数控技术[★]

第一篇：数控技术

1.脉冲增量插补和数据采样插补的区别？P63

答：脉冲增量插补又称为基准脉冲插补。特点：每插补运算一次，最多给每一轴进给一个脉冲，产生一个基本长度单位的移动量，即脉冲当量，用δ表示。不同的数控机床，其脉冲当量可能不同，经济型数控机床一般为δ=0.01mm，较为精密的数控机床一般为δ=1um或0.1um。采用此方法的差不误差不得大于一个脉冲当量，输出脉冲最大速度取决于执行一次运算所需的时间。虽然该方法插补程序简单，但进给率受到一定的限制，所以用于进给速度要求不很高的数控系统或开环数控系统中。

数据采样插补又称为数字增量插补或时间标量插补。特点：其位置伺服通过计算机及测量装置构成闭环，在每个插补运算周期输出的不是单个脉冲，而是数字量。计算机定时对反馈回路采样，得到采样数据与插补程序所产生的指令数据相比较后，输出误差信号给驱动伺服电机。数据采样插补所产生的最大速度不受计算机最大运算速度的限制，但插补程序比较复杂，适用于半闭环和闭环数控系统中。

2.刀具长度补偿和刀具半径补偿的区别？P134 P44

答：刀具补偿分为刀具长度补偿和刀具半径补偿。

刀具长度补偿：在数控立式铣镗床上，当刀具磨损或更换刀具使Z向刀尖不在原初始加工的编程位置时，必须在Z向进给中，通过伸长或缩短1个偏位置e的办法来补偿其尺寸的变化，以保证加工深度值仍然达到原设计位置。刀具长度补偿也有刀具长度补偿的建立、执行和撤销3个过程，与刀具半径补偿相类似。刀具长度补偿由准备功能G43、G44、G49以及H代码指定。用G43、G44指令指定偏置方向，分别为正负向偏置。G49指令指定补偿撤销，H代码指令指示偏置存储器中存储偏置量的地址。无论是绝对或增量指令的情况，G43是执行将H代码指定的已存入偏置存储器中的偏置值加到主轴运动指令终点坐标值上去，而G44则相反，是从主轴运动指令终点坐标值中减去偏置值。G43、G44是模态G代码。

刀具半径补偿：就是具有这种功能的数控装置能使刀具中心自动从零件实际轮廓上偏离一个指定的刀具半径值（补偿量），并使刀具中心在这一被补偿的轨迹上运动，从而把工件加工成图纸上要求的轮廓形状。当刀具中心轨迹在程序规定的前进方向的编程轨迹右边时成为右刀补，用G42表示；反之成为左刀补，用G41表示；撤销刀具半径补偿用G40表示。刀具半径补偿的执行过程分为刀补的建立、进行和撤销3个步骤。

3.数控加工机床主轴和普通数控铣床的区别P162

数控机床的主轴驱动是指产生主切削运动的传动，它是数控机床的重要组成部分之一。主轴驱动的要求：第一、数控机床主传动要有宽的调速范围及尽可能实现无级变速。第二、功率大。第三、动态响应要好。第四、精度高。第五、旋转轴联动功能。第六、恒线速切削功能。第七、加工中心上，要求主轴具有高精度的准停控制。此外，有的数控机床还要求具有角度分度控制功能。为了达到上述有关要求，对主轴调速系统还需加位置控制，比较多的采用光电编码器作为主轴的转角检测。

主轴驱动及其控制方式：第一、带有变速齿轮的主传动。第二、通过带传动的主传动。第三、两个电动机分别驱动主轴。第四、内装电动机的主轴传动结构。

主轴调速方法：

1、电机调速。

2、机械齿轮变速。

P187数控铣床：它是出现和使用最早的数控机床。它的加工精度高、生产效率高，精度稳定性好、操作劳动强度低，用途广泛，能完成各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面、孔、螺纹、平面与空间曲线等复杂型面的加工，适合于加工各种模具、凸轮、板类及箱体类的零件。按机床主轴的布置形式及机床的布局特点分类，可分为龙门数控铣床、卧式数控铣床和立式数控铣床；按数控系统的功能分类，可分为经济型数控铣床、全功能数控铣床和高速铣削数控铣床等。

4、绝对式编码器和增量式脉冲编码器的区别？P148

答：绝对式编码器是一种旋转式检测装置，可直接把被测转角用数字代码表示出来，且每一

个角度位置均有其对应的测量代码，它能表示绝对位置，没有累积误差，电源切除后，位置

信息不丢失，仍能读出转动角度。根据内部结构和检测方式，绝对式编码器可分为光电式、电磁式和接触式。其中接触式码盘体积小，输出信号功率大，但易磨损，寿命短且转速不能

太快。

增量式脉冲编码器分为光电式、接触式和电磁感应式三种。增量式光电脉冲编码器的特点是

没有接触磨损，寿命长，允许的转速高，精度较高。缺点为结构复杂，价格高，所用光源寿

命短。

5、数控系统的软件是根据什么确定的，由谁来编写的？未完、、根据机床工作需要、性能、系统开发商确定。

6、滚珠丝杠螺母副P160

特点：传动效率高，一般为η=0.92~0.98；传动灵敏，摩擦力小，不易产生爬行；使用

寿命长；具有可逆性，不仅可以将旋转运动转变为直线运动，亦可以将直线运动转变为旋转

运动；轴向运动精度高，施加预紧力后，可消除轴向间隙，反向时无空行程；但制造成本高，不能自锁，垂直安装时需有平衡装置。

间隙的调整方法：为了保证滚珠丝杠螺母副的反向传动精度和轴向刚度，必须消除轴向

间隙。常采用双螺母预紧方法，其结构形式有三种，基本原理都是使两个螺母产生轴向移动，以消除它们之间的间隙和施加预紧力。需注意预紧力不能太大，预紧力过大会造成传动效率

降低，摩擦力增大，磨损增大，使用寿命降低。

1、垫片调整间隙法。这种方法简单、可靠，但调整费时，适用于一般精度的机床。

2、齿差调整间隙法:这种方法的结构复杂，尺寸较大，适用于高精度传动。

3、螺纹调整间隙法：这种结构的特点是结构紧凑、工作可靠，滚道磨

损后可随时调整，但预紧量不准确。

7、数控机床P3

数控设备的基本组成：输入输出装置，计算机数控装置，伺服系统、位置检测装置、辅助控

制装置和受控设备4部分组成。

数控设备的分类：

1、按工艺用途分类：金属切削类，金属成形类，特种加工类，测量、绘

图类。

2、按控制运动的方式分类：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。这类机床有数控车床、铣床、磨床和加工中心等。

3、按伺服系统的控制方式分

类：开环数控机床，半闭环控制数控机床，闭环控制数控机床。

8、常用的位置检测装置？P142

常用的位置检测装置有旋转变压器、光栅、感应同步器、编码盘等。位置检测装置的主要作

用是检测位移量，并将检测的反馈信号和数控装置发出的指令信号相比较，若有偏差，经放

大后控制执行部件，使其向着消除偏差的方向运动，直到偏差为零。为提高数控机床的加工

精度，必须提高测量元件和测量系统的精度。数控机床对位置检测装置的要求：

1、工作可

靠，抗干扰性强。

2、满足精度和速度的要求。

3、便于安装和维护。

4、成本低、寿命长。

9、脉冲当量？

10、环形脉冲？

11、数控机床的分辨力？

12、开环数控机床没有位置检测，只有闭环，半闭环才有？开环和半闭环，传动过程中有

间隙直接影响精度，闭环相对稳定。（不确定）

13、导轨

导轨是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度、精度与精度保持

性。目前，数控机床上的导轨形式主要有滑动导轨、直线滚动导轨和液体静压导轨等。

①滑动导轨：具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等优点，在数控机床上应用广泛。

但对于金属对金属形式，静摩擦系数大，动摩擦系数随速度变化而变化，在低速时宜产生爬

行现象。为提高导轨的耐磨性，改善摩擦特性，可通过选用合适的导轨材料、热处理方法。

②直线滚动导轨：摩擦系数小，精度高，安装和维修都很方便。是一个独立的部件，对机床

支承导轨的部分的要求不高，既不需要淬硬也不需要磨削或刮研，只需精铣或精刨。因为这

种导轨可以预紧，因此其刚度高。③液体静压导轨：其导轨的工作面完全处于纯液体摩擦下，因而工作室摩擦系数极低（f=0.0005）；导轨的运动不受负载和速度的限制，且低速时移动

均匀，无爬行现象；由于液体具有吸振作用，因而导轨的抗振性好；承载能力大，刚性好；

膜摩擦发热少，导轨温度小。但结构复杂，多一套液压系统；成本高；油墨厚度难以保持恒

定不变，主要用于大型、重型数控机床。其结构形式可分为开式和闭式两种。

14、数控机床的伺服系统是指以数控机床移动部件（如工作台）的位置和速度作为控制量的自动控制系统，也就是位置随动系统。它的作用是接受来自数控装置中插补器或计算机插

补软件生成的进给脉冲，经变换、放大将其转化为数控机床移动部件的性能，如数控机床的定位精度、跟踪精度、最高移动速度等指标。

对伺服系统的基本要求：稳定性好、精确度高以及好的快速响应性。

伺服系统由伺服驱动装置（也称为执行原件或伺服电机）和驱动控制线路构成。伺服系统按

其控制方式分为开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统。

数控机床伺服四通按其用途和功能，可分为进给伺服系统和主轴伺服系统两种。进给伺服系

统用来控制机床各坐标轴的切削进给运动，以直线运动为主；主轴伺服系统用来控制主轴的切削运动，以旋转运动为主。伺服系统按其控制原理和有无位置检测反馈环节，可分为开环

伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统。

15、圆弧插补轨迹始终不能与实际轨迹完全相同。？

16、点位控制机床的含义。？

17、螺距误差：闭环数据系统不需进行螺距误差，而半闭环需要。？

18、数控机床的PLC的作用？ 辅助控制动作

19、开环数据系统的位移量与进给的？？？有关、20、码盘靠转动得到脉冲信号，分辨力取决于？？？绝对式编码器分辨力取决于？？？

21、实时处理（插补）前除进行前面的零件程序的输入、译码和刀具补偿外，还进行其他

预处理，包括坐标系转换、编程方式转换，以及对一次而辅助功能的预处理等。

数控加工时，机床如何将程序中工件坐标系的坐标值转换到机床坐标系中，以使机床执

行部件的确定位置呢？这就需要进行坐标系转换，可通过准备功能G92或G50来实现。G92

或G50后的坐标值为对刀点在工件坐标系的坐标值，其值是在机床坐标系中确定的。通过

G92或G50，也就确定了工件坐标系与机床坐标系之间的逻辑关系，但不引起坐标轴的运动。

22、计算机数控系统（CNC）简称为数控系统，是数控机床的重要部分。由硬件和软件组

成，包括数控程序、输入输出设备、计算机数控装置（CNC装置）、可编程序控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给驱动装置（包括检测装置）等。其中CNC装置是CNC系统的核心部

件。CNC系统特点：灵活性；通用性；可靠性；数控功能多样化；使用维护方便。CNC装

置的硬件：微处理器CPU；存储器；输入输出接口、通信接口、纸带阅读机接口和MDI接

口；主轴控制；PLC接口和位置控制。CNC装置的软件由管理软件和控制软件组成。CNC

装置的功能：控制功能，显示功能，通信功能，自诊断功能。

23、计算题和简答题P1003.13.2（重点3.4 和 3.6）注意第三章表3-13-33-5

3-6P75中间表格是重点。注意P113图4.14（b）。P1935.25.3（重点5.5和5.9）以上仅仅是鄙人的笔记，希望高人解答其中的疑问，补齐其中的遗漏。祝大家考试大捷！计

算题将以手写的形式公布，敬请期待！

第二篇：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）

第三篇：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）

第四篇：数控技术

数控车床的种类，生产厂家及最新的发展趋势

数控车床的种类

 按工艺用途分类

金属切削类数控机床，包括数控车床，数控钻床，数控铣床，数控磨床，数控镗床发及加工中心。这些机床都有适用于单件、小批量和多品种和零件加工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生产率和自动化程度，以及很高的设备柔性。

金属成型类数控机床；这类机床包括数控折弯机，数控组合冲床、数控弯管机、数控回转头压力机等。

数控特种加工机床；这类机床包括数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、数控火焰切割机、数控激光切割机床、专用组合机床等。

其他类型的数控设备；非加工设备采用数控技术，如自动装配机、多坐标测量机、自动绘图机和工业机器人等。 按运动方式分类

点位控制；点位控制数控机床的特点是机床的运动部件只能够实现从一个位置到另一个位置的精确运动，在运动和定位过程中不进行任何加工工序。如数控钻床、数按坐标镗床、数控焊机和数控弯管机等。

直线控制；点位直线控制的特点是机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个位置的精确移动和定位，而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐标轴实现斜线进给运动。

轮廓控制；轮廓控制数控机床的特点是机床的运动部件能够实现两个坐标轴同时进行联动控制。它不仅要求控制机床运动部件的起点与终点坐标位置，而且要求控制整个加工过程每一点的速度和位移量，即要求控制运动轨迹，将零件加工成在平面内的直线、曲线或在空间的曲面。 按控制方式分类

开环控制；即不带位置反馈装置的控制方式。

半闭环控制；指在开环控制伺服电动机轴上装有角位移检测装置，通过检测伺服电动机的转角间接地检测出运动部件的位移反馈给数控装置的比较器，与输入的指令进行比较，用差值控制运动部件。

闭环控制；是在机床的最终的运动部件的相应位置直接直线或回转式检测装置，将直接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指令移量进行比较，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。 按数控制机床的性能分类

经济型数控机床； 中档数控机床； 高档数控机床；

 按所用数控装置的构成方式分类

硬线数控系统； 软线数控系统；

生产厂家

江苏省盐城浩大数控机床有限公司 公司描述： 公司主营产品：各种数控机床;+ 查看产品信息+ 联系方式+ 公司介绍 上海乐佳数控机床有限公司 公司描述：

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数控技术的最新发现趋势：

数控技术的发展使传统的制造业产生了根本性的变革。本文从高速度、高精度、智能 化、可靠性等几个方面对数控技术的发展做了多方面阐述，数控技术的发展趋势以及对我国 制造业在的数控技术的方面的发展方向作了多角度的分析。

进入九十年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技术不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着下述方向发展

l运行高速化 l加工高精化 l功能复合化 l控制智能化 l体系开放化 l驱动并联化 l交互网络化

1、行高速化、加工高精化

速度和精度是数控设备的两个重要指标，它们是数控技术永恒追求的目标。因为它直接关系到加工效率和产品质量。新一代数控设备在运行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。

q运行高速化：使进给率、主轴转速、刀具交换速度、托盘交换速度实现高速化，并且具有高加（减）速率。

§进给率高速化：

在分辨率为1mm时，Fmax=240m/min。在Fmax下可获得复杂型面的精确加工；

在程序段长度为1mm时，Fmax=30m/min，并且具有1.5g的加减速率； §主轴高速化：采用电主轴（内装式主轴电机），即主轴电机的转子轴就是主轴部件。

主轴最高转速达200000r/min。

主轴转速的最高加（减）速为1.0g，即仅需1.8秒即可从0提速到15000r/min。§换刀速度 0.9秒（刀到刀）2.8秒（切削到切削）

§工作台（托盘）交换速度

6.3秒

q加工高精化：提高机械设备的制造和装配精度；提高数控系统的控制精度；采用误差补偿技术。

§提高CNC系统控制精度：

采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化，采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本交流伺服电机已有装上106 脉冲/转的内藏位置检测器，其位置检测精度能达到0.01mm/脉冲）；

位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。§采用误差补偿技术：

采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术;设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技术。研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60％～80％。三井精机的JidicH5D型超精密卧式加工中心的定位精度为±0.1mm。

由于计算机技术的不断进步，促进了数控技术水平的提高，数控装置、进给伺服驱动装置和主轴伺服驱动装置的性能也随之提高，使得现代的数控设备在新的技术水平下，可同时具备运行高速化、加工高精化的性能。

2、能复合化

复合化是指在一台设备能实现多种工艺手段加工的方法。

§镗铣钻复合—加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主轴立卧转换）； §车铣复合—车削中心（ATC，动力刀头）；

§铣镗钻车复合—复合加工中心（ATC，可自动装卸车刀架）； §铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）； §可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心

3、控制智能化

随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几个方面：

§加工过程自适应控制技术

通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出刀具的受力、磨损以及破损状态，机床加工的稳定性状态；并根据这些状态实时修调加工参数（主轴转速，进给速度）和加工指令，使设备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及设备运行的安全性。Mitsubishi Electric 公司的用于数控电火花成型机床的“Miracle Fuzzy” 基于模糊逻辑的自适应控制器，可自动控制和优化加工参数；

日本牧野在电火花NC系统Makino_Mce20中，用专家系统代替人进行加工过程监控。

以色列的外置式力自适应控制器

意大利Mandelli公司数控系统的可编程功率自适应控制功能。

国内清华和我校的自适应控制技术的研究已取得成果。正在进行商品化开发。

加工参数的智能优化与选择

将工艺专家或技工的经验、零件加工的一般与特殊规律，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”，利用它获得优化的加工参数，从而达到提高编程效率和加工工艺水平，缩短生产准备时间的目的。采用经过优化的加工参数编制的加工程序，可使加工系统始终处于较合理和较经济的工作状态

目前已开发出带自学习功能的神经网络电火花加工专家系统。日本大隈公司的7000系列数控系统带有人工智能式自动编程功能。国内清华和我校在加工参数的智能优化与选择及CAPP方面的研究也取得了一些成果。但有待进行实用化开发。

智能故障诊断与自修复技术

智能故障诊断技术：根据已有的故障信息，应用现代智能方法（AI、ES、ANN等），实现故障快速准确定位的技术。

智能故障自修复技术：指能根据诊断确定故障原因和部位，以自动排除故障或指导故障的排除技术。智能自修复技术集故障自诊断、故障自排除、自恢复、自调节于一体，并贯穿于加工过程的整个生命周期。

智能故障诊断技术在有些日本、美国公司生产的数控系统中已有应用，基本上都是应用专家系统实现的。

智能化自修复技术还在研究之中。智能4M数控系统

在制造过程中，加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径，将测量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、机器操作(Manipulator)四者（即4M）融合在一个系统中，实现信息共享，促进测量、建模、加工、装夹、操作一体化的4M智能系统

4、体系开放化

定义（IEEE）：具有在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应用进行互操作的系统。

§开放式数控系统特点：

系统构件（软件和硬件）具有标准化(Standardization)与多样化(Diversification)和互换性(Interchangeability)的特征

允许通过对构件的增减来构造系统，实现系统“积木式”的集成。构造应该是可移植的和透明的；

§开放体系结构CNC的优点

向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期；

标准化的人机界面：标准化的编程语言，方便用户使用，降低了和操作效率直接有关的劳动消耗；

向用户特殊要求开放：更新产品、扩充能力、提供可供选择的硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求，给用户提供一个方法，从低级控制器开始，逐步提高，直到达到所要求的性能为止。另外用户自身的技术诀窍能方便地融入，创造出自己的名牌产品；

可减少产品品种，便于批量生产、提高可靠性和降低成本，增强市场供应能力和竞争能力。

§开放式数控装置的概念结构 §国内外开放式数控系统的研究进展

美国：NGC(The Next Generation Work-station/Machine Controller)和OMAC(Open Modular Architecture Controller)计划

欧共体：OSACA（Open System Architecture for Control within Automation Systems)计划

日本：OSEC(Open System Environment for Controller)计划 华中I型——基于IPC的CNC开放体系结构

航天I型CNC系统——基于PC的多机CNC开放体系结构

5、驱动并联化

i.并联加工中心（又称6条腿数控机床、虚轴机床）是数控机床在结构上取得的重大突破。

ii.特点 1.并联结构机床是现代机器人与传统加工技术相结合的产物；

2.由于它没有传统机床所必需的床身、立柱、导轨等制约机床性能提高的结构，3.具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。

鉴于并联机床具有许多传统机床所无法比拟的卓越性能，它作为一种新型的加工设备，已成为当前机床技术的一个重要研究方向。近年来，受到了国际机床行业的高度重视。在近几年的国际知名机床博览会上，一些世界著名的机床厂商都展出了他们研制的并联机床，得到了行家们的高度评价，被认为是“自发明数控技术以来在机床行业中最有意义的进步”，“21世纪新一代数控加工设备”。

6、网络化

支持网络通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMC、FMS、CIMS对基层设备集成要求的数控系统，该系统是形成“全球制造”的基础单元。

§网络资源共享。

§数控机床的远程（网络）监视、控制。

§数控机床的远程（网络）培训与教学（网络数控）

§数控装备的数字化服务（数控机床故障的远程（网络）诊断、远程维护、电子商务等）。

第五篇：数控技术

二，数控加工程序的编制系统

1，数控加工：在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法

2，数控编程：从零件图样到制成控制介质的全部过程

3，加工程序：按规定的代码及程序格式将零件加工的全部工艺过程，工艺参数，位移数据的方向以及操作步骤等以数字信息保存下来，这部分数字信息即加工程序。

4，手工编程的过程：零件图→确定加工工艺过程→数值计算→编写零件加工程序→制作控制介质→程序校验和试切削等。

5，什么是“字地址程序段格式”，为什么现代数控系统常用它？

答：即地址符可变程序段格式，这种格式具有程序简短，直观，可读性强，易于校验与修改等特点。

6，机床坐标系与机床原点：机床坐标系是机床上的固有坐标系，其坐标系和运动方向视机床的种类和结构而定。机床原点：是固有点，不能随意改变。

7，工件坐标系：是编程人员在编程时使用的，有编程人员以工件图样上的某一点为原点所建立的坐标系。

工件原点：是可以用程序指令设置和改变的。

一般来说,工件坐标系的坐标轴与机床坐标系相应的坐标轴相平行,方向也相同，但原点不同。8，对刀点：在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。

换刀点：指刀架转位换刀时的位置。

基点：各几何元素间的连接点（直线和圆弧组成的平面轮廓编程时数值计算任务求基点）9，数控机床的坐标系

规定：假定工件不动，刀具相对于工件作进给运动的坐标系

正方向：以增大工件与刀具之间距离的方向

Z坐标：规定平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z坐标，刀具远离工件的方向为正方向 X坐标：水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面

刀具旋转机床，当Z轴水平，从刀具主轴后端向工件方向看，向右方向为X轴正方向到Z轴垂直，对于单立柱机床，面对刀具主轴箱立柱方向看，向右方向为X轴方向

N程序段序号字G准备功能字X Y Z 尺寸字F进给功能字S 主轴转速功能字 T刀具功能字M辅助功能字；程序段结束符H/D 补偿值P/X 暂停时间指令

1，数控系统的组成：数控程序，输入输出设备，CNC装置（核心），可编程控制器，主轴驱动程序，进给驱动程序

2，CNC装置组成：软件，硬件

CNC装置系统软件：由管理软件和控制软件两部分组成。（设计灵活，适应性强，但处理速度较慢）

3,CNC装置硬件(处理速度快，但价格略贵)(粗插补，由软件实现，精插补，由硬件实现）

1)单微处理机结构的CNC装置：只有一个中央处理器，采用集中控制，分时处理数控一项任务由微处理器，存储器，总线，I/O接口，MDI接口，CRT或液晶显示接口，PLC接口，主轴控制，低带阅读机接口，通信接口等组成2)多微处理机结构的CNC装置：由于两个或两个以上的微处理机构成处理部件，处理部件之间采用紧耦合，有集中的操作系统，资源共源。或有两个或两个以上的微处理机结构的功能模块，功能模块之间采用松耦合，有多重操作系统有效地实现并行处理。

优点：1运算速度快，性能价格比高2适应性强，扩展容易3可靠性高4硬件易于组织规模生产

并行处理：是计算机在同一时刻或同一时间间隙内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作

4)CNC装置软件：特点：1多任务并行处理：CNC装置的多任务性；并行处理（资源分时共享并行处理；资源重叠流水处理（资源共享；资源重叠；时间重叠））；并行处理中的信息交换和同步。2实时中断管理（中断类型：（外部中断；内部定时中断；硬件故障中断；程序性中断）中断结构模式（中断型结构模式；前后台型结构模式））

4，刀具半径补偿

G40 取消刀补G41 左刀补G42右刀补要求数控系统能根据工件轮廓AB和刀具半径R自动计算出刀具中心轨迹

执行过程1刀补建立2刀补进行3刀补撤销

C功能刀具半径补偿（尖角问题）

程偏轨迹转接类型：直线与直线转接；直线与圆弧转接；圆弧与直线转接；圆弧与圆弧转接 根据两个程序段轨迹矢量的夹角α（锐/钝）和刀具补偿不同：伸长型；缩短性；插入型 5，B功能与C功能刀具补偿的差别：

B：不能处理尖角过度问题，采用读一段，计算一段，再走一段的控制方法

C：能处理尖角过度问题，解决了下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响

6，刀具长度补偿：就是工件轮廓按刀具长度的坐标轴上的补偿分量平移

1数控机床上进行轨迹加工的各种工件，大部分由直线和圆弧构成，因此大多数数控装置都具有直线和圆弧插补功能

2插补的算法：1脉冲增量插补（开）2数据采样插补（闭）：时间分割法；扩展DDA法 脉冲增量插补：1逐点比较法2数字积分法3比较积分法

3逐点比较法（代数运算法/醉步法）

基本原理：数控装置在控制刀具按要求的轨迹移动过程中，不断比较刀具与给定轮廓的误差，由此误差决定下一步刀具移动方向，使刀具向减少误差的方向移动，且只有一个方向移动 四个节拍：偏差判别：判别刀具偏离情况，以决定刀具移动方向

坐标进给：根据偏差值确定沿哪个方向进给一步

偏差计算：刀具位置改变，计算新偏差

终点判别：判别刀具是否到达终点

直线：F≥0+XFi+1=Fi-yen=n-1

F<0+YFi+1=Fi+xen=n-1

圆弧：F≥0-XFi+1=Fi-2xi+1n=n-1+XFi+1=Fi+2xi+1

F<0+YFi+1=Fi+2yi+1n=n-1-YFi+1=Fi-2yi+1

4进给速度控制

脉冲增量，插补算法：①软件延时法②中断控制法

5圆弧插补时，插补周期T分别与误差er，半径r和速度F有关

er=δ²r/8=（l²/8）*（1/r）=（(TF)²/8*）（1/r）

插补周期T与插补运算时间Ts之间的关系T>Ts

插补周期T与位置反馈采样的关系T=nTp(n=0,1,2,3,4，，)

插补：数控装置根据输入零件轮廓数据，通过计算，把零件轮廓描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标轴发出运动指令，使机床在响应的坐标方向上移动一个单位位移量，将工件加工成所需轮廓形状数控机床对伺服系统的要求：1精度高 2快速响应特性好3调速范围要大4系统可靠性好分类 用途|功能（进给驱动系统，主轴驱动系统）控制原理和有无反馈环节（开环 闭环 半闭环系统）驱动系统执行元件动作原理（电液伺服系统 电气伺服系统）

3步进动机：

步距角δ 步距角越小，加工精度越高；δ是决定开环伺服系统冲当量的重要参数；

步距误差：主要由步进电动机齿距制造误差，定子和转子间气隙不均匀以及各相电磁转矩不均匀等因素造成的（它直接影响工作的加工精度以及步进电动机的动态特征）数控机床的检测装置：作用：检测各种位移和速度，发送反馈信息，构成闭环控制 闭环控制的数控机床的加工精度主要决定于检测系统的精度

分辨率：位移检测系统能够测量出最小位移量

1）旋转变压器：按工作方式可分为鉴相式，鉴幅式

2）感应同步器：按结构特点可分为 直线式，旋转式；按测量方式和所获信号：模拟式，增量式

3）光栅（闭）：用于位移/转角的检测种类：投射光栅，反射光栅

形状：圆光栅（角度），长光栅（位移）

莫尔条纹特性：1放大作用2平均效应3莫尔条纹的移动4栅距之间的移动

4）脉冲编码器：编码盘直接装在旋转轴上，从测出轴的旋转角度，位置，速度输出信号：电脉冲按编码的方式分为：增量式，绝对值式

5，数控机床上使用的检测装置应满足以下要求：1工作可靠，抗干扰性强2使用维护方便，适应机床的工作环境3满足精度，速度和机床工作行程的要求4成本低

6提高伺服系统精度的措施：1传动间隙补偿2螺距误差补偿3细分线路

步进电动机驱动电路每接受一个指令脉冲，就控制步进电动机转过一个固定的角度，称为步距角。这个固定的角度即对应于工作台移动一个位移值，称为步距。

1数控机床对结构的要求：①高的静，动刚度及良好的抗振性能

②良好的热稳定性

③高的运动精度和低速运动的平稳性

④充分满足人性化要求

2，滚珠丝杠常用的支撑方式

① 一端装推力轴承②一端装推力轴度，另一端装深沟球轴承③两端装推力轴承④两端装推

力轴承及深沟球轴承

3，数控机床的自动换刀装置的形成① 回转刀架换刀②更换主轴头换刀③带刀库的自动换刀系统

4，刀具的选择方式

①顺序选择方式②刀具编码方式③刀座偏码方式