数控机床及加工中心的位移检测系统
电大数控编程考试必备
一、填空题1、为了准确地判断数控机床的运动方向，特规定永远假设刀具相对于____静止的工件________坐标而运动。
2、目前，数控编程所采用的格式为______可变_______程序段格式。
3、用于编写程序段号码的字为________N_____。
4、尺寸字U、V、W表示_____增量________坐标，A、B、C表示___主轴旋转__________坐标。
5、数控系统通常分为车削和铣削两种，用于车削的数控系统在系列号后加字母T__。
用于铣削的数控系统在系列号后加字母__M_。
1、安排孔系加工刀具路径的方法有____孔系加工顺序的选择方法、不同深度孔的加工方法_________两种。
2、数控加工工艺文件包括___数控编程任务书、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等3、对工件进行车削时，若工件的直径为D（mm），则主轴转速n （r/min）与切削速度v（m/min）的关系表达式是____ v = _πnD / 1000__________。
4、切削用量中，对刀具耐用度影响最大的因素是___切削速度________。
1、各几何要素之间的连接点称为_____基点________。
2、用若干直线段或圆弧来逼近给定的非圆曲线，逼近线段的交点称为________节点_____。
3、在_____列表_________中给出的点坐标称为型值点。
1、用于控制开关量的功能指令是_______M_______。
2、T0400的含义是____取消4号刀补_________。
3、采用恒线速度控制车削带锥度的外圆时，若线速度为200米/分钟，最高转速限定在1300转/分钟，正确的编程格式为_____G96S1300____________。
4、直线进给率的单位为______mm/min___________；旋转进给率的单位为__________ mm /_ r ______。
5、只有当机床操作面板上的“选择停止键”被按下，才能生效的暂停指令是__M01_______。
习题册数控机床系统结构答案
第一章第一节数控机床的产生和发展第二节数控机床的特点和应用范围一、填空题1、第一代数控机床产生于1952年美国国麻省理工学院研究出一套试验性的数字数控系统，并把它安装在立式铣床上。
2、我国是1958年开始研究数控技术的。
3、机械加工的目标是高速、高效。
高精度。
4、在数控机床上加工工件，工件的加工精度主要取决于机床精度、插补精度、编程伺服精度。
5、最早的数控机床伺服系统执行机构采用液压转矩放大器。
二、选择题1、第一代数控机床产生于（B ）年。
A、1951B、1952C、19542、第三代数控机床产生于（ C ）年，研制出了小规模集成电路。
A、1951B、1952C、19603、经济型数控机床一般都采用（A）数控系统。
A、开环B、闭环C、半闭环4、（C）数控机床产生于1960年，研制出了小规模集成电路。
A、第一代B、第二代C、第三代D、第四代三、判断题1、第三代数控机床产生于1960年，研制出了小规模集成电路。
（1 ）2、点位控制系统控制刀具或机床工作台，从一点准确地移动到另一点，也控制点与点之间运动的轨迹。
（2）3、第四代数控机床的标志是小型计算机。
（1）四、简答题1、简述数控机床发展的六个时代及标志。
1952电子管时代；1956晶体管时代；1960小规模集成电路；1970由计算机作控制单元的数控系统；1974以微处理器为核心的数控系统；1990柔性制造单元2、数控机床的特点是什么？适应性强；能实现复杂的运动；加工精度高；生产效率高；能减轻劳动强度，改善劳动环境，有利于科学的生产管理3、简述数控机床的应用范围。
1）多品种小批量生产的零件。
2）形状结构比较复杂的零件。
3）需要频繁改型的零件。
4）价格昂贵，不允许报废的关键零件。
5）需要最短周期制作的急需零件。
6）批量较大精度要求很高的零件。
第二节数控机床的分类一、填空题1、按控制方式划分，数控机床可分为开环、半闭环和闭环三类。
其中开环中没有检测反馈装置，控制精度较低。
数控机床控制系统中的传感器介绍
数控机床控制系统中的传感器介绍摘要：由于高精度、高速度、高效率及安全可靠的特点，数控系统在装备制造业中的应用越来越广泛，数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，能够根据已编好的程序，使机床动作并加工零件。
它综合了机械、自动化、计算机、测量等最新技术，使用了多种传感器，本文从位移、位置、速度、压力、温度以及刀具磨损监控等方面论述了在数控机床控制系统中用到的传感器。
1、数控系统简介数控系统也称为计算机数控系统（CNC），是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。
数控系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（CNC装置）、可编程逻辑控制器、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。
由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接及进行远程通信的功能。
该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。
它综合了机械、自动化、计算机、测量、等新技术，使用了多种传感器，本文介绍的是数控系统中各个部分所用到的传感器。
2、传感器简介传感器是一种能承受规定的被测量，能够把被测量（如物理量、化学量、生物量等）变换为另一种与之有确定对应关系并且容易测量的量（通常为电学量）的装置。
它是一种获得信息的重要手段，它所获得信息的正确与否，关系到整个检测系统的精度，因而在非电量检测系统中占有重要地位。
传感器的原理各种各样，其种类十分繁多，分类标准不一样，叫法也不一样。
常见的有电阻传感器、电感式传感器、电容式传感器、温度传感器等。
作为应用在数控系统中的传感器应满足以下一些要求：（1）传感器应该具有比较高的可靠性和较强的抗干扰性。
（2）传感器应该满足数控机床在加工上的精度和速度的要求。
（3）传感器在使用时应该具有维护方便、适合机床运行环境的特点。
光栅尺工作原理及维修实例
光栅尺工作原理及维修实例张金权【摘要】现代数控机床的加工精度越来越高,作为数控机床的重要组成部分检测元件和检测系统的精度就尤为重要,检测元件中以光栅尺和编码器比较普遍.位置检测装置其作用就是检测位移量,并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号相比较,若有偏差,经放大后控制执行部件使其向着消除偏差的方向运动,直至偏差等于零为止.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】2页(P9-10)【关键词】光栅尺;测量;闭环控制【作者】张金权【作者单位】陕西汉德车桥有限公司【正文语种】中文海德汉光栅尺在机加工设备中应用最为广泛很具有代表性，下面就以海德汉LS系列产品光栅尺进行说明。
1.光栅尺原理及影响测量的因素光栅传感器由光源、光栅（动尺和定尺）、光电检测器件等构成。
光栅尺输出的是电信号，动尺移动一个栅距，输出电信号便变化一个周期，它是通过对信号变化周期的测量来测出动尺与定尺的相对位移。
计量光栅技术的基础是莫尔条纹（Moirefringes），光栅根据光路的不同分为透射光栅和反射光栅。
海德汉的LS系列产品属于透射光栅，其栅距为20μm，测量步距为0.5μm，准确度为±10、±5、±3μm三种，最大测量长度3m，载体为玻璃。
1.1 测量准确度（精度）光栅尺位移传感器的测量准确度，首先取决于标尺光栅刻线划分度的质量和指示光栅扫描的质量（栅线边沿清晰至关重要），其次才是信号处理电路的质量和指示光栅沿标尺光栅导向的误差。
影响光栅尺测量准确度的是在光栅整个测量长度上的位置偏差和光栅一个信号周期内的位置偏差。
1.2 信号的处理及栅距的细分光栅的测量对光栅的莫尔条纹信号的质量有很高的要求，因为它影响光栅测量信号的细分数（倍频数）和测量分辨力（测量步距）。
栅距的细分数和准确性也影响光栅测量系统的准确度和测量步距。
对莫尔条纹信号质量的要求主要是信号的正弦性和正交性要好；信号直流电平漂移要小。
GSK980TDc数控车床的运行分析
自动化制造系统大作业GSK980TDc数控机床的工作运行分析姓名：学号：班级：GSK980TDc数控机床的工作运行分析一、GSK980TDc产品简介广州数控设备有限公司新开发制造的GSK980TDc车床CNC数控装置，是基于GSK980TDb升级软硬件推出的新产品，具有横式和竖式两种结构。
采用8.4英寸彩色LCD，可控制5个进给轴（含C轴）、2个模拟主轴，小指令单位0.1μm。
该产品采用图形化界面设计，对话框式操作，人机界面更为友好。
PLC梯形图在线显示、实时监控，具有手脉试切功能。
作为GSK980TDb的升级产品，GSK980TDc是数控车床技术升级的更好选择二、GSK980TDc主要功能➢X、Z、Y、4th、5th五轴控制，Y、4th、5th轴的轴名、轴型可定义…➢2ms插补周期，控制精度1μm、0.1μm可选…➢高速度60m/min（0.1μm时高速度24m/min）…➢适配伺服主轴可实现主轴连续定位、刚性攻丝、刚性螺纹加工… ➢内置多PLC程序，当前运行的PLC程序可选择…➢G71代码支持凹槽外形轮廓的循环切削…➢支持语句式宏代码编程，支持带参数的宏程序调用…➢支持公制/英制编程，具有自动对刀、自动倒角、刀具寿命管理功能➢支持中文、英文、西班牙文、俄文显示，由参数选择…➢具备USB接口，支持U盘文件操作、系统配置和软件升级➢2路0V～10V模拟电压输出，支持双主轴控制➢1路手脉输入，支持手持单元…➢41点通用输入/36点通用输出…➢外形安装尺寸、指令系统与GSK980TDb、GSK980TDa完全兼容三、数控机床的组成数控机床由程序编制及程序载体、输入装置、输出装置、数控装置（CNC）、可编程逻辑控制器(PLC)、伺服单元、驱动装置及位置检测、辅助控制装置、机床本体等几部分组成。
(一)程序编制及程序载体数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。
在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。
数控机床对伺服系统的要求
数控机床对伺服系统的要求(1) 精度高伺服系统的精度：输出量能复现输入量的精确程度。
伺服系统的位移精度:指令脉冲要求机床工作台进给的位移量和该指令脉冲经伺服系统转化为工作台实际位移量之间的符合程度。
两者误差愈小，位移精度愈高。
(2) 快速响应特性好快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统跟踪精度。
机床进给伺服系统实际上就是一种高精度的位置随动系统，加工时为保证所要求的轮廓外形精度和的表面粗糙度，要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快，跟随误差小。
(3) 调速范围要大调速范围：生产机械要求电机能供应的最高转速和最低转速之比。
在数控机床中，由于所用刀具、加工材料及零件加工要求的不同，为保证在各种状况下都能得到最佳切削条件，就要求伺服系统具有足够宽的调速范围。
既能满意高速加工要求，又能满意低速进给要求。
在低速切削时，还要求伺服系统能输出较大的转矩。
(4) 系统牢靠性要好系统的牢靠性常用发生故障时间间隔的长短的平均值作为依据，即平均无故障时间，这个时间越长牢靠性越好。
对主轴伺服系统，除上述要求外，还应满意如下要求：（1）主轴与进给驱动的同步掌握为使数控机床具有螺纹和螺旋槽加工的力量，要求主轴驱动与进给驱动实现同步掌握。
（2）准停掌握在加工中心上，为了实现自动换刀，要求主轴能进行高精确位置的停止。
（3）角度分度掌握角度分度掌握有两种类型：一是固定的等分角度掌握；二是连续的任意角度掌握。
任意角度掌握是带有角位移反馈的位置伺服系统，这种主轴坐标具有进给坐标的功能，称为“C”轴掌握。
“C”轴掌握可以用一般主轴掌握与“C”掌握切换的方法实现，也可以用大功率的进给伺服系统代替主轴系统。
关于加工中心主要加工对象
关于加⼯中⼼主要加⼯对象关于加⼯中⼼主要加⼯对象同类型的加⼯中⼼与数控铣床的结构布局相似，主要在⼑库的结构和位置上有区别，⼀般由床⾝、主轴箱、⼯作台、底座、⽴柱、横梁、进给机构、⾃动换⼑装置、辅助系统（⽓液、润滑、冷却）、控制系统等组成；加⼯中⼼适⽤于复杂、⼯序多、精度要求⾼、需⽤多种类型普通机床和繁多⼑具、⼯装，经过多次装夹和调整才能完成加⼯的具有适当批量的零件。
其主要加⼯对象有以下四类：⼀、箱体类零件箱体类零件是指具有⼀个以上的孔系，并有较多型腔的零件，这类零件在机械、汽车、飞机等⾏业较多，如汽车的发动机缸体、变速箱体，机床的床头箱、主轴箱，柴油机缸体，齿轮泵壳体等。
箱体类零件在加⼯中⼼上加⼯，⼀次装夹可以完成普通机床60 ％～95 ％的⼯序内容，零件各项精度⼀致性好，质量稳定，同时可缩短⽣产周期，降低成本。
对于加⼯⼯位较多，⼯作台需多次旋转⾓度才能完成的零件，⼀般选⽤卧式加⼯中⼼；当加⼯的⼯位较少，且跨距不⼤时，可选⽴式加⼯中⼼，从⼀端进⾏加⼯。
⼆、复杂曲⾯在航空航天、汽车、船舶、国防等领域的产品中，复杂曲⾯类占有较⼤的⽐重，如叶轮、螺旋桨、各种曲⾯成型模具等。
就加⼯的可能性⽽⾔，在不出现加⼯⼲涉区或加⼯盲区时，复杂曲⾯⼀般可以采⽤球头铣⼑进⾏三坐标联动加⼯，加⼯精度较⾼，但效率较低。
如果⼯件存在加⼯⼲涉区或加⼯盲区，就必须考虑采⽤四坐标或五坐标联动的机床。
三、异形件异形件是外形不规则的零件，⼤多需要点、线、⾯多⼯位混合加⼯，如⽀架、基座、样板、靠模等。
异形件的刚性⼀般较差，夹压及切削变形难以控制，加⼯精度也难以保证，这时可充分发挥加⼯中⼼⼯序集中的特点，采⽤合理的⼯艺措施，⼀次或两次装夹，完成多道⼯序或全部的加⼯内容。
四、盘、套、板类零件带有键槽、径向孔或端⾯有分布孔系以及有曲⾯的盘套或轴类零件，还有具有较多孔加⼯的板类零件，适宜采⽤加⼯中⼼加⼯。
端⾯有分布孔系、曲⾯的零件宜选⽤⽴式加⼯中⼼，有径向孔的可选卧式加⼯中⼼。
电大：数控机床题及答案
电大：数控机床题及答案1-4(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--数控机床》作业（一）附答案第一章数控机床简介一、填空题 1、数控机床由_________、________、_________、_________和_________组成。
2、数控机床采用_________技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
3、突破传统机床结构的最新一代的数控机床是_______机床。
4、世界上第一台数控机床是由____国制造的。
二、选择题 1、闭环控制系统的位置检测装置装在（）（A）传动丝杠上（B）伺服电动机轴上（C）数控装置上（D）机床移动部件上 2、数控钻、镗床一般常采用（）（A）直线控制系统（B）轮廓控制系统（C）点位控制系统（D）曲面控制系统 3、数控机床中把零件加工程序转换成脉冲信号的组成部份是（）（A）控制介质（B）数控系统（C）机床本体（D）伺服电机 4、适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（）（A）加工中心（B）数控铣床（C）数控车床（D）数控线切割机床三、问答题简述数控机床的发展趋势。
简述数控机床各组成部分的作用。
四、判断题 1、开环控制系统用于高精密加工中心。
（） 2、数控机床的联动轴数和可控轴数是两个不同的概念，数控机床的联动轴数一般要大于可控轴数。
（） 3、数控机床适合于生产小批量复杂零件。
（）4、按照数控机床的控制轨迹分类，加工中心属于轮廓控制。
（）《数控机床》作业答案（一）第一章数控机床简介一、填空题 1、控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置 2、数字控制 3、并联4、美国二、单选题 1、D2、C 3、B4、A 三、简答题 1、数控机床的发展趋势：（1）高速度与高精度化（2）多功能化（3）智能化（4）高的可靠性 2、数控机床各组成部分的作用：（1）控制介质：是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。
数控机床的组成与基本工作原理
1．2 数控机床的组成及基本工作原理一、数控机床组成数控机床由：程序、输人/输出装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统、机床本体组成。
1、程序的存储介质，又称程序载体1)穿孔纸带（过时、淘汰）；2)盒式磁带（过时、淘汰）；3)软盘、磁盘、U盘；4)通信。
2、输人/输出装置1)对于穿孔纸带，配用光电阅读机；（过时、淘汰）；2)对于盒式磁带，配用录放机；（过时、淘汰）；3)对于软磁盘，配用软盘驱动器和驱动卡；4)现代数控机床，还可以通过手动方式(MDI方式)；5)DNC网络通讯、RS232串口通讯。
3、CNC单元CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。
CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。
其它的还有主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号，冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。
准备功能：G00,G01,G02,G03,辅助功能：M03，M04刀具、进给速度、主轴：T，F，S4、伺服系统由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。
它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。
对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。
每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。
如三轴联动的机床就有三套驱动系统。
脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。
常用的脉冲当量为0.001mm/脉冲。
5、位置反馈系统（检测反馈系统）伺服电动机的转角位移的反馈、数控机床执行机构(工作台)的位移反馈。
包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。
（作业：让同学们网上查找反馈元件，下节课用5分钟自述所查容）反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。
数控机床与编程_习题集(含答案)
10.数控机床的控制装置包括：（）
A.伺服电机和驱动系统B.程序载体和光电阅读机
C.信息处理、输入输出装置D.位移、速度检测装置和反馈系统
11.第一台三坐标数控铣床，加工的零件涉及到（）
A.坦克B.飞机C.汽车D.火车
12.数控系统的补偿功能主要用来补偿机械系统带来的（）
A．脉冲数目B.脉冲频率C.脉冲当量D.以上都是
28.交流伺服电动机轴上装有脉冲发生器，用来测量电动机的（）
A.线位移B.角位移C.线速度D.角速度
29.步进电机的转速与什么成正比？（）
A．脉冲数目B.脉冲频率C.脉冲当量D.和以上都无关
30.步进电机的按照U-UV-V-VW-W-WU顺序通电的工作方式是：（）
A.步距角B.调整角C.相位角D.失调角
34.步进电动机在空载情况下，不失步启动所能允许的最高频率称为（）
A.满载起动频率B.平均起动频率
C.空载起动频率D.额定起动频率
35.直流调速电动机，在恒功率范围的调速方法用（）
A.调电阻B.调电压C.调磁场D.调水压
36.当步进电动机不改变通电状态，在轴上加一负载转矩，使转子刚刚离开平衡位置的极限转矩值称为（）
A.极小静转矩B.平均静转矩C.极大静转矩D.额定静转矩
37.光栅测量装置的结构组成包括标尺光栅和（）
A.磁性光栅B.感应光栅C.指示光栅D.同步光栅
38.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
39.数控机床中常用的测量角度的测量元件是（）
A．磁栅B.感应同步器C.光栅D.旋转变压器
A. 2 B.4C.6 D.8
数控机床与机械结构基础知识考试题
数控机床与机械结构基础知识考试题《数控机床与机械结构》复习题一、填空题（）1、滚珠丝杠螺母机构双螺母丝杠间隙调整方法有调整间隙法、调整间隙法与调整间隙法三种。
2、直齿圆柱齿轮传动间隙的消除方法，能够分为调整法、调整法与调整法三种。
3、主轴准停可分为准停操纵与准停操纵。
4、数控机床常用的工作台有工作台与工作台。
5、刀库的类型有式刀库与式刀库与式刀库。
6、数控系统目前应用比较多的有、、与广州数控系统7、滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式有与方式8、现代数控机床最常用的滚动导轨有两种：与9、数控机床中常见的排屑装置有三种、、。
二、推断题（）（）1、数控机床的加工精度比普通机床要低。
（）4、我国是从1958年开始研制数控机床的。
（）5、普通车床能够车出形状复杂的回转体。
（）6、数控机床的刚度与抗震性都比较差。
（）7、滚珠丝杠螺母机构能够实现自锁。
（）9、数控机床中齿轮传动不需要消除间隙。
（）10、数控机床导轨的导向精度要高。
（）11、数控机床导轨的耐磨性比较差。
（）15、滚动导轨的导轨面之间的摩擦是滑动摩擦（）16、排刀式刀架用于大规格数控车床上。
（19、刮板式排屑装置负载比较小。
（）21、机械准停装置是在高速状态下准停的。
（）22、数控加工中心有刀库与自动换刀装置。
（）24、加工中心主轴的热稳固性要好。
（）25、主轴电机调速范围要宽。
（）26、刀具顺序选择是按加工工序来选刀。
（）27、数控加工过程中，铁屑对加工没影响，因此不用及时排出。
（）28、主轴准停的定位要准确。
（）30、使用了自动换刀系统以后加工效率能够明显提高（）CIMS是指计算机集成制造系统，FMS是指柔性制造系统。
（）1．半闭环、闭环数控机床带有检测反馈装置。
（）2．数控机床的反向间隙可用补偿来消除，因此对加工无明显影响。
（）3．直线型检测元件有感应同步器、光栅、磁栅、激光干涉仪。
（）4．数控机床工作时，数控装置发出的操纵信号可直接驱动各轴的伺服电机。
数控机床及加工中心的精度评定
9. 2 数控机床及加工中心精度的主要 检测项目
• 它是机床几何精度、定位精度以及机床其他性能(如刚度、运动均匀 性等) 的综合反映。
• 对于数控机床及加工中心, 工作精度性能试验尤为必要。通过试验可 以综合评价数控机床及加工中心各坐标轴的伺服跟随特性和数控系统 插补功能等, 以综合地判断数控机床及加工中心所能达到的精度水平 。
• 较高精度的数控机床及加工中心常用双频激光干涉仪测量定位精度, 其测量原理如图9-3 (b) 所示。支架上的激光干涉仪安装在机床的静 止部位, 其光线平行于被检测的工作台的位移方向。在工作台上固定 着反射镜。被检测的工作台移动一个规定的距离, 由激光干涉仪的指 示仪表示出工作台移动的实际距离。
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9. 3 数控机床及加工中心的定位精度
• 生产实践表明, 定位误差的分布符合正态分布的统计规律, 其分布曲线 近似于一条正态分布曲线, 如图9-1所示。
• 正态分布曲线具有下列特点: • ①曲线呈钟形, 且呈对称性。 • ②误差的平均值(即平均位置偏差) 是曲线的一项主要参数, 它决定
9. 3 数控机床及加工中心的定位精度
• 在进行统计检验时, 为了得到某一点的定位精度, 需要对该点重复定位 若干次进行测量。为了得到一个坐标轴的定位精度, 必须随机测量坐 标轴上的若干点, 各坐标轴还要从正、反两个方向移动来测量和判断 其定位精度。
• 为了提高测量效率, 保证测量精度, 近年来采用了激光干涉仪测量与显 示系统, 能够自动地显示、处理数据和自动进行记录。图9-4 所示为 激光干涉仪测量系统的原理图。该系统可以连续对一个坐标轴进行自 动测量, 并可自动补偿环境温度、气压变化等的影响, 最后由计算机将 所有测量数据进行统计处理, 绘出误差曲线。
数控车床技能培训理论考试试题
数控车床技能培训理论考试试题1. 1．世界上第一台数控机床是( )年研制出来的。
[单选题]A、 1930B、 1947C、 1952(正确答案)D、 19582. 2．选择切槽刀刃口宽度，是依被车削工件的（）而定。
[单选题]A、外径B、切断深度(正确答案)C、材质D、进给量3. 3．“YG”类碳化物硬质合金刀具主要用于车削（）。
[单选题]A、软钢B、合金钢C、碳钢D、铸铁(正确答案)4. 4．在磨一个轴套时，先以内孔为基准磨外圆，再以外圆为基准磨内孔，这是遵循（）的原则。
[单选题]A、基准重合B、基准统一C、自为基准D、互为基准(正确答案)5. 5．在200mm的工件车削沟槽，若切削速度设定为100m/min，则主轴转数宜选（）r/min。
[单选题]A、168B、158(正确答案)C、100D、2006. 6．过定位是指定位时工件的同一（）被两个定位元件重复限制的定位状态。
[单选题]A、平面B、自由度(正确答案)C、圆柱面D、方向7. 7．鉴向倍频电路不具有（）。
[单选题]A、波形转换B、细分(正确答案)C、辨向D、整形8. 8．机械效率永远是（）。
[单选题]A、>1B、<1(正确答案)C、=1D、负数9. 9．用圆弧段逼近非圆曲线时，（）是常用的节点计算方法。
[单选题]A、等间距法B、等程序段法C、等误差法D、曲率圆法(正确答案)10. 10．热处理中的调质是指（）。
[单选题]A、淬火+高温回火(正确答案)B、淬火+中温回火C、淬火+低温回火D、时效处理11. 11．夹具的制造误差通常是工件在该工序中允许误差（）。
[单选题]A、1-3倍B、1/3——1/5(正确答案)C、1/10——1/100D、相等12. 12．位置检测元件中，（）是一种常用的角位移传感器。
[单选题]A、光电编码器(正确答案)B、光栅尺C、旋转变压器D、直线感应同步器13. 13．闭环控制系统的位置检测装置装在（）。
数控机床位置传感器
2020/6/22
1. 增量式光电脉冲编码器亦称光电码盘、光电脉冲发生
器等。轴的每圈转动，增量式编码器提供一定数量的脉 冲。 周期性测量或者单位时间内的脉冲计数可以用来移 动的速度。 如果在一个参考点后面脉冲数被累加，计算 值就代表了转动角度或行程的参数。双通道编码器输出 脉冲之间相差为90°。 能使接收脉冲的电子设备接收轴 的旋转感应信号，因此双通道编码器可用来实现双向的 定位控制。另外，三通道增量式旋转编码器每一圈产生 一个称之为零位信号的脉冲。
第五章 数控机床位置传感器
2020/6/22
4．3位置检测装置 4.3.1 位置检测元件的分类及要求 1．位置检测元件的分类
位置检测元件是数控机床闭环伺服系统的重要组成部分。 它的作用是检测工作台的位置和速度的实际值，并向数控装 置或伺服装置发送反馈信号，从而构成闭环控制。检测元件 通常利用光或磁的原理完成对位置或速度的检测。位置检测 系统所能测量的最小位移量称为分辨率。
条纹间距B。若光栅尺的栅距为W，光栅尺相对位移两条 明带或两条暗带之间的距离称为莫尔条纹间距B。若光栅 尺的栅距为W，光栅尺相对位移一个栅距W，莫尔条纹也 上下移动一个条纹间距B，则光电元件输出信号也就变化
2020/6/22
脉冲编码器检测方式的特点如下 （1） 检测方式是非接触式的， 无摩擦和磨损， 驱动力矩小。
（3） 由于照相腐蚀技术的提高，可以制造高分辨率、 高精 度的光电盘。母盘制作后，复制很方便，且成本低。
（2） 由于光电变换器性能的提高， 可得到较快的响应速度。 （4） 抗污染能力差， 容易损坏。
7
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当标尺光栅和指示光栅的线纹方向不平行，相互倾斜一
个很小交角θ时，中间保持0.01～0.1 mm的间隙，在平
数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统 - 数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统
丝杠螺母间隙调整
丝杠与螺母之间有间隙会导致什么问题？
机床定位误差 机床工作台反向移动滞后
所以需要调整丝杠螺母间隙，需要进行预紧。
垫片调整法 ：调 整垫片厚度使左 右两螺母产生轴 向位移，即可消 除间隙产生预紧 力。
铣刀刀柄组装
铣床主轴-装刀前
铣床主轴-装刀后
数控机床主轴准停控制装置
电动机内装编码器 （带一转信号）
主轴独立编码器
外接一转检测信号（接近开关）
3．进给运动系统
机械传动机构简单，为了提高进给系统的 灵敏度、定位精度和低速运动稳定性，在数控 机床的进给系统中普遍采用滚珠丝杠副 。
进给运动系统示意图
二、数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统
1．主运动系统（主轴无级调速）
主运动系统的 调速范围比普通铣 床宽，通常都是无 级可调的 。
图3-62 数控机床主传动系统的三种形式
1.电动机直接带动主轴旋转
（ 电主轴，主轴变形，温度控制）
2.电动机通过V带或同步齿形带与主轴连接
3.电动机通过齿轮变速箱与主轴连接
进给运动系统模型
机床进给运动系统模型
滚珠丝杠的支承方式
一端固定（推力或角接触 轴承），一端自由，用于 短丝杠和竖直安装丝杠。
一端固定（推力或角接触轴 承），一端游动（向心轴承 ），较长的卧式丝杠安装。
两端固定（推力或角接触 轴承），此种方式对丝杠 的热变形较敏感，提高预 紧力可提高丝杠的轴向刚 度。
1、三位液压拨叉作用原理图
2、刀具自动夹紧装置和主轴定向装置
加工中心为了实现刀具在主轴上的自动装卸， 配置刀具自动夹紧装置，其作用是自动将刀具 夹紧和松开，以便机械手能在主轴上安装和取 走刀具。为了传递扭矩，主轴前端设置两个端 面键，与刀柄上的键槽配合。
数控机床名词解释
1-1．名词解释：数字控制NC:利用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制，如铣床车床加工中心线切割机以及气割机等自动控制系统中。
计算机数字控制CNC:在制造数控系统时通过程序代码形式存入计算机，在cnc机床关机时存在只读存储器里数控机床：采用数字程序控制系统的机床点位控制系统：是指数控系统只控制刀具或机床工作台，从一点准确地移动到另一点，而点与点之间运动的轨迹不需要严格控制的系统直线控制系统：直线控制数控机床的特点是不仅要求具有准确的定位功能，还要求从一点到另一点按直线运动进行切削加工，刀具相对于工件移动的轨迹是平行机床各坐标轴的直线或两轴同时移动构成45°的斜线。
轮廓控制系统：轮廓控制数控机床的特点是能够对两个或两个以上的坐标轴进行连续的切削加工控制，它不仅能控制机床移动部件的起点和终点坐标，而且能按需要严格控制刀具移动的轨迹，以加工出任意斜线、圆弧、抛物线以及其他函数关系的曲线或曲面。
开环伺服系统：开环控制数控机床不带位置检测反馈装置，通常使用功率步进电动机或电液马达作为执行机构，数控装置输出的脉冲通过环形分配器和驱动电路，使步进电动机转过相应的步距角，再经过减速齿轮带动丝杠旋转，最后转换为移动部件的直线位移。
其反应快，调试方便，比较稳定，维修简单。
但系统对移动部件的误差没有补偿和矫正，步进电动机的步距误差，齿轮与丝杠等的传动链误差都将反应到被加工零件的精度中去，所以精度比较低。
此类数控机床多为经济类机床.闭环伺服系统：闭环控制数控机床带有检测反馈装置，位置检测器安装在机床运动部件上，加工中将检测到的实际运行位置值反馈到数控装置中，与输入的指令位置相比较，用差值对移动部件进行控制，其精度高。
从理论上说，闭环系统的控制精度主要取决于检测装置的精度，但这不意味着可以降低机床的结构与传动链的要求，传动系统的刚性不足及间隙，导轨的爬行等各种因素将增加调试的困难，严重时会使闭环控制系统的品质下降甚至引起震荡。
数控机床知识点
第一章数字控制(numerical control, NC)：是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。
计算机数字控制(computerized numerical control, CNC)：是用计算机实现数控所需的所有运算、控制功能和其它辅助功能的方法数字控制系统特点：可用不同字长表示不同的精度信息，表达信息准确；可进行逻辑运算、数字运算，也可进行复杂的信息处理；具有逻辑处理功能，可根据不同的指令进行不同方式的信息处理，从而可用软件来改变信息处理的方式或过程，而不用改动电路或机械机构，因而具有柔性化。
机床组成：1.程序载体2.数控装置3.伺服驱动系统4.机床本体5.数控机床的辅助装置数控机床分类:1. 按运动轨迹分类，点位控制系统；直线控制系统；轮廓控制系统2. 按工艺用途分类，一般数控机床，数控加工中心，多坐标数控机床。
3.按伺服系统控制方式分类，开环；闭环；半闭环伺服驱动系统。
4.按功能水平分类，高，中；低三挡。
数控机床特点：1.加工复杂零件2.更高的生产效率3.更高的加工精度和质量4.具有广泛的适用性和灵活性5.监控功能强，具有故障诊断能力6.可实现精确成本核算和进度安排开环、闭环和半闭环的优缺点：开环优点是结构简单，调试维修方便，成本较低，缺点是控制精度较低；闭环优点是可获得很高的加工精度，缺点是闭环系统的设计和调整存在较大困难，处理不当会导致系统不稳定；半闭环包括少量机械传动环节，系统稳定性中，结构简单，调试方便，精度较高。
柔性制造技术按规模大小可分为：柔性制造系统，柔性制造单元，柔性制造线，柔性制造工数控加工基本工作原理是将加工过程所需的各种操作步骤及工件的形状尺寸，用程序——数字化代码来表示，再由计算机数控装置对这些输入的信息进行处理和运算。
第二章笛卡尔坐标系，右手大拇指为X，食指为Y，中指为Z。
Z坐标轴的正方向是增大工件与刀具距离的方向（一律看作是工件相对静止，刀具运动）。
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6. 2 感应同步器
• 脉冲混合器的作用是将来自于CNC 装置的指令脉冲与反馈回来的实 际脉冲值进行比较,得到系统的数字量位置误差, 再经D/ A 转换器将其 转换为模拟电压信号, 控制伺服机构带动工作台移动。
• D/ A 转换器的作用是产生励磁电压。D/ A 转换器由多抽头的计数变 压器、开关线路和变换计数器组成, 计数变压器的抽头必须精确地按 照正弦、余弦函数抽出。
• 目前生产的直线型感应同步器有标准式、窄式、钢带式和三速式等多 种。标准式感应同步器定尺长度为250mm, 但可用接长的方法接到 18m。钢带式感应同步器定尺的单根长度可做到10m, 最长30m。直 线型感应同步器适用于各种重型、大型和中小型机床。
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6. 2 感应同步器
• 6. 2. 2 感应同步器的工作原理
当误差电压很小时, 误差电压的幅值才和Δx 成正比。当E 超过某一预 先设定的门槛电平时, 就产生脉冲信号, 并用此来修正励磁信号Us、 Uc, 使误差信号重新降低到门槛电平以下, 这样就把位移量转化为数 字量, 实现了对位移的测量。
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6. 2 感应同步器
• 图6-4 所示为感应同步器鉴幅测量系统框图。由于感应同步器定尺绕 组输出的误差电压E 比较微弱, 所以要经前置放大器放大到一定幅值 后, 再送到误差变换器。误差变换器经方向判别后, 将表示方向正负的 符号送入脉冲混合器, 并产生实际脉冲值。此环节中包括门槛电路, 一 旦定尺上的感应电压E 超过门槛值, 便产生实际脉冲值。这些脉冲一 方面作为实际位移值送到脉冲混合器; 另一方面送到数字正余弦信号 发生器, 修正励磁电压的幅值, 使其按照正余弦规律变化。
• 感应同步器的抗干扰性强, 对环境要求低, 机械结构简单, 大量程时接 长方便, 加之成本较低, 所以在数控机床检测系统中得到了广泛的应用 。
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6. 2 感应同步器
• 6. 2. 1 直线型感应同步器的结构
• 直线型感应同步器的结构如图6-1 所示, 其定尺和滑尺的基板采用与 机床热膨胀系数相近的钢板制成, 钢板上用绝缘黏结剂贴有铜箔, 并利 用腐蚀的办法做成图6-1 所示的矩形绕组。长尺叫定尺, 短尺叫滑尺, 标准感应同步器定尺长度为250mm, 滑尺长度为100mm, 使用时定尺 安装在固定部件上(如机床床身)、滑尺安装在运动部件上。
位相差π/2的交流励磁电压, 即
• 根据叠加原理, 定尺上的总感应电压为
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6. 2 感应同步器
• 鉴相式检测系统的基本组成如图6-3 所示。CNC 装置发出指令脉冲, 经脉冲相位转换器转换为相对于基准相位θ0 变化的指令相位θ1, 即表 示位移量的指令式是以相位差角度值给定的。
• 从脉冲相位变换器输出的基准脉冲信号经励磁供电线路给感应同步器 滑尺的两励磁绕组供电, 其过程为基准相位θ0 经π/ 2 移相, 变为幅值 相等、频率相同、相位相差π/ 2 的正弦、余弦信号, 给正弦绕组、余 弦绕组励磁。这样, 因为是来源于同一个基准相位θ0, 所以定尺绕组上 所取得的感应电压E 的相位θ2 则反映出两者的相位位置。
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6. 2 感应同步器
• 因此, 将指令相位θ1 和实际相位θ2 在鉴相器中进行比较, 若两者相位 一致, 即θ1 =θ2, 则表示感应同步器的实际位置与给定指令位置相同; 若两者位置不一致, 则利用其产生的相位差作为控制信号, 控制执行机 构带动工作台向减小相位差的方向移动。
• 具体控制过程为: 脉冲—相位转换器每接收一个脉冲便产生一个指令 位移增量, 其大小取决于脉冲—相位转换器的分频系数N, 而分频系数 取决于系统分辨率。如果感应同步器一个节距为2mm, 脉冲当量选定 为0. 005mm, 则一个脉冲对应的相位增量为
直线位移、回转型传感器测量角位移, 则该测量方式为直接测量。典 型的直接测量装置为光栅、感应同步器或磁尺、编码器。其测量精度 主要取决于测量系统本身的精度, 不受机床传动精度的直接影响。但 测量直线位移时, 检测装置要和行程等长, 这对于大型机床而言是不利 的。
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6. 1 概述
• 若回转传感器测量的角位移只是中间值, 由它再推算出与之对应的工 作台直线位移, 那么该测量方式为间接测量。该方法使用方便且无长 度限制, 但其测量精度取决于测量装置和机床传动系统的精度。典型 的间接测量装置为码盘和旋转变压器。
中产生的感应电势应是各感应电势的代数和(E =Es +Ec), 据此就可以 求出滑尺的位移。
• 6. 2. 3 感应同步器பைடு நூலகம்典型应用
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6. 2 感应同步器
• 根据励磁绕组中励磁供电方式的不同, 感应同步器可分为鉴相工作方 式和鉴幅工作方式两种。
• 6. 2. 3. 1 鉴相工作方式 • 给滑尺的正弦绕组和余弦绕组分别施加频率相同、幅值相同但时间相
第6 章 数控机床及加工中心的位移检 测系统
• 6. 1 概述 • 6. 2 感应同步器 • 6. 3 光栅位置检测装置 • 6. 4 光电脉冲编码器 • 6. 5 旋转变压器 • 6. 6 磁尺检测装置
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6. 1 概述
• 6. 1. 1 检测装置的性能指标与要求
• 通常位置检测装置的精度指标主要包括系统精度和系统分辨率。系统 精度是指在某单位长度或角度内的最大累计测量误差, 目前直线位移 的测量精度可达± (0. 001~0. 002) mm/ m,角位移的测量精度可达 ±10″/360°。而系统分辨率是指位置检测装置能够测量的最小位移 量,目前直线位移的分辨率可达0. 001mm, 角位移的分辨率可达2″。 通常检测装置能检测到的数控机床运动部件的运动速度为0~24m/ min。
• 2. 绝对式测量
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6. 1 概述
• 绝对式测量方式对于被测量点的位置都是由一个固定的零点作为基准 的, 每一点都有一个相应的测量值。采用这种方式, 分辨率要求越高, 量程越大, 结构就越复杂。
• 6. 1. 2. 2 直接式与间接式 • 若测量传感器所测量的指标就是所要求的指标, 即直线型传感器测量
• 由图6-1 可以看出, 当滑尺的两个绕组中任意相通有励磁电流时, 由于 电磁感应作用,在定尺绕组中必然产生感应电势。定尺绕组中感应的 总电势是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生的感应电势的向量和。
• 图6-2 所示为滑尺绕组相对定尺绕组移动时定尺绕组感应电势变化的 情况, 若向滑尺上的正弦绕组通以交流励磁电压, 则在绕组中产生励磁 电流, 因而绕组周围产生了旋转磁场, A 点表示滑尺绕组与定尺绕组重 合, 这时定尺绕组中感应电势最大, 当滑尺从A 点向右平移时, 感应电 势相应逐渐减小, 到两绕组刚好错开1/ 4 节距位置即图中B 点时, 感应 电势为零。
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6. 2 感应同步器
• 感应同步器是利用两个平面印刷电路绕组的电磁耦合原理, 检测运动 件的直线位移或角位移的传感器。它属于模拟式测量, 其输出电压随 被测直线位移或角位移而改变。
• 感应同步器按其结构可分为直线型和旋转型两类。直线型感应同步器 用于直线位移测量, 旋转型感应同步器用于角位移测量。两者结构略 有不同, 但其工作原理相同。
• 设定尺绕组节距为2τ, 它对应的感应电压以余弦函数变化了2π, 当滑 尺移动距离为χ时, 对应的感应电压以余弦函数变化相位角θ。由比例 关系
• 可得
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6. 2 感应同步器
• 则定尺绕组上的感应电势为 • 同理, 当只对余弦绕组励磁时, 定尺绕组中感应电势Ec 按下述公式变
化: • 当同时给滑尺上两绕组励磁(Us、Uc ) 时, 则更具叠加原理, 定尺绕组
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6. 2 感应同步器
• 再继续移动到1/ 2 节距的位置C 点时, 得到的感应电势与A 点大小相 同, 但极性相反。再移动到3/ 4 节距即图中D 点时, 感应电势又变为零 。当移动一个节距到达E 点时,情况与A 点相同。可见, 滑尺在移动一 个节距的过程中, 定子绕组中的感应电势按余弦波形变化一个周期。
• 数控机床对检测装置的要求主要有:
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6. 1 概述
• (1) 高可靠性和抗干扰性。 • (2) 满足精度和速度的要求。 • (3) 高精度保持性。 • (4) 使用及维护方便, 适应机床工作环境。 • (5) 成本低。
• 6. 1. 2 检测装置的分类
• 6. 1. 2. 1 增量式与绝对式 • 1. 增量式测量
表示。在大量程内做精确的模拟式检测技术要求较高, 故在数控机床 中, 模拟式检测主要用于小量程测量。 • 模拟式测量的主要特点如下: • (1) 直接对被测量进行检测, 无须量化。
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6. 1 概述
• (2) 在小量程内可以实现高精度检测。 • (3) 可用于直接检测和间接检测。 • 典型的模拟式测量装置有旋转变压器、感应同步器和磁栅等。 • 数控机床常用检测装置的分类见表6-1。
• 6. 2. 4 感应同步器的安装
• 将感应同步器的输出与数字位移显示器相连, 便可方便地将滑尺相对 定尺的机械位移准确地显示出来。
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6. 2 感应同步器
• 根据感应同步器的工作方式不同, 数字位移显示器也有相位型和幅值 型两种。为了提高定尺输出电信号的强度, 定尺上输出电压首先应经 前置放大器放大后再进入到数字显示器中。此外, 在感应同步器滑尺 绕组与励磁电源之间要设置匹配电压器, 以保证滑尺绕组有较低的输 入阻抗。图6-5 所示为直线感应同步器的安装图, 通常将定尺尺座与 固定导轨连接, 滑尺座与移动部件连接。
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6. 2 感应同步器