器Jrx和JRy的初值不是置零，而是置1000000 （即0.5），也就是说， 把余数寄存器Jrx和Jrv的最高有效位置“1”，其余各位均置“0”。全加载：在DDA迭代前

11、将余数寄存器Jrx和Jrv的初值置成该寄存器的最大容量值（当为n时，即置入2n-1）， 这会使得被积函数值很小的坐标积分器提早产生溢出，插补精度得到明显改善。6. 逐点比较法、数字脉冲乘法器法和数字积分法插补方法的共同的特点，就是插补计算的结果是以一个一个脉冲 的方式输出给伺服系统，或者说产生的是单个的行程增量，因而统称为脉冲增量插补法或基准脉冲插补法，这种方 法既可用于CNC系统，又常见于NC系统，尤其适于以步进电机为伺服元件的数控系统。在CNC系统中较广泛采用的另一种插补计算方法即所谓数据采样插补法，或称为时间分割法。它尤其适合于闭 环和半闭环以直流或交流电机为执行机构的位置采样控制系统。

12、这种方法是把加工一段直线或圆弧的整段时间细分 为许多相等的时间间隔，称为单位时间间隔（或插补周期）。每经过一个单位时间间隔就进行一次插补计算，算出 在这一时间间隔内各坐标轴的进给量，边计算，边加工，直至加工终点。与基准脉冲插补法不同，采用数据采样法插补时，在加工某一直线段或圆弧段的加工指令中必须给出加工进给 速度v，先通过速度计算，将进给速度分割成单位时间间隔的插补进给量f （或称为轮廓步长），又称为一次插补进 给量。7. 数据采样插补它是分两步完成的，即粗插补和精插补。第一步为粗插补，它是在给定起点和终点的曲线之间插入若干个点， 即用若干条微小直线段来逼近给定曲线，粗插补在每个插补计算周期中

13、计算一次。第二步为精插补，它是在粗插补 计算出的每一条微小直线段上再做“数据点的密化”工作，这一步相当于对直线的脉冲增量插补。粗插补是在每个 插补周期内计算出坐标位置增量值，而精插补则是在每个采样周期内采样实际位置增量值及插补输出的指令位置增 量值，然后求得跟随误差。在实用中，粗插补运算通常用软件实现，而精插补既可以用软件也可以用硬件来实现。 插补周期与采样周期可以相等，也可以不等，通常插补周期是采样周期的整数倍，其典型值为2倍。8. 在实际轮廓加工过程中，刀具半径补偿执行过程一般可分为三步：刀具补偿建立（G41，G42）；刀具补偿 进行；刀具补偿撤消（G40）。9. 刀具半径矢量：是指在加工

14、过程中，始终垂直于编程轨迹，大小等刀具半径值，方向指向刀具中心的一个矢量。 在直线加工时，刀具半径矢量始终垂直于刀具移动方向。当圆弧加工时，刀具半径矢量始终垂直于编程圆弧的瞬时 切点的切线，它的方向是一直在改变的。第三章1. 译码：将输入的零件程序数据翻译成数控系统能识别的语言。在译码过程中，还要完成对程序段的语法检杳， 若发现语法错误便立即报警。2. 从组成CNC系统的电路板的结构特点来看，有两种常见的结构：大板式结构和模块化结构。大板式结构的特点是：一个系统一般都有一块大板，称为主板。模块化结构的特点是：将微处理机、存储器、输入输出控制分别做成插件板（简称硬件模块），甚至将微处理 机、存储

15、器、输入输出控制组成独立微计算机级的硬件模块，相应的软件也是模块结构，I固化在硬件模块中。3. 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微处理机和多微处理机结构。初期的CNC 系统和现有一些经济型CNC系统采用单微处理机结构。而多微处理机结构可以满足数控机床高进给速度、高加工精 度和许多复杂功能的要求，也适应与并入FMS和CIMS运行的需要，从而得到了迅速的发展，它反映了当今数控机 床的新水平。4. 多任务并行处理：CNC系统的多任务性：并行处理：资源分时共享：资源重叠流水处理。并行处理：是指计算机在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作。5. 实时中断处理CNC系统的多任务性和实时性决定了系统中断成为整个系统必不可少的重要组成部分。CNC系统的中断管理主 要靠硬件完成，而系统的中断结构决定了系统软件的结构。其中断类型有外部中断、内部定时中断、硬件故障中断 以及程序性中断等。6. 输入方法：CNC系统中一般通过纸带阅读机、磁带机、磁盘及键盘输入零件程序，且其输入大都采用中断方式。7. 进给谏度的控制