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1、0.1数控机床组成部分 （1）信息输入：输入程序、参数数据。（2）数控装置：将加工程序译码轨迹计算（速度计算）、插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统 分配速度、位 移命令 。这一部分是数控机床的核心（3）伺服驱动及监测装置：接受数控装置来的指令，将信号进行调解、转换、放大后驱动伺服电机，带动机床执行部件运动。检测反馈（4）机电接口：与PLC连接（5）机床本体：包括主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件，最终实现刀具和工件的相对运动。0.2数控机床的特点适应性强 精度高 效率高 减轻劳动强度，改善劳动条件 有利于生产管理的现代化与硬线NC比：柔性好 功能强 通用性好 可靠性高 易于实
2、现机电一体化0.3CNC机床分类方法按工艺：CNC钻，车，磨，铣，汤等 按运动方式：点位控制，二维轮廓控制，三维轮廓 按控制方式：开环，半闭环，闭环0.4什么叫点位控制，二维三维轮廓控制点位：从一点到另一点精确定位，不进行任何加工工序 二维：实现定位的同时，实现平行于坐标轴的直线进给或控制两个坐标轴实现领个坐标实现斜线进给运动 三维：两个或以上轴同时进行联动控制1.1CNC装置的工作工程输入 译码 刀具补偿 进给速度处理 插补 位置控制 IO接口 显示 诊断1.2CNC装置的功能基本功能：控制功能，准备功能，插补，进给，主轴，辅助，刀具，显示，自诊断等选择功能：补偿，固定循环，通信，人机对话编
3、程等1.3CNC单微处理机硬件结构，特点微处理器和总线 存储器 IO接口 MDI/crt接口 位置控制模块 PLC特点：实现集中口控制分时处理 通过总线与存储器IO接口构成CNC装置 结构简单，容易实现1.4多微处理机结构，特点CNC管理模块 存储器模块 CNC插补模块 位置控制模块 指令数据的输入输出及显示模块 PLC功能模块特点：处理速度高 可靠性高 良好的适应性和扩展性1.5开放式CNC系统基本特征（单元PC结构 分层式多微处理机机构）模块化 标准化 平台无关性 可再次开发 适应网络操作方式1.6CNC软件组成及特点管理软件：输入输出，显示，诊断等 控制软件：译码，刀具补偿，速度控制，插
4、补运算，位置控制等特点：多任务并行处理，实时中断处理（外部中断，内部定时中断，硬件故障中断，程序性中断）1.8CNC软件结构类型：前后台型软件结构，中断性软件结构2.1CNC机床对位置检测装置的要求受湿度温度影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强 在机床执行部件移动范围内，能满足精度与速度要求 使用维护方便，适应机床工作环境 成本低分类：直接测量间接测量 增量式测量绝对式测量 数字是测量模拟式测量3.1 简述数控伺服系统的组成和作用。数控伺服驱动系统按有无反馈检测元件分为开环和闭环（含半闭环）两种类型。开环伺服系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成。驱动控制单元的作用是将进给指令转化为
5、执行元件所需要的信号形式，执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。闭环（半闭环）伺服系统由执行元件、驱动控制单元、机床，以及反馈检测元件、比较环节组成。位置反馈元件将工作台的实际位置检测后反馈给比较环节，比较环节将指令信号和反馈信号进行比较，以两者的差值作为伺服系统的跟随误差，经驱动控制单元驱动和控制执行元件带动工作台运动。3.2 数控机床对伺服系统有哪些基本要求？ 要求： 精度高； 快速响应特性好； 调速范围宽； 系统可靠性好。3.3 数控伺服系统有哪几种类型？简述各自的特点。数控伺服系统按有无检测装置分为开环伺服系统、半闭环伺服系统和闭环伺服系统。 开环伺服系统是指不带位置反馈装置的控制方
6、式。开环控制具有结构简单和价格低廉等优点。 半闭环伺服系统是通过检测伺服电机的转角间接地检测出运动部件的位移（或角位移）反馈给数控装置的比较器，与输入指令进行比较，用差值控制运动部件。这种系统的调试十分方便，并具有良好的系统稳定性。闭环伺服系统将直接测量到的位移或角位移反馈到数控装置的比较器中与输入指令位移量进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。闭环控制系统的运动精度主要取决于检测装置的精度，而与机械传动链的误差无关，其控制精度将超过半闭环系统。3.4 简述步进电动机的分类及其一般工作原理。从结构上看，步进电动机分为反应式与激磁式，激磁式又可分为供电激磁和永磁式两
7、种。按定子数目可分为单段定子式与多段定子式。按相数可分为单相、两相、三相及多相，转子做成多极。在输入电信号之前，转子静止不动；电信号到来之后，转子立即转动，且转向、转速随电信号的方向和大小而改变，同时带动一定的负载运动；电信号一旦消失，转子立即自行停转。3.5 什么是步距角？步进电机的步距角大小取决于哪些因素？ 步进电机的步距角是反映步进电机绕组的通电状态每改变一次，转子转过的角度。步距角一般由定子相数、转子齿数和通电方式决定。3.6 试比较交流和直流伺服电动机的特点。直流伺服电机具有优良的调速性能，启动、运行和制动灵活、方便，因而在对速度调节有较高要求的场合，直流伺服系统一直占据主导地位。但
8、它存在固有的弱点，如电刷和换向器工作中易磨损，需经常维护，换向器形状非常复杂，换向时还会产生火花，这给制造和维护都带来很大的困难。交流伺服电机采用了全封闭无刷构造，不需定期检查和维修。它的定子省去了铸件壳体，结构紧凑，外形小，重量轻。空心杯转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳。3.7 分析交流和直流伺服电动机的速度调节方式。直流伺服电动机常用的调速方式有两种： 晶闸管直流调速（SCR） 晶闸管直流调速是通过调节触发装置的控制电压大小（控制晶闸管的开放角）来移动触发脉冲的相位，从而改变了整流电压的大小，使直流电动机电枢电压变化而平滑调速。 脉宽调制直流调速（PWM） PWM调速是在大功率开
9、关晶体管的基极上，加上脉宽可调的方波电压，控制开关管的导通率，达到调速的目的。交流伺服电动机调速通常由调频调速的方法实现。实现调频调压有多种方法，通常都是采用交流直流交流的变换电路来实现，这种电路的主要组成部分是电流逆变器。3.8 步进式伺服系统是如何对机床工作台的位移、速度和进给方向进行控制的？ 工作台位移量的控制 数控装置发出N个进给脉冲，使步进电动机定子绕组的通电状态变化N次，则步进电动机转过的角位移量=N（为步距角）。该角位移经丝杠螺母副之后转化为工作台的位移量L，即进给脉冲数决定了工作台的直线位移量。 工作台运动方向的控制 当数控装置发出的进给脉冲是正向时，经驱动控制线路之后，步进电
10、动机的定子绕组按一定顺序依次通电、断电。当进给脉冲是反向时，定子各相绕组则按相反的顺序通电、断电。因此，改变进给脉冲的方向，可改变定子绕组的通电顺序，使步进电动机正转或反转，从而改变工作台的进给方向。 工作台进给速度的控制 若数控装置发出的进给脉冲的频率为f，经驱动控制线路后，转换为控制步进电动机定子绕组的通电、断电的电平信号变化频率，由于转速=60f（为脉冲当量），所以定子绕组通电状态的变化频率决定步进电机转子的转速。该转速经过丝杠螺母副传递之后，转化为工作台的进给速度。3.9 如何提高步进式伺服驱动系统的精度？ 从控制方法上采取以下措施提高步进式伺服驱动系统的精度： 传动间隙补偿； 螺距误
11、差补偿； 细分线路。 4.1 数控机床对机械结构的基本要求是什么？提高数控机床性能的措施主要有哪些？ 数控机床对机械结构的基本要求是：具有较高的静、动刚度和良好的抗振性；具有良好的热稳定性；具有较高的运动精度与良好的低速稳定性；具有良好的操作、安全防护性能 成。 提高数控机床性能的措施主要有：合理选择数控机床的总体布局；提高结构件的刚度；提高机床抗振性；改善机床的热变形；保证运动的精度和稳定性。 4.2 数控机床采用斜床身布局有什么优点？ 斜床身布局的数控车床（导轨倾斜角度通常选择45、60和75），不仅可以在同等条件下，改善受力情况；而且还可通过整体封闭式截面设计，提高床身的刚度。特别是自动
12、换刀装置的布置较方便。 4.3 卧式数控镗铣床或加工中心采用T型床身和框架结构双立柱各有什么优点？ T型床身布局可以使工作台沿床身作X向移动时，在全行程范围内，工作台和工件完全支承在床身上，因此，机床刚性好，工作台承载能力强，加工精度容易得到保证。而且，这种结构可以很方便地增加X轴行程，便于机床品种的系列化、零部件的通用化和标准化。 框架结构双立柱采用了对称结构，主轴箱在两立柱中间上、下运动，与传统的主轴箱侧挂式结构相比，大大提高了结构刚度。另外，主轴箱是从左、右两导轨的内侧进行定位，热变形产生的主轴中心变位被限制在垂直方向上，因此，可以通过对Y轴的补偿，减小热变形的影响。 4.4 什么叫“箱
13、中箱”（box in box）结构？高速加工机床为什么要采用“箱中箱”结构？ 卧式布局高速数控机床采用了“内外双框架”即称为“箱中箱”（box in box）结构。这两种布局型式在总体上的共同特点是：运动部件质量轻，结构刚性好。机床进给系统的结构全部（或部分）移出工作台外，以最大限度减轻移动部件的质量和惯量，是高速加工机床结构布局设计的总原则。 4.9 常用的主轴轴承有哪几种？它们在性能上有何区别？ 常用的主轴轴承有： 锥孔双列圆柱滚子轴承，内圈为112的锥孔，当内圈沿锥形轴轴向移动时，内圈胀大，可以调整滚道间隙。这种轴承的特点是滚子数量多，两列滚子交错排列，因此承载能力大，刚性好，允许转速较
14、高。但它对箱体孔、主轴颈的加工精度要求高，且只能承受径向载荷。双列推力向心球轴承，接触角为60。这种轴承的球径小、数量多，允许转速高，轴向刚度较高，能承受双向轴向载荷。该种轴承一般与双列圆柱滚子轴承配套用作主轴的前支承。双列圆锥滚子轴承。这种轴承的特点是内、外列滚子数量相差一个，能使振动频率不一致，因此，可以改善轴承的动态性能。轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷，通常用作主轴的前支承。 4.10数控机床对进给传动系统的基本要求是什么？进给传动系统的基本型式有哪几种？它们各有什么优点？ 数控机床对进给传动系统的基本要求：提高传动部件的刚度；减小传动部件的惯量；减小传动部件的间隙；减小系统的摩擦阻
15、力。5.1 数控加工编程的方法有几种？ 数控编程有两种方法：手工编程和自动编程。 5.2 数控加工编程的一般步骤是什么？ 数控编程的一般步骤为： 分析零件图纸，确定工艺过程； 数值计算； 编写加工程序单； 程序输入； 校对检查程序； 首件加工。5.3 机床坐标系确定的原则是什么？什么叫机床原点和零点？ 数控机床采用统一的标准笛卡儿直角坐标系。通常约定机床主轴轴线为Z轴。X轴是水平的，它平行于工件的装夹面。Y轴垂直于X、Z坐标轴。Y轴的正方向根据X和Z轴的正方向，按照标准笛卡儿直角坐标系来判断。机床坐标系的原点称为机床零点或机床原点（X=0，Y=0，Z=0）。机床零点是机床上的一个固定点，由机床制造厂确定。5.9 编程中的工艺分析的主要内容是什么？ 编程中的工艺分析的主要内容： 1)选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2)分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求。在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。3)设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择和切削用量的确定等。4)调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定和刀具的补偿。5)分配数控加
