数控技术毕业论文

第一篇：数控技术毕业论文

数控机床加工与操作方法

学 生 姓 名：

刘 向 阳

学

号：

20112010217

专 业 班 级：

11级数控2班

指 导 教 师：

孔 佳 丽

2014年4月12日

摘要

数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。数控技术的广泛使用给机械制造业生产方式、生产结构、管理方式带来深刻的变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备已成为关系国家战略和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。

本论文主要介绍数控机床的定义，数控机床初学者的要求，机床加工前的准备工作，数控机床的程序指令，数控机床对刀操作方法，数控机床的工作原理和结构，加工特点，机床加工几何精度要求，数控机床的优点和缺点，数控机床与计算机实现自动技术，机床维修和生产安全要求。

关键词：数控技术概念；加工方法；分类；刀具补偿；

-I

一、数控加工技术概念与特点

简单的说就是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件的加工。这一类的机床称为数控机床。这是一种现代化的加工手段。同时数控加工技术也成为一个国家制造业发展的标志。利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。总体上说，和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下特点（既有优缺点）：

（一）数控机床优点

1、加工效率高。

利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。

2、加工精度高。

同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。

3、劳动强度低。

由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不像传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。

4、适应能力强。

数控加工系统就像计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。

5、工作环境好。

数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物，对机床的运行温度、湿度及环境都有较高的要求。

6、就业容易、待遇高。

由于我国处于数控加工技术的大力发展阶段，大量的数控机床和先进的加工手段的快速引进，却没有大量熟练数控技术操作的人员参与，因此造成该行业严重缺乏人才。

(二)数控机床的缺点

数控加床加工与操作方法

4.确定加工路线

加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。

1)应能保证加工精度和表面粗糙要求； 2)应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。5.加工路线与加工余量的联系

目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。6.夹具安装要点

目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，如图1。液压卡盘夹紧要点如下：首先用扳手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。

刀具上的 修光刃 指的是在刀具刀刃后面副偏角方向磨出的一小段与刀尖平行的刀刃 主要用于刀刃切削后进行一次二次切削 相当于精加工过程 去处毛刺等伤痕 目的是提高工件的表面粗糙度 多应用于进行精加工的刀具上

2.1、数控机床的初学者要求

对于数控机床操作初学者，经常发生碰撞。常听别人说，不碰机床，就学不会机床操作，这一种非常错误有害认识。机床碰撞对机床精度很大损害，对于不同类型机床影响也不一样。一般来说，对于刚性不强机床影响较大，对于刚性较强龙门结构机床，同等撞击力下影响较小。如果机床悬臂式得结构，以及机床主轴装一回转轴上机床结构，一旦机床发生碰撞话，对机床精度影响致命。所以对于高精度数控机床来说，碰撞绝对要杜绝。只要操作者细心掌握一定防碰撞方法，碰撞完全可以预防避免。以下几点心得或许对数控机床初学者预防碰撞有所帮助。

碰撞发生最主要原因：一对刀具或者砂轮 直径长度输入错误；二对工件尺寸其他

相关几何尺寸输入错误以及工件初始位置定位错误；三机床工件坐标系设置错误，或者机床零点加工过程被重置，而产生变化。机床碰撞大多发生机床快速移动过程，这时候发生碰撞危害也最大，应绝对避免。所以操作者要特别要注意机床执行程序初始阶段机床更换刀具或砂轮时候，此时一旦程序编辑错误，刀具或砂轮直径长度输入错误，那么就很容易发生碰撞。程序结束阶段，各数控轴退刀动作顺序错误，那么也可能发生碰撞。为了避免上述碰撞，第一次使用刀具砂轮时，要仔细进行对刀，不能轻视该问题。为了避免碰撞，操作者操作机床时，要充分五官功能，观察机床有无异常动作，有无火花，有无噪音异常响动，有无震动，有无焦味。发现异常情况应立即停止程序，待机床问题解决后，机床才能继续工作。同时操作之前，操作者应该接受机床操作安全培训，每类机床应有安全操作规程，操作人员应经系统操作安全培训，持有培训合格上岗证后才能上机床工作。工作前，应知道灭火器位置，并且操作者要掌握灭火器方法，机床气压开关位置，机床输入电源开关位置，液压工作站位置，都因掌握应急关闭方法，对于使用冷却油磨床应将灭火器放置机床三米之内。

总之，掌握数控机床操作技巧一个循序渐进过程，并不能一蹴而就。它建立掌握了机床基本操作、基础机械加工知识基础编程知识之上。数控机床操作技巧也不一成不变。它需要操作者成分发挥想象力动手能力有机组合，具有创新性劳动。

2.2、数控技术常用术语大全

所选用的数控术语主要参考国际标准ISO 2806和中华人民共和国国家标准GB 8129—1987 以及近年新出现的一些数控词汇

1）计算机数值控制（Computerized Numerical Control, CNC）用计算机控制加工功能，实现数值控制。

2）轴（Axis）机床的部件可以沿着其作直线移动或回转运动的基准方向。

3）机床坐标系（Machine Coordinate Systern）固定于机床上，以机床零点为基准的笛卡尔坐标系。

4）机床坐标原点（Machine Coordinate Origin）机床坐标系的原点。

5）工件坐标系（Workpiece Coordinate System）固定于工件上的笛卡尔坐标系。6）工件坐标原点（Wrok-piexe Coordinate Origin）工件坐标系原点。

数控加床加工与操作方法

40）主轴速度功能（Spindle Speed Function）定义主轴速度技术规范的命令。41）进给保持（Feed Hold）在加工程序执行期问，暂时中断进给的功能。42）刀具轨迹（Tool Path）切削刀具上规定点所走过的轨迹。

43）零点偏置（Zero Offset）数控系统的一种特征．它容许数控测量系统的原点在指定范围内相对于机床零点移动，但其永久零点则存在数控系统中。

44）刀具偏置（Tool Offset）在一个加工程序的全部或指定部分，施加于机床坐标轴上的相对位移．该轴的位移方向由偏置值的正负来确定.45）刀具长度偏置（Tool Length Offset）在刀具长度方向卜的偏晋

46）刀具半径偏置（Tool Radlus OffseO）刀具在两个坐标方向的刀具偏置。47）刀具半径补偿（Cutter Compensation）垂直于刀具轨迹的位移，用来修正实际的刀具半径与编程的刀具半径的差异

48）刀具轨迹进给速度（Tool Path Feedrate）刀具上的基准点沿着刀具轨迹相对于工件移动时的速度，其单位通常用每分钟或每转的移动量来表示。

49）固定循环（Fixed Cycle , Canned Cycle）预先设定的一些操作命令，根据这些操作命令使机床坐标轴运动，主轴工作，从而完成固定的加工动作。例如，钻孔、铿削、攻丝以及这些加工的复合动作。

50）子程序（Subprogram）加工程序的一部分，子程序可由适当的加工控制命令调用而生效

51）工序单（Planning sheet）在编制零件的加工工序前为其准备的零件加工过程表。52）执行程序（Executlve Program）在 CNC 系统中，建立运行能力的指令集合 53）倍率（Override）使操作者在加工期间能够修改速度的编程值（例如，进给率、主轴转速等）的手工控制功能。

54）伺服机构（Servo-Mwchanisnt）这是一种伺服系统，其中被控量为机械位置或机械位置对时间的导数.55）误差（Error）计算值、观察值或实际值与真值、给定值或理论值之差 56）分辨率（Resolution）两个相邻的离散量之间可以分辨的最小间隔．

2.3、数控机床工作原理和结构简介

1.数控机床工作原理

按照零件加工的技术要求和工艺要求，编写零件的加工程序，然后将加工程序输入到数控装置，通过数控装置控制机床的主轴运动、进给运动、更换刀具，以及工件的夹紧与松开，冷却、润滑泵的开与关，使刀具、工件和其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合图纸要求的零件。

2.数控机床结构

数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体四个部分组成，如图所示。数控机床的加工过程

1）控制介质 控制介质以指令的形式记载各种加工信息，如零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具运动等，将这些信息输入到数控装置，控制数控机床对零件切削加工。

2）数控装置 数控装置是数控机床的核心，其功能是接受输入的加工信息，经过数控装置的系统软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理，向伺服系统发出相应的脉冲，并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程序指令运动。

3）伺服系统 伺服系统由伺服电机和伺服驱动装置组成，通常所说数控系统是指数控装置与伺服系统的集成，因此说伺服系统是数控系统的执行系统。数控装置发出的速度和位移指令控制执行部件按进给速度和进给方向位移。每个进给运动的执行部件都配备一套伺服系统，有的伺服系统还有位置测量装置，直接或间接测量执行部件的实际位移量，并反馈给数控装置，对加工的误差进行补偿。

4）机床本体 数控机床的本体与普通机床基本类似，不同之处是数控机床结构简单、刚性好，传动系统采用滚珠丝杠代替普通机床的丝杠和齿条传动，主轴变速系统了齿轮箱，普遍采用变频调速和伺服控制。

2.4、数控机床加工特点

数控机床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通机床无法比拟的优势，数控机床主要有以下几特点：

数控加床加工与操作方法

4.为了发挥数控机床的价值，操作者必须正确的掌握数控机床操作原则。按机床操作规程正确操作机床；按工艺和程序要求加工零件；加工前协调零件、刀具、压板等尺寸避免干涉和碰撞；提高技术素质，减少装刀、找正等非加工时间；正确维护保养各种辅具确保精度可靠。

五、结论

数控机床的应用已日益广泛，如何“管好、用好、维护好”数控机床已成为亟待解决的重要问题。数控机床的使用不是简单的使用设备，是一相继属性很强的应用工程。只有科学的管理，充分了解数控机床的特点，协调好各生产环节的平衡，才能真正发挥出它的经济效益。

2.5、数控机床的操作方法

[1]数控机床操作者的要求；

就当前国内许多刚刚从事数控机床操作人员的分类来说，有很大一部分操作者是以前从事过一般手动机床或者半自动机床操作的技术工人，他们对机械加工非常熟悉，但对于数控机床的编程是比较陌生的；也有刚从机械专科学校毕业的学生，他们对机械加工知识，数控加工和编程的理论比较熟悉，但是缺少实际的机械加工经验；也有很多操作者是从来没有接触过机械加工和编程的，那他们要学习数控机床操作，困难是非常巨大的。对于这些初学数控机床的人员，掌握一定的数控机床操作技巧是非常重要的。一方面他们可以避免发生机床碰撞事故，导致机床损坏；二是可以在较短的时间之内，能够迅速提高操作者的数控机床操作技能，胜任本职工作，为单位创造经济效益。本文特别针对这些刚接触数控机床的操作人员，介绍了一些数控机床的操作技巧的理论知识，希望对刚刚从事的数控机床的操作者来说有一些借鉴的意义。

{1}首先，操作者需对操作的数控机床有一个全面的了解。了解机床的机械结构：要了解机床的机械构造组成；要掌握机床的轴系分布；更要牢牢地掌握机床各个数控轴的正负方向；要掌握机床的各部件的功能和使用，譬如简单的气动系统原理和功能，简单的液压系统工作原理和功能；另外要掌握机床各辅助单元的工作原理和功能，譬如刀库、冷却单元、电压稳压器，电器柜冷却器等等单元的工作原理，功能和使用方法，以及机床各个安全门锁的工作原理、功能和使用方法。

牢牢地掌握机床的各操作按钮功能：知道怎么执行程序；怎么暂停程序后检查工件加工状态后，恢复暂停状态后继续执行程序，怎么停止程序；怎么更改程序后再执行程序，诸如此类。

了解你所操作机床是什么样的操作系统；简单了解数控系统的控制原理和工作方法；系统使用什么样工作语言，机床加工使用的软件及其使用的语言。如果操作者对该语言不了解或者对该语言的专业词汇不了解，那么就需要专业的培训，在培训时需要认真地做好笔记，机床软件中的每个词汇代表什么中文意思，必须死记硬背进行掌握，那么才能为以后在工作中正确使用机床。另外，操作者也需要在培训时对一般的操作报警的语句进行学习掌握，知道其中文是代表什么意思，怎么解决问题，怎么消除错误报警。另外对于操作者来说，如果有精力和能力允许的话，可以对该类语言进行学习掌握，那么对以后提高机床操作技巧有很大帮助。

{2}其次，要熟练掌握控制数控机床的手动或者自动操作，熟练掌握控制机床的各数控轴的移动。操作者必须达到熟能生巧的境界，那么才能在任何情况下都能做到收放自如；才会在遇到碰撞或者故障情况下，操作者可以正确而及时的处理问题，操作者才会形成条件反射，果断采取制动手段。另外操作者对数控机床的加工程序要非常熟悉；什么样的工序和操作，机床就应该有什么样的动作，都要非常熟悉。当机床执行程序时，你才能在第一时间知道机床动作是否正确，是否需要采取制动措施。另外，每个初学操作者在操作机床的初期或多或少有一些恐惧心理，害怕机床发生撞刀、发生撞机。那么只有操作者在熟练掌握了数控机床的操作之后，才能克服类似的恐惧心理，才能在此基础之上学习掌握更高的数控机床操作技巧。

{3}第三，要熟练掌握程序编辑，各个工序的参数补偿和刀具或者砂轮的直径和长度的补偿。首先经过培训掌握你所要操作数控机床的编程语言，编程方法和各参数补偿方法。现在大多数先进的数控机床都配有编程或仿真的PC工作站。那么初学者可以在工作站上先进行软件编辑和机床切削的仿真学习。在学习编程过程中，不要只注重模拟结果，更重要是要学习模拟加工的过程，要明白工件的加工需要使用什么样的刀具或者砂轮，机床数控轴通过怎样的运动轨迹完成了切削加工；机床在执行具体某个工序加工时，机床内各相关部件移动的位置和方向；注意在执行加工时各个轴的运动方向和切入方向，包

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数控加床加工与操作方法

装夹是否牢靠，提高刀具的转速或者降低转速可以降低共振，另外查看是否有必要的更换新的刀具。

对于数控机床操作的初学者，经常发生碰撞。常听别人说，不碰机床，就学不会机床操作，这是一种非常错误和有害的认识。机床碰撞对机床的精度是很大的损害，对于不同类型机床影响也不一样。一般来说，对于刚性不强的机床影响较大，对于刚性较强的龙门结构的机床，在同等的撞击力下影响较小。如果机床是悬臂式得结构，以及机床主轴是装在一回转轴上的机床结构，一旦机床发生碰撞的话，对机床的精度影响是致命的。所以对于高精度数控机床来说，碰撞绝对要杜绝。只要操作者细心和掌握一定的防碰撞的方法，碰撞是完全可以预防和避免。以下几点心得或许对数控机床初学者预防碰撞有所帮助。

碰撞发生的最主要的原因：一是对刀具或者砂轮 的直径和长度输入错误；二是对工件的尺寸和其他相关的几何尺寸输入错误以及工件的初始位置定位错误；三是机床的工件坐标系设置错误，或者机床零点在加工过程中被重置，而产生变化。机床碰撞大多发生在机床快速移动过程中，这时候发生的碰撞的危害也最大，应绝对避免。所以操作者要特别要注意机床在执行程序的初始阶段和机床在更换刀具或砂轮的时候，此时一旦程序编辑错误，刀具或砂轮的直径和长度输入错误，那么就很容易发生碰撞。在程序结束阶段，各数控轴的退刀动作顺序错误，那么也可能发生碰撞。为了避免上述碰撞，在第一次使用刀具和砂轮时，要仔细进行对刀，不能轻视该问题。为了避免碰撞，操作者在操作机床时，要充分五官的功能，观察机床有无异常动作，有无火花，有无噪音和异常响动，有无震动，有无焦味。发现异常情况应立即停止程序，待机床问题解决后，机床才能继续工作。同时在操作之前，操作者应该接受机床操作的安全培训，每类机床应有安全操作规程，操作人员应经系统的操作和安全培训，持有培训合格的上岗证后才能上机床工作。工作前，应知道灭火器的位置，并且操作者要掌握灭火器的方法，机床的气压开关的位置，机床的输入电源的开关的位置，液压工作站的位置，都因掌握应急的关闭的方法，对于使用冷却油的磨床应将灭火器的放置在机床的三米之内。

总之，掌握数控机床的操作技巧是一个循序渐进的过程，并不能一蹴而就。它是建立在掌握了机床基本操作、基础的机械加工知识和基础的编程知识之上的。数控机床操作

技巧也不是一成不变的。它是需要操作者成分发挥想象力和动手能力的有机组合，是具有创新性的劳动。

2.6、数控车床是怎样操作的

1.手工编程操作

将编制的加工程序输入数控系统，具体的操作方法是：先通过机械操作面板启动数控机床，接着由CRT/MDI面板输入加工程序，然后运行加工程序。1）启动数控机床操作 ① 机床启动按钮ON ② 程序锁定按钮OFF 2）编辑操作

① 选择MDI方式或EDIT方式 ② 按（PRGRM）健

③ 输入程序名 键入程序地址符、程序号字符后按（INSRT）键。④ 键入程序段

⑤ 键入程序段号、操作指令代码后按（INPUT）键。3）运行程序操作 ① 程序锁定按钮ON ② 选择自动循环方式 2.调用程序操作

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数控加床加工与操作方法

如果车削工件外圆后，工件的外圆直径大了0.30mm。对此，我们可不用修改程序，而通过修改刀位偏置值来解决，即在X方向把刀具位置的偏置值减小0.30mm，这样 方便地解决了切削加工中产生的加工误差。

三、数控机床产生几何误差的因素

3.1、普遍认为数控机床的几何误差由以下几方面原因引起

1.1 机床的原始制造误差

是指由组成机床各部件工作表面的几何形状、表面质量、相互之间的位置误差所引起的机床运动误差,是数控机床几何误差产生的主要原因。

1.2 机床的控制系统误差

包括机床轴系的伺服误差(轮廓跟随误差),数控插补算法误差。

1.3 热变形误差

由于机床的内部热源和环境热扰动导致机床的结构热变形而产生的误差。

1.4切削负荷造成工艺系统变形所导致的误差

包括机床、刀具、工件和夹具变形所导致的误差。这种误差又称为“让刀”,它造成加工零件的形状畸变,尤其当加工薄壁工件或使用细长刀具时,这一误差更为严重。

1.5 机床的振动误差

在切削加工时,数控机床由于工艺的柔性和工序的多变,其运行状态有更大的可能性落入不稳定区域,从而激起强烈的颤振。导致加工工件的表面质量恶化和几何形状误差。

1.6 检测系统的测试误差

包括以下几个方面:

(1)由于测量传感器的制造误差及其在机床上的安装误差引起的测量传感器反馈系统本身的误差;

(2)由于机床零件和机构误差以及在使用中的变形导致测量传感器出现的误差。

1.7 外界干扰误差

由于环境和运行工况的变化所引起的随机误差。

1.8 其它误差

如编程和操作错误带来的误差。

上面的误差可按照误差的特点和性质,归为两大类:即系统误差和随机误差。

数控机床的系统误差是机床本身固有的误差,具有可重复性。数控机床的几何误差是其主要组成部分,也具有可重复性。利用该特性,可对其进行“离线测量”,可采用“离线检测——开环补偿”的技术来加以修正和补偿,使其减小,达到机床精度强化的目的。

随机误差具有随机性,必须采用“在线检测——闭环补偿”的方法来消除随机误差对机床加工精度的影响,该方法对测量仪器、测量环境要求严格,难于推广。

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数控加床加工与操作方法

数控机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，节省了零件安装调整时间。数控机床加工质量稳定，一般只作首件检验和工序间关键尺寸的抽样检验，因此节省了停机检验时间。在加工中心机床上加工时，一台机床实现了多道工序的连续加工，生产效率的提高更为显著。

（4）能实现复杂的运动。普通机床难以实现或无法实现轨迹为三次以上的曲线或曲面的运动，如螺旋桨、汽轮机叶片之类的空间曲面；而数控机床则可实现几乎是任意轨迹的运动和加工任何形状的空间曲面，适应于复杂异形零件的加工。

（5）良好的经济效益。数控机床虽然设备昂贵，加工时分摊到每个零件上的设备折旧费较高。但在单件、小批量生产的情况下，使用数控机床加工可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用。数控机床加工零件一般不需制作专用夹具，节省了工艺装备费用。数控机床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床可实现一机多用，节省厂房面积和建厂投资。因此使用数控机床可获得良好的经济效益。

（6）有利于生产管理的现代化。数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，特别是在数控机床上使用计算机控制，为计算机辅助设计、制造以及管理一体化奠定了基础。

五、数控机床加工的分类与发展

5.1、数控机床的分类统

数控机床的种类很多，主要分类如下：

按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。

按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类如下：点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。

按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。

按数控系统的功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。

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数控加床加工与操作方法

七、数控加工安全规则、进入车间实习时，要穿好工作服，大袖口要扎紧，衬衫要系入裤内。不得穿凉鞋、拖鞋、高跟鞋、背心、裙子和戴围巾进入车间。注意：不允许戴手套操作机床； 2、注意不要移动或损坏安装在机床上的警告标牌； 3、注意不要在机床周围放置障碍物，工作空间应足够大；、某一项工作如需要俩人或多人共同完成时，应注意相互间的协调一致； 5、不允许采用压缩空气清洗机床、电气柜及 NC 单元；、应在指定的机床或计算机上进行操作。未经允许，其它机床设备、工具或电器开关等均不得乱动。

结论

通过我这几年的数控专业的学习，了解了我国的机械工业发展取得的辉煌的成就。但和发达国家相比还有一段距离，我在大学四年的系统我已经基本掌握了数控专业技能，能过自己独立操作，工艺分析和工艺编程。也可以对机床电器做最基本的电路分析和机床的故障排查等，一个高职大学生应具备的专业技能素质，系统学习了机械制造、机械制图、电子电工、机械CAD、数控原理与结构，数控编程等专业课程。我希望自己在以后的工作中锻炼自己，检验自己的掌握程度。这次设计就达到了这样的目的，使自己更了解数控机床，对它的结构系统等有了更进一步的掌握，使自己的理论水平和实际操作水平更上一层楼。

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第二篇：数控技术毕业论文

华中科技大学

毕业论文（设计）

题目学院学院专业学生姓名学号年级级指导教师

毕业教务处制表 毕业

二〇一三年 六月二十日

数控技术毕业论文

一、论文说明

本团队长期从事毕业论文写作与论文发表服务，擅长案例分析、编程仿真、图表绘制、理论分析等，专科本科论文300起，具体信息联系。

二、毕业论文参考选题

可重构数控系统模块化设计与开发

基于SERCOS接口的开放式数控系统的研究

基于PC的数控系统软件设计研究

基于PC机的通用数控系统的开发及在普通车床上的应用

三维四轴PCB板铣床数控系统

汽轮发电机线圈铜排数控铣孔机的研制

高速、高精度数控等离子弧切割技术研究

数控车床可靠性增长技术研究

数控车间管理系统的开发与应用

数控加工仿真中的碰撞干涉检查与精度验证

高速响应活塞环数控车床的开发研究

基于VB下西门子840D数控系统界面的二次开发

五轴五支链并联机床数控系统的软硬件设计

工业设计理论在数控机床外观造型设计中的应用研究

面向Web的数控机床虚拟操作与加工仿真研究

我国数控产业人力资源开发的策略研究

基于嵌入式Linux现场总线型开放式数控系统研究

数控铣床加工过程虚拟仿真系统的研究

面向开放式数控系统平台的编译系统的研究与开发

数控插齿机传动链传动精度分析及实验研究

开放式数控系统的研究开发

基于运动控制器的开放式数控车床软件系统研究

基于西门子840D数控系统的M84125轧辊磨床控制界面的开发 基于WindowsXP的三坐标数控系统的研究

基于波纹法兰加工的车床数控化改造

开环数控系统的加工误差检测及补偿的研究

数控连接板冲孔机控制系统的设计与开发

基于组件技术的数控刀具管理系统的研究与实现

三维数控镂铣机参数与结构设计

MCV1350加工中心数控系统改造研究

基于加工环境模型的数控加工仿真研究

基于HUST控制器的全自动数控系统产品化开发

CT40型数控车床控制系统开发

数控车削仿真系统的研究与开发

叶片多坐标数控抛光装备及编程技术研究

数控布带缠绕机工艺参数控制方法研究

大直径薄壁导管数控弯曲回弹解析及工艺数据库

数控铣削加工切削参数优选专家系统的研究

卧式车铣复合机床数控系统的研发和精度检测

基于普通机床回转功能曲面数控加工技术的研究

数控代码自动生成及仿真方法的研究与实现

研抛专用装备数控系统体系结构的研究

中国数控机床市场预测与沈阳机床集团发展战略研究

数控机床热误差检测及补偿技术研究

基于PMAC的开放型螺杆磨床数控系统的研制

数控切削加工工艺参数及刀具运动轨迹的研究

数控机床精度检测装置及误差分析研究

直线伺服六位置环虚拟轴数控机床的解耦研究 三轴数控机床通用几何误差软件补偿技术的研究 数控加工过程监测与故障诊断技术的研究

第三篇：数控技术毕业论文

毕 业 论 文

（实践报告）

题目：数控车床的刀具与加工工艺

试点学校 姓 名 学 号 专 业 指导教师

十堰电大郧县分校 王 爱 波 1042001407181 数控技术（专科）丁 耀 东

十堰广播电视大学毕业论文

目录

摘要..............................................................................................................................................-21.1.数控机床简介...............................................................................................................-31.3.数控机床的组成...........................................................................................................-3第二章、数控刀具的选用...........................................................................................................-52.2.刀具材料.......................................................................................................................-5第三章、数控加工工艺分析.......................................................................................................-63.2.数控加工工艺过程.......................................................................................................-73.4.工序与工布的划分.......................................................................................................-7结论..............................................................................................................................................-9后记.........................................................................................................................................../ 10

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摘要

数控技术是先进制造技术的基础，它是综合应用了计算机、自动控制、电气传动、自动检测、精密机械制造和管理信息等技术而发展起来的高新科技。作为数控加工的主体设备，数控机床是典型的机电一体化产品。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。

本文主要讨论数控车床的概述，数控机床刀具的选用及加工工艺和数控技术的发展方向。主要内容有关于数控机床的概述、数控机床的特点及组成和数控机床的发展趋势，数控机床刀具的特点及其选择、加工工艺分析过程及内容、工序及工步的划分以及数控机床的发展等。

关键字：数控技术 机床 刀具 加工工艺

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第一章、数控概述

1.1.数控机床简介

数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。

数控机床种类繁多，由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。1.2.数控机床特点

数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：

1、加工精度高，具有稳定的加工质量；

2、可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；

3、加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；

4、机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；

5、机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；

6、对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。1.3.数控机床的组成

数控机床一般由下列几个部分组成：

1、主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。

2、数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

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3、驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

4、辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

5、编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。1.4.数控机床发展趋势

高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在以下方面。

1、机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟，包括铣-车复合、车铣复合、车-镗-钻-齿轮加工等复合，车磨复合，成形复合加工、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂”、“一次装卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。

2、智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。

3、机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。

4、精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（0.01mm）提升到目前的微米级（0.001mm），有些品种已达到0.05μm左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精度可稳定达到0.05μm左右，形状精度可达0.01μm左右。采用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级（0.001μm）。通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。

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5、功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并取得成熟的应用。全数字交流伺服电机和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。

第二章、数控刀具的选用

2.1.数控机床的刀具特点

数控加工对刀具的要求不仅精度高、强度大、刚度好、寿命长。而且要求尺寸稳定、安装调整方便。切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀具的切削性能有显著的提高。切削技术由传统的切削工艺向创新制造工艺的飞跃，大大提高了切削加工的效率。刀具工业由脱离使用、脱离用户的低级阶段向面向用户、面向使用的高级阶段的飞跃，成为用户可利用的专业化的社会资源和合作伙伴。切削刀具从低值易耗品过渡到全面进入“三高一专（高效率、高精度、高可靠性和专用化）”的数控刀具时代，实现了向高科技产品的飞跃。成为现代数控加工技术的关键技术。与现代科学的发展紧密相连，是应用材料科学、制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶。2.2.刀具材料

数控车床使用的刀具材料一般为高速钢、硬质合金、涂层硬质合金和陶瓷。在数控切削加工时，数控刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和摩擦，数控刀具在高温下进行切削的同时，还承受切削力、冲击和振动，因此数控刀具材料应满足以下基本条件：

1、硬度：刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度应在62HRC以上，并要求保持较高的高温硬度。

2、耐磨性：耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，它是刀具材料力学性能、组织结构和化学性能的综合反映。

3、强度和韧性：一种好的刀具材料，应根据它的使用要求，兼顾硬度和耐磨性两方面的性能，有所侧重。满足高切削力、冲击和振动的条件。

4、耐热性：数控刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化能力。

5、导热性和膨胀系数：在其他条件相同的情况下，刀具材料的热导率越大，/ 10

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则由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和提高刀具使用寿命。线膨胀系数小，则可减少刀具的热变形。

6、工艺性：为了便于制造，要求数控刀具材料有较好的可加工性，包括锻、轧、焊、切削加工和可耐磨性、热处理特性。材料的高温特性对热轧刀具十分重要。

2.3.数控刀具的选择

1、刀片形状的选择：正型（前角）刀片：对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。负型（前角）刀片，对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。

2、一般外圆车削常用80°凸三角形、四方形和80°菱形刀片；仿形加工用55°、35°菱形和圆形刀片；在机床刚性、功率允许的条件下，大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小的刀片。

3、前角的作用。大负前角用于：切削硬材料；需切削刃强度大，以适应断续切削、切削含黑皮表面层的加工条件。大正前角用于：切削软质材料易切削材料被加工材料及机床刚性差时。

4、后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃强度高时。大后角用于：切削软材料；切削易加工硬化的材料。

5、主偏角的作用：大主偏角用于：切深小的精加工；切削细而长的工件；机床刚性差时。小主偏角用于：工件硬度高，切削温度大时；大直径零件的粗加工；机床刚性高时。

6、副偏角具有减少已加工表面与刀具摩擦的功能。一般为5°～15°。

7、刃倾角是前刀面倾斜的角度。重切削时，切削开始点的刀尖上要承受很大的冲击力，为防止刀尖受此力而发生脆性损伤，故需有刃倾角。推荐车削时为3°～5°。

第三章、数控加工工艺分析

3.1.数控加工工艺概念

数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程中。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。

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3.2.数控加工工艺过程

是利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。3.3.数控加工工艺内容

1、选择并确定进行数控加工的内容。

2、对零件图样进行数控加工工艺分析。

3、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定。

4、数控加工工艺方案的制定。

5、工步、进给路线的确定。

6、选择数控机床的类型。

7、刀具、夹具、量具的选择和设计。

8、切削参数的确定。

9、加工程序的编写、校验与修改。

10、首件试切加工与现场问题处理。3.4.工序与工布的划分

3.4.1.工序的划分

在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据图样，考虑是否可以在一台机床上完成整个零件的加工工作。若不能，则应决定其中那一部分在数控机床上加工，那一部分在其他机床上完成。一般工序划分有以下几种方式：

1、按零件装卡定位方式划分工序：由于每个零件结构形状不同，各加工表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内形定位；加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。

2、按粗、精加工划分工序：根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工。此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工。通常在一次安装中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其他表面。

3、按所用刀具划分工序：为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。在专用

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数控机床和加工中心中常采用这种方法。

3.4.2.工步的划分

主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。

1、同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。

2、对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少由变形引起的对孔的精度的影响。

3、按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工生产率。总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。

四、数控机床的技术发展

机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器—接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管——晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机—电动机控制系统。

在20世纪的60年代出现丁一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器——可编程序控制器。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。

随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。

综上所述，机械设备控制技术的产生，并不是孤立的，而是各种技术相互渗透的结果。它代表了正在形成中的新一代的生产技术，已显示出并将越来越显示出强大的威力。

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生产技术的发展对产品性能要求越来越高，产品改型频繁，采用多品种小批量生产方式的企业越来越多，这就要求数控机床向高速化、高招度化、复合化、系统化、智能化发展。

结论

通过这次毕业设计，使我对大学书本上所学的数控知识有了一次全面的综合了解，例如：数控技术概术、刀具的选择及工艺分析等，这些对今后工作都有很大的帮助。数控技术是未来制造业不可缺少的一部分，将在经济发展与社会进步的今天发挥重要作用，作为跨世纪的新一代，我们有理由相信，我国机械制造业会更加辉煌,祖国的明天也会更加美好。

参考文献

[1]张超英,数控机床加工工艺、编程及操作实训,北京；高等教育出版社，2003，9

[2]王洪，数控加工程序编制，北京；机械工业出版社，2003.6 [3]董兆伟，数控机床编程技术，北京；机械工业出版社，2009.9 [4]胡占齐，杨莉主编.机床数控技术.北京；机械工业出版社，2002 [5]王润孝，秦现生主编.机床数控原理与系统.西安；西北工业大学出版社，2003 [6]卢小平.数控加工与编程.西安；电子科技大学出版社，1999 [7]古文生，数控机床及应用，北京；电子工业出版社，2002.3 [8]吴明有，数控机床加工技术，东南大学出版社，2011.5

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后记

时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这个美好的季节里，我在电脑上敲出了最后一个字，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着我生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中决绝的来临。

三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。

还要感谢我的朋友及同学，在最后的毕业论文时从百忙只中抽出的时间给予我的的帮助，滴水之恩没齿难忘；他们的帮助更是一种精神上的支持，让我今后的生活和工作中更加充满自信，在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜所有人对我的殷殷期望！

还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留下了深刻的印象。在此无法一一罗列，但对他们，我始终心怀感激。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！

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第四篇：数控技术

机床数控系统（机床）的基本组成：输入输出装置，数控装置，伺服驱动（+反馈装置，辅助装置及机床本体）数控机床分类：按加工工艺方法分：普通数控机床，加工中心。按伺服驱动特点分：开环控制数控机床，半闭环，闭环。按加工轨迹分：点位控制数控机床，直线，轮廓。数控机床的特点：加工精度高，机床柔性强，自动化程度高，生产率高，经济效益高，利于管理。数控机床机械结构特点：1结构简单，操作方便，自动化程度高2广泛采用高效，无间隙传动装置和新技术新产品3具有适应无人化，柔性化加工的特殊部件4对机械结构，零部件的要求高。数控机床对机械结构的基本要求1具有较高的静动刚度和良好的抗振性2具有良好的热稳定性3具有较高的运动精度与良好的低速稳定性4具有良好的操作安全防护性能。提高数控机床性能的措施1合理选择数控机床的总体布局2提高结构件的刚度3提高机床抗振性4改善机床的热变形5保证运动的精度和稳定性。数控机床常用布局形式：平床身，斜床身，立式床身（大型的）。主传动系统的基本要求：1主轴一般都要求能自动实现无级变速2主轴系统必须具有足够高的转速和足够大的功率3主传动系统应简化结构，减少传动件4在加工中心上，必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置5主轴还需要安装位置检测装置。主传动的无级变速三种方法：1采用交流主轴驱动系统实现无级变速运动2在经济型，普及型数控机床上采用变频带变频电动机或普通交流电动机实现无级变速3在高速加工机床上，采用主轴和电动机一体化的新颖功能部件-电主轴。主轴的联接形式：1用辅助机械变速机联接2定传动比的联接3采用电主轴。数控机床对进给传动系统的基本要求：1提高传动部件的刚度2减小传动部件的惯量3减小传动部件的间隙4减小系统的摩擦阻力。数控机床进给传动系统的基本形式：1滚珠丝杠螺母副2静压丝杠螺母副3静压蜗杆蜗条幅和齿轮齿条幅4直线电动机直接驱动。数控机床对导轨的基本要求：1导向精度高2精度保持性好3足够的刚度4良好的摩擦特性。数控机床的种类与特点：1滑动导轨：结构简单，制造方便，刚度高，抗震性好2滚动导轨：灵敏度高，定位精度高，摩擦小，寿命长3静压导轨：无摩损，精度保持性好，承载大，刚度好，抗震性好。步进电动机的优缺点：结构简单，控制容易，维修方便，负载大，速度高的情况下易失步。交流逆变：交流伺服，交流主轴，变频器的共性关键技术。为进交电机的调速，需改变电机的电压与频率，这个改变电压与频率的装置叫逆变器。

三相异步电动机的固有特性：异步电动机在额定电压和额定功率下，按规定的接线方式接线，定转子电路外接电阻和电抗为零时的转速和电磁转矩的关系。常用人为机械特性：降低定子电压，转子电路串接电阻，改变定子电源频率，改变极对数。异步电动机的起动方法：直接启动，降压启动，绕先行电动机转子串电阻启动。异步电动机的制动方法：能耗制动，反接制动（转子反转，定子两相反接，发电反馈制动），回馈制动。控制电器：中间继电器，时间继电器（空气阻尼式，晶体管式）。保护电器：热继电器，熔断器，低压断路器。电器保护环节：过载保护，短路保护（熔断器，自动开关），零压与欠压保护，过流保护。PLC的工作方式：输入采样阶段，程序执行阶段，输出刷新阶段。步进电机的运行特性及影响因素：矩角特性：反映步进电动机电磁转矩随转角的关系。单步运行特性：加一个控制脉冲改变一次通电状态。步进电动机的主要性能指标：步距角：每给一个电脉冲信号，电动机转子所应转过角度的理论值。转矩：（保持转矩）绕组不通电时电磁转矩的最大值或转角不超过一定值时的转矩值。直流伺服电动机的基本类型：普通电枢，盘形电枢，空心杯电枢，无槽电枢，直流伺服齿轮减速电动机，直流力矩电动机。环形分配器：根据指令脉冲信号按一定的逻辑关系加到放大器上，使各相绕组安一定的顺序和时间导通和关断，并根据指令使电动机正转或反转，实现确定的运行方式。（由励磁绕组数和工作方式决定）

第五篇：数控技术

自1954年美国麻省理工学院伺服机构实验室研制出第一台三坐标数控机床。1952美国帕森格公司和麻省理工学院研制出第一台三位坐标铣床。

半闭环伺服系统控制数控机床是用安装在进给丝杠轴端或电动机轴端的角位移测量元件检测伺服电动机或丝杠的角位移

插补就是通过插补计算程序，根据程序规定的进给速度要求，完成在轮廓起点和终点之间的中间点的坐标值计算，也即数据点的密化工作。

在轮廓加工中，由于刀具总有一定的半径，刀具中心轨迹并不等于零件轮廓轨迹，应使刀具中心轨迹偏离轮廓一个半径值，这种偏移习惯上称为刀具半径补偿 直线插补和圆弧插补是CNC系统的两种基本插补功能 目前常用的插补方法可分为脉冲增量插补和数据采样插补

脉冲增量插补的方法：逐点比较法、数字积分法、比例积分法、数字脉冲乘法器法 数据采样插补法：直线函数、扩展数字积分法、二阶递归扩展数字积分法、双数字积分插补法

逐点比较法插补原理是每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，每走一步将加工店的瞬时坐标与理论的加工轨迹相比较，判断实际加工点与理论加工轨迹的偏差位置，通过偏差函数计算二者之间的偏差

逐点比较法（圆弧、直线插补）有四个节拍偏差判断2坐标进给3偏差计算4终点判别 脉冲编码器在数控机床中应用：位移测量2主轴控制3测速4零脉冲用于回参考点控制。脉冲编码器根据内部结构和检验方式可分为接触式、光电式和电磁式三种。光栅由标尺光栅（长光栅）和指示光栅（短光栅）两部分组成光栅检测：在高精度的数控机床上，可以使用光栅作为位置检测装置，将机械位移转换为数字脉冲，反馈给CNC装置，实现闭环控制，测量长度、角度、速度、加速度、震动和爬行等。装置由光源、透镜、标尺光栅、指示光栅、光电转换元件（读数头）和测量电路组成刀具半径补偿分为：刀具半径左补偿和刀具半径右补偿

刀具半径补偿目的（使数控编程按工件轮廓进行，自动计算刀心轨迹，即使刀具磨损、重磨、换刀时也能继续加工，这样即简单又能保证加工精度）应用（当刀具磨损、重磨、换新刀而引起刀具直径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具直径；同一程序、同一尺寸的刀具，利用半径补偿，在刀具补偿参数中设置不同的值，可进行粗精加工）

B功能刀具半径补偿为基本的刀具半径补偿，它根据程序段中零件轮廓尺寸和刀具半径计算出刀具中心的运动轨迹。C功能刀具补偿是在计算出刀具在本段运行轨迹后，提前将下一段的程序读入，然后根据他们之间的转接的具体情况，再对本段的轨迹作适当的修正，得到正确的本段加工轨迹。刀具中心轨迹过度方式有缩短型（180<=a<360）伸长型（90<=a<180）插入型（0<=a<90）数控系统的位置控制是私服系统的重要组成部分，是保证位置控制精度的重要环节 转接形式：直线与直线，直线与圆弧，园与圆弧，圆弧与圆弧 常用的检测装置：旋转变压器，感应同步器，编码器，光栅，磁栅 位置检测装置的精度主要包括系统精度和分辨率

CNC系统软件包括CNC管理软件（输入、I/O处理、通信、显示、诊断）和CNC控制软件（译码、刀具补偿、速度控制、插补、位置控制、开关量控制）

DNC直接数字控制系统：FMC柔性制造单元，FMS柔性制造系统，加工、物流、信息流三个子系统组成，CIMS计算机集成制造系统，管理信息，技术信息，制造自动化，集成质量信息分系统。

CIMS具有智能自动化的特征，是提高技术密集化的成果，是人们用新的概念和方法来经营和指导工厂的一种探索，力图对传统的制造业进行全面的技术改造，力求形成从市场调研、资源利用、生产决策、产品设计、工艺设计、制造和控制到经营和销售的良性循环，以提高机械制造业的经济效益和在多变的市场环境中的竞争力

机床数控技术的组成包括：1编程技术2程序载体3人机交互装置4数控系统

CNC系统式数控系统的核心，伺服系统式CN 系统和机床本体的联系环节，通常包括伺服驱动器（单元）和伺服电动机（驱动装置）数控系统包括：控制器，驱动装置

步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制并将电脉冲信号转换成相应的角位移的执行器，也称脉冲电动机。其角位移量与电脉冲数成正比，其转速与电脉冲信号输入的频率成正比

2．数控机床输入装置的作用是将程序载体上的数字代码变成相应的控制指令，传送并

存入数控装置内。

3．数控机床按所用数控装置类型可分为硬线NC数控机床和计算机CNC数控机床。4．一般认为柔性制造系统应由加工、物流和信息流三个子系统组成。

6．在数控机床的坐标系中，规定平行于主轴轴线的坐标系为Z坐标，对于没有主轴的机床，则规定垂直于工件装夹面的方向为Z坐标轴的方向。7．数控机床的进给伺服系统由数控系统（CNC）、伺服驱动系统（驱动器）及执行元件

（伺服电机）组成。

9．磁尺位置检测装置由磁性标尺、磁头和检测电路组成。

10．任意选择刀具法的编码方式有刀具编码方式、刀套编码方式 和记忆式方式。1．感应同步器是利用 电磁感应原理，将位移或转角转变为电信号，借以进行位置检测。2．调速范围是指数控机床要求电动机能提供的最高转速与最低转速之比。

4．异步交流伺服电动机转子转速为1440r/min，工频为50HZ，其转差率s为 5．刀位点表征刀具特征的点，车刀的刀位点为刀尖，球头铣刀的到位点为球心。6．加工中心自动运行操作包括存储器运行、MDI运行和DNC运行。

7．刀具半径补偿执行过程一般分为刀具补偿建立、刀具补偿进行和刀具补偿撤销。8．直流电机的调速有三种方法：改变电枢电压、改变磁通量和改变电枢电路的电阻。10．数字增量圆弧插补法是用直线段逼近被插补的曲线。1．伺服系统是CNC系统和机床本体的关键联系环节。

2．根据工艺方法可将数控机床分为：金属切削数控机床、金属成形数控机床、特种加

工数控机床。

3．闭环或半闭环控制的数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。

5．逐点比较插补法进给一步要完成偏差判别、坐标进给、偏差计算 和终点判别四个节

拍。

6．刀具半径补偿方法分为 刀具半径补偿B功能 与刀具半径补偿C功能。8．调速范围是指数控机床要求电动机提供的最高转速和最低转速之比。

9．脉宽调制器的作用是将电流调节器的控制电压信号转换成脉冲宽度可调的脉冲电压。10．现代数控机床采用的导轨主要有塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。

1．从零件图纸到编制零件加工程序和制作控制介质的全部过程，称为数控编程。2．刀具中心轨迹在编程轨迹的前进方向右侧时称为右补偿。

3．数控机床按加工功能不同可分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制

数控机床。

4．提高开环进给伺服系统精度的措施有传动间隙补偿和螺距误差补偿。

5．旋转变压器在鉴相型测量系统中，供给定子的正、余弦绕组的激磁信号是频率和幅值相同而相位不同的交流电压。

6．步进电机受脉冲电流的控制，其转子的角位移量和角速度严格地与输入脉冲的 数量 和脉冲的 频率_成正比例。

9．滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式常用的有外循环和内循环两种。

1．感应同步器定尺绕组中感应的总电势是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生的感应电势的（代数差）。

2刀具中心轨迹在原编程轨迹的基础上，向右偏移一个刀具半径的补偿指令是（G42）3．下面哪种检测装置不是基于电磁感应原理（光栅）。4．辅助功能M00代码表示（程序停止）。

5．用逐点比较法插补直线OA，其起点坐标为O（0，0），终点坐标A（9，8），若采用插补的总步数作为终点减法计数器JE的初始值，则JE＝（17）。6．缩短型刀补在刀补轨迹转接处工件内侧所形成的角度（π≤α≤2π）。8．返回参考点操作就是使运动部件回到（机床坐标系原点）。

9．对于数控机床位置传感器(机床位置传感器的精度越高，机床的加工精度越高）10．圆弧插补指令G03 X Y I J 中，X、Y后的值为圆弧的（终点坐标）。

11．采用逐点比较法对第一象限直线插补运算时，若偏差函数大于零，则刀具位于(直线

上方)

12．单微处理器CNC结构中，微处理器CPU通过(总线）与存储器、输入/输出控制等

各种接口相连。

13．CIMS的中文含义是（计算机集成制造系统）。

14．PWM调制方法中最基本、应用最广的是（正弦波脉宽调制）

15．点位控制数控系统（仅控制刀具相对于工件的定位，不规定刀具运动的途径）

数控机床的发展方向：1向高速、高精度方向发展2向柔性化、功能集成化方向发展3向高可靠性方向发展4向网络化方向发展5向造型宜人方向发展

数控机床的控制原理：数控机床是用数字化的信息来实现自动控制的，将与加工零件有关的信息，用规定的文字、数字和符号组成的代码，按一定的格式编成加工程序单，将加工程序通过控制介质输入到数控装置中，由数控装置经过分析处理后，发出各种与加工程序相对应的信号和指令控制机床进行自动加工。

数控机床的工作原理：数控机床采用了计算机对数字信息进行处理从而控制的高效自动化机床，它能够按照机床计算机规定的数字代码把各种机械位移量、工艺参数、辅助功能表示出来，通过数控技术的逻辑处理或计算发出各种控制指令完成要求的机械动作，自动完成零件的加工任务。

机床数控技术：变成技术、程序载体、人机交互装置，数控系统，机床本体

所谓脉宽调制，就是使功率晶体管工作于开关状态，开关频率保持恒定，用改变开关导通时间的方法来调整晶体管的输出，是电动机两端得到宽度随时间变化的电压脉冲 数控机床的主传动广泛采用直流伺服或交流伺服主轴电动机作为驱动元件，构成无级变速的传动方式

数控机床的主传动方式有四种：1二级齿轮变速的主传动方式2定比传动带的主传动方式3主轴电动机直接驱动的主传动方式4电主轴

滚珠丝杠螺母副的预紧方式：1在两个螺母之间插入调整垫片2改变螺母中间半个螺纹槽的节距进行预紧3在螺母中间装一个弹簧机构

当使用直线电动机作为进给驱动系统时，进给系统为直接驱动

目前大多数的数控系统都采用任意换刀方式，分为导套编码、刀具编码和记忆式三种 数控机床的精度检验分为几何精度检验、定位精度检验和切削精度检验

柔性制造单元式在制造单元的基础上发展起来的，具有一定的柔性。所谓柔性，是指能够较容易地适应多品种、小批量的生成功能，通过稍加调整或编程就可同时加工几种不同的工作

数控机床的特点：1适应性、灵活性好2质量稳定、精度高3生产效率高4劳动强度低、劳动条件好5有利于现代化生产与管理6具有监控功能和故障诊断能力7使用、维护技术要求搞

数控机床分类：1按运动控制方式分（点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床）2按伺服系统类型分类（开环伺服、半闭环伺服、闭环伺服系统控制数控机床）3按功能水平分类（经济性、中档、高档数控机床）4按工艺方法分类（金属切削、金属成形、特种加工数控机床）特点：开环（结构简单，制造成本低，价格便宜。有着广泛的应用。但由于没有测量反馈装置，无法通过反馈自动进行误差检测和校正，因此位移精度一般不高），半闭环（具有相当高的精度，且调试比较方便，价格也较全闭环系统便宜，得到广泛应用），闭环（定位精度高，调节速度快，但由于该系统将丝杠螺母副机工作台导轨这些大惯量环节放在闭环之内，给调试者工作造成很大的困难。如果各种参数匹配不当会引起系统振荡，造成系统不稳定，影响定位精度，而且系统复杂，成本高，故适用于精度要求很高的数控机床）

数控机床的机械结构特点：1支撑件的高度钢化2传动机构简约化3传动元件精密化4辅助操作自动化

机床通电步骤：1合上车床主电源开关2检查主电动机的冷却风扇是否启动，车床照明灯是否亮，润滑泵和液压泵是否启动3按下数控机床操作面板上的通电按键，系统启动4通电数秒后显示屏是否显示，如果有报警，就会提示报警信息5检查安装在车床上的总压力表，表头显示4MPa，说明正常

数控车床的一般操作步骤有：1编制程序2开机床3返回参考点4输入加工程序5程序的编辑6试运行程序7找正、对刀8进行连续加工9操作显示10程序的输出11关机 数控机床维护的基本要求：1保持使用环境良好2保证部件的润滑良好3保证机械精度要求4保证机床安全可靠

非圆曲线节点坐标的计算：用直线逼近非圆曲线时节点的计算（弦线逼近法、割线逼近法和切线逼近法），用圆弧段逼近非圆曲线时节点的计算（曲率圆法、三点园法、相切园法和双圆弧法）