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1、数控技术自学指导书一、课程名称：数控技术二、自学学时：30课时三、教材名称：数控技术，赵玉刚 宋现春 编著，机械工业出版社四、课程简介：本课程是高等学校机械类专业学生必修的一门专业基础课程。通过本课程的学习，使学生掌握现代数控技术的基本理论体系、方法和应用工具；具有综合运用所学知识，正确使用数控设备的能力；了解与本课程有关的机电一体化新技术及发展趋势；提高分析问题和动手动脑的综合能力；为学习其他有关课程和将来从事数控技术方面的工程设计与开发打好必要的基础。本课程主要研究数控机床的工作原理、各组成部分及其在机械生产中的应用。基本教学内容有：数控技术概述、数控加工程序的编制、计算机数控装置、进给伺
2、服系统、数控技术的发展、数控机床的故障诊断与维修等。六、考核方式：开卷考试七、自学内容指导：第一章 绪论1、本章内容概述：了解机床数控技术基本概念及其发展概况；掌握数控机床的工作流程、基本组成、工作原理、分类、特点和适用范围。2、自学学时安排：2学时3、知识点：概述、 数控技术概念，数控机床概念。数控机床的基本工作原理，数控机床的工作流程，数控机床的组成。数控机床的特点，数控机床的适用范围。点位、直线、轮廓控制数控机床概念，开环、闭环、半闭环数控机床概念，多轴联动数控机床的含义和实例。4.本章重点：点位、直线、轮廓控制数控机床概念，开环、闭环、半闭环数控机床概念，多轴联动数控机床的含义和实例。
3、5.习题1数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么？2按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？4数控机床有哪些特点？3什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？第二章 数控机床的加工程序的编制1、本章内容概述：掌握数控编程基础知识；掌握常用G、M指令的编程方法；掌握数控编程的工艺处理原则；了解程序编制中的数学处理方法。2、自学学时安排：103、知识点：数控编程基本概念，数控编程的一般步骤，数控编程代码的含义，手工编程和自动编程两种方法的异同数控机床的坐标系和坐标轴的确定，机床原点与机床坐标系，工件原点和工件坐标系，绝对坐标与相对坐标，尺寸设定单位，数控加工
4、程序的结构常用的准备功能G指令（包括坐标系相关指令、运动方式相关指令、刀具补偿指令、子程序调用指令），常用的辅助功能M指令，F、S、T指令。数控编程中数值计算的任务，基点和节点的概念，非圆曲线节点计算的几种方法。加工路线的确定原则及实例，对刀点，换刀点的选择，工件的装夹方式的选择，数控加工切削用量的选择。4、本章重点：数控机床的坐标系和坐标轴的确定，机床原点与机床坐标系，工件原点和工件坐标系，绝对坐标与相对坐标，尺寸设定单位，数控加工程序的结构常用的准备功能G指令（包括坐标系相关指令、运动方式相关指令、刀具补偿指令、子程序调用指令），常用的辅助功能M指令，F、S、T指令。数控编程中数值计算的任
5、务，基点和节点的概念，非圆曲线节点计算的几种方法。5.习题1什么是对刀点、刀位点、换刀点？2什么是数控编程中的数值计算？它包含哪些内容？3什么是基点？什么是节点？4数控车削编程的特点是什么？5车削固定循环功能的作用是什么？常用的有哪些？6数控铣削编程的特点是什么？ 第三章 插补计算原理、刀具半径补偿与速度控制 1、本章内容概述：本章主要了解数控系统的硬件结构和软件结构，掌握插补的基本概念；掌握逐点比较法插补算法；掌握数字积分法插补算法；掌握数据采样法时间分割法算法。2、自学学时安排：4学时3、知识点： 数控系统的硬件结构和软件结构，插补的基本概念；逐点比较法插补算法；数字积分法插补算法4、本章
6、重点：逐点比较法插补算法；数字积分法插补算法；数据采样法时间分割法算法；习题1.什么是对刀点、刀位点、换刀点？2 什么是数控编程中的数值计算？它包含哪些内容？3 什么是基点？什么是节点？4数控车削编程的特点是什么？何为插补？有哪两类插补算法？试述逐点比较法的4个节拍。圆弧终点判别有哪些方法？圆弧自动过象限如何实现？简述DDA稳速控制的方法及其原理数据采样插补是如何实现的？加减速控制有何作用？有哪些实现方法？脉冲增量插补的进给速度控制常用哪些方法？ 第四章 计算机数控系统1、本章内容概述：本章主要讲解CNC数控装置的各项主要功能； CNC数控装置硬件结构、CNC数控装置软件结构及特点。开放式数控
7、系统的结构及其特点2、自学学时安排：4学时3、知识点：CNC数控系统的组成，CNC数控装置的组成，CNC数控装置的主要功能。CNC装置软件硬件的功能界面，CNC装置软件结构的特点，多任务并行处理，多重实时中断，CNC装置的中断结构模式。单微处理机结构CNC装置的硬件结构，输入/输出接口的分类及任务，多微处理机结构CNC装置的硬件结构简介4、难点：C装置软件结构的特点，多任务并行处理，多重实时中断，CNC装置的中断结构模式。5.习题CNC系统有哪几部分组成？其核心是什么？CNC装置的软件有哪几部分组成？CNC装置的主要功能是什么？每一部功能的内容是什么？CNC装置软件结构有何特点？ CNC装置软
8、件采用的并行处理方法有哪几种？这些方法是如何实现并行处理的？CNC装置中断结构模式有哪两种？各有何特点？第五章 数控机床用可编程控制器1、本章内容概述：本章主要讲解PLC的基本知识，数控机床用PLC的特点及应用，典型PLC的指令系统，数控机床PLC的程序设计及调试。2、自学学时安排：4学时3、知识点：PLC的产生于发展 典型PLC的指令系统 FANUC PLC指令系统 PLC在数控机床控制中的应用 PLC位置控制4、本章重点：典型PLC的指令系统 FANUC PLC指令系统.习题.数控机床PLC的有哪些控制对象与继电器线路比较PLC有何优势可编程控制器的硬件系统有哪几部分组成？各部分的作用是什
9、么简述PLC的基本工作原理，并说明PLC在输入和输出的处理上有什么特点。 第六章 数控机床的伺服驱动系统1、本章内容概述：本章主要讲述常用的伺服驱动装置及其系统；常用的位置检测装置工作原理。 2、自学学时安排：4学时3、知识点：伺服系统的概念、作用，数控机床对进给伺服系统的要求，伺服系统的分类及其特点。步进电机的工作原理及主要特性，步进电机的驱动控制线路，开环步进式伺服系统的工作原理。 闭环伺服系统的执行元件及其调速，鉴相式伺服系统工作原理，鉴幅式伺服系统工作原理，数字脉冲比较式伺服系统工作原理。进给伺服系统对位置测量装置的要求，位置检测装置的分类，感应同步器的工作原理及其工作方式，脉冲编码器
10、的工作原理。4、重点、难点步进电机的工作原理及主要特性，步进电机的驱动控制线路，开环步进式伺服系统的工作原理。 闭环伺服系统的执行元件及其调速，鉴相式伺服系统工作原理，鉴幅式伺服系统工作原理，数字脉冲比较式伺服系统工作原理。习题1数控机床对伺服系统有哪些要求？2数控机床的伺服系统有哪几种类型？各自有何特点？3步进电机步距角的大小取决于哪些因素？4简述提高开环系统的伺服精度方法。5数控机床对检测装置有哪些要求？第七章 数控机床的机械结构1、本章内容概述：本章主要讲解数控机床常用的伺服驱动装置及其系统；常用的位置检测装置工作原理2、自学学时安排：2学时3、知识点：伺服系统的概念、作用，数控机床对进
11、给伺服系统的要求，伺服系统的分类及其特点。步进电机的工作原理及主要特性，步进电机的驱动控制线路，开环步进式伺服系统的工作原理进给伺服系统对位置测量装置的要求，位置检测装置的分类，感应同步器的工作原理及其工作方式，脉冲编码器的工作原理。闭环伺服系统的执行元件及其调速，鉴相式伺服系统工作原理，鉴幅式伺服系统工作原理，数字脉冲比较式伺服系统工作原理。4.本章重点步进电机的工作原理及主要特性，步进电机的驱动控制线路，开环步进式伺服系统的工作原理， 进给伺服系统对位置测量装置的要求，位置检测装置的分类，感应同步器的工作原理及其工作方式，脉冲编码器的工作原理。习题1数控机床对进给运动系统有哪些要求？2数控
12、机床的主轴准停装置的作用？3滚珠丝杆如何预紧？4数控机床的导轨副有哪些形式？5数控机床导轨副有哪些特点？章节习题答案第一章1答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。2答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。（2）闭环控制系统；其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。（3）半闭环控制系统：其特点：a. 反馈信号取自于传动链的旋转部位；b. 检测电动机轴上的角位
13、移；c. 精度及稳定性较高，价格适中。应用最普及。3答：a加工零件的适用性强，灵活性好；b加工精度高，产品质量稳定；c柔性好；d自动化程度高，生产率高；e减少工人劳动强度；f生产管理水平提高。适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等4答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的
14、运动轨迹严加控制的系统。具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。第二章1.什么是对刀点、刀位点、换刀点？对刀点：在数控机床上加工零件时，道具相对与工件运动的起点刀位点：刀具在机床上的位置换刀点：刀架转位换刀时的位置2 什么是数控编程中的数值计算？它包含哪些内容？根据工件的图样要求，按照已确定的加工路线和允许的变成误差，计算出数控系统所需输入的数据。基点和节点的计算；刀位点轨迹的计算；辅助计算3 什么是基点？什么是节点？基点：把各几何元素间的连接点节点：当利用基友直线插补功能的数控机床加工零件的曲线轮廓时，任一几何元素均用直线逼近，即任一轮廓的曲线军用连续的折线来逼近。这时，应根据编程所允许的误差，将曲线分割成若干个直线段，其相邻的而直线的交点称为节点。4数控车削编程的特点是什么？（1）在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程，增量值编程或二者混合编程。（2）由于图样尺寸和测量值都是直径值，故直径方向用绝对值编程时，X以直径值表示；用增量值表示时，以经向实际位移量的二倍值表示。（3）为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半（4）由于毛胚常用棒料或断料，加工余量较大，所以数控装置常具备不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削。（5）编程时，为提高工件的加工精度，当编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。对不具备刀具自动补偿功
