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
数控机床的工作过程及工作原理
数控机床的工作过程及工作原理数控机床是使用计算机技术控制机床进行自动加工的一种机床。
它以数字形式编写加工程序，并通过数控装置控制机床执行加工操作。
数控机床的工作过程包括加工程序的编写、输入、加工参数设置、调整及机床的自动加工等步骤。
其工作原理是通过计算机控制机床的工作轴、进给轴等运动部件，同时控制进给速度、切削深度、切削轨迹等参数，实现零件的精确加工。
1.加工程序编写：根据零件的图纸要求，将加工工艺转换为数控指令，编写成加工程序。
加工程序可以使用专门的编程软件进行编写。
2.加工程序输入：将编写好的加工程序输入到数控机床的数控装置中。
输入方式可以是通过U盘、磁带、或者网络等介质，也可以直接通过计算机和数控装置连接进行传输。
3.加工参数设置：根据工件的要求，设置加工参数，包括进给速度、主轴转速、切削深度、切削轨迹等。
4.调整机床：根据加工要求，调整机床各个运动部件的位置和角度。
可以通过手动控制、自动刀具测量和错误补偿等方式进行调整。
5.自动加工：设置好加工程序和参数后，启动数控机床，通过数控系统对机床进行控制，实现零件的自动加工。
数控系统将按照预定的加工程序指令，准确地控制机床的各种动作，完成零件的加工过程。
1.数控装置：数控装置是控制数控机床工作的核心部分，通常由计算机、数控终端和接口电路组成。
计算机负责加工程序的存储和运算，数控终端用于人机交互，接口电路连接计算机和机床的各个执行机构。
2.传感器和执行机构：数控机床通过传感器来感知加工过程和机床状态，例如位置传感器用于测量机床各个运动部件的位置，刀具测量系统用于测量刀具的尺寸等。
执行机构根据数控装置的指令，实现机床各个部件的运动和操作。
3.数控系统：数控系统是整个数控机床的控制中心，它通过数学模型和数值控制算法，将加工程序转换为机床的运动指令，控制机床的进给和主轴运动。
4.加工程序：加工程序是数控机床工作的指令集合，它通过任何一种数控编程方式编写，包括手工编程、自动生成代码或CAM系统生成代码。
数控的基本原理及方法
数控的基本原理及方法数控(Controlled Numerical Control, CNC)是一种机器控制技术，利用计算机控制数控系统，通过数学模型来操控数控机床实现加工操作。
数控的基本原理和方法主要包括数学模型的建立、实时路径规划、指令转换、执行控制和反馈控制等。
数控的基本原理是通过计算机对工件进行三维建模，并将模型转化为机床能够理解的数学模型。
这个数学模型通常是三维坐标系下的坐标点、线和圆弧等几何元素的集合，描述了工件的几何特征和加工要求。
实时路径规划是数控的核心技术之一。
通过对数学模型进行分析和计算，确定工件在加工过程中各个切削点的位置，实现刀具轨迹的规划。
实时路径规划主要包括直线插补和圆弧插补两种方式。
直线插补是沿直线路径进行插补，圆弧插补则是按照圆弧路径进行插补。
指令转换是将路径规划结果转化为机床能够执行的指令。
通过将刀具的插补轨迹转化为数控机床的控制指令，包括刀具移动的起始位置、方向和速度等信息，实现对机床的控制。
指令转换通常包括编程语言的解析和二进制指令的生成两个步骤。
执行控制是将指令发送给数控机床，并控制机床按照指令进行加工操作。
数控机床通过执行控制系统接收并执行指令，将刀具按照路径规划的结果进行移动和切削操作。
执行控制还包括对加工过程中的各个参数进行实时监测和调整，确保加工质量和稳定性。
反馈控制是指控制系统对机床加工过程中的各个参数进行实时监测和反馈。
通过传感器对机床的位置、速度、力和温度等参数进行监测，并将监测结果反馈给控制系统进行实时调整。
这样可以确保加工过程中的精度、质量和安全。
数控的方法包括手动编程、自动编程和联机编程三种方式。
手动编程是将工件的几何图形和加工要求通过数控编程语言手动输入到计算机中，利用计算机软件自动生成数控机床可执行的刀具轨迹。
自动编程是通过计算机辅助设计(CAD)软件进行自动建模，然后由计算机自动生成数控程序。
联机编程是将计算机与数控机床进行联机连接，直接通过计算机对机床进行编程和控制。
数控机床工作原理及组成
数控机床工作原理及组成1．1．1 数控机床工作原理数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。
具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。
1．1．2 数控机床的种类由于数控系统的强大功能，使数控机床种类繁多．其按用途可分为如下三类。
①金属切削类数控机床。
金属切削类数控机床包括数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控镗床、加工中心等。
②金属成形类数控机床。
金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床与数控压力机等。
③数控特种加工机床。
数控特种加工机床包括数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床，数控淬火机床等。
1．1．3 数控机床的组成数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。
图1—1是数控机床的硬件构成。
(1)输入与输出装置输入与输出装置是机床数控系统与操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备．输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。
目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体第1页为磁盘、穿孔纸带。
输出装置是显示器，有CRT显示器或彩色液晶显示器两种。
输出装置的作用是：数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息。
显示的信息可以是正在编辑的程序、坐标值，以及报警信号等。
(2)数控装置(CNC装置)数控装置是计算机数控系统的核心，是由硬件与软件两部分组成的。
它接受的是输入装置送来的脉冲信号，信号经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算与逻辑处理后，输出各种信号与指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。
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。
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计算机控制系统来实现工件加工的机床。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 程序控制：数控机床通过预先编写的加工程序来控制工件的加工过程。
这些程序包含了工件的几何形状、尺寸、加工工艺等信息。
2. 信号传递：计算机控制系统将加工程序转化为相应的电信号，并通过数控装置传递给各个执行部件，如伺服机电、液压系统等。
3. 运动控制：数控机床通过控制伺服机电的运动来实现工件的加工。
伺服机电通过接收数控装置传递的指令，控制工件在各个坐标轴上的运动。
4. 反馈控制：数控机床通过传感器来实时监测工件的位置、速度等参数，并将这些信息反馈给数控装置，以便及时调整运动控制。
二、工作过程：数控机床的工作过程可分为以下几个步骤：1. 加工程序编写：根据工件的几何形状、尺寸等要求，使用专门的编程软件编写加工程序。
程序中包含了工件的加工路径、切削参数等信息。
2. 加工程序输入：将编写好的加工程序通过外部存储设备（如U盘）或者网络传输等方式输入到数控机床的控制系统中。
3. 工件装夹：根据加工程序的要求，将待加工的工件装夹在数控机床的工作台上，并进行固定。
4. 加工参数设置：根据加工程序的要求，设置切削速度、进给速度、切削深度等加工参数，以确保工件能够按照预定的要求进行加工。
5. 启动机床：按照操作规程启动数控机床，使其进入工作状态。
6. 运行加工程序：通过数控装置控制伺服机电的运动，使工件按照加工程序中定义的路径进行加工。
同时，数控装置会实时监测工件的位置、速度等参数，并根据反馈信息进行调整。
7. 加工完成：当工件按照加工程序的要求完成加工后，数控机床会自动住手运行，并发出相应的提示信号。
8. 工件取出：将加工完成的工件从数控机床上取出，进行下一步的处理或者检验。
总结：数控机床通过计算机控制系统实现工件的精确加工。
其工作原理包括程序控制、信号传递、运动控制和反馈控制等。
工作过程包括加工程序编写、加工程序输入、工件装夹、加工参数设置、启动机床、运行加工程序、加工完成和工件取出等步骤。
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。
简述数控机床的加工原理
简述数控机床的加工原理
数控机床是根据数字信号控制的自动化加工设备，其加工原理主要包括以下几个方面：
1. 数控机床的控制系统：数控机床的控制系统由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理单元、输入输出设备、运动控制部分等，用于接收指令、处理数据、控制运动。
软件包括机床程序和工艺参数等，通过输入特定的代码和参数，确定加工路径和工艺要求。
2. 机床运动系统：数控机床的运动系统由主轴、进给轴和伺服系统组成，用于控制刀具和工件的运动。
主轴通过主轴驱动装置进行旋转，切削工具固定在主轴上，用于完成切削加工。
进给轴通过进给系统控制工件的相对移动，可以实现线性及旋转运动，以控制切削刀具的进给速度和位置。
3. 机床测量系统：数控机床的测量系统用于实时检测机床运动状态和工件尺寸，以保证加工质量。
常见的测量系统包括编码器、光栅尺、电容尺等，用于测量机床的位置、速度、角度等参数。
4. 加工过程控制：数控机床通过控制系统和测量系统实现对加工过程的监测和控制。
根据预设的工艺路径和参数，控制刀具的进给速度、切削深度、切削力等，以达到预期的加工效果。
总的来说，数控机床的加工原理是通过控制系统控制机床的运动和加工参数，实现对工件的精确切削加工。
通过数字化的控
制方式，可以提高加工精度和效率，扩大加工范围，提高生产自动化水平。
数控机床控制原理(ppt 51页)
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
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
序号 偏差判别 坐标进给 起点
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 F1F0Ye 3 F2 F1Xe 1 F3F2Ye 2 F4 F3Xe 2 F5F4Ye 1 F6 F5Xe 3 F7 F6Ye 0
• 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。
数控车床的加工原理及主要组成部分的功能
一、数控车床的加工原理数控车床是一种通过预先编写好的加工程序来控制工件在加工过程中实现自动换刀、自动进给、自动测量等功能的机床。
其加工原理主要包括以下几个方面：1. 自动化加工：数控车床通过预先设定的加工程序，可以实现工件的自动换刀、自动进给、自动测量等功能，大大提高了加工效率和精度。
2. 数控系统控制：数控车床的加工原理基于数控系统的控制，通过数控程序来准确控制刀具的运动轨迹、进给速度、切削深度等参数，实现精确的加工。
3. 多轴联动：数控车床通常具有多轴联动的功能，可以在不同坐标轴上实现复杂的加工动作，如车削、镗削、钻孔等。
4. 高速切削：数控车床通过提高切削速度和进给速度，可以实现高速切削，提高加工效率。
二、数控车床的主要组成部分及功能1. 机床主体：数控车床的机床主体包括床身、主轴、导轨等部分，主要功能是支撑工件和刀具，保证刀具的精确定位和工件的稳定加工。
2. 数控系统：数控系统是数控车床的核心部件，负责控制整个加工过程。
其中包括数控主轴驱动系统、数控进给系统、数控自动测量系统等。
3. 刀架和刀塔：刀架和刀塔是数控车床上的刀具传动装置，可以实现多种刀具的自动换装和自动选择，实现不同加工工艺的需求。
4. 进给系统：进给系统负责控制工件在加工过程中的进给速度和进给轨迹，可根据预先编写的加工程序实现自动进给和自动停止。
5. 自动测量系统：数控车床还配备了自动测量系统，可以实现对加工工件尺寸的自动检测和测量，保证加工精度。
6. 冷却润滑系统：在高速切削加工中，数控车床需要配备冷却润滑系统，保证刀具和工件在加工过程中不会受到过热损伤，同时提高切削效率。
7. 机床保护装置：数控车床还配备了各种安全保护装置，如过载保护、断电保护、急停装置等，保证操作人员和设备的安全。
总结：数控车床是一种高精度、高效率的加工设备，其加工原理基于数控系统的自动化控制，主要由机床主体、数控系统、刀架和刀塔、进给系统、自动测量系统、冷却润滑系统、机床保护装置等组成。
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。
数控机床的工作原理及基本结构
数控机床的工作原理及基本结构数控机床是一种通过数字控制系统实现自动化加工的机床。
其工作原理是通过将加工程序编码为数字信号，由数控系统控制机床进行加工操作。
数控机床的基本结构主要包括数控装置、执行机构和传动机构。
数控装置是数控机床的控制核心，其功能是编程、存储、计算和控制。
编程是将加工过程描述为特定格式的程序代码，存储是将程序代码保存在数控装置中，计算是根据程序代码进行数学运算，控制是通过输出控制信号控制机床执行具体操作。
数控装置通常由数控主轴驱动器、数控伺服驱动器和数控系统组成。
执行机构是数控机床进行加工操作的部分，包括主轴、工作台和刀架。
主轴是主要进行切削加工的部分，可以通过数控主轴驱动器控制主轴转速和进给速度。
工作台是用于装夹和固定工件的部分，可以通过数控伺服驱动器控制工作台的运动。
刀架是用于刀具固定和切削动作的部分，可以通过数控伺服驱动器控制刀架的运动。
传动机构是传递数补百控机床各部分运动的机构，包括伺服驱动系统、传感器、传动装置和工具切换系统。
伺服驱动系统通过输入旋转或直线运动的指令，控制执行机构的运动。
传感器用于测量机床各部分的运动状态，如位置、转速和力等。
传动装置用于传递数控装置的输出信号，驱动执行机构进行运动。
工具切换系统用于更换不同形状或尺寸的切削工具，以适应不同加工需求。
1.编写加工程序：根据零件的尺寸、形状和加工要求，使用专门的编程语言编写加工程序，描述整个加工过程和刀具路径。
2.存储和计算：将编写好的加工程序输入数控装置中，通过数控系统进行存储和计算。
数控系统根据加工程序进行数学运算，计算出每个工序的切削速度、进给速度、切削深度等参数。
3.执行加工操作：数控系统将计算出的加工参数转换为控制信号，发送给数控装置中的伺服驱动器和主轴驱动器。
伺服驱动器通过控制执行机构的运动，使机床的主轴和工作台按照预定程序进行切削和定位。
4.监控和调整：在加工过程中，数控系统通过传感器和编码器实时监测机床的运动状态和切削力。
数控车床加工原理
数控车床加工原理
数控车床是一种自动控制的机床，通过计算机程序控制刀具的运行轨迹和工件的相对运动，实现零件的加工。
数控车床加工原理主要包括以下几个方面：
1. 坐标系：数控车床采用直角坐标系来描述和控制刀具和工件之间的相对位置关系。
通过设定坐标原点和坐标轴方向，确定刀具和工件的中心位置。
2. 刀具轨迹：数控车床通过设定刀具的运动轨迹，实现对工件的加工。
根据不同的刀具形状和加工要求，可以设定直线、圆弧、螺旋线等不同的切削轨迹。
3. 刀具路径：数控车床通过设定刀具的运动路径，确定切削的方向和位置。
刀具路径通常包括径向和切向两个方向，用于控制刀具的进给和主轴转速。
4. 进给控制：数控车床通过设定刀具的进给速度和进给量，控制刀具在工件表面上的移动。
进给控制可以根据加工要求进行调整，以获得不同的切削效果和加工质量。
5. 主轴控制：数控车床通过设定主轴转速，控制切削速度和加工效率。
主轴控制通常根据刀具材料和工件材料的不同，选择适当的转速范围，以获得最佳的加工效果。
总之，数控车床加工原理是通过对刀具和工件的运动轨迹、路径、速度和转速等参数的设定和控制，实现对工件的精确加工。
这种加工方式具有高效、精准、稳定的特点，广泛应用于机械制造、航空航天、汽车工业等领域。
数控机床应用与操作 电子教材 1-2 数控机床工作原理及组成
项目一数控机床概述任务2 数控机床工作原理及组成一、数控机床工作原理数控机床是采用了数控技术的机床，它用数字信号控制机床运动及其加工过程，具体来说，是将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控装置，经过译码、运算，发出指令，经伺服放大、伺服驱动和反馈，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。
二、数控机床的组成数控机床一般由输入/输出设备、数控装置(CNC)、可编程逻辑控制器（PLC，FANUC 称之为PMC）、伺服驱动装置、主轴控制单元、机床本体、检测反馈装置及辅助装置组成，如图1-2-1所示。
图1-2-1 数控机床的组成图1-2-2所示为典型的数控装置构成（FANUC 0i Mate-D）。
图1-2-2 FANUC 0i Mate-D数控装置1. 输入/输出设备输入/输出设备是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备。
图1-2-3所示为MDI键盘，用于手动编辑程序、输入参数等功能。
图1-2-4所示为彩色液晶显示器（LCD），为操作人员显示加工程序、坐标值以及报警信号等必要的信息。
图1-2-5所示为机床操作面板，用于直接控制机床的动作或加工过程。
此外还可以通过CF卡、RS232接口、以太网（如图1-2-6所示）传输程序及参数等数据。
图1-2-3 MDI键盘图1-2-4 LCD（液晶显示器）图1-2-5 机床操作面板图1-2-6 FANUC 0i Mate-F数控装置接口2. 数控系统（CNC）数控系统（如图1-2-7）是计算机数控系统的核心，它是由硬件和软件两部分组成的。
硬件主要包括微处理器（CPU）、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其他组成部分联系的接口等，软件包括管理软件和控制软件。
图1-2-7 FANUC 0i Mate-F数控系统接口CNC 系统的作用如下：它接收输入装置送来的信息，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。
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。
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• • • • §3-1 §3-2 §3-3 §3-4 数控机床控制基础 插补原理 刀具补偿原理 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
二、译码 在输入的工件加工程序中含有工件的 轮廓信息（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。
插补定义
插补概述： 用户在零件加工程序中，一般仅提供描述该线形 所必须的相关参数，
如对直线，提供其起点和终点坐标； 对圆弧，提供起终点坐标、圆心坐标及顺逆圆的信息。 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。
二、插补算法
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
1 逐点比较法
3 最小偏差插补算法 4 数据采样插补算法
程 序 输 入
译 码
数 据 处 理
插 补
位 置 控 制
输 入 输 出 处 理 控 制
显 示
诊 断
ห้องสมุดไป่ตู้
图1 CNC装置的工作流程
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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
•
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。
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 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。 在线诊断是指在系统处于正常运行状态中， 由系统相应的内装诊断程序，通过定时中断周期 扫描检查CNC系统本身以及各外设。只要系统不停 电，在线诊断就不会停止。
刀具半径、长度补偿是把零件 速度计算是解决该加工程序段以 辅助功能诸如换刀、主轴启停、 轮廓轨迹转化成刀具中心轨迹， 什么样的速度运动的问题。编程 切削液开关等一些开关量信号也 编程员只需按零件轮廓轨迹编 所给的进给速度是合成速度，速 在此程序中处理。辅助功能处理 程，减轻了工作量。 度计算是根据合成速度来计算各 的主要工作是识别标志，在程序 坐标运动方向的分速度。另外对 执行时发出信号，让机床相应部 机床允许的最低速度和最高速度 件执行这些动作。 的限制进行判断并处理。
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。
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
§3-2 插补原理
CNC装置的工作流程。 一、程序输入 将编写好的数控加工程序输入给CNC装置 的方式有：纸带阅读机输入、键盘输入、磁盘 输入、通讯接口输入及连接上一级计算机的 DNC(Direct Numerical Control)接口输入。 CNC装置在输入过程中还要完成校验和代 码转换等工作，输入的全部信息都放到CNC装置 的内部存储器中。
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。
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。
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。
这种插补算法的特点是每次插补结束，数控装置向每个运 动坐标输出基准脉冲序列，每个脉冲插补的实现方法较简单 （只有加法和移位）可以用硬件实现。目前，随着计算机技术 的迅猛发展，多采用软件完成这类算法。脉冲的累积值代表运 动轴的位置，脉冲产生的速度与运动轴的速度成比例。由于脉 冲增量插补的转轴的最大速度受插补算法执行时间限制，所以 它仅适用于一些中等精度和中等速度要求的经济型计算机数控 系统。