数控机床的控制原理
数控机床各组成部分结构及控制原理
1．插补周期的选择
T的选择非常重要 基本思想：采用时间分割的思想，根据编程给定的进 给速度F将轮廓曲线分割为相等的插补周期T的进给段， 即轮廓步长ΔL，ΔL＝F.T
2．插补运算时间
T必须大于插补运算时间和CPU执行其他实时任务所 需的时间之和
11
3．位置反馈采样周期
插补运算结果是供位置采样周期使用的各坐标轴的 位置增量值，因此，采样周期TF通常＝T，或者T 是TF的整数倍。T=8ms ，TF＝4ms
30
2．4 数控机床的进给伺服系统
伺服系统的特点
1. 伺服系统的运动来源于偏差信号 偏差：指令信号与反馈信号的比较
2. 伺服系统必须有负反馈回路 3. 伺服系统始终处于过渡过程状态 4. 伺服系统必须具有力（力矩）放大作用
31
伺服系统的基本要求
位移精度要高 定位精度高 稳定性好 动态响应快 调速范围宽 低速大转矩
F 0 F 0
x y
F F ye F F xe
6
3. 终点判别
总步长法：N X e Ye
单边计数法：N maxXe , Ye
坐标计数法 长边坐标计数法
7
❖ 4. 举例
❖ 若加工第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。按逐点 比较法进行插补计算，并作出插补轨迹图。
1. 调速范围宽而有良好的稳定性，低速 时要求速度平稳；
2. 负载特性硬，即使在低速时，有足够 的
负载能力，反应速度快； 3. 可频繁地起、停、换向等。
34
2．4．2 开环进给伺服系统
一、工作原理： ❖ 组成部分：驱动控制环节、执行元件 ❖ 驱动控制环节的任务：是将指令脉冲
转化为执行元件所需的信号 ❖ 步进电机的任务：是将（处理过的指
第5章_数控机床的控制原理
CNC
第5章数控机床的控制原理 —— 5.1 概述
现代CNC数控系统：
软件插补或软、硬件插补结合的方法，由 软件完成粗主插要内补容，硬件完成精插补。
粗插补采用软件方法，将加工轨迹分割为 线段，
精插补采用硬件插补器，将粗插补分割的 线段进一步密化数据点。
粗、精插补结合的方法对数控系统运算速 度要求不高，可节省存储空间，且响应速 度和分辨率都较高。
令 Fi,j xeyj yexi 为偏差判别函数，
则有：
主要内容
1）Fi，j≥0时，向＋X方向进给一个脉冲当量，
到达点Pi＋1,
j，此时xi＋1=xi＋1，则点Pi＋1,
的偏差
j
判别函数Fi+1，j为：
Fi1, j xe y j yexi1
xe yj ye(xi 1)
Fi, j ye
CNC 第5章数控机床的控制原理5.2 逐点比较法
CNC
主要内容
第5章_数控机床的控制原理
CNC
第5章数控机床的控制原理 —— 5.1 概述
5.1.1 插补的基本概念
为什么数控主机要内床容能加工出曲线？ 怎样把单个的坐标运动组合成理想曲线呢？ 这就是插补所要解决的问题！
插补是一种运算程序，经过运算，判断出每 一步怎样进给误差更小？应同时向几个、还 是一个坐标轴进给？进多少？……
CNC 第5章数控机床的控制原理5.2 逐点比较法
三种方法判别当前加工点是否到达终点：
主要内容
判别插补或进给的总步数：N=Xe+Ye 分别判别各坐标轴的进给步数 仅判断进给步数较多的坐标轴的进给步数。
CNC 第5章数控机床的控制原理5.2 逐点比较法
开始 主要内容偏差判别
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程一、工作原理数控机床是一种通过数字信号来控制机床运动和加工过程的机床。
它采用计算机控制系统，通过预先编程的方式来控制机床的运动轨迹、速度和加工参数，从而实现零件的加工。
数控机床的工作原理主要包括以下几个方面：1. 数字信号生成：首先，通过计算机编程软件编写加工程序，将加工过程中需要的各种指令和参数转化为机床能够识别和执行的数字信号。
2. 控制系统：数控机床的控制系统由硬件和软件组成。
硬件包括计算机、数控装置、伺服驱动器等，用于接收和处理数字信号，并将其转化为机床的运动控制信号。
软件则负责编写加工程序和控制机床的运动轨迹、速度等参数。
3. 运动控制：数控机床的运动控制主要包括位置控制、速度控制和加速度控制。
通过数控装置和伺服驱动器，将数字信号转化为电信号，控制机床各个轴向的运动，实现零件的加工。
4. 加工过程监控：数控机床能够实时监测加工过程中的各项参数，如刀具位置、切削力、加工速度等，并将监测结果反馈给控制系统。
控制系统根据反馈信息进行调整，保证加工过程的准确性和稳定性。
二、工作过程数控机床的工作过程通常包括以下几个步骤：1. 加工程序编写：操作人员使用计算机编程软件，根据零件的加工要求编写加工程序。
加工程序包括刀具路径、切削参数、加工顺序等信息。
2. 加工程序传输：将编写好的加工程序通过网络或存储介质传输到数控机床的控制系统中。
控制系统接收到加工程序后，进行解析和处理。
3. 机床准备：操作人员根据加工程序的要求，安装合适的刀具和夹具，并进行机床的调整和校准。
确保机床处于正常工作状态。
4. 参数设置：操作人员根据加工程序的要求，设置加工参数，包括切削速度、进给速度、切削深度等。
这些参数会影响到加工过程中的切削质量和效率。
5. 启动机床：操作人员将加工程序加载到数控机床的控制系统中，并启动机床。
控制系统会根据加工程序的要求，控制机床各个轴向的运动，实现零件的加工。
6. 加工监控：在加工过程中，操作人员需要实时监控机床的运行状态和加工质量。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程1. 工作原理数控机床是一种通过计算机控制的自动化机械设备，能够精确地加工各种复杂形状的工件。
它的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1.1 输入指令：操作人员通过计算机界面输入加工工件的相关参数和加工路径等指令。
1.2 数据处理：计算机根据输入的指令，对加工工件进行分析和处理，生成相应的控制程序。
1.3 控制系统：控制程序通过数控系统将各种指令传递给数控机床的各个部件，控制其运动和加工过程。
1.4 传动系统：数控机床的传动系统由伺服机电、滚珠丝杠、齿轮传动等组成，通过控制信号驱动工作台、主轴等部件的运动。
1.5 传感器：数控机床配备了各种传感器，如位移传感器、速度传感器等，用于监测加工过程中的各种参数，并将其反馈给数控系统。
1.6 执行部件：根据数控系统的指令，执行部件包括工作台、主轴等，能够按照预定的路径和速度进行运动和加工。
2. 工作过程数控机床的工作过程可以分为以下几个阶段：2.1 加工准备：在开始加工之前，操作人员需要进行一系列的准备工作。
首先，根据工件的要求和加工工艺，编写相应的加工程序，并将其输入到数控系统中。
然后，根据工件的尺寸和形状，选择合适的夹具和刀具，并进行安装和调整。
2.2 加工设置：操作人员通过数控系统对加工参数进行设置，包括切削速度、进给速度、加工深度等。
同时，还需要调整工作台的位置和角度，以确保加工过程中工件的稳定性和准确性。
2.3 加工操作：在加工过程中，数控系统会根据预先编写的加工程序，控制工作台和主轴等部件的运动。
工作台按照指定的路径和速度进行挪移，主轴带动刀具进行切削。
同时，传感器会不断监测加工过程中的各种参数，并将其反馈给数控系统进行实时控制和调整。
2.4 加工检测：在加工完成后，操作人员会对加工件进行检测和测量，以确保其质量和尺寸的准确性。
这可以通过各种测量仪器和设备进行，如千分尺、三坐标测量机等。
2.5 加工调整：如果加工件不符合要求，操作人员可以根据检测结果对加工程序和参数进行调整，以达到预期的加工效果。
数控机床是怎么工作的原理
数控机床是怎么工作的原理
数控机床的工作原理通常包括以下几个方面：
1. 控制系统：数控机床通过计算机或者专用的数控控制器控制。
控制系统接收输入的指令，并把它们转化为相应的控制信号，驱动伺服电机或液压系统等执行器进行相应的动作。
2. 伺服系统：数控机床通常使用伺服电机来驱动工作台、主轴、进给轴等部件的运动。
伺服电机通过接收控制系统发送的电信号，实现精确的定位和速度控制。
3. 传感器：传感器用于测量加工过程中的位置、速度、力等参数，并将这些信息反馈给控制系统，以便控制系统能够及时对加工过程进行调整和控制。
4. 执行器：数控机床的执行器包括伺服电机、液压系统、气动系统等。
它们受到控制系统的控制，驱动工作台、主轴、进给轴等部件的运动。
5. 工具与工件：数控机床通过刀具等工具对工件进行加工。
在加工过程中，工具按照预先设定的程序运动，对工件进行切削、钻孔、铣削等操作。
总的来说，数控机床的工作原理就是通过控制系统对伺服系统和执行器的控制，实现工件和工具之间的精确运动，从而完成对工件的加工。
具体的加工过程通过
控制系统的编程指令和传感器的反馈来实现。
简述数控机床工作原理
简述数控机床工作原理
数控机床是一种利用数字信号控制工作过程的机床，它通过计算机程序来控制机床运动和加工过程。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 数字信号生成：通过输入控制指令，计算机生成相应的数字信号，用来控制机床的各个运动轴。
2. 运动控制：计算机将生成的数字信号发送给伺服系统，经过滤波和放大等处理后，控制伺服电机的转动。
伺服电机带动机床各个运动轴的运动，例如工作台的上下移动、主轴的旋转等。
3. 位置检测：在机床的各个运动轴上安装有位置传感器，用于实时检测运动轴的位置，并反馈给计算机。
计算机通过比较实际位置与期望位置之间的差别，可以调整控制信号，达到精确的位置控制。
4. 加工过程控制：计算机根据预先编写好的工艺程序，控制机床进行具体的加工操作。
例如，在铣床上，计算机发送合适的指令来控制铣刀的进给速度、切削深度、切削方向等参数，实现加工操作。
5. 刀具管理：数控机床通常配备自动换刀系统，计算机可以通过控制自动刀库，实现刀具的自动更换和选择。
这使得数控机床可以在不同的加工需求下，灵活选择合适的刀具。
总的来说，数控机床工作原理就是通过计算机的控制，利用数
字信号控制伺服系统，使得机床的各个运动轴按照预定的规律移动，从而实现精确的加工操作。
数控车床原理
数控车床原理
数控车床原理是利用数控系统控制车床进行加工操作的机床。
其工作原理如下：
1. 数控系统：数控车床通过数控系统来控制各个运动轴的运动，以达到加工零件的要求。
数控系统由控制器、编程器和伺服驱动器组成。
2. 控制器：控制器接收编程器发送的指令，解码后产生各个运动轴的控制信号，控制各轴的运动。
3. 编程器：编程器是输入数控程序的设备，它可以通过手动编程或者计算机编程来进行。
4. 伺服驱动器：伺服驱动器接收控制器发出的指令，产生相应的电压信号控制伺服电机的转动或位置移动。
5. 运动轴：数控车床的运动轴有三个，分别为X轴、Y轴和Z 轴，控制它们的运动可以实现对工件的切削。
6. 刀架：刀架是固定刀具的装置，通过伺服电机控制刀架的运动，实现对工件的切削。
7. 传感器：数控车床上配备了各种传感器，用于检测和监控加工过程中的各种参数，例如刀具位置、切削力、工件尺寸等。
通过上述原理，数控车床可以按照预先输入的数控程序进行自
动加工操作，具有高精度、高效率和稳定性好等优点。
数控车床已广泛应用于各个制造行业，提高了生产效率和产品质量。
数控机床控制系统的原理与功能分析
数控机床控制系统的原理与功能分析一、引言数控机床控制系统是现代制造业中不可或缺的重要设备。
它通过将数字信号转换为机械运动控制信号，实现对机床各个运动轴的精确控制。
本文将从数控机床控制系统的原理和功能两个方面进行分析。
二、数控机床控制系统的原理1. 数字信号的生成数控机床控制系统的原理是基于数字信号的生成。
数字信号可以通过计算机或专用控制器生成。
在数控机床控制系统中，计算机或控制器负责处理输入的加工程序，并将其转化为数字信号，通过输出端口发送给伺服驱动器。
2. 伺服驱动器伺服驱动器是数控机床控制系统中的核心部件之一。
它接收来自计算机或控制器的数字信号，并根据信号的大小和方向，控制伺服电机的转速和位置。
伺服驱动器通过反馈装置获取电机的实际转速和位置信息，并将其与输入信号进行比较，从而实现对电机的闭环控制。
3. 伺服电机伺服电机是数控机床控制系统中的执行部件。
它接收伺服驱动器输出的控制信号，并根据信号的大小和方向，实现精确的机械运动。
伺服电机通常采用直流电机或交流伺服电机，具有高速响应和较好的运动平稳性。
三、数控机床控制系统的功能分析1. 运动控制数控机床控制系统的主要功能之一是实现对机床各个运动轴的精确控制。
通过控制伺服驱动器和伺服电机，可以实现机床的定位、插补、速度控制等运动控制功能。
数控机床控制系统可以根据加工程序中的指令，精确控制机床在不同轴向上的运动，实现复杂零件的加工。
2. 加工参数设置数控机床控制系统还具有加工参数设置的功能。
通过输入加工程序，操作人员可以设置加工的速度、进给量、切削深度等参数。
数控机床控制系统会根据这些参数，自动调整机床的运动轨迹和速度，实现对工件的精确加工。
3. 故障检测与报警数控机床控制系统还具有故障检测与报警功能。
在加工过程中，如果发生异常情况，如电机过载、电源故障等，数控机床控制系统会自动检测并发出警报信号。
这样可以及时发现并解决问题，保证机床的安全运行。
4. 数据管理与通信数控机床控制系统还可以实现数据管理与通信功能。
数控机床的控制原理
CNC
第1章数控机床的控制原理1.2 逐点比较法
三种方法判别当前加工点是否到达终点：
判别插补或进给的总步数：N=Xe+Ye 分别判别各坐标轴的进给步数 仅判断进给步数较多的坐标轴的进给步数。
总结 Fij xe y j xi ye
第一拍 判别 第二拍 进给 第三拍 运算 第四拍 比较
Fij 0
终点比较：与直线插补相同的方法实现：
• 判别插补或进给的总步数
• 分别判别各坐标轴的进给步数
总结
第一拍 判别
Fij 0
Fij 0
Fij
（xi2
x02）（y
2 j
y02）
第二拍 进给
第三拍 运算
x
Fi1, j Fi, j 2 xi 1 xi1 xi 1 y j y j
(xi2 x02 ) ( y2j y02 ) 0
o
(xi2 x02 ) ( y2j y02 ) 0
F<0 P(x0,y0) x
0点在圆弧上
偏差判别函数 Fij ( xi2 x02 ) ( y2j y02 ) 0点在圆弧外
0点在圆弧内
在粗插补算出的每一微小直线段的基础上再 作“数据点的密化”工作。
一般将粗插补运算称为插补，由软件完成； 精插补可由软件、硬件实现。
CNC
第1章数控机床的控制原理 —— 1.1 概述
如何计算各坐标轴的增量△x或△y：
前一插补周期末动点坐标值 本次插补周期内坐标增量值 计算出本次插补周期末动点位置坐标值。
xi1 xi 1 y j y j
Fi, j1 xi2 x02 ( yj 1)2 y02 Fij 2 yj 1 y j1 y j 1 xi xi
数控车床的原理
数控车床的原理
数控车床是一种能够自动控制工件在车削过程中进行加工的机床。
它借助于计算机控制系统，能够根据预先设定的程序，自动进行工件的加工操作。
数控车床的原理主要包括以下几个方面：
1. 电气控制原理：数控车床的电气控制系统由控制器、伺服系统、传感器等部分组成。
通过控制器接收和解析工件加工的程序，再通过伺服系统控制工具的运动和位置，最后通过传感器实时监测工艺参数，从而实现精确的加工操作。
2. 机械传动原理：数控车床采用了各种传动装置来实现工件与工具之间的相对运动。
常见的传动装置包括滚珠丝杠、伺服电机、液压系统等。
通过调节这些传动装置的工作状态，可以实现工件在不同方向上的移动和旋转，从而实现各种形状和尺寸的加工需求。
3. 编程原理：数控车床的加工程序是通过编程来实现的，编程可以通过手动输入代码、CAD/CAM软件生成代码等方式完成。
编程时需要确定加工过程中的各个参数，如切削速度、进给速度、切削深度等。
编写好的程序被输入到控制器中后，控制器能够按照程序要求自动控制工具的移动和加工操作。
4. 自动化原理：数控车床的自动化特点体现在加工过程的自动控制上。
一旦输入了加工程序，数控车床就能够按照程序要求自动进行加工操作，无需人工干预。
这大大提高了生产效率，
减少了人力资源的浪费。
通过以上原理，数控车床能够实现高精度、高效率和高自动化的加工过程，广泛应用于航空、航天、汽车、模具等领域。
数控机床的控制原理是
数控机床的控制原理是
数控机床的控制原理是通过电子技术和计算机技术，将加工程序编码输入到数控系统中，由数控系统对机床进行自动控制。
主要包括以下几个方面：
1. 输入程序：首先将加工工件的图纸转化为数控机床能够识别的数字化格式，然后通过编程软件将加工程序编码输入到数控系统中。
2. 程序解释和执行：数控系统对输入的加工程序进行解释和执行，包括对各个指令进行解码、参数计算和运算，生成运动控制指令序列。
3. 运动控制：数控系统根据运动控制指令序列，控制伺服电机或液压驱动系统，实现机床各个运动轴的精确控制，包括直线轴和旋转轴的位置、速度和加减速控制。
4. 反馈控制：数控系统根据编码器或传感器的反馈信号，实时监测和检测机床运动轴的状态，与指令进行比较和校准，实现闭环控制。
5. 辅助功能控制：数控系统还可以控制机床的辅助功能，如自动换刀装置、冷却液系统、进给系统等。
总的来说，数控机床的控制原理是通过将加工程序编码输入到数控系统中，通过程序解释和执行、运动控制、反馈控制等过程，实现对机床运动轴的精确控制，
从而实现工件的自动加工。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程数控机床是一种通过计算机数控系统控制工作过程的机床。
它能够自动执行各种加工操作，具有高精度、高效率和灵活性等优点。
下面将详细介绍数控机床的工作原理及工作过程。
一、工作原理数控机床的工作原理主要包括数控系统、伺服系统、传动系统和执行系统。
1. 数控系统：数控系统是数控机床的核心部件，它由硬件和软件两部分组成。
硬件包括主机、数控装置和输入输出设备等，软件包括数控程序和参数等。
数控系统通过计算机控制，将加工图纸转化为数控程序，并通过数控装置将程序传输给机床进行加工操作。
2. 伺服系统：伺服系统是数控机床的动力系统，它由伺服电机、传感器和伺服控制器等组成。
伺服电机通过传感器检测位置和速度等信息，并将信号传输给伺服控制器，控制电机的转动。
伺服系统能够实现高精度的位置控制，确保机床的精确加工。
3. 传动系统：传动系统是数控机床的动力传输系统，它由主轴、伺服电机和传动装置等组成。
主轴通过伺服电机驱动，将切削刀具转动起来，完成加工操作。
传动装置包括齿轮、皮带和螺杆等，能够将电机的转动传递给切削刀具。
4. 执行系统：执行系统是数控机床的执行部件，它包括工作台、刀库和切削刀具等。
工作台能够实现工件的定位和夹紧，确保加工的准确性。
刀库可以存放多种切削刀具，根据加工要求自动选择合适的刀具进行加工。
二、工作过程数控机床的工作过程主要包括工件加工准备、数控程序编制、机床调试和加工操作等步骤。
1. 工件加工准备：在进行数控机床加工之前，需要进行工件的准备工作。
包括选择合适的工件材料、制定工件加工方案、制定数控程序和准备切削刀具等。
2. 数控程序编制：根据工件的加工要求，使用专门的数控编程软件编写数控程序。
数控程序包括加工路径、加工速度和切削参数等信息。
编写好的数控程序通过输入输出设备传输给数控机床。
3. 机床调试：在进行正式加工之前，需要对数控机床进行调试。
主要包括安装切削刀具、调整工作台位置和设置切削参数等。
数控机床控制原理
数控机床控制原理数控机床是一种通过计算机控制的自动加工设备，它广泛应用于各种工业领域。
数控机床的控制原理是通过计算机在加工过程中对机床进行精确的控制，以实现高精度、高效率的加工。
首先，数控机床的控制系统由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括各种传感器、执行机构和控制器等，用于实时监测机床的运动状态和加工过程中的各种参数，以及根据计算机指令控制机床的运动。
软件部分则包括数控编程和机床控制程序，用于编写加工工艺和指定机床的运动轨迹。
其次，数控机床的控制原理是基于数学模型和运动控制算法。
数学模型描述了机床的几何结构、传动系统和运动规律，通过模型计算可以确定机床在各个工作点的运动轨迹和加工参数。
运动控制算法根据数学模型和编程指令，计算出机床各个轴向的速度、加速度和位置控制指令，以控制机床的运动。
然后，数控机床的控制原理还包括实时反馈控制和闭环控制。
实时反馈控制是指通过传感器和检测装置实时监测机床的运动状态和加工过程中的参数，然后反馈给控制器，根据反馈信息对机床的运动做出实时调整。
闭环控制是在实时反馈控制的基础上，通过与预设值进行比较，对机床的运动进行修正，以实现高精度的加工。
最后，数控机床的控制原理还包括安全控制和自动化控制。
安全控制是指通过编程设置各种安全保护装置和限位开关，以确保机床在工作过程中不会发生意外情况。
自动化控制是指通过编写自动化程序和利用传感器和执行机构实现机床的自动化操作，提高加工效率和减少操作人员的劳动强度。
总而言之，数控机床的控制原理是通过计算机控制和实时反馈控制，根据数学模型和编程指令控制机床的运动，实现高精度、高效率的加工。
同时，通过安全控制和自动化控制，确保机床的安全操作和自动化生产。
数控机床的控制原理
数控机床的控制原理数控机床是一种通过计算机数字控制系统控制刀具进行加工的机床。
其控制原理主要包括以下几个方面：1.输入指令：操作人员通过计算机的输入设备（如键盘、鼠标等）输入加工任务的相关参数和指令，包括刀具路径、运动速度、加工深度等。
2.数据处理：计算机将输入的指令和参数进行处理，转化为实际控制机床的指令。
此过程主要包括解释输入指令、生成加工路径、计算工件坐标和刀具运动规律等。
3.控制指令传递：计算机将处理后的指令传递给数控系统的运动控制部分。
通常，数控系统由主控制器和执行部分组成，主控制器负责产生指令，执行部分将指令传递给伺服系统。
4.伺服系统控制：数控系统通过与伺服驱动器、伺服电机等配合，控制刀具的运动。
伺服系统根据接收到的指令控制电机旋转角度和速度，实现刀具的定位和移动。
5.运动控制：伺服系统通过控制刀架和纵横滑台的运动，实现刀具在不同坐标轴上的定位。
运动控制部分通常由伺服电机、滑台、滚珠丝杠等构成，经过精确的运动传递装置，将电机的旋转运动转化为刀架和滑台的线性运动。
6.反馈控制：数控机床通常配备各种传感器来实现位置、速度和力的反馈控制。
这些传感器可以检测机床各个部位的位置、运动速度及切削力等信息，并将其反馈到数控系统，以实现更加精确的控制。
7.加工过程监控：数控机床通过传感器监控工件表面的质量，如温度、振动等，以及刀具磨损情况等。
通过实时监测和分析，可以及时调整切削参数或更换刀具等，以保障加工质量和生产效率。
总之，数控机床的控制原理是通过计算机数字控制系统将输入的加工指令和参数处理，并通过伺服系统控制刀具的运动，同时通过传感器提供的反馈信息进行实时监控，从而实现高精度、高效率的加工过程。
数控机床的控制原理
数控机床的控制原理数控机床的控制原理是指利用计算机或数控装置对机床进行控制的方法和工作原理。
它是一种通过数字信号控制执行器的方式，通过对机床进行精确的位置、速度和力控制，实现对工件的精密加工。
以下是数控机床的控制原理的详细解释。
第一，数控机床的控制系统。
数控机床的控制系统是指数控装置、程序存储器、输入设备、输出设备、执行装置和反馈装置等构成的系统。
数控装置是数控系统的核心部件，用于接收指令和工件参数，并将其转化为控制信号给驱动装置。
程序存储器用于存储加工程序，输入设备用于输入加工参数和指令，输出设备用于显示控制信息和加工结果，执行装置用于驱动机床进行运动，反馈装置用于检测机床位置和状态。
第二，加工程序。
加工程序是一系列控制指令的集合，用于描述机床在加工过程中的运动轨迹和速度等加工参数。
加工程序一般由工作人员使用专门的数控编程软件编写，并通过输入设备输入到数控机床的控制系统中。
第三，数控机床的轴控制。
数控机床的控制系统可以同时控制多个运动轴，如X轴、Y轴和Z轴等。
每个轴由一台伺服系统控制，该伺服系统由驱动装置、电机和位置反馈装置组成。
驱动装置接收数控装置发送的驱动指令，并通过电机驱动轴进行运动。
位置反馈装置用于检测轴的实际位置，并将其反馈给数控装置进行闭环控制。
第四，数控指令的执行。
数控机床的控制系统根据加工程序中的指令，将工件的位置、速度和力等控制信息转化为数字信号发送给驱动装置。
驱动装置根据接收到的控制信息，控制电机驱动机床进行相应的运动。
同时，数控装置通过反馈装置获取实时的轴位置信息，并将其与加工程序中的位置要求进行比较，以保证机床能够按照预定的轨迹进行加工。
第五，数控机床的自动化控制。
数控机床具有自动化控制的特点，可以在一次编程后多次重复加工相同的工件。
通过数控装置的运算和控制逻辑，可以实现自动换刀、自动换工件、自动调整切削速度等功能，大大提高了生产效率和加工精度。
综上所述，数控机床的控制原理通过数控装置对机床进行精确的位置、速度和力控制，实现对工件的精密加工。
数控机床的控制原理
数控机床的控制原理数控机床的控制原理是指通过计算机数控系统对机床进行控制，精确的控制其移动、加工和工作过程。
数控机床的控制原理主要包括数控系统、执行机构和传感器。
首先，数控机床的控制原理离不开数控系统。
数控系统是数控机床的核心部分，它由数控装置和数控器组成。
数控机床通过数控系统接收计算机发出的程序指令，控制机床的运动和加工过程。
数控装置是将计算机发出的数字信号转换为机床可以识别的形式，它能够对指令进行解释和处理，控制机床的各个运动轴。
数控器是数控系统的操作终端，它负责与数控装置进行通信，并将计算机发出的指令传递给机床执行机构。
其次，数控机床的控制原理中的执行机构是指机床的运动轴和刀具。
机床的运动轴可以通过步进电机、伺服电机等驱动，实现机床的直线和旋转运动。
步进电机和伺服电机是通过数控装置输出的脉冲信号控制的，通过控制脉冲信号的频率和脉冲数量来确定机床的移动距离和速度。
刀具是用于加工工件的工具，它可以通过机床的控制系统进行控制，实现切削加工、钻孔等各种加工操作。
最后，数控机床的控制原理中还包括传感器。
传感器可以对机床进行监测和反馈，将机床运动过程中的各种参数转换成电信号，反馈给数控系统进行处理和控制。
传感器可以监测机床的加工质量、位置、速度等参数，并对其进行实时监控和调整，确保机床的加工精度和稳定性。
常用的传感器有位移传感器、速度传感器、力传感器等。
总的来说，数控机床的控制原理是通过数控系统对机床的执行机构进行控制，控制机床的运动和加工过程，以实现高精度、高效率的加工。
数控系统负责接收计算机程序指令，并控制运动轴和刀具进行加工操作，而传感器则负责对机床进行监测和反馈，以实现对加工过程的实时控制和调整。
数控机床的控制原理的应用使得机床加工变得更加灵活、高效，为现代制造业的发展提供了强大的支持。
数控机床的基本原理
数控机床的基本原理
数控机床的基本原理是利用计算机数控系统控制机床运动，实现自动化加工。
其基本原理包括以下几个方面：
1. 数学模型：首先将工件的形状、尺寸和所需加工精度转化为数学模型，如机床坐标系、刀具路径、运动轨迹等。
2. 指令编程：根据数学模型，编写数控程序，将加工过程分解为一系列加工指令，包括速度、加速度、切削进给等参数。
3. 运动控制：数控机床配备了各种驱动装置，通过计算机控制这些装置，实现机床各轴的运动，包括主轴、进给轴、刀具等。
4. 位置反馈：数控机床内部有各种位置传感器和编码器，用于实时检测和反馈机床各轴的位置信息，确保运动的准确性和稳定性。
5. 自动补偿：数控机床可以根据不同加工条件和误差情况，通过计算机进行自动补偿，包括刀具磨损、机床热变形等。
总之，数控机床的基本原理是通过计算机控制机床运动，实现加工过程的自动化和精准化。
它可以提高加工效率、减少人工操作和提高加工精度，广泛应用于各类机械制造和加工行业。
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• 总的说来，最小偏差法插补精度较高，且有利与电 机的连续运动
（二）数据采样插补
数据采样插补又称为时间分割插补或数字增量插补，这类 算法插补结果输出的不是脉冲，而是标准二进制数。根据程编 进给速度，把轮廓曲线按插补周期将其分割为一系列微小直线 段，然后将这些微小直线段对应的位置增量数据进行输出，以 控制伺服系统实现坐标轴的进给。
廓信息（起点、终点、直线、圆弧等）、 加工速度（F代码）及其它辅助功能（M、 S、T）信息等，译码程序以一个程序段 为单位，按一定规则将这些信息翻译成 计算机内部能识别的数据形式，并以约 定的格式存放在指定的内存区间。
三、数据处理
数据处理程序一般包括刀具半径、长度 补偿、速度计算以及辅助功能处理。
• 3、二阶递归扩展数字积分圆弧插补法；
• 4、圆弧双数字积分插补法；
• 5、角度逼近圆弧插补法；
• 6、“改进吐斯丁”（Improved Tustin
Method――ITM）法。
• 近年来，众多学者又研究了更多的插补类型及改进方法。 改进DDA圆弧插补算法，空间圆弧的插补时间分割法， 抛物线的时间分割插补方法，椭圆弧插补法，Bezier、 B样条等参数曲线的插补方法，任意空间参数曲线的插 补方法。
(3-11)
轴式的(3-方11向)中切若削fx，=0这或时fy=对0时应，切也削就速是度刀最具大沿，平相行应于的坐速标度 称为脉冲源速度vg，脉冲源速度与程编进给速度相同。
vg 60f g
(3-12)
合成进给速度与脉冲源速度之比为：
v
vg
vx2 vy2 vx vy
vx2 vy2
然而这些信息不能满足控制机床的执行部件运动（步 进电机、交直流伺服电机）的要求。因此，为了满足按 执行部件运动的要求来实现轨迹控制必须在已知的信息 点之间实时计算出满足线形和进给速度要求的若干中间 点。这就是数控系统的插补概念。
插补定义：
是指在轮廓控制系统中，根据给定的进 给速度和轮廓线形的要求，在已知数据点 之间插入中间点的方法，这种方法称为插 补方法。每种方法又可能用不同的计算方 法来实现，这种具体的计算方法称之为插 补算法。插补的实质就是数据点的密化。
机床允许的最低速度和最高速度执行时发出信号，让机床相应这些动作。
四、插补
在数控加工中，一般已知运动轨迹的 起点坐标、终点坐标和曲线方程和进给 速度，如何使切削加工运动沿着预定轨 迹移动呢？
插补的任务是通过插补计算程序在 已知上述信息的基础上进行“数据点的 密化”工作，即在起点和终点之间插入 一些中间点。
有：零件程序显示、参数设置、刀具位置显示、机床 状态显示、报警显示、刀具加工轨迹动态模拟显示以 及在线编程时的图形显示等
八、诊断
主要是指CNC系统利用内装诊断程序进行自 诊断，主要有离线诊断和在线诊断。
离线诊断是指CNC系统每次从通电开始进入正 常的运行准备状态中，系统相应的内诊断程序通过 扫描自动检查系统硬件、软件及有关外设是否正常。 只有当检查的每个项目都确认正确无误之后，整个 系统才能进入正常的准备状态。否则，CNC系统 将通过报警方式指出故障的信息，此时，离线诊断 过程不能结束，系统不能投入运行。
插补方法分类
（一）脉冲增量插补
（二）数据采样插补
（一）脉冲增量插补
脉冲增量插补又称基准脉冲插补或行程标量插补，这类插补算 法是以脉冲形式输出，每插补运算一次，最多给每一轴一个进 给脉冲。把每次插补运算产生的指令脉冲输出到伺服系统，以 驱动工作台运动，每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度 单位，即脉冲当量，脉冲当量是脉冲分配的基本单位。
•
•
早期常用的脉冲增量式插补算法有逐点比较法、
单步跟踪法、DDA法等。插补精度常为一个脉冲当量，
DDA法还伴有运算误差。
• 80年代后期插补算法有改进逐点比较法、直接函 数法、最小偏差法等，使插补精度提高到半个脉冲当 量，但执行速度不很理想，在插补精度和运动速度均 高的CNC系统中应用不广。近年来的插补算法有改进 的最小偏差法，映射法。兼有插补精度高和插补速度 快的特点。
第三章 数控机床控制原理
• §3-1 数控机床控制基础 • §3-2 插补原理 • §3-3 刀具补偿原理 • §3-4 PLC
§3-2 插补原理 一、插补概述 二、插补算法 三、速度控制
一、插补概述
1 CNC装置的工作流程，从宏观上把 握插补在整个流程中的位置
2 CNC装置的插补定义
3 插补分类
止插补
Y P2 （Xe，Ye） P1 P3 X
图3－3 插补点与直线的位置关系
• 例：脉冲当量为1，起点（0，0），终点（5，3）
序号 偏差判别 进给控制
偏差计算
1
F0=0
+△x F1=F0-Ye=0-3=-3
2
F1<0
+△Y F2=F1+Xe=-3+5=2
3
F2>0
+△X F3=F2-Ye=2-3=-1
4
F3<0
+△Y F4=F3+Xe=-1+5=4
5
F4>0
+△X
F5=F4-Ye=4-3=1
6
F5>0
+△X F6=F5-Ye=1-3=-2
7
F6<0
+△Y F7=F6+Xe=-2+5=3
8
F7>0
+△X
F8=F-Ye=3-3=0
Y
(5,3)
终点判别 M=8-1=7
6 5 4 3 2 1 0
O
X
思考
4
x
给 结束
图3-3 逐点比较法工作循环图
例3-1 加工第一象限直线OE，如图3-5所示，起点为坐 标原点，终点坐标为E（4，3）。试用逐点比较法对该 段直线进行插补，并画出插补轨迹。
Y
3
E(4,3)
2
1
O 1 2 34
X
图3-5 直线插补轨迹过程实例
表3-1 直线插补运算过程
序号 偏差判别 坐标进给 起点
Fi＋1=YiXe-（Xi＋1）Ye 1=YiXe-（Xi＋1）Ye ＝ YiXe-XiYe-Ye =Fi-Ye
• 同理，如果向y正向进给一步，则 • Fi＋1=（Yi ＋1）Xe-XiYe＝ Fi＋ Xe • 4、终点判别： • 1）单向计数：取Xe和Ye中较大的作为计数长度 • 2）双向计数：将Xe和Ye的长度加和，作为计数长度 • 3）分别计数：即计X，又计Y，直到X减到0，Y也减到0，停
插补计算是计算机数控系统中实时性很强的一项工作，为了 提高计算速度，缩短计算时间，按以下三种结构方式进行改进。
1. 采用软/硬件结合的两级插补方案。
2. 采用多CPU的分布式处理方案。
3. 采用单台高性能微型计算机方案。
• 数据采样插补方法很多，常用方法如下：
• 1、直接函数法；
• 2、扩展数字积分法；
1 F0=0 +X 2 F1<0 +Y 3 F2>0 +X 4 F3<0 +Y 5 F3>0 +X 6 F5<0 +Y 7 F6>0 +X
偏差计算
F0 0 F1 F0 Ye 3 F2 F1 X e 1 F3 F2 Ye 2 F4 F3 X e 2 F5 F4 Ye 1 F6 F5 X e 3 F7 F6 Ye 0
二、插补算法
1 逐点比较法 逐点比较法直线插补算法
逐点比较法圆弧插补算法
2 DDA插补算法 DDA直线插补算法
DDA圆弧插补算法
3 最小偏差插补算法
4 数据采样插补算法
输
入
程 序
译
输码
入
数 据 处 理
插
位 置
补控
制
输 出 处 理
显 示
诊 断
控
制
图1 CNC装置的工作流程
§3-2 插补原理
CNC装置的工作流程。 一、程序输入
速度计算是解决该加工程序段以刀具半径、长度补偿是把零件
什么样的速度运动的问题。编程轮辅廓助轨功迹能转诸化如成换刀刀具、中主心轴轨启迹停，、
所给的进给速度是合成速度，速切编削程液员开只关需等按一零些件开轮关廓量轨信迹号编也
度计算是根据合成速度来计算各在此程程序，中减处轻理了。工辅作助量功。能处理
坐标运动方向的分速度。另外对的主要工作是识别标志，在程序
• 1插补是锯齿形的，而肉眼看到的或者是测 量时却是直线呢？
• 2水平线，垂直线及45°斜线的插补轨迹
• 3其它象限的偏差计算公式
• 4如果直线不在原点如何处理？
1. 插补原理 一般来说，逐点比较法插补过程可按以下四个步骤进行：
开始
偏差判别
坐标进给
y
偏差计算
3 2
终点判 1 别
O1
Y
2N 3
E(4,3)
五、位置控制 它的主要任务是在每个采样周期内，将插补计算的
理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进 给电动机，进而控制工作台或刀具的位移。
六、输入/输出（I/O）处理控制 I/O处理主要处理CNC系统和机床之间的来往信号
的输入和输出控制。
七、显示 CNC系统的显示主要是为操作者提供方便，通常
v2 v2
1
(3-13)
vx vy
• 基准脉冲插补方法有一下几种： • 1、数字脉冲乘法器插补法； • 2、逐点比较法； • 3、数字积分法； • 4、矢量判别法； • 5、比较积分法； • 6、最小偏差法； • 7、目标点跟踪法； • 8、直接函数法； • 9、单步跟踪法； • 10、加密判别和双判别插补法； • 11、Bresenham算法