机床数控原理与系统复习大纲(第2版西北工业大学出版社)

第一章绪论
1、数控机床（P1页；后面即P1）
数控机床是指采用数字形式信息控制的机床。

凡是用数字化的代码将零件加工过程中所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量等记录在程序介质上，送入计算机或数控系统经过译码、运算及处理，控制机床的刀具与工件的相对运动，加工出所需要的工件的一类机床即为数控机床。

2、机床数控控制技术（P1）
机床数字控制技术就是以数字化的信息实现机床控制的一门技术。

3、选用数控机床主要考虑三种因素（P2）
即单件、中小批量的生产；形状比较复杂，精度要求高的加工；产品更新频繁，生产周期要求短的加工。

4、数控机床的组成（P2）
数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。

5、数控装置（P3）
数控装置是数控机床的中枢，在普通机床中一般由输入装置、存储器、控制器、运算器和输出装置组成。

6、脉冲当量（P3）
相对于每个脉冲信号，机床移动部件的位移量叫做脉冲当量。

7、按工艺用途分类（P3）
1）、一般数控机床
2）、数控加工中心机床
3）、多坐标数控机床
8、按数控机床的运动轨迹分类（P4）
1）、点位控制数控机床
2）、点位直线控制数控机床
3）、轮廓控制数控机床
9、按伺服系统的控制方式分类（P5）
1）、开环控制数控机床
2）、闭环控制数控机床
3）、半闭环控制数控机床
4）、开环补偿型数控机床
10、按数控装置分类（P6）
1）、硬线数控
2）、软线数控（英文缩写要熟悉）
11、数控机床程序编制分为：手工编程和自动编程。

（P7）
12、程序段格式（P10）
程序段格式是指一个程序段中各字的排列顺序及其表达形式。

常用的程序段格式有三种：固定顺序程序段格式、带有分隔符的固定顺序程序段格式和字地址程序段格式。

13、准备功能字（P10）
准备功能字以地址符G为首，后跟二位数字（G00~G99）。

14、G代码（P10）
G00 点定位；G01 直线插补；G02 顺时针圆弧插补；G03 逆时针圆弧插补
G40 取消刀具补偿G41 刀具补偿-左侧G42 刀具补偿-右侧
G90 绝对值输入方式G91 增量值输入方式
15、进给功能字（P12）
进给功能字用来指定刀具相对工件运动的速度。

三位数代码法：F后跟三位数字，第一位为进给速度的整数位加上“3”，后二位是进给速度的前二位有效数字。

二位数代码法：F后跟的二位数字代码，规定了与00~99相对应的速度表。

16、M功能（P13）
M00 程序停止；M01 计划的停止；M02 程序结束；M03 主轴顺时针方向转；M04 主轴逆时针方向转；同时对应的说明要清楚。

17、CAD、CAM、FMS的含义（P18）
18、柔性制造系统中加工单元（P19）
加工单元一般是由数控加工中心机床为主体的一组加工单元，即完成产品加工等工序的子系统。

19、柔性制造系统中的物料运储系统（P19）
物料运储系统由工业机器人、无人输送小车及自动仓库等组成，完成零件及毛坯的自动搬运和储藏任务。

第二章
1、插补（P23）
插补是指数据密化的过程。

3、逐点比较法（P24）
就是每走一步都要将加工点的瞬时坐标同规定的图形轨迹相比较，判断其偏差，然后决定下一步的走向，如果加工点走到图形外面去了，那么下一步就要向图形里面走；如果加工点在图形里面，那么下一步就要向图形外面走，以缩小偏差。

3、逐点比较法中，每进给一步都需要进行偏差判别、坐标进给、新偏差计算和终点比较四个节拍。

（P24）
4、各个坐标进给速度的合成线速度为合成进给速度或插补速度。

（P31）
5、进给速度的均匀化措施（P39）
6、提高插补精度的措施（P40）
7、半加载的概念（P41）
8、全加载的概念（P42）
9、数据采样插补分两步完成的，即粗插补和精插补。

粗精插补的区别要清楚（P51）
10、FRN——进给速率数。

（P54）
11、刀具补偿原理（P64）
12、B刀补的基本概念（P69）
13、C刀补的基本概念（P70）
14、刀具半径矢量是指在加工过程中，始终垂直于编程轨迹，大小等于刀具半径值，方向指向刀具中心的一个矢量。

（P72）
第三章
1、CNC系统（P81）
计算机数控系统简称CNC系统是在硬件数控的基础上发展起来的，它用一台计算机代替先前的数控装置所完成的功能。

2、CNC系统软件（P83）
CNC系统软件是为实现CNC系统各项功能所编制的专用软件，即存放在计算机内存中的系统程序。

它一般由输入数据处理程序、插补运算程序、速度控制程序、管理程序和诊断程序等组成。

3、译码（P83）
在输入的零件加工程序中含有零件的轮廓信息（线型、起终点坐标）、要求的加工速度以及其他的辅助信息（换刀、冷却液开停等），这些信息在计算机作插补运算与控制操作之前必须翻译成计算机内部能识别的语言，译码程序就承担着此项任务。

在译码过程中，还要完成对程序段的语法检查，若语法错误便立即报警。

4、与NC系统相比，CNC系统的主要优点（P85）
灵活性；通用性；可靠性；易于实现许多复杂的功能；使用维修方便（结合书本稍微展开）
5、CNC系统的硬件构成特点（P86）
6、CNC系统的控制软件结构特点（P90）
CNC系统是一个专用的实时多任务计算机系统，在它的控制软件中融合了当今计算机技术中的许多先进技术，其中最突出的是多任务并行处理和多重实时中断。

7、控制软件（P93）
控制软件是为完成特定CNC（或MNC）系统各项功能所编制的专用软件，又称为系统软件（或系统程序）。

系统软件一般由输入、译码、数据处理（预计算）、插补运算、速度控制、输出控制、管理程序及诊断程序等部分构成。

8、程序延时法（P99）
程序延时法又称为程序计时法，这种方法先根据系统要求的进给频率，计算出两次插补运算之间的时间间隔，用CPU执行延时子程序的方法控制两次插补之间的时间。

改变延时子程序的循环次数，即可改变进给速度。

9、CNC系统常见的输入方式（P106）
1）、纸带阅读机；2）键盘输入（MDI）；3）异步串行接口（能展开说明）
10、全编码键盘（P110）
11、非编码键盘（P110）
12、异步串行接口（P119）
第四章
1、位置检测装置的分类（P162）
表4-1的分类要清楚
2、旋转变压器的结构（P162）
旋转变压器的结构和两相绕线式异步电机的结构相似，可分为定子和转子两大部分。

3、旋转变压器鉴相式工作方式（P164）
4、旋转变压器鉴幅式工作方式（P164）
5、感应同步器（P165）
感应同步器是一种电磁式位置检测元件，按其结构特点一般分为直线式和旋转式两种。

直线式由定尺和滑尺组成；旋转式由转子和定子组成。

6、光栅（P167）
光栅是利用光的透射、衍射现象制成的光电检测元件，它主要由标尺光栅和光栅读数头两部
分组成。

（标尺光栅和指示光栅的概念）
7、莫尔条纹（P169）
8、磁栅（P173）
磁栅是一种利用电磁特性和录磁原理对位移进行检测的装置。

它一般分为磁性标尺、拾磁磁头以及检测电路三部分。

9、拾磁磁头（P174）
拾磁磁头是进行磁电转换的器件，它将磁性标尺上的磁信号检测出来，并转换成电信号。

10、编码盘（P178）
编码盘或编码尺是一种通过直接编码进行编码进行测量的元件，它直接把被测转角或直线位移转换成相应的代码，指示其绝对位置。

11、循环码（P180）
循环码是无权码，其特点为相邻的两个代码间只有一位数变化，即“0”变“1”或“1”变“0”。

（概念要清楚，同时计算要掌握）
第五章
1、拖动系统（P182）
数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件（如工作台、动力头等）的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称拖动系统。

2、开环伺服系统（P183）
开环伺服驱动系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成。

3、闭环伺服驱动系统（P183）
由执行元件、驱动控制单元、机床、以及反馈检测单元、比较控制环节组成。

4、步距角（P187）
步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，它的转子便转过一个确定的角度，即步进电机的步距角α（计算要会）
5、启动频率f q（P188）
6、连续运行的最高工作频率f max（P188）
7、加减速特性（P188）特别是图5-8要掌握
8、环形分配器（P191）
作用是把来自于加减速电路的一系列进给脉冲指令，转换成控制步进电机定子绕组通、断电的电平信号，电平信号状态的改变次数及顺序与进给脉冲的个数及方向对应。

9、齿隙补偿（P193）
10、螺距误差补偿（P193）
11、脉宽调制器（P195）
脉宽调制器的基本工作原理是，利用大功率晶体管的开关作用，将直流电压转换成一定频率的方波电压，加到直流电机的电枢上，通过对方波脉冲宽度的控制，改变电枢的平均电压，从而调节电机的转速。

12、P197 图5-19要清楚
13、幅值控制（P197）
幅值控制就是保持电压和励磁电压之间的相位角β为90º，仅仅改变控制电压的一种调速方法。

14、相位控制（P197）
相位控制则是保持电压的幅值不变，仅仅改变控制电压与励磁电压之间的相位差角β
15、P198 图5-20要清楚
16、脉冲调相器（P198）
又称数字相位转换器，作用是将脉冲信号转换为相位变化信号，该相位变化信号可用正弦波或方波表示。

若没有脉冲信号输入，脉冲调相器的输出与基准信号发生器输出的基准信号同相位，即两者没有相位差；若有脉冲到来，则每输入一个正向或反向脉冲，脉冲调相器的输出将超前或滞后基准信号一个相应的相位角。

17、P200 图5-21 要清楚
18、P200 图5-22 要清楚
19、P203 图5-25要清楚
20、数模转换（P203）
在鉴幅式伺服系统中，数模转换电路的作用是将比较器输出的数字量转化为直流电压信号，该信号经驱动线路进行电压和功率放大，驱动执行元件带动工作台移动。

测量元件及信号处理线路是将工作台的机械位移检测出来并转换为数字脉冲量。

21、系统静不灵敏区φmin（P213）
22、稳态误差ε（P213）
23、调节时间T P（P213）
调节时间是指系统承受扰动后被调节参数θ从过渡状态恢复到允许的稳态所需的最短时间。

调节时间的长短影响机床动作灵敏度的高低与动态误差的大小，调节时间T P越小越好。

24、跟随误差（P216）
跟随误差为指令信号要求工作台移动的位置和工作台实际移动位置之差，即跟随误差=指令位置值—实际位置值
第六章
1、早期故障期（P228）图6-1要清楚
2、偶发故障期（P229）
3、耗损故障期（P229）
4、故障诊断的步骤（P229）
1）、详细了解故障情况。

2）、根据故障情况进行分析，缩小范围，确定故障源查找的方向和手段。

3）、由表及里进行故障源查找。

（结合课本进行说明）
5、报警号（P230）
包括下列几个方面的故障或错误信息。

（7条）
6、根据PC状态或梯形图进行故障诊断。

（P231）
7、根据机床参数进行故障诊断。

（P231）
8、机床参数（P231）
机床参数也称为机床常数，是通用的数控系统与具体的机床相匹配时所确定的一组数据，实质上是NC程序中未定的数据或可选择的方式。

9、诊断程序（P232）
诊断程序就是对数控机床各部分包括数控系统本身进行状态或故障检测的软件，当数控机床发生故障时，可利用该程序诊断出故障源所在范围。

10、启动诊断（P233）
11、在线诊断（P233）
12、离线诊断（P234）
13、专家系统（P235）
专家系统是一个或一组能在某些特定领域内，应用大量的专家知识和推理方法来求解复杂问题的一种人工智能计算机程序。

14、故障分析（P236）
又叫故障分离或状态分析。

根据检测到的信息或其他补充测试的辅助信息寻找出故障源。

对于不同的要求，故障源可以是零件、部件，甚至是子系统。

然后根据这些信息就故障对系统性能指标的影响程度作出估计，综合给出故障等级。

15、决策处理（P236）
一方面当系统出现与故障有关的征兆时，通过综合分析，对设备状态的发展趋势作出预测；另一方面当系统出现故障时，根据故障等级的评价，对系统作出修改操作和控制或者停机维修的决定。

16、知识库（P236）
便于使用和管理的形式组织起来的用于问题求解的知识的集合。

（两方面的内容）
17、推理机制（P237）
在数据库和知识库的基础上，综合运用各种规则，进行一系列推理来尽快寻找故障源。

18、解释系统（P237）
可以解释各种诊断结果的推理实现过程，并能解释索取各种信息的必要性等。

第七章
1、柔性制造系统中加工系统（P241）
2、柔性制造系统中物料运储系统（P241）
3、柔性制造系统中控制系统（P241）
4、物质流（P242）
像数控机床群，工具夹具站，无人输送台以及存储毛坯、半成品或成品的自动化仓库等这些传递物质的设备，叫物质流
5、信息流（P242）
由工厂计算机和中央管理计算机、物流控制计算机及其之间的信息传输网络所组成。

（图7-1要清楚）
6、工业机器人（P244）
工业机器人是指具有类似人体的上肢（臂、手）或下肢动作功能的，可进行多种动作并具有不同程度智能水平的机电一体化设备。

7、工业机器人的分类（P244）
按记忆能力和输入信息可以将工业机器人分为机械手、记忆再生机器人、数字控制机器人和智能机器人。

8、工业机器人的基本结构（P245）
工业机器人由机械主体、控制系统、肘节和手4个基本部分组成。

9、加工单元的基本结构（P246）
基本单位就是由数控机床、工业机器人和工件台架等组成的“加工单元”
加工单元的结构
1）、数控机床；2）、工件台架；3）、工业机器人或可换工作台；4）、监控装置；5）、检验装置；6）、单元控制器
10、FMS中物料运储系统组成部分（P248）
1）、自动化仓库
2）、无人输送系统
3）、仓库输送管理系统（能结合书本展开说明）
11、AGV(P248)
12、用于柔性制造系统的无人输送台车分为他动式和自动式两种（P251）。