数控技术及装备(a)
数控技术和装备的发展趋势
技术 ； ） （ 信息处理 、 工 、 ２ 加 传输技术 ； ） （ 自动控 制 ３
技术 ； ） （ 伺服驱 动技术 ；５传 感器技 术 ； ） ４ （） （ 软件 ６
技术等。
１数控技术的发晨趋势 数控技 术的应用不但 给传统制造 业带来 了 革命性的变化 ， 制造业成为工业化 的象征 ， 使 而 且随 着数 控技 术 的不控技木和装备的发展趋势
摘 要： 简要 介 绍 了 ＂今 世 界 数 控 技 术 及 装 备 发 展 的 趋 势 及 我 国数 控 装 备 技 术 发 展 和 产 业 化 的现 ３ －
状， 在此基础上讨论 了在世界各 国生产技 术快速发展的今天 ， 发展我 国数控技 术及 装备、 高我 国制造 提 业信息化水平和 国际竞争 能力 的重要性 ， 并从 竞增方面提 出了发展我 国数控技 术及 装备的几点看法。
而且效率 也大幅度提高。一般认为 ， ｌ台 ５轴 联
动 机床 的效 率可 以等于 ２台 ３轴联 动机 床 ， 特 别 是使 用立方氮化硼 等超硬材料铣 刀进行高速 铣 削淬硬 钢零件 时 ， ５轴联动加工可 比 ３轴联 动 加工发 挥更高 的效益 。但 过去 因 ５轴联动数控 系统 、 主机结构复 杂等原因 ， 其价格 要 比 ３轴联 动数控 机床高 出数倍 ， 加之编程技术 难度较大 ， 制约 了 ５轴联动机床 的发展。 当前 由于电主轴 的出现 ，使得 实现 ５轴联 动加工 的复合主轴头结构 大为简化 ，其制造难 度 和成 本大幅度降低 ，数 控系统 的价 格差距缩 小 。因此 促进 了复合 主轴 头类型 ５轴 联动机床 和复合加工机床 （ ５面加工机床 ） 含 的发展 。 １３智能化 、 放式 、 ． 开 网络 化成 为 当代数控 系统发展 的主要 趋势 ２ 世纪的数控装备将是具有 一定智能化 的 １ 系统 ，智 能化 的内容包括在 数控系统 中的各个 方面 ：为追求 加工效率和加 工质量方 面的智能 化， 如加工 过程的 自适应 控制 ， 工艺参数 自动生 成； 为提高 驱动性能及使 用连接方便 的智能化 ， 如前馈控 制 、 电机参数 的 自适 应运算 、 自动识别 负载 自动选定 模型 、 自整 定等 ； 简化编 程 、 简化 操作方面 的智 能化 ， 如智 能化 的 自动编程 、 智能 化的人机界 面等 ； 还有智 能诊 断 、 智能监 控方面 的 内容 、 方便系统 的诊断及维修 等。 数控系统开放化 已经成 为数 控系统 的未来 之路。所谓开 放式数控系统 就是 数控系统 的开 发可以在统一 的运行平台上 ，面向机床 厂家和 最终用 户 ， 通过 改变 、 增加 或剪裁 结构 对象 （ 数 控 功能 ）形成 系列化 ， ， 并可 方便 地将用 户 的特 殊 应用和技术诀 窍集成到控制 系统 中，快 速实
数控技术介绍及应用(ppt 54页)
开环控制系统没有反馈装置，不能消除步进电机失步产生 的误差。因此开环控制系统一般用于运动速度较低和加工精度 不高的机床。
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2)闭环控制系统(Closed Loop Control System)
装置等。数控机床的刚度要求更高，传动装置间隙要小，
摩擦系数要小且要有恰当的阻尼。
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1.3 数字控制系统
1.3.1 数控系统的组成和分类 （1）数控系统：
是一种能控制机器运动的装置。加工程序输入系统 后能够自动解释指令，进行运算，并由系统的输出装置 向机床的执行机构发出指令，完成规定的运动或动作。
改革开放以来，通过技术引进、科学攻关和技术改造， 我国的数控技术有了较大的进步，逐步形成产业。 1980年北 京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海 机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密 仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。
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第一章 绪论
数控技术是现代制造技术的基础，数控技术水平的高低、 数控设备的拥有量以及数控技术的普及程度，已经成为衡 量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
数控技术经过几十年的发展（1952年第一台数控机床问世 ），已广泛应用于现代工业的各领域，成为制造业现代化 的基础。数控技术不仅应用于金属切削机床，还应用于其 他多种设备。如机器人、坐标测量机、数控雕刻机、数控 绘图机、电火花加工机床等。
闭环控制系统在机床运动方向上增加测量工作台实际 位移的传感器，将工作台实际位置的信息反馈给CNC 的比较器，如有误差，由CNC发指令，使工作台运动 直至误差消失。 采用闭环控制系统的机床的位置精度大大提高。
数控技术和装备发展趋势及对策
数控技术和装备发展趋势及对策汪洋（安徽理工大学机械工程学院，淮南，232001）摘要：简要介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。
中图分类号：G718.5文献标识码：A文章编号：1672—7355（2012）10—0200—01装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。
数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面［1～4］。
高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。
高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。
为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIR。
）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆。
而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋。
刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。
浅析数控技术装备发展趋势
网络 化 数控 装 备 是 近 两年 国 际 著 名 机床 博 览 会 的 一 个 新 亮 点 。 数 控 装 备 的 网络 化 将 极 大 地 满 足 生 产 线 、 造 系统 、 制 制造 企 业 对 信 息 关 键 词 ： 控 技 术 数 控 装 备 发展 数 集 成 的 需 求 ， 是 实 现 新 的 制 造 模 式 如 敏 捷 制 造 、 拟 企 业 、 球 制 也 虚 全 装 备工 业 的技 术 水 平 和 现 代 化 程 度 决 定 着 整 个 国 民经 济 的水 平 造 的基 础 单 元 。 和 现代 化程 度 ，数 控 技 术 及 装 备 是 发 展 新 兴 高 新 技 术 产 业 和 尖 端 工 ２４ 重 视 新 技 术标 ； 规 范 的建 立 ． 隹、 业（ 如信息技术及其产业、 生物技术及其产业 、 空、 航 航天等 国防工业 ２４１ 关于 数 控 系 统 设 计 开 发 规 范 综 上 所 述 ， 放 式 数 控 系统 ．． 开 产业） 的使 能 技 术 和 最 基 本 的 装 备 。 造 技 术 和 装 备 就 是 人 类 生 产 活 制 有更好 的柔性、 通用性 、 适应性、 扩展性 ， 目前 ， 国、 美 欧共体和 日本等 动 的最基本 的生产资料 ，而数控技术又是 当今先进制造技术和装备 国都 针 对 数 控 系 统 设 计 实 施 战 略 发 展 计 划 ，并 进行 开 放 式体 系结 构 最核 心的技术。 当今世界大力发展 以数控技术为核心 的先进制造技 数控 系统规 范（ ＯＭＡＣ ＯＳ Ａ、 Ｅ ） 研 究 和 制 定 ， 界 ３个 最 、 ＡＣ ０Ｓ Ｃ 的 世 术 已成 为世 界 各 发 达 国家 加 速 经 济 发 展 、 提 高 综 合 国 力 和 国 家 地 位 大 的经 济 体 在 短 期 内 进 行 了几 乎 相 同 的 科 学 计 划 和 规 范 的制 定 ， 预 的 重要 途 径 。 示 了数 控 技 术 的 一 个 新 的 变 革 时 期 的来 临。 我 国 在 ２ ０ ０ ０年 也 开 始 １ 数 控 技 术 与 数 控 装 备 进 行 中 国 的 ＯＮ 数控 系统 的 规范 框 架 的研 究 和 制 定 。 Ｃ 数 控 装 备 是 以数 控 技 术 为 代 表 的 新 技 术 对 传 统 制 造 产 业 和 新 兴 ２４２ 关 于 数 控 标 准 数 控 标 准 是 制 造 业 信 息 化 发 展 的 一 种 趋 ．． 制造业 的渗透形成的机 电一体化产品 ， 即所谓 的数字化装备 ； 数控 技 势 。 数控 技 术诞 生 后 ， 本 质 特 征 始 终 是 面 向加 工过 程 ， 其 国际 上 正 在 术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术。 研究和 制定 一种新 的 Ｃ ＮＣ 系统 标 准 ＩＯ１ ６ ９ Ｓ Ｅ Ｓ ４ ４ （ Ｔ Ｐ—Ｎ ）其 目 Ｃ， ２ 数 控 技 术 的发 展 趋 势 的 是 提供 一 种 不依 赖于 具体 系统 的 中性 机 制 ，能 够 描 述 产 品 整 个 生 数 控 技 术 的 应 用 对 国 计 民 生 的 ～ 些重 要 行业 （ 、 车 、 工 、 Ｉ 汽 丁 轻 医 命 周 期 内 的统 一 数据 模 型 ， 而 实 现 整 个 制 造 过 程 ， 至 各 个 工 业领 从 乃 疗等 ） 的发 展 起 着 越 来 越 重 要 的作 用 ， 为 这 些 行业 所 需 装 备 的数 字 因 域 产 品信 息 的 标准 化 。 化 已是 现 代 发 展 的 大 趋 势 。 数 控 技 术 及 其 装 备 发 展 的趋 势 来 看 ， 从 其 Ｓ Ｅ — Ｃ 提 出 一 种 崭 新 的 制 造 理 念 ，它 使 ＮＣ程 序 可 以 分 散 ＴＰＮ 主要研究热点有以下几个方面 ． 在 互 联 网 上 ，这 正 是 数 控 技 术 开 放 式 、 网 络 化 发 展 的 方 向 。 其 次 ， ２１ 高 精 加 工 技 术 、 速 及 装 备 的 发 展 趋 势 质 量 、 率 是 先 进 Ｓ Ｅ — Ｃ 数 控 系 统 还 可 大 大 减 少 ａ Ｔ 图 纸 （ ７ ％ ）加 工 程 序 编 ． 高 效 ＴＰＮ ｎ 约 ５ 、 制造技术的主体。高速、 高精加工技术可极大地提高效率 ， 高产 品 制 时 间 （ ３ ％ Ｊ Ｄ －￣ 间（ ５ ％ ） 提 约 ５ 和 ａｒ ， 约 ０ 。 ／ 的质量和档次 ， 短生产周期和提高市场竞争能力。 缩 为此 日本 先端 技 ３ 对 我 国数 控 技术 及 其产 业 发 展 的基 本 估 计 术 研 究 会 将 其 列 为 ５大 现 代 制 造 技 术 之 一 ， 国 际 生 产 工 程 学 会 我 国数控 技术起步于 １ ５ ９ ８年 ， ６ 近 Ｏ的发展历程 ， 如今 ， 国产数 （ Ｒ 将其 确 定 为 ２ ＣＩＰ） １世纪 的 中 心研 究 方 向 之 一 。 控机床 的国内市场 占有率达 ７ ％， ０ 配国产数控 系统 （ 普及型 ） 也达到 轿车工业 ， 产 ３ 年 ０万 辆 的生 产 节 拍 为 ４ ０秒 ／ ， 须 解 决 轿 车 了 ４ ％ 。到 目前 ， 国 已经 建 立 了一 支 数 控 研 究 、 发 、 辆 还 ０ 我 开 管理 人 才 的 装 备 多 品 种 加 工 ｉ 空和 宇 航 工 业 ， 有 在 高切 削 速 度和 切 削 力 很 小 基 本 队伍 。 航 只 的情况下 ， 才能对筋、 壁进行加工 。 近来采用大型整体 铝合金坯料“ 掏 虽 然 在 数 控 技 术 的 研 究 开 发 以 及 产 业 化 方面 取 得 了长 足 的 进 空 ” 方法 来 制 造 机 翼 、 身 等 大 型零 件 ， 构 件 的 强 度 、 的 机 使 刚度 和 可 靠 步 ， 我 国 高 端 数控 技 术 的研 究开 发 ， 其 是 在 产 业 化 方 面 的 技术 水 但 尤 性得到提高。这都 对加工 装备提 出了高速 、 高精和高柔性的要求。 平现状 与我 国的现 实需 求还有较大 的差距。纵 向看我国的发展速度 ２２ 快 速 发 展 的 ５轴 联 动 加 工 和 复 合 加 工 机 床 采 用 ５轴 联 动 很快 ， 向比（ ＿ 横 与国外对 比 ） 不仅技 术水 平有差距 ， 在某些方面 发展速 对三维曲面零件的加工 ， 不仅光洁度高 ， 而且效率也 大幅度提高。 由 度 也 有差 距 ， 一 些 高精 尖 的 数控 装 备 的技 术水 平 差 距 有 扩 大 趋 势 。 即 于 电 主轴 的 出 现 ， 得 实 现 ５轴 联 动 加 工 的复 合 主 轴 头 结 构 大 为 简 使 ４ 对 我 国数 控 技 术 和 产 业 化 发 展 的 战 略 思 考 化 ， 制造 难度 和成 本 大 幅度 降低 ， 控 系统 的 价 格 差 距 缩 小 。 因此 其 数 ４１战略考虑 作 为制造大 国， ． 我们 在世界产业转移 中要尽量接 促 进 了 复 合 主 轴 头 类 型 ５轴 联 动 机 床 和 复 合 加 工 机 床 （ ５面 加 工 受前 端 而 不 是 后 端 的转 移 ， 要掌 握 先进 制 造 核 心技 术 ， 含 即 否则 在 新 一 机床 ） 发 展 。 的 轮 国 际产 业 结 构 调 整 中 ， 国 制造 业 将 徒 有 其 表 。 我 我们 以 资 源 、 境 、 环 在Ｅ Ｍ０ ０ １展 会 上 ， 日本 工 机 的 ５面 加 工 机 床 采 用 复 合 主 市 场 为代 价 ， 到 的 可 能 并 非 掌 握核 心 技 术 的 制造 中 心 的地 位 ， ２０ 新 得 这样 轴头， 可实现 ４个垂直 平面 的加工和任 意角度 的加工 ， 得 ５面加 必然 严 重 影 响 我 国现 代 制 造 业 的 发 展 。 使 工和 ５轴 加 工 可 在 同一 台机 床 上 实 现 ， 可 实 现倾 斜 面 和 倒 锥 孔 的 还 我 们 要从 国 家 安 全 战 略 的 高 度 来 重 视 数 控 技 术 和 产 业 问题 ， 首 加工。德国 Ｄ ＭＧ 公 司 展 出 ＤＭＵ ｏ ｔ ｎ系 列 加 工 中 心 ， 在 一 次 先从 社 会 安 全 看 ， 为 制造 业 是 我 国就 业 人 口最 多 的行 业 ， 造 业 发 Ｖ ｕｉ ｏ 可 因 制 装夹 下 ５面 加 工和 ５轴 联 动 Ｄ ａ ， 由 ＣＮ 系统 控 制 或 Ｃ Ｄ Ｃ ０： 可 Ｃ Ａ ／ＡＭ 展不仅可提高人 民的生活水平 ， 而且还可缓解我 国就业 的压力 ， 障 保 直 接 或 间接 控 制 。 社 会 的稳 定 ： 次从 国 防 安 全 看 ， 方 发 达 国家 把 高 精 尖 数控 产 品都 其 西 ２３ 智 能 化 、 放 式 、 络 化成 为 当代 数控 系统 发展 的 主 要趋 势 列为 国家 的战略物质 ， ． 开 网 对我 国实现禁运和 限制。 ２ １世 纪 的数 控 装 备 将 是 具 有 一 定 智 能 化 的 系 统 ， 能 化 的 内容 智 ４２ 发 展 策 略 立 足 于 我 国 的基 本 国情 ， 国家 的战 略需 求和 国 ． 以 包 括 在 数 控 系 统 中 的 各 个 方 面 ：为 追 求 加 工 效 率 和 加 工 质 量 方 面 的 民经 济 的市 场 需 求 为导 向 ， 以提 高 我 国 制 造 装 备业 综合 竞争 能 力和 智 能 化 ； 提 高 驱 动 性 能 及 使 用 连 接 方 便 的 智 能 化 化 编 程 、 化 产业化水平为 目标 ， 系统 的方法 ， 为 简 简 用
《数控技术及装备》课程教学大纲
《数控技术及装备》课程教学大纲适用于四年制本科机械设计制造及其自动化专业（建材机械方向）学分：1.5总学时：24理论学时：18 实验／实践学时：6/0一、课程的性质、任务和要求《数控技术及装备》是机械设计制造及其自动化专业的选修课程。
本课程共24学时，1.5学分。
《数控技术及装备》课程的主要任务是：通过该课程的学习，要求掌握数控加工技术的基础知识、数控加工编程技术（包括手工编程和计算机辅助编程技术）、熟悉数控机床的操作，重点掌握计算机数控装置硬件和软件结构、插补原理、刀具补偿原理；数控装置的驱动和位置检测原理。
熟悉数控机床的机械结构。
学习本课程后，应达到下列基本要求：1．正确设计被加工零件的数控加工工艺，正确的选择刀具、切削参数和数控机床。
2．正确编制被加工零件的数控加工程序。
3．熟悉数控机床的基本操作。
4．在掌握计算机数控装置的硬件和软件工作原理、伺服驱动系统、位置检测装置、数控机床机械结构的基础上，初步具有数控机械设计的能力。
二、本课程与其它课程的关系、主要参考教材本课程的先修课程：微机原理及应用、机械设计。
参考教材：[1]《数字控制技术与数控机床》，扬有君，机械工业出版社，1999[2]《现代数控技术及应用》，刘启中，机械工业出版社，2000[3]《伺服系统中的传感器》，曲家骐，机械工业出版社，2000[4]《数控机床》，易红，机械工业出版社，2005三、课程内容（一）数控技术概述主要内容：数控机床的基本概念，数控机床的特点，数控机床的工作原理及组成，数控机床的种类及应用范围，现代数控技术在机械制造中的应用和发展。
重点：数控机床的工作原理及组成（二）数控加工技术基础知识主要内容：数控加工的工艺处理，数控机床的刀具与工具系统，数控编程的基础知识。
重点：工艺处理（三）数控编程技术主要内容：数控车床编程，数控铣床和加工中心编程，数控加工的计算机辅助编程技术。
重点：数控编程（四）数控机床操作主要内容：数控系统面板，数控机床的操作模式，数控机床的对刀操作，刀具参数设置与自动换刀，数控机床的安全操作。
数控技术及装备的发展趋势及策略
力 很小的情 况下 ，才 能对这 些筋 、壁进 行 加 工 这 些 都 对加 工 装 备 提 出 了高 速 高 精和 高柔 性 的要 求。 目前世界 上 许多汽车 厂 ，包括 牧国 的上海 通用 汽车 公 司，已经采 用以 高速 加工 中心组 成的生 产线部 分替 代组合 机 展 自己的数控技 术及其 产业 床 ，美国 Ｃ１Ｎ Ｃ 【 Ｎ Ａ ＴＩ公 司的 Ｎ 数控技术是用数字化信息对机械设备 Ｈｙ ｅ Ｍａ ｈ机床进给速 度最 大达 ６ ｍ／ ｐｒ ｃ ０ 厦其装置进行控制的技术，数控装备是以 ａ ｎ ｒ ｉ ．快速为 １ ０ ｍｉ ｍ／ ｎ，加速度达 ２ ０ ｇ 数控技术为代表的机电 一 体化产品，其技 主轴 转速 已达 ６ ，０ ｒ ｍｉ 加工一薄壁 ０ ００／ ｎ 术范围覆盖很多领域： Ｉ、 （） 机械制造拄术 飞机 零件 ，只垌 ３ ｍ ｎ，而同样的零 件 ０ （） ２ 、自动控制技 术一 ３ ，伺服驱动技术 ； （） 往一 般高速铣床加 工需 ３ ｈ。在普通铣 沫 《） ４ ，传感 器技术。 ５ （） 信息处理 ， 加工 、 传 加工需 ８ 德国 Ｄ ｈ ＭＧ公司的双 主轴 车床 输技术 （） ６、软件技术 ；（ ） ７ ．计算机技术 的主轴速度及加速度分另 达 Ｉ ，ｏ ｒ ｍｍ ２ Ｏ ０／ 等， 数控技 术和数控 装备是制造工业现 代 他 的重 要基础 。选个 基础 是否牢 固直接 影响到 一个国家的经 济发展和综 合国 力， 关系到一 个国家 的战略 地位 。 因此， 世 界上各工 业发达国家均采取重大措施来发
和 ｉ ｇ
控 系统的价 格差 距缩 小 、因此 促进 了复 合主轴联动机床和 复合加 工机 床的发展。 ３． 智能 化、开放式、网络化成 为当 代数控系统发展的主要趁势 ２ 世纪的数 控装备将是 具有一 定智能 １ 他的系统，智能化的内容包括在数控系统 中的各个方面 ：为追求加工效率和加工质 量方面的智能化，如加工过程的 自适应控 制，工艺参数自动生成 为提高驱动性能 及使用连接方 便的智能化 ，如前馈控 制， 电机参数 的自适应运 算、 自动识别负载 自 动选 定模 型、自整定等－简化编程、简化 操作 方面的智能化 ． 如智能他的 自动编程、 智能 化的人机界面等 ；还有智能诊断、智 能监控方面的 内容 、方便系统的诊断 及维 峰等 。 为解决传统的数控 秦统封闭性和数控 应 用软件的 产业 化生产 存在 的问睡 。 目 前许 多国家对开放式数控 系统进行研 究 ， 如美国的 ＮＧＣ（ ｈ Ｎ ｘ Ｇ ｎ ｒ ｔ ｎ Ｔ ｅ ｅ ｔ ｅ ｅａｉ ｏ Ｗｏｋ ｔｔ ｎ Ｍａ ｈ ｎ ｏ ｔ １，欧共 ｒ Ｓ２ ｉ ／ ｃ ｉ ｅ Ｃ ｎｒ ） ，ｏ ｏ
数控基本资料
4. 试运转前的准备
机床几何精度检验合格后，需要对整机进行清理。用浸有清洗剂的棉布或绸布，不得用棉纱或纱布。清洗掉机床出厂时为保护导轨面和加工面而涂的防锈油或防锈漆。清洗机床外表面上的灰尘。在各滑动面及工作面涂以机床规定使滑油。 仔细检查机床各部位是否按要求加了油，冷却箱中是否加足冷却液。机床液压站、自动间润滑装置的油是否到油位批示器规定的部位。 检查电气控制箱中各开关及元器件是否正常，各插装集成电路板是否到位。 通电启动集中润滑装轩，使各润滑部位及润滑油路中充满润滑油。做好机床各部件动作前的一切准备。
编辑本段数控车床调试与验收
数控车床的验收应按国家颁布实行的《数控卧式车床制造与验收技术要求》进行，在验收过程中，如发生争执，应以国家有关标准为依据，通过协商解决。
一. 开箱验收
按随机装箱单和合同中特定附件清单对箱内物品逐一核对检查。并做检查记录。有如下内容： 包装箱是否完好，机床外观有无明显损坏，是锈蚀、脱漆； 有无技术资料，是否齐全； 附件品种、规格、数量； 备件品种、规格、数量； 工具品种、规格、数量； 刀具〈刀片〉品种、规格、数量； 安装附件； 电气元器件品种、规格、数量；
数控基本资料
数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控(Computerized Numerical Control )，简称CNC，国外一般都称为CNC，很少再用NC这个概念了。 数控机床
数控技术
O2 O3
O1
X
Z
10
rr rr rr rr r rr rr
5 5
rr ` rr r
数控机床的坐标系
直线进给和圆周进给 运动坐标系
规定直线进给运动用右手直角 笛卡尔坐标系XYZ表示，称基 本坐标系
+Y +Y +B +Z ¡ ¯ ¡ +X ¯ +X +C +A ¡ +Z +Y ¯ +X +Z +X +Y+Z
主轴控 制模块
(CPU)
(CPU)
I/O单元
(CPU)
伺服驱动单元 主轴单元
共享总线结构
RAM/EPROM EPROM
键盘 字符 发生器
一、等间距的直线逼近的节点计算
y f ( x)
x
计算简单，但由于取定步长应保证曲线曲率最大处的逼近 误差小于允许值，所以程序可能过多
二、等弦长直线逼近的节点计算
1）确定允许的弦长： 由于曲线各处的曲率不等，等弦长逼近后，最大误差必在 曲率半径最小处。 2 2
l 2 Rmin ( Rmin )
多机系统：CNC装置中有两个或两个以上的CPU，即
系统中的某些功能模块自身也带有CPU。 细分为：多主结构、分布式结构
单机或主从结构模块的功能介绍
标准PC计算机 计算机主板 系 显示卡 I/O设备 多功能卡 统 总 线 （ ） 位置控制板1
…
控制面板
PLC模块
机床I/O
主轴控制模板
速度控制单元1
程序编制中的数学处理
非圆曲线的节点计算
数控技术和装备发展趋势及策略
为我国加速 经济发展、 提高综合 国力和国家地位的重要途径 。
参考文献 世 界 制 造技 术 与装 备 市场 ，０ １（ ２ ０ ，３）
技 术 与 装 备 市 场 ．０ １（ ． ２ ０ ， ３） 世 界 制 造技 术 与装 备 市 场 ，０ １（ ２０ ，５） 略 研 究 ［ ］ 北京 ： Ｍ 国家机 械 工 业 局 ，０ ０ ２０ ．
制 的技 术 ， 控装备是 以数控技 术 为代 表的新技 术对传统 制 的 基 本 队伍 。 数 造 产业和新 兴制造业 的渗透形成 的机 电一 体化产 品， 文章论
述 了数 控 技 术 和 装 备 发 展 趋 势 及 策 略
关键 词 ： 控 技 术 ； 字 化 装备 ； 息 处理 ； 数 数 信 自动控 制
工 业 的 技 术 水 平 和 现 代 化 程 度 决定 着 整 个 国 民经 济 的水 估 计 大 致 如 下 ： ） 术 水 平 上 ， 国 外 先 进 水 平 大 约 落 后 （ 技 １ 与
平 和现代化 程度 ， 数控技术 及装备是 发展新兴 高新技 术产 业 １ ～ １ ０ ５年 ， 高精尖 技术方面则 更大 ； 在 （Ｊ ２ 产业化水平 上 ， 市
文献标 识码 ： Ａ
距，
的技 术 水 平 差 距 有 扩 大 趋 势 。
文章编 号 ：０ ９ ２ ７ ２ １ ２ ～ ０ ８ ０ １０ — ３ ４（ ０ ０） ８ ０ ２ — １
从 国际 上 来 看 ， 我 国 数 控 技 术 水 平 和 产 业 化 水 平 对
化 ， 制造业成 为工业化的象征 ， 使 而且 随着 数控技术的不断发 密结 合 ， 做得 出、 以“ 用得 上、 得掉 ”为 目标 ， 国家意志 实 卖 按 展和应 用领 域 的扩 大 ， 它对 国计 民生的一 些重要行业 的发展 施 攻 关 ， 以解 决 国 家 之 急 需 。 起着越来越重要 的作用。从 目前世界上 数控 技术及其装备发
机床数控技术及应用试卷及答案
学期：08年春季学期考试科目：机床数控技术及应用考试形式：闭（A）1．数控机床主要由机床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。
1.矢量变换控制法的应用使交流电动机变频调速后的机械特性和动态性能足以和直流电机相媲美。
2.PLC具有响应快、性能可靠、易于使用、编程和修改程序并可直接控制机床电气等特点，现已广泛用于数控机床的辅助控制装置。
3．数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、直线控制和轮廓控制等几种。
按控制方式又可分为开环、闭环和半闭环控制等。
4.一般数控加工的程序的编制分为三个阶段完成，即工艺处理、数学处理和程序调试。
4．编程时的数值计算，主要是计算零件的节点和基点的坐标。
直线段和圆弧段的交点和切点是基点，逼近直线段和圆弧小段轮廓曲线的交点和切点是节点。
5.位置检测元件可分为两类，常见的光栅尺和直线感应同步器属于直接测量元件，光电编码器和旋转变压器属于间接测量元件。
6.数控加工中心的主轴部件上设有准停装置，又称主轴定位功能。
它是自动换刀所必须的功能。
可分为机械准停和电气准停。
6.进给伺服系统实际上是一种高精度的位置跟踪与定位系统。
7.数控机床上导轨形式主要有滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。
8．数控机床是按数字信号形式控制的，每一脉冲使机床移动部件产生的位移称为脉冲当量。
8.位置检测系统所能测量到的最小位移量称为分辨率。
二、选择题（共30分，每小题2分）1．对刀操作是用来确定（ B ）原点在机床坐标系中的位置的。
A、机床坐标B、工件坐标C、编程坐标D、相对坐标1．数控机床有不同的运动形式，需要考虑工件与刀具相对运动关系及坐标系方向，编写程序时，总是采用（ B ）的原则来编写程序的。
A 刀具固定不动、工件移动B 工件固定不动、刀具移动C 根据机床实际移动情况决定D . A或B2. “CNC”的含义是（ B ）。
A．数字控制 B. 计算机数字控制 C.网络控制2. 用于控制主轴的启停、换向、切削液启停、刀库选换刀、液压夹紧和松开等的接口是（ B ）。
专升本模拟题答案-机械电子工程完-数-数控技术A-C13
《数控技术》模拟题(A)一、单项选择题：在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题干后的括号内。
1．对于数控机床闭环控制系统的伺服驱动元件，为了维护方便起见，最好采用【 B 】A.直流伺服电动机B.交流伺服电动机C.液压步进马达D.功率步进电动机2. 对于卧式数控车床的坐标系，一般以主轴上夹持的工件最远端面作为Z轴的基准点，则Z轴的正方向是【 A 】A.从此基准点沿床身远离工件的方向B.从此基准点沿床身接近工件的方向B.从此基准点垂直向上的方向 D.从此基准点垂直向下的方向3. 采用逐点比较法插补第一象限的直线时，直线起点在坐标原点处，终点坐标是（5,7），刀具从其起点开始插补，则当加工完毕时进行的插补循环数是【C】A. 10B. 11C. 12D. 134. 经济型数控机床的进给驱动动力源主要选用【 B 】A.交流异步电动机B.步进电动机C.交流伺服电动机D.直流伺服电动机5. 闭环控制系统与半闭环控制系统的区别在于【 D 】A.采用的伺服电动机不同B.采用的传感器不同C.伺服电动机安装位置不同D.传感器安装位置不同6. 位置控制器输出的是数字量，要去控制调速单元，必须经过【B 】A. F/V变换B. D/A变换C.电流/电压变换D.电压/电流变换7. 直线感应同步器滑尺的正弦和余弦绕组在空间错开的电角度为【C 】A. π/6B. π/3C. π/2D. π8. 对于数控机床位置传感器,下面哪种说法是正确的【C 】A.机床位置传感器的分辨率越高,则其测量精度就越高B.机床位置传感器的精度越高,机床的加工精度就越高C.机床位置传感器的分辨率越高,机床的加工精度就越高D.直线位移传感器的材料会影响传感器的测量精度;9. 数控机床移动部件的位置偏差X反映了移动部件在该点的【B】A．重复定位误差B. 系统性误差C. 运动误差 D. 随机性误差10. 数控机床在某位置的定位误差的分布符合正态分布曲线的统计规律,其均方根误差 反映了机床在该位置的A．重复定位精度B. 反向差值 C. 系统性误差 D. 失动量【A 】二、简答题11. 简述数控系统的发展趋势？答：数控系统的发展趋势：（1）体系机构开放化；（2）控制功能智能化；（3）数据管理网络化；（4）设备层总线化；（5）功能实现软件化。
数控技术A答案
《数控机床》期末考试试题答案一、填空：（分10分，每空0.5）1、数控机床标准的坐标系采用右手笛卡儿坐标系，围绕x、y、z各轴的回转运动及其正方向分别用右手螺旋定则判定。
2、G代码是准备功能指令，M代码是辅助功能指令。
3、数控编程时，坐标值采用两种编程方法，一种是绝对坐标，另一种是相对（增量）坐标。
4.数控机床用的PLC有独立型和内装型两类。
5、脉宽调制（PWM）是利用调节脉冲波型的占空比来改变输出电压的平均值。
6、数控机床刀具补偿有长度补偿和半径补偿两种。
7、按CNC系统所使用的CPU结构来分，CNC系统硬件结构分为两种，分别为单CPU、多CPU两种8．FMS字母含义柔性制造系统，CIMS字母含义计算机集成制造系统。
9．数控机床主要由程序载体、数控装置、伺服系统和测量反馈装置、机床主体、辅助装置五部分所组成。
二、判断题（5分，每题1分）1、数控机床适用于单品种，大批量的生产。
（×）2、数控车床的特点是Z轴进给1mm，零件的直径减小2mm。
（×）3、G00快速点定位指令控制刀具沿直线快速移动到目标位置。
( √ )4、编写曲面加工程序时，步长越小越好。
（×）5、数控机床传动丝杠反方向间隙是不能补偿的。
（×）三．选择（每题1分?共7分）1、计算机数控系统的优点不包括(C? )A.利用软件灵活改变数控系统功能，柔性高B.充分利用计算机技术及其外围设备增强数控系统功能C.数控系统功能靠硬件实现，可靠性高D.系统性能价格比高，经济性好2、准备功能G代码中，能使机床作某种运动的一组代码(?A?? )A.G00、G01、G02、G03、G40、G41、G42B.G00、G01、G02、G03、G90、G91、G92C.G00、G04、G18、G19、G40、G41、G42D.G01、G02、G03、G17、G40、G41、G423.、机床数控系统是一种(???A?? )A.速度、位置控制系统???B.电流控制系统C.切削力控制系统??D.压力控制系统4、半闭环控制系统的传感器装在(??A??? )A.电机轴或丝杆轴端???B.机床工作台上C.刀具主轴上????????D.工件主轴上5、步进电动机多相通电可以(?A??? )A.减小步距角?? ?????B.增大步距角C.提高电动机转速???D.往往能提高输出转矩6、用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为0.01mm，莫尔条纹移动数为1000个，若不采用细分技术则机床位移量为(?C?? )A.0.1mm?????B.1mm?????C.10mm?????D.100mm7、所谓开环的数控伺服系统是指只有(??B?? )A.测量实际位置输出的反馈通道B.从指令位置输入到位置输出的前向通道C.开放的数控指令D.位置检测元件四.问答题（48分）1．设有一直线OA，起点在坐标原点，终点A的坐标为（4，5），试用逐点比较法插补此直线，要求画出插补轨迹。
西安交大2002007学年第一学期研究生公共课表
机械工程学院2017-2018学年第一学期研究生院管课课表（秋上、秋季）秋上：2－15周/12周(每周3节课)，2-11周，（每周2次,共上四节课），从第2周起执行开课时刻：2017年9月11日
说明：凡是选工业设计系课程的同窗，上课的时刻、地址均直接与任课教师联系。
机械工程学院2017-2018学年第一学期研究生院管课课表(秋下、秋季)秋下：4－17周/14周(每周3节课)，4-13周（每周2次，共上4节课），开课时刻：2017年9月25日
说明：凡是选工业设计系课程的同窗，上课的时刻、地址均直接与任课教师联系。
秋季：2-15周（每周3节课），2-11周/9周（每周2次课，共4节课）第2周开课，开课时刻：2017年9月11日。
论我国数控技术和装备发展动态与趋势
了数 控技 术 的机 床 ，或 者说 是 装备 了数 控 系统 的机 年增加 了近 ５倍 ，较 ２ ０ 年也翻 了一番 多。２ ０ ０１ ０ ４年
床 ，是高 度机 电一体 化 的产 品。 数控金属切 削机床产量达 到 ５ ６ １ １台，同期 国内数控 ８ 机床 的消费量 接近 ７万 台。 我 国数控机 床已进 入快速 发展和应 用 的新 阶段 ， 数 控装备 的可供 品种 有近 １ ０ ０种 ．且每年仍 以 ２ ０ ５ ０
高 精度 数控所 占比例 很小 ：在 国 内数控 装备市 场 中 ，简单 的经济
型 数控机 床 占 了近 ７ ％ ，在 中、 ０
高 档 数 控 装 备 的 研 制 方 面 远 落
后于 国际水 平 ，其应 用也 依赖 于 从 国外进 口。２ ０ ０ ４年进 口数控 机床 金额达到创 纪录 的 ４ ．８亿 １０ 美元。
维普资讯
论我 国数控技术和装备
发展动态 与趋 势
■ 文 ／李劲松 数字控制 （ ｕ ｒ ａ Ｃ ｎ ｏ，简称 Ｎ 是近代发 数 控系统 的研制 和开发 。经 过几十 年 的引进 、消化 、 Ｎ ｍｅｉ ｌ ｏｔ ｌ ｃ ｒ Ｃ） 展起 来 的一 种 自动控 制 技术 ，它 是用 数字 化信 号对 科 技 和产 业化 攻 关 ，我 国 的数控 系统 技术 实 现 了质
机床 运 动及 其加 工过 程 进行 控 制 的一种 技术 。计 算 的飞 跃 ．出现 了一 些具有一 定规模 的 ， 能批量 生产数 机数字控制 （ ｏ ｐｔｒＮ ｍｅｉ ｌＣ ｎｒｌ Ｃ ｍ ｕ ｕ ｒ ａ ｏｔ ，简称 Ｃ Ｃ 控装 备 、数 控 系统 的企 业 ，如 中 国珠 峰 公 司 的中华 ｅ ｃ ｏ Ｎ ） 则 是采 用 了数 字计 算机 进 行数 字控 制 的 自动控 制技 型 ，北京航天机床 数控系统集 团公司的航天型 ，华中 术。 数控 公 司 的华 中型和 沈 阳高 档数 控 国家 工程 研究 中
《数控技术及应用》期未试题A(答案)
1、指令G40的含义是：（）A.刀具左补偿B. 刀具右补偿C.取消刀具补偿D.刀具长度补偿2、F152表示：（）A. 主轴转速152r/minB. 主轴转速152mm/minC. 进给速度152r/minD. 进给速度152mm/min3、数控机床坐标系中，传递切削动力的主轴是：（）A．X轴 B. Y轴 C. Z轴 D. C轴4、在G54中设置的数值是：（）A. 工件坐标系的原点相对机床坐标系原点偏移量B.刀具的长度偏差值C. 工件坐标系原点D. 工件坐标系的原点相对对刀点的偏移量5、数控系统将所收到的信号进行一系列处理后，再将其处理结果以（）形式向伺服系统发出执行命令。
A. 输入信号B. 脉冲信号C. 位移信号D. 反馈信号6、数控系统中常用的两种插补功能是：（）A. 直线插补和抛物线插补B. 抛物线插补和圆弧插补C. 直线插补和圆弧插补D. 抛物线插补和螺旋线插补7、数控机床中常用的测量直线位移的测量元件是：（）A．光电编码盘 B.旋转变压器 C.光栅 D.测速发电机8、测量反馈装置的作用是为了：（）A. 提高机床的定位精度、加工精度B. 提高机床的使用寿命C. 提高机床的安全性D. 提高机床的灵活性9、步进电机输出的角位移与（）成正比。
A．脉冲数目 B. 脉冲频率 C. 脉冲当量 D. 以上都是10、能对两个或两个以上坐标方向的位移量和速度进行控制，完成轮廓加工的系统是：（）A．点位控制系统 B. 点位/直线控制系统C．连续控制系统 D. 直线控制系统11、在逐点比较法直线插补中，偏差函数等于零，表明刀具在直线的：（）A. 上方B. 下方C. 起点D. 直线上12、数控机床上最常用的导轨是：（）A. 滚动导轨B. 静压导轨C. 贴塑导轨D. 塑料导轨13、为了提高CNC 系统的可靠性，可采取（）措施?A、采用单片机B、提高时钟频率C、采用模块化结构D、采用光电隔离电路14、若设计一个小的控制系统，控制任务又不繁重，为了取得较高的性能价格比，可采用（）。
机械工程学科前沿论文(机制方向)
机械工程学科前沿内容名称：机制方向院系：机械学院班级：研1402班姓名：李启宇学号： S2******* 授课教师：闫献国、杜鹃时间： 2015.7.6 太原科技大学一、RAMS与LCCRAMS作为Reliability（可靠性）、Availabilit（可用性）、Maintainability(可维修性）和Safety（安全性）的英文字首之组合,意指可靠性(R）、可用性（A）、可维修性(M)和安全性（S)已构成一个密不可分的统一体，令国内外工程界、企业界所瞩目，从而作为一种设计理念、一项工程技术、一种管理模式在航空、航天、电子、军工、交通、机械、冶金、化工等行业部门相继得到发展与运用。
从上世纪60 年代开始，我国先后在航空、航天、电子、军工、机械、冶金、化工等部门成立相应机构，制定相关标准与文件，相继进行可靠性、维修性、安全性与可用性研究、培训等，并取得一定成效。
我国有关部门行业虽早就进行可靠性、维修性、安全性与可用性等的研究，但将四者联系起来作为一个整体即RAMS来研究却较晚、甚少。
尤其在产品、设备、系统的论证、开发、设计、制造、采购、储运、安装、调试乃至使用、维修、后勤保障与报废阶段,很少综合考虑RAMS 特性与指标.这不仅严重影响我国产品、设备、系统的质量效益，而且大大制约其投资效益。
在RAMS 理论研究、实际应用上，也与国外存在明显差距。
质量管理体系ISO9000—2000 在把质量界定为。
产品质量、过程质量和体系质量特性所满足要求的程度。
的定义中，所特指的。
产品质量、过程质量和体系质量特性。
，就包括可靠性、可用性、维修性、安全性、适用性、美学性与性能、环境与经济等。
可靠性、可用性、维修性和安全性作为产品、设备、系统在长期运行中所要求的特性,共同反映其在规定时间内，能完成规定功能水平的置信度。
它们共生共存于产品、设备、系统之中，既分别成为产品、设备、系统应具备的品质,又紧密联系为一体而成为产品、设备、系统的RAMS特性.显然，质量发展与管理就要加强产品、设备、系统的RAMS 特性的关注与研究。
数控技术和装备的发展趋势与对策
绿色设 计 绿色材 料 绿色工 艺 绿色包 装 绿色处 理
通过绿色模块化设计,在产品设计制造中可以缩短设 计周期、缩短制造周期、降低研发与制造成本、提 高产品质量、提高管理效率及提高综合竞争能力。 如CJK6032A数控车床根据绿色可拆卸性设计思想, 采用镶钢-塑料导轨,可降低改造和维护志本,机床床 身可重复使用.导轨材料为聚四氟乙烯（PTEE）中 填充青铜粉和石墨制成软带，既可提高热导率，耐 磨性，压缩强度，拉伸弹性模量和风度，又能降低 线胀系数，改善导轨尺寸稳定性。数控快速点磨削 技术是一种可以实现符合绿色制造模式的绿色加工 技术，砂轮与工件处于点接触状态，实际磨削速度 高；磨削力极小，工件变形小，加工精度高；磨削 发热量少，散热冷却效果好，甚至可发实现“冷态” 加工；采用CNC两坐标联动，有更大的柔性。基于 绿色设计思想的现代数控机床设计,已成为机床设计 研究的一个热点,也为人类诠释了一种全新的设计与 生产理念
2.5加速数控机床的全国产业化，打好市场翻身仗
数控产业化的最终成功将体现在数控机床的 全国产化和市场占有率上。总体战略指导下， 采取抓两头（低价位数控机床和高速高效数 控机床）、带中间（普通数控机床）、促重 型（重型关键装备）的方针，将是在国内市 场上快速收复失地，在国际市场上稳步进军， 最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有 效战术和策略。
2.1 以科技创新为先导
回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要 还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不 多。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服， 还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲 驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓 的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字 式伺服发展到用（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又 跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面 走，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大势，因此 要进一步扩大市场占有率，难度就很大了。为改变这种现状 , 我们必须大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国 特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的 技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品， 从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床 整机的完整的产业体系。
数控技术与装备的发展现状及趋势初探
文章编 号 ：０ ９９ ４ （００ ２—２ ４０ １０ — １Ｘ ２ １）９ ０５ － １
数 控产业 被称 为是支 撑 国民经济 的龙 头产业 ， 国家 的命脉 产业 。数控 是 技术则是 数控产业 的核 心因素， 它是 通过数字 信息对机 械运动和 工作过进 行控 制的技 术， 数控装备 是一种 以机 电一体 化为特 点的产 品， 由数控 技术融 合改 是 造传 统制 造技 巧 而 形成 的 。二者 的 发展 关 系 到一 国工 业 和 国力 的消 长 。 １ 技 术 国内外 发展 现 状 数控 开放 结构的应 用数控 技术 有 了 ５ 年 的发展 史， 数 控装备 的 出现 使得 加 Ｏ 工 精度 、速度及 效率 有 了很 大 的提高 。 由于出现数 控系 统 的出现， 制造 者试 图使数控系 统能具 有设计师 的作 用。 即智能化 ， 以在操 作系统 中输入 已有 的 可 技术数 据， 而使其 能将 图片做 交互 处理， 从 并可 以 自行检查 故障， 进行维 护处 理 。于是， 开放结 构的数 控系 统就 应运 而生 了。开放 结构 的数 控系统 是一 种 具有 人机 界面和 开 发平 台的 数控 系统 ， 以 自主 地执 行和 表 达 自己 的思路 。 可 设备生产 者对 开放系统 进行 了强 化， 增加一定 的硬件和 软件来构成 富有特色 的 系统 。 目前， 放系统 有两 种基本 结构 ：Ｃ Ｃ Ｐ 主 板结 构 和 Ｐ ＋ 动控制 开 Ｎ＋ Ｃ Ｃ 运 板 结构 。上世纪 ９ ０年代初 ， 开放 结构 就被 投入使 用 了， 可靠性 是倍受 数控 其 系 统生产厂 家青睐 的主 要原因 。而高精度 高速 度的加 工始终 是系统 功能 首先 的追求 。开放性 的增加 有许 多方 法， 主流 数控 系统 生产厂 家往往 采取 一种 但 有效 地方法来 提高 了人机 界面的功 能， 给用户提 供方 便， 那就是 在不 改变系统 基本 结构 的前提下上 增加 一块 Ｐ 板 ， ｃ 并把 Ｐ 和 Ｃ Ｃ 系在一起 。ＦＮ Ｃ 统 ｃ Ｎ联 ＡＵ 系 就是 比较 典型 的一 个 。这种装 置 有显着 的优 点：工 作性 能优 越， 界面 开放 ， 因此 在广 大 的市场 ， 受到用 户 的普 遍欢 迎 采用软 件伺服 驱动技术 伺服技 术作 为数控系统 的关键 部分， 它优点 很多， 如 ：稳 定 性 较强 ；精度 高 ；最 具 代表 性 的 就 是直 流 力 矩 伺 服 电机 。直 流 力矩伺服 电机是 美国 Ｇ Ｔ Ｙ 公 司在上世 纪 ７ 年代 发 明的， ＡＴＳ ０ 它的 出现 使直 流 电 机 驱动被 大量 运用在 数控 设各上 。接着 ， 闭系 统就逐 渐取 代 了非封 闭式系 封 统 。但直 流 电机存 在 以下 缺 点 ： 电动 机 容 量和 转 速 易 受 到环 境 条 件 的影 响 ；换 向器 、 电刷不 便 于操 作 ， 护程 序 也较 为 繁杂 。虽 然 交流 异 步 电机 维 的价 格便宜 、结构 简单， 致命 的是控 制性 能较差 ， 但 因此 长时 间无法面 世 ， 在 数控技 术上 一直是 一项 空 白。 电子 科技 的不 断进步 ， 使得 交流 异步机 的矢 量 控制法 面世， 随后对 其进行 的深 入研 究使 矢量控 制 实用化 。从 ７ ０年代末 起， 数 控机床 的驱动 电机 的主轴是 异步 电机 。可 以把直流 电机进 行改造 成永磁 无 刷 电机 。这 种 电机 的最 大 的优 点就 是具有 良好 的伺服 性能 。２ Ｏ世纪 ８ 年 代 ０ 初， 这种 设备 就开 始应用 在数 控系 统上 。９ ０年代 ， 多公 司为 了进 一步提 高 许 加工 精度和速 度， 又研 制 了直 线 电机 。它 以磁 板和线 卷滑座 做两个 非接触 元， 使得 系统 运转 效 率提 高 。高速度 是 直线 电机 得 以流 行 的主要 原 因 。伺服技 术对现 代数控 系统 的发展与 完善， 起到 了重要 的作用 ， 也有 了重大突 破：交流 驱动 的出现， 以其 高效 的运转取 代 了直流 驱动， 数字 控制代替 模拟控制， 以突 可 破 时空 的限制 。这 两种突 破直接 导 致 了数 字驱动 系统 的 出现， 被用作 数控机 床 的伺 服进 给和 主轴 装 置 。伺 服 系统 性 能的 改善 、可靠 性 的提 高取 决 于很 多因素 ， 电子技术 及控 制 理论 的发 展， 会在 理论 上为 伺服 系统 的更 新提 供参 数 。微处理 器等微 电子 技术 的进 步， 件运 算和处 理 能力 的提 高。尤其 值得 软 强调 的是 Ｄ Ｐ的应用， 大提高 了系统 的计算 机运行 效率， 大地推动 了高精 Ｓ 大 极 高 速加 工 技 术 的发 展 。 普遍 采用 Ｃ Ｃ Ｎ 系统 连 网 网络通信 在数 控系统 分级式 控制 过程 中起着 关 键性的作 用 。众所 周知， 息通 信 与共享是 网络 的主要任 务， 信 这种通 信通 常分 三 级：工 厂级， 间级， 车 现场 级 。现场 级 与车 间单元 控 制级 主要 完成 连线 控 制 、保障 通信 连 网的 畅通 、确保 现场 设 备高 效率 完成 生 产任 务 。并将 现场 设备 生产 运行情 况 以数据信 息 的方式 传送 到工厂 管理层 。同时通 过它 ， 工厂 管理 层可 以传 达 生产 管理 计划 及 调度 命令 。这 种系 统 的缺 点也 是显 而 易见 的 ，如 ：信 息 收 集 能 力 较弱 、系 统 缺 乏 开放 性 、可 集 成性 弱 、专 业 性 不 强 、可 靠 性较 差 、维 护 难度 大 。现场 总线 是 以独立 的 、数 字 化 、智 能 化 的测量和控制 设备作为 网络节点， 它们通 过总线相连 接， 实现 信息 的相 互交换， 来 自动 操 作 网络 系 统与 控 制系 统 。现 场 总线 技术 是 现场 设 备 的远 程 控 制 、 参 数化和 故障 诊断 的集合 体， 它有诸 多 明显 的优 点 ：开放性 好 、可互操 作性 强 、可 互换 性好 、集成 性好 ，这决 定 了数控 系 统 设备 层信 息 集成 的运行 情 况 。 它对 提 高 生 产效 率 、降 低 生 产 成本 有 着 重 要 的 作 用 。 ２ ４ 科技 博 览 ５ Ｉ
河南科技大学教案
河南科技大学教案首页课程名称数控技术及装备任课教师张丰收第四章进给伺服系统计划学时10教学目的和要求：通过本章的学习，使学生掌握数控机床伺服机构和位置检测装置的工作原理和选用方法。
要求了解伺服系统的组成和分类，掌握步进电机及其驱动装置和常用数控机床的位置检测装置的工作原理。
重点：伺服电机及其驱动；常用位置检测装置的工作原理。
难点：数控机床常用伺服电机及其驱动和调速控制。
思考题：4-1．试述进给他伺系统的组成以及各组成环节的作用和联系。
4-2．简述闭环进给伺服系统的控制原理。
4-3．简述步进电机的工作原理和使用特性。
4-4．哪些因素影响开环进给伺服系统的精度，哪些措施可以提高系统的精度？4-5．试述位置检测装置的类型有哪些？常用的有哪些？第一节概述一.进给伺服系统的定义及组成1.定义：进给伺服系统(Feed Servo System)——以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。
2.组成：进给伺服系统主要由以下几个部分组成：位置控制单元；速度控制单元；驱动元件(电机)；检测与反馈单元；机械执行部件。
二、NC机床对数控进给伺服系统的要求1.调速范围要宽且要有良好的稳定性(在调速范围内)调速范围：一般要求：稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低速时的平稳性显得特别重要。
2.输出位置精度要高静态：定位精度和重复定位精度要高，即定位误差和重复定位误差要小。
(尺寸精度)动态：跟随精度，这是动态性能指标，用跟随误差表示。
(轮廓精度)灵敏度要高，有足够高的分辩率。
3.负载特性要硬在系统负载范围内，当负载变化时，输出速度应基本不变。
即△F尽可能小；当负载突变时，要求速度的恢复时间短且无振荡。
即△t尽可能短；应有足够的过载能力。
这是要求伺服系统有良好的静态与动态刚度。
4.响应速度快且无超调这是对伺服系统动态性能的要求，即在无超调的前提下，执行部件的运动速度的建立时间tp应尽可能短。
通常要求从 0→Fmax（Fmax→0），其时间应小于200ms，且不能有超调，否则对机械部件不利，有害于加工质量5.能可逆运行和频繁灵活启停。
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在1000高斯的磁通下通0.1毫安电流所输出的毫伏电 压值。 高的灵敏度是霍尔元件的首要条件，但霍尔元件越薄 输入阻抗就越大，电流流动受阻。因此，需要末级放 大。 b) 输入阻抗 电源电流Ic的阻抗 c) 输出阻抗 输出感应电势端的阻抗 d) 不平衡电压 无磁通时的输出电压值，由不对称造成的 飘移。 e) 工作温度 可以使用的温度范围。
光栅读数头 与标尺光栅配合起光电转换作用，将位 移量转换成脉冲信号输出。
有垂直入射读数头、分光读数头、镜像读数头和反射读 数头等。
第一部分 光电编码器
光栅原理（莫尔条纹）
莫尔条纹节距W 与光栅节距ω和倾角θ之间的关系：
W / sin
2 由于θ很小，因此
W
光栅横向移动一个节距ω ，莫尔条纹正好沿刻线上下移动
很小,已达到几分,甚至可小到1秒。
3) 高亮度
激光的光能高度集中,亮度特别高，一
台红宝石激光束的亮度比太阳表面亮度亮 200 亿倍 。
4) 高相干性 相干性是相干光波在叠加区产生稳定的
干涉条纹所表现的性质，可用时间相干性和空间相干
性来描述。时间相干性是指光源在不同时刻发出的光束的相干性，
激光的相干长度可达几十公里, 比普通光源提高了几十万倍。空间相 干性是指同一时间内由光源不同部位发出的光波的相干性,激光在任何
细分处理、角位移、转速、转向
• Z 相的作用
• 周A向、定位B基A、准C、的圈数作用 利用 A 、 差分输入消除远距离传输的共模 干扰
常用的脉冲编码器每转输出的脉冲数有：2000 p/r，2500 p/r，3000
p/r ，高分辨率的脉冲编码器 20000 p/r，25000 p/r，30000 p/r。
因此，只要检测出转子输出电压的相位角，就知道了转子的转角。
第二部分 转变压器
➢鉴幅方式 给定子的两个绕组分别通上频率、相位相同但幅值不同的 激磁电压 Us Um sin电 sin t ， U c U m cos电 sin t
则在转子绕组上得到感应电压为
U kUs sin机 kUc cos机 kUm cos(电 机）sin t
第一部分 光电编码器
➢ 旋转编码器工作原理
光电码盘随被测轴一起转动，在光源的照射下， 透过光电码盘和光拦板形成忽明忽暗的光信号， 光敏元件把此光信号转换成电信号a、b、z， 通过信号处理装置的整形、放大等处理后输出 如图所示的6项A、B、C 和取反信号。
➢ 输出信号的作用及其处理
• A、B 两相的作用
第一部分 光电编码器
讨论：角度编码器与旋转编码器的异同点？
第二部分 转变压器
旋转变压器结构示意图 1—转子轴， 2—外壳，3—分解器定子， 4—分解器定子绕组，
5—变压器一次线圈， 6—变压器转子，7—分解器转子绕组， 8— 分解器转子，9—变压器二次线圈， 10—定子线轴
第二部分 转变压器 旋转变压器原理
第四部分 激光测量系统
3. 双频激光干涉仪
双频激光干涉 仪是同一激光 器发出的光分 成频率不同的 两束光（即拍 频信号）产生 干涉
双频激光干涉仪的工作原理
第五部分 陀螺仪测角
三自由度陀螺仪 可绕Z轴,X轴η轴转动
第五部分 陀螺仪测角
进动性和定轴性
进动：三自由度陀螺仪以角速度ω绕自转轴转动，在受到 某一轴方向的外力矩作用下，将同时绕着与这一轴垂直 的方向以角速度Ω转动—称为进动。 进动角速度： Ω=M/H M为进动轴方向的外力矩； H为陀螺仪自旋角动量矩H=Cω。C为陀螺仪自旋转动惯 量。
不断修改激磁调幅电压幅值的电气角θ电，使之跟踪θ机的变 化，并测量感应电压幅值即可求得机械角位移θ机 。
多级旋转变压器
上述在一转的360内电气变化与机械角变 化完全对应。
增加定子或者转子的极对数，在一圈之 内使电气角周期性变化若干次数，达到 提高精度的目的。
第二部分 转变压器
讨论： 1、如何提高精度？ 2、与脉冲编码器相比可靠性如何？
在迈克尔逊干涉仪中，M2是固定的，而M1则是由精密丝杠带动可以平移。 改变M1和M2‘之间的距离h，也即改变S1和S2的光程差。当光程差发生变化 时，观察屏上的干涉条纹将明暗交替变化。M1每平移λ/2距离，干涉条 纹则移动一个条纹间隔，明亮变化一次。因此，只要对条纹计数，便可 以测得M1的距离。
第四部分 激光测量系统
米的长光栅。安装面积小，调整方便，适应于大位移测量场所。
缺点：为了使反射后的莫尔条纹反差较大，每毫米内线纹不宜过多，
常用线纹数为4、10、25、40、50。
第一部分 光电编码器
光栅检测装置的结构
第一部分 光电编码器
圆光栅 测量角位移
圆光栅刻有辐射形的线纹，相互间的夹角相等。圆周内 线纹的数制一般有二进制、十进制和六十进制等三种形 式。直径为Ф270mm，360进制的圆光栅，一周内有刻线 10,800条。
第一章 电机控制中的测量元件
旋转编码器 1、光电编码器
角度编码器
2、旋转变压器 3、霍尔元件 4、激光测量系统 5、陀螺仪测角 6、测速发电机
第一部分 光电编码器
1、旋转编码器
两个光栏板， 彼此之间错开 m+τ/4个节距， 当码盘基片随 转轴转动时， 产生a,b两相 相位差为90°
的交变信号。
光电脉冲编码器的结构
（3）迈克尔逊干涉仪的改进
图示迈克尔逊干涉仪使用的光源是白光，而激光干涉仪采 用激光作光源。这样，干涉一般不需要补偿板P2，另外，采 用光电元件计数，，光电元件将光强的变化转换为电压的 变化。设动镜M1的起始位置出现暗条纹，M1位移X后，光强 既非最强，亦非最弱，则表明X既不是λ/2的整数倍，也不 是λ/4的整数倍。经光电元件转换出的电压UX可写为 UX=UMsin[2πX/(λ/2)] 此式描述一正弦波， 将此正弦波 整形为方波，送入计数器即可读出条纹的明亮变化次数k。
数控技术及装备
机械工程学院 2004年10月
概述
１、机械制造中数控技术与装备的内涵？意义？ 2、对产生运动的电机的控制； 3、实现对空间位置和角度的测量； 4、如何控制？因而产生对计算机的硬件与软件需求； 5、控制哪几个运动？直线运动和旋转运动！ 6、控制的精度的何如？需要对系统进行建模并分析！ 7、数控装备的机械结构？
一个节距W，用光电元件检测莫尔条纹信号的变化就可以
测量光栅的位移。
莫尔条纹的特点：
• 放大作用； • 使栅距的节距误差平均化； • 根据莫尔条纹的移动方向可以辨别光栅的移动方向
第一部分 光电编码器
光栅尺横向莫尔条纹及其参数 W / sin Hale Waihona Puke 2第一部分 光电编码器
细莫尔条纹干涉原理
是由光线通过线纹衍射后产生的 干涉结果 ，平面的光波照射到 扫描 板上，通过衍射分成1，0， -1光波，它们在相位栅标尺上被 衍射，光强的大部分反射在1， 和-1衍射级次中。这些光波在扫 描掩膜光栅上再次相遇，重新衍 射和干涉，此时，主要生成2个 序列波，它们以不同的角度离开 扫描掩膜。光电元件将这些光强 转变成电信号。
小与磁通B成线性关 系。
W2 B
W1
第三部分 霍尔元件测量电机磁场
2、测量方法
电机在旋转过程中 的不同位置，霍尔 元件的输出电压呈 正弦变化，说明电 机磁场的变化规律。
通过标定，就可测 量电机的磁场。
B Ic
Vh1
Vh2 Vh1
Vh
Vh Vh2
霍尔元件测量的电机磁场
第三部分 霍尔元件测量电机磁场
第五部分 陀螺仪测角
讨论 1、从测量原理和结构来看，影响陀螺仪精度的
有哪些因素？ 2、 陀螺仪主要应用在哪些场合？
第六部分 测速发电机
1、直流测速发电机
工作原理
空载感应电势E：0 ( pN / 60a)0n
有负载时输出电压： U Ce0 n 1 Ra Rz
n—测速发电机转速，Ce—与电机极对 数和电枢绕组有关的系数，0—电枢 磁通，Ra—电枢回路总电阻，Rz—测 速发电机负载电阻。
第三部分 霍尔元件测量电机磁场
4、霍尔元件的制作
一般地，霍尔元件厚度都在几微米以下。霍尔元件越薄，输出电压就 越大，即霍尔元件越灵敏，但输入阻抗就越大 。 a) 蒸附法 在真空中将半导体铟化娣蒸附到陶瓷类基板报上并行成薄膜，并在上埋 电极。 b) 研磨法 在单晶体板上利用光刻法，制成霍尔元件，然后装在磁性基板上并进 行研磨。 c) 离子注入法 镓化砷为原材料，用鉻作参杂物制成半绝缘的单晶体，采用离子注入法 在其表面形成多层活性层而制成元件。厚度小于0.4微米。 霍尔元件最大的缺点是随温度变化。
传播方向上都具有良好的空间相干性。
第四部分 激光测量系统
3.激光干涉仪原理 （1）迈克尔逊干涉仪结构
迈克尔干涉仪 由四个光学元件（两块平板玻璃P1P2和两块平面反射镜 M1M2）和一个精密的移动机构组成。
第四部分 激光测量系统
（2）迈克尔逊干涉仪的测量原理
由光源S来的光，被半反射膜分成二束走向不同的光。根据平面镜成像 的性质，光线S2在M M2之间的光路可以用它在M中的虚像 M2‘ 来代替。这 样，M2’位于参考镜M1的附近。M1和M2‘构成一“虚平板”，中间为空气介 质，虚平板的厚度为h, 在观擦系统中看到的干涉图样就是由虚平板所 产生的干涉现象。两相干光束之间的光程差为2h，当2h=Kλ，即 h=1/2λ时，观察屏P上的光的强度最大，呈亮条纹。当h=（2K+1）λ/4 时，观察屏P上的光强度为零，出现暗条纹。
第五部分 陀螺仪测角
章动：三自由度陀螺仪以角速度ω绕自转轴转动，在受到外 力矩作用下，自转轴将发生偏斜运动—称为章动。
此时，其进动角速度α= -Μ/(λH)sinλt
β=Μ/(λH)(1-cosλt)