机械类-机床数控原理与系统
机床数控原理与系统试题
机床数控原理与系统试题
1. 描述数控机床的分类和应用领域。
2. 什么是数控机床的坐标系？并解释绝对坐标和相对坐标的概念。
3. 请解释数控机床的插补运动方式及其原理。
4. 简要解释数控机床的加工路径规划。
5. 数控机床的伺服系统是什么？它的作用是什么？
6. 解释数控机床的工件坐标系和机床坐标系之间的转换关系。
7. 什么是数控机床的刀具补偿？它如何实现？
8. 描述数控机床的自动换刀系统的工作原理。
9. 解释数控机床的程序控制方式。
10. 数控机床的进给系统是什么？它的作用是什么？
11. 请简要解释数控机床的通信系统及其作用。
12. 描述数控机床的自动测量功能及应用。
13. 什么是数控机床的零件坐标系？并解释绝对坐标和相对坐
标的概念。
14. 解释数控机床的角度插补运动方式及其原理。
15. 简要解释数控机床的自主切换系统的工作原理。
16. 描述数控机床的宏指令编程及其应用领域。
17. 请解释数控机床的直线插补运动方式及其原理。
18. 数控机床的伺服系统是什么？它的作用是什么？
19. 解释数控机床的工件坐标系和机床坐标系之间的转换关系。
20. 什么是数控机床的刀具补偿？它如何实现？。
机床数控原理与系统
机床数控原理与系统简介机床数控原理与系统是机械制造领域中的重要内容之一。
随着科技的不断发展，机床数控系统在工业生产中起着至关重要的作用。
本文将介绍机床数控原理的基本概念、发展历程以及常见的数控系统构成和工作原理。
机床数控原理的基本概念机床数控原理是指通过计算机控制机床的运动进行加工的一种加工方式。
其基本概念包括：1.机床数控系统：由计算机硬件、软件和相关元件组成的一套用于控制机床运动和加工加工工件的系统。
2.数控编程：将加工工艺和运动控制命令转化为机床数控系统可以理解和执行的指令序列。
3.数控加工：根据数控编程生成的指令序列，通过机床数控系统的控制，实现工件的加工、切削、钻孔等工艺过程。
机床数控原理的发展历程机床数控原理的发展经历了多个阶段：1.1950年代：数控技术开始出现，并逐渐应用于大型机床上。
2.1960年代：随着计算机技术的发展，数控系统逐渐进入实用化阶段，小型机床上开始应用。
3.1970年代：数控系统开始普及，并逐步取代传统的机床操作方式，提高了生产效率和加工精度。
4.1980年代：数控技术进一步发展，出现了多轴、多功能的数控系统和高速加工中心。
5.1990年至今：数控技术与计算机技术、传感器技术的融合，使得机床数控系统更加智能化和自动化。
机床数控系统的构成机床数控系统主要由以下几个部分构成：1.数控设备：包括数控控制器、电机驱动器、传感器等。
2.数控编程和操作界面：用于输入和编辑数控程序，控制机床的运动和加工过程。
3.运动控制系统：负责根据数控程序控制机床各个轴向的运动，如进给轴和主轴。
4.刀具和刀库系统：负责刀具的选取、刀具换装以及刀具状态的监测。
5.冷却液系统：用于冷却和润滑工件和切削刀具。
机床数控系统的工作原理机床数控系统的工作原理可以总结为以下几个步骤：1.数控编程：根据加工工艺和要求，编写数控程序，并通过数控编程软件输入到数控系统。
2.数控系统解释和执行：数控系统解释数控程序中的指令，并根据指令执行相应的运动控制和加工操作。
数控机床工作原理及组成
数控机床工作原理及组成1．1．1 数控机床工作原理数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。
具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。
1．1．2 数控机床的种类由于数控系统的强大功能，使数控机床种类繁多．其按用途可分为如下三类。
①金属切削类数控机床。
金属切削类数控机床包括数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控镗床、加工中心等。
②金属成形类数控机床。
金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床与数控压力机等。
③数控特种加工机床。
数控特种加工机床包括数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床，数控淬火机床等。
1．1．3 数控机床的组成数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。
图1—1是数控机床的硬件构成。
(1)输入与输出装置输入与输出装置是机床数控系统与操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备．输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。
目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体第1页为磁盘、穿孔纸带。
输出装置是显示器，有CRT显示器或彩色液晶显示器两种。
输出装置的作用是：数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息。
显示的信息可以是正在编辑的程序、坐标值，以及报警信号等。
(2)数控装置(CNC装置)数控装置是计算机数控系统的核心，是由硬件与软件两部分组成的。
它接受的是输入装置送来的脉冲信号，信号经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算与逻辑处理后，输出各种信号与指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。
数控原理与系统复习文档
第一章A.什么是数控系统？机床数控系统的组成及各部分作用如何？1.数控系统的基本概念：数控是数字控制的简称。
从广义上讲，是指利用数字化信息实控制，也就是利用数控控制技术实现的自动控制系统，其被控对象可以是各种生产过程。
狭义上理解也就是利用数字化信息对机床轨迹和状态实行控制。
2.数控系统的组成：输入/输出装置、数控装置、伺服系统、机床电器控制装置、机床本体。
3.输入装置的作用：将数控加工程序等各种信息输入数控装置，输入的内容及数控系统的工作状态可以通过输出装置观察。
4.数控装置的作用：正确识别和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理。
5.伺服系统的作用：按照数控装置发出的位置控制命令和速度控制命令正确驱动机床受控部件的移动。
6.机床电器控制装置的作用：接受数控装置发出的开关，主要完成机床主轴选速、起停和方向控制功能，换刀功能，工件装夹功能，冷却、液压、气动、润滑系统控制功能以及机床其他辅助功能。
7．机床本体的作用：B.简述数控机床坐标系的定义8.标准的数控机床坐标系统采用右手直角笛卡尔坐标系。
C.试简速数控系统的分类及各自的显著特点9.按数控机床运动轨迹分类：点位数控系统、直线数控系统、轮廓数控系统按数控机床伺服系统分类：开环数控系统、全闭环数控系统、半闭环数控系统按数控机床功能水平分类：经济型数控系统、普及型数控系统、高档型数控系统D.简述计算机数控系统的基本工作过程10.输入、译码、诊断、刀补计算、速度处理、插补计算、位置控制E．名词解释CNC---计算机数字控制装置 PLC---可编程逻辑控制器ISO（Internation Standard Organization）---国际标准化组织WOP---面向车间的编程 DNC---分布式数字控制 FMC---柔性制造单元FMS---柔性制造系统CIMS(Computer integrated Manufacturing System)---计算机集成制造系统CAD---计算机辅助设计 CAM---计算机辅助制造 CAPP---计算机辅助工艺过程设计CAQ---计算机辅助质量管理 LAN---工业局域网络TCP/IP ---传输控制协议/网际协议 MAP---制造自动化协议MRP---物料需求计划 ERP（Enterprise Resource Planning）SOSAS(Specificatiao for an Open System Architecture Standard)OSACA（Open System Architecture For Control Within Automation）---开放式系统应包括一组逻辑上可分的部件，部件间的接口及部件与执行平台间的接口要定义完备，并可实现不同开发商开发的部件可协调工作并组成一个完整的控制器OSEC（OSE for Controller）---第二章F．什么是内码？内码是按属性加编码构成的内部代码。
《数控机床原理》课件
02
数控机床的工作原理
数控装置的工作原理
数控装置是数控机床的指挥中心，它按照输入的程序 指令，经过计算和处理后，输出脉冲信号给伺服系统
，控制机床各部分按规定的动作进行加工。
输标02入题
数控装置主要由输入输出装置、数控装置和主控制装 置组成。
01
03
数控装置根据输入的加工程序进行计算和处理，输出 脉冲信号给伺服系统。
数控机床的环保措施
01
02
03
减少噪音污染
优化机械部件的设计和装 配工艺，降低数控机床运 行时的噪音。
控制废气排放
采用低污染的液压和润滑 系统，减少废气的排放。
废弃物处理
建立废弃物分类处理系统 ，对油污、金属屑等废弃 物进行妥善处理，以减少 对环境的污染。
数控机床的能效管理与节能技术
能源监测与控制
确定加工工艺
根据图纸和加工要求，确定加 工的顺序、刀具、切削参数等
。
建立坐标系
根据工件和机床的实际情况， 建立合适的坐标系，以便描述 刀具的运动轨迹。
编写加工程序
根据加工工艺和坐标系，使用 数控编程语言编写加工程序。
程序调试和优化
在数控机床上对加工程序进行 试运行，检查程序的正确性和 加工效果，根据需要进行调整
通过能源监测系统实时监 测数控机床的能耗情况， 实现能源的有效控制和管 理。
高效传动系统
采用高效传动部件，如高 精度轴承和齿轮，降低机 械损失和能耗。
空调节能技术
合理利用数控机床内部的 空调系统，保持适宜的工 作温度，降低能耗。
感谢您的观看
THANKS
写加工程序；自动编程指利用 CAD/CAM软件，通过计算机辅
助计算和生成加工程序。
数控原理与系统复习题
数控原理与系统复习题(总17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--《数控原理与系统》复习题一、教材本课程教材为：王细洋编著，《机床数控技术》，国防工业出版社。
二、复习题（一）填空题1．数控机床一般是由控制介质、数控装置、伺服驱动装置、机床本体等部分组成。
2．数控机床是用数字化代码来控制刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。
3．标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手直角笛卡尔坐标系决定，增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。
4．从结构上看，柔性制造系统主要有两部分组成：一是传递物质的设备，我们称之为物质流；二是传递信息的网络，我们称之为信息流。
5．FMS中文含义是柔性制造系统。
6．数控技术是指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
7．在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频度，数控机床的故障发生规律大致分为三个阶段：早期故障期、偶发故障期、耗损故障期。
8．确定数控机床坐标系时首先要确定Z轴，它是沿提供切削功率的主轴轴线方向。
9．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、闭环和半闭环控制等。
10．穿孔带是数控机床的一种控制介质，国际上通用标准有EIA和ISO两种，我国采用的标准是ISO。
11．当数控机床发生故障时，用于诊断出故障源所在范围或具体位置所使用的程序叫作诊断程序，它一般有三种类型：启动诊断、在线诊断、离线诊断。
12．从数控机床故障诊断的内容看。
故障诊断专家系统可以用于三个方面：故障监测、故障分析、决策处理。
13．所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据密化的过程。
14．对于以坐标原点为起点的第一象限直线OA ，其偏差函数为：e i e i i y x x y F -=，若0≥i F ，刀具往+X 进给；若0<i F ，刀具往+Y 进给。
数控原理与系统试题及答案.doc
《数控原理与系统》试题 1一、填空题（每空 1.5 分，共 30 分）1. 数控机床是用数字化代码来控制刀具与工件的相对运动，进而达成零件的加工。
2. CPU是 CNC装置的中心，它由运算器和控制器两个部分构成，运算器是对数据进行算术和逻辑运算的零件，控制器是一致指挥和控制数控系统各零件的中央机构。
3. 所谓“插补” 就是指在一条已知起点和终点的曲线长进行数据点的密化的过程。
4．数控系统依据有无检测反应装置分为开环数控机床和闭环数控机床两种种类。
5．关于以坐标原点为起点的第一象限直线OA，其偏差函数为：，若，刀具往+X 进给；若，刀具往+Y 进给。
6. 标准机床坐标系中X、 Y、 Z 坐标轴的互相关系用右手直角笛卡尔坐标系决定，增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。
7. CNC系统中，及时性要求最高的任务是增大和位控。
C 软件中，译码程序的功能是把程序段中的各数据依据其前后的文字地点送到相应的缓冲寄存器。
假定目前需要译码的程序段以下：N1 G01 X132 Y200 Z300假如目前拿出的代码是X，那么数字码寄存器中寄存的数据是01，此时应当把该数据送入代码G的缓冲寄存器中。
9.旋转变压器是一种常用的转角检测元件，从其构造来看，它由定子和转子两个部分构成。
10．步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中履行元件是步进电机。
11 ．专家系统是一种应用大批的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种方法，因此一般专家系统主要包含两大多数，即知识库和推理机。
二、单项选择题（每题 2 分，共 20 分）：1.经济型数控系一致般采纳（A ） CPU，并且一般是单微办理器系统。
A、8或 16位B、32 位C、64 位 D 、以上都不正确2. 下边哪一种设施不是 CNC系统的输入设施？（ C ）A、 MDI键盘 B 、纸带阅读机 C 、CRT显示器 D 、磁带机3．在单 CPU的 CNC系统中，主要采纳（ B ）的原则来解决多任务的同时运行。
数控车的工作原理
数控车的工作原理数控车（Numerical Control Lathe）是一种利用计算机控制系统来实现自动化加工的机床。
它通过预先编写好的程序来控制机床的运动，实现对工件的精确加工。
数控车的工作原理主要包括数控系统、传动系统、执行系统和监控系统等几个方面。
一、数控系统。
数控系统是数控车的核心部件，它由控制器、编程器、输入设备和输出设备等组成。
控制器是数控系统的主要部件，它接收编程器输入的加工程序，并根据程序指令来控制机床的运动。
编程器用来编写和输入加工程序，通常采用G代码和M代码来描述机床的运动轨迹和加工工艺。
输入设备用来输入加工程序和相关参数，输出设备用来显示加工过程和结果。
二、传动系统。
传动系统是数控车实现加工运动的关键部件，它由主轴驱动系统、进给系统和辅助运动系统等组成。
主轴驱动系统用来驱动主轴旋转，实现工件的旋转加工。
进给系统用来控制刀具在工件上的进给运动，实现工件的线性加工。
辅助运动系统用来实现机床各个部件的辅助运动，如刀架的升降、横向移动等。
三、执行系统。
执行系统是数控车实现加工动作的执行部件，它由主轴驱动装置、进给装置和辅助运动装置等组成。
主轴驱动装置用来驱动主轴旋转，实现工件的旋转加工。
进给装置用来控制刀具在工件上的进给运动，实现工件的线性加工。
辅助运动装置用来实现机床各个部件的辅助运动，如刀架的升降、横向移动等。
四、监控系统。
监控系统是数控车实现加工过程的监控和管理部件，它由显示装置、报警装置和诊断装置等组成。
显示装置用来显示加工过程和结果，报警装置用来监测机床运行状态并发出报警信号，诊断装置用来对机床进行故障诊断和维护。
总结：数控车的工作原理是通过数控系统来控制机床的运动，实现对工件的精确加工。
数控系统通过预先编写好的加工程序来控制机床的运动，传动系统实现加工运动，执行系统执行加工动作，监控系统监控加工过程。
数控车的工作原理是现代制造业中不可或缺的重要技术，它提高了加工精度和效率，降低了人工成本，推动了制造业的发展。
数控机床的组成及工作原理
2.2 数控机床的组成
程序 输入 数控 载体 装置 装置
伺服驱动 装置
主轴驱动 装置
辅助控制 装置
机床（进给运动、 主运动、
辅助操作）
检测 装置
数控系统组成及工作过程
1 程序及程序载体
根据加工工艺编制程序单，并存放在程序载体上，以便 输入到数控装置上。程序载体通常有穿孔纸带，磁盘（软 盘），U盘等。
(三) 数据处理 数据处理程序包括刀具补偿、速度计算以及辅助功能的
处理等。 (四) 插补
插补有直线插补、圆弧插补和抛物线插补等几种。插补 是对一条已知曲线在起点和终点之间的数据进行细化的过 程，即将一条曲线分解成许多条直线或圆弧所组成。CNC 数控系统是边插补边加工的。
（五） 伺服控制 将位置进给脉冲或进给速度指令，经变换放大后转化
2 直线控制系统 控制刀具或工作台按平行
于坐标轴的方向或按与两坐标 轴成45°夹角的方向作直线运 动，并对工件进行切削。 如：简易数控车床，数控铣床
等。
3 轮廓控制系统（连续切削控制系统） 对刀具与工件相对移动的轨迹进行连续控制，其核心
装置就是插补器， 能走任意斜线或圆弧，可以加工曲 面、凸轮、锥度等复杂形状的零件。
机床坐标轴的命名
确定机床坐标轴时，通常先确定Z轴，再确定X轴和Y轴 。 Z坐标
方位 标准规定：Z坐标平行主轴轴线。 若没有主轴(牛头刨床)或者有多个主轴，则选择 垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。 若主轴能摆动： 在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐 标平行时，则这个坐标便是Z坐标；
若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂 直于工件装夹面的方向为Z坐标。
具可在空间的任意方向上运动，作三维立体加工。
③ 四坐标联动系统：能同时控制四个坐标的运动，在X 、Y、Z三个坐标之外再加一个旋转坐标。
数控原理与系统习题集
《数控原理与系统》习题集习题一1. 数控机床是用数字化代码来控制刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。
2. CPU 是CNC 装置的核心，它由运算器和控制器两个部分组成，运算器是对数据进行算术和逻辑运算的部件，控制器是统一指挥和控制数控系统各部件的中央机构。
3. 所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化（或数据密化）的过程。
4．数控系统按照有无检测反馈装置分为开环数控机床和闭环数控机床两种类型。
5．对于以坐标原点为起点的第一象限直线OA ，其偏差函数为：e i e i i y x x y F -=，若0≥i F ，刀具往+X 进给；若0<i F ，刀具往+Y 进给。
习题二1. 标准机床坐标系中X 、Y 、Z 坐标轴的相互关系用右手直角笛卡尔坐标系 决定，增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。
2. CNC 系统中，实时性要求最高的任务是插补和位置控制。
3. CNC 软件中，译码程序的功能是把程序段中的各数据根据其前后的文 字地址送到相应的缓冲寄存器。
假设当前需要译码的程序段如下：N1 G01 X132 Y200 Z300如果当前取出的代码是X ，那么数字码寄存器中存放的数据是01，此时应该把该数据送入代码 G 的缓冲寄存器中。
4. 旋转变压器是一种常用的转角（或角位移检测元件，从其结构来看，它由定子和转子两个部分组成。
5．步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是步进电机。
6．专家系统是一种应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种方法，因此一般专家系统主要包括两大部分，即知识库和推理机。
习题三1. 经济型数控系统一般采用（A ）CPU ，而且一般是单微处理器系统。
A 、8或16位 B 、32位 C 、64位 D 、以上都不正确2. 下面哪种设备不是CNC 系统的输入设备？（C ）A 、MDI 键盘B 、纸带阅读机C 、CRT 显示器D 、磁带机 3．在单CPU 的CNC 系统中，主要采用（B ）的原则来解决多任务的同时运行。
数控机床的组成及基本工作原理
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分钟自述所查内容）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。
数控机床组成、工作原理以及特点
数控机床组成、工作原理以及特点第一节数控机床的组成数控机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。
数控机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，见图2-1。
图2-1数控机床组成一、控制介质数控机床工作时，不要人去直接操作机床，但又要执行人的意图，这就必须在任何数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物称之为控制介质。
在普通机床上加工零件时，由工人按图样和工艺要求进行加工。
在数控机床加工时，控制介质是存储数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置等信息的信息载体，它记载着零件的加工工序。
数控机床中，常用的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡片、磁带和磁盘或其他可存储代码的载体，至于采用哪一种，则取决于数控装置的类型。
早期时，使用的是8单位（8孔）穿孔纸带，并规定了标准信息代码ISO（国际标准化组织制定）和EIA（美国电子工业协会制定）两种代码。
二、数控装置数控装置是数控机床的核心。
其功能是接受输入装置输入的数控程序中的加工信息，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲送给伺服系统，使伺服系统带动机床的各个运动部件按数控程序预定要求动作。
一般由输入输出装置、控制器、运算器、各种接口电路、CRT 显示器等硬件以及相应的软件组成。
数控装置作为数控机床“指挥系统”，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。
它具备的主要功能如下：1）多轴联动控制。
2）直线、圆弧、抛物线等多种函数的插补。
3）输入、编辑和修改数控程序功能。
4）数控加工信息的转换功能：ISO/EIA代码转化，米英制转换，坐标转换，绝对值和相对值的转换，计数制转换等。
5）刀具半径、长度补偿，传动间隙补偿，螺距误差补偿等补偿功能。
6）实现固定循环、重复加工、镜像加工等多种加工方式选择。
7）在CRT上显示字符、轨迹、图形和动态演示等功能。
《数控机床原理与系统》教学大纲
《数控机床原理与系统》教学⼤纲《数控原理与系统》课程教学⼤纲课程代码：0806503036课程名称：数控原理与系统英⽂名称：Numerical Control Principle & System总学时：56 讲课学时：48 实验学时：8学分：3.5适⽤对象：四年制本科⾃动化(数控技术)专业先修课程：机械制造技术、数控编程与CAM、⾃动控制原理、微机原理及应⽤等⼀、课程性质、⽬的和任务《数控原理与系统》是⾃动化(数控技术)专业的⼀门重要的主⼲课程。
该课程的教学⽬的在于使学⽣熟练掌握机床数控系统的⼯作过程、⼑具补偿计算、轮廓轨迹插补原理以及进给和主轴控制⽅案的制定和实现⽅法等，以了解数控系统的硬、软件结构以及各组成部分实现的功能。
通过对最新及⽬前国内常⽤数控系统的介绍和分析，使学⽣全⾯了解数控装置、伺服装置、检测元件、可编程序控制器及其与机床配接等⽅⾯的知识。
⼆、教学基本要求《数控原理与系统》是⼀门实践性、技术性和综合性⾮常强的专业课程。
学习过程中以定性理解为主，宜先粗后细，最后综合集成，并尽量阅读有关参考书⽬和专业杂志。
通过本课程的学习，要求达到如下⽬的：1．掌握计算机数控机床的基本⼯作原理；2．掌握计算机数控系统内部数据预处理过程及⼑补算法；3．掌握计算机数控系统中插补算法，并能合理选型；4．熟悉数控系统进给运动控制及参数设置；5．熟悉数控系统主轴运动控制⽅法；6．熟悉计算机数控系统内部开关量处理过程及PLC的应⽤；7．熟悉辅助功能(M、S、T)的实现⽅法；8．熟悉计算机数控系统的硬件结构类型及其特点；9．熟悉计算机数控系统的软件结构类型及其特点；10．掌握经济型计算机数控系统的设计⽅法；11．了解提⾼数控机床可靠性的措施和途径；12．了解数控机床各单元之间的信息流向，并建⽴系统的理念。
三、教学内容及要求(⼀) 数控系统概述1．基本概念2．计算机数控系统3．数控机床与现代机械制造系统(⼆) 数控加⼯程序输⼊及预处理1．数控加⼯程序输⼊2．数控加⼯程序的译码与诊断3．⼑具补偿原理4．其他预处理(三) 轮廓插补原理1．概述2．逐点⽐较法3．数字积分法4．数据采样法5．其他插补⽅法(四) 进给运动的控制1．概述2．开环数控系统进给运动控制3．闭环数控系统进给运动控制及特性分析4．闭环数控系统进给驱动装置的信号连接5．进给运动控制参数设置6．进给运动的误差补偿(五) 主轴驱动及控制1．概述2．数控装置与主轴驱动装置的信号连接3．主轴分段⽆级变速及控制4．主轴准停控制5．主轴与进给轴的关联控制6. 迈顺铣削系统的主轴控制(六) 可编程序控制器与辅助功能实现1．概述2．数控系统中的PLC3．数控系统中PLC的信息交换4．辅助功能（M、S、T）的实现5. FANUC数控系统的辅助功能与实现(七) 数控系统硬软件及相关技术1．数控系统硬件结构2．数控系统接⼝电路3．数控系统软件结构4．数控系统采⽤的软件技术5．数控系统通信与⽹络技术6．典型数控系统硬软件结构实例分析7．普通机床的数控改造(⼋) 新型数控系统简介1．现代数控系统发展趋势2．开放式数控系统3．并联机床4. FANUC、⼴数、迈顺典型数控系统结构四、所含实践环节在总学时内安排8学时的实验教学环节，另外再安排1周的课程设计。
第1章 数控机床概述(PPT)
数控机床 的组成
(shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床加工的根本工作原理
数控机床加工特点
数控机床的应用范围
第三页，共七十六页。
数控机床的工作 原理 (gōngzuò)
数控：数字控制〔Numerical Control—NC〕，在机床 领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制 的一种自动化技术。它所控制的一般是位置、角度、速 度等机械量，但也有温度、流量、压力等物理量。
第八页，共七十六页。
数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控系统的工作过程 n 对输入的零件加工程序、控制参数、补偿
数据等进行识别和译码，并执行所需要的 逻辑运算，发出(fāchū)相应的指令脉冲，控 制机床的驱动装置，操作机床实现预期的 加工功能。
第九页，共七十六页。
数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
第1章 数控机床 概述 (shù kònɡ jī chuánɡ)
第一页，共七十六页。
数控机床 概述 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床的工作(gōngzuò)原理 数控机床分类 数控插补原理 数控机床开展概况
第二页，共七十六页。
1.1 数控机床 的工作原 (shù kònɡ jī chuánɡ) 理
数控机床：它是一种灵活、通用、能够适应产品频繁 (pínfá n)变化的柔性自动化机床。
第四页，共七十六页。
一、数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床主要由机床本体、数控系统、驱动(qū dònɡ)装置、辅 助装置等几个局部组成。
机床本体：是数控机床加工运动的机械局部，主要包括支承部 件〔床身、立柱〕等、主动部件〔主轴箱〕、进给运动部件 〔工作台滑板、刀架〕等。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程一、工作原理数控机床是一种通过计算机控制的自动化机械设备，它能够根据预先编制的程序来实现各种加工操作。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 数控系统：数控机床的核心部分是数控系统，它由硬件和软件组成。
硬件部分包括主机、操作面板、输入输出设备等，软件部分包括编程软件、控制软件等。
数控系统可以接收操作人员输入的指令，并将其转化为机床能够理解的信号，控制机床的运动。
2. 伺服系统：数控机床的伺服系统用于控制各个轴的运动，保证机床能够按照预定的路径进行加工。
伺服系统由伺服电机、编码器、传动装置等组成。
伺服电机接收数控系统发出的控制信号，通过传动装置将转动运动转化为直线运动。
3. 传感器系统：数控机床的传感器系统用于检测加工过程中的各种参数，如位置、速度、力等。
传感器可以将这些参数转化为电信号，并反馈给数控系统进行处理和控制。
4. 执行机构：数控机床的执行机构包括主轴、进给系统等。
主轴用于驱动刀具进行旋转运动，进给系统用于控制工件相对于刀具的运动。
通过数控系统的控制，可以实现工件在不同方向上的精确运动。
二、工作过程数控机床的工作过程可以简单分为以下几个步骤：1. 编写程序：操作人员根据加工要求，使用编程软件编写加工程序。
程序中包括加工路径、进给速度、切削参数等信息。
2. 加载程序：将编写好的加工程序通过输入设备加载到数控系统中。
数控系统会对程序进行解析和处理，生成相应的控制指令。
3. 设置工件和刀具：操作人员根据加工要求，将工件和刀具正确地安装在机床上。
同时，还需要设置刀具的切削参数，如切削速度、进给量等。
4. 启动机床：操作人员通过操作面板上的按钮或者指令，启动数控机床。
数控系统会根据加载的程序，控制伺服系统和执行机构进行相应的运动。
5. 加工过程：数控机床按照预先编写的程序，将刀具沿着预定的路径进行运动，同时控制进给系统实现工件相对于刀具的运动。
在加工过程中，传感器系统会不断检测加工参数，并反馈给数控系统进行实时调整。
数控机床的工作原理及基本组成
1.2 数控机床的工作原理及基本组成
刀具位移数据，再按照编程的有关规定编写加工程序，然后 制作信息载体的加工信息输入到数控装置，在数控装置内部 的控制软件支持下，经过处理计算后，发出相应的指令，通 过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，完成对零件的切削加 工。
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1.2 数控机床的工作原理及基本组成
伺服系统是数控系统的执行部件，它包括电动机、速度控制 单元、测量反馈单元、位置控制等部分。伺服系统将数控系 统发来的各种运动指令，转换成机床移动部件的运动，由于 伺服系统直接决定刀具和工件的相对位置，所以伺服系统的 性能是决定数控机床加工精度和生产率的主要因素之一。目 前许多数控机床使用了全数字伺服驱动的直线电动机，这种 电动机刚性好，可高速转动。
1.1.2 数控技术发展的几个主要阶段
数控机床发展到今天，完全依赖于数控系统的发展。自 1952年美国研制出第一台数控铣床起，数控系统经历了两 个阶段共六代的发展。下一页 返回来自1.1 数控技术的发展
1. 数控阶段(1952-1970年) 早期计算机的运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理
第1章 数控技术概论
1.1 数控技术的发展 1.2 数控机床的工作原理及基本组成 1.3 数控机床的分类 1.4 数控机床的特点和应用范围 1.5 典型数控系统简介
1.1 数控技术的发展
1.1.1 数控机床的产生
数控是数字控制(NC，Numerical Control)的简称，是 用数字化信号对机床的运动及加工过程进行控制的自动控制 技术。采用数字控制的机床或装备了数控系统的机床，称为 数控机床，它把机床的加工程序和运动变量(如坐标方向、位 移量、轴的转向和转速等)，以数字形式预先记录在控制介质 上，通过数控装置自动地控制机床运动，同时具有自动换刀、 自动测量、自动润滑及冷却等功能。
数控机床工作原理简述
数控机床工作原理简述
数控机床工作原理主要包括控制系统、执行系统和输入输出系统。
控制系统是数控机床的大脑，它负责接收用户输入的加工程序，并将其转换为机床能够理解和执行的指令。
控制系统通常由电脑、数控器和伺服系统等组成。
用户可通过电脑编写加工程序，并将其传输到数控机床的数控器上。
数控器解析程序指令，并生成相应的控制信号发送给伺服系统。
执行系统是控制系统传送过来的信号在机床上的具体执行部件。
主要包括主轴驱动、进给驱动和各种控制继电器等。
主轴驱动负责控制主轴的转速，进给驱动负责控制工件和刀具的进给速度。
控制继电器负责控制各种执行部件的开关状态，如刀具的进给和返回、工作台的移动等。
输入输出系统负责将机床的工作状态反馈给控制系统，并接收外部输入的指令。
通常包括编码器、传感器和人机界面等。
编码器用于检测机床的位置和运动状态，传感器用于测量加工过程中的工件尺寸和刀具状态等。
人机界面提供给操作员可视化的界面，方便其监控和控制机床的运行。
总结起来，数控机床工作原理是通过控制系统接收和解析加工程序指令，将其转化为控制信号发送给执行系统，由执行系统控制机床上各个部件的运动和状态，同时将机床的工作状态反馈给控制系统和操作员。
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实验
• 1、数控机床的机械结构与坐标系认识 • 2、数控系统的硬件组成 • 3、编码器与坐标轴的参考点的设置 • 4、步进驱动系统的组成 • 5、闭环伺服系统的构成 • 6、数控系统进给参数的设置 • 7、通用变频器的连接与使用 • 8、辅助功能与PLC • 9、数据的输入与输出 • 10、典型数控系统的连接与调试
主要内容:九大模块
• 第一章 • 第二章 • 第三章 • 第四章 • 第五章 • 第六章 • 第七章 • 第八章 • 第九章
数控机床控制技术概述 计算机数控装置 位置检测装置 驱动电机及其驱动装置 位置伺服系统 主轴的控制 辅助功能与PLC 数控系统通信技术 数控系统应用
能力培养
• 学完本课程,学生应具备实际数控系统的应用 能力,能根据数控原理分析数控机床故障并且 排除故障;同时了解数控技术前沿领域的发展 趋势,了解加工新工艺的发展对数控系统的新 要求,使学生初步具备分析问题和解决问题的 能力。
• 本课程是“数控机床故障诊断与维修”课程的先修课 程,要求原理知识讲授结束后,学生能自然分析出与之相 关的数控机床故障原因。
• 本课程的每一知识点必须紧紧围绕“机床”这个被控 对象,充实应用实例,以最终实现“数控”而设置。
• 不断提高内容学术水平与技能含量,精品课程应该定位 于“高水平”。
课堂形式---教学方法与手段
机床数控原理与系统
CNC Principle and System for the Machine Tool
常州机电职业技术学院 机械工程系
数控技术应用人才的培养方向 We are the member of the job shop.
• 机床制造厂的设计、安装、 调试人员,包括售前和售后 服务的销售人员
课程主要任务:三大项目
• 通过对数控原理和典型数控系统的分析和介绍,使学生 了解数控装置、伺服系统、检测装置、可编程控制器 在数控机床上的功能和应用,并掌握这些部件与机床本 体配接的知识。
• 三大项目 • 1、坐标轴位置的控制(CNC) • 2、主轴转速的控制(SP) • 3、辅助装置的控制(PLC)
• 各种行业和应用的最终用 户,涉及数控机床的操作、 编程和数控机床的维护
本课程在专业课程体系中的地位
• 本课程是数控技术应用 专业的主干课程,是数控 设备与维护专业的核心 课程,是“数控机床维修 技术”课程的先修课程。 解决数控技术应用中 “为什么(Why)”的问题
课程简介(Introduction)
教材
• 主教材 • 实验指导书 • 习题册 • 双语教材 • 培训教材
新教材编写应考虑的因素
• 1、教学内容的组织(取舍、 整合)符合“数控技术应用” 和“数控设备应用与维护” 专业的人才培养目标
• 2、符合人的认知规律和教 学规律
• 3、来源于成功的教学实践
• 4、版面的设计
一本精品的教材 不就是一位能够 “传道、授业、
营造精品课堂
• 每一堂精彩的授课,无不浸透着严肃精心的前期备 课,包含引人入胜的教学内容、轻松愉快的教学方 法、师生交融的课堂组织、活泼新颖的教学手段、 以及教学艺术、风格、人格的融入等等。精品课堂 最能体现精品课程建设。
课堂内容---教学内容组织与安排
• 制订革新的大纲,充实案例
• 授课内容考虑本课程知识的整合、本课程与相关课程 之间的衔接和有机结合。
• 启发式和讨论式,实施探究教学策略
教师不断提出问题让学生思考,自如运用 了多媒体、实物投影、录像等多种教学手 段,有机运用了“复杂理论比拟化”、“多 媒体课件直观化”、“案例分析实用化”、 “课堂练习互动化”、“双语教学国际化” 等教学方法,师生双方都感到身心愉悦。
打造精品教材
在五年的“机床数控原理与系统”精品课程 建设中,形成了“数控技术应用”系列教材。它 们从工程应用的实际出发,结合学生的思维特点 和学院设备条件,合理有效地编排知识点,并将 其融入实验的开发和习题的设计中;采用丰富的 图片作为背景资料,链接了部分英文材料,加上 卡通人物的旁白,使得全书内容实用、理念先进、 图文并茂、清新活泼;同时建立了较完备的网络 教学资料,如教学大纲、多媒体课件、实验指导、 试卷、参考文献等。
特色1:雄厚的师资力量 ---工程实践与教学研究并行
• 三分之二的教师具有企业工作经验,使得 课程教学实现理论与实践一体化。成功 地为企业进行了10项数控设备的技术改 造。开展项目式教学的研究与实施。有 多本教材被列为国家规划教材。
作业
Practice is
• 学习方法:
everything ,
• Hear:课堂认真听讲,勤笔记
• See:现场仔细观察,勤动脑
• Do:实验室细心操作,勤动手
学生的预备知识(Preliminary knowledge)
✓ 数控(机床、编程、操作)基础 ✓ 计算机基础 ✓ 自动控制基础 ✓ 电机拖动基础 ✓ 机床电气控制与PLC基础 ✓ 检测基础 ✓ 英语基础
以学生为本,点点滴滴
• 以学生是否听懂、解决学生心中的疑问 为追求目标,启发学生思考,鼓励学生各抒 己见,在课堂、车间或通过手机短信、电 子邮件、实验报告等媒介大胆发表自己 的见解,提出心中的疑问。在教学过程中 随机应变、对症下药。
学生是教学责任人之一
• 学生和教师一样对教学过程负有责任。学生
应在教师指导下,积极思考、回答提问、完成
解惑”的师者吗?
设计精品实验
运用自身丰富的专业技术应用经验,协同企业 专家开发功能性、创新性实验,不断降低验证性 实验的比例。原先的验证性实验通过计算机技 术采用多媒体课件的方式在课堂上当场验证。 实验中强调学生动手实践,发现问题,解决问题。 高水平的实验提升了本课程的含金量,使学生理 论与技能双丰收,改善了学习收益率。
本课程介绍:数控机床控制原理和数控系统应用
机床数控系统是一个普通的自动控制系统,人是一个天然 的自动控制系统,他们之间的原理是相通的。
加工程序(工 作任务)
数控装置 (大脑)Fra bibliotek伺服装置 (四肢)
机床本体 (被控对象)
反馈装置 (眼睛)
加工 程序
数控 装置
数控机床控制原理
机床 本体 伺服 装置
反馈 装置