数控机床测量反馈系统.
数控系统的组成及工作原理
数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统，分别采用交、直流主轴电动机、伺 服电动机驱动，这两类电动机调速范围大，并可无级调速，因此使主轴箱、进 给变速及传动系统大为简化，箱体结构简单，齿轮。轴承和轴类零件数量大为 减少甚至不用齿轮，由电动机直接带动主轴或进给丝杠。
4、高传动效率和无间隙传动装置
数控机床在高进给速度下，工作要求平稳，并有高定位精度。因此，对进 给系统中的机械传动装置和元件要求具有高寿命、高刚度、无间隙、高灵 敏度和低摩擦阻力的特点。目前，数控机床进给驱动系统中常用的机械装 置主要有3种：滚珠丝杠副、静压蜗杆——蜗母条机构和预加载荷双齿轮－ 齿条。
机床基础部件又叫机床大件，通常是指床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作 台等。它是整台机床的基础和框架。机床的其他零、部件，或者固定在基础件 上，或者工作时在它的导轨上运动。
数控机床机械结构的主要特点
1、高刚度和高抗振性
机床刚度时机床的性能之一，它反映了机床结构抵抗变形的能力。 提高数控机床结构刚度的措施 1）提高机床构件的静刚度和固有频率 改善薄弱环节的结构或布局，以 减少所承受的弯曲载荷和转矩负载。 2）改善机床结构的阻尼特性 3）用新材料和钢板焊接结构 2、减少机床的热变形的影响 3、驱动系统机械结构简化
分辨率是指两个相邻的分散细节之间可以分辨的最小间隔。 数控装置每发出一个脉冲，反映到机床坐标轴上的位移量，通常称为脉冲当量
3、效率指标 1）最高主轴转速和最大加速度
2）最大快移速度 4、可靠性指标
1）平均无故障工作时间 2）平均修复时间 3）固有可用度
二、数控机床的功能 1、控制功能
2、插补功能 3、准备功能 4、进给功能
数控机床的工作原理
数控机床加工工件，首先要将被加工工件的几何信息和工艺信息数字化，用 规定的代码格式编写加工程序，并储存到程序载体，然后用相应的输入装置 将所编的程序指令输入到CNC单元，CNC单元将程序译码、运算之后，向机 床各个坐标的伺服系统和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件， 并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的工件
数控铣床的结构和工作原理
数控铣床的结构和工作原理一、数控铣床的基本组成数控铣床最基本的组成包括I/O装置、数控装置、伺服驱动装置、测量反馈装置、辅助装置、机床本体共六部分。
下面将对这六部分进行具体介绍。
1、I/O装置I/O装置是用于数控加工或运动控制程序、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴位置、检测开关的状态等数据的输入/输出。
键盘和显示器是数控设备必备的、最基本的I/O 装置。
作为数控系统的外围设备，台式计算机、便携式计算机是目前常用的I/O装置之一。
2、数控装置数控装置是数控系统的核心，它由I/O接口线路、控制器、运算器和存储器等组成。
数控装置的作用是将输入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、运算和处理后，输出各种信息和指令，用以控制机床的各部分进行规定的动作。
在这些控制信息和指令中，最基本的是经插补运算后生成的坐标轴进给速度、进给方向和进给位移量等指令，并提供给伺服驱动装置，经驱动器放大后，最终控制坐标轴的位移。
这些控制信息和指令直接决定了刀具或坐标轴的移动轨迹。
3、伺服驱动装置伺服驱动装置通常由伺服放大器（也称驱动器、伺服单元）和执行机构等部分组成。
在数控机床上，一般都采用交流伺服电动机作为执行机构。
目前，在先进的高速加工机床上已经开始使用直线电动机。
另外，20世纪生产的数控机床中也有采用直流伺服电动机的简易数控机床，也有用步进电动机作为执行机构的。
伺服放大器它必须与驱动电动机配套使用。
4、测量反馈装置测量反馈装置是闭环（半闭环）数控机床的检测环节，其作用是通过现代化的测量元件（如脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅、磁尺和激光测量仪等），将执行元件或工作台等的实际速度和位移检测出来，反馈给伺服驱动装置或数控装置，补偿进给速度或执行机构的运动误差，以达到提高运动机构精度的目的。
测量装置检测信号反馈的位置，取决于数控系统的结构形式。
伺服内装式脉冲编码器、测速机以及直线光栅等都是较常用的检测部件。
数控机床测量反馈系统
特点
具有高精度、高效率、高可靠性的特 点，能够实现实时监测和反馈，有效 提高加工质量和效率。
系统的重要性
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提高加工精度
通过实时监测和反馈，能 够及时发现和纠正误差， 从而提高加工精度。
提升加工效率
系统能够实现自动化控制 ，减少人工干预，缩短加 工周期，提高加工效率。
保障生产安全
测量反馈系统可以监测机 床的工作状态，及时发现 异常情况，避免设备损坏 和生产事故的发生。
系统的发展历程
初期阶段
早期的数控机床测量反馈系统主要采用机械式测量装置，精度和 可靠性较低。
发展阶段
随着技术的进步，开始采用光电式和电容式测量装置，精度和可靠 性得到提高。
现代阶段
目前，数控机床测量反馈系统已经进入了智能化时代，采用多种传 感器和计算机技术实现高精度、高效率的监测和反馈。
为了充分利用数控机床测 量反馈系统的优势，操作 术的不断发展，操 作人员需要及时了解并掌 握最新的测量反馈技术和 系统升级。
跨部门协作
操作人员需要与生产、工 艺、质量等部门密切协作 ，共同制定加工方案和质 量控制标准。
系统维护与升级成本较高
专业维护团队
多传感器数据融合
通过集成多种传感器，如温度、压力 、振动等，实现多源数据的实时采集 和融合，提高加工过程的监测和控制 精度。
传感器优化配置
根据加工需求和工况特点，优化传感 器的配置和布局，提高数据采集的全 面性和准确性。
人机交互界面更加友好
图形化界面
采用图形化界面设计，提供直观、易用的操 作界面，降低操作难度，提高工作效率。
数控机床的工作原理及应用
数控机床的工作原理及应用
一、数控机床的工作原理
1. 数控机床通过计算机控制,按照加工程序对工件进行自动化加工。
2. 在计算机存储器内预先编制加工程序,并将程序以数字信号的形式输入数控设备。
3. 数控设备将数字信号解码,变换为机床可以执行的位置、速度等控制信号。
4. 这些信号通过执行机构驱动机床的主轴、Fixture等进行自动加工。
5. 在加工程序控制下,机床精确执行各种turning、drilling、milling等动作。
6. 通过程序可以重复加工复杂工件,不需要人工直接操作。
二、数控系统的组成
1. 程序存储器:存储加工程序,如打孔程序、铣槽程序。
2. 程序译码器:将程序转换为机床可执行的控制信号。
3. 驱动器:控制主轴转速、进给速率等。
4. 执行机构:带动主轴、Fixture等机械运动。
5. 反馈系统:监测执行效果,除错。
三、数控机床的应用
1. 高效自动化加工,提高加工精度。
2. 可连续不断地24小时运行,提高产量。
3. 加工复杂工件,实现多轴联动加工。
4. 编写灵活的加工程序,满足多品种和变批量需求。
5. 降低加工成本,广泛应用于航空、航天、汽车等制造业。
6. 一台数控机床可替代多台普通机床,降低设备投资。
综上所述,数控机床通过执行存储的数字化程序实现自动化加工,可连续高效加工复杂工件,大幅提高加工效率和质量,是现代制造业不可缺少的先进设备。
数控技术试题集+答案
填空题1、数控机床坐标系采用的是右手笛卡尔直角坐标系。
2、数控机床坐标系的正方向规定为增大刀刀具与工件距离的方向。
3、数控机床坐标系中Z轴的方向指的是与主轴平行的方向，其正方向是刀具远离工件的方向。
4、数控机床中旋转坐标有 A 轴、B 轴、 C 轴，其正方向的判断是用右手螺旋定则。
5、数控车床中X轴的方向是工件的径向，其正方向是远离工件的方向 .6、数控机床坐标系一般可分为机床坐标系和工件坐标系两大类。
7、数控机床坐标系按坐标值的读法不同可分为绝对坐标系和增量坐标系。
8、在绝对坐标系中所有刀具运动轨迹的坐标值都以坐标原点为计算基准,而增量坐标系中所有运动轨迹的坐标值都相对前一位置进行计算的。
9、数控系统的插补是指根据给定的数学函数，在理想的轨迹和轮廓上的已知点之间进行数据密化处理的过程。
10、大多数数控系统都具有的插补功能有直线插补和圆弧插补。
11、插补的精度是以脉冲当量的数值来衡量的。
12、所谓脉冲当量是指数控装置发出一个脉冲信号机床执行部件的位移量。
13、数控机床插补过程中的四个节拍是: 偏差差别、坐标进给、偏差计算、终点差别。
14、插补过程中终点判别的具体方法有：单向计数、双向计数、分别计数。
15、数控编程是从零件图样到获得数控机床所能识别的数控加工程序的全过程。
16、数控编程的步骤有工艺分析、数值计算、编写程序单、程序输入、程序检验和首件加工。
17、数控机床程序段的格式有固定程序段格式和可变程序段格式。
18、数控机床的编程方法有手动编程和自动编程。
19、以下指令的含义：G00 快速点定位；G01直线插补 ;G02 顺时针圆弧插补；G03 逆时针圆弧插补。
20、准备功能G代码有模态代码和非模态代码两大类.二、判断题1、数控加工程序是由若干程序段组成，而且一般常采用可变程序进行编程.（√）2、只需根据零件图样进行编程，而不必考虑是刀具运动还是工件运动。
（×）3、进给路线的确定一是要考虑加工精度，二是要实现最短的进给路线. （√）4、刀位点是刀具上代表刀具在工件坐标系的一个点,对刀时，应使刀位点与对刀点重合。
第6章 测量反馈系统
第6章测量反馈系统试题库一、填空：116.1.1 检测旋转位移传感器有 、圆光电编码器等。
[旋转变压器]6.1.1 按有无检测反馈装置将机床分为开环控制、半闭环控制、 机床。
[闭环控制]6.1.1闭环控制机床是具有 装置的机床。
[位置检测反馈]6.1.1 半闭环控制机床是具有 装置的机床。
[速度检测反馈]6.1.1位置检测装置按检测位置的不同分为直接检测和间接检测。
直接检测运动部件的实际位移用于 控制。
间接检测运动部件的实际位移用于 控制。
[闭环、半闭环]6.2.1 旋转变压器是一种角度测量元件，它是一种 。
[小型交流电机]6.2.1 使用 作位置检测装置的半闭环进给系统，一方面用它作实际位移反馈信号，另一方面作测速信号。
[旋转变压器]6.3.1 直线感应同步器由定尺绕组、 绕组组成，两种绕组相位差1/4节距。
[滑尺]6.4.1检测直线位移传感器有 传感器、同步感应传感器等。
[光栅]6.4.1 莫尔条纹具有 、均化误差的作用。
[放大信号]6.5.1脉冲编码器是一种 位置检测元件，按照编码方式，可分为 和 两种。
[光学式、增量式、绝对式]二、单项选择：146.1.1 下列哪种伺服系统的精度最高：（） DA、开环伺服系统B、闭环伺服系统C、半闭环伺服系统D、闭环、半闭环系统6.1.1 下列哪种检测元件，不属于位置检测元件（） AA、测速发电机B、旋转变压器C、编码器D、光栅6.1.1 检测元件在数控机床中的作用是检测移位和速度，发送( )信号，构成闭环控制。
AA、反馈B、数字C、输出D、电流6.1.1闭环位置控制系统的检测元件安装在（）。
DA、运动驱动电机上B、机械传动元件上C、运动执行元件上D、运动执行元件、机床固定元件上6.1.1 闭环控制方式的移位测量元件应采用( )。
AA、长光栅尺B、旋转变压器C、圆光栅D、光电式脉冲编码器6.2.1旋转变压器的结构特点是( ) D6.3.1 下列哪种检测元件检测线位移（） CA、旋转变压器B、光电盘C、感应同步器D、无正确答案6.3.1 感应同步器定尺绕组中感应的总电动势是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生的感应电动势的( )。
数控机床伺服系统的分类
数控机床伺服系统的分类数控机床伺服系统按用途和功能分为进给驱动系统和主轴驱动系统；按控制原理和有无检测反馈环节分为开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统；按使用的执行元件分为电液伺服系统和电气伺服系统。1.按用途和功能分：(1)进给驱动系统：是用于数控机床工作台坐标或刀架坐标的控制系统，控制机床各坐标轴的切削进给运动，并提供切削过程所需的力矩。主要关心其力矩大小、调速范围大小、调节精度高低、动态响应的快速性。进给驱动系统一般包括速度控制环和位置控制环。
1）直流伺服系统其进给运动系统采用大惯量宽调速永流伺服电机。其优点是调速性能好；其缺点是有电刷，速度不高。2）交流伺服系统其进给运动系统采用交流感应异步伺服电机（一般用于主轴伺服系统）和永磁同步伺服电机（一般用于进给伺服系统）。
(2)主轴驱动系统：用于控制机床主轴的旋转运动，为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。主要关心其是否有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速度调节范围；它只是一个速度控制系统。
2.按使用的执行元件分：(1)电液伺服系统其伺服驱动装置是电液脉冲马达和电液伺服马达。其优点是在低速下可以得到很高的输出力矩，刚性好，时间常数小、反应快和速度平稳；其缺点是液压系统需要供油系统，体积大、噪声、漏油等。（2）电气伺服系统其伺服驱动装置伺服电机（如步进电机、直流电机和交流电机等）。其优点是操作维护方便，可靠性高。其中，
数控机床误差实时补偿技术及应用
数控机床误差实时补偿技术及应用数控机床误差实时补偿技术是一种通过测量和监控机床的误差，然后通过算法和控制系统来实时修正这些误差的技术。
它可以显著提高机床的加工精度和稳定性，使得加工的零件更加精确和一致。
下面将介绍数控机床误差实时补偿技术的原理、方法和应用。
数控机床误差实时补偿技术的原理是基于机床的误差源和误差特点进行建模，并通过控制系统实时调整机床的运动轨迹来补偿这些误差。
机床的误差主要包括几何误差、动态误差和热误差等。
几何误差是由机床结构、加工刀具和工件等因素引起的，例如导轨的尺寸偏差、传动装置的误差等。
动态误差是由机床运动过程中的惯性力、弹性变形等因素引起的，例如加工过程中的振动和共振等。
热误差是由于机床在工作过程中产生的热源，例如主轴的热膨胀和冷却液的温度变化等。
数控机床误差实时补偿技术的方法一般包括两个步骤：误差测量和误差补偿。
误差测量是通过传感器或测量仪器实时检测机床的误差，并将其反馈给控制系统。
常用的测量方法包括激光干涉法、电容法和光栅尺等。
误差补偿是在控制系统中根据误差测量结果进行数学建模和分析，并根据补偿算法调整控制指令，使得机床的运动轨迹达到期望的精度。
数控机床误差实时补偿技术在实际应用中具有广泛的应用领域。
首先，它可以应用于航空航天领域的高精度零件加工。
航空航天零件对精度和质量要求非常高，数控机床误差实时补偿技术可以有效提高加工精度，降低零件的尺寸偏差和表面光洁度，从而提高航空航天产品的性能和可靠性。
其次，它可以应用于汽车制造领域的模具加工。
模具制造对精度和一致性要求较高，数控机床误差实时补偿技术可以有效减少模具的尺寸和形状偏差，提高模具的加工质量和寿命。
此外，它还可以应用于医疗器械制造、光学仪器加工等领域。
总之，数控机床误差实时补偿技术是一种通过测量和监控机床的误差，并通过控制系统实时调整机床运动轨迹的技术。
它可以显著提高机床的加工精度和稳定性，广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域，为实现高精度和高质量的零件加工提供了重要的技术手段。
数控机床主轴反馈系统实用案例分析
为彻底改善定量仓液压缸的工作状况，在保持原先工作要 求的前提下，对液压缸活塞杆传动进行改造。设计制作定量仓闸 板推拉放料的外延连接杆装置（图 3b），使定量仓液压缸活塞杆 置于定量仓闸板框架之外，彻底改善了原先活塞杆在矿石中来 回推拉的状况，延长了液压缸的使用寿命，降低了液压系统故 障，而且连接杆磨损，不会影响到液压系统运行，更换成本低廉， 节省生产成本。
压缩空气吹干插头内的切削液，重新连接，机床的故障没再出现。
海德汉的编码器的电缆通常不是一根电缆直接连到电气柜
内部，一般都有一个圆
形接头，见图 1。
该接头有一定的
防水能力，但长时间浸
泡，液体还是会进入接
头内部。电缆可能是 12
芯或 17 芯，有直流 5 V
的电源线，很多是低压
高频的数据线，这些线
之间的短路或对地的 短路，会造成比较奇怪
效。造成密封失效的原因：一是密封端盖油封损坏；二是液压缸 活塞杆磨损，导致活塞杆与油封间间隙加大。究其根源主要是定 量仓液压缸作业工况恶劣，液压缸的工作位置设计不合理，导致 定量仓液压缸活塞杆在工作中，基本处于矿石的磨损中 （图 3a），致使液压缸活塞杆磨损，大量矿粉等杂质进入液压缸缸筒 内部，随液压缸杆的动作，杂质混入液压系统中，导致油液杂质 增多，油质恶化加快，密封油封损坏，油缸外泄严重，并且由于油 质变化，导致液压阀件故障增多。
THK46100 加工中心，数控系统 FANUC 18M，主轴独立编 码器：FANUC Positioncoder Unit A860-0309-T302。
数控机床的系统组成及其功能
数控机床的系统组成及其功能数控机床是一种高度自动化的机床，它利用数字控制技术来加工金属或其他材料。
数控机床的系统组成包括以下几个主要部分：1.数控装置：数控装置是数控机床的核心部件，它通过接收输入的加工程序，将加工过程转化为一系列的指令，控制机床的各个部件进行精确的运动。
数控装置一般由计算机硬件、控制软件和输入输出接口等组成。
2.进给系统：进给系统是数控机床的重要部分，它负责将动力传递给机床的各个运动部件，包括工作台、主轴、刀架等。
进给系统通常由电动机、丝杠、齿轮、轴承等组成，通过改变电动机的转速和旋转方向来控制机床的运动速度和方向。
3.主轴系统：主轴系统是数控机床的关键部件，它负责驱动刀具进行切削加工。
主轴系统一般由电动机、主轴、轴承、刀具夹头等组成，通过调节电动机的转速和旋转方向来控制刀具的旋转速度和旋转方向。
4.辅助装置：数控机床的辅助装置包括冷却系统、润滑系统、排屑系统、照明系统等，它们分别负责提供冷却液、润滑油、排除切屑、照明等工作。
这些辅助装置对于保证机床的正常运转和加工过程的顺利进行至关重要。
5.控制系统：控制系统是数控机床的基础部分，它通过接收操作者输入的指令，将加工过程转化为一系列的数控指令，控制机床的各个部件进行精确的运动。
控制系统通常由控制器、操作面板、传感器等组成，通过调节电动机的转速和旋转方向来控制刀具的旋转速度和旋转方向。
数控机床的功能非常广泛，它可以加工各种类型的零件，包括金属和非金属材料，如钢、铸铁、有色金属、塑料等。
数控机床可以完成多种加工操作，如车削、铣削、钻孔、攻丝、磨削等。
此外，数控机床还可以进行精确的测量和检验，确保加工出的零件符合精度要求。
除了自动化和高精度，数控机床还具有高效率的特点。
由于数控机床可以同时控制多个坐标轴，因此它可以一次装夹多个工件，减少装夹和测量时间，提高生产效率。
此外，数控机床还可以进行在线监测和故障诊断，及时发现并解决问题，减少停机时间和维修成本。
数控机床数控机床的位置检测系统
软件板图如图6-5
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中断开始 读2.45
查表得状态序号
Y 等于上一状态号码吗
N 减上一状态序号 等于01
或FF 保留本次序号 可逆计数器加
由序号查表 中断返回
图6-5 判向可逆计数软件框图
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软件板图中，查表得状态序号就是根据u1′～u16′次序号的不同定义了OO～OFH十六个 状态值。事实上u1′～u16′的变化都是按次序改变的。正转时从： u1′～u16′方向依次 变化。反转时，按 u16′～u1′方向依次变化。正转时，增量总是为01H，反转时，增量总 是为0FFH。只要把此增量与可逆计数器的当前值相加并进行多位操作，便可完成可逆计 数器的操作。
旋转式感应同步器由转子1和定子2组成。用于直线式感应同步器相同的方法制成转子 绕组和定子绕组。所不同的是绕组排列成辐射状，如图6-7所示。转子绕组是单向均匀连 续的。定子绕组亦分为A和B，相对于定子绕组错开1/4节距。
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使用时，对于直线式感应同步器，定尺固定在不动的部件上，滑尺固定在移动的部件上。 对于旋转式感应同步器定子固定在不动的部件上，转子固定在移动的部件上。定尺与滑尺 的两个绕组表面平行其间隙为0.05—0.25mm，定子与半径的平面绕组也平行。其间隙为 0.05—0.25mm。
(6.3.2)
当对两个绕组同时供给励磁电压，滑尺移动时，定磁绕组的总感应电势为上述两个感应
电势的代数和，即
l lA lB KuA cos KuB sin
（6.3.3）
实际使用时，绕组A和B上分别加频率与幅值均相同的正弦变化与余弦变化的励磁电压
uA um sint （6.3.4）
数控技术及数控机床(高起专)
单选题1. 存储器包括只读存储器和随机存储器，只读存储器英语缩写_____(5分)(A) CRT(B) PIO(C) ROM(D) RAM参考答案：C2. 单片机是_____(5分)(A) 微型计算机(B) 计算机系统(C) 微机系统(D) 微处理器参考答案：A3. DNC系统是指_____(5分)(A) 自使用控制(B) 计算机数控(C) 柔性制造系统(D) 计算机辅助系统参考答案：B4. 在N05.G02，X+-042.Y+-042.Z+-042.F04.T03.M02.LF这样一个程序段中，F04指的是_____(5分)(A) 进给速度(B) 主轴转速(C) 刀具代码(D) 辅助功能字参考答案：A5. 存储器的容量单位中1GB=_____(5分)(A) 1000KB(B) 1024KB(C) 1000MB(D) 1024MB参考答案：D6. 数控机床的组成部分包括_____(5分)(A) 输入装置、光电阅读机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库(B) 输入装置、程序载体、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件(C) 输入装置、程序载体、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件(D) 输入装置、CNC装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库参考答案：B7. 数控机床的组成部分包括_____(5分)(A) 输入装置、光电阅读机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库(B) 输入装置、程序载体、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件(C) 输入装置、程序载体、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件(D) 输入装置、CNC装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库参考答案：B8. 在编写数控加工指令时，以下那个代码代表的是逆时针圆弧插补指令_____(5分)(A) G01(B) G02(C) G03(D) G90参考答案：C9. 计算机数控系统的优点不包括_____(5分)(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，经济性好参考答案：C10. 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_____(5分)(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(C) 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参考答案：A填空题11. 能够自动改变机床切削用量，以便实时的适应机床加工状态的控制系统称为___(1)___ (5分)(1).参考答案:自适应控制系统12. 确定数控机床坐标系时首先要确定___(2)___ ，它是沿提供切削功率的主轴轴线方向。
数控机床介绍
数控机床介绍数字掌控机床（NumericalControlMachineTools）简称数控机床，这是一种将数字计算技术应用于机床的掌控技术。
它把机械加工过程中的各种掌控信息用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。
经运算处理由数控装置发出各种掌控信号，掌控机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。
数控机床较好地解决了多而杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床掌控技术的进展方向，是一种典型的机电一体化产品。
数控机床的构成数控机床的基本构成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅佑襄助装置。
下面分别对各构成部分的基本工作原理进行概要说明。
1．加工程序载体数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行掌控，必需编制加工程序。
零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅佑襄助运动等。
将零件加工程序用肯定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。
2．数控装置数控装置是数控机床的核心。
现代数控装置均采纳CNC （ComputerNumericalControl）形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（SoftwareNC）。
CNC系统是一种位置掌控系统，它是依据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。
因此，数控装置重要由输入、处理和输出三个基本部分构成。
而全部这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。
（1）输入装置将数控指令输入给数控装置，依据程序载体的不同，相应有不同的输入装置。
目前重要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC（直接数控）输入，现仍有不少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。
数控考试复习资料
1．不论数控机床是刀具运动还是工件运动，编程时均以刀具的运动轨迹来编写程序。
2．一个完整的数控程序是由程序编号、程序内容、程序结束段三部分组成。
3．穿孔带是数控机床的一种控制介质，国际上通用标准是 EIA 和 ISO 两种，我国采用的标准是 ISO 。
4．自动编程根据输入方式的不同，分为语言数控自动编程、图形数控自动编程、语音数控自动编程三种类型。
5．伺服系统的作用是把来自数控系统的脉冲信号转换成机床运动部件的机械运动，使工作台精确定位或者按规定的轨迹做严格的相对运动。
6．数控机床通电后的状态，一般设定为：绝对坐标方式编程，使用公制长度单位量纲，取消刀具补偿，以及主轴和切削液泵停止工作等状态作为数控机床的初始状态。
7．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控制、闭环控制和半闭环控制等。
闭环控制系统的位置检测装置装在机床移动部件上。
8．加工中心是在数控镗铣床的基础上增加了自动换刀装置。
数控机床程序编制的方法有手工编程和自动编程。
9．使刀具与工件之间距离增大的方向规定为轴的正方向，反之为轴的反方向。
10．编程时的数值计算，主要是计算零件的基点和节点的坐标，直线段和圆弧段的交点和切点是基点，逼近直线段或圆弧小段轮廓曲线的交点和切点是节点。
1．从“A”点(X20 Y10)到“B”点(X60 Y30)，分别使用“G00”及”“G01”指令编制程序，其刀具路径相同。
（×）2．模态G代码可以放在一个程序段中，而且与顺序无关。
（×）3．数控机床坐标轴定义顺序是先Z轴，然后确定X轴，最后按右手定则确定Y轴（√）4．G40是数控编程中的刀具左补偿指令。
（×）5．加工箱体类零件平面时，应选择数控车床进行加工。
（×）6．两轴联动坐标数控机床只能加工平面零件轮廓，曲面轮廓零件必须是三轴坐标联动的数控机床。
（×）7．刀位点是刀具上代表刀具在工件坐标系的一个点，对刀时，应使刀位点与对刀点重合。
数控车床的反馈装置简单介绍
数控车床的反馈装置简单介绍
数控车床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。
数控车床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体，下面简单介绍数控车床的反馈装置：
数控车床的反馈装置是闭环（半闭环）数控机床的检测环节，该装置可以包括在伺服系统中，它由检测元件和相应的电路组成，其作用是检测数控机床坐标轴的实际移动速度和位移，并将信息反馈到数控装置或伺服驱动中，构成闭环控制系统。
检测装置的安装、检测信号反馈的位置，决定于数控系统的结构形式。
无测量反馈装置的系统称为开环系统。
先进的伺服系统都采用了数字式伺服驱动技术，伺服驱动和数控装置间一般都采用总线进行连接。
反馈信号在大多数场合都是与伺服驱动进行连接，并通过总线传送到数控装置，只有在少数场合或采用模拟量控制的伺服驱动时，反馈装置才需要直接和数控装置进行连接。
伺服电动机内装式脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、测速机、光栅和磁尺等都是nc机床常用的检测器件。
数控车床测量装置及反馈元件,通常安装在机床的工作台或丝杠上,相当于普通机床的刻度盘和人的眼睛,它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给cnc装置,供cnc装置与指令值比较产生误差信号以控制机床向消除该误差的方向移动。
江苏开放大学机电设备故障诊断与维修计分作业2
机电设备故障诊断与维修【计分作业2】作业详情1数控机床的绝多数故障属于（）故障，出现故障时对机床和操作人不会造成任何伤害。
客观题满分：2分得分：2分A破坏性非破坏性C无报警显示D有报警显示正确答案：B学生答案：B老师点评：答案解析：数控机床的绝多数故障属于非破坏性故障2下列哪个不是常用的测温电阻丝材料（）。
客观题满分：2分得分：2分铁B铂C铜D镍正确答案：A学生答案：A老师点评：答案解析：铁不是常用的测温电阻丝材料3数控系统硬件发生故障后，用万用表、测试仪对元件进行在线测量、离线测量，或借用“完好板”比较测量，属于（）检查法。
客观题满分：2分得分：2分A故障现象分析法B信号追踪法C系统分析法静态测量法正确答案：D学生答案：D老师点评：答案解析：静态测量法用万用表、测试仪对元件进行在线测量、离线测量，或借用“完好板”比较测量4数控系统是否具有（），已经成为衡量数控系统性能特性的重要指标。
客观题满分：2分得分：2分A程序测试功能B故障报警功能自诊断功能正确答案：C学生答案：C老师点评：答案解析：数控系统是否具有自诊断功能，已经成为衡量数控系统性能特性的重要指标。
5修理后会导致配合件的尺寸与原来有所不同的机械修复技术是（）。
客观题满分：2分得分：2分A金属扣合法修理尺寸法C镶加零件法D局部修换法正确答案：B学生答案：B老师点评：答案解析：修理尺寸法修理后会导致配合件的尺寸与原来有所不同的机械修复技术6表面机械强化技术中应用最为广泛的是（）。
客观题满分：2分得分：2分喷丸强化B滚压强化C内挤压正确答案：A学生答案：A老师点评：答案解析：喷丸强化是表面机械强化技术中应用最为广泛的7（）质量好坏以及能否正确使用，直接影响镀层性能。
客观题满分：2分得分：2分电刷镀溶液B受镀基体表面C镀笔D电刷镀电源正确答案：A学生答案：A老师点评：答案解析：电刷镀溶液质量好坏以及能否正确使用，直接影响镀层性能。
8容易产生气孔、夹渣、裂纹等缺陷的机械修复技术是（）。
机械制造技术基础习题及答案第4章
第四章学后评量参考答案1.按照国家标准，根据加工性质不同把机床分为11大类：车床，钻床，镗床，磨床，齿轮加工机床，螺纹加工机床，铣床，刨插床，拉床，锯床和其他机床。
2.(1)通用机床（万能机床）：这类机床可以加工多种零件的不同工序，加工范围较广，通用性较大，但结构比较复杂，主要适用于单件小批生产。
如：卧式车床、万能升降台铣床、万能外圆磨床等。
(2)专门化机床：这类机床的工艺范围较窄，专门用于加工某一类或几类零件的某一道或几道特定工序。
如：丝杆车床、凸轮轴车床等。
(3)专用机床：这类机床的工艺范围最窄，只能用于加工某一零件的某一道特定工序，适用于大批量生产。
如：加工机床主轴箱体孔的专用镗床、加工机床导轨的专用导轨磨床等。
组合机床也属于专用机床。
3.CA6140：C─车床，A─特性代号，6─卧式车床组，1─卧式车床系，40─主轴最大回转直径的1/10，即直径400mm。
X6132：X─铣床，6─卧式万能铣床，1─万能升降台铣床，32─铣床工作台工作面宽320mm。
M1432A：M─磨床，1─外圆磨床，4─万能外圆磨床，32─最大磨削直径320mm ，A─结构性能的第一次重大改进。
CK6132：C─车床，K─数控，61─普通卧式车床，32─主轴回转的最大直径的1/10，即能加工的最大工件直径为320mm。
XH7132：X─铣床，H─通用特性代号（加工中心），7─组别代号，1─系别代号，32─工作台工作面宽320mm。
MYS250：M─磨床，Y─通用特性代号，S─高速，50─最大磨削直径的1/10。
ZQ3040 13：Z─钻床，Q─通用特性代号（轻型），30─摇臂钻床，40─最大钻孔直径为40mm，13─最大跨距。
T6112：T─镗床，61─卧式镗床，12─镗轴直径的1/10，即120mm。
Y3150：Y─齿轮加工机床，3─滚齿机或铣齿机，1─单立柱，50─最大加工直径为500mm。
GB4028：G─锯床，B─半自动，40─涡轮卧式，28─最大切削直径的1/10，即280mm。
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鉴相测量系统
其中，脉冲—位变换器的作用是将输入指令脉 冲转换成相位值，其原理框图如图6.7所示。
鉴相测量系统
脉冲加减法器是脉 冲—相位变换器的 关键部分，它完成 向基准脉冲中加入 或抵消脉冲的作用。
鉴相测量系统
图6.8中，基准通道分频器I输出的参考信号作 为相位基准供给励磁供电线路，再由励磁供电 线路分解成两个相位相差90°的方波，经滤波 放大得到正弦及余弦励磁电压供给滑尺的两个 绕组，如图6.9所示。
6.2 旋转变压器
一、旋转变压器的组成及工作原理
E kU A sin kU B cos
旋转变压器
二、相位工作方式
U A u m sin(t 0 ) U B u m cos(t 0 )
相位工作方式
转子绕组上感应电动势为：
E kU A sin kUB cos kum sin(t 0 ) sin kum cos(t 0 ) cos kum cost (0 )
感应同步器的组成及工作原理
感应同步器的u c u m cost
Es kum cost cos Ec kum sin t sin
u d Es Ec kum cost cos sin t sin kum cos(t )
二、 数控机床对检测装置的要求
（1）满足数控机床的精度和速度要求 （2）工作可靠 （3）便于安装和维护
三、数控检测装置的性能指标与要求
（1）精度 符合输出量与输入量之间特定函数关 系的准确程度称作精度，数控用传感器要满足 高精度和高速实时测量的要求。 （2）分辨率 分辨率应适应机床精度和伺服系统 的要求。分辨率的提高，对提高系统性能指标、 提高运行平稳性都很重要。高分辨率传感器已 能满足亚微米和角秒级精度设备的要求。 （3）灵敏度 实时测量装置不但要灵敏度高，而 且输出、输入关系中各点的灵敏度应该是一致 的。
第6章 数控机床测量反馈系统
数控机床测量反馈系统
概述 旋转变压器 感应同步器 光栅测量装置 脉冲编码器
6.1 概述
一、数控机床检测装置的分类
（1）直接测量和间接测量 若位置检测装置测量的对象就是被测量本身，即直线式测量直线 位移，旋转式测量角位移，该测量方式称为直接测量。直接测量 组成位置闭环伺服系统，其测量精度由测量元件和安装精度决定， 不受传动精度的直接影响，但检测装置要和行程等长，这对大型 机床是一个限制。 若位置检测装置测量出的数值通过转换才能得到被测量，如用旋 转式检测装置测量工作台的直线位移，要通过角位移与直线位移 之间的线性转换求出工作台的直线位移。这种测量方式称为间接 测量。间接测量组成位置半闭环伺服系统，其测量精度取决于测 量元件和机床传动链二者的精度。因此，为了提高定位精度，常 常需要对机床的传动误差进行补偿。间接测量的优点是测量方便 可靠，且无长度限制。
x x 2 2
感应同步器的组成及工作原理
（2）幅值工作方式
u s u m sin 0 sin t uc u m cos 0 sin t
Es kum sin 0 cos cost x Ec ku m cos 0 cos( ) cos t ku m cos 0 sin cos t
数控检测装置的性能指标与要求
（4）迟滞 对某一输入量，传感器的正行程的输 出量与反行程的输出量的不一致，称为迟滞。 数控伺服系统的传感器要求迟滞小。 （5）测量范围和量程 传感器的测量范围要满足 系统的要求，并留有余地。 （6）零漂与温漂 传感器的漂移量是其重要性能 标志，它反映了随时间和温度的变化，传感器 测量精度的微小变化。
数控机床检测装置的分类
（2）增量式测量和绝对式测量 增量式测量装置只测量位移增量，即工作台每 移动一个基本长度单位，检测装置便发出一个 检测信号，此信号通常是脉冲形式。增量式检 测装置均有零点标志，作为基准起点。数控机 床采用增量式检测装置时，在每次接通电源后 要回参考点操作，以保证测量位置的正确，大 多数数控机床采用这种测量方式。 绝对式测量是指被测的任一点位置都从一个固 定的零点算起，每一个测点都有一个对应的编 码，常以二进制数据形式表示。
数控机床检测装置的分类
（3）数字式测量和模拟式测量 数字式测量是以量化后的数字形式表示被测量。 得到的测量信号为脉冲形式，以计数后得到的 脉冲个数表示位移量。其特点是便于显示、处 理；测量精度取决于测量单位，与量程基本无 关；抗干扰能力强。 模拟式测量是将被测量用连续的变量来表示， 模拟式测量的信号处理电路较复杂，易受干扰， 数控机床中常用于小量程测量。
旋转变压器
三、幅值工作方式
幅值工作方式
转子绕组上感应电动势为：
kum sin( 0 ) sin t
E kU A sin kU B cos kum cos 0 sin sin t kum sin 0 cos sin t
6.3 感应同步器
一、感应同步器的组成及工作原理
鉴相测量系统
鉴相器的作用是鉴别指令信号与反馈信号相位， 并判断相位差的大小和方向。这里介绍一种使 用异或门和D触发器组成的鉴相器，如图6.10 所示。
鉴相测量系统
感应同步器测量系统
（2）鉴幅测量系统
6.4 光栅测量装置
2
u d Es Ec kum (sin 0 cos cos 0 sin ) cost kum sin( 0 ) cost
感应同步器
二、感应同步器测量系统
（1）鉴相测量系统 感应同步器鉴相测量系统包括脉冲一一相位变 换器、励磁供电线路、测量信号放大器和鉴相 器等。其原理框图如图6.6所示。