机床数控原理复习资料

机床数控原理复习资料

第一章数控系统概述

1.数控技术：简称数控（Numerical Control），是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种

方法；也可称为计算机数字控制（Computerized Numerical Control,CNC）

2.数控系统：用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体；

3.数控机床：采用数控技术进行控制的机床；

4.数控机床的坐标系确定，首先确定Z轴，再确定X轴，最后按照笛卡尔直角坐标系判定Y轴

5.数控系统最基本的组成包括：输入/输出装置、数控装置、伺服驱动三部分。

6.输入/输出装置是进行数控加工活运动控制程序加工与控制数据、机床参数以及坐标位置、检测开关等

数据的输入、输出

7.数控装置：是数控系统的核心。通过输入输出装置输入的数据，通过内部的逻辑电路或控制软件进行编

译运算和处理，并输出各种信息和指令，以控制机床的各个部分进行规定的动作

8.伺服驱动：用来接受数控装置发出的指令经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床的移动部件，

已加工处符合图样的要求的零件。

9.数控机床的类型：

①工艺用途分：金属切削机床数控系统、金属成型类机床数控系统、特种加工类机床数控系统；

②按控制运动的方式分：点位控制数控系统、点位直线控制数控系统、轮廓控制数控系统；

③按伺服控制方式分：开环控制数控系统，半闭环控制数控系统、闭环控制数控系统

10.特点和适用情况：

C系统的特点：①灵活性；②通用性；③可靠性；④数控功能多样性；⑤使用维修方便；⑥易于实现

机电一体化。

C系统的功能：控制功能、准备功能、插补功能、固定循环加工性能、进给功能、主轴功能、辅助功

能、刀具功能和第二辅助功能、补偿功能、字符图形显示功能、自诊断功能、通信功能、人机对话编程功能

13.准备功能字：G，用于指令机床或控制系统做某种功能的操作，为数控系统的插补运算做好准备。

14.尺寸字功能：即尺寸指令；主要用来指令机床的刀具运动到达的坐标位置。第一组XYZUVWPQR，主要

用来指令到达点坐标或距离；第二组ABCDE主要用来指令到达点的角度坐标；第三组是IJK主要用来指令零件圆弧轮廓圆心点的坐标尺寸

15.进给功能字：F，功能是指令切削的进给速度；

16.主轴转速功能字：S；主要来指定主轴转速或速度，单位RPM或mm/min

17.刀具功能字：T；用来选择刀具

18.辅助功能字：M；用来指令数控机床的辅助动作及其状态。

第二章数控系统的插补与刀具补偿原理

1.插补是指在轮廓控制系统中，根据给定的进给速度和轮廓线型的要求，在已知数据点之间插入中间点的

方法。

2.插补运算类型：①基准脉冲插补（数字脉冲乘法器插补法、逐点比较法、数字积分法、矢量判断法、比较积分法、最小偏差

法、目标点跟踪法、直接函数法、单步跟踪法、加密判别和双判别法）；②数据采样插补（直接函数法、扩展数字积分法、二阶递归扩展数字积分圆弧插补法、圆弧双数字积分插补法、角度逼近圆弧插补法、ITM法）；

3.刀具补偿分为两种，刀具长度补偿；刀具半径补偿；刀具补偿指令：G43，正补偿；G44负补偿

4.刀具半径补偿作用：①根据刀补指令，数控机床可自动进行刀具半径补偿；②当刀具有少量磨损时，只

需要对刀补参数做适当的修改即可；③在进行粗加工时运用刀具半径补偿，无需修改刀具尺寸或建模尺寸而重新生成新的程序，只需在数控机床上对刀补参数做适当的修改即可。

5.逐点比较插补的步骤：①差别判别：判别刀具当前的位置与实际轮廓的偏离情况，决定刀具的走向；②

进给控制：根据判定结果，控制刀具进给，向给定的轮廓逼近，减少偏差；③新偏差计算：进给后产生新的位移变差，进一步计算，为下一次偏差判别做准备；④终点判别：判定刀具是否到达预设的轮廓终点，如果没有，继续差别判断，如果已经到达，插补完成。

6.第一象限直线插补原理：

如图第一象限直线段插补，用户给出起点和终点坐标，令起点坐标为坐标原点，终点为P e（x e,y e）,插补点Pi的坐标为（x i,y i）（i=1，2，3）：

①差别判断：直线OP e，OP i与x轴的夹角分别为αe，αi，则：

tanαe=y e/x e tanαi=y i/x i

若插补点P1（x i，y i）恰在直线上，则：

tanαe= tanαi f i= y i x e -x i y e=0

若插补点P1（x i，y i）恰在直线上方，则：

tanαe＞tanαi f i = y i x e -x i y e＞0

若插补点P1（x i，y i）恰在直线下方，则：

tanαe＜tanαi f i= y i x e -x i y e＜0

综上所述，令偏差函数fi = y i x e -x i y e则有

f i=0，则插补点（x i，y i）恰在线上；

f i＞0，则插补点（x i，y i）恰在线上方；

f i＜0，则插补点（x i，y i）恰在线下方；

②进给控制:

当f i≥0时，向﹢x方向进给一步；

当f i＜0时，向﹢y方向进给一步；

③

如果向﹢x向进给一步，则

f i+1= y i+1 x e -x i+1 y e= y i x e–(x i+1)y e= f i-y e

同理，如果向﹢y向进给一步，则

f i+1= y i+1 x e -x i+1 y e=(y i +1)x e–x i y e= f i+y e

④终点判别：

单向计数，取x e和y e中较大的作为计数长度；

双向计数，将x e和y e的长度相加作为计数长度；

分别计数，即计x又计y,直到x减到0，y也减到0，停止插补。

逐点比较法直线插补实例：