数控知识点总结

第一章数控机床的概述

1 机床数控技术定义：用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法，简称数控（numerical control,NC），由机床本体、数控系统、外围技术组成。

2 数控机床：是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用代码，或其他符号编码指令规定的程序。数控机床普遍采用精密滚珠丝杠和直线滚动导轨副保证快速响应特性。

3数控系统：是一种程序控制系统，它能逻辑的处理输入到系统中的数控加工程序，控制数控机床运动并加工出零件。由输入/输出装置、计算机数控装置（CNC computer numerical control）、可编程控制器PLC(programmable logic controller)、主轴伺服驱动装置、进给伺服驱动装置以及检测装置等组成.。见书上图2页

4数控加工零件的过程：1）零件图工艺处理2）数学处理3）程序编程和程序仿真4）程序输入5）译码6）数据处理7）插补8）伺服控制与加工

5数控机床的分类：1）按运动控制方式分：点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床。点位控制：特点是机床的运动部件只能实现从一个位置到另一个位置的精确定位，从一个位置到另一个位置的移动轨迹没有严格要求，不进行切削加工。如数控钻床等。直线控制数控机床的特点是机床的运动部件不仅要实现从一个位置到另一个位置的精确定位，而且要求机床工作台或刀具以给定的进给速度，沿平行于坐标轴的方向或与坐标轴成45度的方向进行直线移动和切削加工。轮廓控制数控机床的特点是机床的运动部件能够实现两个或两个以上的坐标轴的联动控制，使刀具与工件间的相对运动符合工件轮廓要求，如数控铣床、车床。分为两轴、两轴半、三轴、四轴、五轴联动，两轴可实现直线、圆弧、曲线的轨迹控制。两轴半可实现简单的曲面的轨迹控制。三轴可实现曲面的轨迹控制。2）按伺服系统类型分类：开环控制（没有位置检测装置的数控机床）、闭环控制（带有位置检测装置，安装在机床刀架或工作台等执行部件上，用以随时检测执行部件的实际位置）、半闭环控制（也有位置检测装置，但安装在伺服电机或丝杠的端部，通过角位移间接计算出机床工作台等执行部件的实际位置，然后与指令位置进行比较，进行差值控制）。3）按工艺方法分类：金属切削数控机床（车床、铣床、钻床、磨床等）、金属成形数控机床（挤、冲、压、拉）、特种加工数控机床。

6数控技术的发展趋势：1）高速度、高精度方向（电主轴和直线电机）2）向柔性化、功能集成化方向发展3）智能化4）高可靠性5）标准化7）驱动并联化

第二章数控加工程序编制基础

1分为两大类：手工编程和自动编程。手工编程包括零件图纸分析、工艺处理、数学处理、程序编制等。自动编程分为语言式编程、图形交互式编程、语音编程等，其中图形交互式编程是目前最常用的方法。

2坐标轴的命名及方向：直线运动的坐标轴采用右手笛卡尔坐标系，旋转运动的坐标轴用右手螺旋定则确定。

3数控机床坐标轴的确定方法：X轴平行于工件装夹面且与Z轴垂直，通常呈水平方向，对于刀具旋转类机床，如果Z轴是垂直的，则面对刀具主轴向立柱方向看，X轴的正方向为向右方向。如果Z轴是水平的，则从刀具主轴后端向工件看，X轴的正反向为向右方向。

4机床参考点：厂家设定的固定点，一般为各坐标轴的正极限位置，通过机床正确回参考点，才能确定机床的原点位置，从而正确建立机床坐标系。

5加工程序结构格式：N_G_X_Y_Z_…F_S_T_M_；N程序段号字；G准备功能字，F进给功能字，S主轴转速，T刀具，M辅助功能字。

6常用指令：1）G代码分为模态代码和非模态代码。2）圆弧插补：绝对坐标编程时，XYZ 为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值；增量坐标编程时，XYZ为终点相对于起点的增量值；

无论是绝对还是增量，IJK都为圆心坐标相对于圆弧起点的增量值。格式：G02/G03X_Y_Z_I_J_K_F_;或X_Y_Z_R_F；圆弧所对的圆心角a>180，—R。3）刀具补偿指令：刀具半径补偿G00/G01 G41/42 X_Y_D(H)_F；刀具长度补偿：G43/G44(正负)，取消G49/G40，格式：G00/G01 G43/G44 Z_H_F_;补偿量可以是要求深度与实际深度的差值

刀具补偿功能的优点：简化编程工作量、实现粗精加工、实现内外型面的加工。4）工件坐标系设定指令：G92；5）暂停指令:G04 P/X(U)；P后面的数字为整数，单位为ms P3000表示暂停3s，G04 X3.2表示暂停3.2s。

7数控加工工艺的特点：1）工序内容具体2）工序内容复杂3）工序集中

8工序的安排：除了遵循基准先行、先粗后精、先面后孔、先主后次，还应该遵守1）先进行内形内腔的加工，后进行外形加工工序2）有相同装夹方式或用同一把刀具加工的工序最好一起进行，以减少定位i，节省换刀时间3）同一次装夹中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序

9夹具：只需要具备定位和夹紧两种功能就行。

10刀具的选择要求：满足调整方便、刚性好、精度高、耐用度高。

11对刀点与换刀点的确定：对刀点是工具相对工件运动的起点，选择原则：1）尽量选在零件的设计基准或工艺基准上2）便于对刀、观察和检测3）简化坐标值计算；刀位点：表征刀具特征的点，刀具对刀时，刀位点与对刀点重合。球头铣刀的刀位点为球心。

12几种加工实例：1）凹槽的三种走刀路线：行切法和环切法。实际生产中，先采用行切法加工，最后环切一刀光整轮廓表面能获得较好效果。2)对点位控制的机床而言，要求定位过程尽量快，这类机床应按最短空行程来安排走刀路线。3）对于多框复杂薄壁件，应采用层优先而不能采用深度优先的方法，以减少薄壁件的加工变形。4）车螺纹：在Z方向应使车刀刀位点离待加工面有一定的引入距离，退刀时有一定的引出距离。

13高速加工：切削速度很高，超过普通切削5-10倍；机床主转速很高，一般在10000转以上，最高达到150000r/min；进给速度很高，15m/min以上，最高90；

14数学处理：用直线段逼近非圆曲线时计算节点：等间距法、等步长法、等误差法。1）等步长法步骤：求出最小曲率半径Rmin；计算允许步长L；计算节点坐标2）等误差法：以起点为圆心， 允为半径做圆；求圆与曲线的公切线的斜率；求过起点与已知直线平行的直线；与曲线联立求的节点坐标。

第三章

第四章计算机数控装置（由硬件和软件组成）

1CNC装置通过数据输入、数据存储、译码处理、插补计算和信息的输出，控制数控机床的执行部件运动，实现零件的加工。

2 单微处理器结构：整个数控装置只有一个微处理器，对存储、插补运算、输入输出控制、CRT显示等功能进行集中控制和分时处理。见书141的图4-1。1）微处理器：由运算器和控制器组成，目前有8位、16、32、64位的微处理器。2）总线：一般分为数据总线、地址总线和控制总线。只有数据总线采用双方向线。3)存储器：包括只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM），ROM一般采用可擦除的只读存储器（EPROM）,RAM中的内容可以随时被CPU读或写，断电后，RAM中的信息会消失，如果需要断电后保留信息，一般需采用后备电池。4)输入/输出接口：一般在接口电路中采用光电耦合器或继电器将CNC装置和机床之间的信号进行电气隔离，防止干扰信号引起误动作。5）位置控制器：数控机床的主运动包括主轴转动和各坐标轴的进给运动。6）MDI/CRT接口：MDI接口是通过操作面板上的键盘，手动输入数据的接口。CRT接口是在CNC软件配合下，将字符和图形显示在显示器上。7）可编程控制器：PLC用来实现各种开关量（S、M、T）的控制，如主轴正转、反转，换刀，切削液开关。8）通信接口：一般采用RS232C和RS422/485串口。