数控原理与系统A课件(56课时)(ch3)(8)
数控原理与系统PPT演示文稿
1.输入(MDI、磁盘、DNC接口) 2.零件加工程序的存放形式（P23）
（两区： 零件加工程序存储区：连续存储，不留空隙； 目录区：含程序名称、程序首址、程序终址）
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第四节 数控加工程序的输入
零件程序的存储形式—系统内部代码(表2-5)
二.数控机床的坐标系 机床的坐标原点在机床上某一点，是固定不变的，机床出厂已
确定。机床的换刀点，托板的交换点，…这些点在机床上都是固定 点。 （1）机床坐标系: 在数控机床中，为了实现零件的加工，往往需 要控制几个方向的运动，这就需要建立坐标系，以便区别不同运动 方向。 （2）工件坐标系：程序编制人员在编程时使用的坐标系。在这个 坐标系内编程可以简化坐标计算，减少错误，缩短程序长度。
CRT/MDI(Cathode – reytube/man data input)
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第二节 数控机床的坐标系统
2． 对刀点的确定 对刀点也称起刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点。
a）对称零件的对刀点选择 b）钻孔加工时的对刀点选择 图2-6 对刀点的选择
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第三节 信息输入
一.数控系统的信息 数字量:对各坐标轴的运动进行数字控制。如对进给各坐标 轴运动的控制。 开关量:实现辅助功能，如主轴的启停、换向，冷却、润滑 的启停等。
第二章 数控系统程序输入与通信
第一节 程序编制的基础知识 第二节 数控机床的坐标系统 第三节 信息输入 第四节 数控加工程序的输入 第五节 数控加工程序的预处理 第六节 数控系统的通信接口与网络
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第一节 程序编制的基础知识
一、数控编程的概念
编程的内容与步骤
数控编程的过程可以用流程图2-1表示。各环节简 要说明如下：
《数控原理与系统》授课教案
《数控原理与系统》授课教案第一章：数控技术概述1.1 课程介绍解释数控技术的定义和基本概念强调数控技术在制造业中的应用和重要性1.2 数控系统的组成与工作原理介绍数控系统的各个组成部分及其功能解释数控系统的工作原理和操作流程1.3 数控编程基础介绍数控编程的基本概念和常用指令讲解数控编程的格式和编程方法1.4 数控加工工艺介绍数控加工的基本工艺和特点探讨数控加工的适用范围和优势第二章：数控机床与数控系统2.1 数控机床的分类与结构解释数控机床的分类和特点介绍数控机床的主要结构和部件2.2 数控系统的硬件与软件讲解数控系统的硬件组成及其功能介绍数控系统的软件配置和编程系统2.3 CNC装置及其功能解释CNC装置的定义和作用探讨CNC装置的主要功能和性能指标2.4 数控系统的故障诊断与维修介绍数控系统故障诊断的方法和步骤讲解数控系统故障排除和维修技巧第三章：数控编程与操作3.1 数控编程的基本方法讲解数控编程的基本方法和步骤探讨数控编程中的坐标系和运动指令3.2 数控加工工艺参数的选择介绍数控加工工艺参数的选取方法和原则强调工艺参数对加工质量和效率的影响3.3 数控机床的操作与维护讲解数控机床的操作步骤和注意事项介绍数控机床的维护保养方法和技巧3.4 数控加工实例分析提供数控加工实例，分析其编程和操作过程讨论加工实例中的问题和解决方案第四章：数控系统的维修与调试4.1 数控系统的维修与故障诊断介绍数控系统维修的重要性和目的讲解数控系统故障诊断的方法和技巧4.2 数控系统的调试与优化解释数控系统调试的意义和目的探讨数控系统调试的方法和优化技巧4.3 数控系统的硬件故障维修讲解数控系统硬件故障的常见原因和维修方法强调硬件维修中的安全注意事项4.4 数控系统的软件故障排除介绍数控系统软件故障的常见原因和排除方法探讨软件故障排除的技巧和经验第五章：数控技术的发展与应用5.1 数控技术的历史与发展趋势回顾数控技术的发展历程和重要事件探讨数控技术的发展趋势和未来展望5.2 数控系统的应用领域介绍数控技术在制造业中的应用领域和实例强调数控技术对产业升级和智能制造的贡献5.3 数控技术的创新与研究讲解数控技术在科研和创新中的重要作用探讨数控技术的创新研究方向和技术挑战5.4 数控技术的产业化与市场需求分析数控技术的产业化进程和市场现状预测数控技术产业的发展前景和市场需求第六章：计算机数控（CNC）系统6.1 CNC系统的基本原理解释CNC系统的工作原理和核心功能探讨CNC系统与传统机床的区别6.2 CNC系统的硬件结构介绍CNC系统硬件的主要组成部分，如控制单元、驱动单元、检测单元等讲解各部分硬件的功能和相互之间的关系6.3 CNC系统的软件结构阐述CNC系统软件的组成和作用介绍常见的CNC系统软件及其特点6.4 CNC系统的参数设置与优化讲解CNC系统参数设置的方法和注意事项探讨CNC系统参数优化技巧及其对加工质量的影响第七章：数控编程语言与功能指令7.1 数控编程语言概述介绍数控编程语言的分类和特点解释数控编程语言的作用和重要性7.2 常用数控编程指令讲解数控编程中的常用指令及其功能探讨指令的使用方法和注意事项7.3 用户宏程序与子程序介绍用户宏程序和子程序的概念及其应用讲解宏程序和子程序的编写方法和调用方式7.4 数控编程实例解析提供典型数控编程实例，分析其编程思路和技巧讨论实例中的问题及其解决方法第八章：数控加工工艺与刀具选择8.1 数控加工工艺基础介绍数控加工工艺的概念和特点解释数控加工工艺的作用和重要性8.2 数控加工工艺参数选择讲解数控加工工艺参数的选择方法和原则强调工艺参数对加工质量、效率和成本的影响8.3 刀具选择与补偿介绍刀具选择的原则和注意事项讲解刀具补偿的概念和作用8.4 典型数控加工工艺分析分析典型数控加工工艺的特点和应用场景讨论加工工艺在实际生产中的应用经验第九章：数控仿真与编程软件9.1 数控仿真软件概述介绍数控仿真软件的功能和作用解释数控仿真软件在数控编程与培训中的应用价值9.2 常用数控仿真软件及其特点讲解常用数控仿真软件的界面、功能和操作方法探讨各软件的优势和适用场景9.3 数控编程软件与后处理介绍数控编程软件的功能和作用讲解后处理的概念及其在数控编程中的应用9.4 数控仿真与实际加工对比分析分析数控仿真与实际加工的差异及其原因探讨如何提高数控仿真与实际加工的吻合度第十章：数控技术的创新与应用案例10.1 数控技术在航空航天领域的应用介绍数控技术在航空航天制造中的应用案例强调数控技术在航空航天领域的重要作用10.2 数控技术在汽车制造业的应用讲解数控技术在汽车制造中的应用案例和优势探讨数控技术在汽车制造业的发展趋势10.3 数控技术在模具制造业的应用介绍数控技术在模具制造中的应用案例解释数控技术对模具制造业的影响和改变10.4 数控技术在能源行业的应用探讨数控技术在能源行业（如风力发电、石油化工等）的应用案例分析数控技术在能源行业中的重要作用和前景第十一章：数控系统的现代发展趋势11.1 精密加工与微细加工探讨数控技术在精密加工与微细加工领域的发展趋势分析精密加工与微细加工技术在现代制造业中的应用11.2 高速数控加工技术介绍高速数控加工技术的概念及其重要性讲解高速数控加工技术的关键技术和应用案例11.3 智能数控系统与解释智能数控系统的定义和特点探讨在数控系统中的应用和发展趋势11.4 网络化数控与远程加工讲解网络化数控技术的概念和应用探讨远程加工技术的原理和实际应用案例第十二章：数控系统的安全操作与维护12.1 数控系统的安全操作规程讲解数控系统的安全操作规程和注意事项强调操作人员应具备的安全意识和技能12.2 数控系统的日常维护与保养介绍数控系统的日常维护保养内容和方法讲解维护保养对数控系统性能和寿命的影响12.3 数控系统的故障预防与处理探讨数控系统故障的预防措施和处理方法讲解故障处理的一般步骤和注意事项12.4 数控系统的安全管理与培训解释数控系统安全管理的重要性探讨数控系统培训的内容和方式，以及培训效果的评估第十三章：数控技术在教育与培训中的应用13.1 数控技术教育的目标与内容讲解数控技术教育的目标及其在现代教育中的重要性介绍数控技术教育的主要内容和教学方法13.2 数控技术培训与认证解释数控技术培训的作用和重要性介绍数控技术培训的类型、方法和认证体系13.3 数控技术教育与实际应用的结合探讨数控技术教育与实际应用之间的联系和差距讲解如何提高数控技术教育与实际应用的结合程度13.4 数控技术教育的发展趋势与挑战分析数控技术教育的发展趋势及其面临的挑战探讨数控技术教育的发展策略和应对措施第十四章：数控技术在国内外的发展现状与展望14.1 数控技术在国外的发晨现状分析国外数控技术的发展现状及其优势介绍国外数控技术的主要发展国家和研究机构14.2 数控技术在我国的发展现状分析我国数控技术的发展现状及其特点介绍我国数控技术的主要发展地区和龙头企业14.3 数控技术的发展展望探讨数控技术在未来制造业发展中的重要作用讲解数控技术的发展趋势和潜在应用领域14.4 我国数控技术发展的政策与措施分析我国政府对数控技术发展的支持政策和措施介绍我国数控技术发展的重要计划和项目第十五章：综合实践与案例分析15.1 数控技术综合实践项目提供一个或多个数控技术综合实践项目，让学生动手操作强调实践项目的设计原则和实施方法15.2 数控技术案例分析与讨论提供典型数控技术应用案例，进行案例分析与讨论强调案例分析对理解和掌握数控技术的重要性15.3 数控技术实践与创新的结合探讨数控技术实践与创新的联系和相互作用讲解如何将实践经验转化为技术创新和实际应用15.4 数控技术发展的机遇与挑战分析数控技术发展面临的机遇与挑战探讨数控技术发展方向和策略，以应对未来的挑战重点和难点解析1. 数控技术的基本概念、组成、工作原理和应用领域2. 数控编程的基本方法、格式和编程技巧3. 数控系统的硬件结构、软件结构和功能指令4. 数控机床的分类、结构和主要部件5. CNC装置的功能、性能指标和故障诊断与维修6. 计算机数控（CNC）系统的基本原理、硬件结构和软件结构7. CNC系统的参数设置与优化方法8. 数控加工工艺参数的选择、刀具选择与补偿9. 数控仿真与编程软件的功能、操作方法和应用价值10. 数控技术的创新与应用案例，包括航空航天、汽车制造、模具制造和能源行业等领域11. 数控系统的现代发展趋势，如精密加工、高速数控加工、智能数控系统和网络化数控等12. 数控系统的安全操作与维护，包括操作规程、日常维护保养、故障预防与处理以及安全管理与培训13. 数控技术在教育与培训中的应用，包括教育目标、培训类型、认证体系以及实践与创新的结合14. 数控技术在国内外的发展现状与展望，包括国外数控技术发展现状、我国数控技术发展现状和发展趋势、政策与措施等15. 数控技术综合实践项目、案例分析与讨论以及实践与创新的结合。
机床数控原理与系统课件
数控编程的方法
数控编程的方法包括手工编程和自动编程两 种。手工编程是依靠人工进行编程，适用于 简单的零件加工；自动编程是利用计算机进 行编程，适用于复杂的零件加工。
CNC系统的插补原理
插补的概念
插补是指在两个已知坐标点之间进行数据点 的密化处理，生成中间点的坐标数据。
插补的方法
插补的方法包括直线插补和圆弧插补两种。 直线插补是在两点之间进行直线插补，生成 一系列中间点的坐标数据；圆弧插补是在两 点之间进行圆弧插补，生成一系列中间点的
润滑保养
按照机床制造商的推荐，定期对 数控机床的滑动部分和传动部件 进行润滑，以减少磨损和摩擦。
数控机床的故障分类与诊断方法
硬件故障
包括电气元件损坏、线路故障等，需 要通过检查和更换损坏部件来解决。
软件故障
由于程序错误或系统设置不当引起的 故障，需要修正程序或调整系统设置 。
机械故障
如传动部件卡滞、轴承损坏等，需要 修复或更换损坏的机械部件。
误差补偿的方法包括温度补偿、非 线性补偿、重复定位误差补偿等， 根据具体的应用场景和要求选择合 适的补偿方法。
06 数控机床的维护 与故障诊断
数控机床的日常维护与保养
定期检查
对数控机床进行定期检查，包括 电气系统、机械部件、冷却系统 等，确保各部分正常工作。
清洁保养
保持数控机床的清洁，定期清理 灰尘和杂物，以防止对机床精度 和寿命造成影响。
坐标数据。
04 数控机床伺服系 统
伺服系统的组成与分类
要点一
伺服系统的组成
伺服系统是数控机床的重要组成部分，主要由伺服驱动器 、伺服电机和反馈装置等组成。
要点二
伺服系统的分类
根据控制方式的不同，伺服系统可以分为开环控制、半闭 环控制和全闭环控制三种类型。
数控原理与系统A课件(56课时)(ch2-ch3)(7)
第7次授课：第四节 其他预处理
一、进给速度处理 2.数据采样插补法的速度处理 数据采样插补法一般用在以直流或交流伺服电 动机为执行元件的闭环或半闭环数控系统中。各坐 标轴的运动速度是通过控制其伺服系统的位移量来 实现的，即由一个插补周期内坐标轴的进给量大小 来确定。
第7次授课：第四节 其他预处理
一、进给速度处理 进给速度直接影响到加工零件的表面粗糙度 和精度，而且与刀具和机床的寿命和生产效率密 切相关。 数控加工程序中，常用代码F来指定轮廓加 工的进给速度。F需经译码后存入指定的单元供 后续的速度处理程序调用。 进给速度控制方法和所采用的插补方法有关。
第7次授课：第四节 其他预处理
第7次授课：第二节
一、L1插补(基本原理)
取偏差函数：
逐点比较法
第7次授课：第二节
一、L1插补(基本原理)
逐点比较法
1)当刀具处在直线下方时(F＜0)，
刀具向＋Y方向进给。 2)当刀具处在直线上方时(F＞0)， 刀具向＋X方向进给。 3)当刀具正好处在直线上(F =0)， 约定向＋X方向进给一步，从而 使F＞0和F =0两种情况统一起 来，即F≥0。
一、脉冲增量插补算法
概述
脉冲增量插补算法是通过向各个运动轴分配脉 冲，控制机床坐标轴相互协调运动，从而加工出一 定轮廓形状的算法。其特点是每次插补的结果仅产 生一个单位的行程增量，以单位脉冲的形式输出给 步进电动机。
第7次授课：第一节
一、脉冲增量插补算法
数控ppt课件完整版
2024/1/25
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数控技术在未来制造业中的地位和作用
提高生产效率
数控技术能够显著提高加工精度和生产效率，降低生产成本，提 升企业竞争力。
促进产业升级
数控技术的应用将推动制造业向高端化、智能化、绿色化方向发 展，促进产业升级和转型。
增强国家经济实力
数控技术作为制造业的核心技术之一，其发展水平和应用程度将 直接影响国家经济实力和国际竞争力。
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数控加工工艺与刀具选择
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数控加工工艺的制定原则
先粗后精原则
先进行粗加工，再进行精加工，逐步 提高加工精度。
一次装夹原则
尽可能在一次装夹中完成多道工序， 减少装夹次数，提高加工效率。
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工序集中原则
将相互关联的加工工序集中在一起进 行，便于保证加工精度和提高生产效 率。
基准统一原则
尽可能选择统一的定位基准和测量基 准，以减少误差和提高加工精度。
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数控加工刀具的类型与特点
铣刀
车刀
用于铣削平面、台阶面、沟槽等，具有多 种结构和形状，可根据加工需求进行选择 。
用于车削外圆、内孔、端面等，可分为外 圆车刀、内孔车刀、切断车刀等。
钻头
镗刀
用于钻孔加工，可分为麻花钻、中心钻、 深孔钻等，具有不同的结构和特点。
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contents
目录
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• 数控技术概述 • 数控机床结构与分类 • 数控编程基础 • 数控加工工艺与刀具选择 • 数控机床操作与维护 • 数控技术发展趋势与展望
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《数控系统工作原理》课件
数控系统中的坐标系及其表示 方法
数控系统中的坐标系用于描述工件和刀具在空间中的位置关系。本节将介绍 数控系统中的坐标系概念和常用的表示方法。
数控系统中的运动控制方式
数控系统通过不同的运动控制方式实现机床的运动。本节将介绍数控系统中 常见的运动控制方式，包括点位控制、直线插补、圆弧插补等。
《数控系统工作原理》 PPT课件
数控系统是现代先进制造的核心技术之一。本课件将深入介绍数控系统的工 作原理、编程方式、运动控制方式等关键内容，帮助您全面理解和掌握数控 技术。
数控系统的定义和历史背景
数控系统是一种自动化的机械加工系统，可以实现高效、精确的工艺加工。 本节将介绍数控系统的定义、诞生背景和发展历程。
数控系统中的插补算法和轨迹控制
插补算法和轨迹控制在数控系统中起着关键作用，决定了机床的运动轨迹和加工质量。本节将介绍数控 系统中的插补算法和轨迹控制技术。
数控系统的结构和组成元素
数控系统由多个关键组成元素构成，如控制器、驱动器、编码器等。本节将 详细介绍数控系统的结构和各个组成元素的功能和作用。
数控系统的工作原理和基本概 念
数控系统通过计算机控制机床的运动，实现工件加工。本节将解析数控系统 的工作原理和相关基本概念，帮助您深入理解其核心机制。
数
数控原理课件
数控原理与系统
数控原理与系统
第一章 绪论
数控原理与系统
第一节 基本概念
一、数控系统的基本概念
数字控制（ Numerical Control ）指利用数字化
信息对被控对象的工作过程进行自动控制的一种方
法。数控（NC）特指对机床轨迹和状态进行控制。
数控原理与系统
二、机床数控加工的基本原理
经营管理 LAN 数据库 设 计 /工 艺 LAN 制造 LAN
数控原理与系统
二、数控机床与现代机械制造系统的关系
1、单元功能
单元功能提供了数控机床与FMS/FMC的接口。单元 功能包括：任务管理、托盘管理和刀具管理。
2、通信功能 FMS/FMC中，数控机床的通信功能表现在：与上层 单元控制计算机的通信，与伺服机构、传感器等的通信。
三、数控系统中的有关约定
（一）数控加工程序的格式
数控加工程序以程序段为基本组成单位。每个程序段 又由若干功能字构成，功能字由一些字符组成。
N__G__X__Y__Z__F__S__T__M__LF
数控加工程序包含了机床加工控制所需的几何、工艺 信息以及一些辅助开关控制信息。
N010 G01 X60 Y40 F60 S800 T01 M03 LF
通 信 模 块
PLC 模 块
伺 服 装 置
伺 服 装 置
输 入 /输 出
数控原理与系统
数 控 面 板 标 准 输 入 /输 出 设 备
上 级 计 算 机
高 档 数 控 系 统 的 内 部 构 成
M M C -C P U
硬 盘
控 制 和 显 示
COM
计 算 机 连 接
WOP
数 据 存 储
数控系统工作原理简介PPT课件( 66页)
按所用进给伺服系统
开环数控系统 半闭环数控系统 控制系统 闭环数控系统
步进电机
数控装置
伺服马达
数控装置
机床工作台
伺服马达
机床工作台
机床工作台
位置检 测器 位置检测器
按数控系统加工功能
点位控制系统（Positioning Control System）
特点:只要求保证点与点之间的准确定位,即只控制行程的终点 坐标值,而对点与点之间刀具所移动的轨迹不加控制.在移动过 程中,刀具不进行切削,采用机床设定的最高进给速度进行定位 运动,接近终点需要低速趋近。如:钻床、冲床
+Y
F 4F 3Xe154 E=E-1=5-1=4≠0
F4 40 F5 10
+X F5F4Ye431 E=E-1=4-1=3≠0
+X
F 6F 5Ye132 E=E-1=3-1=2≠0
F6 20
+Y
F 7F 6Xe253 E=E-1=2-1=1≠0
•数字积分原理 •数字积分(DDA)直线插补
① 原理
Y
y f (t)
例：右图下，若要使从O点到E点的插补过程进
给脉冲均匀，就必须使分配给x,y方向的单位增
量成正比。设需要在t=10秒内使加工到达终点E，
则每单位时间间隔△t内，x和y的增量分别为
△t
△x’=xe/10=0.7
y
△y’=ye/10=0.4
F i 1 ,i X e Y i X i 1 Y e X e Y i ( X i 1 ) Y e X e Y i X i Y e Y e
即
i 1 F i-Y e F
当偏差值F <0时，刀具从现加工点 (Xi,Yi ) 向Y正向前进一步，到达 新加工点 (Xi,Yi1)则新加工点的偏差值为
数控原理与系统PPT课件
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5.2 插补原理
➢ 三、轮廓控制切削原理
轮廓控制系统能对刀具与工件相对位移的轨迹进行连续控制,能 加工出曲面、凸轮、锥度等复杂形状的零件。其核心装置就是插 补器。
插补器的功能是按给定的尺寸和加工速度用脉冲信号使机床进给 走任意斜线和圆弧。
➢ (一)逐点比较法(如图5-9) ➢ 1.逐点比较法直线插补原理
(1)偏差判别 (2)坐标进给 (3)偏差计算 (4)终点判别
➢ 2. 逐点比较法圆弧插补原理
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图5-9 逐点比较法的工作节拍
▪ 逐点比较法原理 是计算机在控制 加工过程中,能逐 点的计算和判别 加工偏差,以控制 坐标进给,按规定 图形加工出所需 要的工件,用步进 电机拖动机床,其 进给十步进式,查 补器控制机床各 个坐标,每走一步 要完成四个节拍。 如图5-9
▪ 点位/直线切 削控制系统 有较完善的 进给,主轴转 速、刀具选 择及辅助技 能的寄存与 控制。一般 采用液脉冲 马达或功率 步进电机驱 动完成。
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上页下页5-Fra bibliotek 位置计算与比较的软件控制流程图
▪ 第一次判别 G90/G91,若为增量 方式,则为G91方式 的减法计数器预置 数。
▪ 第二次判断 G90/G91标志是为 区分绝对值方式和 增量方式,每走一步 运算一次,每次都要 判别是否需要降速, 以保证准确定位。
➢ 在实际处理过程中,刀具半径补偿的执行过程分为刀补的建立、刀补 的进行和撤销三个步骤。
➢ (1)刀补的建立-刀具接近工件,刀具中心轨迹的终点在法线方向上偏 移一个刀具半径的距离。
➢ (2)刀具补偿进行-一旦建立刀补,则刀补状态一直维持到刀补撤销。 ➢ (3)刀具补偿撤销-刀具运行到轮廓线的终点,用G40指令撤销刀补命令。
数控系统的组成及工作原理ppt课件
刀具半径补偿的建立：刀具由起刀点以进给速度接近工 件，刀具中心在法线方向与待加工工件偏离一刀具半径。 偏置方向由G41及G42确定。
刀具半径补偿的进行：一旦建立刀补，刀具始终偏离工 件轮廓一定距离，直到取消刀补为止。
刀具半径补偿的取消：刀具撤离工件，回到退刀点，取 消刀具半径补偿。退刀点应位于零件轮廓之外，可以与 起刀点相同，也可以不相同。
进给轴手动控制按钮，用于手动调整时移动各坐标轴。 主轴启停与主轴倍率选择按钮：用于主轴的启停与正、反
转以及主轴调速。自动加工启停按钮：用于自动加工过程 的启动于停止。 条件程序段选择开关：用于条件程序段是否执行。 倍率选择开关：用于选择进给速度的倍率及点动量。 另外还有一些状态指示等、报警装置等。
一．CNC数控系统基本构成
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
数控系统构成可以用下面的框图表示：
硬件系统
微机部分 外围设备部分 机床控制部分
CNC数控系统
系统软件 软件系统
应用软件
输入数据处理程序 插补运算程序 速度控制程序 管理程序 诊断程序
C刀具补偿原理图（1）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
C刀具补偿原理图（2）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
４．C刀具补偿原理（3）
数控系统的工作方式 C刀具补偿是在插补和控制的间隙进行刀补计算 的，通过设置多个缓存，采用流水作业的方式才 能提高计算速度，满足高速加工的需要。如图所 示。
数控原理与系统A课件(56课时)(ch1)(2)
第2次授课：第二节 计算机数控系统
计算机数控机床工作过程示意图
第2次授课：第二节 计算机数控系统
二、硬件构成 经济型计算机数控系统
第2次授课：第二节 计算机数控系统
二、硬件构成 经济型计算机数控系统 两个微处理器电路模块:主模块和PLC模块 主模块：完成系统控制与管理功能 PLC模块：开关量的逻辑运算和处理
第2次授课：第二节 计算机数控系统
五、信息流处理过程 1）输入 输入内容：数控加工程序、系统控制参数、补偿数据 输入方式：光电式纸带阅读机输入、键盘输入、存储 器输入、通讯方式输入
第2次授课：第二节 计算机数控系统
五、信息流处理过程 2）译码 译码指将输入的数控程序按一定规则翻译成CNC中计算 机能识别的数据形式，并按约定的格式存放在指定的 缓冲器中。 具体讲就是逐个读入字符，先识别出其中的文字和数 字，然后根据文字代表的功能，将对应的数字送到相 应的缓冲单元中。
第2次授课：第二节 计算机数控系统
第2次授课：第二节 计算机数控系统
六、数控系统的功能 核 心 功 能
准备功能：G功能 进给功能：F功能，mm/min
主轴转速功能：S功能，rpm
辅助功能：M功能 刀具功能：T功能
点动增量选择
方式选择 手轮操作坐标轴选择开关
急停自锁按钮
程序锁住 手轮倍率开关 机械锁定开关 Z轴指令无效开关 辅助功能锁定开关 空运转开关
主轴倍率选择
进给启动与保持按钮 进给倍率选择波段开关 单段运行开关 条件程序段开关 程序启停(或称数控启停)按钮
第2次授课：第二节 计算机数控系统
五、信息流处理过程 插补就是在零件轮廓的起点和终点之间的曲线上进行 “数据点的密化过程”。并以此来协调控制各坐标轴 的移动，从而获得所要求的运动轨迹。 7）位置控制 根据插补结果求得命令位置值，然后与反馈位置相比 较，利用误差控制伺服电机，驱动工作台朝着减小误 差的方向运动。
《数控原理与系统》授课教案
《数控原理与系统》授课教案第一章：数控技术概述1.1 课程介绍解释数控技术的定义强调数控技术在现代制造业中的重要性1.2 数控系统的组成介绍数控系统的各个组成部分及其功能解释数控机床与传统机床的区别1.3 数控技术的发展历程简述数控技术的发展历程强调我国在数控技术领域的发展现状和展望第二章：数控编程基础2.1 数控编程概述解释数控编程的概念和目的介绍数控编程的基本方法2.2 数控编程的基本指令详细讲解数控编程中的基本指令及其功能通过实例演示基本指令的应用2.3 数控编程的工艺分析介绍数控编程工艺分析的方法和步骤强调工艺分析在数控编程中的重要性第三章：数控系统的硬件与软件3.1 数控系统的硬件组成详细讲解数控系统硬件组成及其功能强调硬件设备在数控系统中的作用3.2 数控系统的软件组成介绍数控系统软件的分类及其功能解释数控系统软件在数控加工过程中的作用3.3 数控系统硬件与软件的协同工作讲解数控系统硬件与软件之间的协同工作原理强调硬件与软件协同工作在数控加工中的重要性第四章：数控机床的维护与故障诊断4.1 数控机床的维护介绍数控机床维护的基本内容和注意事项强调维护工作在确保数控机床正常运行中的重要性4.2 数控机床故障诊断与排除讲解数控机床故障诊断的基本方法介绍常见的数控机床故障及其排除方法4.3 数控机床的安全操作与保护强调数控机床安全操作的重要性讲解数控机床安全操作的注意事项和保护措施第五章：数控技术的应用与发展趋势5.1 数控技术在制造业中的应用讲解数控技术在制造业中的应用领域及优势强调数控技术在提高生产效率和产品质量中的作用5.2 数控技术的发展趋势分析数控技术的发展趋势探讨数控技术在未来的应用前景5.3 我国数控技术的发展战略讲解我国数控技术发展的重要性和目标探讨我国数控技术发展的政策措施和建议第六章：数控系统的信号处理与控制策略6.1 数控系统的信号处理介绍数控系统中信号的处理过程和方法强调信号处理在数控系统中的重要性6.2 数控系统的控制策略讲解数控系统中的控制策略及其作用探讨不同控制策略在数控系统中的应用和优缺点6.3 PLC在数控系统中的应用介绍PLC在数控系统中的作用和重要性讲解PLC编程和调试的基本方法第七章：数控系统的故障分析与维修7.1 数控系统的故障类型及原因分析数控系统故障的类型及其原因强调故障预防和故障处理的重要性7.2 数控系统的故障诊断与排除方法讲解数控系统故障诊断的基本方法介绍常见的数控系统故障及其排除方法7.3 数控系统的维修与保养强调数控系统维修和保养的重要性讲解数控系统的维修保养方法和注意事项第八章：数控系统的网络通信与集成8.1 数控系统的网络通信技术介绍数控系统网络通信的原理和关键技术强调网络通信在数控系统中的应用和重要性8.2 数控系统的集成技术讲解数控系统集成技术的原理和方法探讨数控系统集成技术在提高生产效率和产品质量中的作用8.3 数控系统与其他系统的集成探讨数控系统与其他系统（如CAD/CAM、ERP等）的集成方法和应用强调系统集成在现代制造业中的重要性第九章：数控技术在特定领域的应用9.1 数控技术在汽车制造业的应用讲解数控技术在汽车制造业中的应用领域和优势强调数控技术在提高汽车生产效率和质量中的作用9.2 数控技术在航空航天领域的应用介绍数控技术在航空航天领域中的应用领域和优势探讨数控技术在航空航天制造中的重要性和前景9.3 数控技术在模具制造中的应用讲解数控技术在模具制造中的应用领域和优势强调数控技术在提高模具制造效率和精度中的作用第十章：数控技术的创新与发展10.1 数控技术的创新方向探讨数控技术的创新方向和发展趋势强调数控技术创新在推动制造业发展中的重要性10.2 数控技术的发展策略与政策建议分析我国数控技术发展面临的挑战和机遇提出推动数控技术发展的政策建议和战略规划10.3 数控技术在智能制造中的应用介绍数控技术在智能制造中的应用领域和前景强调数控技术在推动制造业转型升级和实现智能制造中的重要作用第十一章：数控系统的现代设计方法11.1 现代设计方法概述介绍现代设计方法的概念和特点强调现代设计方法在数控系统中的应用和重要性11.2 数控系统现代设计方法的应用讲解数控系统现代设计方法的具体应用实例探讨不同设计方法在数控系统中的优缺点和适用场景11.3 数控系统现代设计工具与软件介绍数控系统现代设计工具和软件的功能和应用强调设计工具和软件在提高数控系统设计和制造效率中的作用第十二章：数控系统的可靠性工程12.1 可靠性工程的基本概念解释可靠性工程的概念和目标强调可靠性工程在数控系统设计和制造中的重要性12.2 数控系统的可靠性分析与评估讲解数控系统可靠性分析的方法和步骤介绍常见的数控系统可靠性评估方法和指标12.3 提高数控系统可靠性的措施与实践探讨提高数控系统可靠性的方法和措施强调在实际应用中注意可靠性的维护和优化第十三章：数控技术的教育与培训13.1 数控技术教育的现状与挑战分析数控技术教育现状和面临的挑战强调数控技术教育的重要性13.2 数控技术教育培训的内容与方法介绍数控技术教育培训的基本内容和教学方法探讨不同教育层次和培训方式在数控技术教育中的作用和差异13.3 数控技术教育的未来发展展望数控技术教育的未来发展趋势和机遇提出数控技术教育改革和发展的建议第十四章：数控技术的国际标准与规范14.1 国际数控技术标准概述介绍国际数控技术标准的重要性和作用讲解主要国际数控技术标准及其内容14.2 数控技术的标准化与互操作性强调数控技术标准化的重要性和必要性探讨数控技术互操作性的实现方法和挑战14.3 我国数控技术标准化现状与展望分析我国数控技术标准化的发展现状和存在的问题展望我国数控技术标准化的未来发展第十五章：数控技术的产业政策与市场趋势15.1 数控技术的产业政策分析分析数控技术相关政策的内容和目标强调政策在推动数控技术产业发展中的重要性15.2 数控技术的市场趋势与机遇分析数控技术市场的现状和发展趋势探讨数控技术市场中的机遇和挑战15.3 数控技术企业的战略与发展讲解数控技术企业战略的基本内容和目标探讨数控技术企业在市场竞争中的优势和差异化策略重点和难点解析本文主要介绍了《数控原理与系统》这门课程的教学教案，内容涵盖了数控技术的基本概念、组成、发展历程、编程基础、硬件与软件、维护与故障诊断、应用与发展趋势、信号处理与控制策略、故障分析与维修、网络通信与集成、特定领域的应用、创新与发展等十五个章节。
数控原理-PPT课件
《数控原理与数控系统》
No 武汉软件工程职业学院
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2、光栅的工作原理
图3-4所示为光栅的工作原理图。当使指示光栅上的线纹与标尺光栅 上的线纹构成一个很小的角度θ来放置两光栅尺时，必然会造成两光栅尺 上的线纹互相交叉。在光源的照射下，交叉点近旁的小区域内由于黑色线 纹重叠，因而遮光面积最小，挡光效应最弱，光的累积作用使得这个区域 出现亮带。相反，距交叉点较远的区域，因两光栅尺不透明的黑色线纹的 重叠部分变得越来越少，不透明区域面积逐渐变大，即遮光面积逐渐变大， 使得挡光效应变强，只有较少的光线能通过这个区域透过光栅，使这个区 域出现暗带。这些与光栅线纹几乎垂直，相间出现的亮、暗带就是莫尔条 纹。
《数控原理与数控系统》
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3、增量式测量与绝对式测量
（1）增量式测量
增量式检测的是相对位移量，是终点对起点的位置坐标增量，移动一个 测量单位就发出一个测量信号，面任何一个对中点都可以作为测量起点，因 而检测装置比较简单。其缺点是对测量信号记数后才能读出位移距离，一旦 计数有误，此后的测量结果将全错；发生故障时不能再找到事故前的位置， 事故排除后，必须将工作台移至起点重新计数才能找到事故前的正确位置。 在轮廓控制数控机床上大都采用这种测量方式。典型的检测元件有感应同步 器、光栅、磁尺等。
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第8次授课：第二节
逐点比较法
三、插补象限和圆弧走向处理(四象限圆弧插补)
第8次授课：第二节
逐点比较法
第8次授课：第二节
逐点比较法
圆弧跨过象限时的主要特点： (1) 过象限前后动点坐标值的符号会改变。 (2) 过象限前后圆弧走向不变, 逆圆是：NR1→NR2→NR3→NR4→NR1→…; 顺圆是：SR1→SR4→SR3→SR2→SR1→…。 (3) 过象限圆弧与坐标轴必有交点，当动点处在坐标轴上时必有一个 坐标值为零。此点可以作为过象限的标志。 (4) 终点判别不能直接使用前面公式，否则，将丢失一部分圆弧轮廓。 为了回避这种假象，最好直接采用终点坐标的代数值进行判别， 也就是在插补过程中，比较动点坐标和终点坐标的两个代数值， 只有全部相等的情况下，才能真实反映插补过程的完成。
第8次授课：第二节
逐点比较法
例3-4 设将要加工的零件轮廓为第Ⅰ象限逆圆SE，圆心 在坐标原点，起点为S（4，3），终点为E（0，5），试
用逐点比较法进行插补，并画出插补轨迹。
第8次授课：第二节
二、NR1插补(插补实例) 注意:比较和总结逐点比 较法直线插补与圆弧插补 之间的区别与联系。 绘制插补轨迹时必须根据
第8次授课：第二节
以SR1插补计算为例 (1) 当Fi≥0或Fi＜0时， 对应的进给方向不同； (2) 插补计算公式中动点 坐标的修正也不同， (3) 偏差计算公式也不相 同。
逐点比较法
三、插补象限和圆弧走向处理(四象限圆弧插补)
第8次授课：第二节
逐点比较法
三、插补象限和圆弧走向处理(四象限圆弧插补)
仿真演示运行(逐点比较法第二象限直线插补) !
运行程序：PEXP06E.EXE 或 COMP.EXE 输入参数：L 0,0 -9，+6 500 N
第8次授课：第二节
逐点比较法
三、插补象限和圆弧走向处理(实例仿真)
仿真演示运行(逐点比较法第三象限直线插补) !
运行程序：PEXP06E.EXE 或 COMP.EXE 输入参数：L 0,0 -4，-7 500 N
运行程序：PEXP06E.EXE 或 COMP.EXE 输入参数：C S -8,+6 -6，-8 500 N
第8次授课：第二节
逐点比较法
三、插补象限和圆弧走向处理(实例仿真)
仿真演示运行(逐点比较法过象限逆圆插补) !
运行程序：PEXP06E.EXE 或 COMP.EXE 输入参数：C N +5,0 0，-5 500 N
第8次授课：第二节
逐点比较法
四、逐点比较法合成进给速度
对应于X轴和Y轴的进给速度VX和VY分别为 求得合成进给速度为 合成进给速度与脉冲源速度之比为
第8次授课：第二节
逐点比较法
四、逐点比较法合成进给速度 当α ＝0o或90o时，正好等于程编速度。 当α＝45o时，实际小于程编速度。 进给速度范围为:v =(0.707-1.0)vMF。 最大速度与最小速度之比为 (Vmax/Vmin)=1.414,能够满足一般机床 加工的要求。 对于圆弧插补合成进给速度的结论完全 相同，只是这时的α角是指动点到圆心连 线与X轴之间的夹角。
第8次授课：第二节
二、NR1插补 (软件实现) 插 补 软 件 流 程
逐点比较法
第8次授课：第二节
逐点比较法
例3-3 设某数控系统使用MCS-51系列单片机，用汇编 语言编写第Ⅰ象限逆圆插补运算程序。
第8次授课：第二节
二、NR1插补(软件实现) ………………
AGAIN： MOV A， JB ACC.7， ACALL FEED_NX ACALL SUBFXI ACALL DECXI SJMP DONE LOOP： ACALL FEED_PY ACALL ADDFYI ACALL INCYI DONE： ACALL DELAY ACALL STEP_1 MOV A， CJNE A， MOV A， CJNE A， MOV A， CJNE A， …………………… 12H LOOP
逐点比较法
第8次授课：第二节
二、NR1插补(基本原理)
逐点比较法
采用递推算式求取偏差函数值
设第i次插补后，偏差函数为 1)若Fi≥0，刀具应向(-X)方向进给一步，新动点坐标 值为 ,则新偏差函数为
2)若Fi ＜0时，刀具应向(＋Y)方向进给一步，新动点 坐标值为 ,则新偏差函数为
第8次授课：第二节
第8次授课：第二节
逐点比较法
二、插补象限和圆弧走向处理(圆弧过象限)
1．绝对坐标值法 所有坐标均采用绝对值形式进行插补运算。但
为了防止出现假象的终点，有必要在过象限插补圆 弧之前，将圆弧按不同象限进行分段，即按多段来 完成圆弧的插补处理，分别调用相应的插补程序。 这样可直接使用前面介绍的方法来完成圆弧的插补， 但这种分段处理的组合比较复杂。
第8次授课：第二节
逐点比较法
三、插补象限和圆弧走向处理(圆弧过象限) 2．代数坐标值法 在绝对坐标值法基础上增设动点坐标代数单元，
根据动点坐标代数值符号可判断出它所在象限，并调 用相应的插补算法。 当动点正好处于坐标轴上时，可按其运动趋势归 入不同象限进行处理。
第8次授课：第二节
逐点比较法
三、插补象限和圆弧走向处理(实例仿真)
第8次授课：讲授内容
第三章
轮廓插补原理 逐点比较法 (第一象限逆圆插补) (插补象限和圆弧走向处理) (插补进给速度分析)
第二节
第8次授课：第二节
二、NR1插补(基本原理) 动点正好在圆弧上时
逐点比较法
动点处于圆弧内部时
动点处于圆弧外部时
第8次授课：第二节
二、NR1插补(基本原理) 取偏差函数：
第8次授课：第二节
逐点比较法
四、逐点比较法合成进给速度
逐点比较法插补的特点是脉冲源每发一个脉冲， 就进行一次插补计算，产生一步进给，并且不是发 向 X 轴，就是发向 Y 轴，因此有下式成立： 刀具进给速度直接影响加工零件的表面粗糙度。 希望刀具进给速度(合成速度)恒等于程编进给速度， 或只在允许的较小范围内变化。
第8次授课：第二节
逐点比较法
三、插补象限和圆弧走向处理(实例仿真)
仿真演示运行(逐点比较法第四象限直线插补) !
运行程序：PEXP06E.EXE 或 COMP.EXE 输入参数：L 0,0 +8，-5 500 N
第8次授课：第二节
逐点比较法
三、插补象限和圆弧走向处理(实例仿真)
仿真演示运行(逐点比较法过象限顺圆插补) !
逐点比较法
插补过程的对应关系。
逐点比较法插补只有折线 ，没有45度斜线。
第8次授课：第二节
逐点比较法
三、插补象限和圆弧走向处理(四象限直线插补)
第8次授课：第二节
逐点比较法
三、插补象限和圆弧走向处理(四象限直线插补)
第8次授课：第二节
逐点比较法
三、插补象限和圆弧走向处理(四象限直线插补) (1) 插补计算中，终点坐标使用的是绝对值，即在坐 标寄存器JX、JY中存放的是终点坐标的绝对值，而 不是代数值。 (2) X轴或Y轴进给一步用ΔX和ΔY表示，即以增量形 式输出，然后在前面加正号或负号表示进给正方向 或负方向。 (3) 对于四个坐标轴直线插补，单独考虑.
二、NR1插补(基本原理)
逐点比较法
第8次授课：二节
二、NR1插补(基本原理)
逐点比较法
当圆弧轮廓仅在一个象限内，其终点判别仍可借用直线终 点判别的三种方法进行，只是计算公式略有不同如下：
第8次授课：第二节
二、NR1插补(基本原理) 几点注记：
逐点比较法
F0＝0(刀具在起点) 插补过程中动点需要进行修正 计算偏差值时使用动点坐标值 NR1要求进给(-X)和(+Y)方向 计算偏差值时“×2”可用“左移一位”实现
逐点比较法
19H #00H， 1AH #00H， 1BH #00H，
AGAIN AGAIN AGAIN
第8次授课：第二节
二、NR1插补(软件实现)
逐点比较法
在该插补程序中，需要调用8个子程序如下： FEED_NX —— 向(－X)轴方向进给一步子程序； FEED_PY —— 向(＋Y)轴方向进给一步子程序； SUBFXI —— 完成Fi修正功能，Fi－2Xi＋1 →Fi； ADDFYI —— 完成Fi修正功能，Fi＋2Yi＋1 →Fi； DECXI —— 完成动点坐标Xi修正功能，Xi－1→Xi； INCYI —— 完成动点坐标Yi修正功能，Yi＋1→Yi； STEP_1 —— 完成总步数修正功能，Σi－1→Σi DELAY —— 延时子程序，以保证给定的进给速度。